准西北缘哈山推覆构造带风城组泥页岩构造裂缝的多期充填及成因机制研究

【作者】 袁月； 林承焰； 董春梅； 马鹏杰； 郎凯皓；

【机构】 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院； 山东省油藏地质重点实验室；

【摘要】 二叠系风城组是准噶尔盆地重要的页岩油层系,其中玛湖凹陷玛页1井获得了工业性油流,体现了巨大的页岩油勘探潜力。哈山地区位于玛湖凹陷西北部,受达尔布特走滑断裂带的推覆挤压作用影响,风城组地层垂向上推覆叠置,并伴随多期构造裂缝的发育。裂缝是油气重要的储集空间和运移通道,对该区页岩油的富集显得尤为关键。然而,哈山风城组泥页岩构造裂缝多为半充填或全充填,以不同自生矿物(包括沥青充填)的多期充填为典型特征。厘清不同期次流体活动背景与脉体充填规律,对于明确构造活动背景下的裂缝型泥页岩储层成储机制,具有重要的研究价值。本文以哈山推覆构造带哈山1井风城组泥页岩为研究对象,以构造演化背景和成像测井资料为基础,通过岩心观察与描述、岩石薄片观察、阴极发光分析、扫描电镜观察、X射线荧光光谱分析(XRF)、工业CT扫描和激光剥蚀(LA-ICP-MS)微量-稀土元素分析等,对风城组泥页岩构造裂缝的发育期次和脉体充填特征进行了细致的表征,探讨了其多期充填的成因机制,研究结果表明:(1)推覆带风城组泥页岩构造裂缝以中-高角度的剪切缝、张剪缝和扩张缝为主。剪切缝和张剪缝的裂缝面较为平直,扩张缝表面多呈不规则状,粗糙度大。剪切缝主要以方解石充填为主,镜下多呈纤维状晶体形态。部分石英充填的剪切缝,多呈桥状或拉长块状,可见明显的裂缝张开-愈合结构;张剪缝以早期纤维状剪切方解石脉和后期块状方解石和石英脉充填为主;扩张裂缝多以不规则块状的石英充填为主。不同期次方解石和石英脉体,与围岩的稀土元素具有相似的配分模式,指示了裂缝内矿物充填与泥页岩基质成岩作用有关。有机质成熟过程中泥晶碳酸盐矿物的溶蚀,为方解石脉的充填提供了物质基础,而粘土矿物的转化和部分凝灰质蚀变可能是石英脉的主要物质来源。(2)受达尔布特走滑断裂和NW向区域挤压应力的作用,哈山推覆构造带风城组泥页岩早期发育一系列"X"型共轭剪切缝,多以方解石充填为主。随着逆掩断层的持续活动,部分早期形成的剪切缝再活动形成一系列张剪缝,并被后期块状方解石和石英充填。持续的推覆挤压作用,使得泥页岩中形成了平行于最大主应力方向的扩张裂缝,多被石英脉体充填,并可切穿早期的剪切缝和张剪缝。更多还原