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目 录1

绪论1

第一篇碳酸盐岩储层地质学概论5

第一章碳酸盐岩储层沉积学基础5

第一节碳酸盐岩的分类5

一、碳酸盐岩的成分与结构5

二、碳酸盐岩分类概述9

三、部分碳酸盐岩分类简述9

二、岩性与储集岩的关系17

一、概述17

第二节 碳酸盐岩储层的沉积特征17

三、沉积环境与碳酸盐岩储集层18

四、碳酸盐岩储集岩岩石类型23

第三节碳酸盐岩成岩作用的一般特征27

一、胶结作用28

二、新生变形、溶解、交代作用32

三、细粒碳酸盐的成岩作用34

二、碳酸盐岩孔隙的一般特征36

一、孔隙的一般概念36

第一节 概述36

第二章碳酸盐岩的孔隙36

第二节 碳酸盐岩孔隙的地质成因分类38

一、基本孔隙类型38

二、孔隙的组构选择性42

三、孔隙的时间性43

四、孔隙的命名原则45

第三节 碳酸盐岩孔隙的主要形成作用46

一、沉积作用46

二、溶解作用47

三、白云石化作用48

四、角砾化作用49

五、裂缝作用49

第四节 碳酸盐岩孔隙的发展与演化49

第三章碳酸盐岩储集层的孔隙结构52

第一节 碳酸盐岩的储集层的物性特征52

一、孔隙率（孔隙度）52

二、渗透率53

四、相渗透率、相对渗透率57

三、饱和度57

第二节 碳酸盐岩储集层的储渗空间58

一、孔隙与喉道58

二、孔洞60

三、裂缝61

第三节 碳酸盐岩储集层的孔隙结构64

一、碳酸盐岩的水银注入—退出曲线65

二、碳酸盐岩储集层的孔隙铸体74

三、碳酸盐岩储集层孔隙结构研究在勘探中的应用76

第四节 碳酸盐岩储集层评价78

一、西威利斯顿盆地密西西比系查尔斯组碳酸盐储集岩分类81

二、四川盆地二叠系、三叠系碳酸盐岩天然气储集岩分类85

第五节 碳酸盐岩储集岩的物性参数下限85

第四章碳酸盐岩储集层类型87

第一节 概述87

第二节 简单储集层（单重介质）90

第三节 复杂储集层（双重介质及多重介质）92

第一节 碳酸盐岩储集层的污染96

一、碳酸盐岩储集层污染机制96

第五章碳酸盐岩储集层的污染及保护96

二、碳酸盐岩储集层伤害分析98

第二节 碳酸盐岩储集层的保护与改造101

一、碳酸盐岩储集层的保护101

二、消除碳酸盐岩储集层伤害的措施102

三、碳酸盐岩储集层的水力压裂改造103

第二篇碳酸盐岩储层地球化学107

第六章碳酸盐岩的稳定同位素107

第一节稳定同位素基本原理107

一、稳定同位素的一般概念108

二、同位素作用的基本特征110

三、同位素分馏112

四、同位素平衡分馏113

五、同位素瑞利分馏114

六、同位素动力学分馏115

七、同位素的标定和标准换算116

第二节 碳酸盐岩中的氧、碳稳定同位素118

一、碳、氧同位素118

二、碳、氧同位素在碳酸盐岩储集层中的应用122

一、锶同位素地球化学的一般特征125

第三节 碳酸盐岩中的锶同位素125

二、地质体中的锶同位素126

三、海水中的锶同位素131

四、碳酸盐岩中的锶同位素133

第七章碳酸盐岩中的微量元素136

第一节微量元素136

一、微量元素的一般概念136

二、微量元素的分析方法137

三、微量元素在地质学中的作用137

一、碳酸盐矿物中微量元素的地球化学特征138

第二节 碳酸盐岩中的微量元素138

二、微量元素分析资料的整理与解释140

第三节 碳酸盐岩中的稀土元素147

一、碳酸盐岩中稀土元素的一般特征147

二、Burlington-Keokuk组白云岩的稀土元素155

第八章碳酸盐岩矿物流体包裹体158

第一节 碳酸盐岩矿物流体包裹体的一般概念158

一、矿物流体包裹体的定义及研究简况和意义158

二、包裹体的分类159

第二节 包裹体的主要测试技术和研究方法161

一、偏光显微镜下包裹体的识别和主要特征161

三、包裹体主要赋存状态及样品要求161

二、包裹体均一温度的测定163

三、包裹体盐度的冷冻法测定164

四、流体包裹体的再平衡作用168

五、荧光显微镜下包裹体的鉴别169

六、包裹体成分测试分析方法171

一、包裹体与成岩环境173

第三节 成岩作用过程中包裹体的特征及其演变173

二、包裹体与世代胶结作用174

三、原生包裹体与次生包裹体的识别及地质意义175

第四节 堪萨斯州Cherokee盆地中上宾夕法尼亚系成岩流体演化史176

一、地质概况和成岩简史176

二、方解石中的流体包裹体177

三、晚期成岩胶结物的流体包裹体179

四、包裹体资料分析180

五、成岩流体演化史181

七、晚期胶结物流体包裹体热再平衡182

六、高均一化温度的含意182

第九章发光显微光学185

第一节 概述185

第二节 阴极发光显微镜分析及其在碳酸盐岩中的应用185

一、阴极发光185

三、方解石阴极发光与碳酸盐胶结作用的氧化还原状态之间的关系191

二、碳酸盐矿物的发光性及其成因192

四、亮晶方解石胶结物复杂带状模式的成因193

一、概述197

第三节 荧光显微分析及其在碳酸盐岩石学中的应用197

二、有关碳酸盐岩中荧光的起因198

三、荧光显微镜在碳酸盐岩石学中的应用198

第十章扫描电镜在碳酸盐岩储层地质学中的应用200

第一节 扫描电镜的工作原理及样品制备方法200

一、电子显微镜和光学显微镜200

二、扫描电镜的结构和工作原理202

三、扫描电镜的样品制备技术205

第二节 扫描电镜在碳酸盐岩储层地质学中的应用208

一、扫描电镜下碳酸盐岩孔隙类型208

二、扫描电镜下碳酸盐岩的结构210

三、酸化对碳酸盐岩储集层的改造212

四、扫描电镜对碳酸盐岩生物成因的研究（化石碳酸盐岩的研究）213

第三篇碳酸盐岩成岩作用与孔隙演化223

第十一章碳酸盐岩成岩环境及其鉴别标志223

第一节 碳酸盐岩成岩环境研究概况223

一、研究历史223

二、碳酸盐岩成岩环境划分224

三、碳酸盐岩成岩环境的一般特征227

一、特殊成岩现象——岩石组构标志229

第二节碳酸盐岩成岩环境鉴别标志229

二、矿物学标志233

三、地球化学标志234

四、其他标志235

第三节 碳酸盐岩成岩序列和成岩模式236

一、稳定化作用与成岩序列236

二、成岩模式237

第十二章 正常海洋成岩环境及其孔隙的演化239

第一节 海洋成岩环境的一般概念239

第二节 建设性的海底成岩作用与破坏性的海底成岩作用241

第三节 正常浅海成岩环境243

第四节 古代浅海胶结物的识别246

第五节 潮间坪和潮间带的成岩作用环境249

第六节 现代浅水海底硬地251

第七节 古代硬地的辨别和意义251

第八节 礁的成岩作用环境252

一、概述252

二、现代礁环境的成岩背景253

三、地质历史中与礁有关的海洋成岩作用的辨别255

第九节 深海海底成岩作用环境256

一、方解石补偿深度以下的白云石化作用257

二、海洋水白云石化作用的热循环模式258

第十三章 蒸发海水成岩环境及其孔隙的演化259

第一节 蒸发海水成岩环境的一般特征259

第二节 边缘海萨布哈成岩环境261

一、现代边缘海萨布哈261

二、与古代边缘海萨布哈有关的成岩模式263

第三节 与边缘海萨布哈成岩作用环境有关的储集层266

一、美国威林斯顿（Wiliston）盆地奥陶系Red River组边缘萨布哈储集层266

二、美国威林斯顿盆地Mission Canyon边缘海萨布哈储集层268

三、美国西德克萨斯奥陶系与边缘海萨布哈有关的Ellenburger白云岩储集层270

第四节 边缘海、蒸发泻湖以及盆地（回流白云化）275

一、作为成岩环境的边缘海、蒸发泻湖275

二、Macleod盐盆地276

第五节 与蒸发泻湖和盐盆地有关的油气储集层278

一、美国西德克萨斯上二叠统瓜达鲁佩：古代边缘海、蒸发泻湖复合体278

二、美国墨西哥盆地中部海湾Ferry Lake硬石膏岩278

三、美国德克萨斯州上侏罗统Smackover台地白云石化作用：回流白云石化事件280

四、加拿大Elkpoint盆地283

一、大气水成岩环境的水文背景287

第一节 大气水及其有关的孔隙流体的地球化学287

第十四章 大气水成岩作用环境与孔隙演化287

二、大气水成岩作用的矿物学289

三、大气水和从大气水中沉淀的碳酸盐的稳定同位素291

第二节 碳酸盐沉积物和岩石的大陆暴露与大气水293

一、基本概念293

二、暴露面的分类和大陆暴露面横向上的关系294

三、暴露面的继承和改造295

四、大陆暴露相296

六、大陆暴露与孔隙302

五、大陆暴露相的鉴别302

一、上部渗流带303

第三节 准稳定碳酸盐岩层系中渗流成岩环境及其孔隙演化303

二、下部渗流带304

三、渗流胶结物的岩石学及地球化学304

四、渗流环境中孔隙的发展和演化305

第四节 准稳定碳酸盐岩层系中局部大气水透镜体潜流成岩环境及其孔隙演化306

一、局部大气水透镜体306

二、大气水潜流胶结物的岩石学和地球化学307

三、成岩作用的局部岛状模式307

五、地质时期中的局部岛状模式及实例308

四、局部大气水透镜体中孔隙的发展和演化308

第五节 准稳定碳酸盐岩层系中区域大气水潜流成岩环境及孔隙演化311

一、一般特征311

二、区域大气水层系统成岩模式312

三、区域大气水环境中孔隙的发展和演化312

四、区域大气水系统中的岩石学和地球化学314

五、区域大气水层系统成岩作用储层的实例316

第六节 成熟碳酸盐矿物稳定系统层系中大气水成岩环境及孔隙演化322

一、混合水白云石化作用的一般概念323

第十五章 大气水、混合水以及海水的白云石化作用及其有关的储集层323

第一节混合水白云石化323

二、大气水、混合水、海水的地球化学324

三、有关混血或混合水白云石化模式的确切性和它在古代岩石中的应用325

第二节 与混合水白云石化作用有关的油气储集层329

一、美国伊利诺斯盆地密西西比系North Bridgeport油田：混合水白云岩储集层330

二、大陆水白云石化作用——澳大利亚南部考龙（Coorong）泻湖333

二、埋藏背景336

一、概述336

第一节 埋藏成岩环境一般概念336

第十六章埋藏成岩环境与储集层孔隙演化336

第二节压实作用338

一、物理压实作用338

二、化学压实作用（压溶作用）339

三、影响压溶作用的因素341

第三节埋藏胶结作用342

一、埋藏胶结物的碳酸钙来源342

二、埋藏胶结物岩石学342

三、埋藏胶结物的特征344

四、胶结物沉淀条件346

第四节埋藏溶解作用347

一、埋藏溶解作用347

二、埋藏溶解孔隙的鉴别353

三、埋藏溶解孔隙发育情况预测355

第五节 埋藏条件下储层孔隙变化趋势355

第六节 温度、压力对埋藏成岩作用的影响357

一、压力对埋藏成岩作用的影响358

第七节 北海埃科菲斯克（Ekofisk）油田：白垩岩中超压保存的原生孔隙实例359

二、温度对埋藏成岩作用的影响359

第八节 四川东部石炭系天然气储集层：白云岩埋藏溶解孔隙实例360

一、概况360

二、海西期古岩溶（云南运动）362

三、印支期埋藏溶解作用362

四、印支期是石炭系储集岩埋藏溶解作用的发育时期364

五、川东石炭系储集岩孔隙演化模式365

第十七章埋藏白云石化作用及其有关的储集层368

第一节概述368

一、地下白云石化的岩石学和地球化学369

第二节埋藏白云石化369

第三节埋藏白云石化及其有关的油气储集层370

一、加拿大阿尔伯达泥盆系碳酸盐岩埋藏白云石化370

二、埋藏白云石化对储集层孔隙的影响370

二、川东鄂西上二叠统生物礁埋藏白云石化的地球化学特征372

第四篇 碳酸盐岩储层地质学研究中涉及的新问题381

第十八章层序地层、成岩作用与储集层381

第一节 碳酸盐岩层序地层学的一般概念381

第二节 白云石化作用与层序地层学383

一、碳酸盐岩成岩作用和相对海平面的下降385

第三节 碳酸盐岩成岩作用与相对海平面变化385

二、相对海平面上升时海进体系域（TST）的碳酸盐岩成岩作用388

三、相对海平面处于高水位时高水位体系域（HST）碳酸盐岩的成岩作用388

第四节 亚层序规模的碳酸盐岩成岩作用389

第五节 碳酸盐岩成岩作用和层序堆积模式391

一、成岩作用与层序堆积模式391

二、碳酸盐岩成岩作用和有关硅质碎屑的作用393

第六节 层序地层学中的碳酸盐岩的成岩作用393

一、显生宙碳酸盐岩成岩作用：总的趋势和第一级序列海平面曲线393

二、显生宙地质时期的碳酸盐岩成岩作用和层序394

第十九章碳酸盐岩成岩圈闭与层控金属矿产398

第一节 成岩作用与油气398

一、成岩作用与碳酸盐岩的储集性能398

二、成岩作用与油气的分布399

第二节成岩圈闭400

一、成岩圈闭的基本概念400

二、裂缝圈闭与古潜山401

三、成岩圈闭的分类401

四、成岩圈闭形成过程中孔隙的演化403

五、成岩圈闭的实例404

第三节 成岩作用与层控金属矿产407

一、层控金属矿产的一般概念407

二、潮坪与层控金属矿产408

三、密西西比谷型矿床409

四、深水闭流型矿床410

五、实例：Pine Point铅锌矿床410

二、胶结物地层学的基本概念415

一、概述415

第一节 胶结物地层学的一般概念415

第二十章胶结物地层学415

第二节 碳酸盐胶结物晶体的带状生长特征416

一、带状晶体的生长特征及成因416

二、晶体环带地层学418

第三节 胶结物层序对比和解释——胶结物层序区域模式419

第四节 胶结物地层学的古水文学解释425

第五节 胶结物地层学尚待解决的主要问题及其局限性428

一、早期带状胶结物的沉淀环境问题428

二、地下水体系的规模问题429

三、胶结物地层学的局限性430

第六节 密西西比系Burlington—Koekuk组碳酸盐胶结物地层学431

一、概述431

二、胶结物带的分布434

三、胶结物的破裂作用和内部带的溶解特征434

四、方解石胶结作用的时间435

五、胶结物沉淀的环境436

六、胶结作用的模式437

七、结论439

主要参考文献440