海相碳酸盐岩普遍埋深较大、烃源岩热演化程度较高致使天然气资源丰富，差异溶蚀作用广泛发育致使储集层非均质性强，油气富集主控因素和油气藏分布复杂。近几十年以来，大型油气藏的发现均与海相碳酸盐岩有关，如威远、靖边、塔河、普光、元坝、安岳等气田，由此可见，海相碳酸盐岩的油气勘探潜力巨大。灰岩储集层在埋藏成岩过程中可能发生白云岩化作用，储层质量受沉积、成岩与构造演化控制。全球范围的碳酸盐岩在显生宇以发育石灰岩为主，前显生宇则以发育白云岩为主^[1]。显生宙以来的白云岩大多都为次生交代成因的晶粒白云岩，少量为准同生混积泥晶白云岩，前者以海相居多，后者以湖相居多。鲍志东等^[1]认为海相白云岩全球范围内全沉积盆地广泛分布，沉积厚度巨大，具有晶粒结构，为台地原生沉积成因，如塔里木盆地震旦系—奥陶系、华北盆地中元古界蓟县系雾迷山组、四川盆地震旦系灯影组，这些带有原生成因的白云岩迥异于显生宇次生交代成因的白云岩。原生白云岩形成机理的化学方程式为Ca²⁺ + Mg²⁺ + 2（CO₃^2-）= CaMg（CO₃）₂，次生交代成因白云岩的化学方程式为2 CaCO₃ + Mg²⁺ = CaMg（CO₃）₂ + Ca²⁺。如果按照前者的反应式直接沉淀白云石，Hsu^[2]估算其平衡常数K = 10^-17，后来Hardie^[3]将其修正为10^-16.5；如果按照后者的反应式Mg²⁺交代Ca²⁺，其平衡常数K = 0.67，而当K > 0.67时，这个反应会持续进行。海水具有充足的Ca²⁺（411×10^-6或0.01 mol/L）和Mg²⁺（1 290×10^-6或0.052 mol/L）^[4]，从而可得出海水的Mg/Ca质量比为3.14，摩尔比为5.2，如果一个化学反应持续进行的充分必要条件仅仅是具有充足的物质供给，那么海水应该有能力在地球表面或邻近地球表面形成大量的广泛分布的沉积白云岩^[5-6]，不仅能直接沉淀白云石，而且还可以通过交代作用使灰岩白云岩化，但为什么现代海底没有形成大量白云石呢？由此可以推断出，上述化学反应的持续进行不仅需要充足的物质供给，而且还取决于分子动力学屏障能否突破的问题^[7]。

湖相混积泥晶白云岩中含有较多黏土矿物，与盆外陆源碎屑混积，具有一定的生烃能力，常发育“自生自储”型油气藏，最典型的如准噶尔盆地二叠系芦草沟组、银额盆地白垩系、柴达木盆地英西地区渐新统下干柴沟组上段（E₃²）。国外盆地如非洲的刚果早期裂谷盆地、美国Utah盆地、巴西的Canpos盆地等，地质储量约为0.5×10⁸ t^[8]。我国的含油气盆地以陆相生油为主，其沉积的泥晶细粒混积碳酸盐岩十分广泛，纵向上的时间跨度也较长，最早的湖相沉积发生于二叠纪，当时特提斯洋海水开始从中国北方退出，北方部分地区露出水面，海陆过渡地带形成了半封闭的湖泊，形成了著名的“南海北陆”的地质格局，于是在北部边界地势低洼处形成了湖相沉积，如准噶尔盆地和三塘湖等盆地的风城组^[9]与芦草沟组^[10-12]，在挤压背景下的前陆坳陷区大面积发育半深湖—深湖相的细粒沉积。中三叠世—晚三叠世，印支构造运动的抬升作用使得中国南方继续发生海退，华南、华北均露出水面从而连成一片，陆地上形成的湖泊越来越多。至侏罗纪—白垩纪，陆地上的一些湖盆在构造作用下部分开始沉降，如松辽盆地、四川盆地和银额盆地^[13]等，有机质大多得以保存，油气资源丰富。至古近纪，湖相碳酸盐岩的沉积达到鼎盛时期，遍布全国。这些湖相细粒沉积均由陆源碎屑、泥质和碳酸盐等3类矿物组成，其中大多数碳酸盐岩发生了低有序度的白云岩化作用，发育白云石晶间孔，具有一定的储集能力，我国湖相白云岩储集层中探明的油气当量已高达数亿吨，勘探潜力巨大。

通过综述国内典型海相和陆相白云岩储集层的发育特征及成藏模式，总结其勘探成果和规律，以期对碳酸盐岩的油气勘探提供借鉴和指导作用。

我国海相碳酸盐岩中的油气资源丰富，如塔里木盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地等均取得令人瞩目的勘探成就，预测石油地质资源量约为340×10⁸ t^[14]，天然气地质资源量为24.3×10¹² m³。海相碳酸盐岩主要发育3种类型的储层^[15]，分别为礁滩相储层、喀斯特岩溶储层和白云岩储层。其中，礁滩相储层具有原生生物成因，喀斯特岩溶储层被次生溶蚀作用强烈改造，但很多优质的礁滩相储层均叠加了白云岩化作用的改造，白云岩化作用形成的收缩缝也可为喀斯特岩溶储层提供酸性流体运移通道。因此，白云岩化作用对海相碳酸盐岩储集层来说是至关重要且普遍存在的。海相碳酸盐岩的地质时代大多较古老，埋藏较深，后期改造强烈，分布较广，与沉积时的岩相古地理关系密切。沉积地层多为古生界和中生界的中下部层系，上覆巨厚的中新生界。因此海相碳酸盐岩多发育于沉积盆地的深层，如塔里木盆地的震旦系—奥陶系、四川盆地震旦系—古生界和三叠系、鄂尔多斯盆地奥陶系等，储集层均经历了复杂的构造运动改造和成岩作用改造，其中抬升溶蚀作用和白云岩化作用的改造影响最为关键。

湖相碳酸盐岩在平面上的分布较广泛，几乎遍布各个沉积盆地，但大规模连续性湖相碳酸盐岩沉积的形成须具备2个条件：一是必须有充足的物源供给，陆源碎屑和泥质组分靠河流、三角洲或扇三角洲等供给；二是坳陷区须具备足够的可容纳空间，沉积中心持续沉降，盆地欠补偿。一般来说，湖盆的演化会经历“湖侵”“最大湖泛期”“湖盆萎缩衰退”等3个阶段。优质的烃源岩一般形成于最大湖泛期，暗色泥岩和泥晶碳酸盐岩均可作为良好的生油岩，部分碳酸盐岩经白云岩化后可形成孔径小、数量巨大的白云石晶间孔，孔隙度可达10%，渗透率大多小于0.1 mD，可见其储集能力较强但油气开采难度较大。

我国含油气盆地以陆相生油为主，且相对于海相碳酸盐岩来说，湖相碳酸盐岩具有埋藏相对较浅、层位较新、平面和纵向层位上分布较广的特征，陆相含油气盆地总面积达310×10⁴ km²，油资源总量为714×10⁸ t，约占陆上油气资源总量的90%^[16]。从二叠纪到古近纪均有湖相碳酸盐岩沉积（图 1），封闭或半封闭的湖泊水体极易发生咸化，河流携带的各种阴阳离子汇聚其中并逐渐浓缩，有利于白云岩化作用的发生，从而形成微孔发育的白云石，且咸化环境对干酪根的转化也具有一定的促进作用。

图 1

Fig. 1

下载原图 图 1 中国陆相湖盆烃源岩在纵向上的分布特征（据文献[17-18]修改） Fig. 1 Vetical distribution characteristics of source rocks in continental lacustrine basins in China

台地边缘或台内裂陷边缘、碳酸盐岩缓坡易发育相控型白云岩储层。如塔里木盆地震旦系发育多个台内裂陷，裂陷周缘发育丘滩白云岩储层，裂陷内充填泥质烃源岩，形成了良好的源储组合（图 2）。塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组为碳酸盐岩缓坡沉积，颗粒滩面积达3×10⁴ km²，是塔里木盆地深层重要的勘探领域^[19]。

图 2

Fig. 2

下载原图 图 2 塔里木盆地震旦系岩相古地理（据文献[19]修改） Fig. 2 Lithofacies and Palaeogeography of Sinian in Tarim Basin

朱东亚等^[20]通过对塔里木盆地塔北地区沙15井下奥陶统白云岩进行研究，发现其具有以下特征：①沿裂缝周缘白云石晶体较粗大；②白云岩中流体包裹体均一温度主峰为140~190 ℃；③中—粗晶白云岩富含Fe，Mn元素；④中—粗晶白云岩稀土元素配分模式与塔里木盆地中酸性火成岩相一致；⑤中—粗晶白云岩氧同位素δ¹⁸O_PDB为−10.35‰~−7.31‰，比粉—细晶白云岩明显偏负；⑥中—粗晶白云岩具有较高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值。由此推断出塔北地区下奥陶统深大断裂附近的白云岩在热液作用下发生了重结晶作用，并刻画了其热液白云岩化模式（图 3）。塔里木盆地分别在震旦纪—寒武纪、早奥陶世、二叠纪和白垩纪经历了4次地质热事件^[21]，其中二叠纪的岩浆热液作用最为强烈，影响范围最广。早二叠世末期，塔里木盆地为伸展构造环境，为大陆裂谷型盆地，中部和西北部大范围发生岩浆和火山活动^[22]，形成了较多的深大断裂，如塔北地区的轮台断裂、沙雅断裂、亚南断裂等，中央隆起区的塔中断裂系、塔东断裂、巴楚断裂等，塔南隆起区的于田断裂、民丰北-且末断裂等。

图 3

Fig. 3

下载原图 图 3 塔北地区下奥陶统热液白云岩化模式（据文献[20]修改） Fig. 3 Hydrothermal dolomitization model of Lower Ordovician in Tabei area

华北盆地中元古界蓟县系雾迷山组厚度为719~3 416 m，岩性基本上为厚层块状泥晶—粉晶白云岩，其中泥晶白云岩占比为86%~95%，部分岩石中含有大量的藻类，具有明显的旋回特征，自下而上可分为雾一段—雾四段共4段，其中雾一段厚860 m，雾二段厚766 m，雾三段厚963 m，雾四段厚827 m。李朋威等^[23]通过研究认为，雾迷山组储集层以微生物白云岩为主，沉积构造复杂，按照储集空间类型可将储层划分为孔洞缝复合型、裂缝-孔隙型和孔隙型3种类型。其中，孔洞缝复合型最为发育，物性最好，储层质量的控制因素包括生物礁滩等沉积作用、印支期以来的构造破裂作用和溶蚀等成岩作用。

蓟县地区高于庄组－雾迷山组白云岩沉积构造较为复杂，雾迷山组发育大量微生物白云岩，包括叠层石、层纹石、凝块石和核形石等微生物岩类型。其中，叠层石包括丘状、层状和波状等各种形态，呈连续或断续分布，凝块石多为斑状或不规则状，核形石呈球状、椭球状或不规则状，偶见硅质条带、砂砾屑和晶粒。高于庄组白云岩类型单一，微生物白云岩以层状和微波状叠层石为主（图 4）。

图 4

Fig. 4

下载原图 图 4 天津蓟县地区蓟县系高于庄组—雾迷山组白云岩露头特征（据文献[23]修改） （a）波状叠层石白云岩，纹层呈波状，连续或断续分布，雾迷山组；（b）丘状叠层石白云岩，纹层呈丘状凸起，连续分布，雾迷山组；（c）小型柱状叠层石，纹层呈丘状凸起，断续分布，雾迷山组；（d）锥状叠层石白云岩，纹层呈锥状凸起，断续或连续分布，雾迷山组；（e）凝块石白云岩，凝块石呈深灰色的不规则状，雾迷山组；（f）核形石白云岩，核形石呈球状、椭球状或不规则状，雾迷山组；（g）层纹石白云岩，纹层呈水平状连续分布，高于庄组；（h）硅质条带状白云岩，雾迷山组；（i）结核状白云岩，硅质结核呈椭球体或不规则状，高于庄组。 Fig. 4 Macroscopic features of dolomites of Gaoyuzhuang-Wumishan of Jixian System in Jixian area, Tianjin

近几十年，地质学家们在四川盆地高石梯—磨溪地区碳酸盐岩中获得了万亿方级的天然气探明储量，其中，震旦系灯影组白云岩为重要的储集层。夏青松等^[24]通过岩心观察、薄片鉴定、阴极发光分析、物性测试、扫描电镜观察、主微量元素和碳氧同位素分析、包裹体均一温度测试等得出，高石梯—磨溪地区灯影组四段发育相对优质的低孔-特低渗型白云岩储层，储集空间主要为白云石晶间孔、裂缝和溶蚀孔洞，平均孔隙度为4.8%，平均渗透率为0.5 mD（图 5），主要包括泥晶藻云岩、晶粒白云岩和鞍状白云岩，储层发育主要受有利相带、白云岩化作用、构造作用形成的裂陷槽等的控制。

图 5

Fig. 5

下载原图 图 5 四川盆地高石梯—磨溪地区震旦系灯影组四段储层物性特征 Fig. 5 Physical properties of the fourth member of Sinian Dengying Formation in Gaoshiti-Moxi area, Sichuan Basin

高石梯—磨溪地区灯影组四段白云岩储层的主要储集空间类型包括白云石晶间孔、溶蚀孔和裂缝等，各区域的孔隙富集程度和孔径大小均存在差异。白云石在结晶形成过程中天然发育晶间孔，其存在是由其分子结构决定的。黄成刚等^[25]通过物理-化学理论精确推导出了完全结构有序的白云石构成的晶间孔的孔隙度约为13%，这一理想值须假设晶间孔在成岩过程中未被堵塞和未被溶蚀扩大，但在地质历史成岩过程中，一部分晶间孔会发生溶蚀扩大，一部分晶间孔会被其他矿物充填而变小，白云石自身也可能会发生重结晶作用和去白云岩化作用等，实际地层中的白云岩孔隙度大多因充填作用而小于10%。显微镜下和扫描电镜下的白云石晶间孔很容易识别，棱角分明，部分被沥青和黄铁矿充填（图 6a—6h）。溶蚀孔在高石梯—磨溪地区也广泛发育（图 6i—6l），酸性流体进入岩石后部分沿晶间孔的孔壁溶蚀，部分沿裂缝溶蚀，酸性流体的长时间停留可形成直径数百微米—数毫米的溶洞（图 6l），溶孔和溶洞易被黄铁矿和沥青半充填。高石梯—磨溪地区在桐湾Ⅱ幕构造运动中被抬升至地表，储集岩遭受了大气淡水的溶蚀作用，紧邻的烃源岩或自身发育的有机质在热演化过程中生成了部分有机酸对邻近的储集层也有一定的溶蚀，深大断裂及其派生的断裂系统带来了深部热液流体，对裂缝周缘的围岩产生了不同程度的溶蚀。层间缝和网状构造缝不仅为酸性流体提供了运移通道，缝内还可储集油气。藻云岩大多具有明显的层状结构，层间缝较发育，部分缝被重结晶的白云石充填，部分被沥青充填（图 6m—6o）。构造缝的缝宽比层间缝要大，半充填白云石和黄铁矿等（图 6n，6o）。裂缝可极大地改善岩石的渗透性，含裂缝的样品渗透率明显高于不含裂缝的样品（参见图 5）。

图 6

Fig. 6

下载原图 图 6 四川盆地高石梯—磨溪地区震旦系灯影组四段储层储集空间类型（据文献[24]修改） （a）白云岩，白云石晶间孔发育，磨溪105井，5 324.94 m，（蓝色）铸体薄片；（b）白云石晶间孔，部分充填沥青，高石20井，5 485.69 m，（蓝色）铸体薄片；（c）白云岩，白云石晶间孔发育，磨溪105井，5 309.87 m，（蓝色）铸体薄片；（d）白云岩，晶间孔内充填沥青，磨溪105井，5 324.94 m，（蓝色）铸体薄片；（e）白云石晶间孔发育，磨溪109井，5 296.06 m，扫描电镜；（f）缝洞中重结晶白云石，见沥青充填部分孔隙，磨溪109井，5 109.06 m，扫描电镜；（g）白云岩，白云石晶间孔，磨溪109井，5 109.06 m，扫描电镜；（h）白云岩，白云石晶间孔，磨溪109井，5 126.43 m，扫描电镜；（i）白云岩，晶间孔被溶蚀扩大，部分被沥青充填，磨溪17井，5 077.04 m，（蓝色）铸体薄片；（j）白云岩，晶间孔被溶蚀扩大，部分被沥青充填，磨溪17井，5 082.30 m，（蓝色）铸体薄片；（k）白云岩，晶间孔被溶蚀扩大，部分被沥青充填，磨溪17井，5 084.02 m，（蓝色）铸体薄片；（l）白云岩，溶洞发育，部分被沥青充填，磨溪17井，5 068.08 m，（蓝色）铸体薄片；（m）藻云岩，构造裂缝中的白云石重结晶，部分被沥青充填，磨溪17井，5 067.45 m，（蓝色）铸体薄片；（n）藻云岩，半充填构造裂缝发育，磨溪17井，5 067.87 m，（蓝色）铸体薄片；（o）晶粒白云岩，半充填构造裂缝，磨溪8井，5 110.90 m，（蓝色）铸体薄片。 Fig. 6 Reservoir space types of the fourth member of Sinian Dengying Formation in Gaoshiti-Moxi area, Sichuan Basin

高石梯—磨溪地区灯影组还发育一种热液白云岩储层，广泛分布于台缘区附近，尤其是深大断裂及其派生的裂缝系统周缘，原生白云岩沉积后在成岩期受深部热液流体改造会发生重结晶作用，白云石的微量元素含量和晶体结构均会发生改变，岩石中常见典型的热液矿物。该区热液白云岩储层主要分布于裂陷周缘的裂缝系统发育区。岩石学特征研究结果显示，裂缝、溶蚀孔洞中均充填各种热液矿物，包括闪锌矿、方铅矿、硅质及萤石等（图 7），沿裂缝壁或孔隙壁生长的鞍状白云石也是热液产物，具有典型的“雾心亮边”结构，晶型完整，粒径可达数毫米。裂缝中充填的被热液改造过的白云石在阴极发光仪下均发明亮红光，基质白云岩不发光或极暗，方形萤石晶体在阴极射线照射下发天蓝色光。热液流体中携带着丰富的微量元素，对缝壁和孔洞壁进行了溶蚀交代和离子交换，热液交代白云石通常含有较高的Mn（质量分数大于1 000 μg/g），Mn作为激活剂会造成热液矿物在阴极射线照射下发明亮红光。

图 7

Fig. 7

下载原图 图 7 四川盆地高石梯—磨溪地区震旦系灯影组四段储层中的热液充填矿物（据文献[24]修改） （a）孔洞中的鞍状白云石，磨溪9井，5 440.25 m，岩心照片；（b）缝洞中充填鞍状白云石，高石20井，5 196.30 m，岩心照片；（c）方铅矿与裂缝中充填的热液白云石，高石1井，4 957.32 m，岩心照片；（d）溶蚀孔洞中充填闪锌矿、硅质，高石1井，4 957.63 m，偏光显微镜照片；（e）萤石，高石1井，4 956.30 m，偏光显微镜照片；（f）方铅矿，单偏光下不透明，高石1井，4 957.32 m，偏光显微镜照片；（g）闪锌矿，硅质，鞍状白云石共生于裂缝中，磨溪9井，5 444.40 m，偏光显微镜照片；（h）溶蚀孔洞中的鞍状白云石，阴极发光为明亮的红色，Mn含量较高，且具有典型的雾心亮边结构，见方形萤石，发天蓝色光，磨溪123井，5 486.00 m，阴极发光照片；（i）裂缝中充填热液白云石，磨溪123井，5 480.17 m，阴极发光照片；（j）裂缝中充填热液白云石，磨溪125井，5 319.44 m，阴极发光照片；（k）裂缝中充填热液白云石，磨溪125井，5 319.44 m，阴极发光照片；（l）裂缝中充填热液白云石，磨溪125井，5 335.62 m，阴极发光照片；（m）裂缝中充填热液白云石，晶体比周缘泥晶白云石更粗大，磨溪21井，5 413.45 m，扫描电镜图片；（n）裂缝中的重结晶白云石，为图（m）的局部放大，磨溪21井，5 413.45 m，扫描电镜图片；（o）闪锌矿，背散射电子图像下呈高亮度特征，高石16井，5 299.58 m，扫描电镜图片；（p）高石16井，5299.58 m，图（o）中闪锌矿的能谱图。 Fig. 7 Hydrothermal minerals of the fourth member of Sinian Dengying Formation in Gaoshiti-Moxi area, Sichuan Basin

碳氧同位素分析结果显示，高石梯—磨溪地区灯影组四段泥晶白云岩δ¹³C平均为1.42‰，δ¹⁸O平均为-5.48‰；晶粒白云岩δ¹³C平均为0.17‰，δ¹⁸O平均为-10.52‰；鞍状白云岩的δ¹³C平均为-0.01‰，δ¹⁸O平均为-11.05‰；震旦纪海水的δ¹³C平均为4.43‰，δ¹⁸O平均为0.62‰^[26]。高石梯—磨溪地区3类白云石（岩）的δ¹³C比同期海水偏负，受控于岩石中含有的丰富藻类等有机质的碳同位素组成，具有轻碳的有机质与白云石进行了同位素分馏作用。该区鞍状白云岩的δ¹⁸O比同期海水偏负，为热液交代作用所致，因热液流体带来了更多的“轻氧”进入了白云石晶格中，塔北地区下奥陶统热液白云岩^[20]也具有“富含轻氧”的特征。鞍状白云岩中流体包裹体的均一温度平均值为175.7 ℃，可以推断出热液流体使白云石发生了重结晶作用，致使颗粒变得更粗大，阴极发光更加明亮，且白云石晶体边缘部位比中心部位发光更亮，因晶体边缘部位在热液中获得了更多的Mn元素。

魏国齐等^[27]通过地震与地质资料综合分析得出，前震旦系大型裂陷槽发育于高石梯—磨溪地区西侧。区域地质资料和实际钻探地层厚度资料显示，高石梯—磨溪地区为继承性发育的古隆起区，早寒武世早期，古裂陷槽内沉积了下寒武统的麦地坪组（Є₁m）和筇竹寺组（Є₁q），为优质烃源岩，且厚度较大。台缘区缺失麦地坪组，仅残留部分筇竹寺组，因此台缘区的烃源岩厚度较小。上覆沧浪铺组（Є₁c）沉积期，古隆起特征依然明显，但沧浪铺组的沉积物堆积使得裂陷槽基本被填平。龙王庙组（Є₁l）沉积前，震旦系顶面古构造图为“两隆一坳”构造格局（图 8a），高石梯—磨溪地区位于裂陷槽东侧的构造高点区域。裂陷槽两侧一系列正断层的形成是构造应力的拉张作用所致，为深部热液流体向上运移提供了通道（图 8b）。邹才能等^[28]通过研究发现，该区最优质的白云岩储集层位于距顶200 m处，而不是最顶部的灯影组四段风化壳层，由此可见，热液流体对储集层的改善贡献大于大气淡水的淋滤作用。当然，最优质的储集层可能叠加了上述二者的共同作用，灯影组沉积时期海平面的频繁变化，造成了地层多次暴露地表，在大气淡水作用下发生了多期次的短暂剥蚀，从而形成了一系列孔、缝、洞，由此更利于成岩期的热液交代作用。

图 8

Fig. 8

下载原图 图 8 四川盆地寒武系龙王庙组沉积前震旦系顶面古构造图（a）及高石梯—磨溪地区震旦系灯影组热液白云岩化模式（b） Fig. 8 Paleotectonic map of the top of Sinian before deposition of Cambrian Longwangmiao Formation(a)and hydrothermal dolomitization model of Cambrian Dengying Formation in Gaoshiti-Moxi area(b), Sichuan Basin

陆相碳酸盐岩由于沉积期水体较为封闭，大多会发生咸化。咸化湖盆中沉积的混积碳酸盐岩在成岩期绝大多数会发生白云岩化作用，从而形成低有序度、广泛发育白云石晶间孔的混积白云岩，如准噶尔盆地二叠系芦草沟组、银额盆地哈日凹陷白垩系、柴达木盆地英西地区渐新统、松辽盆地白垩系青山口组。文献报道的仅四川盆地侏罗系大安寨段为淡水湖相沉积，未发生白云岩化作用。贾承造等^[29]将大多数湖相白云质储集岩归为致密油储层，其物性较差，油气以吸附态或游离态赋存于生油岩中，且未经过大规模长距离运移，具有“自生自储”特征。

准噶尔盆地二叠系芦草沟组现今埋藏深度为3 000~4 500 m，主要由泥页岩和混积白云岩等组成，沉积厚度较大，主要分布于盆地南缘吉木萨尔凹陷。该套地层沉积时期古特提斯洋发生了海退，准噶尔盆地为陆缘近海湖泊，湖水为半封闭—半开放状态，具有一定的咸度，岩石的矿物组成包括细粒陆源碎屑、泥质、碳酸盐和石膏，其中石英、斜长石、白云石、方解石、黏土矿物的质量分数分别约为18%，15%，50%，5% 和10%，还含有少量其他盐类矿物。研究区储集岩的覆压孔隙度平均为10.9%，覆压渗透率平均为0.075 mD，为低孔特低渗型储层，单个孔隙的孔径小但数量多，白云石晶间孔的孔径多为0.4~1.0 μm，部分被溶蚀扩大。

准噶尔盆地芦草沟组累积厚度为80~120 m，既具有储集能力，又具有生烃潜力，油气显示丰富，具有“源储一体、满凹含油”的特征，含油面积可达数百平方公里。泥岩中有机质丰度较高，TOC平均为7%，比其他湖相碳酸盐有机质丰度更高，与其陆缘近海湖泊沉积环境有关，生物更繁茂，氯仿沥青“A”的平均质量分数为0.5%，生烃潜量平均为10 mg/g，干酪根类型以Ⅰ—Ⅱ₁型为主，有机质成熟度为低熟—成熟（R_o为0.50%~1.63%）。通过对吉木萨尔凹陷连井剖面对比研究发现，芦草沟组的油气资源主要分布于2套物性较好的白云岩储集层中，上覆和下伏的泥页岩生油能力均较强，在平面上呈大面积连片分布。邱振等^[30]通过油源对比证实了芦草沟组2套储集层的油均来自于邻近的烃源岩段，其证据包括饱和烃含量、δ¹³C及生物标志化合物等指标，因此，芦草沟组为“自生自储”型白云岩油藏（图 9）。

图 9

Fig. 9

下载原图 图 9 准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组油层连井对比剖面（据文献[17]修改） Fig. 9 Well-tie reservoir profile of Permian Lucaogou Formation in Jimsar Sag, Junggar Basin

银额盆地哈日凹陷白垩系发育一套泥晶泥质白云岩和白云质泥岩地层，肉眼难以鉴定出准确岩性，借助X射线衍射全岩矿物含量测试才可确定。该区白垩系自下而上分别为巴音戈壁组（K₁b）、苏红图组（K₁s）和银根组（K₁y），为湖相沉积，岩石组分包括陆源碎屑、白云石、方解石、泥质以及火山活动带来的凝灰质组分，其中陆源碎屑、泥质、白云石、方解石和其他组分的质量分数分别为34.8%，23.5%，35.4%，4.4% 和1.9%。近年来，勘探家们在哈日凹陷白垩系获得了243.2×10⁸ m³的探明天然气储量^[13]，为“自生自储”型白云岩油气藏，其中巴音戈壁组和银根组为主力含油气层段，其自身也具有较强的生烃能力（图 10），以泥晶结构为主的白云石晶间孔中蕴藏着丰富的天然气资源，岩石的储集空间类型包括白云石晶间孔、层间缝及构造裂缝等（图 11），未见溶蚀孔发育，偏光显微镜下可见各类孔缝中普遍含油。

图 10

Fig. 10

下载原图 图 10 银额盆地哈日凹陷白垩系油气藏分布剖面（据文献[13]修改） Fig. 10 Reservoir distribution profile of Cretaceous in Hari Sag, Yin'e Basin

图 11

Fig. 11

下载原图 图 11 银额盆地哈日凹陷白垩系泥质白云岩微观孔隙特征与含油性 （a）白云石与陆源碎屑混合堆积，YH2井，1 305.35 m，巴音戈壁组；（b）白云石晶间孔，YH2井，1 062.30 m，巴音戈壁组，扫描电镜；（c）白云石晶间孔中含油，YH3井，468.17 m，银根组，偏光显微照片；（d）白云石晶间孔中含油，见裂缝，YH3井，547.96 m，银根组，偏光显微照片；（e）微裂缝中含油，HC1井，3 077.74 m，巴音戈壁组，偏光显微照片；（f）层间缝发育，白云石含量较高，右半部分为铁氰化钾和茜素红联合染色，YH3井，468.17 m，银根组，偏光显微照片；（g）层间缝发育，白云石含量较多，YH3井，468.17 m，银根组，偏光显微照片；（h）白云质泥岩层间缝发育，YH3井，547.96 m，银根组，扫描电镜照片。 Fig. 11 Micropore characteristics and oil-bearing properties of Cretaceous argillaceous dolomite in Hari Sag, Yin'e Basin

哈日凹陷白垩系烃源岩有机质丰度普遍较低，与其内陆湖泊沉积环境有关，生物含量较低，且大多处于低熟阶段，与该区埋藏较浅有关，总体上属于差—中等烃源岩。最底部的巴音戈壁组镜质体反射率R_o为0.81%~1.78%，由于受火山烘烤作用^[31]，其热演化程度相对上部的其他组段更高。上部的银根组TOC较高，平均为4.38%，但热演化程度较低，镜质体反射率R_o为0.54%~0.71%，处于未熟—低熟阶段。

柴达木盆地英西地区为渐新世的沉积中心，持续沉降为研究区的沉积提供了可容纳空间，最厚处沉积了两千多米的湖相混积碳酸盐岩，地层中各种盐类矿物普遍发育，推断当时湖水具有一定咸度，为咸化、干旱、缺氧的还原环境。主要证据包括：Sr/Ba值平均为2（大于1为咸水）、Sr/Cu值平均为109（大于5为干旱气候）、U/Th值平均为0.6（小于1.0为缺氧环境）、δCe值为0.98~1.02（平均为1.01）、碳氧同位素推算出的古盐度平均为32‰、各种盐类矿物含量高。英西地区渐新统湖相碳酸盐岩既发育良好的白云岩储集层，又是整个柴西凹陷的主力生烃层段，为“自生自储”型油气藏。其有机质丰度较低，且成熟度较低，为差烃源岩，TOC平均为0.84%，有机质类型以Ⅱ₁—Ⅱ₂型为主，镜质体反射率平均为0.68%。

渐新统E₃²储集岩主要为混积的泥晶白云岩，X射线衍射全岩矿物含量分析结果显示，白云石、方解石、陆源碎屑和泥质的质量分数分别为45.0%，24.3%，16.2%，7.7%，盐类矿物和其他组分的质量分数为6.8%。储集空间类型主要包括白云石晶间孔、层间缝-构造微裂缝等2类。铸体薄片中可见白云石晶间孔广泛发育，微孔隙中注入的蓝色环氧树脂呈弥散状分布（图 12a—12c），氩离子抛光-场发射扫描电镜下可见晶间孔棱角分明，围岩为白云石晶体（图 12d—12i）。层理是湖相碳酸盐岩中普遍发育的沉积构造，泥质含量较高时甚至呈页理状，层间缝中普遍含油，无论是储集空间还是油气运移通道，层间缝与构造微裂缝共同组成了网状油气疏导体系。岩石薄片中可见与裂缝连通处孔隙的孔径更大，且含油性更好，因为裂缝一方面可以运移酸性流体对孔隙进行溶蚀扩大，另一方面还可以运移油气，使裂缝周缘的孔隙中含油饱和度更高，但整体上该区溶蚀作用较弱，扫描电镜下可观察到部分晶间孔的孔壁发生过弱溶蚀。

图 12

Fig. 12

下载原图 图 12 柴达木盆地英西地区渐新统湖相白云岩储集层孔隙发育特征 （a）淡蓝色为晶间孔中注入的环氧树脂，S41-6-1井，3 853.50 m，铸体薄片（蓝色）；（b）微裂缝周缘含油饱和度较高，S41-6-1井，3 857.95 m，铸体薄片；（c）淡蓝色为晶间孔中注入的环氧树脂，S41-6-1井，3 866.58 m，铸体薄片（蓝色）；（d）晶间孔，S41-6-1井，3 857.35 m，氩离子抛光-扫描电镜照片；（e）晶间孔，S3-1井，4 365.55 m，氩离子抛光-扫描电镜照片；（f）晶间孔，S3-1井，4 365.55 m，氩离子抛光-扫描电镜照片；（g）晶间孔，S3-1井，4 365.55 m，氩离子抛光-扫描电镜照片；（h）晶间孔，S3-1井，4 365.55 m，氩离子抛光-扫描电镜照片；（i）晶间孔，S3-1井，4 365.55 m，氩离子抛光-扫描电镜照片。 Fig. 12 Pore development characteristics of Oligocene lacustrine dolomite reservoir in Yingxi area, Qaidam Basin

基于岩石学和地球化学特征，柴达木盆地英西地区渐新统泥晶白云岩为准同生交代成因类型，主要证据包括：①咸化相控白云岩规模较大，成片分布；②孔径小、数量大的微孔；③低锰含量和“负铕异常”代表了热液作用未参与；④氧同位素偏正，反映出低温成因特征；⑤白云石晶粒较小，有序度低，反映出成核结晶速度较快的准同生环境。

塔里木盆地寒武系—奥陶系局部发育白云岩风化壳油气藏，如英买32井区、牙哈地区。碳酸盐岩地层被剥蚀至下奥陶统蓬莱坝组或寒武系白云岩地层，与上覆的中生界侏罗系—白垩系呈角度不整合接触，经多期岩溶作用，特别是在印支晚期最为强烈，形成了重要的岩溶储层。通常白云岩风化壳岩溶储层不发育大型洞穴，以小型溶蚀孔洞、裂缝为主。部分区域可能再叠加热液改造作用，从而形成相对优质的白云岩储层。

牙哈—英买力地区下奥陶统—寒武系白云岩风化壳储层为细—中晶白云岩，晶间孔和晶间溶孔发育，平均孔隙度为9%。白云岩风化壳储层的储集空间并不是传统意义上的岩溶孔洞，孔隙的形成可能早期就已经存在，在暴露期间再次遭受大气淡水的淋滤作用，发生石膏、灰质等易溶矿物的溶解而扩大。因此，白云岩有效储层的分布有时受不整合面的控制，有时也可以远离不整合面。

四川盆地高石梯—磨溪地区西侧发育前震旦系大型裂陷槽，裂陷槽两侧发育的一系列正断层为热液流体向上运移提供了良好的通道。与西加拿大盆地的边界断层相同，后者在边界断层附近发育3种热液矿床，分别为热液白云岩、沉积-喷流型铅锌矿床和密西西比河谷型铅锌矿床。高石梯—磨溪地区位于裂陷槽西侧台缘区，震旦系灯影组白云岩也受到了热液作用改造，这些热液流体沿着边界断层运移至目的层，这2个地区在大地构造背景、典型热液矿物组合、热液白云化模式、热液白云岩分布等特征上均存在相似之处（图 13）。高石梯—磨溪地区裂陷槽东侧断裂发育区及其派生裂缝系统发育处广泛发育优质的热液白云岩储层，魏国齐等^[27]在地震剖面上识别出震旦系顶界发育130条规模不等的正断层，其中6条大断裂的延伸长度超过20 km，为热液交代作用提供了良好的运移通道。

图 13

Fig. 13

下载原图 图 13 四川盆地高石梯—磨溪地区震旦系灯影组四段热液白云岩化模式（a）与西加拿大盆地大陆架边缘热液白云岩化模式（b）对比 Fig. 13 Comparison between hydrothermal dolomitization model of the fourth member of Sinian Dengying Formation in Gaoshiti-Moxi area in Sichuan Basin(a)and hydrothermal dolomitization model in the continental shelf margin of the western Canadian Basin(b)

陆相白云岩油气藏大多为“自生自储”型油气藏，储集岩自身也具有一定的生烃能力，大多数有机质丰度不高（准噶尔盆地芦草沟组除外），有机质类型中等—差，成熟度较低，以未熟—低熟为主。尤其是地质年代较新的地层，成熟度较低，准噶尔盆地二叠系烃源岩的R_o为0.50%~1.60%，四川盆地侏罗系大安寨段R_o为1.00%~1.60%，银额盆地白垩系巴音戈壁组R_o为1.00%~2.00%（受火山烘烤作用影响），银根组R_o为0.55%~0.70%，柴达木盆地渐新统R_o为0.53%~0.89%（图 14）。咸化湖盆生烃具有特殊性：①咸化湖盆烃源岩具有独特的“双峰式”生烃模式，可多阶段生烃，在低熟阶段就可以大量生排烃，如柴达木盆地英西地区渐新统的岩石样品中可溶有机质占总有机碳的20%，具有较高的液态烃产率，特别是在低熟油的生成过程中，可溶有机质的贡献可达60%。②黄金管生烃模拟实验证实了咸化环境可降低烃类转化所需的活化能，而且还可以促进烃类转化，提高其转化率。

图 14

Fig. 14

下载原图 图 14 中国典型盆地湖相碳酸盐岩烃源岩镜质体反射率特征 Fig. 14 Vitrinite reflectance of lacustrine carbonate source rocks in typical basins of China

油气藏广义上可分为常规和非常规^[32]，非常规油气藏又可分为连续型和非连续型，陆相碳酸盐岩油气藏大多属于“连续型”非常规油气藏。连续型非常规油气藏的圈闭边界不明显，分布广，无油气水界面，储集体规模较大，甚至广覆式分布于凹陷或沉积中心，多为“自生自储”型油气藏，油气多以非达西渗流运移，孔径较小，以纳米—微米级微孔为主，具有“源储盖一体”的特征。陆相碳酸盐岩和泥页岩均可作为有效烃源岩，生成的部分油气可以运移外输，部分残留于源内，二者均为有效勘探资源，勘探结果多为“满凹含油”“井井见油”，能否高产还取决于优质的盖层是否发育和疏导体系是否通畅。源外构造高部位、斜坡区可形成构造油气藏、岩性油气藏和地层油气藏，与凹陷区的滞留烃共同形成了广泛分布的油气田群（图 15），不受局部构造圈闭控制，但存在高产区和低产区之分。咸化湖盆沉积的碳酸盐岩中往往含有较多的盐类矿物，当盐类矿物聚集到一定厚度后即可成为优质盖层，如盐岩或者膏盐盖层之下极易形成油气富集区，特别是微裂缝网络发育区的钻井油气产量较高、自喷压力较大。

图 15

Fig. 15

下载原图 图 15 陆相碳酸盐岩成藏模式及周缘油气藏类型（据文献[32]修改） Fig. 15 Hydrocarbon accumulation model of lacustrine carbonate rocks and peripheral reservoir types

（1）中国海相碳酸盐岩油气资源丰富，塔里木、四川、鄂尔多斯和渤海湾等海相盆地取得了较大勘探实效。海相碳酸盐岩主要发育3种类型储层：礁滩相储层、喀斯特岩溶储层和白云岩储层，许多优质的礁滩相储层和喀斯特岩溶储层均叠加了白云岩化作用。因此，白云岩化作用对海相碳酸盐岩储集层来说是至关重要且普遍存在的。

（2）中国海相碳酸盐岩形成时代较古老，埋藏普遍较深，经历了长期的构造运动改造，规模大分布广，多为古生界和中生界的中下部层系，上覆巨厚的中新生界地层，如塔里木盆地的震旦系、寒武系—奥陶系，华北盆地中元古界蓟县系雾迷山组，鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组，四川盆地震旦系、古生界和三叠系等。埋藏过程中，成岩作用时间漫长且复杂，其中白云岩化作用为最重要的成岩作用，对储集层的形成至关重要。

（3）陆相碳酸盐岩在平面上的分布极其广泛，几乎遍布各个沉积盆地，巨厚的湖相碳酸盐岩的形成须具备2个条件：一是必须有充足的物源供给，陆源碎屑和泥质组分靠河流、三角洲或扇三角洲等供给；二是坳陷区须具备足够的可容纳空间，沉积中心持续沉降，盆地欠补偿。我国含油气盆地以陆相生油为主，且相对于海相碳酸盐岩来说，湖相碳酸盐岩具有埋藏相对较浅、层位较新、平面和纵向层位上分布较广的特征，其油资源总量约占陆上油气资源总量的90%。

（4）陆相白云岩油气藏大多为“自生自储”型油气藏，储集岩自身也具有一定的生烃能力，总体上有机质丰度不高，有机质类型中等—差，成熟度较低，以未熟—低熟油为主。储集层物性普遍较差，但白云岩化作用较发育的地区，孔隙度可达10%，渗透率绝大多数小于0.1 mD。

（5）陆相碳酸盐岩油气藏大多属于“连续型”非常规油气藏，圈闭界限不明显，分布广、无油气水界面，储集体规模较大，甚至广覆式分布于凹陷或沉积中心，多为“自生自储”型油气藏，油气多为非达西渗流运移，孔径较小，以纳米—微米级微孔为主，具有“源储盖一体”的特征。源外构造高部位、斜坡区可形成构造油气藏、岩性油气藏和地层油气藏，与凹陷区的滞留烃共同形成了广泛分布的油气田群。