碳氧同位素与沉积相带的关系对鄂尔多斯盆地中部砂体储层的影响

根据其赋存的沉积相带，发现不同期次碳酸盐胶结物有以下规律：

（1）半深湖相泥岩的碳同位素值分布在-1.9‰～-0.3‰，平均值为-1.3‰；氧同位素值分布在-14.1‰～-9.2‰，平均值为-11.3‰；Z值分布在116～122，平均值为119。碳同位素相对较重，可能是来源于无机碳酸盐岩的溶解碳。

（2）三角洲前缘沉积相的碳同位素值分布在-5‰～-2‰，平均值为-3‰；氧同位素值分布在-22‰～-19‰，平均值为-21.6‰；Z值分布在105～112，平均值为110，说明其为淡水成岩环境。前缘相带的碳酸盐胶结物，其碳源主要是混源，有有机碳的少量加入，但以无机碳为主。

（3）砂质碎屑流沉积相的碳同位素值分布在-4.6‰～-1.4‰，平均值为-2.3‰；氧同位素值分布在-24.7‰～-15.4‰，平均值为-19.3‰；Z值分布在108～115，平均值为112，说明其为淡水成岩环境。处在前缘相与半深湖相之间的相带，其碳源既有无机来源，也有有机来源，与三角洲前缘沉积相类似。

（4）浊流沉积相的碳同位素值分布在-4.1‰～-2.1‰，平均值为-2.9‰；氧同位素值分布在-21.7‰～-14‰，平均值为-18.9‰；Z值分布在106～114，平均值为113，说明其为淡水成岩环境。浊流的碳氧同位素值和砂质碎屑流的碳氧同位素组成比较类似。

（5）三角洲平原相的河道砂中的碳同位素值分布在-8.3‰～-4.9‰，平均值为-7.1‰；氧同位素值分布在-22.2‰～-21.5‰，平均值为-21.9‰；Z值分布在99～106，平均值为102，说明其为淡水成岩环境。其碳氧同位素最轻，说明其碳源主要来自有机碳的CO2。Z值较低，说明其成岩环境应该为淡水环境。(www.xing528.com)

图5-5　碳氧同位素与沉积相带的关系

从图5-5上可以看到不同沉积相，其碳氧同位素具有不同的特征，整体体现出从湖中心，经过浊流→砂质碎屑流→三角洲前缘→三角洲平原相，其碳氧同位素逐渐变轻的规律。湖相泥岩中碳酸盐岩的碳氧同位素相对较重，主要为无机碳，多为早期碳酸盐；而砂质碎屑流、三角洲前缘和平原相的碳酸盐胶结物碳氧同位素较湖相泥岩的碳氧同位素明显变轻，说明在碳酸盐形成时有有机碳的混入，并且随着与湖中心距离的增大，有机碳混入的比例也随之增大。

由于碳酸盐胶结物较脆、化学性质活泼，对孔隙流体的酸碱性异常敏感，极易发生溶解—沉淀—再溶解—再沉淀过程，因而是成岩环境酸碱度变化的良好矿物指示计。考虑到这种特性，对于碳酸盐胶结物中碳同位素分布从湖中心向上游逐渐变轻的现象如何解释，研究人员进行了仔细分析，发现湖相泥岩为早期泥晶碳酸盐、而浊流、碎屑流和三角洲前缘分流河道的碳酸盐主要为中晚期含铁碳酸盐，它们与烃类侵位关系密切，多晚于油气充注事件和长石溶蚀事件，说明溶蚀作用发生在先。在烃源岩早成熟时期由于热演化的作用，会形成大量的有机酸和CO2（碳同位素较轻），此时由于有机酸的存在，碳酸盐不可能大量沉淀下来，产生的有机来源碳无法进入碳酸盐胶结物中。因此其碳酸盐胶结物中碳同位素较重。随着有机酸流体不断从高势区（湖盆中部）沿湖底重力流砂体向低势区（湖盆边缘的三角洲分流河道砂体）溶蚀运移过程中，酸性孔隙流体中有机酸不断被消耗，流体性质逐渐由酸性向碱性转变，成岩环境也随之又由氧化性向还原性过渡，这时流体中Fe2+和Mg2+离子易与碳同位素较轻的CO2结合，使含亚铁的中晚期碳酸盐胶结物比较容易沉淀下来，形成向上游地区碳酸盐胶结物碳同位素逐渐变轻的现象。此外，盐度指数Z值的计算也表明碳酸盐胶结物形成时的孔隙水从湖盆中部到湖盆边缘盐度是逐渐变小的。