Deep hydrothermalism of deep coarse-grained siliciclastic rocks and its geological significance： A case study of the 4<sup>th</sup> member of the Paleogene Shahejie Formation in Minfeng-Yanjia area， Dongying Sag， Bohai Bay Basin

Yuan Jing; Zhou Tao; Qiao Jun; Yang Guili; Zhao Guanghao

doi:10.11743/ogg20220415

Petroleum Geology | Views : 0 下载量: 9 CSCD: 12

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Deep hydrothermalism of deep coarse-grained siliciclastic rocks and its geological significance： A case study of the 4^th member of the Paleogene Shahejie Formation in Minfeng-Yanjia area， Dongying Sag， Bohai Bay Basin
Vol. 43, Issue 4, Pages: 929-942(2022)
Received：02 January 2022，

Revised：2022-05-21，

Published：01 August 2022
DOI： 10.11743/ogg20220415
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Yuan Jing, Zhou Tao, Qiao Jun, et al. Deep hydrothermalism of deep coarse-grained siliciclastic rocks and its geological significance： A case study of the 4^th member of the Paleogene Shahejie Formation in Minfeng-Yanjia area， Dongying Sag， Bohai Bay Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2022, 43(4): 929-942. DOI: 10.11743/ogg20220415. DOI：

摘要

以渤海湾盆地东营凹陷北部陡坡带东段民丰—盐家地区古近系沙河街组四段（沙四段）深层砂砾岩为例，通过岩心和扫描电镜观察、薄片鉴定、流体包裹体、粘土矿物X射线衍射、镜质体反射率、岩心物性和烃源岩热解参数分析等方法，结合构造演化和岩浆活动背景、地层埋藏史和油气成藏史等研究成果，明确深层砂砾岩中的深部热流体作用标记和时间，并初步探讨其地质意义。结果表明：研究区沙四段砂砾岩中存在爆裂角砾、立方体黄铁矿等和伊/蒙混层-铁白云石-磷灰石、伊/蒙混层-磷灰石-黄铁矿、绿泥石-磷灰石-黄铁矿、磷灰石-黄铁矿等反映深部热流体作用的岩石学特征和矿物（组合）；粘土矿物的垂向演化过程中出现伊/蒙混层比值异常增大、高岭石含量短暂激增的现象；在埋深3 400～4 800 m处游离烃含量（

）和裂解烃含量（

）异常高，埋深5 500 m处

和

较低，而热解峰温（

max

）异常高，在埋深4 269～4 800 m处的石英裂缝内有异常高温包裹体；天然气稳定碳同位素中δ

值大于 -8 ‰，具有无机成因特征，且具有与深部富CO

热流体作用相关的NaHCO

型地层水。以上现象均反映出民丰—盐家地区沙四段砂砾岩在馆陶组-明化镇组沉积时期经历了富CO

幔源成因的深部流体活动。深部热流体进入砂砾岩储层后对物性起到双重改造作用：引发破裂和促进溶蚀从而改善储层物性；沉淀自生矿物堵塞孔隙，阻碍流体运移，损害储层物性。此外，深部热流体参与沙四下亚段烃源岩热演化及油气生成过程，对烃源岩排烃和原油裂解具有潜在影响。

Abstract

The deep coarse-grained siliciclastic rocks of the 4

member of the Paleogene Shahejie Formation （E

） in Minfeng-Yanjia area of the eastern section of the steep slope zone to the north of Dongying Sag， Bohai Bay Basin， are taken to identify markers and time of deep hydrothermalism and make a preliminary discussion on its geological significance. A variety of data are applied in the study including the core， scanning electron microscopy （SEM）， thin section， fluid inclusion， X-ray diffraction （XRD） of clay minerals， vitrinite reflectance （

）， physical properties of core sample and hydrocarbon source Rock-Eval parameters； besides， the research results of tectonic evolution， magmatic activity， stratigraphic burial and hydrocarbon accumulation history are also taken into consideration. The results show that， there are explosive breccia， cubic pyrite and some mineral assemblages， such as mixed layer illite/montmorillonite-ankerite-apatite， mixed layer illite/montmorillonite-apatite-pyrite， chlorite-apatite-pyrite and apatite-pyrite， which just reflect the deep hydrothermalism in the E

coarse-grained siliciclastic rocks of the study area. The vertical evolution of clay minerals is characterized by an abnormal increase of illite/montmorillonite ratio and transient dramatic increase of kaolinite content. The contents of free hydrocarbon （

） and pyrolysis hydrocarbon （

） are abnormally high at a burial depth ranging from 3 400 m to 4 800 m， while they are relatively low at a burial depth of 5 500 m when the maximum pyrolysis temperature （

max

） is abn

ormally high. At a burial depth of 4 269 m to 4 800 m， there are abnormally high-temperature inclusions in quartz fractures. The δ

in the carbon stable isotopes of natural gas is greater than -8 ‰， indicating inorganic origin and formation water of NaHCO

type as associated with the deep CO

-rich hydrothermalism. The characteristics mentioned above all indicate deep fluid activity of mantle-derived CO

-rich origin in the E

coarse-grained siliciclastic rocks in Minfeng-Yanjia area during the Guantao-Minghuazhen sedimentary period. The deep hydrothermal fluid has played a dual role in reforming the physical properties of the coarse-grained siliciclastic reservoir. On the one hand， it causes fractures and promotes dissolution to improve the reservoir physical properties； on the other hand， the authigenic minerals in precipitation clog pores thereby hinder fluid migration and damage the physical properties of the reservoir. In addition， deep hydrothermal fluid has got involved in the thermal evolution and hydrocarbon generation of source rocks in the lower section of the 4

member of Shahejie Formation （E

）， which has a potential impact on hydrocarbon expulsion and crude oil cracking of the source rocks.

关键词

Keywords

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