碳储地质1-4章知识点概要

第一章 地层系统

（1）碳封存在沉积盆地（basin）内地层岩石孔隙（pore）中；

（2）盆地由地层（stratigraphy）组成，地层由岩石（rock）组成，岩石由矿物（mineral）组成，矿物多由不同元素（element）的原子组成；

（3）主要造岩元素包括：Si、O、Al、Ca、Fe、Mg、K、Na，其次Ti、P等。

第一节 矿物

一 矿物的化学组成

（一）、矿物的定义

1、矿物

矿物：在一定地质作用下形成的天然单质或化合物，可呈晶体或非晶体。

2、晶体与非晶体

（1）晶体：矿物内部质点在三维空间呈有规律的周期性重复排列的固体；晶体具有固定的几何外形。

（2）非晶体：矿物内部质点在三维空间不作周期性重复排列的固体。

（二）、矿物的化学成分

1、单质矿物

由一种自然元素组成的矿物

2、化合物

（1）简单化合物

（2）络合物

（3）复化物

3、类质同象

矿物晶体中的某一质点被化学性质类似的其它质点替代，而不改变原有晶体结构的现象。

二 矿物的形态

（一）、矿物的单体形态

1、晶形

晶形：在生长空间足够情况下，矿物晶体往往可以形成一定的几何外形。

（1）单形：由同形等大的晶面组成的晶体形态。

（2）聚形：由两种或两种以上的单形组成的晶体形态。

2、双晶

双晶：两个或两个以上的同种晶体按一定的对称规律形成的各种规则连生体。

（1）接触双晶

（2）穿插双晶

（3）聚片双晶

3、晶体习性

晶体习性：在相同生长条件下形成的同种晶体所具有的习见形态。

（1）三向等长：晶体在空间三个方向上发育相等，呈粒状或等轴状。

（2）二向延展：晶体沿两个方向特别发育，呈片状、板状。

（3）一向延伸：晶体沿一个方向特别发育，呈柱状、针状、纤维状。

（二）、矿物的集合体形态

集合体形态：同种矿物多个单体聚集在一起的形态

1、显晶集合体形态

（1）粒状集合体

（2）片状、鳞片状、板状集合体

（3）柱状、针状、纤维状、毛发状、束状、放射状集合体

（4）晶簇：以岩石洞壁或裂缝壁作为共同基底而生长的单晶体所组成的簇状集合体。

2、隐晶和胶体集合体形态

（1）结核体

（2）分泌体

（3）鲕状与豆状集合体

（4）钟乳状、葡萄状、肾状集合体

（5）树枝状集合体

（6）被膜状集合体

（7）土状集合体

（8）块状集合体

三 矿物的物理性质

（一）、矿物的光学性质

光学性质：矿物对可见光的吸收、透射和反射等的程度不同引起的各种性质。

1、颜色

矿物吸收可见光后所呈现的色调。

2、条痕

矿物粉末的颜色。

3、光泽

矿物表面反射光线的能力。

4、透明度

矿物允许可见光透过的程度。

（二）、矿物的力学性质

力学性质：矿物受外力作用（敲打、刻画等）后所表现出的性质。

1、硬度

矿物抵抗外力刻画、压入、研磨的能力。

摩氏硬度计

矿物

滑石

石膏

方解石

萤石

磷灰石

正长石

石英

黄玉

刚玉

金刚石

相对硬度

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2、解理与断口：

（1）解理

矿物晶体在外力作用下按一定方向破裂并产生光滑平面的性质。

（2）断口

3、磁性

矿物可被外磁场吸引或排斥的性质。

四 矿物的分类

（一）、矿物的化学分类

1、自然元素矿物

单质矿物

2、硫化物及其类似化合物矿物

金属阳离子与硫、硒和碲阴离子组成的化合物。

3、氧化物及氢氧化物矿物

金属或非金属阳离子与O2-或OH-组合的化合物。

4、含氧酸盐矿物

金属阳离子与各种含氧酸根（ SiO4-4、CO2-3、SO2-4、 PO3-4、WO2-4）组成的化合物，即硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、钨酸盐等矿物；最常见为硅酸盐矿物，如长石、辉石、橄榄石和云母等；碳酸盐矿物主要为方解石和白云石；硫酸盐矿物如石膏、重晶石；磷酸盐矿物如磷灰石。

5、卤化物矿物

卤族元素（F、Cl、Br、I）与K、Na、Ca、Mg等组合的化合物。

（二）、常见造岩矿物

1、长石

包括正长石（K(AlSi3O8)）、斜长石（ Na(AlSi3O8)与钙长石Ca(Al2Si2O8)的任意混合）和微斜长石（ KNa(AlSi3O8)）。

2、石英（SiO2）

包括晶质的水晶和石英类，以及非晶质的玉髓、蛋白石、碧玉等。

3、方解石（ CaCO3）

4、白云石（ CaMg(CO3)2）

5、黏土（高岭石、伊利石、蒙脱石和绿泥石）

第二节 岩石

一 沉积岩

（一）、沉积岩概述

沉积岩：地球表层环境下，由风化作用、生物作用、化学（生物化学）作用和火山作用等产生的物质经搬运、沉积和成岩形成的岩石。

1、沉积岩物质成分

（1）母岩风化产物：由母岩（沉积岩、岩浆岩和变质岩）经风化作用产生，如石英、长石、岩屑、砾石等。

（2）有机物

（3）火山物质

（4）沉积水体中的阴、阳离子

（5）宇宙物质

2、沉积岩类型

（1）碎屑岩：母岩风化产物搬运、堆积和成岩形成的沉积岩，包括砾岩、砂岩和泥岩。

（2）碳酸盐岩：生物作用、化学作用和生物化学作用形成的沉积岩，包括灰岩、白云岩。

（3）有机岩：生物作用形成的沉积岩，如煤岩、油页岩。

（4）火山碎屑岩

（二）、碎屑岩

1、碎屑岩的层理构造

层理构造：垂直沉积岩层剖面上的层状构造特征。

（1）块状层理

（2）交错层理（槽状、楔状、板状、羽状）

（3）平行层理

（4）递变层理

（5）水平层理

（6）韵律层理

（7）波状、透镜和脉状层理

块状、交错、平行、递变层理形成在强水动力环境，水平层理形成在弱水动力环境，韵律、波状、透镜和脉状层理形成在强、弱交替的水动力环境。

2、碎屑岩的成分

（1）碎屑成分

矿物碎屑：主要为石英、长石

岩屑：母岩岩石碎屑

（2）填隙物成分

杂基：与碎屑同期沉积的小碎屑，充填在大碎屑之间，以粘土为主。

胶结物：成岩过程中以化学沉淀方式形成。

3、碎屑岩的结构

（1）碎屑颗粒粒度（颗粒直径绝对大小）

砾：颗粒直径>2mm

砂：颗粒直径0.005mm～2mm

粗砂：颗粒直径2～0.5mm；中砂：颗粒直径0.5～0.25mm

细砂：颗粒直径0.25～0.05mm；粉砂：颗粒直径0.05～0.005mm

泥：颗粒直径<0.005mm

（2）碎屑颗粒磨圆度（颗粒棱角被磨圆的程度）

极棱角状、棱角状、次棱角状、次圆状、圆状、极圆状

（3）碎屑颗粒分选（颗粒大小的均一程度）

分选极好、分选好、分选中、分选差、分选极差

（4）碎屑颗粒孔隙（岩石中流体充填部分）

粒间孔隙、粒内孔隙、晶间孔隙、裂缝

4、碎屑岩的分类

（1）砾岩

砾石体积含量大于50%的沉积岩

（2）砂岩

砂质体积含量大于50%的沉积岩

根据粒径：粗砂岩、中砂岩、细砂岩和粉砂岩

根据碎屑颗粒成分：石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩

（3）泥岩

泥级颗粒体积含量大于50%的沉积岩

泥岩层理：水平层理和韵律层理

泥岩矿物成分：粘土矿物、石英、长石、方解石、白云石

根据矿物成分：粘土质泥岩、钙质泥岩、硅质泥岩、混合泥岩

砾岩、砂岩形成在强水动力环境，泥岩形成在弱水动力环境。

（三）、碳酸盐岩

1、碳酸盐岩的矿物成分

方解石、白云石

2、碳酸盐岩的分类

（1）根据矿物成分：灰岩（方解石含量大于50%）、白云岩（白云石含量大于50%）

（2）常见储层灰岩：鲕粒灰岩、生屑灰岩、礁灰岩

二 岩浆岩

（一）、岩浆岩的成分

指地壳或地幔深处的岩浆上升，侵入地下或喷出地表冷凝形成的岩石。包括侵入岩（岩浆未喷出地表形成）和火山岩（岩浆喷出地表形成）。

1、岩浆岩的化学成分：

（1）主要元素（造岩元素）

O、Si、Al、Fe、Mn、Mg、Ca、Na、Ti、K、P、H

（2）主要氧化物

SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O

（3）化学分类

超基性岩（SiO2<45%）、基性岩（SiO245-52%）、中性岩（SiO252-65%）、酸性岩（SiO2>65%）

2、岩浆岩的矿物成分

（1）硅铝矿物（浅色矿物）

SiO2、Al2O3含量高，FeO、MgO含量低，如石英、长石

（2）铁镁矿物（暗色矿物）：

SiO2、Al2O3含量低，富含FeO、MgO，如橄榄石类、辉石类、角闪石类和黑云母

（二）、岩浆岩的构造

1、气孔构造和杏仁构造（气孔被矿物充填）

2、流纹构造

3、块状构造

4、条带状构造

5、斑杂构造

（三）、岩浆岩的分类

1、超基性岩（SiO2<45%）

（1）橄榄岩（侵入）

（2）苦橄岩（喷出）

2、基性岩（SiO245-52%）

（1）辉长岩（侵入）：主要由辉石和斜长石组成

（2）玄武岩（喷出）：斑晶为斜长石或辉石，气孔或杏仁构造，在大洋底广泛分布

3、中性岩（SiO2 52-65%）

（1）闪长岩（侵入）

（2）安山岩（喷出）

4、酸性岩（SiO2 >65%）

（1）花岗岩（侵入）

（2）流纹岩（喷出）

三 变质岩

（一）、变质岩的成分

沉积岩、岩浆岩和变质岩在高温、高压及流体作用下改变原岩成分、结构、构造而形成的岩石。

1、变质岩的成分

主要氧化物：SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O

2、特征性矿物成分

红柱石、堇青石、十字石、矽线石、蓝晶石、硅灰石、石榴子石、绢云母、透闪石等

（二）、变质岩的构造

1、变余构造

2、变成构造

（1）斑点构造

（2）板状构造

（3）千枚构造

（4）片状构造

（5）片麻状构造

（6）条带状构造

（7）块状构造

（三）、常见变质岩

1、板岩

2、千枚岩

3、片岩

4、片麻岩

5、石英岩

6、大理岩

7、蛇纹岩

8、矽卡岩

第三节 地层系统

一 地层概述

（一）、地层与地层学

1、地层

（1）岩层：地壳中的层状岩石

（2）地层：具有某种共同特征和属性的岩层。

（3）地层与岩层的主要区别：地层具有时间含义

2、地层学

研究地层的科学

（二）、地层之间的关系

1、地层的接触关系

（1）不整合接触

（2）整合接触

（3）侵入接触

（4）断层接触

2、超覆与退覆

（1）超覆（水进）

沉积水体加深，新沉积物分布范围超过旧沉积物分布范围的现象。

（2）退覆（水退）

沉积水体变浅，新沉积物分布范围比旧沉积物分布范围缩小的现象。

3、沉积旋回

成因上有联系的岩性或岩石组合按一定的生成顺序在剖面上有规律的叠覆现象。

（1）水进旋回

水体加深过程中深水相覆盖在浅水相之上的沉积旋回。

（2）水退旋回

水体变浅过程中浅水相覆盖在深水相之上的沉积旋回。

4、瓦尔特相律

只有那些可以观察到是彼此毗邻的相和相区，才能原生的重叠在一起。

5、地层层序与地质年代

（1）地层层序

地层形成的先后顺序。确定沉积盆地的地层层序是后续一切研究工作的基础。

（2）相对地质年代

反映岩石、地层或地质事件先后顺序的时间。

地层层序律：未经强烈构造变形情况下，新地层覆盖在老地层之上。

化石层序律

切割律

包含原理

确定地层顶、底的觅序性标志

接触关系

（3）绝对地质年代（同位素地质年龄）

根据地层矿物中放射性同位素及其衰变产物的数量来计算获得的地层年龄。

二 岩石地层

（一）、岩石地层单位及其划分依据

1、定义

以岩性特征为主要依据划分的地层单位。

2、岩石地层单位划分

（1）群

最大级别的岩石地层单位，内部包含两个或以上组。

（2）组

有规律的岩相、岩石组合，内部包含两个或多个段。

（3）段

常以明显的岩性、结构来划分段，内部包含两个或以上层。

（4）层

最低级别的岩石地层单位，如一个段划分为一个砂岩层和一个泥岩层。

（二）、岩石地层单位的性质

岩石地层单位根据岩性划分，而没有考虑岩石形成的年龄，因此岩石地层单位往往是穿时的。

三 年代地层

（一）、年代地层单位

1、定义

指在特定的地质时间间隔内形成的地层单位。

2、年代地层单位划分：

（1）宇（宙）

最大级别的年代地层单位，其次级单位为界。

（2）界（代）

如中生界，其次级单位为系。

（3）系（纪）

如侏罗系，其次级单位为统。

（4）统（世）

如上侏罗统，其次级单位为阶。

（5）阶（期）

最小级别的年代地层单位。

3、地质年代单位划分

与不同级别年代地层单位对应的地质年代划分

（1）宙（对应宇）

（2）代（对应界）

（3）纪（对应系）

（4）世（对应统）

（5）期（对应阶）

（二）、年代地层单位的性质

1、年代地层单位是根据地层的形成时间划分的，与地质年代单位严格对应。

2、年代地层单位顶、底面为等时面，因此同一年代地层单位是等时的，如侏罗纪在全球均指距今201.3Ma-145Ma这段时间。

3、地质年代

（1）古生代：寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪

（2）中生代：三叠纪、侏罗纪、白垩纪

（3）新生代：古近纪、新近纪、第四纪

第二章 地质构造

第一节 构造运动的表现

构造运动：指在地球内力作用下引起的岩石圈中岩石发生变形、变位的机械作用，包括现代、新和古构造运动。

一 现代及新构造运动的表现

（一）、地震

地壳快速释放能量过程中造成的振动。

大型地震主要沿全球活跃地震带发生，如板块碰撞、汇聚地带，其次为大洋中脊裂谷带。

地震波在坚硬岩层中传播快、能量衰竭慢，在松软沉积物中快递慢、衰竭快。

（二）、地物的变化

长期、缓慢的构造运动可使地物产生变化。

岩石圈的构造运动速率极其缓慢，但是长期积累就可以造成大规模的位移。

（三）、地貌的改变

地壳垂直运动造成的地貌：海成阶地、陆地的海蚀地貌、河流阶地、深切河曲、夷平面、溶洞等。

地壳水平运动造成的常见地貌：山脊或水系的弯曲或错断等。

二 古构造运动的表现

岩石受到外力作用发生变形时，岩石内部会产生与外力相平衡的内力（附加内力），以阻止岩石继续变形。

变形：岩层受到外力作用，导致内部质点间相对位置发生改变而形成的体积和形状改变。

（一）、岩石变形

1、应力与地应力

（1）应力：作用于单位面积上的内力。

（2）地应力：地壳中单位面积上的内力

2、岩石变形方式

包括拉伸、挤压、剪切、弯曲和扭转。

（二）、沉积相（环境）的变化

（三）、地层厚度的变化

（四）、地层接触关系的变化

整合接触反映地层连续沉积，平行不整合接触反映不整合面下地层曾遭受整体抬升，角度不整合反映不整合面下地层曾遭受整体挤压抬升。

第二节 地质构造的识别

一 岩层产状

产状指岩层在三维空间产出状态。岩层产状用走向、倾向和倾角三个要素来表征。

（一）、走向

1、走向

走向指走向线（岩层面与水平面交线）两端所指的方向。有两个方向，相差180°。

2、方位角

用方位角表示走向方向。

（二）、倾向

1、倾斜线

层面上与走向线垂直，并指向层面下倾方的直线

2、倾向

倾斜线在水平面上的投影线所指的方向，用方位角来表示，与走向相差90°。

（三）、倾角

1、倾角

岩层倾斜线与其水平投影线之间的夹角

产状表示：SE100°∠20°表示倾向为南东方向100°，倾角为20°

二 岩层的分类

（一）、水平地层

倾角为0°左右

（二）、倾斜地层

倾角为0°～90°

（三）、直立地层

三 岩层厚度

（一）、岩层厚度

岩层厚度指岩层顶、底层面之间的垂直距离为岩层厚度。

（二）、岩层厚度横向变化

第三节 褶皱构造

一 褶皱的有关概念

（一）、褶皱与褶曲

1、褶皱

岩层受力变形产生的连续弯曲现象。其岩层的连续完整性没有遭到破坏，是岩层塑性变形的表现。

2、褶曲

褶皱中的单个弯曲。

（二）、背斜与向斜

1、背斜

指岩层向上拱起的弯曲，其核心部位的岩层时代较老且向上隆起。

2、向斜

指岩层向下凹的弯曲，其核心部位的岩层时代较新且向下坳陷。

二 褶曲的几何要素

1、核部

2、翼部

3、轴面

平分褶曲两翼的假想的对称面

4、枢纽

褶曲岩层的同一层面上最大弯曲点的连线

5、转折端

6、拐点

相邻背斜和向斜共同翼上岩层凸向改变的转折点。

7、脊、脊线、槽与槽线

三 褶曲的形态分类

（一）、根据褶曲轴面的产状分类

1、直立褶曲（对称褶曲）

2、倾斜褶曲（斜歪褶曲）

3、倒转褶曲

4、平卧褶曲

5、翻卷褶曲

（二）、根据转折端形状及两翼特点分类

1、圆弧褶曲

2、箱形褶曲

3、尖棱褶曲

4、扇形褶曲

5、挠曲

（三）、根据褶曲的平面形态分类

1、线形褶曲

2、长轴褶曲

3、短轴褶曲

4、等轴褶曲

5、鼻状构造

四 褶曲的组合类型

（一）、从横剖面看褶皱的组合类型

1、复背斜和复向斜

2、隔档式和隔槽式褶皱

隔档式褶皱：宽阔平缓的向斜和狭窄紧闭的背斜交互组成。

隔槽式褶皱：宽阔平缓的背斜和狭窄紧闭的向斜交互组成。

（二）、从平面上看褶皱的组合类型

1、平行状褶皱

2、分枝状褶皱

3、帚状褶皱

4、弧形褶皱

5、雁行式褶皱

（三）、构造的识别与制图

1、构造图上的构造识别

（1）构造等高线

地层层面上海拔高程相同的点的连线，或地层层面与海拔高程面的交线。

（2）构造平面图

用构造等高线来表示地面或地下某一标准层或某一油气层顶面或底面构造形态起伏变化的地质图件。

构造等高线稀疏反映地层倾角小，密集反映地层倾角大。

（3）构造识别

构造平面图上确定地层产状的方法：

用垂线连接任意两条构造等高线，由埋藏浅的点指向埋藏深的点方向即为该处地层倾向；

量得两点间的图上距离，再除以比例尺得到两点的实际水平距离；

两条等高线的差值就是两点间的实际垂向距离，再根据三角函数公式求取地层倾角。

构造等值线图上构造类型识别方法：

背斜构造：自构造核部向外等高线值逐渐降低

向斜构造：自构造核部向外等高线值逐渐升高

单斜构造：构造等高线相互平行，且等高线值向某一方向逐渐降低或升高。

第四节 断层构造

一 节理构造

节理：岩石沿破裂面裂开但无明显滑动的构造特征。

（一）、节理的成因分类

1、构造节理

在构造运动作用下形成于岩石中的节理。

2、非构造节理

（二）、节理的力学性质

1、张节理

岩石在张应力作用下所产生的节理。节理在岩石中延伸不远，节理面粗糙不平，常绕过砂粒和砾石，节理间距较大，分布稀疏而不均匀，常平行出现，或呈雁行式（斜列式）出现。

2、剪节理

岩石在剪切应力（亦称扭应力）作用下所产生的节理。节理沿走向延伸较远，节理面平直而光滑，常切开较大的碎屑颗粒或砾石，常呈等间距均匀分布，密集成带，或两组交叉，称“X节理”，或常平行排列、雁行排列，成群称“共轭节理”。

二 断层构造

（一）、断层与断层要素

1、断层

岩石破裂，并且破裂面两侧的岩块沿破裂面有明显滑动的现象。

2、断层要素

（1）断层面

（2）断层线

（3）断盘

断层面上方的断盘称为上盘，断层面下方的断盘称为下盘。

（4）位移

断盘相对移动的距离。

总滑距为断层两盘的实际位移距离。

断距指断层两盘上对应层之间的相对距离。

（二）、断层类型

1、正断层

上盘相对下降，下盘相对上升的断层。通常是在拉张和重力作用下形成的。

2、逆断层

上盘相对上升，下盘相对下降的断层。一般是在较强的水平挤压力的作用下形成的。

3、平移断层（走向滑动断层，走滑断层）

两盘沿断层面走向相对水平错动的断层。是在水平剪切力或水平挤压力的作用下形成的。

（三）、断层的组合类型

1、阶梯状断层

由许多产状大致平行的正断层沿着同一个方向呈阶梯状下滑而形成的断层组合。

2、地堑与地垒

由两条或两组走向大致平行但倾向相反的正断层所形成的断层组合。两条或两组断层之间的岩块相对下降，两边岩块相对上升则称为地堑；中间上升两侧下降者则称为地垒。

3、叠瓦状构造

由一系列产状大致平行的逆断层所组成，其老岩层依次叠覆于新岩层之上，状如叠瓦。

4、花状构造

（1）正花状构造

由聚敛型走滑断层派生，以逆断层组成的背冲构造。

（2）负花状构造

由离散型走滑断层派生，以一套凹面向上的正断层构成的断层组合。

5、反转构造

（1）正反转构造：早拉伸晚挤压

（2）负反转构造

（四）、断层的识别

1、断层的野外识别

（1）构造线的不连续：构造线或地质体沿走向突然中断或错位。

（2）地层的错位、缺失或重复。

（3）断层面的存在：断层面发育阶步、擦痕和摩擦镜面。

（4）断层面附近出现牵引构造、派生褶皱等。

（5）地貌标志：断层崖、断层三角面、山脊错断、水系错断、线状或串珠状的湖泊、洼地、温泉以及火山岩体。

2、断层的地震剖面识别

地震同相轴的错断。

第三章 碳储层形成作用

第一节 碎屑岩储层的沉积作用及其分布特征

一 冲积扇相

冲积扇是发育在山谷出口处，主要由暂时性水流或泥石流沉积形成的、巨大扇状山麓粗碎屑堆积体。

（一）、冲积扇形成条件

（1）造山运动是形成巨厚大型冲积扇的重要条件

（2）干旱或半干旱气候条件有利于冲积扇形成

（3）地形突变是形成冲积扇的重要因素

（二）、冲积扇沉积类型

1、泥石流

分选差，砾、砂、泥混杂；块状构造。

2、辫状河道

冲积扇上的暂时性辫状河，切割冲积扇表面；向下游发散、分叉、河道变浅；颗粒由砾、砂构成，向下游粒度变细；多呈块状构造；见冲刷-充填构造。

3、漫流（片流）

辫状河道末端漫出河床而形成的宽阔浅水沉积；砾、砂和含粘土粉砂组成；块状构造为主

4、筛积

（三）、冲积扇亚相划分

1、扇根

主要由泥石流和辫状河道沉积构成。

2、扇中

以辫状河道和片流沉积为主，冲刷-充填构造发育。

3、扇缘（扇端）

以漫流为主，沉积物粒度最细。

（四）、有利沉积类型

以辫状河道和漫流是最有利沉积微相；筛积发育时，也是有利的沉积体。

扇根-扇中粗砂砾岩在平面上呈扇状或锥状。

二 河流相

（一）、辫状河

辫状河指河道宽而浅，河道沙坝（心滩）众多，河道呈辫状的河流。

1、辫状河微相构成

（1）心滩（bar）

辫状河河床中长条形沙坝，长轴平行于水流方向；由砂、砾组成；大型交错层理（槽状、楔状和板状交错层理）、块状构造极其发育。

（2）辫状河道

枯水期辫状河河床中被心滩分隔的分叉、汇聚河道；由砂、砾组成；粒度相对较细（与心滩相比）；大型交错层理极其发育；沉积物厚度较心滩薄。

（3）决口扇

（4）废弃河道

（5）泛滥平原

2、辫状河垂向序列

非典型二元结构：下粗上细的沉积序列，但上部细粒泥岩厚度远小于下部粗粒砂岩厚度。

3、辫状河沉积模式

4、辫状河有利沉积微相

心滩与辫状河道砂体粒度粗，物性最好，厚度大，是最有利的沉积微相。

心滩与辫状水道叠合砂体平面上多呈长条带状分布，宽度大，垂向上呈多边多层式分布。

（二）、曲流河

曲流河指弯度大的单河道河流。

曲流河沉积过程典型特征：凹岸侵蚀，凸岸沉积。

1、曲流河沉积微相构成

（1）点坝（边滩）

由中、细砂组成；沉积物分选、磨圆普遍较好，粒度相对较细；大型交错层理（槽状、楔状和板状交错层理）发育；沉积砂体厚度大。

（2）河底滞留沉积

（3）废弃河道（牛轭湖）

（4）决口扇

（5）天然堤

（6）泛滥平原

2、曲流河垂向序列

典型二元结构：下粗上细沉积序列，上部泥岩厚度大于下部砂岩厚度。

3、曲流河沉积模式

4、曲流河有利沉积微相

点坝微相沉积颗粒分选、磨圆相对最好，粒度较粗，砂体孔隙度、渗透率最好，是最有利的沉积微相。

点坝砂体平面上多呈带状分布，垂向上孤立式分布。

三 三角洲相

三角洲是河流携带沉积物注入海洋或湖泊时，在河口处形成的、平面上呈三角形的沉积体。

（一）、三角洲分类

三角洲沉积受到河流、波浪和潮汐的共同作用。

（1）河控三角洲（高建设性）

（2）浪控三角洲（高破坏性）：以平直的尖头或弧形岸线为特征。

（3）潮控三角洲（高破坏性）：分流河道下游分布平行于河道走向排列的线状砂脊。

（二）、三角洲河口发育过程

（三）、三角洲沉积内部构成

1、河控三角洲平原微相构成

（1）分流河道

砂质沉积为主；分选、磨圆较好，交错层理丰富；垂向上砂质粒度向上变细，砂体剖面上上呈透镜状，平面上呈树枝状、条带状。

（2）决口扇

（3）天然堤

（4）分流河道间

2、河控三角洲前缘微相构成

（1）水下分流河道

沉积特征与分流河道相似。

（2）河口坝

砂质沉积，分选、磨圆最好，交错层理发育，可见双向交错层理。

（3）远砂坝

（4）席状砂

（5）分流间湾

3、河控三角洲前三角洲微相构成

（1）前三角洲泥：泥质沉积为主，水平层理和块状构造发育；生物化石丰富，生物潜穴与扰动构造发育。

（2）浊流、风暴或滑塌沉积

（四）、河控三角洲沉积模式

（五）、河控三角洲有利沉积微相

分流河道、水下分流河道、河口坝砂质粒度粗，分选好，物性最好，是最有利沉积微相。

分流河道和水下分流河道砂体多呈条带状、树枝状，河口坝砂体呈片状。

四 砂质海岸相

（一）、砂质海岸带划分

砂质海岸带包括后滨、前滨、临滨和远滨四个亚相。

（二）、砂质海岸带亚相特征

1、后滨（潮上带）

平均高潮线-最大高潮线区域；砂质沉积，分选、磨圆好，成分成熟度高。

向陆侧可发育风成沙丘，砂质粒度更粗，分选、磨圆更好，成分成熟度更高，重矿物富集，风成大型槽状交错层理发育。

2、前滨（潮间带）

平均高潮线-平均低潮线区域；砂质沉积，分选、磨圆好，成分成熟度高，低角度交错层理（低于15度，冲洗交错层理）发育。

3、临滨（潮下带）

平均低潮线-风暴浪基面区域；向陆侧发育平行岸线的水下沙坝，砂质沉积为主，交错层理发育。

（三）、砂质海岸带沉积模式

从远滨、临滨到前滨和后滨，形成向上变粗的沉积序列。

（四）、砂质海岸带有利沉积亚相

后滨、前滨和上临滨砂体分选好，粒度粗，物性好，是最有利亚相；下临滨泥质条带增加，是次有利亚相。

砂体沿海岸带方向带状展布；后滨-前滨-上临滨砂体最厚，砂体向海洋方向变薄。

第二节 碳酸盐岩储层的沉积作用及其分布特征

一 影响碳酸盐岩沉积的因素

（一）、温度

海水表层最低温度不得低于14～15℃。

（二）、盐度和水深

一般盐度在24～32‰。下限水深130～150m。

（三）、区域海流

发育全球性或区域性暖流

二 碳酸盐组分与岩石类型

（一）、碳酸盐矿物组分

1、方解石和高镁方解石

2、文石

3、白云石

（二）、碳酸盐结构组分

1、颗粒

（1）内碎屑

（2）鲕粒

（3）球粒

（4）集合粒

2、生物颗粒或碎屑

3、文石泥（相当于砂岩的杂基）

（三）、碳酸沉积构造

1、柱状、层状与生物格架构造

2、层面构造

3、鸟眼构造

（四）、碳酸盐岩石类型

颗粒-灰泥石灰岩、晶粒石灰岩、生物格架-礁石灰岩

三 现代生物礁沉积

（一）、生物礁分类

1、生物礁的定义

生物礁：以某类生物的骨骼为主骨架，辅以其他造礁生物、伴礁生物和粘结生物，构成一个能抵御风浪侵袭的生物堆积体。

生物滩：不具有抗浪性的生物碎屑堆积体。

2、生物礁分类

（1）根据礁与海岸的距离

岸礁、堡礁和环礁

（2）、根据造礁方式

（3）、根据造礁生物种类

（二）、生物礁发育阶段

（三）、生物礁构成

1、礁核（礁体生长带）

2、礁前

3、礁后

（四）、生物礁发育控制因素

四 碳酸盐岩沉积模式

（一）、萨布哈潮坪-潮上带沉积模式

以石膏大量发育为典型特征

（二）、正常潮坪沉积模式

1、潮上顶部

2、潮上(泥坪)

白云岩化和含石膏的泥晶—粉屑灰岩、藻席灰岩

3、潮间坪

波纹状、半球状叠层石灰岩

4、泻湖（低能带）

柱状和锥状叠层石。

5、潮下（低能带-高能带）

核形石、凝块石、锥状叠层石。潮下带上部，发育颗粒灰岩，并组成沙滩脊（近岸滩）。

（三）、陆表海沉积模式

1、陆表海亚相划分

（1）Z带

潮上低能带，波浪作用小。灰泥为主，形成泥晶灰岩、纹层状灰岩，干旱气候形成白云岩和蒸发岩。

（2）Y带

潮间带+潮下高能带。多为亮晶颗粒灰岩。交错层理发育。

（3）X带

潮下低能带(浅海)。粉屑灰岩、灰泥岩。

2、陆表海有利相带

（1）Y带以颗粒灰岩为主，物性好，最有利。

（2）Z带膏盐易溶解形成溶蚀孔隙，白云石晶间孔发育，也会形成有利储层。

（四）、碳酸盐理想标准相带模式

包括盆地、陆棚、深陆棚边缘、台地前斜坡、台地边缘礁、台地边缘浅滩、开阔台地、局限台地、台地蒸发岩九个相带。

（五）、生物礁沉积模式

1、生物礁亚相划分

（1）礁前

（2）礁核

（3）礁后

2、礁有利相带

（1）礁核生物体腔孔发育，物性最好，是最有利相带。

（2）礁后滩颗粒灰岩发育，物性好，是有利相带；礁前相对最差。

（3）剖面上礁体呈凸起的块状，内部反射往往杂乱。

（4）单个礁体平面上往往呈不规则块状，横向上平行海岸线带状、断续分布。

第三节 页岩储层的沉积作用及其分布特征

一 页岩岩相划分

（一）基于全岩成分分析的岩相分类

岩石矿物含量通过XRD或元素测井，易获得，易执行，标准化。

（二）基于沉积特征的岩相分类

借助岩心观察与薄片分析，根据层理构造、粒径、矿物成分与古生物特征划分页岩岩相。

对页岩沉积环境可做出比较准确的判断，对区分页岩沉积环境差异意义重大。

二 典型页岩沉积环境

（一）海相沉积环境

1、具上升洋流的大陆边缘浅海

（1）环境特点

上升洋流携带大量营养物质（硝酸盐和磷酸盐），导致大陆边缘浅海高生物生产率

磷酸盐与富有机质页岩共生；磷酸盐形成时期与全球性海侵和最小含氧层分布带对应。

（2）沉积特征

含磷质结核或见磷块岩，硅质页岩发育；页岩V/(Ni+V）>0.83，U/Th>0.75；黄铁矿、重晶石发育。

2、正常大陆边缘浅海

（1）环境特点

水体较深，水动力弱（静水、低能），沉积速率低；水体分层，底部缺氧，形成贫氧带。

（2）沉积特征

沉积构造单调，毫米级纹层互层为主；黄铁矿发育；沉积物厚度薄。

3、缺氧的分隔盆地

（1）环境特点

海口湾形状，盆地向海侧有海底高地阻挡，限制海水循环，使盆地底部形成缺氧环境；水体分层明显。

（2）沉积特征

页岩有机碳含量普遍较高；沉积速率较高，黑色页岩连续厚度较大。

（二）陆相沉积环境

1、半深湖-深湖环境

（1）环境特点

位于湖盆浪基面以下，与分隔缺氧海盆相似，封闭性更好。

（2）沉积特征

黑色水平层理页岩发育，钙质页岩发育，厚度大；黄铁矿、菱铁矿发育；干酪根类型为II、III型。

2、盐湖环境

（1）环境特点

形成在干旱气候环境；水体环境以半氧化-半还原环境为主，垂向盐度分层明显。

（2）沉积特征

盐湖环境整体水浅，黑色页岩分布较为局限；半深湖-深湖的深灰色页岩和黑色页岩以普遍含石膏或岩盐为特征。

三 页岩沉积模式

（一）Barnett页岩沉积模式

（二）Haynesville页岩沉积模式

（三）Cline页岩沉积模式

（四）五峰组-龙马溪组页岩沉积模式

第四节 煤岩储层的沉积作用及其分布特征

煤岩是由高等植物及其衍生物、浮游生物经过复杂的物理、化学或生物作用形成的可燃有机矿产。

一 成煤物质

（一）植物器官与组织

1、植物的器官

2、高等植物的组织

（二）植物有机物组成

1、碳水化合物

2、木质素

3、蛋白质

4、脂类化合物

二 沼泽类型

（一）植物遗体堆积方式

1、原地堆积

（1）煤层底板中普遍发育根土岩

（2）丝质体结构和孢子壳保存完好

（3）矿物杂质较少且分布均匀

2、异地堆积

（1）底板中没有根土岩

（2）矿物杂质含量很高

（二）沼泽类型

1、根据沼泽水体咸化程度

2、根据沼泽内生长植物类型

3、根据泥炭沼泽表面形态和水源补给

（1）漂浮沼泽：煤灰分含量高

（2）低位沼泽：供水不足的低位沼泽、植被繁盛的低位沼泽

（3）高位沼泽：煤灰分低

高位沼泽和植被繁盛的低位沼泽是有利的成煤微相。

（三）影响泥炭聚集的因素

1、气候

潮湿

2、基准面（湖平面或地下水位面）

基准面稳定（下降速率与泥炭堆积速率相当）或缓慢上升有利于泥炭聚集。

3、地形

4、差异压实

5、溢岸沉积

三 典型聚煤环境

（一）冲积扇聚煤环境

1、扇间洼地沼泽

2、扇缘远端沼泽

（二）曲流河聚煤环境

1、岸后沼泽（漫滩沼泽、泛滥平原沼泽）

2、废弃河道沼泽

（三）河控三角洲聚煤环境

1、分流河道间沼泽

2、分流间湾沼泽

3、废弃三角洲朵体沼泽

（四）浪控三角洲聚煤环境

泥炭沼泽分布在滩脊砂体之间

（五）障壁岛-泻湖聚煤环境

由许多泥炭岛逐渐发展联合形成

第四章 碳储层特征

第一节 碎屑岩储层特征

一 碎屑岩孔隙类型

（一）、碎屑岩岩石组成

碎屑岩由颗粒、杂基、胶结物和孔隙组成

（二）、根据成因的孔隙分类

1、原生孔隙

（1）粒间孔

碎屑岩连通性最好的孔隙。

（2）粒内孔

（3）杂基间孔

（4）杂基内孔

2、次生孔隙

（1）溶蚀孔

（2）裂缝

（3）收缩孔

（4）晶间孔

3、混合孔隙

总体上，粒间孔和溶孔是砂岩主要的孔隙类型。

（三）、根据流动能力的孔隙分类

1、有效孔隙

2、无效孔隙

（四）、根据孔隙直径大小的孔隙分类

1、超毛细管孔隙

2、毛细管孔隙

3、微毛细管孔隙

（五）、碎屑岩孔隙组合类型

1、孔隙型

碎屑岩储集空间以孔隙为主，裂缝不发育。

2、裂缝-孔隙型

储集空间仍以孔隙为主，但是裂缝非常发育，储层渗透率大。

二 碎屑岩喉道类型

（一）、碎屑岩喉道类型

1、收缩型喉道

2、缩颈型喉道

3、片状喉道

4、弯片状喉道

5、管束状喉道

6、板状喉道

（二）、表征碎屑岩喉道的参数

1、喉道直径

喉道直径越大，孔隙连通性越好，砂岩渗透率越大。

2、喉道表面粗糙程度

喉道表面越粗糙，流体渗流阻力越大，砂岩渗透率越小。

3、喉道迂曲度

迂曲度指孔喉系统中两点之间实际连通路程与直线距离之比。迂曲度越大，流体渗流途径距离越长，孔喉系统越复杂，渗流阻力越大，砂岩渗透率越小。

4、喉道数量

与孔隙连通的喉道数量越多，孔喉连通性越好。

三 碎屑岩孔喉表征技术

（一）、压汞技术

1、孔喉大小参数

（1）最大连通孔喉半径

（2）中值孔喉半径

（3）平均喉道半径

2、孔喉分布状况参数

（1）歪度（偏态）

偏于粗孔喉称为粗歪度，偏于细孔喉称为细歪度。

（2）峰态

3、孔喉连通状况参数

（1）喉道直径

（2）孔喉比

（3）喉道迂曲度

（4）孔喉配位数

孔喉配位数越大，连通性越好

4、孔喉均质程度参数

（1）孔喉分选系数

孔喉分选系数小，表示孔喉大小均匀，分选好。

（2）孔喉均质系数

均质系数接近于1，孔喉越均匀。

（3）孔喉级差

（二）、铸体薄片技术

面孔率：孔隙面积占视域面积的百分比。

（三）、扫描电镜技术

四 碎屑岩孔隙控制因素

（一）、沉积作用

1、矿物成分

（1）石英

石英硬度大，化学性质稳定，抗风化改造，不易溶蚀，相反因抗压能力强而易形成粒间孔。

（2）长石、岩屑和云母

在成岩过程中易发生溶蚀形成溶孔。

2、颗粒粒径

碎屑岩粒径越粗，抗压实能力相对越强，越容易保存粒间孔，物性越好。

3、颗粒分选和磨圆

碎屑岩分选、磨圆越好，抗压实能力相对越强，越容易保存粒间孔，物性越好。

4、沉积微相类型

不同沉积微相，孔隙类型发育程度有差异。

（二）、成岩作用

1、压实作用

随着埋深的增加，压实作用使原生粒间孔隙明显减少。

2、胶结物成分、含量与胶结方式

（1）胶结物成分

（2）胶结物含量

胶结物含量越高，孔隙越不发育

（3）胶结方式

包括基底式胶结、孔隙式胶结、接触式胶结和镶嵌式胶结，接触式胶结形成的砂岩，物性最好。

3、溶蚀作用

成岩早期的地表水或地下深处的酸性水均可使沉积物颗粒（长石或岩屑）被溶蚀，形成溶蚀孔。

（三）、构造作用

构造挤压或拉伸形成裂缝，改善砂岩渗透率。

第二节 碳酸盐岩储层特征

一 碳酸盐岩孔隙类型

（一）、原生孔隙

1、粒间孔

2、生物格架孔

3、生物体腔孔

4、粒内孔

5、遮蔽孔

6、生物钻孔及生物潜穴孔

（二）、次生孔隙

1、溶孔

主要由地表岩溶过程形成；溶洞、溶缝连通性好。

2、鸟眼孔

3、收缩孔

4、晶间孔

孔隙小，连通性相对较好。

5、构造裂缝

（三）、混合孔隙

总体上，生物格架孔隙、生物体腔孔、粒间孔、晶间孔、溶孔、溶洞与裂缝是最重要的碳酸盐岩孔隙。

（四）、孔隙组合类型

1、孔隙型

2、溶孔-溶洞-溶缝型

3、裂缝-孔隙型

4、复合型

原生孔隙、次生孔隙和裂缝均发育。多数碳酸盐岩储层属于这类储层。

二 碳酸盐岩喉道类型

1、构造裂缝型

2、晶间隙型

3、孔隙缩小型

4、管状

5、解理缝型

三 碳酸盐岩孔隙控制因素

（一）、沉积作用

1、岩石成分

白云岩晶间孔发育。

2、沉积环境

颗粒灰岩，粒间孔发育；礁灰岩生物体腔孔和生物格架孔发育；膏质白云岩，晶间孔和溶孔发育。

（二）、成岩作用

1、喀斯特作用

影响喀斯特作用的因素包括气候、构造、岩石成分与结构。

2、重结晶作用

3、埋藏溶蚀

4、交代作用

5、压实作用

（三）、构造作用

1、脆性

岩石脆性越大，越易形成裂缝。

2、构造位置

一般背斜转折端、长轴扭曲带和断层带附近等部位，裂缝最发育。

第三节 页岩储层特征

一 页岩孔隙类型

（一）、代表性页岩孔隙分类方案

1、Slat和O‘Brien(2011)分类方案

2、Loucks等(2012)分类方案

（1）粒间孔

（2）粒内孔

（3）有机质孔

3、于炳松(2013)分类方案

（1）基质孔隙

（2）裂缝

4、根据孔隙直径大小分类

（1）纳米孔隙(<2nm)

（2）微孔隙(2～10nm)

（3）中孔隙(10～50nm)

（4）宏孔隙(>50nm)

孔径小于50nm的微孔和中孔提供了页岩大部分比表面积和孔体积，是气体吸附和存储的主要场所，中孔对气体渗流起到了明显的贡献作用，微孔则主要起储集作用。

（二）、典型页岩孔隙类型

1、有机质孔

腐泥型有机质孔隙较多，随成熟度升高有机质孔隙数量增加。

2、黏土矿物孔

3、粒间孔

4、粒内孔

5、微裂缝

6、晶间孔

二 页岩孔隙表征技术

（一）、气体吸附-脱附技术

1、技术原理

2、用途

可测页岩比表面积和孔隙直径。

3、缺点

（二）、聚焦离子束扫描电镜技术

1、技术原理

2、用途

观察孔隙类型，测量孔隙大小。

3、缺点

样品代表性可能较低；耗时长，成本高。

（三）、纳米CT扫描技术

1、技术原理

2、用途

确定孔喉大小与连通性。

3、缺点

分辨率低，不能识别小于直径小于50nm的孔隙。

（四）、小角中子散射技术

1、技术原理

2、用途

可识别直径1-100nm的孔隙。

三 页岩孔隙控制因素

（一）、沉积作用

1、矿物成分

2、有机质含量与类型

（二）、成岩作用

1、压实作用

2、胶结作用

3、成熟度（温度）

（三）、构造作用

第四节 煤岩储层特征

一 煤岩岩石学

（一）、煤岩显微组分

1、有机显微组分

（1）镜质组

氧含量较高，氢含量中等，碳含量较低。

挥发分产率较高，具最好的粘结性，是炼焦的最主要成分。

（2）惰性组（丝质组）

碳含量最高，氢含量最低，氧含量中等；挥发分产率低。

（3）壳质组（稳定组、类脂组）

含有大量的脂肪族成分；氢含量高，加热时能产出大量的焦油和气体。

2、无机显微组分

（1）植物组成矿物

（2）沉积矿物

（3）成岩矿物

（二）、宏观煤岩分类

1、宏观煤岩成分

（1）镜煤

煤中颜色最深和光泽最强的成分；具贝壳状断口和内生裂隙。

（2）丝炭

具明显的纤状结构和丝绢光泽，丝炭疏松多孔。

（3）亮煤

（4）暗煤

光泽暗淡，致密坚硬，一般不发育内生裂隙。

2、宏观煤岩类型

（1）光亮型煤

光亮型煤的质量最好

（2）半亮型煤

（3）半暗型煤

（4）暗淡型煤

（三）、煤岩结构

1、原生结构

（1）条带状结构

（2）线理状结构

（3）凸镜状结构

（4）均一状结构

（5）粒状结构

（6）叶片状结构

（7）木质状结构

（8）纤维状结构

2、次生结构

（1）碎裂结构

（2）碎粒结构

（3）糜棱结构

（四）、煤岩构造

1、块状构造

2、层状构造

二 煤岩孔隙类型

煤岩是一种双孔隙岩层，由基质孔隙和裂隙组成，且有自身独特的割理系统。

（一）、基质孔隙

1、基质孔隙成因分类

（1）气孔

以镜质组中最发育；外形多为浑圆状，也有呈管状。

（2）残留植物组织孔

（3）溶孔

（4）晶间孔

（5）原生粒间孔

气孔和残留植物组织孔是煤岩的主要孔隙类型

2、基质孔径大小分类

（1）微孔

孔径<10nm，构成煤的吸附容积

（2）小孔

孔径10-100nm，构成煤层气的毛细凝结和扩散区域

（3）中孔

孔径100-1000nm，构成煤层气缓慢层流渗透区域

（4）大孔

孔径>1000nm，则构成剧烈层流渗透区域

3、基质孔隙结构

（二）、裂隙

1、割理

割理是指煤中天然存在的裂隙，一般呈相互垂直的两组出现，且与煤层层面垂直或高角度相交。

割理中的一组连续性较强、延伸较远的称面割理；另一组仅局限于相邻两条面割理之间的、断续分布的称端割理。

2、外生裂隙

3、继承性裂隙

三 煤岩孔隙控制因素

（一）、基质孔隙控制因素

1、沉积作用

（1）显微组分

不同的显微组分含不同类型和级别的孔隙。

（2）矿物含量

随矿物含量增高，煤的孔隙度逐渐降低。

2、成岩作用

（1）压实作用

压实是煤岩原始孔隙损失的最重要因素

（2）煤阶（Ro或温度）

3、构造作用

（二）、裂隙控制因素