鄂尔多斯盆地太原组砂岩缝合线特征及成因.pdf

1958西南石油大学学报（自然科学版）2024 年 4 月 第 46 卷 第 2 期Journal of Southwest Petroleum University（Science&Technology Edition）Vol.46 No.2 Apr.2024DOI：10.11885/j.issn.1674 5086.2022.03.23.03文章编号：1674 5086（2024）02 0053 12中图分类号：TE122文献标志码：A鄂尔多斯盆地太原组砂岩缝合线特征及成因齐 荣1，2，林畅松2*，黄国家3，杨香华3，张曼莉21.中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南 郑州 4500062.中国地质大学（北京）海洋学院，北京 海淀 1000833.中国地质大学（武汉）资源学院，湖北 武汉 430074摘要：鄂尔多斯盆地北缘太原组砂岩中广泛发育缝合线构造，缝合线成因机理复杂，且会对砂岩储层的物性产生重要影响。基于岩芯观察，并通过能谱、扫描电镜、X 衍射及铸体薄片等综合分析，揭示了太原组砂岩缝合线的几何形态、矿物组成及其成因机理。研究表明，太原组砂岩缝合线振幅大小差异明显，可划分出波浪型、尖峰型、长方柱型、复合型及网状交织型 5 种类型。缝合线物质组成主要包括有机碳、石英、伊利石、高岭石、黄铁矿、金红石和锆石，黏土矿物中伊利石的含量远高于围岩，而高岭石含量远低于围岩。缝合线内有机质与黏土矿物具有典型的沉积成因标志，它们可以作为硅质迁移与沉淀的催化剂，导致缝合线内及两侧砂岩孔隙中的硅质沉淀和碎屑石英颗粒的增生。这些缝合线构造是埋藏过程中沉积有机质压溶的产物，是沉积黏土矿物与有机质成岩作用的综合响应。缝合线相关的硅质沉淀与石英加大是研究区太原组石英砂岩致密的主要因素，但沿缝合线易发育裂缝，起到改善岩石渗透性的作用。关键词：缝合线构造；石英砂岩；有机质成岩作用；太原组；鄂尔多斯盆地Characteristics of Origin and Stylolites in Sandstone Reservoirs ofTaiyuan Formation,Northern Ordos BasinQI Rong1，2,LIN Changsong2*,HUANG Guojia3,YANG Xianghua3,ZHANG Manli21.Research Institute of Exploration and Development,Huabei Oilfield Company,SINOPEC,Zhengzhou,Henan 450006,China2.School of Ocean Sciences,China University of Geosciences,Haidian,Beijing 100083,China3.School of Resources,China University of Geosciences,Wuhan,Hubei 430074,ChinaAbstract:Stylolites were widely developed in Taiyuan Formation sandstones at northern Ordos Basin with complex genesismechanisms,and have important influence on the physical properties of sandstone reservoirs.Based on comprehensive analysisof core,scanning electron microscopy,energy dispersive spectrometry,X-ray diffraction and cast thin section,the geometry,mineral composition and genetic mechanism of sandstone stylolites in Taiyuan Formation are documented.The study indicatesthat the amplitude of sandstone stylolites in Taiyuan Formation varies obviously,and these stylolites can be classified intowave type,peak type,rectangular column type,composite type and network interweaved type.The sandstone stylolites arecomposed of organic carbon,quartz,illite,kaolinite,pyrite,rutile and zircon.The content of illite in the clay minerals is muchhigher than that in the surrounding rock,while the content of kaolinite is much lower than that in the surrounding rock.Theorganic matter and clay minerals of the sandstone stylolites are typical of sedimentary origin.They are catalysts for siliceousmigration and precipitation,and lead to the silica precipitation and the proliferation of clastic quartz particles in the stylolitesand surrounding sandstone pores.The stylolites are the products of pressure solution of sedimentary organic matter duringburial,and are controlled by the diagenesis of sedimentary clay minerals and organic matters.The siliceous precipitationand quartz enlargement associated with the sandstone stylolites are the main factors for the quartz sandstone compaction inTaiyuan Formation in the study area.However,fractures which were prone to be developed along the stylolites can improvethe permeability.Keywords:stylolite;quartz sandstone;organic diagenesis;Taiyuan Formation;Ordos Basin网络出版地址：http：/ 荣，林畅松，黄国家，等.鄂尔多斯盆地太原组砂岩缝合线特征及成因J.西南石油大学学报（自然科学版），2024，46（2）：53 64.QI Rong,LIN Changsong,HUANG Guojia,et al.Characteristics of Origin and Stylolites in Sandstone Reservoirs of Taiyuan Formation,Northern OrdosBasinJ.Journal of Southwest Petroleum University(Science&Technology Edition),2024,46(2):5364.*收稿日期：2022 03 23网络出版时间：2023 11 23通信作者：林畅松，E-mail：基金项目：中国石油化工股份有限公司科技部项目（P21088）；国家重点基础研究发展计划（2006CB202302）54西南石油大学学报（自然科学版）2024 年引言缝合线是上、下围岩发生溶解作用的产物，在二维平面上呈现为参差不平、凹凸起伏的面，在三维空间上表现为上、下围岩交错的复杂曲面1，是难溶物质相对富集的区域，其成分通常是细粒和深色的2。深色的难溶物质富集区称为缝合膜，是围岩间夹的一层薄膜状岩石3，其厚度不一。缝合线是一种较为常见岩石构造，在碳酸盐岩中发育普遍4 6，同时，在砂岩、火山岩、页岩及蒸发岩中均可发育7 15。目前，国内外学者对碳酸盐岩缝合线的研究较多，而对硅质碎屑岩中的缝合线的研究则较少。缝合线的研究主要集中在缝合线几何形态、物质组成、齿化作用、横向生长及其对储层物性的影响等16 28。不少学者开展了缝合线的成因机理和模拟实验研究，提出了缝合线形成的多种模型29 32。近年来，有关缝合线的发育对油气储层物性特征和成藏作用的影响受到了广泛关注7 12，26 28。然而，对缝合线的成因机理，特别是硅质岩中缝合线的成因和成岩作用等还存在争议。前人有关研究区太原组砂岩中广泛发育的缝合线构造的特征和成因机理的研究很少，有待进一步探讨。本文在研究区太原组两口取芯井岩芯观察基础上，综合利用普通薄片、铸体薄片、扫描电镜、电子探针、X 射线衍射分析等分析测试技术，揭示太原组砂岩缝合线构造的几何形态、矿物组成及其成因机理，并探讨缝合线发育对砂岩储层物性的影响。1 地质背景杭锦旗地区位于鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起，横跨伊盟北部隆起、伊陕斜坡和天环拗陷 3 个构造单元（图 1），主要经历了吕梁期伸展裂陷、加里东晚期海西期挤压逆冲、燕山晚期强烈挤压逆冲与隆升剥蚀等构造演化阶段。!#$%&()*$%+,-./$%STUVWXYZUVS_abcdXefg23456789:;?A?BCN!OPQR$%&()*+N!OP$%&()!1mjRn,-./0!12345236T9c?Aa DEF?b Gl?01DEF01GH$%IJFKGLM图 1研究区分布和地层柱状图Fig.1Location of the study area and stratigraphic characteristics研究区整体为一西倾单斜，区内主要发育 3 条区域性的大断裂，自东而西分别为泊尔江海子断裂、乌兰吉林庙断裂、三眼井断裂，这 3 条断裂在纵向上断开层位较多；平面上延伸较长，走向基本呈近东西向1。研究区太原组主要发育砂岩、泥岩、碳质泥岩和煤层等，总体属海陆交互相或滨海三角洲沉积，其分布受古隆起斜坡的控制33 37。太原组在杭锦旗地区南部厚 1070 m，砂岩厚度约 128 m，岩性主要由灰白、浅灰色块状砂砾岩、含砾粗砂岩、中细粒砂岩及灰黑、深灰色泥岩及碳质泥岩组成。太原组的砂岩储层主要由石英砂岩和岩屑石第 2 期齐 荣，等：鄂尔多斯盆地太原组砂岩缝合线特征及成因55英砂岩构成，石英含量很高，达 80%以上。储层物性较好，是杭锦旗地区上古生界储层物性最好的层位，平均孔隙度约 9.7%，平均储层渗透率 3.19 mD，属于特低孔低渗储层。太原组的煤及炭质泥岩是主要的烃源岩，上石盒子组厚约 120 m 的欠压实泥岩是区内的主要盖层。2 太原组砂岩中缝合线分布及其特征2.1 产状与分布研究区太原组的缝合线在均匀砂岩和砾岩中发育较少，多发育在砾岩和砂岩、粗砂岩和中细砂岩岩性变化面（图 2，图 3）。!#$%$&%$()*+Al,)ABCDEC312031403160FG/mHIJJKJLJ0250GR/API0150SP/mVM9NOPQRSTUVWXETUVWYZ345/01_abcde&%$#%$&%$#,$%$123-./012345,6789/01:;,/01%,=-./012345,6789/01:;,/01%,?9/01:;,/01%,=fghAlAlAl23111000RLLD/()m300150AC/()sm-13 156.09 m3 156.98 m3 146.98 m图 2研究区太原组 Y 井砂岩缝合线特征Fig.2Characteristics of Taiyuan Formation sandstone stylolite of Well Y02500150GR/APISP/mV3120313031403150M/N m45015011000RLLD/()mAC/()-1sm%OPQ!#$#%&!#$%&%(%()#/(#)*+,-,.,/012345RSTUVRSRSTUVRS6789:;?A3 125.35 m3 125.45 m3?125.49?m3?125.53?m3 125.57 m3 125.63 m3 125.70 m126967288867289:;?,=9ABC,DE12CFGHI+,-./-9./-96JKL3 125.94 m3 126.56 m图 3研究区太原组 X 井砂岩缝合线特征Fig.3Characteristics of Taiyuan Formation sandstone stylolite of Well X56西南石油大学学报（自然科学版）2024 年根据太原组取芯井 X 井和 Y 井的岩芯观察和统计，X 井取芯段砂岩长 13.85 m，发育 32 条缝合线，缝合线密度为 2.30 条/m；Y 井取芯段砂岩长 25.49 m，发育 76 条缝合线，缝合线密度为2.98 条/m；缝合线发育相对集中，在 25 cm 长的岩芯内可见 45 条缝合线。研究表明，缝合线振幅差异很大（图 3），在 5.530.0 mm，平均 15.0 mm，其中，振幅在 5.515.0 mm的占 66%，大多数缝合线的振幅集中在 15.0 mm 以下。从 X 井 70 cm 长的岩芯中即可观察到不同振幅大小的 3 条缝合线，且从顶到底，振幅由 5.0 mm 变化到 20.0 mm，振幅不断加大。缝合线宽度差异也较大（图 3），细的只有 0.5 mm，粗的可达 4.0 mm，极少数可达 10.0 mm。根据缝合线与层面的关系，太原组砂岩缝合线主要为平行或近平行层面类型（图 3），即“顺层缝合线”26，占 85%以上，还有 10%的缝合线与层面夹角小于 10，如 X 井 8 号取样位置处缝合线。缝合线附近常见黄铁矿团块（图 3），缝合线与黄铁矿的接触关系分为两种：1）黄铁矿形态受缝合线控制，随着缝合线的弯曲而弯曲，黄铁矿与缝合线紧密吻合；2）缝合线穿过黄铁矿团块。第一种接触关系最为常见，第二种接触关系仅在两口井的岩芯上见到一次。偶见两条缝合线之间由裂缝相连，且裂缝呈开启状，裂缝内可见黑色物质和垂直于裂缝面的六方柱状石英。2.2 缝合线的类型及其几何学特征缝合线形态的分类方案较多38，大都依据缝合线几何形态和与层面关系来分类，有的根据缝合线内不溶性残余物的振幅16，有的根据缝合线与岩层层理的夹角26，有的根据缝合线锯齿的大小25等。在太原组砂岩中，缝合线有单条孤立发育，也有多条组合发育，基于 Park 等39对灰岩及其他沉积岩缝合线的划分方案，以太原组砂岩缝合线的形态特征和组合样式为主要依据，将缝合线划分为波浪型、尖峰型、长方柱型（图 3）、复合型和网状交织型 5 类（图 2）。按照缝合面起伏程度可将缝合线分成 4 类，其中，起伏程度在5.0，10.0）cm 为大型，起伏程度在0.5，5.0）cm 为中型，起伏程度在0.1，0.5）cm 为小型，起伏程度小于 0.1 cm 的为显微型23。太原组砂岩缝合线多为小中型。波浪型缝合线：在太原组砂岩中发育占比为20%，大多与层理面近平行，少数与层理面夹角达10；波形比较平缓，单个波形的振幅小于这个波形的波长，振幅在 5.57.0 mm，在 5 类缝合线中振幅最小；缝合线宽度在 0.510.0 mm，在 5 类缝合线中宽度最大。尖峰型缝合线：在太原组砂岩中发育占比35%，大多与层理面近平行；波形较为尖陡，单个波形的振幅大于或等于这个波形的波长，振幅在8.016.0 mm，在 5 类缝合线中振幅大小居中；缝合线宽度在 0.55.0 mm。长方柱型缝合线：在太原组砂岩中发育占比在 5%，波形似长城，可以在缝合面看到柱状的围岩与黑色物质凹凸相欠的形态，均呈开裂状。单个波形的振幅大于这个波形的波长，振幅在10.030.0 mm，在 5 类缝合线中振幅最大；缝合线宽度在 0.55.0 mm。复合型缝合线：在太原组砂岩中发育占比为15%，是波浪型、尖峰型及长方柱型三者中两种及以上的复合型，即缝合线部分表现为波浪型过渡到尖峰型或长方柱型。网状交织型缝合线：在太原组砂岩中发育占比达 25%，多条缝合线分叉复合，呈网状交织，构成极为复杂的组合样式，每条缝合线形态（振幅形态及大小）可不同，缝合线宽度亦不均匀。该类型在太原组砂岩缝合线中较为常见，小柱样和大薄片可见多条缝合线呈网状交织分叉（图 2 中 Y 井 2 号及 3 号取样位置小柱样和大薄片），缝合线并不因交汇合并而变粗，因此，认为缝合线内的物质并不是从外部环境中随流体运输过来富集。2.3 缝合线与围岩特征差异2.3.1 物质组成差异各种岩石（碳酸盐岩、砂岩或火山岩）中缝合线的主要物质组成为黏土矿物、有机质和少量金属矿物4 28。图 4 为太原组 Y 井 2 号取样位置缝合线内扫描电镜及能谱图，其中，图 4a、图 4b 及图 4c 中C、Q、I、K、Ti、Zir 及 Py 分别代表有机质、石英、伊利石、高岭石、金红石、锆石及黄铁矿。可以看出，研究区太原组砂岩的黑色缝合膜内主要有 9 种元素和 7 类物质，9 种元素包括 C、O、Al、Si、K、Fe、S、Zr 和 Ti；7 类物质包括有机碳、石英 SiO2、伊利石KAl3Si3O10(OH)2、高岭石Al2Si2O5(OH)4、黄铁矿FeS2、金红石 TiO2和锆石 ZrSiO4。第 2 期齐 荣，等：鄂尔多斯盆地太原组砂岩缝合线特征及成因57Py+!#14+!#15+!#7+!#2QZirII+!#17CQ+!#5+!#4+!#1KICTiIIIZirTi+!#9QQa!#$%&(cb#?$%&()*+,-#k9)*+e5)*+h7)*+f14)*+l17)*+i15)*+d1)*+j)*+4g)*[phone]ZrZroCZrSiXkeV.!/20XkeV.!/15100526130oAlSiCAuAu AuAuAu20XkeV.!/151005200ZrZrScCaZrSiAloCScCa20151005CoAuAu AuAuAuSiXkeV.!/201510530100FeCAuoAlSiFeFe Au AuAu AuKXkeV.!/2015100528420CTiAlSiSAuTiAu AuAuAuXkeV.!/202480151005Au AuAu AuFeFeTiKAuFeTiCoAlSiMgXkeV.!/0123/()cps eV-120XkeV.!/1510052211033AlSnFeFeCTioTiFe201510050Au AuAuAuAuoCSiXkeV.!/20161628427056014284207056141014200123/()cps eV-10123/()cps eV-10123/()cps eV-10123/()cps eV-10123/()cps eV-10123/()cps eV-10123/()cps eV-10123/()cps eV-1ba#4%&()*+,-#图 4研究区太原组 Y 井 2 号取样位置缝合线内扫描电镜及能谱图Fig.4Scanning electron microscopy and energy dispersive spectrometry of the sample 2 from Taiyuan Formation sandstone stylolite in Well Y从扫描电镜及面扫描图（图 5）可以看出，缝合膜中主要成分是有机质。有机质内包裹多种碎屑矿物颗粒：1）石英，主要有两种形态，一是较大的石英颗粒分布在缝合膜边部，二是细小的石英颗粒分布在缝合膜内部；2）碎屑伊利石，在有机质中呈片状、条带状分布，塑性变形特征明显；3）高岭石，主要分布在靠近围岩区域；4）黄铁矿，主要呈集合体发育在缝合膜中，部分黄铁矿颗粒为草莓状，但不同缝合膜样品中黄铁矿的含量不同，X 井 8 号取样位置黄铁矿含量明显高于 Y 井 2 号取样位置；5）重矿物锆石和金红石，零散地分布在缝合线的黏土与有机质内；缝合膜中伊利石的含量高于高岭石，碎屑伊利石和重矿物的出现体现了缝合线沉积成因的特点。58西南石油大学学报（自然科学版）2024 年r2Fe!Y#?$%&(,p2K!Y#?$%&(,q2S!Y#?$%&(,iFe!X8#?$%&(,gK!X8#?$%&(,hS!X8#?$%&(,o2Ti!Y#?$%&(,m2O!Y#?$%&(,n2Al!Y#?$%&(,l2C!Y#?$%&(,k2Si!Y#?$%&(,fTi!X8#?$%&(,d!X8O#?$%&(,eAl!X8#?$%&(,cC!X8#?$%&(,bSi!X8#?$%&(,a X8#?$%&(,)*+,-.j2Y#?$%&(,)*+,-.图 5研究区太原组砂岩缝合线内扫描电镜和面元素面扫描图Fig.5Scanning electron microscopy and surface elemental scanning images of Taiyuan Formation sandstone stylolites in the study area第 2 期齐 荣，等：鄂尔多斯盆地太原组砂岩缝合线特征及成因59从围岩扫描电镜下的观察（图 6）可以看出，围岩中的物质主要有石英颗粒、石英颗粒间孔隙中的六方锥形自生石英、发育于石英颗粒间的书页状高岭石、片状伊利石和片状云母（Mu），局部可见丝状伊利石、伊/蒙混层，还有少量的黄铁矿（Py）。从缝合线及围岩的矿物成分（图 7）可清楚看到，缝合线内伊利石含量远远高于围岩，缝合线内高岭石含量远远低于围岩，缝合线内黄铁矿、钠长石及菱铁矿含量远远高于围岩，缝合线内缺少伊/蒙混层和绿泥石，此外缝合线及围岩中都含有石英。PyQQQQKIKQMuKQI S/f Y3!?#$%?&()*+,-.，/01?23*45-6789，e Y2!?#$%?:;8、:=?.，/AB89d Y1!?#$%?CD-EF8、8.，9GHIJ-KLc X9!?#$%?MNO-EF8.，J-:;8,P(QRS-:;8b X8!?#$%?MNTUAB89.，IJ-:;8VWX89GHa X6!?#$%?CD-EF8YZ!，X89GH图 6研究区太原组砂岩缝合线围岩典型扫描电镜照片Fig.6Typical SEM photos of Taiyuan Formation sandstone stylolites surrounding rock in the study area510152025301086420;?#ABbXRD=BaXRDCDEB2/()2/()$%&!&456&789(&:89$?)*+/020406080100Y 1-CDEY 2-CDEY 3-CDEY 1-=Y 2-=Y 3-=d CDEF=G9HIJ,-./01239HIJ/%KLMN10864201086420;/a.u.;/a.u.图 7研究区太原组砂岩缝合线与围岩矿物成分Fig.7Mineral composition of Taiyuan Formation sandstone stylolites and surrounding rock in the study area60西南石油大学学报（自然科学版）2024 年2.3.2 物性差异缝合线的形成对岩石物性的影响一直存在争议，一种观点认为缝合线形成伴随着溶解和胶结作用，后者会大大降低岩石孔隙度6，40；另一种观点认为缝合线附近孔隙度增加29，41；第三种观点认为缝合线渗透率是各向异性的，既可以是封盖层，也可以是流体运移通道，主要取决于缝合线中充填物及锯齿中密闭矿物的偏移量42 43。本文主要依据铸体薄片分析孔隙特征（图 8），围岩中剩余原生孔隙和溶蚀孔隙较发育，且随颗粒粒径增大，孔隙含量增多（图 8a，图 8d 及图 8e 为粗砂岩，图 8b 及图 8c为中砂岩）；缝合线周围颗粒粒径也较大，但孔隙不太发育，因此，认为缝合线相关的硅质沉淀与石英加大是研究区太原组砂岩致密的主要原因。缝合线周围裂缝很发育（图 8f，图 8g，图 8h，图 8i），这与岩芯上观察到的缝合线和裂缝相连是一致的。因此，认为缝合线会降低岩石物性，但由于缝合线易发育裂缝，对岩石物性也起到一定有利作用。Ka X2!?#$%&,(),*+,-b X3!?#$%&,.(),-/012,34*+,-c X4!?#$%&,.(),*+,-e X8!?#$%&,(),*+,-d X6!?#$%&,(),*+,-f X9!?#$%&,.(),56g Y1!?#$%&,.(),56h Y2!?#$%&,.(),56i Y3!?#$%&,.(),56j Y3!?#$%&6789:;?,ABCDEFGHk j?IJKL,MNONOQRSTUVWX,YZ9:;_*l Y3!?#$%&6789:;?,BCDabbcdef_*ghiO,jRk2mm400m400m500m500m500m500m500m500m500m500m500m56678565656图 8研究区太原组砂岩缝合线及围岩铸体薄片及反射光镜下照片Fig.8Cast thin section and reflected light photos of Taiyuan Formation sandstone stylolites and surrounding rock in the study area第 2 期齐 荣，等：鄂尔多斯盆地太原组砂岩缝合线特征及成因613 缝合线的成因从太原组砂岩岩芯缝合膜的反射光照片中可以看到，岩芯观察看到的黑色有机质在反射光下呈灰白色及亮白色，有机质纹层清晰，发育典型的丝状结构（图 8j，图 8k），认为是煤层显微组分中的惰质体，应该是纤维素、木素等木本植物残体，由此判断有机质是原始沉积的木本植物演化而来。缝合膜中碎屑伊利石数量很多，呈由于塑性变形，内部碎屑颗粒呈定向排列，且随缝合线形态的改变而改变，表明与压实作用有关，且缝合膜中含有金红石和锆石等重矿物，因此，结合有机质来源，认为缝合线膜内有机质与黏土矿物属于沉积成因，其原始结构是砂岩沉积过程中形成的层理面或细粒沉积物纹层，主要由有机质碳和大量的碎屑伊利石组成，伊利石与有机碳呈纹层状展布（图 4），并含陆源碎屑颗粒与重矿物。针对缝合线的成因有多种认识10，44，在太原组0.2 m 长的岩芯内可以发育多种振幅大小、形态不同的缝合线，因此，认为埋深、温度和压力不是造成缝合线齿化差异及形态差异的全部控制因素。在太原组砂岩中发现，当缝合线两侧岩性差异大时，往往形成振幅较大的缝合线，而缝合线两侧岩性差异不大时，往往形成振幅较小的缝合线，认为岩性的差异是决定缝合线形态的主要因素，因为在岩性相差不大时，压溶作用过程中应力较为分散，各点接近均匀溶解，形成的缝合线规模较小；如果岩性相差较大，压溶作用往往导致应力分布不均，能干性高且难溶的岩块可以较大规模地嵌入到能干性较低的且易溶的岩体内24。缝合线膜内见团块状石英，围岩内见柱状石英与高岭石（图 4，图 6）。围岩中碎屑石英颗粒在靠近缝合膜的部位见港湾状溶蚀构造（图 8l），结合缝合膜中的物质组分，认为黏土伊利石催化石英颗粒产生溶蚀，这与文献7，10提出的黏土矿物对缝合线形成起到催化作用，只有特定类型的黏土或者一定浓度会诱发缝合线形成的结论是一致的，对于研究区太原组砂岩缝合线而言，这特定类型的黏土矿物就是伊利石。缝合线内富含有机质的细粒沉积物，腐质化过程中与埋藏热演化过程中形成的腐殖酸溶蚀围岩中的长石等碎屑颗粒，形成高岭石，也是围岩中高岭石含量较高的原因之一（图 9）。!#$%&()*+&,-.&,/012345678$%&9:78;.?图 9研究区太原组砂岩缝合线成因模式图Fig.9Genetic model of the sandstone stylolite of the Taiyuan Formation in the study area缝合线膜内黑色有机质中，局部见结构完整的植物细胞结构或角质体（图 8j），是残植化作用的产物，凝胶化的产物被带走，导致稳定有机组分富集。暗色有机质内富含大量碎屑颗粒（图 8g，图 8h），表明沉积时水介质具有一定的流动性，受陆源碎屑供给的影响较大，水介质呈弱酸性；暗色有机质与伊利石矿物内含大量的草莓状黄铁矿（图 4，图 5），指示其弱碱性、还原的沉积水介质环境45。综合上述现象，缝合线内暗色物质是海陆过渡环境的沉积产物，当水体处于滞留状态时，水介质呈弱碱性，以凝胶化作用为主，有机碳与伊利石呈纹层状分布，以凝胶质有机质为主，发育草莓状黄铁矿；当陆源碎屑供给影响较大时，暗色水介质呈弱酸性，有机质胶质体被带走，以惰性有机组分为主，有机质内富含陆源碎屑颗粒与重矿物。太原组砂岩网状交织型缝合线并不因交汇合并而变粗，且交汇点多在缝合线的尖端或通过裂缝相连，因此，该类缝合线的形成主要有两种成因：1）孤立缝合线通过尖端溶解连接；2）缝合线通过裂缝连接（缝合线齿化尖端产生的裂隙，流体流动增强，促使缝合线交汇）或剪切断裂连接（由于缝合线尖端引起的应力扰动而在缝合线尖端形成）19。因此，认62西南石油大学学报（自然科学版）2024 年为研究区太原组砂岩缝合线的形成与温度、压力、岩性和硅质迁移有关，是缝合线膜内暗色细粒沉积物成岩作用的综合响应。4 结论1）鄂尔多斯盆地北缘太原组砂岩储层中的缝合线可划分为波浪型、尖峰型、长方柱型、复合型和网状交织型等 5 种类型，缝合线与层面呈平行或近平行，缝合线振幅差异很大。2）区内太原组砂岩的黑色缝合膜中的物质主要包括 7 种类型，分别是有机碳、石英 SiO2、伊利石 KAl3Si3O10(OH)2、高岭石 Al2Si2O5(OH)4、黄铁矿 FeS2、金红石 TiO2和锆石 ZrSiO4。缝合线内伊利石、黄铁矿、钠长石、菱铁矿含量远高于围岩，而高岭石、伊/蒙混层和绿泥石含量远低于围岩。缝合线周围孔隙不十分发育，可降低岩石孔隙度，但裂缝的发育可在局部改善储层渗透性。3）太原组砂岩缝合线膜内有机质与黏土矿物属于沉积成因，其原始结构是砂岩沉积过程中形成的层理面或细粒沉积物纹层，主要由有机质碳和大量的碎屑伊利石组成。缝合线的形成与温度、压力、岩性和硅质迁移等因素有关，是缝合线膜内暗色细粒沉积物成岩作用的综合响应。压溶作用贯穿缝合线形成的全过程，伊利石催化石英的溶解和硅质的迁移，而网状交织型缝合线通过尖端溶解连接或裂缝连接。4）太原组砂岩缝合线的形态变化与缝合线两侧岩性差异有关，缝合线的形成是缝合线膜内暗色细粒沉积物成岩作用的综合响应。构造应力变化对缝合线形态变化和缝合线形成的影响有待进一步研究。参考文献1杨明慧，田雨东.缝合线的分形结构J.世界地质，1999，18（3）：29 31.YANG Minghui,TIAN Yudong.The fractal structure ofsuturesJ.World Geology,1999,18(3):2931.2SAFARICZM,DAVISONI.PressuresolutioninchalkJ.AAPG Bulletin,2005,89(3):383401.doi:10.1306/10-2504040153蔡杰兴.缝合线特征及成因机理J.岩石学报，1990，6（2）：53 60.CAI Jiexing.Suture characteristics and genetic mecha-nismJ.Acta Petrologica Sinica,1990,6(2):5360.4GORDON C H.On the nature and origin of the styloliticstructures in the Tennessee marbleJ.Journal of 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