广西东兰-凤山地区石炭纪-二叠纪碳酸盐岩洞穴发育特点及其控制因素

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.06.07

摘要/Abstract

摘要：

碳酸盐岩次生溶蚀孔洞是优质的储集空间,为油气的运聚提供条件。为研究溶洞发育的控制因素,选取广西东兰-凤山地区石炭纪-二叠纪碳酸盐岩溶蚀特征进行分析。镜下显示,研究区岩石类型为亮晶生屑灰岩、颗粒灰泥灰岩、含颗粒灰泥灰岩、晶粒灰岩和灰泥颗粒灰岩等,孔隙类型主要为粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔、晶间孔和微裂缝。研究发现,影响洞穴发育的主要因素有构造、岩组类型、流体性质、气候及岩溶古地貌。构造控制洞穴发育规模,在构造破碎带及其附近容易发育大规模洞穴;目的层大套灰岩是溶蚀的物质基础,力学强度较大的亮晶生屑灰岩易于形成大型洞穴,当岩石含较多灰泥或发生重结晶时,溶蚀难度增加;酸性流体、温暖潮湿气候和岩溶斜坡地貌,为洞穴发育的有利条件。其中,构造对洞穴发育的控制作用最大。

关键词: 东兰-凤山地区, 石炭纪-二叠纪, 岩溶作用, 洞穴特征, 控制因素

Abstract:

Secondary porosity generated by dissolution of carbonate rocks are high-quality reservoirs for oil and gas, and provide favorable conditions for hydrocarbon accumulation and migration. To study the controlling factors of karst development, we analyzed the Carboniferous-Permian carbonate dissolution characteristics in Donglan-Fengshan area (Guangxi Province). Under the optical microscope, rock types identified include crystalline limestone and granular muddy limestone. The pore types are mainly intergranular dissolved pore, intragranular dissolved pore, intercrystalline pore and micro-fractures. The study shows that the major controlling factors on the cave development in the study area are tectonics, rock-fabrics, fluids properties, climate and paleogeomorphology. Among these factors, tectonics controlled the size of the caves. Larger caves are better developed along/around major structural zones. Moreover, large beds of limestone contribute the basic material for dissolution. Skeletal granular limestone with high mechanical strength can readily develop large caves. Difficulty of dissolution increases when the rocks are more muddy or recrystallized. Acidic fluids, humid climate and karst slope are favorable conditions for karst development in the study area. All in all, tectonics is the prime controlling factor in karstic cave development.

Key words: Donglan-Fengshan area, Carboniferous-Permian, karstification, cave features, controlling factor

中图分类号:

TE122.2

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XIAO Sha, GAO Zhiqian. Development Features and Controlling Factors of Carboniferous-Permian Carbonate Caves in Donglan-Fengshan Area, Guangxi[J]. Geoscience, 2019, 33(06): 1208-1219.

图/表 11

图1 研究区晚古生代—中生代台地沉积简图(据张能等[6],2016修改)

Fig.1 Schematic diagram of Upper Paleozoic-Mesozoic platform deposition in the study area (modified from Zhang et al.[6], 2016)

图2 研究区地质图(据文献[16]修改)

Fig.2 Geologic map of the study area (modified after reference[16])

图3 石炭纪-二叠纪生物发育特征 (a)亮晶生屑灰岩,二叠系,鸳鸯洞,生物种类丰富,数量多,保存好,可见 (箭头)、有孔虫等生物,单偏光镜; (b)颗粒灰泥灰岩,鸳鸯洞,二叠系,化石保存较差, (箭头),单偏光镜;(c)生屑灰岩,石炭系,列宁岩附近洞穴, (箭头),正交偏光镜;(d)灰泥颗粒灰岩,二叠系,波澜洞(象鼻山东侧100 m左右), (箭头),化石保存差,多被充填,正交偏光镜

Fig.3 Carboniferous-Permian biological features

图4 鸳鸯洞洞穴发育特征

Fig.4 Development characteristics of Yuanyang cave

图5 列宁岩洞穴发育特征 (1)溶蚀壁面;(2)洞壁发育裂缝;(3)洞顶光滑,偶见小溶洞;(4)垮塌角砾岩

Fig.5 Development characteristics of Lienin cave

图6 列宁岩附近洞穴示意图

Fig.6 Schematic diagram of caves near the Lienin cave

图7 鼻梁山洞穴发育示意图

Fig.7 Schematic diagram of Biliangshan cave development

图8 鸳鸯洞岩石类型及特征 (a)亮晶生屑灰岩,二叠系,鸳鸯洞,有孔虫、、腹足类、腕足类等生物,亮晶胶结物,单偏光镜;(b)亮晶生屑灰岩,二叠系,鸳鸯洞, (箭头),单偏光镜;(c)亮晶生屑灰岩,二叠系,鸳鸯洞,晶间孔,正交偏光镜;(d)颗粒灰泥灰岩,二叠系,鸳鸯洞,裂缝, 单偏光镜;(e)颗粒灰泥灰岩,二叠系,鸳鸯洞,有机质充填孔隙,单偏光镜;(f)颗粒灰泥灰岩,二叠系,缝合线(箭头),单偏光镜

Fig.8 Rock types and petrological characteristics of Yuanyang cave

图9 列宁岩及其附近岩石类型与特征 (a)含颗粒灰泥灰岩,石炭系,列宁岩,粒内孔充填有机质,单偏光镜;(b)含颗粒灰泥灰岩,石炭系,列宁岩,裂缝切割颗粒,单偏光镜;(c)含颗粒灰泥灰岩,石炭系,列宁岩,多组裂缝相互切割,方解石晶体充填裂缝,单偏光镜;(d)生屑灰岩,石炭系,列宁岩附近洞穴, ,正交偏光镜;(e)生屑灰岩,石炭系,列宁岩附近洞穴,晚期小裂缝切割早期大裂缝,裂缝中充填亮晶方解石胶结物,切割生物颗粒,正交偏光镜;(f)生屑灰岩,石炭系,列宁岩附近洞穴,晶模孔,正交偏光镜

Fig.9 Rock types and petrological characteristics in/around Lienin cave

图10 鼻梁山及波澜洞岩石类型与特征 (a)晶粒灰岩,二叠系,鼻梁山,粗粒晶体,缝合线,单偏光镜;(b)晶粒灰岩,二叠系,鼻梁山,有机质充填晶间孔,单偏光镜;(c)灰泥颗粒灰岩,二叠系,波澜洞,化石被亮晶方解石和灰泥充填,基质为灰泥,正交偏光镜;(d)灰泥颗粒灰岩,二叠系,波澜洞,多期裂缝相互切割,裂缝被亮晶方解石充填,正交偏光镜;(e)灰泥颗粒灰岩,二叠系,波澜洞,裂缝充填有机质,单偏光镜;(f)灰泥颗粒灰岩,二叠系,波澜洞,白云石化,晶间孔发育,且含有机质,正交偏光镜

Fig.10 Rock types and petrological characteristics of Biliangshan and Bolan cave

图11 广西百色盆地古近纪气候剖面(据袁鹤然等[33],2007修改)

Fig.11 Paleogene climatic sections of Baise basin, Guangxi (modified after Yuan et al.[33], 2007)

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