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为了对砂岩致密化形成机理有所认识,本文以鄂尔多斯盆地东部山西组为例,通过薄片观察、阴极发光、电镜扫描等手段观察分析了岩石矿物特征;用石英沉淀动力学分析了成岩环境中硅质矿物沉淀的速率,包裹体测温标定硅质沉淀所在的成岩阶段;通过盆地模拟软件恢复了古成岩环境,并从成岩的各个阶段分析分析了砂岩的致密过程。 研究区山西组烃源岩为一套煤系地层,以III型干酪根为主,具有较强的产酸能力,其产酸潜力大约在50~220mg/g干酪根,干酪根类型使成岩微孔隙环境以偏酸性为主,其孔隙流体对自生矿物和成岩矿物的沉淀与溶蚀有着控制作用。在偏酸性的微孔隙环境中石英次生加大边极为发育,且以I期、II期加大为主,III期及III期以上的加大边很少见到,加大边厚度一般在10~70μm,绝大多数集中于20~50μm,个别小于10μm或者大于100μm,由于高岭石的交代,加大边的边缘参差不齐。石英次生加大边中广泛发育流体包裹体,I期石英次生加大边中的包裹体均一温度通常在80~120℃,II期石英次生加大边均一温度通常在130~150℃,III期及以上石英次生加大边均一温度通常在140~175℃。 结合石英次生加大边中包裹体数据、石英沉淀动力学模型和盆地沉积埋藏史数据分析,280~260Ma,山2段沉积,原始孔隙度约为34%,到225Ma为早成岩A期,此时古地温65℃,埋深1150m,机械压实作用减少孔隙度13.18%,总孔隙度减少到20.82%;225~220Ma为早成岩阶段B期,古地温在65~85℃,埋深在1150~1650m左右,机械压实作用减少孔隙度6.87%,I期石英次生加大边减孔2.06%,溶蚀作用增孔0.8%,总孔隙度减少到12.96%;220~175Ma为晚成岩阶段A期,古地温85~140℃,埋深1650~3650m,机械压实作用减少孔隙度4.91%,II期石英次生加大边发育,减少孔隙度6.12%,溶蚀作用增加孔隙度5.7%,总孔隙度减少到7.36%;175~158Ma为晚成岩阶段B期,古地温在140~170℃,埋深在3650~4100m,机械压实作用减少孔隙度0.8%,III期石英次生加大边减孔1.24%,溶蚀作用增孔1.5%,总孔隙度减少到6.82%;158~93Ma为晚成岩阶段C期,古地温>170℃,埋深>4100m,机械压实作用减少孔隙度为0.61%,硅质胶结减孔0.81%,总孔隙度最终减少到5.4%,砂岩致密化进一步加剧。致密砂岩是成岩环境与成岩作用综合作用的结果。