刍云岩成因初探

白云岩不仅常与油气藏共生，更与膏盐或金属矿床关系十分密切，而白云岩的形成至今仍具争议，焦点为白云石化作用过程中Mg^2 的来源问题。白云石化作用常与盆地的深部活动密切相关，一般受深部热液活动控制I在白云石化作用较发育的盆地，其深部普遍存在一个中地壳低速-高导层。据流体包裹体均-温度资料，发现白云岩形成的环境温度高于方解石，且通常远高于正常的地层温度。综合研究认为，盆地深部的中地壳低速-高导层是蛇纹石化橄榄岩，在蛇纹石化过程中释放大量的Mg^2 ，含Mg^2 热液上升到盆地碳酸盐岩中与CaCO2发生强烈的镁交代，形成白云岩；热液中因有卤素F、Cl、Br及碱金属K、Na、Li等而有盐类沉淀，热液中还含CO、CO2、H2等，它们在蛇纹石化的橄榄岩中可以发生费一托合成反应，合成烃类；蛇纹石化过程中释放的Ni、Cr、Co、V等铁族金属是良好的催化剂。     

白云岩成因初探

白云岩不仅常与油气藏共生，更与膏盐或金属矿床关系十分密切，而白云岩的形成至今仍具争议，焦点为白云石化作用过程中Mg^2 的来源问题。白云石化作用常与盆地的深部活动密切相关，一般受深部热液活动控制；在白云石化作用较发育的盆地，其深部普遍存在一个中地壳低速一高导层。据流体包裹体均一温度资料，发现白云岩形成的环境温度高于方解石，且通常远高于正常的地层温度。综合研究认为，盆地深部的中地壳低速一高导层是蛇纹石化橄榄岩，在蛇纹石化过程中释放大量的Mg^2 ，含Mg^2 热液上升到盆地碳酸盐岩中与CaCO3发生强烈的镁交代，形成白云岩；热液中因有卤素F、Cl、Br及碱金属K、Na、Li等而有盐类沉淀，热液中还含CO、CO2、H2等，它们在蛇纹石化的橄榄岩中可以发生费一托合成反应，合成烃类；蛇纹石化过程中释放的Ni、Cr、Co、V等铁族金属是良好的催化剂。     

苏南块体的深部构造及其油气前景

苏南块体中地壳存在一低速层,Vp约为5.8～6.0km/s,它与地下高导层相对应,电阻率仅4～20Ω·m,是中地壳塑性层的反映;苏南块体属于太平洋型块体,是有利的油气分布区块;它处在地球化学急变带上,壳幔相互作用比较强烈,故该区的油气受深部因素的影响或控制比较明显,是有利的深部无机成因油气分布区。中地壳低速高导层(蛇纹石化橄榄岩)构成油气“发生器”;上地幔则是“原料库”;沉积盆地是“存储器”。当地幔流体中H2缺失或不足时便没有烃生成,只能形成CO2或以CO2为主的气藏。黄桥CO2气藏已被公认是幔源无机成因气体,实质上是由在中地壳进行的不完整费-托合成反应所致。镇江—常州—无锡—苏州—昆山一带为油气富集带,具有深部成因油气的良好远景。     

白云石化作用及白云岩储层研究进展

白云石化作用和白云岩储层一直都是碳酸盐岩研究中的重要领域。近年来,随着实验分析技术的进步以及油气勘探的深入,对白云岩的研究也取得了诸多进展:1数值模拟技术逐步应用到白云岩研究中,实现了白云石化模式研究由定性到定量的转变;2对微生物白云石化的研究不断加强,识别出了微生物相关白云石的特殊显微形貌特征并对其生物矿化机制进行了分析;3对已有白云石化模式的重新审视:包括对混合水白云石化的修正、对回流白云石化的扩展以及对构造—热液白云石化模式的丰富;4在白云石化与孔隙相关关系的研究中,突破了白云石化增孔的传统认识,逐步强调白云石化在孔隙保存方面的作用;5注重研究白云岩结构、成岩环境、原始相带以及白云岩形成之后的溶蚀改造等因素对白云岩储层发育的控制作用。在未来的研究中,应加强3个方面内容,一是对白云岩结构演化规律的定量研究,二是在成岩流体示踪方面要加强对新技术手段(如二元同位素、Mg同位素)的使用,同时注意借鉴成矿流体研究中的成熟技术和方法,三是要加强对深部白云岩储层形成和保存机制的探索。     

中国中西部盆地海相白云岩主要形成机制与模式

塔里木、四川及鄂尔多斯盆地是中国中西部海相白云岩的主要发育地区。三大盆地重点层系海相白云岩新近的成因研究表明,大规模准同生白云岩和埋藏成因白云岩的发育均与蒸发台地密切相关。蒸发台地中由海水浓缩形成的富Mg~(2+)卤水一方面在准同生期,通过蒸发泵和下渗机制交代碳酸钙沉积物而形成与蒸发岩共生的准同生白云岩,另一方面作为富含Mg~(2+)的地层孔隙水,在准同生-浅埋藏期乃至中、深埋藏期,通过侧向渗透、侧向与垂向压实排挤和垂向热对流机制与粗结构的碳酸钙沉积物发生交代反应,在蒸发岩系周边和上下形成广泛分布的埋藏成因白云岩。与热流体作用有关的白云石化主要依靠构造断裂、裂缝、不同级次的层序界面、孔洞层等输导体系发生,分布较局限。热流体云化常表现为对先期白云岩进行叠加改造而形成热水改造白云岩。热流体性质不一,可以是深埋藏混合热水、深部循环水、地幔深部的岩浆热液等。白云石(岩)的生物成因不仅表现为微生物作用导致白云石直接沉淀,还表现为生物的存在与活动为白云石化作用提供Mg~(2+)和云化流体通道。由微生物和宏观藻释放出Mg~(2+),在埋藏期对方解石进行交代是各种富含藻类的灰岩中部分白云石的重要形成机制。生物扰动可明显改善岩石的孔渗性,从而显著促进白云石化作用的发生。     

塔里木盆地牙哈-英买力地区寒武系-下奥陶统白云岩形成机理

根据铸体薄片鉴定、阴极发光显微镜观察、碳、氧稳定同位素测定、微量元素分析及包裹体测温等手段,对塔里木盆地牙哈—英买力地区寒武—下奥陶统深埋热液白云岩类型及成因机理进行了详细的研究。认为研究区深埋藏白云岩主要由细晶或中晶白云石组成,白云石呈自形或半自形晶。δ13CPDB值为-1.63‰2.31‰,平均为0.25‰,δ18OPDB值为-11.49‰-6.02‰,平均为-8.72‰;锶含量较低,在77×10-6107×10-6之间,二价铁、锰含量较高,具有高的有序度和低的CaCO3摩尔含量的特点。各种资料表明,该类白云岩是在深埋藏环境中较高温度条件下形成的,白云岩的形成与海西期岩浆喷发活动有关,变质岩体的分布控制了白云岩的分布。白云化流体来自岩浆热液、变质热液、有机酸及区域地下热卤水的混合,白云化所需的Mg2+来自岩浆岩中铁镁矿物的分解、埋藏压实过程中粘土矿物的脱水作用等。因此其白云化机制可称之为“深埋热液白云化”。      

与蛇纹石化相关的碳酸盐化作用

二氧化碳是一种温室气体,是造成全球变暖的"元凶"之一,二氧化碳的存储方法是近年来研究的热点之一。基性或超基性岩的蛇纹石化作用会产生富Ca2+、Fe2+和Mg2+的流体,而这些离子与二氧化碳反应形成碳酸盐矿物,这是一种CO2储存的新途径。板块俯冲过程中,这些碳酸盐矿物可能被俯冲至地球深部,并形成碳酸盐岩浆。因此,研究蛇纹石化过程中的碳酸盐化作用有重要的科学意义。二氧化碳对蛇纹石化的影响分为三个方面:一是降低蛇纹石化速率,研究表明,300℃、500 bar、富二氧化碳(PCO220 bar)的体系中,橄榄石的蛇纹石化速率降低了50%[1];另一方面,体系中富集二氧化碳使得氢气和甲烷的生成速率大大降低[2],这是因为碳酸镁富集Fe2+,降低Fe3+和氢气的含量;此外,二氧化碳增加蛇纹石化流体的Si O2含量,从而降低流体的p H,促进橄榄岩的蚀变产物由蛇纹石-水镁石-透辉石平衡组合变为蛇纹石-滑石-碳酸镁[3]。碳酸盐矿物类型和温度相关。温度≤300℃时,蛇纹石化流体富Mg2+而贫Ca2+[4],Mg2+和CO2反应形成碳酸镁;温度≥400℃时,则形成碳酸钙[5]。可以用此来判断地质过程中蛇纹石化作用的温度。关于蛇纹石化过程中的碳酸盐化仍值得进一步关注。     

四川盆地西部中二叠统白云岩/石的主要结构类型——兼论其与川东北上二叠统—三叠系白云岩/石的差异

白云岩/石的结构在白云岩成因研究中具有重要意义。四川盆地西部中二叠统栖霞组的白云岩具有与盆地东北部上二叠统长兴组-三叠系不同的结构:盆地西部中二叠统栖霞组除存在一部分斑状晶白云岩以外,总体上缺乏原始结构保存的白云岩,白云石具有特征的非平直晶面他形晶和鞍形晶,且晶体较大;盆地东北部上二叠统长兴组-三叠系非常发育原始结构保存的白云岩,结晶白云岩也以晶体较小的平直晶面自形晶-半自形晶为主。对碳酸盐岩中白云石含量的分布模式而言,盆地西部中二叠统栖霞组出现频率最高的是白云石含量40%~60%的过渡岩石类型,这是一种非经典的分布模式,而盆地东北部上二叠统长兴组-三叠系则缺乏这样的过渡岩石类型,出现频率最高的是白云石含量大于90%和小于10%的端元岩石类型,这是一种经典的分布模式。白云岩/石的结构特征的差异反映盆地西部中二叠统栖霞组白云岩较高的结晶温度、较低的流体Mg/Ca比值、较短的白云化作用持续时间和不彻底的回头白云化作用;盆地东北部上二叠统长兴组-三叠系则主要是相对低温的,高Mg/Ca比值海源流体的彻底白云化作用。     

大洋橄榄岩的蛇纹岩石化研究进展评述

橄榄岩的蛇纹石化是大洋中不可忽略的重要地质过程,近年来引起广泛关注。大洋橄榄岩的蛇纹石化主要发生在洋中脊和汇聚板块边缘等环境中,大洋蛇纹岩典型的矿物组合包括:蛇纹石±磁铁矿±滑石±水镁石±角闪石。其中蛇纹石根据其矿物的晶体结构特征可分为利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石3种类型;偏光显微镜下可将蛇纹石结构划分为3类:假晶结构、非假晶结构和过渡结构。橄榄岩的蛇纹石化不仅会改变岩石的物理性质,如导致岩石密度的减小和地震波速的降低、影响橄榄岩的磁性等,而且也会对橄榄岩的流变性产生重要影响。大洋超基性岩系热液系统的发现,进一步激发了研究者们对大洋橄榄岩蛇纹石化研究的兴趣。与橄榄岩蛇纹石化相关的喷口流体含有较高的H2和CH4含量,此外,蛇纹石化是一个放热反应,可以驱动热液循环,导致Lost City等中低温型热液系统的出现。     

准噶尔盆地西北缘二叠系云质碎屑岩地球化学特征及成因机理研究

通过岩石学、碳氧同位素和元素地球化学等方法对准噶尔盆地西北缘二叠系云质碎屑岩特征进行了研究,分析了白云岩化机理并建立了白云岩化作用成因模式。结果表明,研究区岩石类型为白云质泥岩、白云质粉砂岩、白云化凝灰质粉砂岩和白云化凝灰质泥岩等,白云石化以交代湖相灰泥质和硅质（凝灰质）组分形成的自形或半自形的粉晶-细晶白云石为主,常见残余方解石和晚期方解石胶结物充填。岩石中 V/ Ni比（1.2～4.8）、Sr含量（95.5～782.2 μg/g）、Mg/Ca比（0.5～3.0）、有序度（0.36~0.98）、δ18O_PDB（-14.8‰～3.2‰）和δ13C_PDB（-1‰～5.2‰）的变化范围都较大。研究区云质岩类形成于水动力条件较弱、水体较深、相对安静的半闭塞陆相微咸-咸水湖湾环境,具多期次成因;二叠系时期构造运动复杂,断裂发育,火山活动频繁,不仅提供了白云石化过程中Mg2+的来源,且为富镁流体的快速流动和渗透提供了通道。综合研究认为本区的云质岩有准同生白云岩化、埋藏白云岩化和热液白云岩化三种成因类型。