西沙群岛西科1井中新统-上新统白云岩微观特征及成因

西科1井白云岩主要分布于上中新统黄流组, 在上新统莺歌海组二段和中中新统梅山组有零星分布; 主要的白云岩层段一般发育在褐色铁质矿物浸染的古暴露面之下.根据岩石铸体薄片观察、阴极发光及扫描电镜测试分析, 西科1井白云岩中白云石总体上呈微晶及细粉晶双峰态结构, 微晶白云石为灰岩基质经选择性白云石化的结果, 呈平直晶面半自形晶, 主要为泥微晶基质白云石化的结果; 粉晶-细晶白云石呈平直晶面自形晶, 为胶结物白云石或过度白云化结果, 过度白云化雾心亮边白云石的"亮边"与胶结物白云石成分一致, 阴极发光下二者显示同样的光性特征.微量元素测试及碳氧同位素测试表明: 白云岩一般具有低铁、低锰含量, δ18O_PDB均为正值, 变化于2.293‰~5.072‰之间, δ13C_PDB变化于1.214‰~3.051‰之间; 西科1井白云岩与西琛1井白云岩具有相似的层位分布特征和碳、氧同位素特征, 可能反映着相同或相似的成因.回流渗透模式可能适用于西沙地区白云岩, 频繁的海平面升降、环礁内蒸发环境及与中新世末期构造运动有关的热流体上涌促进了西沙地区白云岩的形成, 高渗透性礁相碳酸盐岩沉积为高Mg/Ca比值的蒸发水回流渗透提供了运移通道.      

西沙石岛西科1井生物礁碳酸盐岩地球化学特征

对西科1井生物礁碳酸盐岩样品进行了地球化学(常量组分、微量及稀土元素含量等)分析, 旨在探讨生物礁的形成演化以及所记录的环境变化信息.结果表明: 西科1井岩心在井深36 m附近存在地球化学参数的显著变化, 暗示该深度是一处重要的地层界面或环境突变界面.岩心中的常量组分可以分为3类组合: 以CaO为主, 辅以K₂O的原生碳酸岩组分, 该组分对应的主要造岩矿物是方解石, 代表了未经白云岩化的生物礁原生碳酸盐沉积; 以MgO为主, 辅以Na₂O和P₂O₅, 代表了白云岩化作用中的富集组分, 反映了相对封闭的泻湖环境; 以SiO₂为主, 加以Al₂O₃、TiO₂、Fe₂O₃和MnO, 代表造礁生物对这些组分的富集作用, 但不能排除火山组分少量混入的可能性.相对于全球第四纪碳酸盐岩、上陆壳及页岩的平均值, 岩心碳酸盐岩中大部分微量元素和稀土元素含量都较低.岩心中氧化还原敏感性微量元素(RSE)含量较低, 指示岛礁发育过程中大部分时期处于氧化环境条件下, 而RSE含量在岩心中的大幅波动体现出氧化/还原环境的交替变化.微量元素含量、ΣREE、ΣLREE、ΣHREE、LREE/HREE、δCe、δEu等地球化学指标在岩心中的分布与岩心样品的矿物组成无明显的相关性, 说明成岩作用和白云岩化作用并没有造成微量和稀土元素含量及特征指标的明显变化.      

西沙海域新生代生物礁序列的沉积构成:以西科1井为例

生物礁是由原地的固着生物所建造的块状碳酸盐岩沉积。西沙海域自中新世以来发育了厚层生物礁地层。通过对最新全取心钻井西科1井岩心的宏观观察和微观分析,结合古生物及岩心测试成果,发现西科1井中新世和第四纪为主要造礁期,形成了两套分别以珊瑚藻和珊瑚为主要造礁生物的生物礁序列,底栖有孔虫为主要的附礁生物,而上新统为一套滩相沉积。生物礁序列发育骨架岩、粘结岩和障积岩三种礁相岩石,以骨架岩含量最高,非礁相岩石包括泥灰岩、颗粒灰岩和生物碎屑灰岩三种。白云岩地层以晚中新世到上新世早期最为发育,多为准同生白云石化作用所致,并受热液活动的影响。对生物礁序列的沉积分析,可为后期南海油气勘探以及生物礁储层分布研究提供一些基础材料。     

西沙西科1井第四系生物礁-碳酸盐岩的岩石学特征

从西科1井生物礁-碳酸盐岩的岩心观察和岩石学特征的分析入手, 重点刻画了第四系全新-更新统乐东组生物礁-碳酸盐岩的岩石类型和生物礁类型.543片铸体薄片分析和214.89 m岩心观察表明: 岩石类型主要为粒泥灰岩、泥粒灰岩和骨架灰岩, 其次为粘结灰岩、颗粒灰岩、漂砾灰岩和砾屑灰岩.在纵向上, 埋深0~10 m层段以颗粒灰岩为主, 埋深10~22 m层段为生物碎屑砂分布段, 埋深22.00~214.89 m层段以粒泥灰岩、泥粒灰岩和骨架灰岩为主.生物礁类型以骨架礁为主, 造礁生物为珊瑚和少量珊瑚藻.骨架礁在埋深0~214.89 m均有发育, 丛状和块(段)状礁仅分布于埋深83~98 m.      

中国南海西沙地区西科1井中新统白云岩中微生物特征及其对白云石化的启示

南海西科1井新生界碳酸盐岩层序中发育的白云岩主要分布于中新统。大厚度的白云岩层见于上中新统黄流组、中中新统梅山组二段和下中新统三亚组一段。中新统白云岩中常见各种类型的微生物,其对白云石化的作用值得关注。通过241件白云岩显微薄片观察、55件样品扫描电镜(SEM)及能谱测试,发现白云岩中微生物主要分为两类:一是白云化之前沉积的微生物,特定的微生物类型(如红藻石)趋向于在渗透回流白云化过程里率先被白云石交代;二是大规模白云化发生时存在的微生物,如铁细菌、丝缕状细胞膜或胞外聚合物等。在西科1井难以见到球状、哑铃状纳米级白云石,常见的微晶—细晶白云石通常自形晶、晶形较好,雾心亮边发育。从现有的证据看,西科1井部分白云石的形成可能和微生物有关,但中新世发生大规模微生物诱导成因白云岩的可能性较低,显微证据显示铁细菌的作用是在大规模白云化后期发生的,与中新世晚期—上新世早期长期的风化暴露使得铁质矿物局部富集有关。     

基于高精度岩心扫描元素数据的高频层序划分:以西科1井第四系生物礁滩体系为例

生物礁生长对水体环境参数要求苛刻,因而生物礁体系垂向演化藴藏了丰富的古海平面、古环境变化信息。基于海平面变化的层序格架内,生物礁体中元素地球化学指标呈现出较好的规律性分布。利用Panalytical衍射仪和Itrax岩心扫描仪分别对西科1井第四系生物礁滩体进行了矿物组分和元素地球化学分析,其中矿物组分结果显示不稳定的文石、高镁方解石主要分布在第四系浅层,而深层以低镁方解石为主。根据矿物组分,将第四系划分为2段:富文石段和富方解石段,分别选用不同元素指标采用频谱分析和小波变换,有效地进行了五级层序、六级层序划分,其中富文石段可进一步划分出6个五级层序和24个六级层序,富方解石段划分出21个五级层序和74个六级层序,划分结果显示,高频单元内元素指标亦呈现出规律性变化,反映了周期性的环境变化。     

关于白云岩、白云石、白云岩化、白云石化和白云化等术语的辨析

白云岩是指以白云石为主要组分的碳酸盐岩,其中白云石矿物的含量应超过50%。在白云岩中常含有方解石、石膏等化学沉淀矿物,也可含有黏土、陆源砂、粉砂等。白云岩与石灰岩有相似的外貌,但白云岩与盐酸反应较石灰岩弱。白云石分子式是CaMg\[CO₃\]₂,其常含有Fe、Mn的类质同象混入物。白云石化,指方解石矿物中的钙离子部分地或全部地为镁离子代换,从而使方解石矿物转变为多镁方解石矿物或白云石矿物的作用,其英文术语为dolomitization。白云石化的结果可使石灰岩转变为白云石化的石灰岩或白云岩。由于白云石化的最终结果是石灰岩转变成白云岩,所以也可以把白云石化称作白云岩化。白云岩化的英文术语也是dolomitization。近几十年来,笔者基本上未使用白云石化和白云岩化这两个术语,而使用白云化这一笼统的或概括性术语代替白云石化和白云岩化。这样,许多有争议的问题就都避免了。白云石化作用、白云岩化作用、白云化作用,其含意与白云石化、白云岩化、白云化的含意相同。关于白云石和白云岩,在以前的英文文献中,均称作dolomite。近些年,一些作者用dolostone代表白云岩,而把dolomite仅限于白云石矿物。这是个很好的进展。近几十年来,笔者就是这么用的。现在,有些学者继续把dolomite兼指白云石和白云岩。可以这么兼指,只要把问题讲清楚就行。还有dedolomitization这一术语,其原意是去白云石化作用,指白云石中的镁离子被钙离子代换,从而使白云石矿物转变为多镁方解石矿物或方解石矿物的作用。其最终结果当然是白云岩转变为石灰岩。把它称作去白云石化或去白云岩化,均可。当然,笔者更倾向于把它称作去白云化。去白云石化作用、去白云岩化作用、去白云化作用,其含意与去白云石化、去白云岩化、去白云化的含意相同。看来,要把白云石化、白云岩化、白云化,去白云化、去白云岩化、去白云化,白云石、白云岩等术语的含意讲清楚,好似“绕口令”,令人不胜其烦。笔者建议：白云石（dolomite）专指矿物,白云岩（dolostone）专指岩石;白云化（dolomitization）兼指白云石化和白云岩化;去白云化（dedolomitization）兼指去白云石化和去白云岩化;“作用”二字要不要均可,不要更简单更好。     

镁同位素示踪白云石化流体迁移路径——以四川盆地石炭系黄龙组为例

镁(Mg)是组成白云石的核心元素,直接参与了白云石化过程,因此白云岩Mg同位素能够用于示踪白云岩成因和白云石化流体迁移路径。四川盆地东部上石炭统黄龙组白云岩发育,也是重要储集层。通过对黄龙组连续取芯的七里53井开展详细的沉积学研究,系统选取样品开展元素地球化学和Mg同位素分析,发现Mg同位素波动变化与沉积旋回存在密切关联,旋回边界为白云石化流体迁移界面,即白云石化流体迁移通道;依据Mg同位素值垂向演化规律,识别出黄龙组白云岩5个流体交换界面通道,逐层白云石化。因此,厚层白云岩是由若干个薄层灰岩层逐层白云石化叠加而成。这一发现为预测白云岩成因及储层分布提供了重要理论依据。     

南海西沙海域西琛1井生物礁的性质及岩石学特征

西沙海域西琛1井生物礁主要是由红藻门壳状珊瑚藻、有节珊瑚藻和绿藻门仙掌藻等钙藻组成的植物礁,其次为珊瑚礁.礁相类型主要有礁核相和礁后泻湖相.岩石矿物成分单一,以碳酸盐矿物为主,包括低镁方解石和铁白云石;结构组分有生物骨架、粒屑、泥晶和亮晶;结构类型有生物格架、生物障积、生物节片、生物捆扎和生物粘结结构.岩石类型包括骨架石灰岩/白云岩、粘结石灰岩/白云岩、粒屑石灰岩/白云岩.储集空间类型有粒间孔、生物体腔孔、藻架孔等原生孔隙和铸模孔、裂缝、颗粒内溶蚀孔、藻类溶孔、扩大的粒间溶孔等次生孔隙.孔隙组合类型以粒间孔 溶孔 晶间孔最为发育,储集性能较好.     

西沙群岛西琛1井碳酸盐岩白云石化特征及成因机制

西沙群岛西琛1井碳酸盐岩地层可分为3个白云岩层和4个石灰岩层。白云岩层白云石矿物体积分数为91.1%~100%,其他矿物小于8.9%,以泥晶为主,分布在岩石的骨架颗粒和孔隙充填物等各种结构组分中。白云岩δ13C为0.80‰~3.16‰,平均为2.24‰;1δ8O为0.56‰~5.23‰,平均为2.56‰。这些特征反映了白云石化作用发生在准同生超浓缩卤水条件下,古盐度为36.88%,古温度为1.07℃。石灰岩层白云石矿物体积分数多在25%以下,以亮晶为主,在孔隙或裂缝发育部位富集,而坚硬的骨架部位几乎没有白云石。白云石流体包体的均一温度为102.5~296℃,平均为156.3℃;盐度为0.55%~6.25%,平均为3.75%;密度为0.95~0.99 g/cm3,平均为0.97 g/cm3;压力为20.65~42.65 MPa,平均为33.65 MPa。这些特征反映了白云石化作用可能与成岩期后热水作用相关。     

西沙地区晚中新世以来碳酸盐岩的沉积演化及储层特征

生物礁滩相碳酸盐岩是南海海域深水区重要的油气储层之一.通过对西科1井(0~576.5 m)岩心的宏观描述及微观分析, 结合古生物、古地磁、高分辨岩心扫描及大量分析测试结果, 对碳酸盐岩-生物礁滩体系展开了精细研究.研究表明: 该井晚中新世以来记录了6次暴露事件、2次淹没事件, 结合古生物、古地磁、Li同位素分析, 可划分为8个三级层序, 其中晚中新世黄流组和第四系乐东组为主要成礁期.通过细致的岩相学研究, 系统刻画了生物礁-碳酸盐岩的岩石类型、成岩作用类型和孔隙类型, 重建了成岩环境.      

南海西沙西科1井层序地层格架与礁生长单元特征

碳酸盐岩礁滩体系是南海海域重要的油气储层之一.南海西沙岛屿全取心的科学钻井——西科1井, 为南海碳酸盐岩礁滩体系的详细研究提供极好的条件.通过西科1井岩心的宏观描述及微观分析, 结合高分辨岩心扫描及大量分析测试结果, 对碳酸盐岩礁滩体系展开了精细研究.根据识别出的6个暴露面、2个淹没面, 将西科1井中中新世以来划分为9个三级层序.其中晚中新世黄流组和第四系乐东组为主要成礁期, 以海泛面和暴露面为标志, 将礁体归纳为淹没型生长单元和暴露型生长单元两大类, 暴露型又进一步细分为硬基底和软基底两类, 淹没型可细分为快速淹没和缓慢淹没两类.垂向上形成了极具特色的礁体组合, 即慢步礁(或淹没礁)、同步礁(加积礁)、快步礁(暴露礁).研究成果对于南海生物礁生长过程及碳酸盐岩礁滩储层勘探具有重要参考价值.      

西沙群岛西科1井珊瑚组合面貌及其生态环境

西科1井0~748 m井段岩心中珊瑚化石欠丰富, 属种比较单调, 共鉴定6科16属及1个未定属.在井深216 m以上的地层中发现第四纪特有的Endopsammia(内脊沙珊瑚)和Heliopora(苍珊瑚)等, 表明含上述特征性珊瑚化石的地层应划归第四系.在216 m以下井段的岩心中Endopsammia和Heliopora已全部绝迹, 应划归比第四纪更老的地层.地层时代从老到新, 生态环境发生了明显的变化, 生物的抗风浪能力逐渐加强.中新统可能属于泻湖相, 尔后又逐渐转变为内礁坪相, 到上新统演变为内、外礁坪相相互交替, 第四系则可能属于外礁坪相.      

广东雷州半岛晚渐新世—早更新世孢粉共存因子分析及古气候变化重建

广东省雷州半岛新生代钻孔ZKA01揭露的地层序列自下向上为渐新统涠洲组、中新统下洋组、角尾组、灯楼角组、上新统望楼港组、下更新统湛江组和中更新统北海组,涠洲组—望楼港组为滨浅海沉积,湛江组和北海组为陆相河湖相沉积。本文在ZKA01钻孔地层中自下向上88个层位中获取的29311粒孢粉化石的81个属中,选取了常见的种子植物花粉种属42个,通过共存因子分析法,定量重建了研究区晚渐新世—早更新世的古气候参数,划分出晚渐新世—早中新世(25~17 Ma)、中中新世(17~13.5 Ma)、晚中新世—上新世初期(13.5~4 Ma)和上新世—早更新世(4~1.5 Ma)4个气候演化阶段。孢粉共存因子定量法重建的研究区晚渐新世—早更新世4个阶段的古气候变化过程能较好地与全球气候变化的趋势相匹配,晚渐新世—早中新世温度降低的时间拐点大致可与Mi1a气候变冷事件相吻合。中中新世可以与中中新世气候适宜期(MMCO)相对应,表现为炎热潮湿的气候特征。中中新世晚期的气温是下降的,在一定程度上响应了Mi3中中新世气候变冷事件。     

Dolomitization of the Capitan Formation forereef facies (Permian, west Texas and New Mexico): seepage reflux revisited

Abstract Interpretation of seepage reflux dolomitization is commonly restricted to intervals containing evaporites even though several workers have modelled reflux of mesosaline brines. This study looked at the partially dolomitized forereef facies of the Capitan Formation to test the extent of reflux dolomitization and evaluate the possible role of the near‐backreef mesosaline carbonate lagoon as an alternative source of dolomitizing fluids. The Capitan Formation forereef facies ranges from 10% to 90% dolomite. Most of the dolomite is fabric preserving and formed during early burial after marine cementation, before and/or during evaporite cementation and before stylolitization. Within the forereef facies, dolomite follows depositional units, with debris‐flow and grain‐flow deposits the most dolomitized and turbidity‐current deposits the least. The amount of dolomite increases with stratigraphic age and decreases downslope. Within the reef facies, dolomite is restricted to haloes around fractures and primary cavities except where the reef facies lacks marine cements and, in contrast, is completely dolomitized. This dolomite distribution supports dolomitization by sinking fluids. Oxygen isotopic values for fabric‐preserving dolomite (δ¹⁸O = 0·9 ± 1·0‰, N = 101) support dolomitization by sea water to isotopically enriched sea water. These values are closer to the near‐backreef dolomite (δ¹⁸O = 2·1 ± 0·7‰, N = 48) than the hypersaline backreef dolomite (δ¹⁸O = 3·6 ± 0·9‰, N = 11). Therefore, the fabric‐preserving dolomite is consistent with dolomitization during seepage reflux of mainly mesosaline brines derived from the near‐backreef carbonate lagoon. The occurrence of mesosaline brine reflux in the Capitan Formation has important implications for dolomitization in forereef facies and elsewhere. First, any area with a restricted carbonate lagoon may be dolomitized by refluxing brines even if there are no evaporite facies present. Secondly, such brines may travel significant distances vertically provided permeable pathways (such as fractures) are present. Therefore, the absence of immediately overlying evaporite or restricted facies is not sufficient cause to eliminate reflux dolomitization from consideration.     

四川盆地中二叠统栖霞组滩相白云岩多重成因机理及叠加效应

本文以四川盆地二叠系栖霞组滩相白云岩为研究对象,充分利用野外剖面资料、钻井资料、测试分析资料,对栖霞组滩相白云岩成因机理及其叠加效应进行了深入研究。结果表明,四川盆地栖霞组白云岩的规模变化较大,从不到1米至几十米不等,区域上主要分布于盆地西部,盆内其它地区零星发育。白云岩的发育与沉积背景关系密切,其中分布于盆地西部的白云岩为台地边缘滩相沉积背景,而盆地内零星分布主要为台内滩沉积背景。栖霞组白云岩成因包括三种类型:(1)高能滩混合水白云岩化形成的白云岩;(2)埋藏白云岩化形成的白云岩;(3)热液白云岩化形成的白云岩。其中,高能滩混合水白云岩化形和热液白云岩化为主要的白云岩化作用。现今无论是在野外剖面还是钻井岩心中所看到的白云岩为多种白云岩化作用的叠加结果,叠加效应体现在白云石晶体形态上、碳氧同位素和包裹体温度上。在白云岩形成过程中,滩相沉积是白云岩化的基础;不同类型的白云岩化作用是关键;裂缝的发育为白云岩化创造了条件。     

南海西科1井上新世以来礁滩体系内部构成及其沉积模式

通过对西科1井薄片进行鉴定, 对上新世以来莺歌海组和乐东组礁滩沉积体系的古生物种类、岩石微相类型及成因相类型进行了系统剖析.研究表明: 乐东组造礁生物以珊瑚和红藻为主, 莺歌海组以红藻为主.附礁生物主要包括有孔虫、棘皮类和绿藻, 其中有孔虫为最重要的附礁生物, 绿藻只在乐东组的个别层段极发育.根据生物种类及含量、泥晶、亮晶及粒间孔含量的大小关系, 识别出10种岩石微相.在此基础上, 将礁滩体系划分为生物礁、生屑滩和泻湖3种成因相组合.生物礁包括礁基、礁核和礁盖3种成因相, 其中礁盖可见显著的溶蚀现象, 形成粒内溶孔、铸模孔等次生孔隙.在研究井段仅发育礁后滩, 靠近礁核的礁后内侧滩生屑及粒间孔含量高, 而泥晶少; 靠近泻湖的礁后外侧滩则情况相反.泻湖主要沉积大量灰泥, 生屑含量少.礁滩体系仅在海侵体系域和高位体系域发育, 各成因相之间具有相对固定的成因相垂向叠置关系.海侵体系域主要发育退积型成因相组合序列, 准层序以代表海泛面的泥晶含量较高的成因相结束; 高位体系域主要发育进积型成因相组合序列, 多以对应暴露面的礁盖结束.