新近纪海平面变化对白云石化的控制及对古老层系白云岩成因的启示

西沙群岛埋藏较浅的新近系白云岩主要发育在风化壳之下,沉积时处于海平面下降旋回,白云石化作用受海平面变化的控制。白云石化层段对应较低的温度和较高的盐度,冰期导致海平面下降并致海水浓缩,由此引起白云石化作用。冰期/间冰期的交替引起海平面变化并导致海水的性质周期性改变,最终引起白云石化作用也周期性地发生,从而导致白云岩与石灰岩周期性叠置。将新近系白云岩与古老层系白云岩的成因对比分析认为:通常认为的大面积分布的古老层系埋藏成因白云岩可能是准同生期因海水浓缩而形成的,只是遭受了埋藏流体改造而显示出埋藏白云石化特征。研究发现,西沙群岛新近系风化壳之上的石灰岩与风化壳之下的白云岩,孔隙类型及孔隙度几乎完全一样。     

四川盆地东南部震旦系灯影组藻云岩胶结作用及其成岩流体分析

中国四川盆地震旦系灯影组是世界上最古老的天然气储层之一,在经历了漫长而复杂的构造、成岩演化之后,储层的优劣性主要取决于溶蚀作用和胶结作用的相对强弱.灯影组大量的藻白云岩中不乏溶蚀孔洞,但绝大多数溶蚀孔洞均被不同形态的白云石胶结物所占据,了解这些白云石的形成环境,对分析储层的保存机制具有特殊的意义.本文以薄片鉴定、阴极发光、微量元素及C,O和Sr同位素等测试分析为手段,分析了四川盆地东南部震旦系灯影组藻云岩中的5类胶结物的地球化学特征和其成岩流体的性质.纤状环边白云石胶结物为典型的海底成岩环境产物,其地球化学特征与基岩(泥晶、微晶云岩)相似,可能反映了当时海水的地球化学特征;叶片状白云石胶结物的成岩流体与纤状环边白云石胶结物的成岩流体具有继承性,形成于浅埋藏的"囚禁"海水中;细-中晶白云石胶结物形成于桐湾运动引起的构造抬升时期,具有较高的Sr同位素比值和较低的C和O同位素值,其成岩流体以淡水为主;粗晶白云石胶结物具有较高的Mn含量和非常低的Fe和Sr含量且C同位素值强烈向负偏移,与粗晶白云石胶结物形成时大量的烃类成熟运移有关,同时,烃类的成熟及运移引起的硫酸盐热还原反应对其流体也产生了显著的影响;马鞍状白云石胶结物是一种热液成因的白云石,形成于高温卤水中,并且这种卤水流经了富含放射性Sr同位素的区域.     

储层成岩产物对于油气运移的指示意义——以塔里木盆地群苦恰克构造带东河塘组为例

泥盆系东河塘组下段砂岩储层是塔里木盆地群苦恰克构造带内重要的勘探层系,有关储层内油气充注方向与富集规律的研究目前仍未有统一认识。研究层段内碳酸盐胶结物(主要为白云石和铁白云石胶结物)分布较为广泛,其中作为早成岩阶段产物的白云石胶结物的含量在平面上呈现出自东向西依次增加的趋势; 而铁白云石胶结物则以交代先期形成白云石胶结物的形式产出于中成岩阶段,略滞后于储层内的油气充注,其胶结程度在平面上呈现出自东向西依次减弱的分布规律。铁白云石胶结物作为反映储层内较强还原环境的指示性矿物,其在储层内的分布规律也承担着判明油气运移方向或富集规律的"责任",而其上述分布规律为研究区储层内油气自东向西充注提供了全新的判定依据。     

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。     

西秦岭甘南早子沟金锑矿床白云石Sm-Nd同位素地球化学及其意义

西秦岭造山带广泛发育脉状金锑矿化,但其成矿时代和成矿物质来源仍存在争议,影响了对该区矿床成因的深入认识。甘南早子沟超大型金锑矿床位于西秦岭造山带,矿体赋存于三叠系古浪堤组板岩和中酸性侵入岩内,包括蚀变岩型矿化和脉状矿化两种样式,是研究脉状金锑矿化成矿年代学和成矿物质来源的理想选区。本研究选择早子沟金锑矿床脉状矿化中与辉锑矿、金密切共生的白云石为研究对象,系统分析了其Sm、Nd同位素组成。结果表明,早子沟金锑矿床脉状矿化白云石Sm含量为0. 3221×10~(-6)～4. 918×10~(-6),Nd含量为0. 5667×10~(-6)～22. 76×10~(-6)。147Sm/144Nd和143Nd/144Nd分别为0. 1306～0. 2891和0. 511847～0. 512141,Sm-Nd假等时线年龄为282. 5±5. 1Ma。白云石εNd(0)为-15. 42～-9. 70,εNd(t)为-13. 66～-12. 19,tDM2为2. 03～2. 10Ga,变化范围相对较窄,表明样品源区相同。εNd(t)值与秦岭及其周边地区对比显示,早子沟金锑矿床成矿流体与英安斑岩围岩具有相同的Nd源区,可能来源于扬子板块北缘或南秦岭的古元古代结晶基底。白云石Sm/Nd分馏很弱且成矿流体混染了古元古代结晶基底物质可能是Sm-Nd假等时线产生的原因。这表明白云石Sm-Nd同位素体系可能无法为西秦岭广泛发育的脉状(金)锑矿床提供正确年代学信息。     

塔里木、四川及鄂尔多斯盆地白云岩储层孔隙成因探讨及对储层预测的指导意义

以塔里木、四川和鄂尔多斯盆地蒸发潮坪白云岩储层、蒸发台地白云岩储层、埋藏白云岩储层和热液白云岩储层为例,系统阐述了白云岩储层储集空间的成因,指出原岩(石灰岩)特征和各种溶蚀作用主导白云岩储层储集空间的发育,并不是传统观点所认为的白云石化是重要的孔隙建造作用.蒸发潮坪白云岩储层的孔隙形成于表生期大气淡水对膏云岩中石膏及未云化灰质的溶蚀;蒸发台地白云岩储层的孔隙形成于表生期大气淡水对石膏及未云化文石或高镁方解石颗粒的溶蚀;埋藏白云岩储层的孔隙主要是对原岩孔隙的继承和调整,埋藏溶蚀作用对孔隙建造有一定的贡献;热液白云岩储层晶间孔可能形成于热液白云石化作用或是对原岩孔隙的继承和调整,晶间溶孔和溶洞形成于热液溶蚀作用.白云岩的分布与白云岩储层的分布不完全吻合,白云石化作用总能形成白云岩,但不一定是白云岩储层.蒸发潮坪白云岩储层侧向上分布于蒸发潮坪膏云岩带,带状或准层状分布,受相带控制,垂向上分布于向上变浅的蒸发潮坪旋回顶部(层序界面之下)的膏云岩中,多套叠置.蒸发台地白云岩储层侧向上分布于蒸发台地(盐湖)周缘及膏盐层之下,环带状及层状分布,受相带控制,垂向上分布于向上变浅旋回顶部(层序界面之下)的礁滩相白云岩、膏云岩中,多套叠置.埋藏白云岩储层侧向上分布于台缘或台内白云石化(交代或重结晶)的多孔礁滩相沉积中,受相带控制,垂向上分布于向上变浅旋回顶部(层序界面之下)的晶粒白云岩中,多套叠置.热液白云岩储层沿断裂、不整合面等热液通道呈准层状、透镜状分布.     

鄂尔多斯盆地东南部奥陶系马五段去白云石化过程的地球化学示踪

高Ca/Mg值流体与白云石反应的去白云石化作用在较多地层中可见,但对其形成过程的探讨甚少。本文运用碳、氧、锶同位素及锶元素的示踪原理,对鄂尔多斯盆地东南部奥陶系马五段去白云石化作用的两类不同颜色的次生方解石形成过程进行示踪,结果显示:红色次生方解石具低Sr元素含量、高87Sr/86Sr值及负偏的δ13C特征;白色次生方解石呈现出高Sr元素含量、低87Sr/86Sr值及明显负偏的δ18O特征。结合去白云石化次生方解石岩石学特征,推测去白云石化作用可能有两个阶段:近地表时期,受大气淡水淋滤发生去白云石化作用,形成不彻底灰化的棕红色、红色次生方解石;中-深埋藏期,受温度、压力及海源性流体影响与叠加进一步发生去白云石化作用,形成白色次生方解石。      

碳酸盐矿物和碳酸盐岩天然热释光的实验研究

碳酸盐岩的天然热释光强度变化特征所表征的地质信息,是一个值得探讨的研究方向。通过对碳酸盐单矿物及其人工混合物和采自云南省三叠系个旧组的碳酸盐岩进行热释光实验研究,测定出①碳酸盐单矿物和碳酸盐岩的最优实验条件;②碳酸盐单矿物方解石和白云石热释光曲线形态;③碳酸盐单矿物人工混合物的峰形和峰值大小与其物质含量有关;④同一剖面的碳酸盐岩的天然热释光曲线各峰的强度变化趋于一致。     

柴西下干柴沟组湖相白云岩特征及成因分析

对柴达木盆地西部地区下干柴沟组湖相白云岩的岩石组构、矿物成分、主微量元素地球化学及碳氧同位素特征进行研究,并分析白云岩成因。研究区白云岩沉积环境为浅水相对封闭湖相环境,白云岩以泥晶白云岩为主,层状、块状分布,见藻云岩、膏质白云岩及颗粒云岩,有序度普遍较低。主量元素中Mg2+/Ca2+比值低,Mn、Fe、Na、Sr元素含量高,指示沉积环境水体盐度较高和相对封闭;微量元素中稀土元素具有轻稀土相对富集、Eu负异常特征,反映低温浅埋藏的成岩环境;氧同位素为较低的负值,反映整体咸化水体特征,碳同位素为较低的正值或负值,主要是受到大气水影响和生物的影响。研究认为白云石形成于准同生期相对封闭咸化环境中,白云石化流体中Mg2+主要来源于大气水的淋滤和深部卤水,少数来自于藻类的分解;Mg2+通过蒸发、盐类矿物沉淀而富集,富Mg2+流体通过回流渗透交代方解石发生白云石化。     

渤中凹陷北部陡坡带热液活动及其对湖相碳酸盐岩储层的影响

渤海海域渤中凹陷北陡坡带沙一段发育湖相碳酸盐岩及相关的混积岩类油藏,探明储量超亿方,产量高,埋深超过3 200~3 800 m.分析表明:湖相碳酸盐岩段及混积岩段发生了强烈的白云岩化作用,溶蚀作用强,储层物性好,孔隙度可超过25%.早期研究认为生屑的溶蚀是储层物性改善的重要因素.进一步研究表明,除了上述因素外,储层还受到了深部热流体的影响.通过包裹体激光拉曼分析证实,储层中存在大量含CO₂、N₂、H₂S、H₂的包裹体,CO₂最高含量超过70%;研究区多个构造富含CO₂,碳同位素及氦同位素显示其为幔源成因;对储层中大量的自生黄铁矿分析表明,大部分黄铁矿Co/Ni比值大于1,显示了热液成因;在缝洞及大孔隙内沉淀典型微晶鞍形白云石,具弧形晶面,波状消光,扫描电镜下鞍形白云石内见密集的生长纹.综合分析表明,富CO₂深部幔源热液侵位时间为3 Ma以来,侵位后造成了白云石晶间残余方解石的大量选择性溶解;酸性流体对粒内长石也产生了强烈的溶蚀作用,形成了大量砾石及岩屑的铸模孔并沉淀高岭石,流体上述溶解作用对储层段物性改善起到了决定性影响.随着方解石及长石的溶解,流体PH值的升高,盐度的增加,储层出现明显的白云岩化作用,晚期白云石的较高的均一温度及鞍形白云石证实了深部热液对白云岩化的贡献.幔源流体主要来自深大断裂及早期火山后期的排气、排液作用.