方解石双晶古温标基本原理及其利用——以川南上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组为例

我国西部盆地深层—超深层古老碳酸盐岩层系由于缺少传统古温标/地质热温度计，其盆地热史演化与古地温场特征备受争议。本文介绍方解石机械双晶形成演化机制及其与变形温度相关性，以川南地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组脉体方解石为例，结合流体地球化学和埋深热史过程恢复，表明方解石机械双晶能有效揭示五峰组—龙马溪组热史特征。方解石机械双晶具有双晶位错形成、双晶增厚和合并生长增厚的三个演化过程，导致方解石不同双晶结构（薄片、板状、锥状弧形等）分别形成于低于170 ℃、170~200 ℃和大于200 ℃环境，且伴随温度增大具有双晶密度减小、宽度增大的趋势特征。川南威远地区五峰组—龙马溪组发育典型板状方解石双晶，双晶宽度为1~4 μm、密度30~50 条/mm；长宁五峰组—龙马溪组方解石双晶宽度较大（约为3 μm）、密度较低（15~20 条/mm）。包裹体均一温度和埋深热史综合表明，长宁地区包裹体均一温度峰值为120~140 ℃、160~180 ℃和200~220 ℃，其埋藏热史明显大于威远地区，它们共同揭示长宁地区五峰组—龙马溪组相对威远地区具有较高的机械双晶形成环境温度。因而，方解石机械双晶形态几何学能够作为典型的古温标应用于我国西部古老深层碳酸盐岩层系热史研究。