四川盆地西部雷口坡組非熱液成因鞍形 白云石的發(fā)現(xiàn)及意義

李國(guó)蓉,劉正中,謝子瀟,段勇民,何 賽,鄧美洲,王雨辰,李 勇,吳章志

(1.成都理工大學(xué),四川 成都 610059； 2.中國(guó)石化 西南油氣分公司,四川 成都 610041)

法國(guó)博物學(xué)家Deodat de Dolomieu(1791)首次描述了白云石和白云巖。Radke and Mathis(1980)對(duì)鞍形白云石進(jìn)行了描述,認(rèn)為鞍形白云石是一種乳白色、灰色或棕色的亮晶白云石晶體,具有獨(dú)特的錐面、彎曲晶面和晶格、波狀消光、珍珠光澤、豐富的流體包體和晶內(nèi)微量元素成分變化范圍大等特點(diǎn)，鞍形晶體形態(tài)和彎曲晶面反映了原子沉淀的高速度和附著晶體生長(zhǎng)模式,正交偏光鏡下礦物的波狀消光與晶格彎曲有關(guān),而反射光下不透明-半透明乳白色特征由大量流體包裹體引起[1]。隨后，大量的學(xué)者認(rèn)為鞍形白云石是熱液作用及熱液白云石化的標(biāo)志[2-17]；少數(shù)學(xué)者提及鞍形白云石也可非熱液成因[18-19]。

沈安江、周進(jìn)高等(2008)的研究提及四川盆地雷口坡組白云巖儲(chǔ)層中見(jiàn)少量鞍形白云石，主要充填于埋藏期裂縫或溶孔中，對(duì)孔隙的影響不大[20]。汪華(2009)、陳昭國(guó)(2011)、秦川(2012)、余永強(qiáng)(2017)、趙聰(2019)等在他們的博、碩士學(xué)位論文研究中，在龍深1井、中46井、青林1井、淶1井、磨16、22井、女深2井、遂47井、營(yíng)21井、川峰188井、羊深1井、鴨深1井等多口井的雷口坡組中發(fā)現(xiàn)了鞍形白云石，可存在于溶蝕孔洞和裂縫中，認(rèn)為它是熱液作用的產(chǎn)物，并由此將相關(guān)儲(chǔ)層解釋為熱液白云巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層[21-29]。彭靖淞、劉樹(shù)根等(2014)的研究發(fā)現(xiàn)龍門(mén)山前緣雷口坡組儲(chǔ)層中鞍形白云石廣泛發(fā)育，并認(rèn)為鞍形白云石與連晶硬石膏/裂縫中多晶硬石膏+螢石+天青石+自生石英構(gòu)成熱液礦物組合，或者與二疊紀(jì)—中三疊世的“峨眉地裂運(yùn)動(dòng)”相關(guān)的熱液活動(dòng)有關(guān)，或者部分與深埋藏過(guò)程中的TSR作用有關(guān)[30]。

我們對(duì)四川盆地西部雷口坡組的研究中，發(fā)現(xiàn)除了熱液成因鞍形白云石外，還廣泛發(fā)育非熱液成因鞍形白云石。本文依據(jù)它們兩者巖石學(xué)及地球化學(xué)特征的比較分析，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了非熱液成因鞍形白云石的地質(zhì)地球化學(xué)特征和形成機(jī)制。佷顯然，正確識(shí)別出非熱液成因鞍形白云石，對(duì)于正確把握相關(guān)儲(chǔ)層的成因機(jī)制和儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律具有重要意義。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于四川盆地西部，構(gòu)造上，由東向西，包括了廣漢-中江斜坡帶、新場(chǎng)隆起帶、文星-綿陽(yáng)斜坡帶、金馬-鴨子河-安縣隆起帶，進(jìn)一步向西則為龍門(mén)山構(gòu)造帶；中三疊統(tǒng)雷口坡組是該區(qū)域極具勘探開(kāi)發(fā)潛力的層系，目前已有羊深1、彭州1、鴨深1、龍深1、孝深1、川科1、都深1、新深1和潼深1等一系列針對(duì)雷口坡組的鉆井，它們?cè)诶卓谄陆M獲得高產(chǎn)工業(yè)性天然氣流或良好油氣顯示，是本論文研究的重點(diǎn)鉆井(圖1)，此外，本論文研究中還涉及了龍門(mén)山區(qū)的綿竹漢旺、江油黃連橋-北川香水、江油石元鄉(xiāng)馬鞍塘等野外露頭剖面。

雷口坡組沉積時(shí)期，四川盆地西部處于揚(yáng)子陸塊西緣，揚(yáng)子陸塊經(jīng)過(guò)志留紀(jì)末加里東運(yùn)動(dòng)后與華夏板塊拼合在一起形成華南陸塊，其南、西、北三面被特提斯洋所包圍，東南緣為古西太平洋，特提斯洋、古西太平洋的發(fā)展演化影響區(qū)內(nèi)雷口坡組的沉積作用，尤其是特提斯洋的影響更甚[31]。在揚(yáng)子陸塊內(nèi)，包括四川盆地在內(nèi)的中上揚(yáng)子區(qū)域，為一個(gè)大型陸表海臺(tái)地，以局限臺(tái)地相帶發(fā)育為特征；上揚(yáng)子內(nèi)部瀘州、開(kāi)江等一些隆起使得陸表海內(nèi)部地形凹凸不平，它們與邊緣隆起發(fā)育導(dǎo)致的多海侵入口的聯(lián)合作用，致陸表海臺(tái)地內(nèi)部沉積環(huán)境和沉積相復(fù)雜多變。這一時(shí)期既是古特提斯洋的閉合階段，又是中特提斯洋開(kāi)始發(fā)育的階段，并直接導(dǎo)致了龍門(mén)山以西甘孜-理塘洋的發(fā)育；與聚斂和離散有關(guān)的構(gòu)造作用、巖漿作用較為發(fā)育，并由此深部元素通過(guò)斷裂及火山作用進(jìn)入深盆地內(nèi)；進(jìn)而，通過(guò)海平面上升和海侵作用，這些富含了深部元素的深盆地海水就可侵入揚(yáng)子陸塊淺水區(qū)；通過(guò)廣泛、強(qiáng)烈的蒸發(fā)而濃縮、富集，為早中三疊世揚(yáng)子陸塊淺水區(qū)蒸發(fā)巖的廣泛發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)[32-40]。而這一時(shí)期極端發(fā)育的巨型季風(fēng)氣候機(jī)制，造就了包括研究區(qū)在內(nèi)的整個(gè)東特提斯洋區(qū)域極度干旱、炎熱，為蒸發(fā)巖的廣泛發(fā)育創(chuàng)造了條件，也為雷口坡組微生物碳酸鹽巖的優(yōu)勢(shì)發(fā)育創(chuàng)造了條件[41-43]。

圖1 四川盆地西部構(gòu)造沉積相帶及重點(diǎn)研究鉆井剖面位置Fig.1 A diagram showing the tectonic-sedimentary facies zones and the profile position of key drilling in the Western Sichuan Basin

中、晚三疊世之間，包括四川盆地西部在內(nèi)的廣大區(qū)域發(fā)生了一次區(qū)域性不整合[44-51]，致雷口坡組遭受較強(qiáng)烈的大氣水巖溶改造。晚三疊世以來(lái)，區(qū)內(nèi)處于川西前陸盆地與龍門(mén)山造山帶的接觸部位，由于特提斯洋的開(kāi)啟閉合、印度板塊向歐亞板塊的碰撞帶來(lái)的斷裂多期次活動(dòng)、多期次隆升成山、多期次盆地沉降對(duì)研究區(qū)雷口坡組的改造發(fā)揮作用；有關(guān)巖漿活動(dòng)主要在印支期第二幕、燕山運(yùn)動(dòng)第Ⅰ-Ⅲ幕期間發(fā)育，喜馬拉雅期有零星發(fā)育分布[52]；埋藏剝蝕歷史表現(xiàn)為：古新世之前，表現(xiàn)為持續(xù)埋藏加深，古新世以來(lái)，表現(xiàn)為抬升變淺[53-55]。

2 非熱液成因鞍形白云石及其礦物學(xué)、巖石學(xué)特征

四川盆地西部雷口坡組發(fā)育多種類(lèi)型白云石，包括粉-微晶白云石、粉-細(xì)晶它形臟白云石、粉-細(xì)晶自形白云石、鞍形白云石等。鞍形白云石以晶體較粗大，可達(dá)中-巨晶，晶形不好、晶面扭曲、可顯鐮刀狀形態(tài)，正交光下具波狀消光為特征(圖2)。根據(jù)產(chǎn)出狀態(tài)，鞍形白云石進(jìn)一步分為3種；其一是灰?guī)r中交代方解石的鞍形白云石斑塊，可交代灰?guī)r沉積組構(gòu)、成巖縫洞方解石、去膏化方解石、構(gòu)造裂縫方解石(圖2a，d)；其二是白云巖中溶蝕縫孔洞內(nèi)沉淀的鞍形白云石(圖2b，e)；其三是構(gòu)造裂縫內(nèi)沉淀的鞍形白云石，可受到縫合線及構(gòu)造角礫化改造(圖2c，f)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果，白云巖中溶蝕縫孔洞內(nèi)鞍形白云石出現(xiàn)頻率高，為19.74%；灰?guī)r中鞍形白云石斑塊的出現(xiàn)率較高，為7.37%；裂縫內(nèi)鞍形白云石出現(xiàn)頻率低，為4.63%。

陰極發(fā)光分析，這三種產(chǎn)狀的鞍形白云石特征有別；灰?guī)r中鞍形白云石斑塊往往發(fā)玫瑰紅色光，而灰?guī)r圍巖近于不發(fā)光，兩者反差較大(圖3a,d)；白云巖中溶蝕縫孔洞內(nèi)鞍形白云石發(fā)暗玫瑰紅色光，與白云巖圍巖及溶蝕縫孔洞內(nèi)粉-細(xì)晶自形白云石發(fā)光近于一致(圖3b,e)；構(gòu)造裂縫內(nèi)鞍形白云石發(fā)亮桔紅色光(圖3c,f)，與前面幾者明顯不同。分析認(rèn)為，灰?guī)r中鞍形白云石斑塊、白云巖中溶蝕縫孔洞內(nèi)鞍形白云石的陰極發(fā)光具有相似性，并與白云巖圍巖及埋藏成因粉-細(xì)晶自形白云石具有相似性，表明這些白云石具有大致相似的Fe和Mn含量及Mn/Fe比值，進(jìn)而暗示了它們形成于相似的條件和流體組成，成巖流體為雷口坡組地層內(nèi)部來(lái)源流體，它們可能屬于非熱液成因鞍形白云石；而構(gòu)造裂縫內(nèi)鞍形白云石陰極發(fā)光特征明顯不同于白云巖圍巖，不同于灰?guī)r中鞍形白云石斑塊，不同于白云巖溶蝕縫孔洞內(nèi)鞍形白云石，不同于前述交代成因粉-細(xì)晶自形白云石和溶蝕縫孔洞內(nèi)粉-細(xì)晶自形白云石，揭示了此類(lèi)白云石具有獨(dú)特的Fe和Mn含量及Mn/Fe比值，暗示了其不僅僅是埋藏成因，存在外部流體進(jìn)入?yún)⑴c作用的可能性，可能屬于熱液成因鞍形白云石。這與后面的微量元素分析結(jié)果相吻合。

圖2 四川盆地西部雷口坡組鞍形白云石(sd)Fig.2 The saddle-shaped dolomite(sd)in the Leikoupo Formation,Western Sichuan Basina.灰?guī)r中交代成因鞍形白云石斑點(diǎn)，羊深1井，雷四段，埋深6 124.33m；b.白云巖中溶蝕縫洞鞍形白云石及方解石充填，羊深1井，雷四段，埋深6 210.10m；c.膏云巖中構(gòu)造裂縫鞍形白云石及硬石膏充填，潼深1井，雷四段，埋深5 849.47m；d.灰?guī)r中交代成因鞍形白云石斑塊，正交光下波狀消光特征清楚，彭州1井，雷四段，埋深5 765.10m；e.白云巖中溶蝕縫洞內(nèi)鞍形白云石部分充填，鴨深1井，雷四段，埋深5 786.91m；f.膏云巖 中多期裂縫內(nèi)鞍形白云石充填，龍深1井，雷三段，埋深6 296.17m。

圖3 四川盆地西部雷口坡組鞍形白云石(sd)的陰極發(fā)光特征Fig.3 Cathodoluminescence characteristics of saddle-shaped dolomite(sd)in the Leikoupo Formation,Western Sichuan Basin a,d.灰?guī)r中的交代成因鞍形白云石斑塊發(fā)玫瑰紅色光，灰?guī)r圍巖近于不發(fā)光，羊深1井，雷四段，埋深6 121.94 m，a圖為(-)，d圖為(cl)，5×；b,e.白云巖溶蝕孔洞內(nèi)沉淀成因鞍形白云石發(fā)玫瑰紅色光，與白云巖圍巖發(fā)光顏色相似，羊深1井，雷四段，埋深6 217.15 m，b圖為(-)，e圖為(cl)，5×； c,f.構(gòu)造裂縫內(nèi)鞍形白云石發(fā)亮桔紅色光，白云巖圍巖發(fā)玫瑰紅色光，潼深1井，雷四段，埋深5 849.79 m，c圖為(-)，f圖為(cl)，5×

3 非熱液成因鞍形白云石的地球化學(xué)特征及白云石化流體性質(zhì)

3.1 碳、氧穩(wěn)定同位素特征與成巖流體性質(zhì)指示

碳酸鹽巖的δ13C值主要受到碳來(lái)源的控制，有機(jī)質(zhì)氧化產(chǎn)生的輕CO2的加入會(huì)致使碳酸鹽礦物的δ13C值偏負(fù)；若沒(méi)有外來(lái)碳源的加入，δ13C值則相對(duì)于原巖變化很小。δ18O值則主要受控于成巖流體性質(zhì)及溫度和鹽度，因此可以憑借其特征分析成巖時(shí)的古鹽度及古溫度、流體的性質(zhì)及來(lái)源，進(jìn)而也可以指示巖樣成巖蝕變強(qiáng)度及成巖環(huán)境。

表1是區(qū)內(nèi)雷口坡組不同類(lèi)型白云石的碳、氧穩(wěn)定同位素分析結(jié)果，圖4是區(qū)內(nèi)雷口坡組鞍形白云石及相關(guān)類(lèi)型白云石的碳、氧穩(wěn)定同位素分布，可見(jiàn)不同產(chǎn)狀的鞍形白云石的碳、氧穩(wěn)定同位素組成差異明顯。交代成因的鞍形白云石斑塊具有δ13C值正值—負(fù)值變化、δ13C(PDB)值為-1.33‰～2.57‰，平均值為0.85‰；δ18O(PDB)值相對(duì)較低，為-5.52‰～-7.87‰，平均值為-6.64‰。縫孔洞內(nèi)鞍形白云石具有δ13C(PDB)低負(fù)值—正值變化，為-0.72‰～2.57‰，平均值為0.057‰；δ18O(PDB)值相對(duì)較低，為-5.22‰～-7.56‰，平均值為-6.44‰。構(gòu)造裂縫內(nèi)臟鞍形白云石具有δ13C(PDB)值為正值，為0.38‰～2.69‰，平均值為1.14‰；δ18O(PDB)值相對(duì)較高，為-1.97‰～-5.35‰，平均值為-4.19‰。

表1 四川盆地西部雷口坡組白云石碳、氧穩(wěn)定同位素分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics on the analysis of carbon and oxygen stable isotopes of the dolomite in the Leikoupo Formation, Western Sichuan Basin

分析認(rèn)為，交代成因鞍形白云石斑塊、縫孔洞內(nèi)鞍形白云石沉淀物的δ13C值與微晶白云石、粉-細(xì)晶自形白云石的δ13C值較為接近，指示了成巖流體為早-中三疊世蒸發(fā)海水來(lái)源地層水；δ18O值相對(duì)較低，可能是相對(duì)較高的形成溫度的反映。進(jìn)一步，結(jié)合此類(lèi)白云石包裹體均一化溫度平均值為147.65℃，依據(jù)103lnα=3.14×106/t2-2.0(α=[1 000+δ18O(白云石,SMOW)]/[1 000+δ18O(水,SMOW)]，恢復(fù)得到白云石化流體的δ18O(SMOW)值為6.64‰～9.01‰，與前人測(cè)得的三疊系嘉陵江組-雷口坡組一段的碳酸鹽巖地層水δ18O(SMOW)值(2‰～9‰)[50]較為接近(圖5)，可以認(rèn)為交代成因鞍形白云石斑塊、孔洞內(nèi)鞍形白云石的成巖流體為雷口坡組沉積期干旱高鹽度海水演化而來(lái)的地層鹵水，也由此揭示了此類(lèi)鞍形白云石的非熱液成因。

構(gòu)造裂縫鞍形白云石的碳、氧穩(wěn)定同位素組成與交代成因鞍形白云石、縫孔洞內(nèi)鞍形白云石存在較大差異，意味著它們的成因機(jī)制具有較大差異。構(gòu)造裂縫內(nèi)鞍形白云石的δ18O值反而較淺埋藏成因粉-細(xì)晶自形白云石高，則表明早-中三疊世蒸發(fā)海水來(lái)源地層水難以通過(guò)進(jìn)一步埋藏加深及溫度升高形成此類(lèi)裂縫鞍形白云石，此類(lèi)鞍形白云石的形成流體是地層外部流體，是深部熱液流體，流體本身δ18O值較高。進(jìn)一步，結(jié)合裂縫內(nèi)鞍形白云石的包裹體均一化溫度為142.85 ℃，恢復(fù)得到沉淀白云石流體的δ18O(SMOW)值為8.50‰～11.93‰(圖6)，也表明此類(lèi)流體不是雷口坡組沉積期干旱、高鹽度海水演化而來(lái)的地層鹵水，而可能是與中酸性巖漿活動(dòng)有關(guān)的巖漿期后熱液。

圖4 四川盆地西部雷口坡組鞍形白云石碳、氧穩(wěn)定同位素分布Fig.4 The distribution of carbon and oxygen stable isotopes of the saddle-shaped dolomite in the Leikoupo Formation, Western Sichuan Basin

圖5 四川盆地西部雷口坡組白云石化流體氧同位素組成恢復(fù)(a)與不同地層鹵水δ18O值[30]比較(b)Fig.5 The reconstruction of oxygen isotope composition of dolomite fluids in the Leikoupo Formation(a),and comparison of δ18O values[30] of brine in various formations(b),Western Sichuan Basin

由此，結(jié)合構(gòu)造裂縫內(nèi)鞍形白云石可受到縫合線及構(gòu)造角礫化切割改造，加之包裹體均一化溫度不是太高，考慮地質(zhì)背景演化，可以認(rèn)為測(cè)試樣品構(gòu)造裂縫鞍形白云石的形成可能與印支二幕-燕山二幕期間巖漿活動(dòng)相關(guān)的熱液作用有關(guān)；這一時(shí)期，雷口坡組上覆沉積物厚度尚較小，地層溫度在70～110 ℃范圍[47-48]，與巖漿活動(dòng)相關(guān)的熱液進(jìn)入導(dǎo)致成巖流體溫度升至140 ℃左右。而交代成因鞍形白云石斑塊、縫孔洞內(nèi)鞍形白云石則是在燕山二幕之后不斷加深的地層埋藏深度和地層溫度中形成的。

2.境內(nèi)外利差（LC）：目前，上海銀行間同業(yè)拆借利率（SHIBOR）在市場(chǎng)化產(chǎn)品定價(jià)中得到廣泛運(yùn)用，利率市場(chǎng)化程度較高，因此選取上海銀行間市場(chǎng)1年期同業(yè)拆借利率作為國(guó)內(nèi)利率的代理指標(biāo)，選取市場(chǎng)化水平高的倫敦銀行間同業(yè)拆借市場(chǎng)1年期同業(yè)拆借利率（LIBOR）作為國(guó)際利率的代理指標(biāo)。境內(nèi)外利差（LC）=SHIBOR-LIBOR。

3.2 稀土元素組成特征與成巖流體性質(zhì)指示

元素周期表中原子序數(shù)為57～71的15個(gè)元素，加上化學(xué)性質(zhì)相近的釔統(tǒng)稱為稀土元素；巖石或礦物中稀土元素的含量受控于巖石或礦物的成分組成和形成巖石的氧化還原狀態(tài)；巖石或礦物中的稀土元素組成往往是成巖流體及物質(zhì)來(lái)源、形成環(huán)境的指示劑，特別是識(shí)別熱液作用的重要標(biāo)志；通常，稀土元素Eu正異常、Ce負(fù)異常指示了高溫?zé)嵋鹤饔玫陌l(fā)生。

圖6是區(qū)內(nèi)雷口坡組鞍形白云石的稀土元素組成圖，可見(jiàn)交代成因鞍形白云石斑塊的稀土元素組成與正常海相灰?guī)r、微晶灰?guī)r極其相似，孔洞內(nèi)鞍形白云石的稀土元素組成還缺乏Ce異常、缺乏Eu異常，與前述微晶云巖的稀土元組成特征極其相似，揭示了這些鞍形白云石的流體為沉積期干旱、高鹽度海水來(lái)源地層鹵水，揭示了其非熱液成因。構(gòu)造裂縫內(nèi)鞍形白云石相對(duì)較正常海相灰?guī)r或微晶灰?guī)r富集稀土元素，具有明顯的Eu負(fù)異常，明顯不同于前述的微晶白云石、微-粉晶它形臟白云石、粉-細(xì)晶自形白云石、交代成因鞍形白云石斑塊以及孔洞內(nèi)鞍形白云石的稀土元素組成，揭示了沉淀構(gòu)造裂縫內(nèi)鞍形白云石的流體既不是沉積期海水，也不是沉積期海水來(lái)源的地層鹵水，而是來(lái)源于地層外部或深部的流體，結(jié)合富集稀土元素及Eu負(fù)異常特征，可能暗示了是與中酸性巖漿期后活動(dòng)有關(guān)的深部熱液。

圖7是區(qū)內(nèi)雷口坡組各類(lèi)白云石的δEu-δCe交匯圖，可見(jiàn)微晶灰?guī)r、微晶白云石、微-粉晶它形臟白云石、粉-細(xì)晶自形白云石、交代成因鞍形白云石斑塊、孔洞內(nèi)鞍形白云石都投點(diǎn)落入了Eu正異常、Ce負(fù)異常的區(qū)域，指明了形成它們的流體為中三疊世雷口坡組沉積時(shí)期的干旱高鹽度海水、沉積時(shí)期干旱高鹽度海水來(lái)源并演化而來(lái)的地層鹵水。而構(gòu)造裂縫內(nèi)鞍形白云石投點(diǎn)落入了Ce缺乏異常、Eu負(fù)異常的區(qū)域，也指示了沉淀構(gòu)造裂縫鞍形白云石的流體不同于前面的各類(lèi)白云石，不是中三疊世雷口坡組沉積時(shí)期的干旱高鹽度海水、沉積時(shí)期干旱高鹽度海水來(lái)源并演化而來(lái)的地層鹵水，而是地層外部或深部來(lái)源的流體，與中酸性巖漿期后活動(dòng)有關(guān)的深部流體。

圖6 四川盆地西部雷口坡組鞍形白云石稀土元素組成Fig.6 Rare-earth element compositions of the saddle-shaped dolomite in the Leikoupo Formation,Western Sichuan Basin

圖7 四川盆地西部雷口坡組白云石δEu-δCe交匯圖Fig.7 The cross plot of δEu-δCe of the dolomite in the Leikoupo Formation,Western Sichuan Basin

3.3 微量元素組成特征與成巖流體性質(zhì)指示

微量元素是指不作為體系中任何相的主要組分(化學(xué)計(jì)算)存在的元素。在碳酸鹽巖成巖過(guò)程中，元素遷移的總體趨勢(shì)是Sr,Na和Mg的丟失和Zn,Fe和Mn的獲取，海水及派生流體中Sr是最為重要的示蹤元素，而大氣淡水環(huán)境中Mn是重要的示蹤元素，它們的含量能反映成巖環(huán)境的開(kāi)放程度，高Sr低Mn為相對(duì)封閉的成巖環(huán)境，高M(jìn)n低Sr為相對(duì)開(kāi)放的成巖環(huán)境。Mn/Sr比值大小能反映樣品成巖蝕變性及其對(duì)海水代表性，其比值越低對(duì)海水代表性越好，樣品經(jīng)歷的成巖蝕變?cè)饺酰戎翟礁邔?duì)海水代表性越差，樣品經(jīng)歷的成巖蝕變?cè)綇?qiáng)。本次研究白云石的微量元素含量通過(guò)ICP-MAS、電子探針?lè)治龅葍煞N方式獲得。

3.3.1 ICP-MAS分析白云石微量元素含量

ICP-MAS分析結(jié)果，不同類(lèi)型鞍形白云石的微量元素組成有差異(圖8)；交代及孔洞內(nèi)鞍形白云石具有K，Na和Sr含量相對(duì)較高，Mn和Fe含量均低的特征；構(gòu)造裂縫內(nèi)鞍形白云石具有K和Fe含量低，Na和Sr含量高，Mn含量較高的特征。

分析認(rèn)為，交代成因及孔洞內(nèi)鞍形白云石的K，Na和Sr含量相對(duì)較高則可能是上述3個(gè)元素的分配系數(shù)小于1，導(dǎo)致流體中K，Na和Sr濃度不斷增高，從而沉淀鞍形白云石的自然結(jié)果，由此，推知沉淀此類(lèi)鞍形白云石的流體與形成微晶白云石、微-粉晶它形臟白云石、粉-細(xì)晶自形白云石的流體具有相似性，為干旱高鹽度海水演化而來(lái)。而構(gòu)造裂縫內(nèi)鞍形白云石具有K和Fe含量低，Na和Sr含量高，Mn含量較高的特征，明顯不同于孔洞內(nèi)鞍形白云石，其成巖流體不是高鹽度海水自然演化而來(lái)，而可能有外部或深部流體的加入。

圖9是電子探針?lè)治霁@得的區(qū)內(nèi)雷口坡組白云石微量元素含量，交代成因的鞍形白云石斑塊具有K2O，Na2O，SrO和MnO含量低，F(xiàn)eO含量較高的特征?？锥磧?nèi)鞍形白云石亦具有K2O，Na2O，SrO和MnO含量低，F(xiàn)eO含量較高的特征。構(gòu)造裂縫內(nèi)鞍形白云石分為兩種情況，其一是表現(xiàn)為K2O，Na2O,SrO,MnO和FeO含量均低的特征；其二是以龍深1井第25回次巖芯為代表，顯微鏡下表現(xiàn)為干凈的粗晶鞍形白云石，陰極射線下不發(fā)光，探針?lè)治霰憩F(xiàn)為K2O和Na2O含量低，SrO和MnO含量相對(duì)較高，F(xiàn)eO含量高的特征。

顯然，電子探針?lè)治鼋沂荆锥磧?nèi)自形白云石、交代成因鞍形白云石斑塊、孔洞內(nèi)鞍形白云石、部分構(gòu)造裂縫內(nèi)鞍形白云石的K2O，Na2O，SrO，MnO和FeO含量特征大體相似，MnO和FeO含量及其Mn/Fe比值變化與這些白云石的陰極發(fā)光特征非常吻合等等，可能揭示了它們是從相似或相同的流體中沉淀而來(lái)，或者這些白云石化流體都為干旱高鹽度海水演化而來(lái)。而另一類(lèi)構(gòu)造裂縫鞍形白云石的電子探針?lè)治鑫⒘吭睾刻卣髅黠@不同于前面，展現(xiàn)出SrO和MnO含量相對(duì)較高，F(xiàn)eO含量高的特征，表明白云石化流體不同于前面，不是干旱高鹽度海水演化而來(lái)，而是地層外部或深部來(lái)源，其MnO和FeO含量及其Mn/Fe比值變化亦與此類(lèi)裂縫白云石的陰極發(fā)光特征吻合，則表明此期深部流體成因鞍形白云石與陰極射線下發(fā)亮桔紅色光的裂縫鞍形白云石并非同一期熱液作用，亦即研究區(qū)雷口坡組存在多期熱液作用，盆緣區(qū)斷裂多期次活動(dòng)是熱液多期次作用的誘導(dǎo)因素。

圖8 四川盆地西部雷口坡組白云石微量元素組成特征(據(jù)ICP-MAS分析)Fig.8 The trace element compositions of the dolomite in the Leikoupo Formation,Western Sichuan Basin(according to ICP-MAS analysis)

圖9 四川盆地西部雷口坡組白云石微量元素化合物特征(據(jù)電子探針?lè)治?Fig.9 The trace element characteristics of the dolomite in the Leikoupo Formation,Western Sichuan Basin(according to electronic probe analysis)

4 非熱液成因鞍形白云石的形成機(jī)制與模式

綜上所述，可以確認(rèn)四川盆地西部雷口坡組構(gòu)造裂縫內(nèi)鞍形白云石系熱液成因鞍形白云石，灰?guī)r中交代成因鞍形白云石及孔洞內(nèi)鞍形白云石系非熱液成因鞍形白云石，總結(jié)提出它們的成因模式。

4.1 中-晚成巖期構(gòu)造-斷裂活動(dòng)熱液白云石化形成裂縫內(nèi)鞍形白云石

構(gòu)造裂縫內(nèi)鞍形白云石在區(qū)內(nèi)有關(guān)鉆井雷四段較為少見(jiàn)，但就整個(gè)雷口坡組仍較為發(fā)育，本次研究的龍深1井則非常發(fā)育，并有多期次發(fā)育充填的特點(diǎn)，其可受到縫合線及構(gòu)造角礫化切割改造，表明其形成相對(duì)較早。其在陰極射線下可表現(xiàn)為發(fā)亮桔紅色光或橘紅色、不發(fā)光兩類(lèi)，其白云石有序度較高，δ13C值為正值及δ18O值明顯較高，鍶同位素值較高，明顯較海相微晶灰?guī)r富集稀土元素并顯Eu負(fù)異常，ICP-MAS分析揭示其K和Fe含量低，Na和Sr含量高，Mn含量較高的特征，陰極射線下不發(fā)光者電子探針?lè)治霰憩F(xiàn)為K2O和Na2O含量低，SrO和MnO含量相對(duì)較高，F(xiàn)eO含量高的特征，它們明顯不同于雷口坡組地層中微晶白云石、粉-細(xì)晶自形白云石、交代成因鞍形白云石斑塊、孔洞內(nèi)的鞍形白云石，指示了白云石化流體不是雷口坡組地層內(nèi)部干旱高鹽度海水來(lái)源演化而來(lái)的地層鹵水，而是雷口坡組地層外部流體，與深部中、酸性巖漿期后活動(dòng)有關(guān)的熱液流體。結(jié)合區(qū)域內(nèi)印支二幕—燕山三幕期間中、酸性巖漿活動(dòng)較為活躍，本次研究認(rèn)為這些熱液白云石主要是印支二幕—燕山三幕斷裂巖漿活動(dòng)熱液白云石化作用的產(chǎn)物，具體模式見(jiàn)圖10。

4.2 中-晚成巖期中-深埋藏地層鹵水白云石化形成非熱液成因鞍形白云石

灰?guī)r中交代成因鞍形白云石斑塊、白云巖中溶蝕縫孔洞內(nèi)鞍形白云石沉淀充填是區(qū)內(nèi)雷口坡組較為普遍的成巖現(xiàn)象，交代成因鞍形白云石可交代去膏化方解石和裂縫方解石；縫孔洞內(nèi)沉淀的鞍形白云石原生包裹體均一化溫度可達(dá)137.5～165.5 ℃，等等指明其形成于中-深埋藏條件下。其有序度較高，δ13C值為低負(fù)值及δ18O值都低，鍶同位素組成相對(duì)較高，稀土元素組成與微晶灰?guī)r相近，并與微晶云巖極其相似，ICP-MAS分析揭示K，Na和Sr含量相對(duì)較高，亦與微晶白云石相似，指示了其白云石化流體是與形成微晶白云石相似的高鹽度流體，但又具有一些差異性，可能是雷口坡組地層內(nèi)部沉積期干旱高鹽度海水來(lái)源演化而來(lái)的地層鹵水，還有印支期第Ⅰ幕不整合面時(shí)期進(jìn)入地層的大氣水與巖石充分水巖交換反應(yīng)后的地層鹵水的加入。結(jié)合此類(lèi)白云石發(fā)育分布與沉積環(huán)境和相的關(guān)系欠密切，在潮上帶、潮坪、潮下帶、瀉湖、微生物礁灘、灘間等環(huán)境或微相中均可發(fā)育，但優(yōu)勢(shì)發(fā)育分布與三級(jí)層序高位體系域相聯(lián)系，本次研究認(rèn)為它們是中晚成巖期中深埋藏地層鹵水白云石化的產(chǎn)物，具體模式見(jiàn)圖(圖11)。

圖10 中-晚成巖期構(gòu)造-斷裂活動(dòng)熱液白云石化作用模式Fig.10 A schematic diagram showing the hydrothermal dolomitization of tectonic-faulting activities during the middle-to-late diagenetic period

圖11 中-晚成巖期中-深埋藏地層鹵水白云石化作用模式Fig.11 A schematic diagram of medium-to-deep buried brine dolomitization during the middle-to-late diagenetic period

5 非熱液成因鞍形白云石的儲(chǔ)層成因指示意義

由上述研究可知，盡管四川盆地西部雷口坡組鞍形白云石較為普遍，但它們主要為中深埋藏地層鹵水白云石化作用形成，少量鞍形白云石為熱液白云石化作用形成。雖然中晚成巖期熱液白云石化可以多期次發(fā)育，與斷裂及多期次斷裂活動(dòng)有關(guān)，主要表現(xiàn)為相關(guān)構(gòu)造裂縫內(nèi)鞍狀白云石沉淀；處于盆緣斷裂部位的龍深1井雷口坡組就展現(xiàn)出構(gòu)造裂縫內(nèi)熱液成因鞍形白云石充填現(xiàn)象普遍而較強(qiáng)，而處于盆地內(nèi)部的潼深1、新深1、鴨深1等井則表現(xiàn)為偶見(jiàn)或局部層段有發(fā)育，由此，可以認(rèn)為中晚成巖期熱液白云石化現(xiàn)象局部發(fā)育，熱液流體在四川盆地西部雷口坡組的活動(dòng)及其對(duì)儲(chǔ)層的改造有限，指示了雷口坡組儲(chǔ)層并非熱液作用成因，而是另有成因。

研究表明，膏?？准案嗳芸锥词撬拇ㄅ璧匚鞑坷卓谄陆M儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)滲空間，與印支Ⅰ幕不整合面有關(guān)的古表生期大氣水膏溶作用是儲(chǔ)滲空間形成的主要機(jī)制。埋藏條件下，地層流體及熱液流體活動(dòng)較弱，印支Ⅰ幕不整合面巖溶形成的膏?？住⒏嗳芸锥匆约叭芪g孔隙和溶蝕孔洞被埋藏條件下的沉淀物充填破壞較弱，主要表現(xiàn)為局部可見(jiàn)少量孔洞邊緣有少量粉-細(xì)晶自形白云石生長(zhǎng)，局部可見(jiàn)中-粗晶鞍形白云石部分充填溶蝕孔隙和溶蝕孔洞，大量的有效空間得以保存下來(lái)。