鄂爾多斯盆地南部奧陶系馬家溝組中下組合白云巖稀土元素特征及其成因

于春勇 崔軍平 王起琮 任虎俊

摘要：基于巖石學(xué)及稀土元素等特征，開展馬家溝組中下組合白云巖儲層成因機(jī)制研究。結(jié)果表明，研究區(qū)主要發(fā)育泥微晶、粉細(xì)晶和細(xì)中晶3種類型的白云巖;不同類型白云巖的稀土元素總含量具有一定的差異性，整體含量較低，平均值為13.75×10-6，Y／Ho平均值為38.4，主要與沉積與埋藏作用有關(guān);白云巖稀土元素的配分模式均與泥晶灰?guī)r相似，輕稀土元素相對富集，重稀土元素相對虧損，NdN／YbN的平均值為6.87，δCe值均表現(xiàn)為顯著負(fù)異常；不同類型白云巖稀土元素Eu異常值具有一定的差異性，泥微晶白云巖δEu值表現(xiàn)為微弱正異常，平均值為1.02，粉細(xì)晶白云巖和細(xì)中晶白云巖表現(xiàn)為微弱負(fù)異常，平均值均為0.96，且多數(shù)樣品Y和La呈顯著正異常，表明泥微晶白云巖形成于相對開放、低氧化性、低溫度的局限臺地環(huán)境，粉細(xì)晶白云巖形成于相對封閉、低還原性、弱—中等水動力條件的潮緣淺灘環(huán)境，細(xì)中晶白云巖形成于相對封閉、低還原性、溫度相對較高的潮坪淺灘環(huán)境，且主要受回流滲透白云石化作用機(jī)制控制。

關(guān)鍵詞：稀土元素;白云巖;中下組合;馬家溝組;奧陶系;鄂爾多斯盆地

中圖分類號：P54;P58;P59

DOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2020-05-016

The REE characteristics and genesis of the middle and lower

combinations dolomite of Ordovician Majiagou inthe southern Ordos Basin

YU Chunyong1， CUI Junping2， WANG Qicong3， REN Hujun1

（1.Hydrogeology Bureau of CNACG， Handan 056006， China;

2.State Key Laboratory for Continental Dynamics， Northwest University， Xi′an 710069， China;

3.College of Oil and Gas Resources， Xi′an Shiyou University， Xi′an 710065， China）

Abstract： Based on the characteristics of petrology and rare earth elements， the genetic mechanism of the middle and lower combined dolomite reservoirs in the Majiagou Formation was studied. The results show that there are mainly three types of dolomite， namely micritic dolomite， silty-fine dolomite， fine mesocrystalline dolomite in the study area. The total content of rare earth elements in different types of dolomites is somewhat different， and the overall content is relatively low. The average value is 13.75×10-6 and the average value of Y／Ho is 38.4， which is mainly related to sedimentation and burial， the REE pattern of dolomite is similar to that of limestone， the light rare earth elements are relatively enriched， the heavy rare earth elements are relatively depleted， the average of NdN／YbN is 6.87， and the δCe values are all significant negative anomalies， the δEu values of different types of dolomite have some differences. The δEu values of micritic dolomite is negative anomalies， with average values of 1.02， respectively. The silty-fine dolomite and fine mesocrystalline dolomite exhibits a weak negative anomaly with an average of 0.96， and most of the samples Y and La presented significant positive anomalies. It indicates that the micritic dolomite is formed in a relatively open， low-oxidation， low-temperature limited mesa environment， and the silty-fine dolomite is formed in a relatively closed， low-reduction， weak-medium hydrodynamic condition in the tidal shoal environment， fine medium crystal Dolomite is formed in the relatively closed， low-reducing， relatively high temperature tidal flat shoal environment， which is mainly controlled by the mechanism of reflux infiltration and dolomitization.

Key words： rare earth element; dolomite; middle and lower combinations; Majiagou Formation; Ordovician; Ordos Basin

自鄂爾多斯盆地南部奧陶系馬家溝組中下組合優(yōu)質(zhì)白云巖儲層發(fā)現(xiàn)以來，多口井獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，展現(xiàn)出巨大的天然氣勘探潛力，其天然氣勘探開發(fā)工作逐漸進(jìn)入一個新的階段。然而，研究區(qū)復(fù)雜多樣的白云巖成因機(jī)制致使對有效白云巖儲層的預(yù)測十分困難，極大地阻礙了繼續(xù)尋找、擴(kuò)大天然氣資源量的進(jìn)程。近年來，眾多學(xué)者對鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組白云巖儲層的特征及成因做了大量的研究工作，認(rèn)為馬家溝組白云巖儲層的形成是表生成巖期和埋藏成巖期共同作用下，孔、洞、縫系統(tǒng)疊加的結(jié)果，且典型的蒸發(fā)泵、回流滲透、埋藏、混合水及熱液白云巖化等成因模式近乎都被提及［1-8］，但以哪種模式為主，目前尚未達(dá)成共識。

白云石化流體性質(zhì)是判斷不同白云巖成因模式的主要依據(jù)之一，故可作為研究白云巖成因的重要手段。前人研究通常采用同位素示蹤技術(shù)（C，O，Sr同位素）來探討白云巖化流體來源，雖取得了一定程度的進(jìn)展，但仍然存在一定的多解性［9］。自然界中稀土元素（REE）的地球化學(xué)性質(zhì)一般較穩(wěn)定，不同來源流體的沉積物，其稀土元素的配分模式往往不同，且流體中沉淀出來的礦物對母液的特性具有較好的繼承性，故可作為白云巖化流體性質(zhì)研究的一種重要的地球化學(xué)示蹤指標(biāo)［10］。近年來，國內(nèi)少數(shù)學(xué)者已初步嘗試應(yīng)用稀土元素特征來解釋四川、塔里木及羌塘等盆地中白云巖化流體的性質(zhì)及成因，并取得良好的效果［11-15］，但研究水平整體處于起步階段，仍需進(jìn)一步深入探討稀土元素對白云巖化流體的指示意義。

鑒于上述原因，本研究以鄂爾多斯盆地南部奧陶系馬家溝組中下組合白云巖為例，充分結(jié)合巖石學(xué)特征，通過稀土元素分析化驗資料，闡明南部馬家溝組中下組合白云巖的形成機(jī)制，以期為研究區(qū)的天然氣勘探工作提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地地處華北克拉通西部，是在太古界及下元古界變質(zhì)巖的基礎(chǔ)上形成的一個穩(wěn)定的多旋回克拉通型盆地，分布面積廣，整體呈矩形展布，是中國非常重要的大型含油氣盆地之一［16］。鄂爾多斯盆地南部奧陶系馬家溝組中下組合碳酸鹽巖沉積地層內(nèi)，斷層及褶皺不發(fā)育，整體由東北向西南方向傾伏，區(qū)域構(gòu)造相對平緩［6，17］。研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地南部，包括吳起—志丹及部分靖邊、定邊、甘泉、富縣、黃陵、宜川等地區(qū)（見圖1）。馬家溝組沉積時期，鄂爾多斯盆南部主要發(fā)育淺海碳酸鹽巖臺地相及潮坪相沉積，共經(jīng)歷了3次海進(jìn)和海退旋回，沉積地層自下而上可劃分為馬一～馬六段， 其中馬五段自上而下又可進(jìn)一步劃分為上組合馬五1～馬五4， 中組合馬五5～馬五10，共計10個亞段。中組合馬五5～馬五10沉積時期，鄂爾多斯盆地南部主要發(fā)育淺水碳酸鹽巖臺地相沉積，古氣候周期性轉(zhuǎn)變?yōu)楦蔁?，海平面動蕩升降，高頻海退、海進(jìn)旋回發(fā)育，期間水下古隆起廣泛發(fā)育，臺地坡度傾緩［18-20］。高頻海進(jìn)、海退旋回的發(fā)育，致使中下組合馬五5～馬四段形成了一套以潮下—潮間沉積環(huán)境為主，巖性以泥微晶灰?guī)r、灰色泥微晶白云巖、深灰色藻砂屑灰?guī)r、藻疊層石白云巖及含膏泥晶白云巖為主，且縱向上巖性變化頻繁的沉積體系。其中，灰?guī)r經(jīng)后期白云石化作用，可形成有效的白云巖儲層，為天然氣的富集奠定了良好的基礎(chǔ)（見圖1）。

2 樣品制備及實驗方法

本研究樣品均來自鄂爾多斯盆地南部的鉆井巖心（鉆井分布見圖1），泥微晶、粉細(xì)晶、細(xì)中晶等白云巖共計11塊。為進(jìn)行對比，同時還選取同層段的4塊灰?guī)r樣品進(jìn)行巖石學(xué)和地球化學(xué)分析。制備測試樣品前，首先對所選取樣品進(jìn)行詳細(xì)的巖心觀察及鏡下顯微結(jié)構(gòu)鑒定，其次，考慮到樣品的微量元素含量測試結(jié)果可能受非碳酸鹽巖含量（黏土礦物、陸源碎屑物、鐵錳氧化物），尤其是非碳酸鹽巖含量高于5％時的干擾［21-22］，樣品選取時遵循挑選不含或含極少非碳酸鹽巖礦物的原則。在遵循上述原則的前提下，采用微型牙鉆方法，在與薄片對應(yīng)的新鮮巖石切面上鉆取50 mg樣品。

樣品在瑪瑙研缽中研磨后過300 μm篩，裝入紙質(zhì)信封袋內(nèi)備用。微量元素（包括稀土元素）的測定在西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室完成。稀土元素測定時，將樣品和酸加入Teflon高壓溶樣彈中溶解后制成溶液，然后利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS，Agilent 7500A）進(jìn)行測定，測量結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）小于5％，精度能夠滿足研究的要求。樣品的制備及具體實驗過程與劉曄等的微量元素分析方法相同［23］。

3 實驗結(jié)果

3.1 巖石學(xué)特征

巖石顯微觀察發(fā)現(xiàn)，鄂爾多斯盆地南部奧陶系馬家溝組中下組合主要發(fā)育白云巖、灰?guī)r及其過渡巖石類型（如灰質(zhì)云巖、云質(zhì)灰?guī)r）。根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)及成因分類，又可將研究區(qū)的白云巖劃分為泥微晶白云巖、粉細(xì)晶白云巖、細(xì)中晶白云巖3種類型。

泥微晶白云巖主要發(fā)育于馬五5， 馬五7及馬四段，以泥晶或微晶結(jié)構(gòu)為主，含少量砂屑。顯微鏡下，砂屑顆粒與基質(zhì)界限不甚清晰，顆粒一般小于50 μm，晶粒結(jié)構(gòu)與晶體形態(tài)較難識別，孔隙不發(fā)育，可見大量顯微紋層（見圖2A），基質(zhì)中富含絲絮狀、絮凝狀隱藻斑點，可見水平層理、鹽類假晶等原始沉積構(gòu)造（見圖2B），應(yīng)為弱水動力局限臺地潮坪環(huán)境下的準(zhǔn)同生作用階段的產(chǎn)物。

粉晶白云巖主要發(fā)育于馬五5亞段上部， 馬五6，馬五9亞段也可見呈薄層展布的粉晶白云巖。按顆粒結(jié)構(gòu)，其又可劃分為殘余砂屑顆粒結(jié)構(gòu)及鮞粒結(jié)構(gòu)兩大類。鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，殘余砂屑結(jié)構(gòu)粉晶白云巖的顆粒大小不均一，彼此之間混雜排列，粒徑介于50～130 μm；鮞粒結(jié)構(gòu)白云巖的粒徑較小，介于10～30 μm（見圖2C，D）。粉晶殘余砂屑白云巖的晶形多為他形，部分為半自形，發(fā)育大量不規(guī)溶蝕孔隙，后期多被方解石充填（見圖2C）;鮞粒白云巖較好地保留了顆粒的原始結(jié)構(gòu)，粒間亮晶白云石櫛殼狀膠結(jié)，白云石重結(jié)晶作用明顯，可見微細(xì)的交錯層理（見圖2D），應(yīng)為弱—中等水動力條件下潮緣淺灘環(huán)境下的準(zhǔn)同生作用階段的產(chǎn)物。

細(xì)中晶白云巖主要發(fā)育于馬五5，馬五10段，晶粒相對較粗，以細(xì)晶結(jié)構(gòu)為主，大小介于150～350 μm，巖性整體較致密；白云石晶形以他形、半自形為主（見圖2E，F(xiàn)），晶粒間多呈凹凸或鑲嵌接觸，顆粒輪廓清晰；可見平行、交錯等紋層構(gòu)造，且白云石顆粒多順紋層發(fā)育，常見“霧心亮邊”結(jié)構(gòu)（見圖2E）；孔隙以晶間孔、晶間溶孔為主，少量溶蝕孔隙被異形白云石充填（見圖2F），應(yīng)為潮坪淺灘相沉積環(huán)境下的回流滲透白云石化作用的產(chǎn)物。

3.2 稀土元素測試結(jié)果

稀土和釔元素測試結(jié)果見表1。測試結(jié)果采用球粒隕石進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化［24］，標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)用下標(biāo)CN進(jìn)行標(biāo)注。其中，相關(guān)參數(shù)異常值計算公式為：δCe=Ce／Ce*=CeN／（0.5LaN+0.5PrN），δPr=Pr／Pr*=PrN／（0.5CeN+0.5NdN）， δY=Y／Y*=YN／（0.5DyN+0.5HoN），δEu=Eu／Eu*=EuN／（0.5SmN+0.5GdN）。在研究區(qū)的采集樣品中，ΣREE+Y含量整體相對偏低，僅1個泥晶白云巖樣品相對偏高，其中又以粉細(xì)晶白云巖總含量最低。根據(jù)（Nd／Yb）N比值判斷輕重稀土元素相對富集系數(shù)的方法［25］，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)白云巖樣品的（Nd／Yb）N比值均大于1，平均值為6.87，灰?guī)r樣品整體（Nd／Yb）N比值亦均大于1，平均值為5.01，這表明輕稀土元素（LREE）較重稀土元素（HREE）富集，且二者分異程度較大?；?guī)r樣品的Ce異常值分布范圍為0.96～1.07，平均值為1.02，白云巖樣品的Ce異常值則略微偏負(fù)，分布范圍為0.89～1.10，平均值為0.98;灰?guī)r和白云巖樣品的Y異常值分布范圍分別為1.13～1.36，1.09～1.84，平均值分別為1.21，1.35;Eu異常值分布范圍分別為0.46～0.68，0.44～0.77，平均值分別為0.56，0.60。

4 討 論

4.1 樣品受污染程度

海相碳酸鹽巖沉積物與陸源碎屑巖沉積物中，稀土元素的分布特征存在顯著差異，沉積時期海水、后期的外來流體、雜質(zhì)的注入、成巖作用等因素均可影響海相碳酸鹽巖沉積物中稀土元素的分布特征［26］。因此，確定樣品是否遭受后期雜質(zhì)的混染是利用稀土元素分析碳酸鹽巖沉積環(huán)境和成巖作用的必要前提。近年來，國內(nèi)外學(xué)者一致認(rèn)為，海相碳酸鹽巖的稀土元素分布特征主要受陸源碎屑物、鐵錳氧化物兩大因素控制［25-26］。

Webb研究發(fā)現(xiàn)，陸源沉積物與海相碳酸鹽巖沉積物中，Y／Ho值的分布范圍差別較大，海相沉積物或海水中的Y／Ho值相對較高，分布范圍分別為26～28，44～72［22］，因此可通過Y／Ho值來判別海相碳酸鹽巖樣品是否遭受陸源碎屑物的混染。若樣品遭受陸源碎屑物的混染作用，Y／Ho值則應(yīng)表現(xiàn)為顯著偏低的特征。研究區(qū)除Y1112-3，Y1165-6白云巖樣品的Y／Ho比值高于44，其余樣品均低于44，接近現(xiàn)代海水的Y／Ho比值，表明樣品可能遭受陸源碎屑物的混染（見表1）。然而，已有研究發(fā)現(xiàn)，沉積后期成巖作用可形成Y／Ho比值低于現(xiàn)代海水（44～72）或Coral Sea全新世微生物碳酸鹽巖（50～61）的現(xiàn)象［27］，且本測試樣品選取前已經(jīng)過詳細(xì)的巖心觀察及鏡下顯微結(jié)構(gòu)鑒定，加之后期采用微型牙鉆方法，因此可基本排除陸源碎屑物的干擾。劉建清等研究認(rèn)為，ΣREE+Y含量通常會隨著陸源碎屑沉積物混染程度的加大而增加［9］，由表1可知，研究區(qū)樣品ΣREE+Y含量平均值（13.84×10-6）遠(yuǎn)低于陸源碎屑物ΣREE+Y含量平均值（100×10-6），這同樣表明，測試樣品遭受陸源碎屑物混染程度可近似為0。另外，根據(jù)ΣREE與Fe，Mn含量關(guān)系（見圖3），發(fā)現(xiàn)ΣREE與Fe，Mn含量之間均不存在顯著相關(guān)性，亦可反映樣品未遭受鐵錳氧化物的混染，最終確保了測試結(jié)果的可靠性。

4.2 白云巖稀土元素特征

4.2.1 稀土元素總含量

碳酸鹽巖的類型不同，其REE總含量分布特征亦不同。由表1可知，研究區(qū)奧陶系馬家溝組中下組合除1塊泥晶白云巖外（49.06×10-6），各類碳酸鹽巖中，稀土元素的總含量均表現(xiàn)為偏低的特征（<20×10-6），且灰?guī)r中稀土元素總含量整體相對白云巖高，這主要與白云巖化過程中，稀土元素發(fā)生遷移作用有關(guān)。胡忠貴等發(fā)現(xiàn)，堿性環(huán)境條件下，稀土元素的遷移能力與白云石化流體的Mg／Ca比值呈正相關(guān)：白云巖化程度越高，稀土元素貧化幅度越大［28］。

單從理論上推斷，研究區(qū)泥微晶白云巖中較高的稀土元含量可能與后期外來流體的混入作用或強(qiáng)烈的成巖作用有關(guān)。然而，鏡下顯微觀察發(fā)現(xiàn)，該樣品巖石結(jié)構(gòu)致密且發(fā)育大量的藻紋層，基本排除了外來流體侵入或強(qiáng)烈成巖作用導(dǎo)致稀土元素含量增加的可能性。另外，研究區(qū)泥微晶白云巖中，稀土元素平均含量（28.64×10-6）與沉積藻類中的稀土元素平均含量（24.3×10-6）頗為相似，因此推斷，泥微晶白云巖較高的稀土元素含量可能主要與藻類有關(guān)［29］。實際地質(zhì)過程中，藻類富集的Mg2+往往不足以供給白云石化作用的需求，其相似甚至略高于灰?guī)r的稀土元素特征，表明研究區(qū)白云石化流體應(yīng)主要為海源性流體。粉細(xì)晶白云巖和細(xì)中晶白云巖較灰?guī)r中的稀土元素含量均相對較低，且白云石化程度較高的細(xì)中晶白云巖，稀土元素含量高出粉細(xì)晶白云巖近兩倍，平均值分別為12.87×10-6，5.35×10-6（見表1）。白云石化程度較高的細(xì)中晶白云巖的稀土元素含量高出粉細(xì)晶白云巖近兩倍的現(xiàn)象，與上述白云石化程度越高，稀土元素越貧乏的結(jié)論相悖，這主要與中奧陶世馬家溝組中下組合沉積地層一直處于高頻海進(jìn)、海退的動蕩環(huán)境有關(guān)：當(dāng)處于高頻海進(jìn)旋回時期，相對較充足的水動力促使粉細(xì)晶中的泥質(zhì)不斷被淘洗，從而大幅度降低了稀土元素的總含量，而細(xì)中晶白云巖相對較高的稀土元素含量則可能主要與低水巖比的淺埋藏環(huán)境有關(guān)。

4.2.2 稀土元素配分模式

沉積于不同地質(zhì)背景或流體來源不同的碳酸鹽巖，其稀土元素配分模式亦不同［30］。因此，可通過稀土元素配分模式來判別不同類型碳酸鹽巖的沉積環(huán)境及成巖流體來源。已有研究發(fā)現(xiàn)，泥晶灰?guī)r與同沉積時期海水中的稀土元素的組成特征基本一致，能夠一定程度反映碳酸鹽巖沉積時期的海水稀土元素的信息，故可作為探討白云石化流體來源的參照依據(jù)［24］。

白云巖前驅(qū)物灰?guī)r與白云巖稀土元素組成特征相似時，后期白云巖稀土元素特征往往不會發(fā)生較大變化［25］，僅當(dāng)白云巖形成期或后期遭受富含大量陽離子的外來源流體混入時，其稀土元素特征才會發(fā)生顯著變化，但這通常需要較高的水巖比或高濃度的稀土元素流體。研究區(qū)白云巖與灰?guī)r稀土元素的配分模式十分相似，均表現(xiàn)為右傾型（見圖4），這不僅表明白云巖中稀土元素具有同沉積時期海水的特征（即白云石化流體主要為海源性流體），同時也說明，白云石化流體水巖比值相對較低且該成巖系統(tǒng)具有一定的封閉性。另外，在白云巖與灰?guī)r稀土元素配分模式整體相似的前提下，泥微晶和粉細(xì)晶白云巖的各類稀土元素含量，在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后分布范圍基本一致，表明二者應(yīng)形成于相似的沉積和成巖環(huán)境。

4.2.3 輕稀土與重稀土元素特征

稀土元素中的（Nd／Yb）N比值可用來判別輕稀土元素與重稀土元素的相對富集程度，比值越大，輕稀土元素越富集。由表1可知，研究區(qū)粉細(xì)晶白云巖的輕重稀土元素分異程度較泥微晶、細(xì)中晶白云巖均顯著偏高，（Nd／Yb）N平均值分別為8.92，5.33，4.98。不同類型碳酸鹽巖的輕稀土元素相對富集，重稀土元素相對虧損，與典型海水輕稀土元素相對虧損、重稀土元素相對富集的特征恰恰相反，這主要是由于碳酸鹽巖在沉積或成巖過程中，稀土元素通常以溶解態(tài)碳酸鹽離子絡(luò)合物形式存在，且絡(luò)合作用從LREE向HREE呈規(guī)律性增加，從而致使流體中的HREE相對更穩(wěn)定，形成沉積物中相對富集LREE，流體中相對富集HREE的現(xiàn)象［30-31］。Y元素含量通常又與白云石化程度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系［25］。研究區(qū)不同類型白云巖的Y元素含量由高到低分別為泥微晶白云巖（平均值3.99×10-6）、細(xì)中晶白云巖（平均值2.62×10-6）、粉細(xì)晶白云巖（平均值0.62×10-6）（見表1），與白云石有序度測試（細(xì)中晶白云巖有序度最高，平均值為0.87）的結(jié)論顯然相悖。產(chǎn)生此現(xiàn)象的主要原因同樣與細(xì)中晶白云巖形成的水動力環(huán)境相關(guān)：細(xì)中晶白云巖形成于淺埋藏環(huán)境，水巖比較低，水動力相對較弱，泥質(zhì)淘洗能力差，從而形成Y元素含量相對粉細(xì)晶白云較高的特征。另外，由（ΣLREE）與（ΣHREE+Y），（ΣHREE+Y）與（ΣLREE）／（ΣREE+Y）的相關(guān)性可知（見圖5，6），泥晶灰?guī)r、泥微晶白云巖和粉細(xì)晶白云巖的輕重稀土元素含量變化具有一定協(xié)同性，表明三者形成于相似的沉積和成巖環(huán)境的同時，又具有一定的繼承性，而細(xì)中晶白云巖輕重稀土元素分異程度較低的現(xiàn)象則同上文論述的，其形成于淺埋藏環(huán)境因素相關(guān)。

4.2.4 δEu，δCe特征 白云巖中的Eu異常值主要受白云石化流體母液及后期成巖作用等因素的影響。已有研究表明，正常海相沉積物的稀土元素經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后，Eu往往不會出現(xiàn)正異常，若后期經(jīng)過熱液改造或者直接從熱液中沉積的白云巖稀土元素Eu值通常表現(xiàn)為正異常［32］。研究區(qū)不同類型碳酸鹽巖中的稀土元素經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后，δEu值范圍介于0.44～0.77，平均值為0.59，表現(xiàn)為顯著負(fù)異常（見表1），這表明研究區(qū)碳酸鹽巖的形成，整體受熱液流體的影響較小，白云石化流體應(yīng)主要為海源性流體。然而，研究區(qū)不同類型白云巖的δEu值又存在顯著的差異性，泥微晶白云巖和粉細(xì)晶白云巖δEu值分布范圍相似，分別為0.48～0.60，0.44～0.71，平均值分別為0.54，0.58，與泥晶灰?guī)r平均值0.56均十分接近；細(xì)中晶白云巖δEu值則相對偏高，分布范圍為0.60～0.77，平均值為0.69，表明泥微晶白云巖和粉細(xì)晶白云巖應(yīng)形成于溫度相似且較低的準(zhǔn)同生作用階段，細(xì)中晶白云巖則應(yīng)形成于溫度相對較高的淺埋藏作用階段。

Ce由于其本身對氧化還原條件的敏感性，沉積演化過程中常與正常海水中的其他的三價稀土元素發(fā)生分餾作用［33］。氧化條件下，易溶解的Ce3+將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃W(xué)穩(wěn)定、遷移能力較弱的的Ce4+，從而優(yōu)先附著于沉積物的顆粒表面而沉淀下來，致使沉積物中Ce呈現(xiàn)正異常，成巖流體則顯示負(fù)異常。因此，Ce的異常程度能夠用來反映沉積水體的氧化還原程度［34］。由表1可知，研究區(qū)不同類型白云巖樣品的δCe值存在著顯著的差異，泥微晶白云巖的δCe值分布范圍為0.97～1.10，平均值為1.02，呈微弱正異常，表明泥微晶白云巖應(yīng)形成于低氧化且相對開放的環(huán)境中，這與上文論述的泥微晶白云巖形成于局限臺地潮坪環(huán)境相吻合;粉晶白云巖和細(xì)中晶白云巖的δCe值分布范圍為0.89～1.07，0.93～0.98，平均值均為0.96，呈微弱正異常，反映二者均應(yīng)形成于相對封閉的低還原環(huán)境條件，這似乎與粉細(xì)晶白云巖形成于準(zhǔn)同生階段相互矛盾，其實不然。粉細(xì)晶白云巖形成時期，水動力弱—中等，水體相對較深，從而形成了低還原且相對封閉的沉環(huán)境。根據(jù)δCe與δPr海相沉積物判別圖版可知（見圖7），雖然研究區(qū)的白云巖δCe值相比斐濟(jì)盆地Coral Sea現(xiàn)代海水（平均值0.487）高［35］，但與古代正常海水稀土元素的典型代表Heorn reef全新世微生物碳酸鹽巖的δCe值卻相近（平均值為0.752）［22］，某種程度上亦可反映研究區(qū)白云石化流體具有海源性特征。

除上述特征外，研究區(qū)不同類型白云巖的δY值均大于1，介于1.09～1.83，平均值為1.35，表現(xiàn)為顯著正異常，且對應(yīng)的Y／Ho值也均相對較高，顯著Y正異常和La正異常均代表典型海水稀土元素特征，同樣為研究區(qū)白云巖化流體主要為海源性流體提供了佐證。

5 結(jié) 論

1）鄂爾多斯盆地南部馬家溝組中下組合主要發(fā)育泥微晶、粉晶、細(xì)中晶3種白云巖類型。泥微晶白云巖的顯微藻紋層結(jié)構(gòu)發(fā)育，孔隙相對不發(fā)育;粉晶白云巖包括殘余砂屑白云巖和鮞粒白云巖兩大類，顆粒較粗，溶蝕孔隙發(fā)育;細(xì)中晶白云巖巖石較致密，常見“霧心亮邊”結(jié)構(gòu)，晶間孔及晶間溶孔發(fā)育。

2）研究區(qū)3種白云巖的稀土元素總含量總體均較低，泥微晶白云巖稀土元素含量最高，主要與富含藻類有關(guān);白云石化程度較低的粉晶白云巖稀土元素含量相對較低，主要與沉積時期較充足的水動力有關(guān);白云石化程度較高的細(xì)中晶白云巖稀土元素含量相對較高則主要與其形成于低水巖比的淺埋藏階段有關(guān)。

3）研究區(qū)不同類型的白云巖與灰?guī)r具有相似的稀土元素配分模式，整體輕稀土元素相對富集，重稀土相對虧損，輕重稀土元素分異程度較高；3種類型白云巖的Y／Ho值均較高，全部樣品的Y和多數(shù)樣品的La呈顯著正異常，不同類型白云巖δEu值均表現(xiàn)為顯著負(fù)異常；泥微晶白云巖δCe值表現(xiàn)為微弱正異常，粉晶白云巖和細(xì)中晶白云巖δCe值表現(xiàn)為微弱負(fù)異常，這表明其白云石化的流體主要為海源性流體：泥微晶白云巖應(yīng)為相對開放、低氧化性、低溫度的局限臺地環(huán)境下的產(chǎn)物，粉細(xì)晶白云巖應(yīng)為相對封閉、低還原性、弱—中等水動力條件的潮緣淺灘環(huán)境下的產(chǎn)物，細(xì)中晶白云巖應(yīng)為相對封閉、低還原性、溫度相對較高的潮坪淺灘環(huán)境下的產(chǎn)物。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 覃建雄，曾允孚，楊俊杰.鄂爾多斯盆地東部下奧陶統(tǒng)白云巖成因及儲集特征［J］.石油與天然氣地質(zhì)，1994，15（4）：275-284.

QIN J X，ZENG Y F，YANG J J. Origin of lower Ordovician dolomite in eastern Ordos Basin and its reservoir properties［J］. Oil ＆ Gas Geology，1994，15（4）： 275-284.

［2］ 韓征，辛文杰.準(zhǔn)同生白云巖形成機(jī)理及其儲集性──以鄂爾多斯地區(qū)下古生界主力氣層白云巖為例［J］.地學(xué)前緣，1995，2（4）：226-230.

HAN Z，XIN W J. Genetic mechanisim and reservoir property of penecon temporary dolostones：The example of the major pay dolostones Lower Paleozoic， Ordos Region［J］. Earth Science Frontiers，1995，2（4）： 226-230.

［3］ 陳志遠(yuǎn)，馬振芳，張錦泉.鄂爾多斯盆地中部奧陶系馬五5亞段白云巖成因［J］.石油勘探與開發(fā)，1998， 25（6）： 37-39.

CHEN Z Y，MA Z F，ZHANG J Q.Genesis of the dolomite in Ma5 subinterval， Ordovician in central Ordos Basin［J］. Petroleum Exploration and Development，1998，25（6）：37-39.

［4］ 張永生.鄂爾多斯地區(qū)奧陶系馬家溝群中部塊狀白云巖的深埋藏白云石化機(jī)制［J］.沉積學(xué)報，2000，18（3）：424-430.

ZHANG Y S. Mechanism of deep burial dolomitization of massive dolostones in the middle Majiagou group of the Ordovician，Ordos Basin［J］. Acta Sdimentologica Sinica，2000，18（3）： 424-430.

［5］ 趙俊興，陳洪德，張錦泉，等.鄂爾多斯盆地中部馬五段白云巖成因機(jī)理研究［J］.石油學(xué)報，2005，26（5）： 42-45.

ZHAO J X，CHEN H D，ZHANG J Q，et al. Genesis of dolomite in the fifth member of Majiagou Formation in the middle Ordos Basin［J］. Acta Petrolei Sinica，2005，26（5）：42-45.

［6］ 劉德良，孫先如，李振生，等. 鄂爾多斯盆地奧陶系白云巖碳氧同位素分析［J］.石油實驗地質(zhì)，2006，28（2）： 155-161.

LIU D L，SUN X R，LI Z S，et al. Analysis of carbon and oxygen isotope on the Ordovician dolostones in the Ordos Basin［J］. Petroleum Geology ＆ Experiment，2006，28（2）：155-161.

［7］ 王保全，強(qiáng)子同，張帆，等.鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組馬五段白云巖的同位素地球化學(xué)特征［J］.地球化學(xué)，2009，38（5）：472-479.

WANG B Q， QIANG Z T，ZHANG F， et al. Isotope characteristics of dolomite from the fifth member of the Ordovician Majiagou Formation， the Ordos Basin［J］. Geochimica，2009，38，（5）：472-479.

［8］ 黃擎宇，張哨楠，丁曉琪，等. 鄂爾多斯盆地西南緣奧陶系馬家溝組白云巖成因研究［J］.石油實驗地質(zhì)，2010，32 （2）：147-153.

HUANG Q Y，ZHANG S N，DING X Q，et al. Origin of dolomite of Ordovician Majiagou formation，western and southern margin of the Ordos Basin［J］. Petroleum Geology ＆ Experiment，2010，32（2）：147-153.

［9］ 劉建清，陳文斌，楊平，等. 羌塘盆地中央隆起帶南側(cè)隆額尼—昂達(dá)爾錯古油藏白云巖地球化學(xué)特征及成因意義［J］.巖石學(xué)報，2008，24（6）： 1379-1389.

LIU J Q，CHEN W B，YANG P，et al. The Longein-Angdancro pael-oil dolomite geochemical characterisets in southern part of the central uplift zone of Qiangatng Basin and its significance［J］. Acta Petrologica Sinica，2008，24 （6）： 1379-1389.

［10］LOTTERMOSER B G. Rare earth elements and hydrothermal oreformation process［J］.Ore Geology Reviews，1992，7 （1）： 25-41.

［11］藺軍，周芳芳，袁國芬.塔河地區(qū)寒武系儲層深埋藏白云石化特征［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2010，31（1）：13-21.

LIN J，ZHOU F F，YUAN G F.Features of deep-burial dolomitization of the Cambrian reservoirs in Tahe region［J］.Oil ＆ Gas Geology，2010，31（1）： 13-21.

［12］胡文瑄，陳琪，王小林，等.白云巖儲層形成演化過程中不同流體作用的稀土元素判別模式［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2010，31 （6）： 810-818.

HU W X，CHEN Q，WANG X L，et al. REE models for the discrimination of fluids in the formation and evolution of dolomite reser-voirs［J］.Oil ＆ Gas Geology，2010，31（6）：810-818.

［13］蘇中堂，陳洪德，徐粉燕，等.鄂爾多斯盆地馬家溝組白云巖稀土元素地球化學(xué)特征［J］.吉林大學(xué)學(xué)報（地球科學(xué)版），2012，42 （2）： 53-61.

SU Z T，CHEN H D，XU F Y，et al.REE characters of the Majiagou dolomites in Ordos Basin［J］. Journal of Jilin University（Earth Science Edition），2012，42（2）： 53-61.

［14］黃擎宇，張哨楠，葉寧，等.玉北地區(qū)下奧陶統(tǒng)白云巖巖石學(xué)、地球化學(xué)特征及成因［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2014，35（3）：391-400.

HUANG Q Y，ZHANG S N，YE N，et al.Petrologic，geochemical characteristics and origin of the Lower Ordovician dolomite in Yubei area［J］.Oil ＆ Gas Geology，2014，35（3）： 391-400.

［15］江青春，胡素云，汪澤成，等.四川盆地中二疊統(tǒng)中—粗晶白云巖成因［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2014，35（4）：503-510.

JIANG Q C，HU S Y，WANG Z C，et al.Genesis of medium-macro-crystalline dolomite in the Middle Permian of Sichuan Basin［J］.Oil ＆ Gas Geology，2014，35（4）： 503-510.

［16］楊俊杰，張伯榮. 陜甘寧盆地油氣區(qū)及油氣藏序列機(jī)［J］.石油學(xué)報，1988，9（1）：1-8.

YANG J J，ZHANG B R. Region Shanganning petroliferous basin and its reservoir sequence［J］. Acta Petrolei Sinica，1988，9（1）：1-8.

［17］姚涇利，王保全，王一，等.鄂爾多斯盆地下奧陶統(tǒng)馬家溝組馬五段白云巖的地球化學(xué)特征［J］.沉積學(xué)報，2009，27（3）：381-389.

YAO J L，WANG B Q，WANG Y，et al. Geochemical characteristics of dolomites in lower Ordovician Majiagou Formation，Ordos Basin［J］. Acta Sedimentologica Sinica，2009，27（3）：381-389.

［18］馮增昭，鮑志東，康祺發(fā)，等.鄂爾多斯早古生代古構(gòu)造［J］.古地理學(xué)報，1999，1（2）：84-91.

FENG Z Z，BAO Z D，KANG Q F，et al. Palaeo tectonics of Ordos in the early Palaeozoic［J］. Journal of Palaeogeography，1999，1（2）：84-91.

［19］侯方浩，方少仙，董兆雄，等.鄂爾多斯盆地中奧陶統(tǒng)馬家溝組沉積環(huán)境與巖相發(fā)育特征［J］.沉積學(xué)報，2003，21（1）：106-112.

HOU F H，F(xiàn)ANG S X，DONG Z X，et al. The developmental characters of sedimentary environments and lithofacies of middle Ordovician Majiagou Formation in Ordos Basin［J］. Acta Sedimentologica Sinica，2003，21（1）：106-112.

［20］白曉亮，張哨楠，丁曉琪，等. 鄂爾多斯盆地大牛地奧陶系馬五2段儲層成巖相［J］.地質(zhì)科技情報， 2014，33（5）：25-33.

BAI X L，ZHANG S N，DING X Q，et al. Reservoir diagenetic facies of Ma52 submember in ordovician in Daniudi Area，Ordos Basin Western China［J］. Geological Science and Technology Information，2014，33（5）：25-33.

［21］BANNER J L，HANSON G N，MEYSERS W J. Rare earth element and isotopic variations in regionally extensive dolomites from Burlington-Keokuk Formation（Mississippian）：Implication for REE mobility during carbonate diagenesis［J］. Sed Petrol， 1988，58（3）：415-432.

［22］WEBB G E， KAMBER S B. Rare earth elements in Holocene reefal microbialites： A new shallow seawater proxy［J］.Geochim Cosmochim Acta，2000，64（9）：1557-1565..

［23］劉曄，柳小明，胡兆初，等. ICP-MS測定地質(zhì)樣品中37個元素的準(zhǔn)確度和長期穩(wěn)定性分析［J］.巖石學(xué)報，2007，23（5）：1203-1210.

LIU Y，LIU X M，HU Z C，et al. Evaluation of accuracy and long-term stability of determination of 37 trace elements in geological samples by ICP-MS［J］. Acta Petrologica Sinica，2007，23（5）：1203-1210

［24］MCLENNAN S M.Rare earth elelments in sedimentary rock： Influence of provenance and sedimentary processes，in geochemistry and mineralogy of rare earth elements［J］.Mineral Society of America，1989，21（1）：169-200.

［25］NOTHURFT L D，WEBB G E，KAMBER B S. Rare earth element geochemistry of Late Devonian reefal carbonates，Canning Basin，Wesren Australia： Confirmation of seawater REE proxy in ancient limestone［J］. Geochimica et Cosmochimica Acta，2004，68（2）：263-283.

［26］湯好書，陳衍景，武廣，等.遼東遼河群大石橋組碳酸鹽巖稀土元素地球化學(xué)及其對Lomagundi事件的指示［J］.巖石學(xué)報，2009，25（11）：3075-3093.

TANG H S，CHEN Y J，WU G，et al. Rare earth element geochemistry of carbonates of Dashiqiao Formation，Liaohe Group，eastern Liaoning province，implications for Lomagundi Event［J］. Acta Petrologica Sinica，2009，25（11）：3075-3093.

［27］韓銀學(xué)，李忠，韓登林，等.塔里木盆地塔北東部下奧陶統(tǒng)基質(zhì)白云巖的稀土元素特征及其成因［J］.巖石學(xué)報，2009，25（10）：2405-2416.

HAN Y X，LI Z，HAN D L，et al. REE characteristics of matrix dolomites and its origin of Lower Ordovician in eastern Tabei area，Tarim Basin［J］. Acta Petrologica Sinica，2009，25（10）：2405-2416.

［28］胡忠貴，鄭榮才，胡九珍，等.川東—渝北地區(qū)黃龍組白云巖儲層稀土元素地球化學(xué)特征［J］.地質(zhì)學(xué)報，2009，83（6）：782-790.

HU Z G，ZHENG R C，HU J Z，et al. Geochemical characteristics of rare earth elements of Huanglong Formation dolomites reservoirs in Eastern Sichuan-Northern Chongqing Area ［J］.Acta Geologiaca Sinica，2009，83（6）：782-790.

［29］石謙，郭衛(wèi)東，胡明輝，等.廈門灣底棲生物稀土元素的含量及其分布與環(huán)境意義［J］.海洋學(xué)報，2004，26（2）：87-94.

SHI Q，GUO W D，HU M H，et al.The content of rare earth elements in benthic organisms from the Xiamen Bay and their distribution and environmental implications ［J］.Actaoceanologica Sinica，2004，26（2）：87-94.

［30］江文劍，侯明才，邢鳳存，等.川東南地區(qū)婁山關(guān)群白云巖稀土元素特征及其意義［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2016，37（4）：473-482.

JIANG W J， HOU M C，XING F C，et al.Characteristics and indications of rare earth elements in dolomite of the Cambrian Loushanguan Group［J］.Oil ＆ Gas Geology，2016，37（4）：473-482.

［31］BYME R H，KIM K H. Rareearth elements eanveinng in seawater［J］. Geoehihimica et Cosmoehimica Acta，1990，54（10）：2645-2656.

［32］丁振舉，姚書振，劉叢強(qiáng)，等.東溝壩多金屬礦床噴流沉積成礦特征的稀土元素地球化學(xué)示蹤［J］.巖石學(xué)報，2003，19（4）：792-798.

DING Z J，YAO S Z，LIU C Q，et al. The characteristics exhalation-sedimentary deposit of polymetal deposit： evidence from ore′s REE composition［J］. Acta Petrologica Sinica，2003，19（4）：792-798.

［33］MIDDLETON K，CONIGLIO M，SHERLOCK R.Dolomitization of Middle Ordovician carbonate reservoirs，southwestern Ontario Bulletin of Canadian［J］.Petroleum Geology，1993，41（2）：150-163.

［34］FRIMMEL H E. Trace element distitbution in Neoproterozoic carbonates as palaeo enviornmental indicator［J］. Chemical Geology，2009，258（3/4）：338-353.

［35］ZHANG J，NOZAKI Y. Rare earth.elements and yttnum in seawater：ICP-MS determinations in the east Caroline， Coral Sea and South Fiji basins of the western South Pacific Ocean［J］. Geochim Cosmochim Acta，1996，60（23）：4631-4644.

（編 輯 雷雁林）