川西北部雙魚石地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組中-粗晶白云石成因

趙 金

（西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500）

川西北部中二疊統(tǒng)棲霞組發(fā)育一套縱、橫向分布穩(wěn)定的白云巖儲層。但目前對棲霞組白云巖成因的爭議較大[1-3]。鑒于此，本次研究重點(diǎn)在研究區(qū)中-粗晶白云石巖石學(xué)特征表征的基礎(chǔ)上。結(jié)合其地球化學(xué)特征，與前人研究成果相互印證對比，揭示其成巖流體性質(zhì)、來源，分析其成因機(jī)理，以期為該區(qū)白云巖研究提供部分借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

川西北部雙魚石地區(qū)位于劍閣-廣元一帶，受控于復(fù)雜的龍門山和米倉山斷褶帶。在晚石炭世加里東運(yùn)動后，沉積下二疊統(tǒng)梁山組粉砂巖及上覆的中二疊統(tǒng)棲霞、茅口組碳酸鹽巖地層。棲霞組為完整海進(jìn)-海退旋回控制下的淺水碳酸鹽沉積物，由下至上可劃分為棲一段及棲二段[4]。區(qū)內(nèi)棲霞組主要發(fā)育 “眼球眼皮狀”深灰色泥晶灰?guī)r、灰色生屑泥晶灰?guī)r、淺灰色晶粒云巖。棲霞組整體處于碳酸鹽巖緩坡型沉積環(huán)境，棲二段在頻繁的海平面變化過程中，其高地勢顆粒灘在間隙暴露后，受大氣淡水淋濾作用形成較多的溶蝕溝道。

2 巖石學(xué)特征

該類型白云巖鏡下觀測為半自形-它形中-粗晶白云石，見霧心亮邊，白云石晶體之間為曲面接觸。中-粗晶白云石中晶間孔、不規(guī)則溶孔發(fā)育，并被瀝青半-全充填，并可見少量黏土及黃鐵礦（圖1A，圖1D）。此外，在孔隙邊緣可見少量具波狀消光特征的鞍狀白云石膠結(jié)物（圖1B）。在中-粗晶白云石中出現(xiàn)少量去白云石化現(xiàn)象，表明白云石在形成之后可能遭受大氣淡水影響（圖1C）。陰極發(fā)光下白云石核心為暗紅色發(fā)光，邊緣具亮紅色環(huán)帶特征（圖1E，圖1F）。

圖1 研究區(qū)中-粗晶白云石巖石學(xué)特征

3 地球化學(xué)特征

3.1 同位素

研究區(qū)中-粗晶白云石δ13CPDB值介于0.18%～0.263%（平均值為 0.23%），δ18OPDB值介于 -0.549%～-0.442%（平均值為-0.511%），二者均處于同期海水范圍內(nèi)，指示白云石化流體可能為海水（圖2A）。此外，中-粗晶白云石87Sr／86Sr值介于0.70860～0.70958（平均值為0.70909），高于同期海水范圍，表明可能受外來流體影響（圖2B）。

3.2 稀土元素特征

對研究區(qū)樣品進(jìn)行NASC北美頁巖標(biāo)準(zhǔn)化處理，利用REE反映白云巖沉積和成巖流體來源。分析表明，研究區(qū)中-粗晶白云石∑REE含量低，整體為平緩型曲線，且具有輕微的Ce負(fù)異常（圖2C）。Ce負(fù)異常多指示形成于缺氧環(huán)境，而較低的∑REE含量表明白云石的成巖過程基本未受到其他作用影響，其成巖環(huán)境應(yīng)具有一定的封閉性。

圖2 研究區(qū)中-粗晶白云石地球化學(xué)特征

3.3 有序度

白云石有序度的高低與結(jié)晶速度有關(guān)。埋藏早期形成的有序度較低的白云石隨著埋藏深度的增加有序度會逐漸升高，但高溫能克服白云石化過程中動力學(xué)障礙，使白云石晶格畸變并快速結(jié)晶[5]。研究區(qū)中-粗晶白云石有序度最低，介于0.50～0.56，不具有深埋藏環(huán)境緩慢結(jié)晶形成的高有序度特征，推測可能為淺埋藏期快速結(jié)晶形成。

4 成因分析

中-粗晶白云石成因復(fù)雜，為多期流體共同作用形成。中-粗晶白云石碳氧同位素值均處于同期海水范圍內(nèi)，說明二者成巖流體為海水。鏡下可見去白云石化現(xiàn)象，結(jié)合其區(qū)域地質(zhì)背景，說明中-粗晶白云石在抬升暴露后受大氣淡水改造。此外，鞍狀白云石及黃鐵礦說明中-粗晶白云石受到后期熱液流體影響。中-粗晶白云石的87Sr／86Sr特征也指示其受外來流體影響；具環(huán)帶的陰極發(fā)光特征也證實(shí)中-粗晶白云石受多期流體作用。從巖石學(xué)、稀土元素特征可以看出，中-粗晶白云石形成于淺埋藏期的封閉成巖環(huán)境；而較低的有序度則可能是受熱液的高溫影響。

綜合地質(zhì)質(zhì)料表明，中-粗晶白云石為淺埋藏環(huán)境下海源流體云化形成，并受大氣淡水及熱液流體的改造。

5 結(jié)論

1）中-粗晶白云石為半自形-他形曲面接觸霧狀晶，孔隙發(fā)育；并具較低有序度及∑REE含量，碳氧同位素值均處于同期海水范圍內(nèi)，87Sr／86Sr值高于同期海水值。2）中-粗晶白云石為淺埋藏環(huán)境下海源流體云化形成，并受到大氣淡水以及熱液流體的改造。中-粗晶白云巖孔隙的發(fā)育，表明其具備成為良好油氣儲層的潛質(zhì)。