塔里木盆地塔北隆起寒武系地層水化學(xué)特征、成因及礦物溶解-沉淀模擬

桂亞倩，朱光有，阮 壯，曹穎輝，沈臻歡，常秋紅，陳郭平，于炳松

［1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083； 2. 中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京100083］

地層水是沉積盆地同生沉積水的蒸發(fā)殘余［1］，存在于巖石多孔介質(zhì)的孔隙中，常在儲(chǔ)層中與油氣共生［2］。沉積盆地的形成與演化主要是在流體參與的背景下進(jìn)行的，地層水與圍巖長(zhǎng)期復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)注定了彼此間緊密的物質(zhì)能量運(yùn)動(dòng)與交換［3-5］。地層水來(lái)源廣泛，可以是海水、大氣降水、沉積水、深成水或幾種水的混合物［6］。地層水礦化度受蒸發(fā)濃縮、鹽巖礦物溶解和泥頁(yè)巖的薄膜過(guò)濾等作用控制［2，6］。此外，水巖相互作用，如方解石的白云石化、斜長(zhǎng)石的鈉長(zhǎng)石化和離子交換，也是改變地層水原始化學(xué)組成的重要過(guò)程?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)今沉積盆地中的地層水是儲(chǔ)層與流體不斷相互作用的結(jié)果，是儲(chǔ)層成巖演化歷史的良好記錄［7］。因此，了解地層水的化學(xué)特征和來(lái)源，模擬礦物溶解-沉淀的過(guò)程和結(jié)果是研究成巖演化歷史和儲(chǔ)層物性的重要方式。

塔里木盆地寒武系-奧陶系發(fā)育大量巖溶成因的碳酸鹽巖儲(chǔ)層。這些巖溶儲(chǔ)層有些與表生巖溶作用相關(guān)，部分則是在埋藏背景中的地層水條件下逐漸形成的。近些年，地層水條件與儲(chǔ)層形成的相關(guān)性逐漸受到重視，前人針對(duì)塔里木盆地奧陶系地層水做了不少研究，例如，李鵬春等［8］通過(guò)對(duì)地層水化學(xué)特征的研究，討論了地層水成因與演化；楊春龍等［9］分析了地層水礦化度、離子組成、離子比例系數(shù)與現(xiàn)今海水的差異，總結(jié)了英買(mǎi)2 地區(qū)儲(chǔ)層類型與地層水化學(xué)特征之間的關(guān)系；王祥等［10］通過(guò)對(duì)地層水化學(xué)組成和化學(xué)指數(shù)的分析研究，討論了塔中北斜坡地層水的成因以及油氣保存條件；劉大永等［11］認(rèn)為不同類型油氣藏是導(dǎo)致地層水特征變化的影響因素。與此同時(shí)，受到塔里木盆地寒武系鉆井資料不足的限制，目前對(duì)寒武系地層水的研究還很少。塔北輪臺(tái)凸起的英買(mǎi)-牙哈地區(qū)寒武系是重要的含油氣層位，并且輪南低凸起的輪探1井在8 200 m 之下的超深層油氣勘探中也獲得重大突破［12］。因此，塔里木盆地深層-超深層油氣勘探和研究正引起廣泛的關(guān)注。本文通過(guò)對(duì)塔北隆起寒武系地層水資料的分析，結(jié)合礦物溶解-沉淀的軟件模擬，明確了地層水的地球化學(xué)特征、水巖作用類型以及成因與演化，為深入研究該區(qū)寒武系成巖作用和孔隙演化提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

塔里木盆地位于中國(guó)西北部、新疆南部，是中國(guó)典型的疊合盆地和最大的內(nèi)陸盆地，具有“四隆六坳”的構(gòu)造格局（塔北隆起、塔中隆起、巴楚隆起、塔東隆起，庫(kù)車坳陷、阿瓦提坳陷、西南坳陷、塘古坳陷、東南坳陷和滿加爾坳陷）。塔里木盆地被北面的天山、西南面的昆侖山和東南面的阿爾金山圍繞，東西長(zhǎng)約1 500 km，南北寬約600 km，總面積約560×103km2［13-15］（圖1a）。塔里木盆地經(jīng)歷了多期構(gòu)造演化，不同的演化階段發(fā)育不同類型的盆地，在前震旦紀(jì)克拉通結(jié)晶基底之上震旦紀(jì)—泥盆紀(jì)發(fā)育海相地層，石炭紀(jì)—二疊紀(jì)發(fā)育海相-陸相過(guò)渡地層，三疊紀(jì)—第四紀(jì)發(fā)育陸相沉積巖［14］。

研究區(qū)塔北隆起位于塔里木盆地北部。受古生界大斷裂的控制，塔北隆起由西向東可以分為6 個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，呈現(xiàn)“兩凹四凸”的格局：英買(mǎi)力低凸起、輪臺(tái)低凸起、哈拉哈塘凹陷、輪南低凸起、草湖凹陷以及庫(kù)爾勒鼻狀凸起［16］（圖1b）。研究區(qū)寒武系被細(xì)分為6個(gè)組：下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組、肖爾布拉克組和吾松格爾組，中寒武統(tǒng)沙依里克組和阿瓦塔格組，以及上寒武統(tǒng)丘里塔格組（圖1c）。從巖性特征看，玉爾吐斯組由一套深水盆地相的泥巖和白云巖構(gòu)成；肖爾布拉克組由一套臺(tái)地相、臺(tái)緣礁相和淺灘相的礁云巖和泥巖組成，局部夾鮞粒白云巖；吾松格爾組由一套薩布哈或其他蒸發(fā)環(huán)境的白云巖和膏巖組成；沙依里克組由一套薩布哈或其他蒸發(fā)環(huán)境的粉細(xì)晶、細(xì)晶白云巖和膏巖組成；阿瓦塔格組由一套臺(tái)地淺灘相的膏巖、膏質(zhì)云巖和泥質(zhì)云巖構(gòu)成；丘里塔格組由一套限制性碳酸鹽臺(tái)地相的粉-細(xì)晶、細(xì)晶白云巖組成，局部夾藻云巖、鮞粒白云巖和泥質(zhì)云巖［13，17-18］。

圖1 塔里木盆地構(gòu)造綱要及地層綜合柱狀圖（據(jù)文獻(xiàn)［12］，［13］和［16］修改）Fig.1 Outline map of structure and stratigraphic column of the Cambrian in the Tarim Basin（modified from references［12，13，16］）

2 地層水化學(xué)特征及巖性特征

本研究的地層水?dāng)?shù)據(jù)和巖心樣品采自于輪臺(tái)凸起中西段的英買(mǎi)-牙哈地區(qū)14 口井和輪探1 井（圖1b），相關(guān)數(shù)據(jù)和樣品來(lái)自中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院。

2.1 地層水化學(xué)特征

通過(guò)對(duì)地層水的常規(guī)無(wú)機(jī)化學(xué)離子成分與現(xiàn)今海水離子成分進(jìn)行對(duì)比和分析，將地層水分為4類：深成環(huán)境的CaCl2型、海洋環(huán)境的MgCl2型、大陸環(huán)境的Na2SO4型和大陸環(huán)境的NaHCO3型［19-20］。地層水礦化度（TDS）是巖石多孔介質(zhì)孔隙中的地下水動(dòng)力場(chǎng)和水化學(xué)場(chǎng)長(zhǎng)期復(fù)雜演化的結(jié)果，與地層水來(lái)源、古沉積環(huán)境、埋深和蒸發(fā)濃縮程度等地質(zhì)因素有關(guān)［21］。塔北隆起寒武系地層水均為CaCl2型，礦化度為93 900～242 000 mg/L，平均值為156 795 mg/L，都遠(yuǎn)高于海水35 000 mg/L，最大礦化度可達(dá)正常海水的7 倍（35 000 mg/L）。塔北隆起寒武系地層水中主要離子有7 種：鈉離子（Na+）、鉀離子（K+）、鈣離子（Ca2+）、鎂離子（Mg2+）、氯離子（Cl-）、硫酸根離子（SO42-）和重碳酸根離子（HCO3-）。地層水中陽(yáng)離子以Na++K+含量為主，Ca2+含量次之，Mg2+含量最低，陽(yáng)離子之間依次相差1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，Na++K+含量主要在30 000~70 000 mg/L，部分水樣超過(guò)70 000 mg/L；陰離子以Cl-含量為主，和含量很低且相差不大，但跟Cl-相比均差3 個(gè)數(shù)量級(jí)，Cl-含量主要在56 000～130 000 mg/L，部分水樣達(dá)140 000 mg/L。地層水pH 值為4.26～7.10，為酸性-偏酸性水樣（表1）。

表1 塔里木盆地塔北隆起寒武系地層水化學(xué)成分統(tǒng)計(jì)Table 1 Chemical composition statistics of the Cambrian formation water in the Tabei Uplift，Tarim Basin

從塔北隆起寒武系地層水的陰-陽(yáng)離子濃度與礦化度的相關(guān)性（圖2）可以看出：K++Na+和Cl-濃度與礦化度總體相關(guān)性好，為富集性離子，含量高，且隨礦化度的增加，富集程度增高；Ca2+，Mg2+和SO42-濃度隨礦化度的增加也有增加的趨勢(shì)，但相關(guān)性差；HCO3-濃度隨礦化度的增加有減少的趨勢(shì)，與礦化度之間沒(méi)有明顯的相關(guān)性。

圖2 塔里木盆地塔北隆起寒武系地層水中各離子濃度與礦化度（TDS）的相關(guān)性Fig.2 Correlation of ion concentration with TDS of the Cambrian formation water in the Tabei Uplift，Tarim Basin

2.2 地層水分布特征

通常地層水礦化度并非隨埋深的增加而簡(jiǎn)單的增大或減小，根據(jù)總礦化度和各離子濃度垂向分布特征將地層水化學(xué)剖面從淺到深可劃分為大氣水下滲淡化帶、近地表蒸發(fā)濃縮帶、越流泄水濃縮帶、泥巖壓實(shí)排水淡化帶和深部滲濾濃縮帶5個(gè)典型剖面［22］。本研究收集的塔北隆起寒武系地層水?dāng)?shù)據(jù)點(diǎn)分布于埋深5 000～8 500 m，地層水中Na++K+，Ca2+，Mg2+，Cl-和SO42-濃度均隨埋深的增加呈先減小后增大的趨勢(shì)，而HCO3-濃度總體上呈波動(dòng)式減?。▓D3）。在5 500～6 750 m的埋深范圍，礦化度隨著埋深變淺快速增大，即越流泄水濃縮帶（A），主要集中在英買(mǎi)地區(qū)，地層水向上越流的過(guò)程中發(fā)生壓濾濃縮，導(dǎo)致礦化度和主要離子濃度升高。隨著埋深逐漸增加（＞6 500 m），地層溫度和壓力增加，水巖反應(yīng)強(qiáng)烈，地層水進(jìn)入深部滲濾濃縮帶（B）。根據(jù)地層水化學(xué)性質(zhì)和離子分布特征將其劃分為越流泄水濃縮帶（A）和深部滲濾濃縮帶（B）（圖4）。

圖3 塔里木盆地塔北隆起寒武系地層水中各離子濃度垂向變化趨勢(shì)Fig.3 Vertical concentration variation of ions in the Cambrian formation water in the Tabei Uplift，Tarim Basin

圖4 塔里木盆地塔北隆起寒武系地層水礦化度（TDS）隨埋深的變化趨勢(shì)Fig.4 Variation of TDS of the Cambrian formation water with depth in the Tabei Uplift，Tarim Basin

2.3 地層水離子比例系數(shù)

地層水離子比例系數(shù)可以反映地下水的變質(zhì)程度、氧化還原程度、水文地球化學(xué)環(huán)境和水-巖相互作用強(qiáng)度［7-8，23-26］。常用的離子比例系數(shù)為：鈉氯系數(shù)（rNa+/rCl-）和脫硫酸系數(shù)（100rSO42-/rCl-）。通常情況下，標(biāo)準(zhǔn)海水的鈉氯系數(shù)約為0.85，由于吸附、水-巖相互作用等，使得地層水中的Na+逐漸減少，而C1-通常變化不大。因此，在埋藏的過(guò)程中該系數(shù)通常趨于變小。一般來(lái)說(shuō)，在厭氧硫酸鹽還原細(xì)菌的作用下，SO42-還原成硫化物，脫硫酸系數(shù)小于1，地層水還原較徹底，且越小儲(chǔ)存條件越好，反之，則認(rèn)為還原作用不徹底，可能受大氣淡水淋濾氧化作用的影響［7，9，23，25］。

塔北隆起寒武系地層水的鈉氯系數(shù)為0.39～0.55，平均值為0.51，低于海水值；脫硫酸系數(shù)為0.07～1.91，平均值為0.35，低于海水值（表2）。這說(shuō)明塔北隆起寒武系封閉性強(qiáng)，陽(yáng)離子吸附和水-巖相互作用都比較強(qiáng)烈。

表2 塔里木盆地塔北隆起寒武系地層水離子比例系數(shù)Table 2 Ion ratio coefficient of the Cambrian formation water in the Tabei Uplift，Tarim Basin

2.4 巖性特征

根據(jù)巖心觀察和薄片鑒定，地層水取樣層段儲(chǔ)層主要為白云巖，其次為膏巖和灰?guī)r。鏡下薄片觀察?？吹椒浇馐桶自剖采自剖牟糠直晃慈旧?，單偏光下呈灰白色（圖5a，b），原巖為灰?guī)r，蒸發(fā)海水白云化作用的產(chǎn)物；從巖心可以看出灰白色泥-粉晶白云巖中石膏結(jié)核溶空后被白云石充填（圖5c）和石膏晶?？祝省把辔病睜睿▓D5d）。

圖5 塔里木盆地塔北隆起寒武系儲(chǔ)層巖性特征Fig.5 Lithology of the Cambrian reservoirs in the Tabei Uplift，Tarim Basin

3 水文地球化學(xué)模擬及結(jié)果

運(yùn)用Phreeqc 軟件對(duì)所收集的地層水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行了水文地球化學(xué)模擬。首先根據(jù)地溫梯度和地壓梯度得出不同埋深地層水的溫度和壓力，隨后將地層水的離子濃度及溫壓參數(shù)輸入Phreeqc軟件，計(jì)算獲得礦物的飽和指數(shù)（saturation index）（圖6），為水-巖作用類型的判斷提供理論依據(jù)。

圖6 水文地球化學(xué)模擬流程圖Fig.6 Flowchart showing the hydrogeochemical simulation

3.1 飽和指數(shù)

飽和指數(shù)是水-巖相互作用研究的基礎(chǔ)，可以判斷和確定水與巖石、礦物之間的反應(yīng)狀態(tài)［27］。

當(dāng)上述反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，有：

式中：K為該反應(yīng)的平衡常數(shù)，無(wú)量綱；A，B為反應(yīng)物A和B 的平衡濃度，mg/L；C，D為生成物C 和D 的平衡濃度，mg/L。

公式（2）右邊為反應(yīng)中相關(guān)組分的活度積，用AP表示；如所有組分均為離子，則稱為離子活度積，用IAP表示。所以飽和指數(shù)（SI）為：

根據(jù)礦物相對(duì)地層水飽和指數(shù)的計(jì)算結(jié)果，可確定地層水中的反應(yīng)性礦物及溶液與礦物的平衡狀態(tài)。有關(guān)研究中飽和指數(shù)（SI）的變化范圍是0 ± 0.2。若某種礦物的SI值小于-0.2，則認(rèn)為礦物在該地層水中未達(dá)到飽和狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生沉淀，當(dāng)?shù)貙铀写嬖谶@種礦物時(shí)，則會(huì)發(fā)生溶解并趨于平衡；若某種礦物的SI值為-0.2～0.2，則認(rèn)為礦物達(dá)到了平衡狀態(tài)，既不溶解也不沉淀或溶解沉淀達(dá)到平衡；若某種礦物的SI值大于0.2，則認(rèn)為礦物達(dá)到了飽和狀態(tài)，發(fā)生沉淀［28］。

3.2 礦物飽和指數(shù)

采用塔北隆起寒武系地層水?dāng)?shù)據(jù)，根據(jù)朱光有等［29］的地溫梯度和地壓梯度，推算出對(duì)應(yīng)埋深的溫度和壓力，運(yùn)用Phreeqc 軟件計(jì)算方解石、白云石和石膏的飽和指數(shù)。結(jié)果表明：白云石的飽和指數(shù)為-3.43～1.95，平均值為-0.10，其中43.64 %的白云石發(fā)生溶解，5.45 %達(dá)到平衡，50.91 %出現(xiàn)沉淀；石膏的飽和指數(shù)為-1.77～0.12，平均值為-0.80，其中94.64%的石膏發(fā)生溶解，5.36 %達(dá)到平衡；方解石的飽和指數(shù)為-0.88～1.62，平均值為0.55，其中18.18 %的方解石發(fā)生溶解，14.55 %達(dá)到平衡，67.27 %出現(xiàn)沉淀（表3）。

表3 塔里木盆地塔北隆起寒武系地層水中礦物飽和指數(shù)Table 3 Mineral saturation index of the Cambrian formation water in the Tabei Uplift，Tarim Basin

4 地層水分布與成因

4.1 地層水來(lái)源

原始地層沉積水在埋藏過(guò)程中經(jīng)歷了蒸發(fā)、與地表水或其他地層水混合，以及水-巖相互作用等變化過(guò)程，導(dǎo)致地層水的性質(zhì)發(fā)生了改變［30-31］。從派珀（PIPER）分類圖可以看出：塔北隆起寒武系地層水主要為Cl--Na++K+-Ca2+型水，與現(xiàn)今地表水點(diǎn)相距較遠(yuǎn)，而與標(biāo)準(zhǔn)海水點(diǎn)相距較近，具有海水離子組合的特征（圖7）。但寒武系地層水離子成分與海水相比，Ca2+濃度比標(biāo)準(zhǔn)海水濃度高，而Mg2+，SO42-低于海水濃度，這主要與地層水演化過(guò)程中Ca2+的富集和Mg2+，SO42-的消耗有關(guān)。前人研究表明具有海水離子組合特征的地層水化學(xué)演化趨于海水蒸發(fā)濃縮線［25，31］。根據(jù)海水蒸發(fā)濃縮的Cl-與陽(yáng)離子濃度的關(guān)系圖可以得出：塔北地區(qū)寒武系地層水的Na++K+，Ca2+和Mg2+濃度均隨著Cl-濃度的增加而增加；Na+隨Cl-濃度的變化趨勢(shì)與海水蒸發(fā)濃縮趨勢(shì)線基本吻合，而Ca2+濃度變化趨勢(shì)明顯高于海水蒸發(fā)濃縮趨勢(shì)線，Mg2+濃度變化趨勢(shì)先高于后低于海水蒸發(fā)濃縮趨勢(shì)線（圖8）。

圖7 塔里木盆地塔北隆起寒武系地層水派珀化學(xué)分類（地表水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)自參考文獻(xiàn)［32］，海水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)自參考文獻(xiàn)［33］）Fig.7 Piper diagram for the Cambrian formation water in the Tabei Uplift，Tarim Basin（data of surface water from reference［32］；data of seawater from reference［33］）

圖8 塔里木盆地塔北隆起寒武系地層水Cl-與主要陽(yáng)離子濃度關(guān)系（與海水蒸發(fā)線相比）Fig.8 Correlation between concentration of Cl-and major cation of the Cambrian formation water in the Tabei Uplift，Tarim Basin（as compared with the evaporation trajectory of seawater）

總的來(lái)說(shuō)，塔北隆起寒武系地層水Na++K+和Cl-含量高，Ca2+富集，Mg2+虧損，礦化度高。因此，塔北隆起寒武系地層水不僅受海水蒸發(fā)濃縮的影響，可能是寒武系海相碳酸鹽巖原始沉積時(shí)，巖石孔隙介質(zhì)中殘留大量海水，隨著埋深的增加，地層水不斷蒸發(fā)濃縮、與巖石發(fā)生反應(yīng)，最后形成高礦化度地層水。

4.2 水-巖相互作用

沉積盆地地層水中Na+濃度變化主要與鹽巖礦物溶解以及斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石的鈉長(zhǎng)石化有關(guān)，Ca2+濃度變化主要與碳酸鹽巖和石膏的溶解、白云石化和斜長(zhǎng)石的鈉長(zhǎng)石化等有關(guān)［34］，Cl-富集主要由海水的蒸發(fā)濃縮和鹽巖礦物溶解引起［5］。無(wú)論盆地中地層水的來(lái)源是海水還是大氣淡水，Ca2+富集現(xiàn)象必定與水-巖相互作用有關(guān)［32］。塔里木盆地寒武系以碳酸鹽巖和膏巖為主，所以地層水中離子濃度的變化可能主要與海水的蒸發(fā)濃縮、鹽巖礦物溶解以及白云石化有關(guān)。Davis?son 和Criss［34］提出了一種Nadeficit-Caexcess圖解反映流體離子濃度變化及水-巖相互作用的方法。Nadeficit和Cadeficit表達(dá)式如下：

式中：Nadeficit指Na+相對(duì)海水虧損的毫克當(dāng)量濃度，meq/L；Caexcess指Ca2+相對(duì)海水富集的毫克當(dāng)量濃度，meq/L；Clmeans，Nameans和Cameans分別代表地層水中Cl-，Na+和Ca2+離子的毫克當(dāng)量濃度，meq/L；（Na/Cl）sw和（Ca/Cl）sw指海水中離子的毫克當(dāng)量濃度比，無(wú)量綱。

Nadeficit-Caexcess圖解反映了不同流體性質(zhì)的演化過(guò)程（圖9）。原始海水從Nadeficit和Caexcess都為0 時(shí)開(kāi)始蒸發(fā)，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行Ca2+最先發(fā)生沉淀，Na+保持穩(wěn)定，地層水中Ca2+虧損降低至鹽巖飽和點(diǎn)，此時(shí)Nadeficit和Caexcess分別達(dá)到0和-200 meq/L；繼續(xù)蒸發(fā)，超過(guò)鹽巖飽和點(diǎn)，趨勢(shì)線將沿水平方向發(fā)展，Ca2+保持穩(wěn)定，Na+虧損，鹽巖沉淀；在Na+保持穩(wěn)定的條件下，隨著Ca2+的富集，進(jìn)而發(fā)生方解石的白云石化或CaSO4的溶解。Nadeficit-Caexcess關(guān)系圖中斜率1∶1 的線性關(guān)系被稱為盆地流體線（BFL），代表了兩個(gè)鈉離子置換一個(gè)鈣離子的水-巖相互作用（圖9）即2Na+→Ca2+。自然界中只有斜長(zhǎng)石的鈉長(zhǎng)石化才會(huì)發(fā)生上述置換比［35］：CaAl2Si2O8+4SiO2+2Na+=2NaAlSi3O8+ Ca2+。圖9 中虛線a 為Cl-濃度為150 g/L 的鹽巖溶解流體，虛線b 為蒸發(fā)海水［36］。

將塔北隆起寒武系56 個(gè)地層水樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)投到圖9 上，可以看出該區(qū)地層水與巖石發(fā)生了強(qiáng)烈的反應(yīng)。地層水中Ca2+富集、Na+虧損，大部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)位于虛線a和b之間，說(shuō)明塔北隆起寒武系地層水是海水蒸發(fā)的鹵水和鹽巖礦物溶解的混合物，可能的成巖作用主要為CaSO4溶解和方解石的白云石化；小部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)位于虛線b 的右側(cè)，可能發(fā)生斜長(zhǎng)石的鈉長(zhǎng)石化。邢秀娟等［37］對(duì)英買(mǎi)-牙哈地區(qū)寒武系白云巖成因研究發(fā)現(xiàn)白云巖的碳、氧同位素較輕，δ13C 和δ18O 分別為-1.2 ‰～-16.8 ‰和-4.73 ‰～-12.0 ‰，與準(zhǔn)同生白云巖碳、氧同位素的正值不同，明顯受流體活動(dòng)的影響，具有成巖疊加改造特征。再結(jié)合巖心觀察、薄片鑒定和水-巖反應(yīng)模擬結(jié)果，塔北隆起寒武系儲(chǔ)層水-巖相互作用主要為石膏溶解和方解石的白云石化。

圖9 塔里木盆地塔北隆起寒武系地層水Nadeficit-Caexcess關(guān)系Fig.9 Correlation of Nadeficit and Caexcess in the Cambrian formation water in the Tabei Uplift，Tarim Basin

5 結(jié)論

1）塔里木盆地塔北隆起寒武系地層水為CaCl2型，陽(yáng)離子以K++Na+為主，陰離子以Cl-為主，礦化度高，由淺至深可劃分為越流泄水濃縮帶（A）和深部滲濾濃縮帶（B）。鈉氯系數(shù)為0.39～0.55，平均值為0.51；脫硫酸系數(shù)為0.07～1.91，平均值為0.35，說(shuō)明現(xiàn)今寒武系地層水總體上處于封閉環(huán)境。

2）Phreeqc 軟件模擬地層水中礦物的飽和指數(shù)得出：94.64 %的石膏溶解；50.91 %的白云石沉淀；18.18%的方解石溶解。

3）塔里木盆地塔北隆起寒武系地層水離子組合具有海水離子特征，離子分布點(diǎn)距離海水點(diǎn)較近，而距離現(xiàn)今地表水點(diǎn)較遠(yuǎn)。這說(shuō)明可能是海水經(jīng)歷蒸發(fā)濃縮作用之后，發(fā)生了強(qiáng)烈的膏巖溶解和方解石的白云石化等水-巖相互作用。