四川盆地東部茅口組白云巖成因：來自巖石學(xué)、礦物學(xué)和地球化學(xué)的證據(jù)*

王良軍 李 紅 曾 韜 柳益群 潘 磊 李讓彬 李文厚 張冬冬 焦 鑫 楊 康 董楊坤

1 中國(guó)石化勘探分公司，四川成都610041

2 中國(guó)石化河南油田分公司，河南南陽(yáng)473132

3 大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西北大學(xué)，陜西西安710069

四川盆地是中國(guó)大型富含天然氣的疊合盆地之一，具有含氣層系多、資源豐度高、儲(chǔ)量規(guī)模大的特點(diǎn)。目前已探明的天然氣儲(chǔ)量?jī)H約占資源總量的，顯示出巨大的資源潛力，但絕大多數(shù)資源都蘊(yùn)藏在新元古界震旦系到中生界三疊系巨厚層海相碳酸鹽巖中（馬永生等，2010）。中二疊統(tǒng)作為四川盆地半個(gè)多世紀(jì)以來的勘探主力層系，隨著勘探新思路、新認(rèn)識(shí)和新技術(shù)的發(fā)展仍不斷獲得新發(fā)現(xiàn)，近年來屢在川北、川中、川東南地區(qū)茅口組臺(tái)緣淺灘相碳酸鹽巖以及白云巖儲(chǔ)集層中獲得高產(chǎn)工業(yè)氣井，暗示了茅口組具有發(fā)育多種類型、復(fù)雜成因天然氣藏的能力（沈平等，2015；楊光等，2015）。因此，對(duì)茅口組層狀孔隙型白云巖形成機(jī)制的研究及儲(chǔ)集能力的評(píng)價(jià)，無疑對(duì)擴(kuò)大勘探前景具有重要意義。

關(guān)于四川盆地中二疊統(tǒng)茅口組白云巖的形成機(jī)理，長(zhǎng)期以來一直存在爭(zhēng)議，前人提出了多種成因機(jī)制，如混合水白云化作用（李安華，1987）、埋藏白云化作用（何幼斌和馮增昭，1996；王玨博等，2016）、玄武巖淋濾白云化作用（李茂竹和王玉英，1991；金振奎和馮增昭，1999）等。近年來，隨著茅口組白云巖內(nèi)具鞍狀組構(gòu)白云石和重晶石、黃鐵礦、螢石等熱液礦物的發(fā)現(xiàn)，關(guān)于構(gòu)造熱液白云化作用（張蔭本，1982；舒曉輝等，2012；李輝等，2014；王玨博等，2016）、巖溶—熱液混合白云化作用（劉宏等，2016；唐雪松等，2016）及熱水沉積白云化作用（李毅等，2013；汪華等，2014）的觀點(diǎn)逐漸引起重視。但是，關(guān)于熱液流體的來源和性質(zhì)，除了具有鞍狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)造熱液脈白云石外，茅口組基質(zhì)白云石的形成機(jī)理、基質(zhì)白云石與熱液流體是否有關(guān)等問題仍需深入探討。與峨眉山地幔柱活動(dòng)關(guān)系密切的東吳運(yùn)動(dòng)（又稱峨眉地裂運(yùn)動(dòng)；羅志立，1981；何斌等，2005）是華南地區(qū)晚古生代重要的地殼運(yùn)動(dòng)，區(qū)域上廣泛可見峨眉山玄武巖不整合于茅口組碳酸鹽巖之上，巖漿主體活動(dòng)時(shí)間約為258±3～263±3Ma（Zhouet al.，2008；Liet al.，2016），正好處于茅口組沉積期之后。這期大規(guī)模的巖漿活動(dòng)除了引起全球范圍地球動(dòng)力學(xué)和生態(tài)環(huán)境的變化外（Xuet al.，2004；Bondet al.，2010），其帶來的地殼升降運(yùn)動(dòng)和熱事件是否對(duì)四川盆地下、中二疊統(tǒng)白云巖儲(chǔ)集層的形成也有影響（羅志立等，2012；李大軍等，2016），同樣是值得關(guān)注的問題。

文中以四川盆地東部涪陵地區(qū)FL8井、EY8井取心樣品和廣安地區(qū)華鎣山二崖剖面茅口組白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖、細(xì)—粗晶白云巖為研究目標(biāo)，著重探討茅口組白云化作用過程，以期為本區(qū)白云巖成因提供一些巖石學(xué)、礦物學(xué)和地球化學(xué)特征等方面的證據(jù)。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于川東高陡褶皺帶上，主要由多條北東—南西向斷裂與若干條北西—南東向斷裂形成“棋盤格”狀（圖1-A，1-B）。北東向斷裂與北東向褶皺展布方向基本一致，形成了一系列近平行雁列式展布的背斜、向斜相間的隔擋式滑脫層褶皺帶，前人多認(rèn)為形成于燕山期或喜山期（徐政語(yǔ)等，2004），東界為華鎣山基底斷裂，該深大斷裂被認(rèn)為最早形成于呂梁運(yùn)動(dòng)，后經(jīng)加里東至喜馬拉雅等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造，至今仍有活動(dòng)跡象（徐世榮和徐錦華，1986；張?jiān)罉虻龋?011；王贊軍等，2018）。北西—南東向斷裂被稱為15號(hào)斷裂，也是一條基底斷裂，具右行走滑性質(zhì)，上部發(fā)育負(fù)花狀構(gòu)造并消失于上二疊統(tǒng)，研究區(qū)內(nèi)茅口組白云巖多沿此斷裂呈條帶狀展布（圖1-B，1-D，1-E）。

研究區(qū)中、上二疊統(tǒng)發(fā)育齊全，自下而上依次發(fā)育棲霞組、茅口組、吳家坪組和長(zhǎng)興組（圖1-C）（李國(guó)輝等，2005；沈樹忠等，2019）。中二疊統(tǒng)茅口組分布廣泛，與下伏棲霞組主要為整合接觸或局部平行不整合接觸，與上覆吳家坪組為平行不整合接觸關(guān)系。以二崖剖面為例，棲霞組主要發(fā)育淺水碳酸鹽巖臺(tái)地環(huán)境的亮晶生物碎屑灰?guī)r和亮晶球粒灰?guī)r；茅口組發(fā)育遠(yuǎn)離陸源的外緩坡—中緩坡泥晶灰?guī)r、泥晶生物碎屑灰?guī)r和白云巖，含豐富的紡錘、腕足類、雙殼類、棘皮類、藻類等化石（劉大成和李書舜，1988；肖傳桃等，2014），不含或僅在茅口組底部出現(xiàn)極少量鈣質(zhì)泥巖薄夾層。該剖面茅口組頂部有16m左右的覆蓋區(qū)，吳家坪組底部發(fā)育數(shù)米薄煤線、黑色泥巖及雜色泥巖，向上為厚層燧石結(jié)核灰?guī)r。根據(jù)沉積旋回、巖石組合及測(cè)井曲線特征，茅口組自下而上又可劃分為茅一段、茅二段、茅三段。盡管茅一段與茅二段偶見少量白云巖或灰質(zhì)白云巖，但研究區(qū)大規(guī)模白云化作用發(fā)生在茅三段中下部，且白云巖厚度大，分布相對(duì)穩(wěn)定（圖1-D）。

圖1 川東中二疊統(tǒng)茅口組白云巖展布及地層簡(jiǎn)表Fig.1 Dolostone distribution and simp lified stratigraphic column of the M iddle Permian Maokou Formation in eastern Sichuan Basin

2 取樣及實(shí)驗(yàn)方法

白云巖樣品取自FL8井（深度5492.3～5512.55m）、EY8井（深度4699.7m）以及廣安華鎣山二崖剖面。樣品電子探針分析（含背散射成像）、掃描電鏡、陰極發(fā)光、原位微量和稀土元素、原位Sr同位素分析均由西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。鉆井樣品白云巖和白云石脈體粉晶X射線衍射分析由西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院完成，二崖剖面白云巖和白云石脈體粉晶X衍射分析由西安地質(zhì)調(diào)查中心實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成。白云石脈體由微鉆取樣制備，粉末樣品由瑪瑙研缽制備，所有白云巖樣品均由鋼篩篩至200目以下備用。粉晶X射線衍射用于確定巖石的礦物組成及白云石有序度分析，儀器型號(hào)為日本理學(xué)D／MAX-3C型X射線衍射儀，銅靶，常用電壓35 kV，電流35mA，掃描步長(zhǎng)為0.02°，角度為15°～70°，掃描速度為4（°）／m in。電子探針用于單礦物主量元素分析，儀器由日本電子（JEOL）生產(chǎn)，型號(hào)為JXA-8230，實(shí)驗(yàn)電壓15 kV，入射電子束電流10 nA，碳酸鹽礦物分析的激光束斑為10μm。陰極發(fā)光用于觀察碳酸鹽礦物晶體生長(zhǎng)序列，分析儀器包括Nikon-LV100-POL偏光顯微鏡和BII cathodolum inescent Model CLF-1型陰極射線儀（BEACON INNOVATION INTL INC.公司生產(chǎn)），實(shí)驗(yàn)電壓15 kV，入射電子束電流260 nA。掃描電鏡用于碳酸鹽巖的微形貌分析，為新鮮樣品噴金鍍膜，未做酸蝕處理，儀器型號(hào)為FEIQuanta 400 FEG型環(huán)境掃描電子顯微鏡。激光原位微量、稀土元素分析依據(jù)LA-ICP-MS方法執(zhí)行，實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)及實(shí)驗(yàn)條件見Liu等（2007），測(cè)試過程中使用的標(biāo)樣包括NIST610、GSE-1G和BCR-2G，方解石和白云石的激光束斑分別為60μm和44μm。碳酸鹽礦物的原位鍶同位素分析依據(jù)FsLA-MC-ICPMS方法執(zhí)行，激光剝蝕系統(tǒng)由MC-ICPMS（Nu PlasmaⅡ）連接，測(cè)試過程中選擇標(biāo)樣LXH（87Sr／86Sr的參考值為0.709210），激光束斑為20～53μm，詳細(xì)測(cè)試條件及細(xì)節(jié)見Bao等（2017）。

3 結(jié)果

3.1 茅口組白云巖宏觀、微觀巖石學(xué)特征

研究區(qū)茅口組白云巖厚度介于3.0～44.8m之間，主要發(fā)育在茅口組三段中下部（圖1-B，1-D）。無論是鉆井還是野外剖面，茅口組頂部白云巖發(fā)育程度均明顯減弱，并過渡為灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r和生物碎屑灰?guī)r，顯微鏡下常見由風(fēng)化淋濾作用引起的去云化現(xiàn)象。

3.1.1 宏觀特征

華鎣山二崖剖面茅口組白云巖以灰色、淺灰色細(xì)晶—粗晶白云巖、含灰白云巖、灰質(zhì)白云巖為主，呈厚層塊狀，偶見殘余生物碎屑（圖2-A，2-B）。野外取樣發(fā)現(xiàn)白云巖中張性構(gòu)造裂縫及充填礦物形成的脈體非常發(fā)育，其分布凌亂、呈白色交織狀，將圍巖白云巖切割呈角礫狀或碎裂狀，在半充填的脈體內(nèi)可見不規(guī)則殘余孔洞（圖2-C，2-E）。白云巖較為疏松，晶間孔發(fā)育（圖2-F）。粉晶X射線衍射分析（圖3-A）表明：圍巖中白云石含量64.7%～99.1%，方解石含量0.8%～35.1%，石英含量0.1%～0.5%，偶含螢石（0.1%）；白云巖中白云石有序度變化較大，介于0.57～0.90之間，NMgCO3（mol%）介于48.80%～49.57%之間；脈白云石有序度為0.65，NMgCO3（mol%）介于48.80%～49.50%之間。

圖2 川東中二疊統(tǒng)茅口組白云巖宏觀巖石學(xué)特征Fig.2 Lithological features of dolostone of the Middle Permian Maokou Formation in eastern Sichuan Basin

鉆井樣品多為黑色、深灰色和灰色泥晶白云巖、粉晶—細(xì)晶白云巖、灰質(zhì)白云巖、硅質(zhì)白云巖等，有時(shí)可見棘皮類、腕足類等生物碎屑（圖2-G）。與二崖剖面類似，巖心樣品也見大量交織狀張性破裂縫，裂縫被碳酸鹽礦物完全充填或部分充填，呈黃白色網(wǎng)狀脈體，未充填部分也可見不規(guī)則殘余孔洞（圖2-H，2-I）。然而，鉆井巖心網(wǎng)狀脈體的圍巖白云巖多致密、堅(jiān)硬、質(zhì)脆、破碎（圖2-G），與二崖剖面茅口組白云巖不同。粉晶X射線衍射分析（圖3-B）表明，基質(zhì)白云巖中白云石含量50.0%～98.6%，方解石含量0.7%～6.1%，石英含量0.3%～43.9%，白云巖中白云石有序度介于0.66～0.87之間，NMgCO3（mol%）介于46.35%～48.78%之間；脈白云石有序度為0.68，NMgCO3（mol%）介于48.18%～50.00%之間。

圖3 川東中二疊統(tǒng)茅口組白云巖不同組構(gòu)白云石粉晶X衍射譜圖Fig.3 Power X ray diffraction patterns of four types of dolostones of the M iddle Permian Maokou Formation in eastern Sichuan Basin

3.1.2 裂縫發(fā)育特征

野外、巖心和鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，茅口組尤其是茅三段白云巖中的裂縫非常發(fā)育。根據(jù)產(chǎn)狀、特征和充填程度，裂縫可大致分為2類。

第1類裂縫呈網(wǎng)狀、交織狀或樹枝狀，縫壁彎曲，無固定延伸方向，裂縫寬窄不一，中間寬而兩端逐漸收窄，縫寬變化介于0.2～7 cm之間。裂縫未充填者少見，絕大多數(shù)被全充填或半充填，呈黃白色、白色的脈體。裂縫內(nèi)有時(shí)可見與圍巖一致的角礫，棱角狀，未見位移及旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象（圖2-C，2-E；圖4），屬原位破裂。充填物主要為碳酸鹽礦物，罕見泥質(zhì)組分，縫壁兩側(cè)通常為粗晶白云石（多為黃白色），向裂縫中央過渡為粗晶方解石（多為亮白色）。鉆井巖心中還可見少量微粒狀黃鐵礦和閃鋅礦充填物，但在野外剖面上僅見碳酸鹽礦物充填。此外，純方解石脈或白云石脈也常見。半充填裂縫內(nèi)常見殘余孔洞，呈不規(guī)則長(zhǎng)形或圓形，裸眼可辨的孔洞寬0.5～0.8 cm，長(zhǎng)達(dá)數(shù)厘米（圖2-E，2-H）。此類裂縫符合張性裂縫的特征，屬拉張應(yīng)力作用（包括水力破裂作用）下巖石破裂的產(chǎn)物。巖心和野外觀察還發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)狀張裂縫（脈）的發(fā)育對(duì)圍巖巖性有選擇，僅在白云巖段非常發(fā)育，而上、下相鄰的灰?guī)r中則較為少見。

圖4 川東二崖剖面中二疊統(tǒng)茅口組白云巖裂縫特征Fig.4 Fractures in dolostones of the Middle Permian Maokou Formation at Erya section in eastern Sichuan Basin

第2類構(gòu)造裂縫多為未充填裂縫，縫面平直、光滑，有固定延伸方向，多為斜交層面裂縫和高角度垂直縫。裂縫內(nèi)多數(shù)未充填礦物，少數(shù)充填碳酸鹽類或硅質(zhì)礦物形成細(xì)脈（圖4-A，4-B）。此類裂縫具有剪切縫的特征，可能是擠壓和剪切應(yīng)力作用下的產(chǎn)物。茅口組灰?guī)r和白云巖中均可見到此類裂縫，但發(fā)育規(guī)模、程度遠(yuǎn)小于網(wǎng)狀張裂縫。

野外樣品和顯微鏡下常見未充填構(gòu)造裂縫切割網(wǎng)狀脈體（圖4-A，4-B），說明未填充構(gòu)造裂縫形成時(shí)間晚于網(wǎng)狀張裂縫。而且，也可見網(wǎng)狀脈體被壓溶縫合線切割，縫合線兩側(cè)脈體特征并不匹配（圖4-C，4-D），說明網(wǎng)狀張裂縫形成很早，早于埋藏期壓溶作用。

3.1.3 顯微組構(gòu)特征

根據(jù)茅口組白云巖中晶體形貌和產(chǎn)出狀態(tài)，在顯微鏡下共識(shí)別出4種不同類型的白云石顯微組構(gòu)：“星散狀”自形粉晶—細(xì)晶白云石、“鑲嵌狀”半自形面狀組構(gòu)細(xì)晶白云石、“霧心亮邊”自形晶面狀組構(gòu)細(xì)晶—粗晶白云石、脈狀充填“鞍狀”雙晶白云石。

1）“星散狀”自形粉晶—細(xì)晶白云石。簡(jiǎn)稱“星散狀”白云石，常見于茅口組含云泥晶灰?guī)r或白云質(zhì)泥晶灰?guī)r中，含較多腕足類、介形類、棘皮類、有孔蟲等化石碎片。白云石晶體多呈無色透明或淺黃色，粉晶、細(xì)晶、中晶均有，主要粒徑0.01～0.03mm，半自形—自形晶多見，晶面通常較混濁，偶見“霧心亮邊”。此類白云石零散分布于灰泥基質(zhì)之中，原巖結(jié)構(gòu)清楚，絕大多數(shù)為泥晶結(jié)構(gòu)，基質(zhì)主要由泥晶方解石組成（圖5-A，5-C）。陰極發(fā)光照射下，此類白云石發(fā)光暗，呈暗橙紅色，具明顯的環(huán)帶；而另一些白云石則不發(fā)光（圖5-B）。然而，背散射條件下，部分“星散狀”白云石晶體邊緣并不平直，多呈不規(guī)則港灣狀與泥晶方解石接觸，同時(shí)晶面布滿細(xì)小的方解石殘斑和微孔（圖5-D）。

圖5 川東中二疊統(tǒng)茅口組“星散狀”白云石顯微特征Fig.5 Photomicrographic features of silt-fine sized scattered euhedral dolomite of the Middle Permian Maokou Formation in eastern Sichuan Basin

2）“鑲嵌狀”半自形面狀組構(gòu)細(xì)晶白云石。簡(jiǎn)稱“鑲嵌狀”白云石，多見于茅三段細(xì)晶白云巖中。以細(xì)晶為主，但粒度變化大，等?；虿坏攘＞w均有，主要粒徑范圍為0.05～0.3mm，半自形—他形晶，晶體間鑲嵌式接觸，呈“馬賽克”狀，有時(shí)還可見殘余化石碎片（圖6-A）。晶面黃褐色，通常較混濁，1組或2組斜交解理發(fā)育（圖6-B）。白云石晶體彼此緊密接觸，整體致密，晶間孔隙不甚發(fā)育（圖6-C，6-D，6-E）。背散射和掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，白云石晶面具有大量微孔隙、方解石殘斑及晶面微溶現(xiàn)象（圖6-C，6-D），與“星散狀”白云石晶面特征非常類似。粉晶X射線衍射分析表明此類白云石有序度中等（圖3），二崖剖面樣品白云石有序度介于0.65～0.78之間，鉆井樣品介于0.66～0.70之間。陰極發(fā)光大致均勻，整體發(fā)中等橙紅色光或昏暗藍(lán)光，反映白云化作用徹底（圖6-F）。

圖6 川東中二疊統(tǒng)茅口組鑲嵌狀半自形面狀組構(gòu)細(xì)晶白云石顯微特征Fig.6 Photomicrographic features of fine sized planar-s dolomite（mosaic dolomite）of the M iddle Permian Maokou Formation in eastern Sichuan Basin

3）“霧心亮邊”自形晶面狀組構(gòu)細(xì)晶—粗晶白云石。簡(jiǎn)稱“霧心亮邊”白云石，主要見于二崖剖面茅三段細(xì)晶—粗晶白云巖中，巖性疏松（圖2-C，2-F）。白云石總體為自形晶，晶粒結(jié)構(gòu)，以細(xì)晶和中晶為主，部分可達(dá)粗晶，粒徑介于0.2～0.75mm之間，呈“糖?！睜?，晶間孔隙發(fā)育，物性很好。此類白云石顆粒邊緣有1圈亮晶白云石膠結(jié)物，使白云石呈現(xiàn)出“霧心”和“亮邊”兩部分（圖7-A，7-B，7-E）。掃描電鏡下，“霧心”和“亮邊”呈截然不同的兩部分（圖7-C，7-D）。陰極發(fā)光照片中，白云石環(huán)帶不甚明顯，隱約分為兩部分，“霧心”發(fā)中等橙紅色光，與鑲嵌狀白云石類似，而“亮邊”為暗褐紅色（圖7-F），暗示了霧心、亮邊形成于不同的成巖微環(huán)境。背散射照片顯示白云石“霧心”和“亮邊”的顯微特征有差異：“霧心”部分可見淺色方解石殘斑和晶面微孔，與“星散狀”和“鑲嵌狀”白云石晶面特征相似，其中方解石微晶殘斑可能來自于原始沉積物，晶面微孔表明發(fā)生過微溶作用；白云石晶體外側(cè)“亮邊”部分潔凈、明亮、致密，微孔和殘斑非常稀少，屬于新生膠結(jié)物（圖7-G，7-H）。此類白云石與構(gòu)造熱液脈體關(guān)系密切，距離脈體越近，白云石“亮邊”越發(fā)育。白云石有序度變化較大（圖3），二崖剖面介于0.57～0.90之間，鉆井FL8井樣品介于0.54～0.87之間。

圖7 川東二崖剖面茅三段“霧心亮邊”白云石顯微特征Fig.7 Photomicrographic features of fine-middle sized p lanar-e dolomite（“cloudy center”and“clear rim”dolomite）of the Member 3 of Maokou Formation at Erya section in eastern Sichuan Basin

4）脈體充填“鞍狀”雙晶白云石。簡(jiǎn)稱為“鞍狀”白云石，形成于張性構(gòu)造裂縫中。白云石為自形晶，以中晶、粗晶為主，粒徑多大于0.4mm，甚至可達(dá)厘米級(jí)，發(fā)育鞍狀雙晶，部分晶面和解理縫發(fā)生彎曲（圖8-A）。顯微鏡和背散射照片上可見晶體粗大自形，晶棱平直，晶面少見微孔和方解石殘斑，有時(shí)也見“亮邊”結(jié)構(gòu)（圖8-B，8-C），與“霧心亮邊”白云石“亮邊”部分的光性特征相似。脈體內(nèi)的“鞍狀”白云石經(jīng)常與粗晶方解石伴生，全充填或半充填，有時(shí)也見殘留有機(jī)質(zhì)（圖8-C）。若裂縫充填物既有方解石也有白云石，則鞍狀白云石通常結(jié)晶較早，分布在裂縫壁兩側(cè)，而亮晶方解石形成較晚，充填于裂縫中央（圖8-B，8-C）。陰極發(fā)光下“鞍狀”白云石發(fā)育橙紅色、暗褐紅色相間環(huán)帶，反映流體性質(zhì)發(fā)生微弱變化，而亮晶方解石不發(fā)光或發(fā)暗黃褐色光（圖8-D）。此類白云石有序度中等，二崖剖面樣品為0.65，F(xiàn)L8井樣品介于0.68～0.69之間（圖3）。

圖8 川東中二疊統(tǒng)茅口組脈體充填“鞍狀”白云石顯微特征Fig.8 Photomicrographic features of coarse saddle dolomite in veins of the Middle Permian Maokou Formation in eastern Sichuan Basin

3.2 茅口組白云巖地球化學(xué)特征

3.2.1 主量元素

1）“星散狀”白云石。CaO含量31.632%～35.543%（表1），平均34.13%，高于標(biāo)準(zhǔn)白云石CaO含量（30.41%）。MgO含量偏低，介于18.079%～20.895%之間，平均18.97%，遠(yuǎn)低于白云石的MgO標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量（21.85%）。Mg／Ca值為0.44～0.56，低于標(biāo)準(zhǔn)白云石Mg／Ca值（0.61）。單個(gè)白云石內(nèi)不同分析點(diǎn)數(shù)據(jù)均顯示上述特征（圖9-A，9-B）。SrO含量介于0.00%～0.316%之間，平均0.11%，與其他3類白云石相比含量略高（表1）。

2）“鑲嵌狀”白云石。CaO含量31.347%～34.475%，平均32.37%，略高于白云石CaO標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量（表1）。MgO含量變化較大，介于18.928%～22.649%之間，平均21.36%。從單顆粒MgO含量的分布特征來看（圖9-C，9-D；表1），MgO在標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算線上、下變化，反映出同一顆粒內(nèi)MgO分布不甚均勻。Mg／Ca值為0.46～0.60，略低于標(biāo)準(zhǔn)白云石。SrO含量變化較大，茅一段鑲嵌狀白云石SrO含量（平均0.12%）略高于茅三段（平均0.02%）。

3）“霧心亮邊”白云石。CaO含量30.452%～32.199%，平均31.62%，略高于白云石CaO標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量。MgO含量20.166%～22.430%，平均21.720%，接近白云石MgO標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量。Mg／Ca值為0.56～0.61，非常接近標(biāo)準(zhǔn)白云石。從單顆粒內(nèi)不同分析點(diǎn)來看，“亮邊”部分MgO含量的波動(dòng)略高于“霧心”部分，但總體接近標(biāo)準(zhǔn)白云石MgO的基準(zhǔn)線（圖9-E，9-F；表1）。此類白云石SrO、MnO、FeO含量均很低，普遍低于0.03%。

4）“鞍狀”脈白云石。CaO含量31.174%～34.152%，平均32.300%，也略高于白云石CaO標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量。MgO含量20.810%～22.477%，平均21.860%，非常接近標(biāo)準(zhǔn)白云石。Mg／Ca值介于0.51～0.60之間，略低于標(biāo)準(zhǔn)白云石Mg／Ca值（表1）。從單顆粒內(nèi)不同分析點(diǎn)來看，脈白云石MgO含量波動(dòng)幅度較小，與“霧心亮邊”白云石類似，非常接近標(biāo)準(zhǔn)白云石MgO基準(zhǔn)線（圖9-G，9-H）。此類白云石SrO、MnO含量非常低，F(xiàn)eO含量除個(gè)別點(diǎn)外，普遍低于0.05%。

從上述4種組構(gòu)白云石電子探針主量元素測(cè)試結(jié)果可知，它們均具有CaO含量相對(duì)較高而TiO、SO3、P2O5、SiO2、A l2O3、MnO、FeO、NiO等 含量普遍偏低的特征。但是，二崖剖面茅一段“星散狀”白云石和“鑲嵌狀”白云的SrO含量略高于茅三段白云石（表1）?！靶巧睢卑自剖疢gO含量最低、CaO含量高，因而Mg／Ca值最低；“鑲嵌狀”白云石MgO與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量相比上、下波動(dòng)較大，Mg／Ca值變化幅度也較大；而“霧心亮邊”白云石和白云石脈的MgO最接近標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量，故Mg／Ca值也最接近標(biāo)準(zhǔn)白云石（圖9；表1）。

圖9 川東中二疊統(tǒng)茅口組4種組構(gòu)白云石CaO、MgO含量變化特征Fig.9 Variation of CaO（%）and MgO（%）in single dolomite crystal of four textures of the M iddle Permian Maokou Formation in eastern Sichuan Basin

表1 川東中二疊統(tǒng)茅口組白云石電子探針成分（mass%）Table 1 EPMA analysis ofmajor elements in dolomite of the M idd le Perm ian Maokou Formation in eastern Sichuan Basin（mass%）

續(xù)表1

3.2.2 微量及稀土元素特征

對(duì)研究區(qū)4種不同組構(gòu)白云石、腕足類殼體化石、亮晶方解石脈及玄武巖氣孔充填方解石進(jìn)行了原位微量及稀土元素分析（表2）。PAAS（太古代后平均澳大利亞頁(yè)巖）標(biāo)準(zhǔn)化后的稀土+Y配分圖呈現(xiàn)出稀土總量偏低、配分曲線平坦或略微右傾、（Ce／Ce*）N普遍負(fù)異常、（Eu／Eu*）N總體正異常、Y明顯正異常的特點(diǎn)（圖10）。研究區(qū)各種碳酸鹽礦物的稀土總量均很低，介于0.48～13.44μg／g之間，玄武巖氣孔充填方解石的稀土總量略高（56.34μg／g，見李紅等，2021），其次為方解石脈，而微亮晶灰?guī)r稀土總量最低（表2）。此外，各類組構(gòu)碳酸鹽礦物的輕稀土總量（0.35～12.73μg／g）均略高于重稀土總量（0.12～2.85μg／g）（表2）。

碳酸鹽礦物CeN異常［（Ce／Ce*）N］是反映淺海環(huán)境氧化還原狀態(tài)的一個(gè)敏感指標(biāo)，海水中的Ce元素通常以正三價(jià)狀態(tài)存在，在富氧環(huán)境中，可溶Ce3+會(huì)被氧化為不可溶的Ce4+，并以氧化物形式沉淀下來而脫離海水體系，使海水呈現(xiàn)明顯的負(fù)異常；而在貧氧（suboxic）或缺氧（anoxic）還原環(huán)境，Ce4+可以發(fā)生還原反應(yīng)，還原為可溶Ce3+（German and Elderfield，1990），因此淺海富氧環(huán)境中形成的碳酸鹽沉積物往往具有明顯的CeN負(fù)異常（Tostevinet al.，2016）。研究區(qū)4種不同組構(gòu)白云石的（Ce／Ce*）N介于0.21～1.04之間，總體呈現(xiàn)負(fù)異常特點(diǎn)，說明它們形成于相對(duì)氧化環(huán)境?！靶巧睢卑自剖臀⒘辆蛄；?guī)rCeN負(fù)偏相對(duì)微弱（圖10-A），其次為“鑲嵌狀”白云石和“霧心亮邊”白云石（圖10-B，10-C），而白云石脈和方解石脈CeN負(fù)異常最強(qiáng)，表明“鑲嵌狀”白云石、“霧心亮邊”白云石和碳酸鹽脈體可能形成于更加富氧的環(huán)境（圖10-D）。

4種不同組構(gòu)白云石（Eu／Eu*）N（即δEu）的變化趨勢(shì)與CeN異常正好相反，呈現(xiàn)出微弱至較強(qiáng)正異常，介于0.55～3.57之間。高溫條件下，稀土元素Eu的分餾作用非常明顯，由于Eu2+很容易代替Ca2+或Ba2+在礦物晶格中的位置，因此與熱液和變質(zhì)作用有關(guān)的重晶石、石膏等就會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的正異常（Morgan and Wandless，1980；Sverjensky，1984；Mills and Elderfield，1995）。研究區(qū)白云石脈EuN正異常明顯高于其他3類組構(gòu)白云石；而方解石脈EuN正異常最為顯著（圖10-D），暗示了各組構(gòu)白云石與微亮晶球?；?guī)r（EuN負(fù)異，0.63～0.68，表2；圖10-A）相比可能形成于更高的溫度條件下。

圖10 川東中二疊統(tǒng)茅口組不同組構(gòu)碳酸鹽礦物原位稀土元素+Y（REYN）配分圖Fig.10 In situ REE+Y patterns of different carbonate minerals of the M iddle Permian Maokou Formation in eastern Sichuan Basin

表2 川東中二疊統(tǒng)茅口組不同組構(gòu)碳酸鹽礦物原位微量、稀土元素分析（μg／g）Table 2 In situ analysis of trace elements and REE in different carbonate minerals（μg／g）of the M iddle Permian Maokou Formation in eastern Sichuan Basin

續(xù)表2

3.2.3 主量、微量元素及比值間的關(guān)系

4種組構(gòu)白云石CaO含量（%）與Sr豐度（μg／g）有正相關(guān)趨勢(shì)，即隨著CaO的增高，Sr豐度也隨之增加?！靶巧睢卑自剖疭r豐度和CaO含量均為最高，而“霧心亮邊”白云石CaO最接近標(biāo)準(zhǔn)記量（30.41%），因此Sr豐度也最低（圖11-A）。MgO和SiO2之間的關(guān)系也有類似趨勢(shì)，“霧心亮邊”白云石和脈白云石的MgO最接近標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量，它們的SiO2含量往往較低（＜0.1%）；星散狀白云石和鑲嵌狀白云石的MgOSiO2關(guān)系變化范圍較大，低于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量MgO的數(shù)據(jù)點(diǎn)往往具有較高SiO2含量（圖11-B）。

Sr豐度與稀土元素總量（∑REE）的關(guān)系呈現(xiàn)4個(gè)明顯分區(qū)：微亮晶球?；?guī)rSr豐度最高，但是∑REE最低；方解石脈和玄武巖杏仁充填方解石Sr豐度相對(duì)較高，而∑REE豐度也最高；“星散狀”白云石和部分“鑲嵌狀”白云石Sr豐度略低于方解石脈和微亮晶球?；?guī)r，其∑REE豐度介于后二者之間；“霧心亮邊”白云石和脈白云石Sr豐度最低，它們的∑REE變化范圍與星散狀白云石和鑲嵌狀白云石相當(dāng)（圖11-C）。各類組構(gòu)碳酸鹽礦物的Ce異常（Ce／Ce*）N與Pr異常（Pr／Pr*）N呈良好的負(fù)相關(guān)性，即當(dāng)Ce負(fù)異常時(shí)Pr則往往正異常（圖11-D）。

研究區(qū)各類碳酸鹽礦物均具明顯Y正異常（以Y／Ho表示，表2；圖10；圖11-E）。4種組構(gòu)白云石、微亮晶球?；?guī)r、方解石脈、玄武巖氣孔充填方解石的Y／Ho值介于36.72～99.30之間，平均54.08。微量元素Y與稀土元素Ho的地球化學(xué)性質(zhì)相似，但是在水溶液中，Ho吸附于懸浮微粒的能力是Y的2倍，現(xiàn)代海水的Y／Ho值通常大于44，PAAS（太古代后澳大利亞頁(yè)巖平均值）的Y／Ho值約為27，因此，強(qiáng)烈正異常的Y／Ho值（40～80）往往被認(rèn)為反映廣海環(huán)境，或受到陸源物質(zhì)輸入的影響較小，而較低的Y／Ho值（33～40）則被認(rèn)為屬近岸或局限海環(huán)境（Bau and Dulski，1995；Nozakiet al.，1997；Siahiet al.，2018）。值得注意的是，微亮晶球粒灰?guī)r的Y／Ho值分別為36.72和51.45，而Zr豐度很低，分別為0.125μg／g和0.117μg／g（表2；圖11-E），暗示了研究區(qū)茅口組沉積時(shí)期沉積環(huán)境可能為局限海至開闊海環(huán)境。

圖11 川東中二疊統(tǒng)茅口組不同組構(gòu)碳酸鹽礦物主量、微量元素、稀土元素及比值關(guān)系圖Fig.11 Relationship among major，trace and rare-earth elements and their ratios of different carbonate minerals of the Middle Permian Maokou Formation in eastern Sichuan Basin

4種組構(gòu)白云石和灰?guī)r的Y／Ho值與La／Ho值的相關(guān)性雖然較差，但是大致落在相同的變化范圍，而方解石脈Y／Ho值和La／Ho值普遍高于其他碳酸鹽礦物（圖11-F）。

3.3 茅口組白云巖原位Sr同位素特征

對(duì)鉆井和野外剖面茅口組4種組構(gòu)白云石、泥晶灰?guī)r、亮晶方解石脈以及黃孔槽剖面茅口組頂部玄武巖杏仁構(gòu)造中的方解石進(jìn)行了激光原位Sr同位素分析（表3；圖12）。泥晶灰?guī)r取自FL8井茅三段，深度5492.3m，鏡下觀察主要由微亮晶、泥晶方解石組成，成巖作用改造微弱。亮晶方解石脈為白云巖內(nèi)網(wǎng)狀裂縫充填物（圖12-B）。華鎣山黃孔槽剖面茅口組頂部覆蓋厚約50m深灰綠色、黑色玄武巖，玄武巖發(fā)育在吳家坪組下部含植物碎片的雜色泥巖之間，氣孔、杏仁構(gòu)造發(fā)育，杏仁構(gòu)造充填物為綠泥石和方解石（圖12-C，12-D）。

圖12 川東中二疊統(tǒng)茅口組不同組構(gòu)碳酸鹽礦物87Sr／86Sr同位素比值分布Fig.12 Strontium isotopic ratios（87Sr／86Sr）of different carbonate minerals of the M iddle Permian Maokou Formation in eastern Sichuan Basin

表3列出了不同組構(gòu)碳酸鹽礦物的鍶同位素比值。泥晶方解石鍶同位素比值介于0.707812±0.00009～0.707854±0.00009之間；“星散狀”白云石介于0.707511±0.00004～0.708054±0.00011之間；“鑲嵌狀”白云石介于0.707406±0.00005～0.711104±0.00046之間；“霧心亮邊”白云石（含“霧心”和“亮邊”單獨(dú)兩部分）鍶同位素比值變化范圍很大，介于0.706507±0.00057～0.710183±0.00061之間；白云石脈的鍶同位素變化范圍也較大，介于0.706505±0.00055～0.710002±0.00079之間；亮晶方解石脈介于0.708024±0.00005～0.710335±0.00020之間；而玄武巖杏仁構(gòu)造中充填的方解石鍶同位素比值則介于0.707429±0.00005～0.707600±0.00008之間。

表3 川東中二疊統(tǒng)茅口組不同組構(gòu)碳酸鹽礦物原位Sr同位素分析Table 3 In situ Strontium isotopes of different carbonateminerals of the Middle Permian Maokou Formation in eastern Sichuan Basin

4 討論

4.1 白云化作用過程

研究區(qū)茅口組含灰白云巖、灰質(zhì)白云巖和細(xì)晶白云巖中殘留有化石碎片，說明白云巖是灰?guī)r發(fā)生了不同程度的白云化作用而形成的。根據(jù)白云巖的礦物學(xué)、陰極發(fā)光特征和地球化學(xué)分析結(jié)果，認(rèn)為白云化作用過程大致分為初次白云化作用和二次白云化作用2個(gè)階段（圖13）。

初次白云化作用形成“星散狀”白云石、“鑲嵌狀”白云石和“霧心”白云石。白云石晶面混濁有雜質(zhì)、晶面密布細(xì)小方解石殘斑和溶蝕微孔，說明這3類白云石具有相同成因，可能是鈣質(zhì)沉積物發(fā)生初次白云化作用的結(jié)果（圖13-A，13-B）。3類白云石均表現(xiàn)為CaO高于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量（圖9），也暗示了它們的原巖可能為鈣質(zhì)沉積物?！靶巧睢卑自剖疢gO普遍無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量，說明此類白云石所在的灰?guī)r經(jīng)歷了不徹底白云化作用。

二次白云化作用形成“霧心亮邊”白云石的“亮邊”部分和白云石脈。晶體呈潔凈、明亮、致密等顯微特征，晶面未見方解石殘斑和微孔隙（圖7-E，7-F；圖8-B），說明是白云化作用過程中的新生礦物（圖13-C）。

圖13 川東中二疊統(tǒng)茅口組2期白云化作用、去云化作用及晶間殘余孔隙演化示意圖Fig.13 Two episodes of dolomitization，dedolomitization and evolution of residual intergranular pores in the Middle Permian Maokou Formation dolostones in eastern Sichuan Basin

各組構(gòu)白云石主量、微量元素間的關(guān)系也為2期白云化作用提供了證據(jù)。白云石CaO含量與Sr豐度關(guān)系圖呈現(xiàn)2個(gè)明顯分區(qū)，“星散狀”白云石和多數(shù)“鑲嵌狀”白云石CaO和Sr豐度相對(duì)較高，均高于“霧心亮邊”白云石和脈白云石（圖11-A）。碳酸鹽礦物的溶解—再沉淀、重結(jié)晶及成巖作用改造往往會(huì)導(dǎo)致活動(dòng)元素Sr2+流失，降低碳酸鹽礦物中Sr豐度（Richter and Liang，1993）。研究區(qū)“霧心亮邊”白云石和脈白云石CaO越接近標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量（30.41%），Sr豐度越會(huì)迅速降至極低值，表明在初次白云化作用之后，“霧心亮邊”白云石又受到了二次白云化作用流體的改造，使晶格中Sr大量流失。白云石MgO與SiO2關(guān)系圖（圖11-B）、Sr豐度與∑REE關(guān)系圖（圖11-C）也有類似趨勢(shì)，以初次白云化作用為代表的“星散狀”白云石和“鑲嵌狀”白云石數(shù)據(jù)點(diǎn)多聚集在一起，而二次白云化作用的“霧心亮邊”白云石與白云石脈數(shù)據(jù)點(diǎn)則聚集在其他區(qū)域。

從4種組構(gòu)白云石內(nèi)部主量元素分布特征（圖9）來看，除星散狀白云石以外，白云石脈與其他2類白云石的化學(xué)成分相似，都具有CaO略高于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量、MgO接近標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量的特征，以及貧Mn、Fe、Al、Si等特征（表1），說明形成“鑲嵌狀”白云石、“霧心亮邊”白云石和脈白云石的流體性質(zhì)是相似的。Bau和Dulski（1995）利用不同地區(qū)熱液螢石的Y／Ho與La／Ho值關(guān)系來探討它們的源區(qū)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)同源的熱液螢石中兩者關(guān)系要么顯示出相似的變化范圍，要么呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而不同源熱液螢石的數(shù)據(jù)則位于其他區(qū)域。研究區(qū)4種組構(gòu)白云石的Y／Ho與La／Ho值關(guān)系圖顯示，它們基本在同一區(qū)域內(nèi)變化（圖11-F），暗示了白云石脈和圍巖中3類基質(zhì)白云石是同源的。富Mg流體很可能通過張性構(gòu)造裂縫輸入到灰?guī)r基質(zhì)中，使圍巖發(fā)生了白云化作用，并沉淀在裂縫中形成脈體。

4.2 REE＋Y和鍶同位素特征

海相灰?guī)r已被證明是一種能反映海水中稀土元素+Y（REYN）分布的有效載體，典型的海相灰?guī)r具有“CeN負(fù)異常、LaN正異常、GdN正異常、YN正異常、HREEN富集、頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化后的稀土配分曲線左傾”等特征（Bau and Dulski，1994；Jianget al.，2014；Siahiet al.，2018）。研究區(qū)茅口組微亮晶球?；?guī)r的REYN配分曲線（圖10-A）與上述特征基本吻合，基本反映了當(dāng)時(shí)古海水中REY分布特征?！靶巧睢卑自剖?、“鑲嵌狀”白云石、“霧心亮邊”白云石、白云石脈的REYN曲線總體也表現(xiàn)出La正異常，CeN強(qiáng)烈負(fù)異常、GdN正異常、YN正異常（圖10-B，10-C，10-D），這種變化趨勢(shì)與海相灰?guī)r具有一致性，說明白云石稀土元素可能部分保留了原巖的古海水信息。然而，當(dāng)與灰?guī)rREYN曲線相比時(shí)，發(fā)現(xiàn)各組構(gòu)白云石的稀土總量略高于灰?guī)r，曲線左傾的幅度也變小，變?yōu)橄鄬?duì)平緩的左傾（圖10），說明初次白云化作用和二次白云化作用過程中，流體中有額外的稀土元素進(jìn)入白云石。此外，REYN曲線左傾幅度變小也暗示了輕、重稀土元素的分餾方式有變化，相對(duì)較多的輕稀土元素進(jìn)入了白云石晶格，說明可能有地表水或大氣水等殼源流體參與了白云化作用。4種組構(gòu)白云石CeN負(fù)異常明顯強(qiáng)于灰?guī)rCeN異常，（Ce／Ce*）N與（Pr／Pr*）N顯示出良好的負(fù)相關(guān)（圖11-D），說明2期白云化作用都發(fā)生于更富氧的環(huán)境。結(jié)合各種組構(gòu)白云石主量元素普遍貧Fe、Mn及白云巖壓溶縫合線切穿網(wǎng)狀張性裂縫和脈體等特征，排除了深埋條件下發(fā)生白云化作用的可能，故白云化作用可能發(fā)生在沉積期后或淺埋藏條件下。

研究區(qū)不同組構(gòu)碳酸鹽礦物87Sr／86Sr值變化范圍非常大，盡管部分?jǐn)?shù)據(jù)由于Sr豐度太低而存在誤差（表3），但仍可與其他可靠數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比并提供參考?？尚诺?7Sr／86Sr值包括部分方解石脈、“鑲嵌狀”白云石、“星散狀”白云石和玄武巖氣孔充填碳酸鹽礦物，它們的87Sr／86Sr值均高于中二疊世茅口期和晚二疊世樂平期全球海水鍶同位素主體變化范圍，部分高于或落入早—中三疊世海水鍶變化范圍（Korteet al.，2003，2006），也略高于盧武長(zhǎng)等（1992）和黃思靜等（2001）報(bào)道的上揚(yáng)子地臺(tái)區(qū)二疊紀(jì)茅口期海相碳酸鹽巖鍶同位素比值（分別介于0.70730～0.70758和0.70744～0.70758之間）。鍶同位素比值則在一個(gè)更大范圍內(nèi)變化，少數(shù)低于二疊紀(jì)海水鍶同位素，大多數(shù)都遠(yuǎn)高于二疊紀(jì)、三疊紀(jì)海水鍶同位素（圖12）。這種變化特征與四川盆地其他地區(qū)已報(bào)道的茅口組白云巖鍶同位素變化范圍（陳軒等，2012；江青春等，2014；劉建強(qiáng)等，2017；蔣裕強(qiáng)等，2018；胡東風(fēng)等；2019）相似，說明茅口組白云化流體具有混源特征，其由若干不同端元組分混合而成，富Ca地下水（殼源水）和與巖漿活動(dòng)相關(guān)的熱液流體可能都有參與。

4.3 熱液白云化作用的證據(jù)

受構(gòu)造裂縫或斷裂控制的熱液白云化作用（hydrothermal dolomitization，HTD）常常具有如下特征：（1）具有伸展構(gòu)造背景，張扭性應(yīng)力作用下發(fā)育負(fù)花狀構(gòu)造的構(gòu)造凹陷是熱液白云化作用的有利部位，其中張性或走滑斷層帶發(fā)育的地殼淺層巖石發(fā)生脆性破裂，被大量張開裂縫（open fractures）切割呈角礫狀，裂縫被熱液白云石充填或部分充填（Luczajet al.，2006；Smith Jr，2006）；（2）熱液白云石具晶體粗大、晶面平直、鞍狀雙晶發(fā)育的特征（Saddle dolomite；Davies and Smith Jr，2006）；（3）與白云石伴生的可能還有方解石、黃鐵礦、閃鋅礦、螢石等低溫?zé)嵋旱V物或熱水噴流沉積／層控?zé)嵋盒投嘟饘俚V產(chǎn)（Davies and Smith Jr，2006；陳代釗，2008）；（4）熱液白云石形成溫度和壓力應(yīng)高于圍巖（至少高5～10℃，Machel and Lonnee，2002）；（5）高鹽度鹵水環(huán)境（hypersaline brines；Friedman，2007）；（6）存在與巖漿或火山活動(dòng)相關(guān)的外部高熱流地質(zhì)背景（Davies and Smith Jr，2006）。

中二疊世末期是揚(yáng)子板塊西緣峨眉山地幔柱噴發(fā)活動(dòng)期，受地幔柱活動(dòng)影響四川盆地內(nèi)也見到零星的火山活動(dòng)（羅志立等，2012）。地震剖面顯示，研究區(qū)內(nèi)北西—南東向的15?；讛嗔言谠摃r(shí)期再次活動(dòng)，區(qū)域上表現(xiàn)為右行走滑，呈雁列式展布，斷裂性質(zhì)為張扭，下部陡傾直達(dá)結(jié)晶基底，上部向兩側(cè)散開呈負(fù)花狀構(gòu)造，且主要位于下—中二疊統(tǒng)內(nèi)，向上消失于上二疊統(tǒng)吳家坪組和長(zhǎng)興組（圖1-E；王良軍等，2018）。研究區(qū)茅口組白云巖的分布與15?；讛嗔殃P(guān)系密切（圖1-B），而白云巖內(nèi)交織的網(wǎng)狀張裂縫很可能是該斷裂在地殼淺層活動(dòng)引發(fā)的。

除了北西向基底斷裂外，研究區(qū)還發(fā)育一系列北東向斷裂與褶皺，華鎣山斷裂是其中規(guī)模最大的一條基底斷裂，南北延伸460～600 km（徐世榮和徐錦華，1986；曹樹恒，1988），兼具右行走滑與擠壓逆沖性質(zhì)（張?jiān)罉虻龋?011；王贊軍，2018）。前人和本研究團(tuán)隊(duì)在華鎣山地區(qū)茅口組之上發(fā)現(xiàn)的玄武巖體（圖12-C）很可能是峨眉山玄武巖沿基底斷裂噴發(fā)的遠(yuǎn)端分支（徐世榮和徐錦華，1986；Liet al.，2017；梁宇馨等，2021），而華鎣山斷裂現(xiàn)今擠壓逆沖很可能是后期區(qū)域擠壓運(yùn)動(dòng)造成的反轉(zhuǎn)（李忠權(quán)等，2002）。研究區(qū)中二疊世末期的巖漿噴發(fā)以及基底斷裂的再次活動(dòng)，造成茅口組尤其是茅三段構(gòu)造裂縫異常發(fā)育，為層內(nèi)地下水的下滲及深部熱液流體的上升提供了有效通道，使斷層兩側(cè)圍巖具備受熱液流體交代和改造的條件。

前人在四川盆地周緣（江青春等，2014）、川西—北地區(qū)（舒曉輝等，2012；李輝等，2014）、川中地區(qū)，尤其是華鎣山東西兩側(cè)（陳軒等，2012；劉宏等，2016；王玨博等，2016；李祖兵等，2017；劉建強(qiáng)等，2017；蔣裕強(qiáng)等，2018）、川東地區(qū)（李毅等，2013；汪華等，2014；胡東風(fēng)等，2019；李紅等，2021）等，均發(fā)現(xiàn)了大量熱液活動(dòng)與茅口組白云巖化作用密切相關(guān)的證據(jù)。文中茅口組白云巖的巖石學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)特征及交織狀碳酸鹽脈EuN強(qiáng)烈正異常等都是熱液作用的典型特征。與微亮晶球?；?guī)rEuN弱負(fù)異常（（Eu／Eu*）N＝0.63和0.68，表2）相比，“星散狀”白云石、“鑲嵌狀”白云石和“霧心亮邊”白云石也表現(xiàn)出EuN弱正異常（（Eu／Eu*）N＞1；圖10；表2），表明這3類白云石也受到了熱液白云化作用的改造和影響。

4.4 白云化作用對(duì)儲(chǔ)集性能的影響

白云石組構(gòu)的顯微特征（圖6-C至6-E；圖7-A至7-D）表明，徹底的初次白云化作用和二次白云化作用可使巖石保留部分晶間孔隙，從而形成白云巖儲(chǔ)集層，而不徹底的初次云化作用使部分泥晶方解石轉(zhuǎn)化為“星散狀”白云石，但同時(shí)也較好地保留了原巖結(jié)構(gòu)，其多具泥晶結(jié)構(gòu)，巖石致密，多為非儲(chǔ)集層（圖13-A）?！拌偳稜睢卑自剖?jīng)歷了徹底的初次白云化作用，有效孔隙以少量晶間孔為主，應(yīng)為殘留的原始粒間孔和白云化作用產(chǎn)生的晶間收縮孔，溶蝕孔少見，偶見泥晶白云石及云化棘皮類生物碎屑，推測(cè)原巖為泥晶結(jié)構(gòu)或泥晶粒屑結(jié)構(gòu)，巖石致密，基質(zhì)物性差，若發(fā)育半充填張性裂縫時(shí)可形成較好儲(chǔ)集層（圖13-B）?！办F心亮邊”白云石經(jīng)歷了初次白云化作用后，可見白云化顆粒處于彼此離散的疏松狀態(tài)，反映了原始孔隙度極高，原巖可能為粒屑結(jié)構(gòu)（如顆?；?guī)r等）；此時(shí)若仍有白云化流體持續(xù)供給，則會(huì)接著發(fā)生第2次白云化作用，形成“亮邊”膠結(jié)物，充足的空間使“亮邊”膠結(jié)物長(zhǎng)出平直的晶面和晶棱，彼此搭架形成支撐，使殘余晶間孔隙得以保留，形成物性較好的孔隙型白云巖儲(chǔ)集層（圖13-C），否則松散顆粒會(huì)在埋藏過程中被壓實(shí)并喪失絕大多數(shù)原始孔隙。盡管二次白云化作用形成的“亮邊”白云石膠結(jié)物有助于保留部分晶間孔隙，但“亮邊”的過度生長(zhǎng)會(huì)擠占晶間孔隙，最終降低白云巖儲(chǔ)層物性，因此過度白云化作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響也是不利的（圖13-D）。

研究區(qū)大規(guī)模白云化作用主要發(fā)生在茅三段中下部，靠近茅口組頂部的細(xì)晶白云巖可見由淋濾作用引起的去云化現(xiàn)象。茅口組頂部灰?guī)r也經(jīng)歷了古風(fēng)化淋濾作用的改造，表現(xiàn)為沿縫合線灌入的黑色泥質(zhì)組分、縫合線周圍發(fā)育淋濾溶孔并再次被亮晶方解石充填（圖13-E）。

5 結(jié)論

1）四川盆地東部中二疊統(tǒng)茅口組白云巖儲(chǔ)集層多發(fā)育在茅三段中下部，白云巖內(nèi)發(fā)育交織狀張性裂縫，根據(jù)圍巖和裂縫中白云石晶體形貌和產(chǎn)出狀態(tài)，在顯微鏡下識(shí)別出4種不同組構(gòu)白云石：灰泥基質(zhì)中“星散狀”自形粉晶—細(xì)晶白云石，半自形面狀組構(gòu)細(xì)晶白云石，具“霧心亮邊”的自形晶面狀組構(gòu)細(xì)晶—粗晶白云石，脈體充填的粗晶鞍狀雙晶白云石。這4類白云石的成分均具有富Ca和貧Fe、Mn、Sr的特點(diǎn)，MgO含量變化較大，其中前兩類白云石MgO總體低于白云石標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量，后兩類白云石的MgO則接近或略高于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量。

2）川東地區(qū)中二疊統(tǒng)茅口組白云化作用發(fā)生于沉積期后至淺埋藏階段的偏氧化環(huán)境，可大致分為2期。盡管鍶同位素提供的信息有限，但是區(qū)域地質(zhì)背景、白云巖宏微觀巖石學(xué)和礦物學(xué)特征及元素地球化學(xué)特征等表明這4種組構(gòu)白云石都是受張性構(gòu)造裂縫（斷裂）控制的熱液白云化作用形成的。

3）初次白云化作用形成“星散狀”白云石、“鑲嵌狀”白云石及“霧心亮邊”白云石的“霧心”部分。此后，如果沉積物中仍有較多粒間孔隙，且構(gòu)造裂縫仍為有效的流體通道，會(huì)發(fā)生二次白云化作用，即在初次白云化顆粒周圍和裂縫內(nèi)分別形成“亮邊”膠結(jié)物和白云石脈，其中“亮邊”膠結(jié)物形成的支撐可以保護(hù)晶間孔隙，形成物性較好的孔隙型白云巖儲(chǔ)集層，白云化作用流體表現(xiàn)出混源特征，可能為富鈣地層水與巖漿活動(dòng)相關(guān)熱液的混合。2期白云化作用對(duì)改善碳酸鹽巖儲(chǔ)集性能有積極作用，但是過度白云化作用會(huì)對(duì)物性產(chǎn)生不利影響。

致謝衷心感謝3位匿名評(píng)審專家對(duì)本文提出的寶貴建議和修改意見。野外和室內(nèi)分析測(cè)試工作還得到了中國(guó)科學(xué)院博士研究生張帥、西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系研究生劉永杰、翟立國(guó)、趙敏如、王力等同學(xué)的參與和協(xié)助，在此謹(jǐn)致謝忱！