羌塘盆地南坳陷中侏罗统布曲组白云岩储层成因流体同位素地球化学示踪

在岩石学分类基础上,通过获取不同世代碳酸盐矿物的C,O和Sr同位素,对白云岩成因流体进行示踪,结果表明：①研究区布曲组白云岩经历了多期白云石化流体的叠加改造,保留先驱灰岩原始组构的白云岩和晶粒白云岩的成因流体为同期海水,C,O和Sr同位素组成具有对先驱灰岩具有一定的继承性;②随着埋藏深度的增加,白云石晶体结构逐渐变化,δ¹⁸O（PDB）值相应逐步负偏：微粉晶白云岩（-3.81‰）-细晶、自形白云岩（-4.34‰）-细晶、半自形白云岩（-6.10‰）-中-粗晶、它形白云岩（-7.36‰）;③鞍形白云石的成因流体为大气淡水深循环至深部地层,再流经下伏地层碎屑岩地层进入布曲组中,78~64 Ma的构造热时间提供热源;④细-中晶、自形白云石胶结物、白云岩晶间孔胶结的方解石,形成于浅埋藏末期,成因流体为埋藏的同期海水,裂缝中充填方解石脉发育在鞍形白云石之后,其成因流体主要为大气淡水,且与青藏高原隆升有关。多期次白云石化流体的叠加改造及大气淡水淋滤、溶蚀,影响布曲组白云岩储层的形成与分布,并制约着白云岩储层的质量。     

川西北地区中二叠统栖霞组白云岩形成机理——以车家坝剖面为例

以岩石学观察为基础,结合稳定同位素与团簇同位素分析,探讨了川西北地区中二叠统栖霞组白云岩形成机理。川西北车家坝剖面白云岩集中发育于栖霞组上段,可识别出基质白云石与白云石胶结物2种不同类型的白云石。基质白云岩呈灰白色,与灰岩接触界线截然,呈指状交错接触;白云石胶结物呈乳白色,局限分布于溶蚀孔洞的边缘。镜下可进一步划分为3种类型基质白云石,即漂浮状细晶直面自形—半自形基质白云石(Md1)、细—中晶直面自形—半自形基质白云石(Md2)、中—粗晶它形曲面基质白云石(Md3),以及一种鞍形白云石胶结物(Sd)。Md1沿缝合线呈漂浮状分布于灰泥基质中,可能为浅埋藏环境下压溶作用的产物。Md2与Md3具有与宿主灰岩相似的δ¹³C、δ¹⁸O和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr同位素特征,指示白云石化流体主要来源于二叠纪同期海水,而相对较高的成岩温度说明受二叠纪末大规模火山活动的影响显著。鞍形白云石及其后的方解石胶结物具有明显偏负的δ¹⁸O值和放射性⁸⁷Sr/⁸⁶Sr...     

川南地区灯影组白云岩地球化学特征及流体来源

四川盆地灯影组白云岩是重要的优质油气储集岩,由于复杂的成岩演化和多期的构造作用,白云岩的成因一直存在争议。通过碳、氧同位素、微量元素等分析手段,对川南地区灯影组白云岩的地球化学特征及流体来源进行了研究。研究结果表明,该区白云岩主要类型为微晶、细晶-中晶以及含角砾白云岩。灯影组白云岩的δ¹³C介于0.52‰~2.06‰（均值1.42‰）,δ¹⁸O介于-11.9‰~-2.14‰（均值-9.09‰）,与同期原始碳酸盐岩δ¹³C值（4.43‰）和δ¹⁸O值（-0.62‰）相比明显偏小。结合白云岩具有高U/Th比值、低Sr值以及Eu正异常等特征,认为研究区灯影组白云岩具有埋藏白云石化特征,且在成岩后期受到了热液流体作用的改造。该区白云岩具有与海水来源白云岩相似的稀土元素配分特征以及远高于正常海水的盐度指数（Z值）,表明白云岩化流体主要来源于封存在地层中的浓缩海水。     

四川盆地南江栖霞组白云岩岩石学、地球化学特征及成因

四川盆地南江桥亭剖面中二叠统栖霞组二段灰岩局部白云岩化,基质白云岩主要由非平直晶面他形晶白云石构成,孔洞缝中充填鞍形白云石和结晶方解石,溶解作用主要发生在白云石中。在岩石学研究基础上,综合运用碳氧同位素、元素、包裹体均一化温度、阴极发光测试手段,结合埋藏史、热史以及峨眉山玄武岩喷发非正常地热增温事件,研究了基质白云石和鞍形白云石的特征和成因。研究表明:基质白云石、鞍形白云石和结晶方解石的包裹体均一化温度分别为100~110,130~230,130~230℃;富含基质白云石、鞍形白云石和结晶方解石样品的δ18O_PDB值分别为-4.27‰~-6.28‰,-4.87‰~-5.80‰,-5.16‰~-6.50‰,δ13C_PDB值分别为3.97‰~5.22‰,4.88‰~5.35‰,2.73‰~4.29‰;与基质白云岩相比较,鞍形白云石和结晶方解石的δ18O值略负,并显示三者碳源为同时期海水。反演的基质白云岩形成流体的δ18O_SMOW值分布在3‰~6‰之间,鞍形白云石δ18O_SMOW主要分布在7‰~14‰之间,盐度均显著高于同期海水,因而两者都是在高温和高盐度的流体中形成的。三者都受到了峨眉山玄武岩喷发活动所引起的热事件影响,高温和高盐度克服了白云石沉淀的动力学屏障,形成交代灰岩的基质白云岩和孔洞缝中充填的鞍形白云石,流体的持续高温和Mg2+的消耗,导致了高温方解石的沉淀,显示热液对碳酸盐岩的改造作用。      

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组五段富铁白云石成因

鄂尔多斯盆地马家沟组五段白云岩,按照晶粒可分为两种类型：晶粒较细的M型微晶白云岩和晶粒相对较粗的F型粉细晶白云岩。这两类白云岩都具有较高的Fe含量,但Fe并不是均一分布的。在M型微晶白云岩中,基质白云石的铁含量为583×10^-6~3 811×10^-6,富铁白云石主要以膏溶铸模孔的孔隙充填物的形式存在,粗晶白云石充填物铁含量29 112×10^-6~47 148×10^-6,均匀分布于晶体之中;而粉晶白云石充填物,铁含量最可达81 752×10^-6,仅富集于白云石的边缘。在F型粉-细晶白云岩中,其基质白云石的铁含量为233×10^-6~2 007×10^-6;裂缝和孔隙内充填的白云石的铁含量较高,可达9 178×10^-6,均匀分布。铁的富集可能与孔隙的发育有一定联系。孔隙越发育,容易富集铁。M型微晶白云石的δ¹³C（V-PDB）值为-3.5‰~1.4‰,δ¹⁸O（V-PDB）值为-6.5‰~-8.0‰;孔隙充填物粉晶白云石δ¹³C（V-PDB）值为-0.7‰~-2.7‰,δ¹⁸O（V-PDB）值在-9.8‰~-11.5‰;粗晶白云石的δ¹³C（V-PDB）值范围为-1.7‰~-2.9‰,δ¹⁸O（V-PDB）值范围为-9.9‰~-11.3‰,可能受到过较高温度流体的影响。F型粉细晶白云岩的δ¹³C（V-PDB）值为-0.4‰~-0.8‰,δ¹⁸O（V-PDB）值为-5.3‰~-6.6‰,与海水较为接近。两类白云岩的Fe可能来源于上覆的铁质粘土岩。白云岩形成后,后经历了漫长的风化暴露剥蚀,形成了大量的储集空间,并残存形成了上覆铁质粘土岩。当再次进入埋藏期后,铁质粘土岩中富铁的流体在重力的作用下,向下部的地层运移,且到一定深度时,氧化态Fe³⁺转化为还原态的Fe²⁺,且已具有相对较高的地温,使得Fe²⁺更容易进入白云石晶格,形成了富铁的白云岩层系。     

塔里木盆地塔中地区下奥陶统白云岩的成岩流体演化:来自团簇同位素的证据

基于碳酸根中¹³C-¹⁸O键的相对丰度与温度的关系,碳酸盐团簇同位素（Δ₄₇）具有独特的温度指示特征,而且不受碳酸盐沉淀时流体的化学和同位素组成的影响,是成岩流体研究中很好的温度指标。应用该指标可以更好地解决与温度相关的成岩流体来源及演化的问题。论文主要针对塔里木盆地塔中地区下奥陶统鹰山组白云岩样品,在详细的岩矿观察基础上,选取了基质（孔隙发育处）、孔洞内充填物和裂缝内充填物进行了团簇同位素测试分析,解析了深层-超深层碳酸盐岩储层的流体性质、演化与其对储层发育的影响。测试结果表明,塔中地区下奥陶统鹰山组白云岩主要经历了3期成岩流体改造：第一期流体为浅-中埋藏,为粉晶-细晶结构,团簇同位素形成温度T（Δ₄₇）分布范围为69~94℃,流体氧同位素值（δ¹⁸O_w,SMOW）分布范围为+1.81‰~+5.19‰,为奥陶系改造海水;第二期流体为晚期深埋藏卤水,多表现为细晶与中-粗晶结构,T（Δ₄₇）为111~113℃,δ¹⁸O_w（SMOW）值为+8.46‰~+8.95‰,指示进一步增加的水-岩相互作用;第三期为热流体,T（Δ₄₇）为130~147℃,δ¹⁸O_w（SMOW）值为+7.93‰~+9.42‰,矿物氧同位素较第二期明显偏负,且鞍状白云石发育。孔洞和裂缝内充填碳酸盐岩的碳、氧同位素分布范围较宽,δ¹⁸O_carb（VPDB）值为-17.38 ‰~-5.84‰,δ¹³C_carb（VPDB）值为-3.57‰~-1.33‰,也揭示了多期次流体活动的叠加改造。岩心和显微观测结果显示,白云岩具有很好的储集空间,埋藏溶蚀作用和断裂带附近的热流体活动叠加是鹰山组白云岩储层发育的主要建设性成岩作用。     

黔北坳陷北缘寒武系娄山关群地球化学特征及古海洋环境恢复

黔北坳陷北缘寒武系娄山关群发育巨厚的白云岩,前人已开展了储层特征和成藏条件等方面研究,但关于其地球化学特征和古海洋环境的研究还较薄弱。研究在野外调查的基础上,对娄山关群岩石学特征与同位素特征进行分析,进而开展古海洋环境及演变研究。结果表明：娄山关群白云岩有序度在0.63～0.91之间,平均为0.78,白云石含量基本在95%以上,碎屑矿物含量较少。岩石δ¹³C值介于-1.94‰～2.78‰之间,平均为-1.02‰,分布在中—晚寒武世海水的碳同位素组成范围内,δ¹³C曲线演化趋势显示娄山关群沉积早—中期海平面较低且波动频繁,中期曾发生一次较高级别海侵,沉积中后期海平面总体呈低频低幅震荡下降的趋势。δ¹⁸O值分布在-8.32‰～-6.24‰之间,平均为-7.19‰,较寒武纪海水和寒武系灰岩小幅正偏,锶同位素⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值分布在0.709 45～0.710 33之间,显著高于同期海水锶同位素组成,这种异常或与深埋藏期下部地层富锶流体的改造作用有关。古盐度指数Z值分布在120.02...     

川西—北地区中二叠统白云岩热液作用研究

川西—北地区中二叠统白云岩内广泛发育热液成因的岩石组构和热液矿物。地球化学分析显示,鞍状白云石具有较高的包裹体均一化温度,主要在96~250℃之间,平均值为156℃,明显高于研究区中二叠统地层所经历的最高温度;同时测得鞍状白云石包裹体盐度是同时期海水盐度的两倍左右。中二叠统白云石δ13C值与微晶灰岩δ13C值背景值非常接近,细—中晶白云石与鞍状白云石的δ18O值偏负,综合分析得出细—中晶半自形—它形脏白云石以及鞍状白云石都是在高温、高盐度的热液流体条件下形成的。中二叠统白云石87Sr/86Sr值变化范围较大,揭示热液流体来源具有多样性。热液作用受峨眉山地幔柱的影响,热液作用促使白云岩孔隙、孔洞及裂缝的发育,为油气聚集提供良好的储集空间,可形成优质白云岩储层。     

塔里木盆地奥陶系鹰山组多类型白云岩储层成因机制

塔里木盆地奥陶系鹰山组是油气勘探重要领域之一,发育多类型白云岩储层,其成因机制是较为关注的问题之一。基于构造-沉积背景分析、薄片鉴定、阴极发光与扫描电镜等分析手段,结合原位微区碳氧同位素、全岩碳-氧-锶同位素和流体包裹体等数据,分别解剖了浅埋藏型、岩溶型与热液改造型白云岩储层的显微岩石学与地球化学特征。浅埋藏白云石化相关储层的白云石自形程度好,不同产状白云石具有较一致的碳氧同位素组成,反应了相似的白云石化流体来源特点。岩溶型白云岩储层表现为去白云石化作用与大气淡水成因方解石的胶结,具有贫¹⁸O和富放射性⁸⁷Sr特征。热液改造型白云岩储层通常以萤石和石英等热液矿物为典型标志。热液流体通常具有高温高盐度特点,形成储集空间的过程中相关白云石与方解石胶结物以贫¹⁸O和Eu正异常为特征。白云岩储层的多成因特点决定其发育分布受岩相、局部构造位置和流体性质等多因素的控制。     

团簇同位素在白云岩化流体恢复中的应用与局限性

碳酸盐的团簇同位素（Δ₄₇）可以直接确定矿物的形成温度,结合矿物的氧同位素,还可以根据传统的氧同位素温度计确定矿物生长的流体（水）的氧同位素（δ¹⁸O）,提供了一种潜在的确定白云化流体的δ¹⁸O、分析白云岩化流体来源的新方法。受白云岩化之后的重结晶作用和高温固态重置作用的影响,白云岩的团簇同位素温度（T_Δ47）会比白云化作用实际发生时期的温度偏高,给直接利用T_Δ47来恢复白云岩化流体的δ¹⁸O造成了一定的局限性。为了分析四川盆地东北部地区长兴组-飞仙关组白云岩化流体的来源,开展了普光气田和元坝气田的白云岩团簇同位素研究。普光气田和元坝气田长兴组-飞仙关组白云岩的T_Δ47在70~130 ℃,是重结晶作用和固态重置之后的白云岩视平衡温度。根据地层温度演化史和白云石的固态重置模型,固态重置作用导致川东北地区白云岩的平衡温度增高了30~35 ℃。经固态重置恢复之后确定的白云化流体的δ¹⁸O（SMOW）在0~4‰,表明白云岩化流体来源于高盐度的蒸发流体。     

川西中二叠统栖霞组白云岩特征与成因

近期在川西地区中二叠统栖霞组斩获的多个白云岩油气发现彰显了白云岩储层的油气潜力,但该组白云岩储层非均质性极强,白云岩化机制不明确,优质白云岩储层分布预测困难。研究综合分析了该组不同类型白云岩的岩石学和地球化学特征,结合沉积相背景和峨眉山大火成岩省热事件,系统总结了不同类型白云岩化作用的期次和成因。结果显示：川西地区栖霞组白云岩多为斑状或层状分布,白云石晶体以细晶为主,中-粗晶、泥-粉晶次之,伴少量鞍状白云石胶结物。泥-粉晶白云岩主要发育在栖霞组底部,白云石晶体多为半自形-他形晶,常与草莓状黄铁矿伴生,部分泥晶白云石呈球粒状、哑铃状和花椰菜状;泥-粉晶白云岩的δ¹³C(VPDB)为负值,δ¹⁸O(VPDB)处于正常海水数值范围内,这些特征表明泥-粉晶白云岩可能为微生物介导作用的产物。细晶白云岩在栖一段和栖二段都有发育,其白云石晶体主要为自形-半自形晶,多具有雾心亮边结构,在阴极发光下晶体内部呈棕色-暗红色,向外过渡为亮红色后再变暗;细晶白云岩具有明显的残余粒屑结构,表明前驱岩岩性为颗粒灰岩;细晶白云岩的δ¹⁸O(VPDB)...     

中国南方地区灯影组白云岩储层流体溶蚀改造机制

对南方地区震旦系灯影组未遭受溶蚀改造作用的泥粉晶白云岩、遭受溶蚀改造的富含溶蚀孔隙白云岩储层(包括粗晶砂糖状白云岩)以及孔洞中充填的粗晶白云石开展了碳、氧和锶同位素以及稀土元素分析,以判别白云岩储层发育经历的流体改造作用类型、过程和机制。未溶蚀白云岩的δ¹³C、δ¹⁸O和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值平均分别为3.0‰、-3.5‰ 和0.708 779;稀土元素组成上无显著的Ce和Eu异常,属于正常的海水成因白云岩。溶蚀改造后的砂糖状白云岩的δ¹³C、δ¹⁸O和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值平均分别为1.7‰、-7.7‰ 和0.709 579,与未溶蚀改造白云岩相比具有略偏轻的碳、氧同位素组成和较高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值;稀土元素组成上,具有较高的REE含量和显著的Ce负异常,δCe平均值为0.5,表明多孔的砂糖状白云岩储层是大气降水和含油气流体溶蚀改造的产物。孔洞中充填的粗晶白云石的δ¹³C、δ¹⁸O和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值平均分别为0.3‰、-11.3‰ 和0.710 334,具有显著偏轻的碳、氧同位素组成和显著高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值;稀土元素组成上,具有显著的Eu正异常,δEu平均值为3.0,最大达到9.8,表明孔隙充填白云石是从热液流体中沉淀出来的,并受地层中有机成因流体的影响。根据所确定流体作用类型并结合构造地质演化背景,探讨了灯影组白云岩储层流体改造过程和机制。南方地区在震旦纪灯影组沉积时期发育海水台地相泥粉晶白云岩沉积,局部见藻纹层结构。震旦纪末期遭受大气降水溶蚀改造,下渗至地下深处,促使白云岩溶蚀和重结晶作用;在此后的埋藏过程中,进一步遭受含油气流体的溶蚀改造作用,最终形成富含溶蚀孔隙和沥青的中粗晶白云岩储层。埋藏过程中,受盆地深部热液的改造作用,在孔隙中形成白云石充填,使白云岩储层发生了一定程度的致密化作用。     

四川盆地高石梯-磨溪地区震旦系灯影组热液白云岩证据

川中高石梯-磨溪地区震旦系灯影组为当前四川盆地天然气勘探热点层系之一,因其早期沉积组构遭受成岩作用影响严重,白云岩化成因机理不明确,结合已钻井取心的岩石学、地球化学特征等开展系统研究。岩石学特征分析表明,川中高石梯-磨溪地区灯影组见构造角砾岩及晶洞、裂缝中充填的鞍状白云石,含少量闪锌矿、方铅矿、硬石膏、黄铁矿、方解石、萤石、石英及长石等热液矿物。流体包裹体测温结果显示鞍状白云石胶结物均一化温度为132.6~218.7℃,平均为175.6℃,显著高于基质白云石包裹体温度(平均125℃)及地层正常埋深所经历的最高温度。鞍状白云石δ¹³C值为-2.16‰~2.94‰,平均值为0.63‰;δ¹⁸O值为-12.43‰~-6.8‰,平均值为-9.63‰,碳、氧同位素的负异常明显指示受热液作用影响。微量元素分析表明鞍状白云石及粗晶白云岩相对基质白云岩更富集Fe、Mn元素。在拉张性区域构造背景及上覆筇竹寺组泥页岩封闭层条件下,底部热流体沿基底断裂向上运移至灯影组,并在高石梯-磨溪地区断层附近产生热液交代作用形成热液白云岩。     

鄂尔多斯盆地天环坳陷北段桌子山组白云岩碳氧同位素特征及意义

通过空间展布和不同类型白云岩的碳氧同位素特征,诠释了鄂尔多斯盆地西部天环坳陷北段奥陶系桌子山组白云岩的成因和储层地质学意义。研究区白云岩主要有微-粉晶白云岩、残余砂屑细晶白云岩和细-中晶白云岩3种,其中微-粉晶白云岩δ13C、δ18O平均值为0.78‰和-5.0‰;残余砂屑细晶白云岩δ13C、δ18O平均值为0.53‰和-6.5‰;细-中晶白云岩δ13C、δ18O平均值为0.47‰和-6.3‰。桌子山组白云岩碳氧同位素的组成位于正常海相碳酸盐岩范围之内,说明其白云石化流体来源于囚禁的古海水。白云岩碳氧同位素演化特征及成岩作用特征,指示微-粉晶白云岩为准同生阶段白云石化的产物,而残余砂屑细晶白云岩及细-中晶白云岩则为浅埋藏白云石化的产物。      

从岩石学及微区同位素探讨四川盆地灯影组皮壳-葡萄状白云石成因

四川盆地灯影组中的“皮壳、栉壳及葡萄状”白云石是一种非常特殊结构白云石。对四川盆地灯影组葡萄-皮壳状及基岩岩石学、碳氧与锶同位素等研究表明：皮壳-葡萄状白云石早期由内纤状（AC）、外为束状-放射状海底纤柱状（RFC）的文石及犬牙状高镁方解石或粒状方解石构成。不同尺度"球状-哑铃"或菱形的泥微晶白云石沿C轴呈台阶式相向生长,反映了海水潜流带为主的生长模式。微区同位素揭示了环带中的粉细晶白云石要比黑、白相间纤状白云石中的δ¹³C,δ¹⁸O负偏明显;黑色纤状又较白色纤状白云石δ¹³C,δ¹⁸O正偏。环带至少有3种变化情形：①δ¹⁸O（PDB）,δ¹³C（PDB）负偏,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr较高,较宽的明、暗阴极条带,指示了周期性弱氧化与弱还原环境的变化海水并叠加了大气淡水作用;②有序度变化大,从环带核部至边缘,δ¹³C（PDB）缓慢下降,δ¹⁸O（PDB）缓慢升高,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr接近同时代的海水平均值,核部中等橙红向外为不发光-暗淡发光,反映了核部弱还原向外变为弱氧化、海水并有持续大气淡水的补给;③有序度较低、从环带核部至边缘,δ¹³C（PDB）缓慢上升,δ¹⁸O（PDB）先升后降,边缘稍为偏负,中等橙红色、间隔有相对暗淡阴极发光,推测为停滞浓缩海水为主、后有弱氧化大气淡水补给。据此推断,皮壳-葡萄状白云石是在新元古南华纪冰期的特殊海水背景下,经历了过饱和海水中微生物中细菌参于下成核、准稳态含镁矿物沉淀（AC-RFC）、大气淡水下水岩作用粒状方解石（RFC-PC）和浓缩海水中的准同生云化作用过程。     

四川盆地北部栖霞组-茅口组热液白云岩特征与成因

以四川盆地北部广元峡沟煤矿剖面白云岩为研究对象,剖面由下部地层向上,白云岩化程度逐渐增强,颜色由深到浅,岩性由生屑灰岩逐渐过渡到斑状白云岩,然后再到中-粗晶白云岩,上部覆盖茅口组泥灰(云)岩。中-粗晶白云岩发育于栖霞组顶部和茅口组底部,由中晶到粗晶的半自形-自形白云石组成,其中可见鞍状白云石。岩石中溶蚀孔洞发育,孔隙内有沥青充填。微晶灰岩的δ¹³C(PDB)值为3.23‰,δ¹⁸O(PDB)值为-5.03‰;白云石样品的碳、氧同位素具有一定的差异,δ¹³C(PDB)值为3.29‰~4.14‰,δ¹⁸O(PDB)值为-6.07‰~-6.75‰。流体来源可能为岩浆热液,或者是经历了深循环的大气降水。在断裂活动时,深部热液流体沿断裂向上运移,当运移到栖霞组和茅口组时,由于吴家坪组泥灰岩和泥云岩的封堵,流体的运移被减缓甚至停滞,促使围岩发生白云岩化,溶蚀作用也同时发生,产生溶蚀孔隙。由此,在栖霞组顶部和茅口组底部可能形成热液白云岩储层,该储层具有一定的储集意义。