沉积条件下白云石与伴生方解石碳氧同位素组成的差别及影响因素

以岩石学为基础,运用元素、X射线衍射和碳氧同位素分析等方法,在手标本中观尺度上探讨同一样品中白云石与伴生方解石的碳氧同位素组成及影响因素。研究表明,白云石比伴生方解石具有更高的δ¹³C和δ¹⁸O值。白云石的δ¹⁸O值高于伴生方解石可能与如下2种因素有关：（1）在白云石-水和方解石-水系统中,前者的氧同位素分馏系数大于后者,因此在白云石-方解石系统中,氧同位素分馏系数大于1;（2）白云石沉淀于比方解石盐度更高、更富¹⁸O的水体中。白云石的δ¹³C值高于伴生方解石可能与如下因素有关：在白云石-CO₂和方解石-CO₂系统中,前者的碳同位素分馏系数大于后者,因而对交代过程的白云石-方解石系统而言,碳同位素分馏系数大于1。准同生白云石与伴生方解石的氧同位素组成差值较大,而热液/深埋藏白云石与伴生方解石的氧同位素组成差值较小。     

鄂尔多斯盆地奥陶系白云岩碳氧同位素分析

对鄂尔多斯盆地奥陶系白云岩成因类型与碳氧同位素的关系进行了研究。准同生白云岩碳氧同位素值重,δ¹³C介于0.639‰~-2.2‰之间,δ¹⁸O值介于-0.2‰~-8.668‰,产生于咸化水体;成岩白云岩的δ¹³C介于0.9‰~-3.2‰,δ¹⁸O介于-1.7‰~-7.607‰,产生于高镁咸化水体;深埋白云岩碳氧同位素值轻,δ¹³C介于0.580‰~-3.7‰,δ¹⁸O介于-6.88‰~-9.97‰,形成于温度较高、盐度较低、含镁亦较低的环境。白云岩中的碳酸盐脉δ¹³C集中在-1.00‰~-5.66‰,而灰岩中碳酸盐脉δ¹³C集中在-1.30‰~-8.65‰;碳酸盐脉氧同位素值较轻且变化较小,δ¹⁸O介于-10.66‰~-18.91‰,Z峰值集中在100和110,表明碳酸盐脉形成受到淡水淋滤。     

塔里木盆地中下奥陶统碳酸盐岩地球化学特征及其对成岩环境的指示——以巴楚大板塔格剖面和阿克苏蓬莱坝剖面为例

利用薄片、碳氧稳定同位素、微量元素等测试资料,以巴楚大板塔格与阿克苏蓬莱坝剖面中下奥陶统碳酸盐岩为研究对象,系统报道了岩石学与地球化学的各种特征,分析了不同特征所表征的成岩环境。研究表明：(1)碳、氧同位素垂向上整体表现为埋藏成岩环境,鹰山组顶部、蓬莱坝组中部以及顶部呈现出淡水成岩环境特征,鹰山组中部与蓬莱坝组底部显示为海水成岩环境,鹰山组下部和上部表现为海水成岩环境背景下短期受到淡水影响,白云岩δ¹⁸O值、δ¹³C值高于灰岩,鹰山组白云岩δ¹³C值低于蓬莱坝组白云岩;(2)不同类型白云岩Sr含量呈现规律性。还原环境敏感元素富集在鹰山组中—粗晶白云岩与蓬莱坝组顶部粉—细晶白云岩,氧化环境敏感元素富集在鹰山组藻砂屑云质灰岩、蓬莱坝组细晶夹自形中晶白云岩和砂屑幻影白云岩;(3)白云岩化的过程是LREE亏损的过程。一间房组生屑灰岩具较高的∑REE,MREE略富集,Ce负异常程度高,蓬莱坝组下部残余结构云岩REE配分继承颗粒灰岩。鹰山组下部藻泥晶砂屑灰岩与云质砂屑灰岩REE配分相似,∑REE具有随水体深度增加而减小的趋势,LREE富集,HREE亏损,Gd正异常。鹰山组中—粗晶白云岩与蓬莱坝组顶部粉_细晶白云岩REE配分相似,MREE富集。鹰山组与蓬莱坝组细晶—中晶白云岩具明显Eu负异常。     

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。     

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。     

渤海湾盆地东营凹陷烃源岩碳氧同位素组成及地质意义

对渤海湾盆地东营凹陷沙河街组烃源岩层段开展了系统取样和碳酸盐碳氧同位素分析,并结合文献中的数据资料,在层位精细划分基础上,系统总结了碳氧同位素组成特征及纵向的差异,并探索分析了古湖泊环境的演变过程。沙四段下亚段δ¹³C和δ¹⁸O呈现较好的正相关,指示了断陷初始期盆地封闭性水文地质条件,但其碳氧同位素又整体相对较轻,并且具有从下部向上部逐渐变重的特征,表明盐湖水体不稳定并受到不同程度的淡水影响作用。沙四段上亚段δ¹³C和δ¹⁸O整体呈现较好的正相关且明显加重,指示了断陷加速期咸化湖泊水体环境较为稳定和封闭的特征。沙三段下亚段不同岩性碳酸盐碳氧同位素存在一定差异,其中较好反映烃源岩原始碳氧同位素组成特征的非钙片页岩,其δ¹³C和δ¹⁸O值分布非常集中,指示断陷鼎盛期非常稳定、封闭的半咸化湖泊环境。沙三段中亚段与沙三段下亚段非钙片泥岩数据较为接近,从一定程度上继承了沙三下亚段沉积期湖泊水体的碳氧同位素特征。     

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。     

塔北地区奥陶系鹰山组斑状白云岩成因及储层意义

塔北地区奥陶系鹰山组上段斑状白云岩发育，为探究其成因机理及油气储集意义，基于岩心、岩石薄片和碳氧同位素、全岩及微区微量元素、稀土元素地球化学特征分析，系统讨论了鹰山组上段生物扰动选择性白云石化作用机理及其储层特征。斑状白云岩由白云质斑块和灰质基质构成，白云质斑块占比为30%～75%,沿Thalassinoides潜穴分布，主要由粉晶—细晶白云石组成。白云质斑块具有相对较高的Fe、Mn及Ni元素含量，δ¹³C值为-1.48‰～0.06‰,δ¹⁸O值为-8.64‰～-6.95‰;灰质基质的δ¹³C值为-1.93‰～-0.61‰,δ¹⁸O值为-8.14‰～-7.08‰。白云质斑块和灰质基质的全岩稀土元素配分模式均为“平坦型”,原位微区测试结果表明白云质斑块具有Eu正异常。鹰山组上段斑状白云岩的形成受生物扰动和微生物活动控制，生物扰动可改善潜穴部分的孔隙结构，为同期海水提供良好的运移通道；潜穴内部生物活动形成的有机质为其繁盛提供了充足的养料，微生物降解有机质生成NH₃可提高潜穴微环境的...     

鄂尔多斯盆地中央古隆起区中寒武统鲕粒碳酸盐岩

鄂尔多斯盆地中央古隆起区中寒武统鲕粒碳酸盐岩沉积于碳酸盐斜坡中的小规模浅滩,其主要矿物成分为白云石和方解石。根据全岩样品分析结果,鲕粒碳酸盐岩的δ¹⁸O_V-PDB值在-11.3‰~-4.9‰之间,平均-6.5‰;δ¹³C_V-PDB值在-1.7‰~0.3‰之间,平均-0.8‰。该碳酸盐岩沉积于浅水鲕粒滩,因受到淡水淋滤影响,之后又长期处于深埋环境,δ¹⁸O值明显偏低。由于成岩作用过程中受有机质影响很小,δ¹³C值没有表现出异常。白云岩的δ¹⁸O值较石灰岩的高。显微激光采样分析结果表明,鲕粒较胶结物有较低的δ¹⁸O和δ¹³C值。前者形成于动荡的浅水环境,形成后常受淡水的淋滤。胶结物大多形成于埋藏期,孔隙水具有海水性质,盐度较高,胶结物沉淀后,受淡水影响较小。由于经受了强烈的埋藏作用,鲕粒碳酸盐岩表现出的特征为Na和Sr含量低、Fe含量高—特高及Mn含量较高。白云石大多数为埋藏作用阶段高Mg含量卤水条件下交代而成,整体上有较低的有序度,MgCO₃含量高。在强烈的埋藏作用和胶结作用下,鲕粒碳酸盐岩现存孔隙度极低。     

四川盆地东部下寒武统龙王庙组白云岩类型及其成因

通过对四川盆地东部板凳沟剖面龙王庙组露头进行了密集采样（1块/m）,并根据X-衍射得到的白云石含量对样品进行筛选后,结合主微量元素、稀土元素及碳、氧同位素测试结果,系统分析了该地区白云岩的类型及其成因。分析结果表明,研究区发育两大类不同成因的白云岩。一类发育有序度低的泥-粉晶白云石,具有正相关的MgO和CaO含量,Mg/Ca值总体较高,且低Sr含量,高Fe,Mn含量,ΣREE+Y含量高,δEu和δCe负异常明显,δ¹³C与δ¹⁸O同位素值与同期海水形成的灰岩特征一致,发育于蒸发环境,为准同生的萨布哈白云石化作用和回流渗透白云石化作用的结果,且受到陆源碎屑混入的影响。而另一类发育粉-细晶白云石,MgO和CaO含量呈负相关,具有低Mg/Ca,高Sr,Fe,Mn含量,低ΣREE+Y含量,也同样具δEu与δCe负异常以及同期正常海水形成的灰岩的δ¹³C同位素值,但δ¹⁸O同位素值略低于同期海水形成的灰岩,这类白云石是浅埋藏白云石化作用形成的。结合白云岩的岩石学特征,认为研究区寒武系龙王庙组灰岩在沉积时,经历了准同生白云石化作用（包括萨布哈白云石化作用和回流渗透白云石化作用）,晚期叠加了浅埋藏白云石化作用,因此表现出的碳-氧同位素数据具有分区性。     

塔里木盆地顺南地区奥陶系鹰山组白云岩形成机制及其发育模式

为深化对塔里木盆地顺南地区白云岩储层的认识,明确奥陶系鹰山组白云岩的成因和发育模式,指导油气勘探,在岩心观察和薄片鉴定的基础上,运用扫描电镜观察、阴极发光分析、碳氧同位素测试和稀土元素分析等手段,研究了顺南地区奥陶系鹰山组白云岩储层的岩相学特征和地球化学特征,分析了白云岩的形成机制,构建了不同成因类型的白云岩发育模式。岩相学分析表明,鹰山组主要发育粉—细晶白云岩（石）、细—中晶白云岩（石）和缝洞充填中—粗晶白云石等3种白云岩（石）;地球化学特征揭示,粉—细晶白云石形成于盐度较高的水体中,是近地表环境蒸发泵白云石化的产物;细—中晶白云石形成于埋藏环境;中—粗晶白云石形成于相对封闭的成岩环境,是构造—热液白云石化的产物。中—深埋藏白云石化可形成孔隙较发育的规模化细—中晶白云岩,是最有利于储层发育的白云石化作用。     

川西南地区中二叠统栖霞组白云岩储层特征及成因

通过岩心观察、薄片鉴定、阴极发光和地球化学分析等方法,对川西南地区中二叠统栖霞组白云岩特征及成因进行了研究。研究结果表明：①研究区栖霞组基质白云岩主要是细—中晶白云岩,其次为粉—细晶白云岩,并伴生少量粗晶鞍形白云石。②研究区细—中晶白云岩与同期颗粒灰岩方解石胶结物的稀土配型模式一致,具有现代海水典型稀土配分特征,为半局限水体动荡环境下沉积的颗粒灰岩交代而成;粉—细晶白云岩具有∑REE含量较高、Ce微弱正异常、LREE整体抬升的平坦稀土配型形态特征,为半局限水体安静环境下沉积的泥晶灰岩或粒泥灰岩交代而成。不同类型白云石Fe,Mn元素含量随云化程度加深表现出协同性升高,表明其具有相同成因。③研究区沿坡折带发育的生屑滩滩间存在局部蒸发受限环境,形成浓缩咸化海水,发生准同生期回流渗透白云石化作用,主要形成粉—细晶白云岩;早成岩—浅埋藏期峨眉山大火成岩省岩浆活动提供异常高热,高温孔隙水与先期白云岩进一步进行水岩作用,形成细—中晶白云岩,具“雾心亮边”特征;埋藏期深部热液沿裂缝运移,在裂缝和围岩中沉淀出鞍形白云石。生屑滩导致的半局限环境与热源叠加是研究区白云岩形成的关键。     

羌塘盆地南部隆鄂尼地区布曲组鞍形白云石成因

羌塘盆地南部隆鄂尼地区中侏罗统布曲组砂糖状白云岩中发育有大量的鞍形白云石,其岩相学特征表现为正交偏光下的波状消光以及弯曲的晶面和解理,阴极发光整体呈暗红色,无明显的环带。鞍形白云石中流体包裹体均一温度主要分布于152.8～174.1℃,盐度均值（23.3% NaCl）远高于现代海水盐度,表明其形成经历了高温高盐度的演化过程。微区同位素分析显示鞍形白云石δ¹³C值介于-4.81‰～4.29‰,δ¹⁸O值为-11.2‰～-7.51‰,根据白云石-流体氧同位素分馏方程得到成岩流体δ¹⁸O （SMOW）值为5‰～11‰。综合分析认为,鞍形白云石形成于相对封闭的深埋藏环境,是热液流体调整改造作用的产物。地层水加热再循环过程中在孔隙或裂缝较为发育的部位沉淀形成鞍形白云石,高盐度的地层水可能来自沉积期古海水与埋藏期地下热卤水的混合。鞍形白云石的成因研究表明,晶粒相对较粗大的砂糖状白云岩是地表/近地表形成的白云岩重结晶作用的产物。     

鄂尔多斯盆地苏里格地区奥陶系马家沟组白云石化

苏里格地区马家沟组为一套碳酸盐岩为主,夹蒸发岩的地层,沉积于超盐度的局限陆表海环境。白云石分为以泥晶结构为主的,以细—中晶结构为主和充填于孔、缝中3类。白云石Na含量(0~2099)×10^-6,Sr含量(0~70)×10^-6,Mn含量(0~112)×10^-6,Fe含量(39~86746)×10^-6,以变化较大的Na含量、低的Sr和Mn含量、高的Fe含量为特征。白云石δ¹⁸O值在-16.00‰~-5.73‰之间,δ¹³C值在-11.46‰~1.90‰之间,说明碳酸盐岩经历了淋滤作用和埋藏作用。大多数孔、缝充填白云石较围岩组分有较低的δ¹⁸O和δ¹³C值,说明孔缝充填的白云石形成较晚。白云石以低的有序度,非理想配比的CaCO₃和MgCO₃含量为特征。白云石的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值为0.707977±0.000070至0.711791±0.000064,绝大部分高于全球中、上奥陶统分界线对应的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值。微生物白云石化是形成白云石的机理。     

川西北下二叠统栖霞组斑马状白云岩地球化学特征及形成过程——以ST18井为例

四川盆地下二叠统栖霞组具有丰富的天然气资源。近年来,川西北地区在栖霞组取得了重大的油气勘探突破,其中优质储层主要位于白云岩层位。然而,有关该区栖霞组白云岩的成因至今仍有争议。ST18井钻遇栖霞组,岩心观察发现特殊的斑马状白云岩。针对斑马结构中的亮带和暗带,系统开展了岩石学和地球化学的对比研究。斑马结构中亮带由中粗晶—鞍形白云石组成,阴极发光呈亮红色;而暗带则由中—细晶白云石组成,阴极发光呈暗红色。亮带和暗带白云石的δ¹³C值均在同时期海水δ¹³C值范围内,而δ¹⁸O值较同时期海水偏负,表明白云石化流体来源于海水,且受到较高温度的影响,使得氧同位素发生分馏。亮、暗带白云石有序度均较高,推测是在后期埋藏作用下发生了调整,使得有序度增加到同一水平。此外,热液矿物黄铁矿的发现进一步证实了白云岩形成过程中热液流体的参与。研究表明,ST18井栖霞组斑马状白云岩的形成过程主要经历了以下三个阶段：(1)流体沿着构造裂缝溶蚀—交代原始灰岩,形成暗带白云石;(2)热流体沉淀形成亮带白云石;(3)深埋藏环境下亮暗带白云石均发生调整,形成有序度较高的斑马状白云岩。     

Formation of fine crystalline dolomites in lacustrine carbonates of the Eocene Sikou Depression,Bohai Bay Basin,East China

The genesis of the fine crystalline dolomites that exhibit good to excellent reservoir properties in the upper fourth member of the Eocene Shahejie Formation(Es_4~s)around the Sikou Sag, Bohai Bay Basin, is uncertain. This paper investigates the formation mechanisms of this fine crystalline dolomite using XRD, SEM, thin section analysis and geochemical data. The stratigraphy of the Sikou lacustrine carbonate is dominated by the repetition of metre-scale, high-frequency deposition cycles, and the amount of dolomite within a cycle increases upward from the cycle bottom. These dolomite crystals are 2–30 μm in length, subhedral to anhedral in shape and typically replace both grains and matrix. They also occur as rim cement and have thin lamellae within ooid cortices. Textural relations indicate that the dolomite predates equant sparry calcite cement and coarse calcite cement. The Sr concentrations of dolomites range from 900 to 1200 ppm. Dolomite δ~(18)O values(-11.3 to-8.2 ‰ PDB) are depleted relative to calcite mudstone(-8.3 to-5.4 ‰ PDB) that precipitated from lake water, while δ~(13)C values(0.06–1.74 ‰ PDB) are within the normal range of calcite mudstone values(-2.13 to 1.99 ‰ PDB). High~(87)Sr/~(86)Sr values(0.710210–0.710844) indicate that amounts of Ca~(2+) and Mg~(2+)have been derived from the chemical weathering of Palaeozoic carbonate bedrocks. The high strontium concentration indicates that hypersaline conditions were maintainedduring the formation of the dolomites and that the dolomites were formed by the replacement of precursor calcite or by direct precipitation.