鄔 鐵，謝淑云，張殿偉，李鵬濤，鮑征宇，何治亮，錢一雄，焦存禮

[1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074;2.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083]

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川南地區(qū)燈影組白云巖地球化學(xué)特征及流體來源

鄔 鐵1，謝淑云1，張殿偉2，李鵬濤1，鮑征宇1，何治亮2，錢一雄2，焦存禮2

[1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074;2.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083]

四川盆地?zé)粲敖M白云巖是重要的優(yōu)質(zhì)油氣儲集巖，由于復(fù)雜的成巖演化和多期的構(gòu)造作用，白云巖的成因一直存在爭議。通過碳、氧同位素、微量元素等分析手段，對川南地區(qū)燈影組白云巖的地球化學(xué)特征及流體來源進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，該區(qū)白云巖主要類型為微晶、細(xì)晶-中晶以及含角礫白云巖。燈影組白云巖的δ13C介于0.52‰～2.06‰(均值1.42‰)，δ18O介于-11.9‰～-2.14‰(均值-9.09‰)，與同期原始碳酸鹽巖δ13C值(4.43‰)和δ18O 值(-0.62‰)相比明顯偏小。結(jié)合白云巖具有高U/Th比值、低Sr值以及Eu正異常等特征，認(rèn)為研究區(qū)燈影組白云巖具有埋藏白云石化特征，且在成巖后期受到了熱液流體作用的改造。該區(qū)白云巖具有與海水來源白云巖相似的稀土元素配分特征以及遠(yuǎn)高于正常海水的鹽度指數(shù)(Z值)，表明白云巖化流體主要來源于封存在地層中的濃縮海水。

流體來源；地球化學(xué)特征；白云巖；燈影組；四川盆地

世界上大約30%的油氣資源賦存于碳酸鹽巖中，其中50%在白云巖儲層中[1]，同時白云巖還是許多富鉛鋅MVT型(密西西比河谷型)礦床的主巖。因而，白云巖及儲層形成機(jī)制的研究具有非常重要的意義。白云巖的研究雖已有200多年的歷史，但目前對“白云巖問題”仍解釋不清。白云巖的形成機(jī)理，目前主要有原生沉淀作用[2-3]和白云巖化作用[4]兩種觀點(diǎn)，而白云巖化作用是目前的主流觀點(diǎn)。通過對白云巖進(jìn)行大量研究，人們提出了蒸發(fā)白云巖化[5]、混合水白云巖化[6]、滲透回流模式[7]、熱液白云巖化作用[8-9]、微生物白云巖化作用[10]等多種成因模式來解釋不同地區(qū)相應(yīng)層位白云巖的成因。其中，蒸發(fā)白云巖化模式和滲透回流白云巖化模式目前得到了普遍的認(rèn)同[4]；對于混合水白云巖化模式存在不同觀點(diǎn)[11-12]；熱液白云巖化作用[13-15]、微生物白云巖化模式[16]以及深埋藏白云巖化作用[17]作為目前的研究熱點(diǎn)，已受到廣泛關(guān)注。

震旦系燈影組白云巖是目前四川盆地最重要的油氣儲集層之一，從最早發(fā)現(xiàn)的威遠(yuǎn)氣田、資陽氣田到近年來的高石1井、林1井和金石1井等鉆井均在燈影組發(fā)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)的白云巖儲層和油氣顯示。已有研究表明，白云巖化作用對碳酸鹽巖的儲存物性具有重要的影響，且白云巖化是四川盆地碳酸鹽巖優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的必要條件[18]。因此，研究燈影組白云巖化對認(rèn)識白云巖優(yōu)質(zhì)儲層的形成機(jī)制具有重要的意義。震旦系燈影組時代古老，經(jīng)歷了漫長復(fù)雜成巖作用、多期構(gòu)造活動、多期次生烴、多期次油氣充注和多期熱液活動，使得燈影組白云巖的形成機(jī)制變得非常的復(fù)雜[19]。前人通過陰極發(fā)光、電子探針、碳、氧、鍶同位素、稀土元素分析等多種研究手段，從成巖作用[20]、儲層特征[21-22]、孔隙演化[23]、構(gòu)造演化[24]以及儲集空間[25]等方面對燈影組及相關(guān)地層不同類型白云巖的成因進(jìn)行了研究，提出了原生沉淀[26]、埋藏白云巖化[27]以及熱液白云巖化[28]等成因類型，但對于同一類白云巖的成因也存在不同觀點(diǎn)。為了排除單一指標(biāo)判別可能存在的多解性，文章通過碳、氧同位素、微量元素等多種分析手段，探討研究區(qū)燈影組白云巖的成因，對進(jìn)一步認(rèn)識燈影組白云巖儲層的形成機(jī)制以及對優(yōu)質(zhì)儲層的預(yù)測具有重要的意義。

1 地質(zhì)背景

四川盆地位于中國西南部，是在上揚(yáng)子克拉通基礎(chǔ)上發(fā)展起來經(jīng)歷了多旋回構(gòu)造運(yùn)動、多類型盆地疊合的大型含油氣盆地。經(jīng)歷的多期構(gòu)造運(yùn)動對油氣藏的形成和改造具有明顯的控制作用，對震旦系油氣成藏與富集具有控制作用的4次構(gòu)造運(yùn)動分別為桐灣運(yùn)動、加里東運(yùn)動、海西-印支早期運(yùn)動、燕山-喜馬拉雅運(yùn)動[24]。四川盆地?zé)粲敖M發(fā)育一套海侵退積式沉積系列，形成具鑲邊的大規(guī)模碳酸鹽巖臺地沉積，構(gòu)成由西向東整體依次為：古陸、基于阿壩裂陷盆地發(fā)育的開闊臺地相、局限臺地相、開闊臺地相、臺地邊緣相、斜坡相及深水盆地相的古地理格局[29]。燈影組普遍發(fā)育以白云巖為主的碳酸鹽巖地層，為一套局限臺地相沉積物，可進(jìn)一步劃分為潮上、潮間、潮下、潟湖及碎屑灘等幾個亞相沉積，其沉積時的古環(huán)境為潮上帶至水深 10 m 范圍內(nèi)。

四川盆地及周緣燈影組廣泛分布，厚度普遍在600～1 000 m ，在地質(zhì)歷史時期，燈影組白云巖埋深達(dá)5 000～8 000 m，屬深層白云巖。根據(jù)巖性特征、藻類的富集程度和結(jié)構(gòu)特征，燈影組自下而上可分為燈影組一段(Z2dn1，燈一段)、燈影組二段(Z2dn2，燈二段)、燈影組三段(Z2dn3，燈三段)、燈影組四段(Z2dn4，燈四段)[23]。其中，規(guī)模有效儲集段主要位于燈二段和燈四段，儲集巖性主要為藍(lán)細(xì)菌參與的白云巖、泥微晶白云巖以及“葡萄花邊狀”白云巖，儲集空間主要為殘余孔隙、孔洞和溶洞，以及晚燕山-喜馬拉雅期裂縫，以“葡萄花邊”構(gòu)造殘留孔洞、礫間孔、大規(guī)模溶洞最為重要，是燈影組最有利的儲集空間類型[30]。

2 樣品和實(shí)驗(yàn)方法

樣品主要取自川南地區(qū)金石1井、林1井，取樣位置見圖1(紅色圓點(diǎn)標(biāo)示)。為保證樣品的代表性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在野外通過放大鏡和鹽酸對樣品進(jìn)行觀察并初步確定巖性的基礎(chǔ)上，在室內(nèi)對所有樣品進(jìn)行染色實(shí)驗(yàn)和薄片鑒定，進(jìn)一步確定樣品的巖性。之后將樣品粉碎成小碎塊，挑選出相對純凈的白云石顆粒，最后研磨成小于200目的粉末。

選取6件樣品送至中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行碳、氧同位素測定，所分析的樣品巖性上主要為細(xì)晶-中晶白云巖(表1)，樣品制備采用磷酸法，采用MAT-253 質(zhì)譜儀進(jìn)行測試分析，測試精度δ13C與δ18O 均不大于0.2 ‰，碳、氧同位素以PDB為標(biāo)準(zhǔn)，測試結(jié)果見于表1。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造簡圖[31](修改)Fig.1 Structure units in the study area[31]

取樣位置巖性產(chǎn)狀層位δ13C/‰δ18O/‰Z金石1井細(xì)晶白云石巖石內(nèi)部的半自形細(xì)晶白云石燈影組1.74-11.9125.0金石1井細(xì)晶白云石巖石內(nèi)部的半自形細(xì)晶白云石燈影組1.75-10.65125.6林1井細(xì)-中晶白云石巖石內(nèi)部的自形白云石燈影組1.79-11.35125.3林1井細(xì)-中晶白云石巖石內(nèi)部的自形白云石燈影組0.52-2.14127.3YSB細(xì)-中晶白云石巖石內(nèi)部的半自形白云石燈影組0.67-10.73123.3XCK細(xì)-中晶白云石巖石內(nèi)部的半自形白云石燈影組2.06-7.78127.6

注：Z=2.048(δ13C+50)+0.498(δ18O+50)[32]。

選取29件樣品送至中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室LA-ICP-MS室，用LA-ICP-MS分析樣品中的微量元素。實(shí)驗(yàn)過程為：①將樣品置于烘箱中于105℃烘干12 h；②從烘箱中取出樣品，準(zhǔn)確稱取粉末樣品50 mg±1 mg置于Teflon坩堝中；③用1～2滴高純水潤濕樣品，然后依次緩慢加入1.5 mL的高純硝酸，1.5 mL的高純氫氟酸；④將Teflon坩堝放入鋼套，擰緊后置于烘箱中于190 ℃±5 ℃，加熱48 h以上；⑤待溶樣彈冷卻，開蓋后置于電熱板上(140 ℃)蒸干，然后加入1 mL HNO3并再次蒸干，保證Teflon坩堝壁無液體；⑥加入3 mL 30% HNO3，再次將Teflon坩堝放入鋼套，擰緊后置于烘箱中于190 ℃±5 ℃加熱12 h以上；⑦將溶液轉(zhuǎn)入聚乙烯料瓶中，并用2% HNO3稀釋至100 g(對應(yīng)的稀釋因子為2 000)，密閉保存用LA-ICP-MS進(jìn)行測試[33]，測試結(jié)果見表2。

3 結(jié)果與討論

3.1 碳、氧穩(wěn)定同位素地球化學(xué)特征

碳、氧同位素組成是研究白云巖成因及其形成機(jī)制的重要地球化學(xué)指標(biāo)。白云石的碳、氧同位素組成主要受白云石化對象的碳、氧同位素組成以及成巖流體的鹽度、溫度所控制[34]。碳酸鹽巖中的碳同位素組成受成巖作用和溫度等外界條件的影響較小，主要與不同碳來源的流體及混合作用有關(guān)，常被用作示蹤劑。而氧同位素同時是流體性質(zhì)( 最重要的可能是鹽度) 和溫度的函數(shù)，在某種程度上對溫度更具敏感性，一般來說，成巖礦物-水系統(tǒng)溫度越高，成巖礦物的氧同位素值越小。因此，不同成巖環(huán)境中的白云巖具有不同的碳、氧同位素特征(圖2)。形成于高鹽度蒸發(fā)環(huán)境中的白云巖具有較高的δ18O 和 δ13C 值，混合水成因的白云巖則具有較低的δ18O 和 δ13C 值，大氣淡水環(huán)境下的成巖作用使白云巖的δ18O 和 δ13C值均下降，δ13C表現(xiàn)為低-中負(fù)值，δ18O為高負(fù)值，而在高溫高壓深埋藏環(huán)境中形成的白云巖，由于生物作用微弱，δ13C隨埋深變化較小，δ13C表現(xiàn)為接近零的正值，一般為0‰～3‰，而埋藏溫度增加，使之具有較低的 δ18O 值，受熱液影響的白云巖δ18O 值則大多小于-10.0‰[35-36]。

對研究區(qū)燈影組白云巖進(jìn)行了碳、氧同位素分析(表1)，分析結(jié)果表明：

1) 研究區(qū)白云巖的δ13C值介于0.52‰～2.06‰，均值1.42‰，δ18O值介于-11.9‰～-2.14‰，均值-9.09‰。

2) 與中國南方燈影組原始海相碳酸鹽巖的碳、氧同位素組成(δ13C 和δ18O 值分別為 4.43‰和-0.62‰)相比[37]，研究區(qū)白云巖δ13C值具偏輕的特點(diǎn)，表現(xiàn)為接近于零的正值，而δ18O值表現(xiàn)為顯著偏負(fù)的特征。前已述及，δ18O值出現(xiàn)較高負(fù)值主要有3種情況：受大氣淡水影響(大氣降水成因的白云巖或大氣降水的改造作用)；深埋環(huán)境高溫影響；深部熱液流體影響。研究區(qū)白云巖δ13C值均為大于零的正值，因而受大氣淡水影響的可能較小。

3) Keith等[32]提出可采取經(jīng)驗(yàn)公式Z=2.048(δ13C+50)+0.498(δ18O+50)(δ13C和δ18O均為PDB標(biāo)準(zhǔn))來確定碳酸鹽巖的沉積環(huán)境，若Z大于120為海相碳酸鹽巖，Z小于120為陸相碳酸鹽巖。由表1可知研究區(qū)樣品的Z值均大于123，表明樣品形成于鹽度較大的流體介質(zhì)中，反映出當(dāng)時的白云巖化流體為海水，同時排除了樣品受到大氣淡水影響的可能。

前已述及，不同成巖環(huán)境中的白云巖具有不同的碳、氧同位素特征(圖2)，將所測試樣品的δ13C和δ18O值(紅色三角形表示)投到圖2中，可以看到δ13C和δ18O的正交投點(diǎn)均位于第二象限，研究區(qū)樣品的碳、氧同位素特征與埋藏白云巖的碳、氧同位素組成具有相似的特點(diǎn)，但樣品的氧同位素組成比典型的埋藏白云巖的氧同位素值偏負(fù)，大多小于-10‰，表明研究區(qū)白云巖可能受到了熱液流體的影響。將前人報(bào)道的林1丼熱液白云巖的δ13C和δ18O測試結(jié)果(第二象限橢圓區(qū)域中黑色方塊)投于圖2中，可以看到研究區(qū)白云巖的δ13C和δ18O組成與熱液白云巖的δ13C和δ18O特征吻合度較高，再次佐證了研究區(qū)白云巖受到熱液流體影響的推測。綜合研究區(qū)燈影組白云巖的δ13C和δ18O值特征，認(rèn)為白云巖化流體來源于鹽度較高的海水-咸化的海水， 白云巖總體表現(xiàn)為埋藏白云石化特征，且受到了熱液流體的改造。

圖2 碳、氧同位素特征與成巖環(huán)境[35](修改)Fig.2 Carbon and oxygen isotope characteristics and diagenetic environment[35]

3.2 稀土元素與微量元素地球化學(xué)特征

碳酸鹽巖稀土元素(REE)特征是分析碳酸鹽巖成因的重要證據(jù)之一[38]。近年來，稀土元素地球化學(xué)特征在研究碳酸鹽巖物源和形成環(huán)境[39-40]、儲層地質(zhì)學(xué)[41]等方面取得了重要進(jìn)展，也有人嘗試?yán)孟⊥猎靥卣鱽硌芯堪自茙r的成因及演化，取得了一系列成果[42-44]。

前人研究表明，與含水溶液達(dá)到平衡的礦物將繼承其沉淀的母溶液的稀土元素組成特征，即沉積物的稀土元素組成主要取決于沉淀時流體稀土元素組成特征。比如，海相灰?guī)r除了重稀土有少量虧損外，較好地繼承了原始海水的 REE配分模式 ，而且在白云巖化過程中原始灰?guī)r的REE組成不會發(fā)生明顯變化，仍然繼承了原始海水的REE配分特征[45-46]。因此，可以通過研究碳酸鹽礦物的稀土元素信息來反演原始成巖流體的稀土元素特征。而碳酸鹽巖在形成之后的漫長歷史演化過程中，若受到其他流體的作用與改造，如大氣降水淋濾、成巖流體改造以及熱液流體蝕變等，此時原巖的REE組成可能發(fā)生變化，從而表現(xiàn)出不同的稀土元素配分特征[42]。而且稀土元素中的變價(jià)元素 Ce 和 Eu容易隨物理化學(xué)條件變化與稀土元素分離而出現(xiàn)異常。由此，可以通過這些特征分析白云石化流體的來源和白云巖的成巖環(huán)境。

3.2.1 稀土元素特征

前人在對白云巖稀土元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析時，通常采用澳大利亞頁巖(PASS)、北美頁巖(NASC)或者C1型球粒隕石的稀土元素組成進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化[47-48]。近年來，胡文瑄[42]和Wang[44]等通過對比研究認(rèn)為選擇海水作為白云巖稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化的參照更能反應(yīng)稀土元素在碳酸鹽巖沉積、成巖過程的配分特征，且取得較好的效果。本次研究選擇海水對REE數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，其中海水REE組成采用Kawabe等[49]發(fā)表的數(shù)據(jù)，由于海水中稀土元素含量非常低，通常比碳酸鹽巖低6～7個數(shù)量級，為了便于對比，在數(shù)據(jù)處理過程中將海水的稀土元素含量擴(kuò)大106倍。研究區(qū)樣品的稀土元素組成見表2。對測試數(shù)據(jù)分析可知，研究區(qū)白云巖樣品的稀土元素具如下特征：

1) ∑REE的變化范圍0.42×10-6～7.39×10-6，平均為3.6×10-6，含量普遍較低，總體上處于正常海相碳酸鹽巖變化范圍內(nèi)(海相碳酸鹽巖∑REE值一般低于100×10-6)[50]。已有研究認(rèn)為，未受改造或改造較弱的白云巖稀土元素總含量具有一定的變化范圍，一般為(1～30)×10-6，而粘土等雜質(zhì)中的∑REE值比白云石高出幾個數(shù)量級，一旦混入就會對使∑REE明顯偏高[42]。本次研究中白云巖的∑REE含量落于這個范圍內(nèi)，表明樣品未受到其他雜質(zhì)礦物的影響。

2) 川南燈影組白云巖稀土元素配分模式圖總體表現(xiàn)為輕稀土富集、重稀土虧損的右傾型配分模式(圖3)。NdN/YbN比值是判定輕、重稀土元素相對富集程度的參數(shù)[45]。樣品的NdN/YbN比值(平均值5.44)表明研究區(qū)白云巖輕稀土元素(LREE)明顯富集，而重稀土(HREE)元素相對虧損，輕、重稀土分餾明顯。

3) δCe特征。據(jù)Webb等[51]的方法，將樣品數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)行(Pr/Pr*)SN和(Ce/Ce*)SN投點(diǎn)，通過其相關(guān)性來判斷Ce的異常，投點(diǎn)結(jié)果如圖4所示，從圖中可以看到研究區(qū)樣品具有明顯的正Ce異常(δCe平均值5.19)。胡文瑄等[42]總結(jié)了不同流體作用下白云巖的稀土元素判別模式，認(rèn)為經(jīng)海水標(biāo)準(zhǔn)化后的海水來源白云巖的稀土元素特征表現(xiàn)為全巖∑REE低(一般小于20×10-6)，具有一定程度的Ce正異常，輕稀土元素(LREE)稍富集以及重稀土元素(HREE)的配分曲線較為平坦的特征。而研究區(qū)燈影組白云巖經(jīng)海水標(biāo)準(zhǔn)化后的稀土元素配分模式特征與之一致，這表明研究區(qū)白云巖的成巖流體總體來源于海水。

4) δEu特征。研究區(qū)白云樣品具有輕微的正EuN異常(圖3)，δEuN平均值1.35。Eu的異常主要與Eu在不同環(huán)境下的地球化學(xué)行為有關(guān)。在常溫常壓下，除極度還原環(huán)境外，溶液中的Eu主要以Eu3+形式存在，而當(dāng)溫度足夠高的時候，流體中的Eu主要以Eu2+形式存在，從而與其他稀土元素發(fā)生分異[52-53]。因此，在還原性的熱液流體中Eu主要以Eu2+的形式存在，當(dāng)熱液流體與白云巖發(fā)生流體-巖石反應(yīng)時，由于Eu2+與Ca2+具有相似的離子半徑和相同的電價(jià)，熱液流體中Eu2+將以類質(zhì)同象的方式取代白云石中的Ca2+，從而導(dǎo)致巖石中出現(xiàn)正Eu異常。Eu正異常僅出現(xiàn)于溫度較高(200°C以上)的溶液中， 且Eu正異?？勺鳛楦邷?zé)崃黧w參與水-巖反應(yīng)的標(biāo)志[54-55]。而胡文瑄等[42]和Wang等[44]的研究結(jié)果表明：經(jīng)歷過大氣降水改造的白云巖表現(xiàn)為全巖REE含量顯著低于正常白云巖，大多保持了LREE相對富集的原巖特征，但Ce呈現(xiàn)負(fù)異常；而經(jīng)熱液流體作用的白云巖顯示出正Eu異常，且配分曲線表現(xiàn)出起伏不定的變化(圖5)。由此認(rèn)為，在成巖作用后期研究區(qū)燈影組白云巖受到了熱液改造，同時說明成巖過程發(fā)生于相對封閉的還原環(huán)境中。

圖4 川南燈影組白云巖海水標(biāo)準(zhǔn)化的Pr/Pr*和Ce/Ce*相關(guān)性圖Fig.4 Plot of seawater normalized Ce/Ce* vs. Pr/Pr* of the Dengying Formation dolomite in the southern Sichuan Basin[(Pr/Pr*)SN=2Pr/(CeSN+NdSN)，(Ce/Ce*)SN=2Ce/(LaSN+PrSN)。Pr/Pr*<1表明存在Ce正異常，Ce/Ce*<1表明存在La負(fù)異常。下標(biāo)SN代表海水標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)心三角形代表本次研究白云巖。]

5) 研究區(qū)微晶-細(xì)晶白云巖的稀土元素配分模式特征與海水來源白云巖一致(圖6)，其中金石1井白云巖的Eu正異常比林1井更顯著，說明金石1井白云巖受到的熱液作用的改造可能更強(qiáng)。本次川南震旦系燈影組白云巖樣品中的灰色含角礫白云巖的稀土元素配分特征與金石1丼和林1丼的微-細(xì)晶白云巖的配分特征類似，但含角礫白云巖表現(xiàn)出全巖稀土含量顯著偏低，輕稀土富集，重稀土虧損明顯，且Eu呈現(xiàn)出更明顯的正異常(圖7)，且這類白云巖在巖性特征上表現(xiàn)出孔洞內(nèi)含有較多的石英和灰黑色硅質(zhì)。這些特征表明含角礫白云巖比微-細(xì)晶白云巖受到了更強(qiáng)的熱液改造作用。

3.2.2 微量元素特征

燈影組樣品經(jīng)LA-ICP-MS測試微量元素，測試結(jié)果見表3。測試結(jié)果表明其中的微量元素具有以下特征。

圖5 熱液改造白云巖和大氣降水改造白云巖稀土元素配分模式[42](修改)Fig.5 Plot of REE distribution patterns of dolomite reformed by hydrothermal fluids and meteoric water

圖6 川南燈影組微晶-細(xì)晶白云巖海水標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式Fig.6 Plot of seawater normalized REE distribution patterns of the micric dolomite and fine-crystalline dolomite of the Dengying Formation in the southern Sichuan Basin

圖7 川南燈影組含角礫白云巖海水標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式Fig.7 Plot of seawater normalized REE distribution patterns of breccia-dolomite of the Dengying Formation in the southern Sichuan Basin

1) 研究區(qū)樣品中Sc(平均值為0.49×10-6)、Th(平均值0.01×10-6)、Hf(平均值0.02×10-6)和Zr(平均值0.58×10-6)的含量，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于它們在上地殼中的含量(Sc=14.9×10-6,Th=2.3×10-6,Hf=5.8×10-6,Zr=240×10-6)[56]，表明研究區(qū)樣品未受陸源沉積物的影響。

2) 根據(jù)前人的研究，高的 U/Th 值 (>1.25) 往往指示缺氧環(huán)境，低的U / Th 值 (<0.75 ) 往往指示氧化環(huán)境[57]。研究區(qū)白云巖的U/Th 平均值為6.82，除個別小于1.25外，其它樣品均在大于1.25范圍內(nèi)，表明區(qū)內(nèi)白云巖主要形成于相對還原的環(huán)境中。

3) 研究區(qū)樣品Sr含量較低(平均值60×10-6)，小于Derry等[58]提出的能較好代表均一化海水樣品的Sr含量下限值(200×10-6)。與施澤進(jìn)等[20]獲得的四川東南部燈影組受到熱液改造作用的白云石的Sr含量(平均值為63.3×10-6)相近。而前人在研究塔里木盆地奧陶紀(jì)白云巖時，白云巖中的Sr含量出現(xiàn)隨著埋深加大而減小的規(guī)律，認(rèn)為Sr含量的減少可能與埋藏作用有關(guān)[59]。因此，研究區(qū)樣品很可能受到了熱液流體或者埋藏成巖作用的影響。

4) 沉積物中Sr和Ba的總含量，以及總的Sr/Ba值，在一定程度上能夠反映沉積區(qū)的某些氣候信息。Sr/Ba值可用來反映古鹽度變化趨勢，通常認(rèn)為Sr/Ba>1為海相沉積，Sr/Ba<1為陸相沉積[60]。研究區(qū)燈影組白云巖Sr/Ba的平均值為14.2，僅有一個樣品的Sr/Ba<1。表明研究區(qū)燈影組白云巖沉積時海水的鹽度較大，蒸發(fā)作用強(qiáng)。此外，金石1井白云巖的Sr/Ba值(平均值1.75)明顯低于林1井白云巖Sr/Ba值(平均值22.5)，表明林1井白云巖形成時沉積環(huán)境蒸發(fā)作用更強(qiáng)，成巖流體來自高度咸化的海水。

5) 通常Sr/Cu值介于1.3～5.0指示潮濕氣候，而大于5.0則指示干旱氣候[60]。研究區(qū)燈影組白云巖Sr/Cu值普遍很高(平均值84.2)，表明區(qū)內(nèi)燈影組白云巖沉積時研究區(qū)氣候非常干旱。

4 結(jié)論

1) 燈影組白云巖碳、氧同位素特征表明，白云巖化流體主要來源于同期濃縮的海水。白云巖化發(fā)生于深埋藏的成巖環(huán)境，可能受到了熱液流體的改造。

2) 川南地區(qū)燈影組白云巖樣品的稀土元素配分特征表明成巖流體來源于海水，白云巖的沉積過程發(fā)生在相對封閉的還原環(huán)境中，且白云巖在成巖后期受到了熱液流體的作用。川南地區(qū)燈影組的微-細(xì)晶白云巖和含角礫白云巖的具有相似的白云巖化流體來源，但含角礫白云巖在成巖后期受到了更強(qiáng)的熱液流體作用。

表3 川南燈影組白云巖微量元素分析結(jié)果

3) 區(qū)內(nèi)燈影組白云巖的微量元素特征表明，白云巖的沉積環(huán)境為蒸發(fā)作用強(qiáng)的干旱氣候，且白云巖在成巖后期受到了熱液流體或者埋藏成巖作用的影響。

4) 研究區(qū)燈影組白云巖的地球化學(xué)特征表明，白云巖沉積時的環(huán)境為蒸發(fā)作用強(qiáng)的干旱氣候，白云化流體主要來源于海水。成巖過程發(fā)生于相對封閉的還原環(huán)境，且在后期埋藏過程中經(jīng)歷了埋藏白云巖石化作用以及熱液流體的改造。

致謝：本文相關(guān)工作受國家重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(項(xiàng)目編號：2008ZX05005)、國家“973計(jì)劃”項(xiàng)目“中國早古生代海相碳酸鹽巖層系大型油氣田形成機(jī)理與分布規(guī)律”(項(xiàng)目編號：2012CB214802)、中國石化股份公司“塔里木盆地深層優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲層成因與分布”項(xiàng)目(項(xiàng)目編號:P14038)聯(lián)合資助。樣品的制備與測試分析得到了中國地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力支持，整個野外工作得到了中國石化、南京大學(xué)、成都理工大學(xué)等專家的詳細(xì)指導(dǎo)，在此一并表示感謝。

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(編輯 張亞雄)

Geochemical characteristics and fluid origin of the Dengying Formation dolomites in southern Sichuan Basin

Wu Tie1,Xie Shuyun1,Zhang Dianwei2,Li Pengtao1,Bao Zhengyu1,He Zhiliang2,Qian Yixiong2,Jiao Cunli2

(1.FacultyofEarthSciences,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074,China; 2.Exploration&ProductionResearchInstitute,SINOPEC,Beijing100083,China)

Dolomite of the Dengying Formation in southern Sichuan Basin has been studied a lot as an important kind of reservoir rocks for oil and gas.However,origin of the dolomite is still in controversy.This paper studied the geochemical characteristics and fluid origin of the dolomite in the Dengying Formation in southern Sichuan Basin through analyses of C-O isotopes and trace elements.The results show that the main types of dolomites are micritic dolomite,fine-medium dolomite and breccia-dolomite.The δ13C and δ18O values are 0.52‰～2.06‰ (PDB) and -11.9‰～-2.14‰ (PDB),respectively,which are lower than the original values of δ13C (4.43‰) and δ18O (-0.62‰) of carbonates of the same period.The dolomite has high U/Th ratio,low Sr and high Eu anomalies.It is believed that the dolomite formed in a burial diagenetic environment and was altered by hydrothermal fluid later.REE distribution patterns of the dolomite is similar to the dolomite originated from seawater.Salinity indexes(Z)of the dolomite is higher than those of normal seawater.Therefore,it can be inferred that the dolomitization fluids mainly originate from the condensed seawater trapped in the Formation.

fluid origin,geochemical characteristics,dolomite,Dengying Formation,Sichuan Basin

0253-9985(2016)05-0721-10

10.11743/ogg20160512

2016-04-20;

2016-09-10。

鄔鐵(1993—)，男,在讀碩士研究生，碳酸鹽巖儲層溶解動力學(xué)。E-mail:tiewu56@gmail.com。

國家科技重大專項(xiàng)(2008ZX05005)；國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2012CB214802)

TE135

A