蘭葉芳，黃樹光，任戍明，周汝賢

（1.貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 礦業(yè)工程學(xué)院，貴州 畢節(jié) 551700；2.成都理工大學(xué) 沉積地質(zhì)研究院，成都 610059）

二疊系碳酸鹽巖是中國(guó)南方重要的海相含油氣層，蘊(yùn)藏著非常豐富的油氣資源[1]，是近年來油氣勘探的熱點(diǎn)[2]，普光、元壩和磨溪?dú)馓锏染l(fā)現(xiàn)于碳酸鹽巖儲(chǔ)集層[3]，但從中國(guó)南方二疊系的研究程度看，除四川盆地的勘探和研究程度相對(duì)較高外，其他地區(qū)無重大突破。同時(shí)，二疊系棲霞組和茅口組是MVT型（密西西比河谷型）鉛鋅礦的重要賦礦層位，如筲箕灣鉛鋅礦床、羅平富樂廠礦床、埡都礦床、羊角廠礦床、飛來石礦床、野都古礦床、羅馬廠礦床等均以棲霞組和茅口組碳酸鹽巖作為賦礦圍巖[4-6]。黔西北地區(qū)中二疊統(tǒng)（據(jù)現(xiàn)在二疊系三分的原則[7]，棲霞組和茅口組歸入中二疊統(tǒng)）碳酸鹽巖地層極其發(fā)育，前人在地層與古生物化石[8-11]、巖相學(xué)和沉積相/巖相古地理[12-14]、層序地層[15]、油氣地質(zhì)條件綜合研究[16]等方面做了很多基礎(chǔ)研究工作，但尚未進(jìn)行系統(tǒng)性的成巖作用研究，已有文獻(xiàn)資料大多僅涉及碳酸鹽巖成巖作用類型，并未有詳細(xì)的成巖作用特征及其機(jī)理的闡述和分析，甚至一些研究成果和認(rèn)知尚未達(dá)成統(tǒng)一，如文獻(xiàn)［17］探討了黔西北地區(qū)棲霞組—茅口組白云化特征，研究認(rèn)為這是混合水作用的結(jié)果；而文獻(xiàn)［18］通過對(duì)織金、清鎮(zhèn)、黔西等地區(qū)十余個(gè)剖面的野外研究和室內(nèi)分析，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)演化認(rèn)為是構(gòu)造作用條件下局部的高溫條件為“糖粒狀”白云巖的沉淀提供了條件。此外，已有的研究均未回答白云巖的鎂離子來源等問題?？傮w而言，目前黔西北地區(qū)出露良好的碳酸鹽巖地層以及前人的基礎(chǔ)地質(zhì)工作為成巖作用的研究提供了良好的基礎(chǔ)條件，然而碳酸鹽巖成巖作用研究程度較低，對(duì)于資源勘探的突破無疑是一種制約。碳酸鹽巖成巖作用研究是沉積學(xué)最為活躍的領(lǐng)域之一[19]，對(duì)于成巖作用的敏感性是碳酸鹽巖區(qū)別于碎屑巖的重要特征之一,對(duì)碳酸鹽巖的成巖后生變化的研究有助于恢復(fù)巖石本來面目[20]、重塑沉積和成巖環(huán)境[21-23]、反演古氣候和古環(huán)境[24-25]、推測(cè)和判別油氣和礦產(chǎn)等資源的形成條件[26-28]等。近年來碳酸鹽巖成巖作用研究領(lǐng)域取得了十分豐碩的研究成果，一些傳統(tǒng)的成巖機(jī)制（如淡水環(huán)境的成巖機(jī)制、混合水白云化機(jī)制等）受到挑戰(zhàn)，而諸如硫酸鹽還原作用[29]、熱液白云化作用[30]、深埋成巖作用[31]、成巖作用的數(shù)值模擬等則越來越受到關(guān)注和重視，這些成果正在不斷影響和改變研究人員對(duì)于油氣儲(chǔ)集層形成機(jī)制和層控礦床形成機(jī)制的認(rèn)知和理解。因此，筆者在野外剖面觀察和實(shí)測(cè)并采樣工作的基礎(chǔ)上，借助鑄體薄片和陰極發(fā)光等室內(nèi)巖石學(xué)研究手段，探討畢節(jié)地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組碳酸鹽巖地層經(jīng)歷的成巖改造作用，以期為該地區(qū)進(jìn)一步的基礎(chǔ)地質(zhì)研究、資源預(yù)測(cè)和勘探提供具有一定參考價(jià)值的基礎(chǔ)材料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

畢節(jié)地區(qū)位于貴州西北部，大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)西緣。根據(jù)貴州大地構(gòu)造區(qū)劃，次一級(jí)構(gòu)造單元為黔北臺(tái)隆的遵義斷拱（圖1），研究區(qū)屬于更進(jìn)一步細(xì)分的畢節(jié)地區(qū)北東—南西向構(gòu)造變形區(qū)，區(qū)內(nèi)北東東—南西西向褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育。該地區(qū)出露寒武系—第四系，其中缺失中—上奧陶統(tǒng)、志留系、泥盆系，下石炭統(tǒng)巖關(guān)組、上侏羅統(tǒng)、白堊系以及古近系，而發(fā)育最廣、出露最好的是二疊系和三疊系[33]。畢節(jié)地區(qū)晚奧陶世—石炭紀(jì)為揚(yáng)子古陸的一部分，因而缺失了石炭系，導(dǎo)致二疊系與下奧陶統(tǒng)接觸，自早二疊世開始，特提斯海水由南和南西方向入侵，該區(qū)演變?yōu)闉I岸沼澤環(huán)境，沉積梁山組黏土巖、石英砂巖及含煤巖系，爾后海侵繼續(xù)，海水進(jìn)一步擴(kuò)大，至茅口早期為中二疊世海侵最大時(shí)期，研究區(qū)連續(xù)沉積了棲霞組和茅口組半局限海臺(tái)地碳酸鹽巖地層，而到了茅口晚期，東吳運(yùn)動(dòng)造成地殼不均勻抬升，海侵范圍縮小，茅口組上部發(fā)育不同程度的巖溶作用，茅口組與上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M之間平行不整合接觸[27]。而晚二疊世最為引人注目的地質(zhì)事件是被稱為大火成巖省的峨眉山玄武巖的噴發(fā)，沿?cái)嗔褞姲l(fā)，具有高鈦鐵，SiO2飽和，普遍含石英，很少或不含橄欖石，以及富含揮發(fā)分等特點(diǎn)[33]。

圖1 貴州大地構(gòu)造區(qū)劃（據(jù)文獻(xiàn)［32］修改）

2 剖面觀測(cè)和樣品采集

研究區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖地層廣泛分布，地層連續(xù)，發(fā)育完整，出露良好。此次研究野外觀察和描述朱昌鎮(zhèn)千溪鄉(xiāng)沙垮剖面、實(shí)測(cè)畢節(jié)大新橋剖面（圖2），并采集棲霞組和茅口組樣品共計(jì)72件，磨制鑄體薄片和陰極發(fā)光薄片進(jìn)行下一步的顯微觀察和分析。

大新橋剖面棲霞組總厚98 m（圖3），巖性相對(duì)較為單一，棲霞組與下伏梁山組整合接觸，底以梁山組頂部發(fā)育薄層泥頁(yè)巖及薄煤層作為二者的劃分界線（圖4a），以發(fā)育大套灰?guī)r作為本組開始，底部主要由燧石條帶狀灰?guī)r、泥灰?guī)r以及含生屑泥晶灰?guī)r組成，中部發(fā)育泥晶生屑灰?guī)r、含泥質(zhì)灰?guī)r和含燧石條帶灰?guī)r，上部則主要為波狀泥質(zhì)灰?guī)r，棲霞組以發(fā)育珊瑚和?類生物化石為主，同時(shí)也發(fā)育有孔蟲、少量苔蘚蟲、瓣鰓類、腕足類以及棘皮類等生物化石，構(gòu)造裂縫發(fā)育（圖4b），頂以茅口組白云質(zhì)團(tuán)塊灰?guī)r出現(xiàn)與之分界。

茅口組與棲霞組連續(xù)沉積，地層厚度約130 m，為一套深灰、灰、淺灰色白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r及含燧石結(jié)核灰?guī)r，富含?類（Chusenella）、珊瑚、腕足類等生物化石，茅口組下段發(fā)育豹斑灰?guī)r、泥晶及亮晶生屑灰?guī)r，茅口組上段則以薄—中層燧石灰?guī)r和燧石條帶灰?guī)r為主，大新橋剖面頂以黃灰色黏土巖出現(xiàn)與龍?zhí)督M分界，發(fā)育多期次的構(gòu)造裂縫（圖4c），而沙垮剖面茅口組頂部發(fā)育層狀硅質(zhì)巖層（圖4d）。

圖2 大新橋和沙垮剖面位置及其地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖（據(jù)文獻(xiàn)［34］修改繪制）

3 巖石學(xué)特征

普通薄片和鑄體薄片（茜素紅S染色）的鑒定和分析表明，畢節(jié)地區(qū)棲霞組和茅口組碳酸鹽巖礦物構(gòu)成相對(duì)較為簡(jiǎn)單，以方解石為主，白云石含量大多不超過20%（圖4e，圖4f），含少量燧石等其他礦物（圖4g，圖4h）。巖石類型主要為顆?；?guī)r，顆粒以生屑為主，構(gòu)成泥晶生屑灰?guī)r、亮晶生屑灰?guī)r和生屑泥晶灰?guī)r，含少量藻球粒、團(tuán)塊及內(nèi)碎屑等（圖4i，圖4j），相同的陰極發(fā)光條件（束電壓12 kV，束電流300 μA）下薄片樣品均顯示出整體不發(fā)光—弱陰極發(fā)光特征。棲霞組生屑主要為?類和珊瑚，以Nankinella sp.（?類）和Hayasakaia sp.，Polythecalis sp.（珊瑚）發(fā)育為特征，其他生屑包括有孔蟲、腕足類、瓣鰓類、苔蘚蟲和棘皮動(dòng)物等；而茅口組中生屑則富含Chusenella sp.和Schwagerina sp.，Neoschwagerina sp.，可見少量有孔蟲、棘皮類、珊瑚、腕足類以及苔蘚蟲等生物。此外，棲霞組和茅口組總體不發(fā)育亮晶膠結(jié)物，特別是棲霞組亮晶膠結(jié)物尤為不發(fā)育（圖4i），多在5%左右，極少數(shù)樣品亮晶可超過10%，該地層碳酸鹽巖結(jié)構(gòu)組分中泥晶基質(zhì)含量高，棲霞組下部樣品的泥晶基質(zhì)甚至超過了50%，構(gòu)成生屑泥晶灰?guī)r；茅口組除了底部和頂部具有較高的泥晶基質(zhì)含量之外，多數(shù)樣品中發(fā)育新生變形作用產(chǎn)生的“假亮晶”，其透明度和清潔度不高，與顆粒界線不清楚（圖4j），僅有極少數(shù)樣品中具有相對(duì)較高的亮晶膠結(jié)物含量。同時(shí)，兩個(gè)地層中部分碳酸鹽巖樣品可見發(fā)育少量?孔隙（0.5%～2.0%，圖4k—圖4o），但分布極為不均，以裂縫孔隙為主（圖4m，圖4n），其余包括少量粒間孔及粒間溶孔、生物體腔孔及其溶蝕擴(kuò)大（圖4k，圖4l）、白云石晶間孔及其晶間溶孔、晶?？椎龋▓D4o）。

4 成巖后生作用

黔西北畢節(jié)地區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖的成巖改造作用強(qiáng)烈，主要發(fā)育碳酸鹽顆粒的泥晶化作用、碳酸鹽巖的膠結(jié)作用、白云化作用、硅化作用、溶蝕作用等成巖后生作用。

4.1 泥晶化作用

生物的泥晶化作用在研究區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖中廣泛發(fā)育（圖4j，圖5a），使得一些顆粒失去原有結(jié)構(gòu)而成為泥晶團(tuán)粒，包括大量生物骨骼在內(nèi)的碳酸鹽顆粒廣泛泥晶化，陰極發(fā)光分析顯示這些顆粒（一些顆粒已沒有內(nèi)部構(gòu)造）具有和其他可以識(shí)別的顆粒泥晶套類似的極弱陰極發(fā)光性或不具陰極發(fā)光，顯示這些泥晶套仍然記錄了錳含量很低的海水特征。此外，部分顏色很深的團(tuán)粒很可能是顆粒泥晶化作用的結(jié)果，這些生物顆粒在海水潛流環(huán)境中往往遭受了廣泛的泥晶化作用。碳酸鹽顆粒的泥晶化作用是停滯的海水潛流帶的重要成巖特征之一，此時(shí)碳酸鹽膠結(jié)作用，尤其是粒間碳酸鹽膠結(jié)作用不發(fā)育；同時(shí)，泥晶化作用還代表相對(duì)緩慢的沉積物堆積速度，這種沉積條件為藻類或真菌的穿孔作用提供了更為充足的時(shí)間[35]。

圖3 大新橋剖面中二疊統(tǒng)實(shí)測(cè)綜合柱狀剖面（古生物分帶據(jù)文獻(xiàn)［34］）

4.2 膠結(jié)作用

4.2.1 海水潛流環(huán)境的膠結(jié)作用

（1）等厚纖狀環(huán)邊膠結(jié)物 圍繞顆粒邊緣生長(zhǎng)，其生長(zhǎng)方向垂直于基底顆粒表面，發(fā)育長(zhǎng)度近于相等，因而形成近于等厚的環(huán)邊（圖5b），這種環(huán)邊膠結(jié)物的原始礦物為海水中沉淀的文石。

（2）馬牙狀方解石膠結(jié)物 呈復(fù)三方偏三角面體，主要分布于孔隙邊緣，其頂端呈刀刃狀（或矛狀）（圖5c），為海水中沉淀的鎂方解石的常見組構(gòu)之一。

4.2.2 淡水潛流和滲流環(huán)境的膠結(jié)作用

（1）粒狀—塊狀嵌晶結(jié)構(gòu)的方解石 粒狀方解石基本上是等軸的（圖5d，圖5e），反映低鎂含量的大氣淡水的地球化學(xué)條件；近于等軸的粒狀晶體經(jīng)常從孔隙邊緣向中心變大，并具有斑塊狀嵌晶結(jié)構(gòu)，晶體從邊緣向中心變大與晶體生長(zhǎng)過程中空間競(jìng)爭(zhēng)作用造成的成核作用減少有關(guān)，同時(shí)也與巖石滲透率的逐漸降低有關(guān)。鏡下常見由海水滲流環(huán)境形成的纖狀環(huán)邊或馬牙狀方解石膠結(jié)物與粒狀或塊狀方解石膠結(jié)物形成的世代膠結(jié)（圖5b，圖5c），當(dāng)然也有很多樣品不存在世代膠結(jié)結(jié)構(gòu)，而呈現(xiàn)出孔隙空間被粗大的粒狀—塊狀方解石膠結(jié)的特征。

（2）共軸生長(zhǎng)的方解石膠結(jié)物 在具有單晶結(jié)構(gòu)的棘皮動(dòng)物等顆粒上最為發(fā)育（圖5f），在薄片中，這些共軸生長(zhǎng)的方解石通常比棘皮動(dòng)物本身更加干凈，但其光性與原來的單晶顆粒特征是一致的。對(duì)于孔隙空間而言，共軸膠結(jié)物大量存在可以封堵全部孔隙，因而是一種破壞性的成巖作用。

在經(jīng)歷淡水潛流環(huán)境的膠結(jié)作用后，巖石僅保留很少的原生孔隙。同時(shí)，由于淡水潛流環(huán)境的流體具有變化的碳酸鈣飽和程度和變化的結(jié)晶速度，這會(huì)導(dǎo)致在方解石中分配系數(shù)變化較大的錳、鐵元素在方解石中的含量發(fā)生變化，淡水潛流環(huán)境的膠結(jié)物出現(xiàn)一些具復(fù)雜的環(huán)帶狀的陰極發(fā)光性（圖5e）。

圖4 黔西北畢節(jié)地區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖野外剖面和鏡下顯微特征

圖5 黔西北畢節(jié)地區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖成巖作用的微觀特征（一）

4.2.3 埋藏環(huán)境的裂縫作用及其膠結(jié)作用

埋藏成巖過程的膠結(jié)作用在研究區(qū)主要表現(xiàn)為充填于裂縫中的方解石膠結(jié)物的發(fā)育。黔西北畢節(jié)地區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖地層中裂縫十分發(fā)育，無論是野外露頭尺度還是顯微鏡微觀尺度均可見到多期裂縫的發(fā)育特征，野外露頭至少可識(shí)別出發(fā)育3期裂縫，平行、斜交或垂直層面發(fā)育（圖4b，圖4c）。裂縫往往被方解石充填，一期裂縫切斷碳酸鹽顆粒及其早期的方解石，而裂縫中充填的成巖方解石大多不具陰極發(fā)光，而二期和三期裂縫中充填的粒狀或具有世代結(jié)構(gòu)的方解石往往顯示橘黃色的陰極發(fā)光或環(huán)帶狀陰極發(fā)光，表明成巖過程中流體性質(zhì)的不斷變化（圖5g—圖5k）。

4.3 硅化作用

研究區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖的硅化作用在野外剖面上主要以結(jié)核狀、燧石團(tuán)塊或硅質(zhì)條帶形式產(chǎn)出，其顏色的深淺與團(tuán)塊或條帶內(nèi)部有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)，沙垮剖面茅口組頂部發(fā)育層狀硅質(zhì)巖層。顯微鏡下通過茜素紅S染色技術(shù)觀察發(fā)現(xiàn)，硅化作用主要有3種存在形式：①少數(shù)自生粒狀微晶石英星散狀分布于灰?guī)r泥晶基質(zhì)中或生物顆粒的外壁在溶蝕后被自生微晶石英所充填，這種產(chǎn)狀主要分布在棲霞組下部；②硅化作用（微晶石英或玉髓）主要表現(xiàn)為選擇性交代作用，以交代?、珊瑚、海百合等生物為主，保留其生物的輪廓或內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，其表面尤其是輪廓邊緣可見方解石或白云石晶體殘留（圖5l）；③呈港灣狀交代白云石晶體，石英晶體形態(tài)不規(guī)則，形成一圈厚度均勻的硅化反應(yīng)邊（圖5m—圖5o），或圍繞鞍形白云石晶體邊緣生長(zhǎng)形成白云石晶體的交代邊，這種硅化作用發(fā)生在白云化作用之后，或者與白云化作用伴生。硅化作用的成因機(jī)理有多種，如生物成因、交代成因及熱液成因等，而根據(jù)前人的研究，黔西北地區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖地層中的硅質(zhì)來源主要有2個(gè)：①碳酸鈣沉積物中大量生物死亡后，有機(jī)體腐爛產(chǎn)生有機(jī)酸、H2S和CO2等，形成局部酸性環(huán)境，碳酸鈣溶解，硅質(zhì)物沉淀交代灰?guī)r，使得分散在沉積物中的膠體SiO2析出聚集[19]，高含量的SiO2能集中成結(jié)核，并交代生物體或泥晶基質(zhì)形成硅質(zhì)灰?guī)r，或沿著沉積構(gòu)造面（如層面、解理、裂隙、縫合線）滲入交代而形成條帶狀燧石灰?guī)r等；②茅口組的硅質(zhì)層、硅質(zhì)團(tuán)塊、硅質(zhì)結(jié)核及硅質(zhì)膠結(jié)充填物等遍布整個(gè)古特提斯海，其物質(zhì)成分主要來源于地幔巖漿上涌，部分以熱泉形式通過斷裂系統(tǒng)噴入淺海海水中，因此硅質(zhì)的充填期與熱液活動(dòng)有關(guān)，與峨眉山玄武巖噴發(fā)產(chǎn)生的火山氣液注入水體所形成的硅膠盆地有關(guān)。地幔柱隆升過程中，有大量SiO2隨熱水被帶到海底，混合沉積于灰?guī)r中，形成燧石結(jié)核、燧石條帶或硅質(zhì)巖。由于地裂運(yùn)動(dòng)至二疊紀(jì)末幾乎近于結(jié)束，那么硅質(zhì)充填時(shí)間不應(yīng)晚于晚二疊世末期[36]。

圖6 黔西北畢節(jié)地區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖成巖作用的微觀特征（二）

4.4 白云化作用

黔西北畢節(jié)地區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖中白云石含量均未超過50%，未構(gòu)成真正的白云巖，主要以豹斑灰?guī)r或者白云質(zhì)灰?guī)r形式產(chǎn)出，根據(jù)顯微鏡下的鑒定特征，白云石主要有以下幾種產(chǎn)出形式：①星散狀分布的白云石，白云石呈半自形—自形菱形晶體零星散布于巖石中，具有暗玫紅色陰極發(fā)光（圖6a，圖6b）；②斑塊狀分布的白云石，原巖結(jié)構(gòu)和組分不清晰，呈斑塊狀分布的白云石具有霧心亮邊特征，晶體半自形—自形，顯示暗玫紅色陰極發(fā)光，放大可見條帶狀的陰極發(fā)光特征（圖6c—圖6f）；③交代生物顆粒的白云石，以交代?類等生物骨骼方解石晶體存在的白云石晶體往往伴隨晶間孔隙的發(fā)育，勾勒出生物顆粒的輪廓，晶體表面較污濁（圖6g—圖6i）；④鞍形白云石，晶體粗大，大多沿構(gòu)造裂隙分布，晶面彎曲，呈馬鞍狀，正交偏光下顯示波狀消光特征，具有暗玫紅色的陰極發(fā)光特征，常被后期裂縫切割（圖6j—圖6m），可見鞍形白云石被硅質(zhì)交代（圖6k，圖6l）或具有明顯的溶蝕特征（圖6n，圖6o），以及白云石溶解和之后的方解石的沉淀（圖4m，圖4n）。關(guān)于鞍形白云石沉淀目前說法不一，文獻(xiàn)［37］認(rèn)為，彎曲晶面和波狀消光特征的鞍形白云石膠結(jié)物沉淀溫度為60～150℃，而文獻(xiàn)［38］認(rèn)為，盡管鞍形白云石的最小沉淀溫度為60～80℃，但大多數(shù)報(bào)道的鞍形白云石的形成溫度為90～160℃，表明鞍形白云石的存在可能代表了相對(duì)較高的成巖溫度。

總之，從層位上來講，白云石主要分布在棲霞組上段及茅口組下部，各種分布樣式的白云石均呈現(xiàn)出暗玫紅色的陰極發(fā)光特征或顯示環(huán)帶狀的陰極發(fā)光。從白云石的賦存狀態(tài)及其與裂縫之間的發(fā)育關(guān)系而言，白云石的形成時(shí)間相對(duì)較早，根據(jù)硅質(zhì)充填時(shí)間可限定白云化作用時(shí)間應(yīng)在晚二疊世之前，此時(shí)茅口組處于淺埋藏階段。而中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖樣品整體均顯示出不發(fā)光—弱發(fā)光的陰極發(fā)光特征，表明巖石未受大氣淡水的強(qiáng)烈改造。同時(shí)全巖的碳氧同位素分析表明（表1），所有樣品δ13CPDB均為正值（1.2‰～4.6‰），說明無大氣淡水或有機(jī)質(zhì)的參與，至少表明無二者的顯著作用；而δ18OPDB全為負(fù)值（-10.1‰～-7.4‰），δ18OPDB的偏負(fù)說明其經(jīng)歷了較高溫度的影響。文獻(xiàn)［40］對(duì)四川盆地及其周緣中二疊統(tǒng)細(xì)—粗晶白云巖的研究也認(rèn)為，白云石形成時(shí)介質(zhì)溫度較高，應(yīng)是在埋藏條件下形成的。而文獻(xiàn)［18］對(duì)黔中中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖的研究表明，中—粗晶白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r（俗稱“糖粒狀”白云巖）的白云石形成溫度為130～180℃，而白云石晶間孔內(nèi)充填的方解石包裹體均一溫度為50～80℃，這說明它們均是埋藏條件下的產(chǎn)物，而非近地表形成的。形成較晚的方解石（白云石晶間孔充填物）比形成較早的白云石包裹體溫度低得多，說明白云石形成受到了特殊熱事件的影響。此外，若采用白云石的包裹體溫度推算古埋深（該區(qū)印支運(yùn)動(dòng)期末古地溫梯度為38.4℃/km，假設(shè)取地表溫度25℃），則其深度應(yīng)在2 750～4 050 m，這與當(dāng)時(shí)中二疊統(tǒng)所處淺埋藏條件嚴(yán)重不符，進(jìn)一步說明白云石的形成除了受到正常地?zé)嵩鰷氐挠绊懼猓赡苓€受到了局部高溫或特殊熱事件的影響。而黔西北畢節(jié)地區(qū)位于峨眉山玄武巖噴發(fā)的中帶，正好是中二疊世晚茅口期—晚二疊世早期峨眉山玄武巖強(qiáng)烈噴發(fā)的主要地區(qū)（圖7）。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景以及前人研究，認(rèn)為畢節(jié)地區(qū)中二疊統(tǒng)白云化作用與峨眉山玄武巖噴發(fā)熱事件有關(guān)，玄武巖漿具有異常高的潛能溫度（1 550℃），為白云化作用過程中Mg2+交代Ca2+提供強(qiáng)大的熱驅(qū)動(dòng)力[42]。而Mg2+的來源除了峨眉山玄武巖噴發(fā)提供之外，殘留地層水中也可能含有較多的Mg2+，而中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖中富含的棘皮類等高鎂方解石質(zhì)生物在埋藏成巖過程中可以析出Mg2+，同時(shí)壓溶作用亦可以是其中一個(gè)來源。當(dāng)然，現(xiàn)有資料難以確定Mg2+的具體來源以及局部高溫條件對(duì)白云巖的影響程度等問題，更為深入的認(rèn)識(shí)需要在進(jìn)一步的礦物學(xué)、巖石學(xué)特征研究以及流體包裹體溫度的測(cè)定以及地球化學(xué)等綜合研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

圖7 峨眉山大火成巖省地質(zhì)簡(jiǎn)圖（據(jù)文獻(xiàn)［41］）

4.5 溶解作用

黔西北畢節(jié)地區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖溶解作用總體而言不發(fā)育,巖石面孔率大多為0，粒間孔隙和生物顆粒內(nèi)部常常被微晶—亮晶方解石充填，偶爾可見粒間孔殘留，也僅在少數(shù)樣品中發(fā)育生物體腔孔及其溶蝕擴(kuò)大（圖4k，圖4l）。不過，值得注意的是，白云石的交代作用往往伴隨著孔隙的產(chǎn)生（圖4e,圖6h），這與許多研究者認(rèn)為的方解石的白云化過程是一個(gè)固相體積減小的過程從而孔隙度增加是相一致的[43]。而白云石被溶解形成晶?？變H僅保留其菱形輪廓以及裂縫中白云石的溶解伴隨方解石的沉淀是區(qū)內(nèi)溶解作用的顯著特征（圖4m—圖4o），這可能從另一方面說明白云石形成時(shí)間較早，同時(shí)也側(cè)面印證了熱液溶蝕作用的較大可能性，這屬于熱液溶蝕作用的典型的倒退溶解模式[44]，即在埋藏成巖系統(tǒng)中，隨著地層流體溫度的降低，地層壓力的減小或埋藏深度的減小，碳酸鹽礦物都可能從飽和狀態(tài)進(jìn)入不飽和狀態(tài)，從而發(fā)生碳酸鹽的溶解，而前人亦報(bào)道四川盆地西部棲霞組中的熱液白云化作用也發(fā)生類似的倒退溶解[45]。當(dāng)然，研究區(qū)溶解流體的來源不排除有機(jī)酸熱演化過程中的溶蝕作用，鏡下可見方解石晶體間瀝青的充填。

4.6 壓溶作用

又稱為化學(xué)壓實(shí)作用，縫合線的發(fā)育（圖4j）和顆粒之間的凹凸—縫合線接觸關(guān)系在研究區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖十分常見，縫合線往往切斷生屑顆粒甚至海水膠結(jié)物、馬牙狀膠結(jié)物和棘皮動(dòng)物的同軸增生膠結(jié)物等，均表明其發(fā)育時(shí)間較晚。壓溶作用使得埋藏流體對(duì)于CaCO3過飽和從而沉淀晚期膠結(jié)物[46]，這導(dǎo)致縫合線附近的致密膠結(jié)作用，有時(shí)可見到沿縫合線發(fā)育的方解石的沉淀作用。

圖8 黔西北畢節(jié)地區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖成巖序列

5 成巖序列

棲霞組和茅口組灰?guī)r含有豐富的?類、珊瑚、腕足類、腹足類和雙殼類生物（屑）化石，填隙物以泥晶方解石為主，反映了當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境是一個(gè)平靜溫暖的淺水海域，鹽度正常，適于各種底棲生物的生長(zhǎng)繁殖。碳酸鹽巖沉積之后經(jīng)歷了復(fù)雜的成巖作用改造過程，包括準(zhǔn)同生—同生階段海水潛流環(huán)境中泥晶化作用使得部分碳酸鹽顆粒向泥晶轉(zhuǎn)化，顆粒間和顆粒內(nèi)部等厚環(huán)邊和馬牙狀海水膠結(jié)物的發(fā)育以及棘皮動(dòng)物的早期共軸加大；早成巖階段淡水潛流和淡水滲流環(huán)境中充填于粒間和粒內(nèi)的粒狀—塊狀亮晶方解石膠結(jié)物，繼續(xù)生長(zhǎng)的共軸加大方解石膠結(jié)物，以及泥晶向亮晶轉(zhuǎn)變、文石或鎂方解石等不穩(wěn)定組分新生變形成方解石等一系列的新生變形作用，還有可能發(fā)育于淡水潛流和滲流環(huán)境的部分孔隙又被后期膠結(jié)物充填；巖石進(jìn)入埋藏環(huán)境的中—晚成巖階段發(fā)育塊狀—嵌晶方解石膠結(jié)以及裂縫中充填多期的方解石和少量白云石，隨著東吳運(yùn)動(dòng)全區(qū)的構(gòu)造抬升以及峨眉山玄武巖的噴發(fā)，產(chǎn)生白云化作用、硅化作用以及白云石的溶解作用和其他埋藏溶蝕作用等，同時(shí)埋藏環(huán)境中壓溶作用及縫合線在研究區(qū)十分常見。同時(shí)要強(qiáng)調(diào)的是，壓實(shí)作用自巖石沉積之后因上覆載荷而產(chǎn)生，裂縫的發(fā)育階段和期次需要更進(jìn)一步的研究劃分。根據(jù)不同成巖環(huán)境成巖組構(gòu)和成巖作用的分析，最終建立了黔西北畢節(jié)地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組碳酸鹽巖的成巖演化序列（圖8）。

6 結(jié)論

黔西北畢節(jié)地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組碳酸鹽巖富含?類、珊瑚、腕足類、棘皮動(dòng)物、瓣鰓類等生物化石，以發(fā)育泥晶生屑灰?guī)r和生屑泥晶灰?guī)r為主，成巖作用復(fù)雜。巖石以不具陰極發(fā)光—弱陰極發(fā)光為主，并且碳同位素為1.2‰～4.6‰，因而受大氣淡水的影響微弱甚至不受影響。主要經(jīng)歷了準(zhǔn)同生—同生階段泥晶化作用、等厚環(huán)邊和馬牙狀方解石膠結(jié)作用、方解石共軸加大，新生變形作用、粒狀方解石膠結(jié)作用以及壓實(shí)作用；中—晚成巖階段裂縫的發(fā)育以及方解石的膠結(jié)、硅化作用、白云化作用、壓實(shí)壓溶作用以及白云石的溶解作用等。硅化作用和白云化作用可能受到與晚二疊世峨眉山玄武巖噴發(fā)有關(guān)的熱事件的影響，但具體的成因機(jī)理和影響機(jī)制尚待深入研究，如斑塊狀白云石與鞍形白云石是否具有不同的形成機(jī)制，而與峨眉山玄武巖噴發(fā)有關(guān)的熱事件是提供了白云化作用的鎂離子來源還是只是提供了白云石交代方解石的熱驅(qū)動(dòng)力等問題都值得進(jìn)一步深入探討。