四川盆地西部雷口坡组非热液成因鞍形 白云石的发现及意义

2020-03-06 13:32李国蓉刘正中谢子潇段勇民邓美洲王雨辰吴章志
石油与天然气地质 2020年1期
关键词:白云石成岩热液

李国蓉,刘正中,谢子潇,段勇民,何 赛,邓美洲,王雨辰,李 勇,吴章志

(1.成都理工大学,四川 成都 610059; 2.中国石化 西南油气分公司,四川 成都 610041)

法国博物学家Deodat de Dolomieu(1791)首次描述了白云石和白云岩。Radke and Mathis(1980)对鞍形白云石进行了描述,认为鞍形白云石是一种乳白色、灰色或棕色的亮晶白云石晶体,具有独特的锥面、弯曲晶面和晶格、波状消光、珍珠光泽、丰富的流体包体和晶内微量元素成分变化范围大等特点,鞍形晶体形态和弯曲晶面反映了原子沉淀的高速度和附着晶体生长模式,正交偏光镜下矿物的波状消光与晶格弯曲有关,而反射光下不透明-半透明乳白色特征由大量流体包裹体引起[1]。随后,大量的学者认为鞍形白云石是热液作用及热液白云石化的标志[2-17];少数学者提及鞍形白云石也可非热液成因[18-19]。

沈安江、周进高等(2008)的研究提及四川盆地雷口坡组白云岩储层中见少量鞍形白云石,主要充填于埋藏期裂缝或溶孔中,对孔隙的影响不大[20]。汪华(2009)、陈昭国(2011)、秦川(2012)、余永强(2017)、赵聪(2019)等在他们的博、硕士学位论文研究中,在龙深1井、中46井、青林1井、涞1井、磨16、22井、女深2井、遂47井、营21井、川峰188井、羊深1井、鸭深1井等多口井的雷口坡组中发现了鞍形白云石,可存在于溶蚀孔洞和裂缝中,认为它是热液作用的产物,并由此将相关储层解释为热液白云岩优质储层[21-29]。彭靖淞、刘树根等(2014)的研究发现龙门山前缘雷口坡组储层中鞍形白云石广泛发育,并认为鞍形白云石与连晶硬石膏/裂缝中多晶硬石膏+萤石+天青石+自生石英构成热液矿物组合,或者与二叠纪—中三叠世的“峨眉地裂运动”相关的热液活动有关,或者部分与深埋藏过程中的TSR作用有关[30]。

我们对四川盆地西部雷口坡组的研究中,发现除了热液成因鞍形白云石外,还广泛发育非热液成因鞍形白云石。本文依据它们两者岩石学及地球化学特征的比较分析,进一步认识了非热液成因鞍形白云石的地质地球化学特征和形成机制。佷显然,正确识别出非热液成因鞍形白云石,对于正确把握相关储层的成因机制和储层发育规律具有重要意义。

1 地质背景

研究区位于四川盆地西部,构造上,由东向西,包括了广汉-中江斜坡带、新场隆起带、文星-绵阳斜坡带、金马-鸭子河-安县隆起带,进一步向西则为龙门山构造带;中三叠统雷口坡组是该区域极具勘探开发潜力的层系,目前已有羊深1、彭州1、鸭深1、龙深1、孝深1、川科1、都深1、新深1和潼深1等一系列针对雷口坡组的钻井,它们在雷口坡组获得高产工业性天然气流或良好油气显示,是本论文研究的重点钻井(图1),此外,本论文研究中还涉及了龙门山区的绵竹汉旺、江油黄连桥-北川香水、江油石元乡马鞍塘等野外露头剖面。

雷口坡组沉积时期,四川盆地西部处于扬子陆块西缘,扬子陆块经过志留纪末加里东运动后与华夏板块拼合在一起形成华南陆块,其南、西、北三面被特提斯洋所包围,东南缘为古西太平洋,特提斯洋、古西太平洋的发展演化影响区内雷口坡组的沉积作用,尤其是特提斯洋的影响更甚[31]。在扬子陆块内,包括四川盆地在内的中上扬子区域,为一个大型陆表海台地,以局限台地相带发育为特征;上扬子内部泸州、开江等一些隆起使得陆表海内部地形凹凸不平,它们与边缘隆起发育导致的多海侵入口的联合作用,致陆表海台地内部沉积环境和沉积相复杂多变。这一时期既是古特提斯洋的闭合阶段,又是中特提斯洋开始发育的阶段,并直接导致了龙门山以西甘孜-理塘洋的发育;与聚敛和离散有关的构造作用、岩浆作用较为发育,并由此深部元素通过断裂及火山作用进入深盆地内;进而,通过海平面上升和海侵作用,这些富含了深部元素的深盆地海水就可侵入扬子陆块浅水区;通过广泛、强烈的蒸发而浓缩、富集,为早中三叠世扬子陆块浅水区蒸发岩的广泛发育提供了物质基础[32-40]。而这一时期极端发育的巨型季风气候机制,造就了包括研究区在内的整个东特提斯洋区域极度干旱、炎热,为蒸发岩的广泛发育创造了条件,也为雷口坡组微生物碳酸盐岩的优势发育创造了条件[41-43]。

图1 四川盆地西部构造沉积相带及重点研究钻井剖面位置Fig.1 A diagram showing the tectonic-sedimentary facies zones and the profile position of key drilling in the Western Sichuan Basin

中、晚三叠世之间,包括四川盆地西部在内的广大区域发生了一次区域性不整合[44-51],致雷口坡组遭受较强烈的大气水岩溶改造。晚三叠世以来,区内处于川西前陆盆地与龙门山造山带的接触部位,由于特提斯洋的开启闭合、印度板块向欧亚板块的碰撞带来的断裂多期次活动、多期次隆升成山、多期次盆地沉降对研究区雷口坡组的改造发挥作用;有关岩浆活动主要在印支期第二幕、燕山运动第Ⅰ-Ⅲ幕期间发育,喜马拉雅期有零星发育分布[52];埋藏剥蚀历史表现为:古新世之前,表现为持续埋藏加深,古新世以来,表现为抬升变浅[53-55]。

2 非热液成因鞍形白云石及其矿物学、岩石学特征

四川盆地西部雷口坡组发育多种类型白云石,包括粉-微晶白云石、粉-细晶它形脏白云石、粉-细晶自形白云石、鞍形白云石等。鞍形白云石以晶体较粗大,可达中-巨晶,晶形不好、晶面扭曲、可显镰刀状形态,正交光下具波状消光为特征(图2)。根据产出状态,鞍形白云石进一步分为3种;其一是灰岩中交代方解石的鞍形白云石斑块,可交代灰岩沉积组构、成岩缝洞方解石、去膏化方解石、构造裂缝方解石(图2a,d);其二是白云岩中溶蚀缝孔洞内沉淀的鞍形白云石(图2b,e);其三是构造裂缝内沉淀的鞍形白云石,可受到缝合线及构造角砾化改造(图2c,f)。统计结果,白云岩中溶蚀缝孔洞内鞍形白云石出现频率高,为19.74%;灰岩中鞍形白云石斑块的出现率较高,为7.37%;裂缝内鞍形白云石出现频率低,为4.63%。

阴极发光分析,这三种产状的鞍形白云石特征有别;灰岩中鞍形白云石斑块往往发玫瑰红色光,而灰岩围岩近于不发光,两者反差较大(图3a,d);白云岩中溶蚀缝孔洞内鞍形白云石发暗玫瑰红色光,与白云岩围岩及溶蚀缝孔洞内粉-细晶自形白云石发光近于一致(图3b,e);构造裂缝内鞍形白云石发亮桔红色光(图3c,f),与前面几者明显不同。分析认为,灰岩中鞍形白云石斑块、白云岩中溶蚀缝孔洞内鞍形白云石的阴极发光具有相似性,并与白云岩围岩及埋藏成因粉-细晶自形白云石具有相似性,表明这些白云石具有大致相似的Fe和Mn含量及Mn/Fe比值,进而暗示了它们形成于相似的条件和流体组成,成岩流体为雷口坡组地层内部来源流体,它们可能属于非热液成因鞍形白云石;而构造裂缝内鞍形白云石阴极发光特征明显不同于白云岩围岩,不同于灰岩中鞍形白云石斑块,不同于白云岩溶蚀缝孔洞内鞍形白云石,不同于前述交代成因粉-细晶自形白云石和溶蚀缝孔洞内粉-细晶自形白云石,揭示了此类白云石具有独特的Fe和Mn含量及Mn/Fe比值,暗示了其不仅仅是埋藏成因,存在外部流体进入参与作用的可能性,可能属于热液成因鞍形白云石。这与后面的微量元素分析结果相吻合。

图2 四川盆地西部雷口坡组鞍形白云石(sd)Fig.2 The saddle-shaped dolomite(sd)in the Leikoupo Formation,Western Sichuan Basina.灰岩中交代成因鞍形白云石斑点,羊深1井,雷四段,埋深6 124.33m;b.白云岩中溶蚀缝洞鞍形白云石及方解石充填,羊深1井,雷四段,埋深6 210.10m;c.膏云岩中构造裂缝鞍形白云石及硬石膏充填,潼深1井,雷四段,埋深5 849.47m;d.灰岩中交代成因鞍形白云石斑块,正交光下波状消光特征清楚,彭州1井,雷四段,埋深5 765.10m;e.白云岩中溶蚀缝洞内鞍形白云石部分充填,鸭深1井,雷四段,埋深5 786.91m;f.膏云岩 中多期裂缝内鞍形白云石充填,龙深1井,雷三段,埋深6 296.17m。

图3 四川盆地西部雷口坡组鞍形白云石(sd)的阴极发光特征Fig.3 Cathodoluminescence characteristics of saddle-shaped dolomite(sd)in the Leikoupo Formation,Western Sichuan Basin a,d.灰岩中的交代成因鞍形白云石斑块发玫瑰红色光,灰岩围岩近于不发光,羊深1井,雷四段,埋深6 121.94 m,a图为(-),d图为(cl),5×;b,e.白云岩溶蚀孔洞内沉淀成因鞍形白云石发玫瑰红色光,与白云岩围岩发光颜色相似,羊深1井,雷四段,埋深6 217.15 m,b图为(-),e图为(cl),5×; c,f.构造裂缝内鞍形白云石发亮桔红色光,白云岩围岩发玫瑰红色光,潼深1井,雷四段,埋深5 849.79 m,c图为(-),f图为(cl),5×

3 非热液成因鞍形白云石的地球化学特征及白云石化流体性质

3.1 碳、氧稳定同位素特征与成岩流体性质指示

碳酸盐岩的δ13C值主要受到碳来源的控制,有机质氧化产生的轻CO2的加入会致使碳酸盐矿物的δ13C值偏负;若没有外来碳源的加入,δ13C值则相对于原岩变化很小。δ18O值则主要受控于成岩流体性质及温度和盐度,因此可以凭借其特征分析成岩时的古盐度及古温度、流体的性质及来源,进而也可以指示岩样成岩蚀变强度及成岩环境。

表1是区内雷口坡组不同类型白云石的碳、氧稳定同位素分析结果,图4是区内雷口坡组鞍形白云石及相关类型白云石的碳、氧稳定同位素分布,可见不同产状的鞍形白云石的碳、氧稳定同位素组成差异明显。交代成因的鞍形白云石斑块具有δ13C值正值—负值变化、δ13C(PDB)值为-1.33‰~2.57‰,平均值为0.85‰;δ18O(PDB)值相对较低,为-5.52‰~-7.87‰,平均值为-6.64‰。缝孔洞内鞍形白云石具有δ13C(PDB)低负值—正值变化,为-0.72‰~2.57‰,平均值为0.057‰;δ18O(PDB)值相对较低,为-5.22‰~-7.56‰,平均值为-6.44‰。构造裂缝内脏鞍形白云石具有δ13C(PDB)值为正值,为0.38‰~2.69‰,平均值为1.14‰;δ18O(PDB)值相对较高,为-1.97‰~-5.35‰,平均值为-4.19‰。

表1 四川盆地西部雷口坡组白云石碳、氧稳定同位素分析结果统计Table 1 Statistics on the analysis of carbon and oxygen stable isotopes of the dolomite in the Leikoupo Formation, Western Sichuan Basin

分析认为,交代成因鞍形白云石斑块、缝孔洞内鞍形白云石沉淀物的δ13C值与微晶白云石、粉-细晶自形白云石的δ13C值较为接近,指示了成岩流体为早-中三叠世蒸发海水来源地层水;δ18O值相对较低,可能是相对较高的形成温度的反映。进一步,结合此类白云石包裹体均一化温度平均值为147.65℃,依据103lnα=3.14×106/t2-2.0(α=[1 000+δ18O(白云石,SMOW)]/[1 000+δ18O(水,SMOW)],恢复得到白云石化流体的δ18O(SMOW)值为6.64‰~9.01‰,与前人测得的三叠系嘉陵江组-雷口坡组一段的碳酸盐岩地层水δ18O(SMOW)值(2‰~9‰)[50]较为接近(图5),可以认为交代成因鞍形白云石斑块、孔洞内鞍形白云石的成岩流体为雷口坡组沉积期干旱高盐度海水演化而来的地层卤水,也由此揭示了此类鞍形白云石的非热液成因。

构造裂缝鞍形白云石的碳、氧稳定同位素组成与交代成因鞍形白云石、缝孔洞内鞍形白云石存在较大差异,意味着它们的成因机制具有较大差异。构造裂缝内鞍形白云石的δ18O值反而较浅埋藏成因粉-细晶自形白云石高,则表明早-中三叠世蒸发海水来源地层水难以通过进一步埋藏加深及温度升高形成此类裂缝鞍形白云石,此类鞍形白云石的形成流体是地层外部流体,是深部热液流体,流体本身δ18O值较高。进一步,结合裂缝内鞍形白云石的包裹体均一化温度为142.85 ℃,恢复得到沉淀白云石流体的δ18O(SMOW)值为8.50‰~11.93‰(图6),也表明此类流体不是雷口坡组沉积期干旱、高盐度海水演化而来的地层卤水,而可能是与中酸性岩浆活动有关的岩浆期后热液。

图4 四川盆地西部雷口坡组鞍形白云石碳、氧稳定同位素分布Fig.4 The distribution of carbon and oxygen stable isotopes of the saddle-shaped dolomite in the Leikoupo Formation, Western Sichuan Basin

图5 四川盆地西部雷口坡组白云石化流体氧同位素组成恢复(a)与不同地层卤水δ18O值[30]比较(b)Fig.5 The reconstruction of oxygen isotope composition of dolomite fluids in the Leikoupo Formation(a),and comparison of δ18O values[30] of brine in various formations(b),Western Sichuan Basin

由此,结合构造裂缝内鞍形白云石可受到缝合线及构造角砾化切割改造,加之包裹体均一化温度不是太高,考虑地质背景演化,可以认为测试样品构造裂缝鞍形白云石的形成可能与印支二幕-燕山二幕期间岩浆活动相关的热液作用有关;这一时期,雷口坡组上覆沉积物厚度尚较小,地层温度在70~110 ℃范围[47-48],与岩浆活动相关的热液进入导致成岩流体温度升至140 ℃左右。而交代成因鞍形白云石斑块、缝孔洞内鞍形白云石则是在燕山二幕之后不断加深的地层埋藏深度和地层温度中形成的。

2.境内外利差(LC):目前,上海银行间同业拆借利率(SHIBOR)在市场化产品定价中得到广泛运用,利率市场化程度较高,因此选取上海银行间市场1年期同业拆借利率作为国内利率的代理指标,选取市场化水平高的伦敦银行间同业拆借市场1年期同业拆借利率(LIBOR)作为国际利率的代理指标。境内外利差(LC)=SHIBOR-LIBOR。

3.2 稀土元素组成特征与成岩流体性质指示

元素周期表中原子序数为57~71的15个元素,加上化学性质相近的钇统称为稀土元素;岩石或矿物中稀土元素的含量受控于岩石或矿物的成分组成和形成岩石的氧化还原状态;岩石或矿物中的稀土元素组成往往是成岩流体及物质来源、形成环境的指示剂,特别是识别热液作用的重要标志;通常,稀土元素Eu正异常、Ce负异常指示了高温热液作用的发生。

图6是区内雷口坡组鞍形白云石的稀土元素组成图,可见交代成因鞍形白云石斑块的稀土元素组成与正常海相灰岩、微晶灰岩极其相似,孔洞内鞍形白云石的稀土元素组成还缺乏Ce异常、缺乏Eu异常,与前述微晶云岩的稀土元组成特征极其相似,揭示了这些鞍形白云石的流体为沉积期干旱、高盐度海水来源地层卤水,揭示了其非热液成因。构造裂缝内鞍形白云石相对较正常海相灰岩或微晶灰岩富集稀土元素,具有明显的Eu负异常,明显不同于前述的微晶白云石、微-粉晶它形脏白云石、粉-细晶自形白云石、交代成因鞍形白云石斑块以及孔洞内鞍形白云石的稀土元素组成,揭示了沉淀构造裂缝内鞍形白云石的流体既不是沉积期海水,也不是沉积期海水来源的地层卤水,而是来源于地层外部或深部的流体,结合富集稀土元素及Eu负异常特征,可能暗示了是与中酸性岩浆期后活动有关的深部热液。

图7是区内雷口坡组各类白云石的δEu-δCe交汇图,可见微晶灰岩、微晶白云石、微-粉晶它形脏白云石、粉-细晶自形白云石、交代成因鞍形白云石斑块、孔洞内鞍形白云石都投点落入了Eu正异常、Ce负异常的区域,指明了形成它们的流体为中三叠世雷口坡组沉积时期的干旱高盐度海水、沉积时期干旱高盐度海水来源并演化而来的地层卤水。而构造裂缝内鞍形白云石投点落入了Ce缺乏异常、Eu负异常的区域,也指示了沉淀构造裂缝鞍形白云石的流体不同于前面的各类白云石,不是中三叠世雷口坡组沉积时期的干旱高盐度海水、沉积时期干旱高盐度海水来源并演化而来的地层卤水,而是地层外部或深部来源的流体,与中酸性岩浆期后活动有关的深部流体。

图6 四川盆地西部雷口坡组鞍形白云石稀土元素组成Fig.6 Rare-earth element compositions of the saddle-shaped dolomite in the Leikoupo Formation,Western Sichuan Basin

图7 四川盆地西部雷口坡组白云石δEu-δCe交汇图Fig.7 The cross plot of δEu-δCe of the dolomite in the Leikoupo Formation,Western Sichuan Basin

3.3 微量元素组成特征与成岩流体性质指示

微量元素是指不作为体系中任何相的主要组分(化学计算)存在的元素。在碳酸盐岩成岩过程中,元素迁移的总体趋势是Sr,Na和Mg的丢失和Zn,Fe和Mn的获取,海水及派生流体中Sr是最为重要的示踪元素,而大气淡水环境中Mn是重要的示踪元素,它们的含量能反映成岩环境的开放程度,高Sr低Mn为相对封闭的成岩环境,高Mn低Sr为相对开放的成岩环境。Mn/Sr比值大小能反映样品成岩蚀变性及其对海水代表性,其比值越低对海水代表性越好,样品经历的成岩蚀变越弱,比值越高对海水代表性越差,样品经历的成岩蚀变越强。本次研究白云石的微量元素含量通过ICP-MAS、电子探针分析等两种方式获得。

3.3.1 ICP-MAS分析白云石微量元素含量

ICP-MAS分析结果,不同类型鞍形白云石的微量元素组成有差异(图8);交代及孔洞内鞍形白云石具有K,Na和Sr含量相对较高,Mn和Fe含量均低的特征;构造裂缝内鞍形白云石具有K和Fe含量低,Na和Sr含量高,Mn含量较高的特征。

分析认为,交代成因及孔洞内鞍形白云石的K,Na和Sr含量相对较高则可能是上述3个元素的分配系数小于1,导致流体中K,Na和Sr浓度不断增高,从而沉淀鞍形白云石的自然结果,由此,推知沉淀此类鞍形白云石的流体与形成微晶白云石、微-粉晶它形脏白云石、粉-细晶自形白云石的流体具有相似性,为干旱高盐度海水演化而来。而构造裂缝内鞍形白云石具有K和Fe含量低,Na和Sr含量高,Mn含量较高的特征,明显不同于孔洞内鞍形白云石,其成岩流体不是高盐度海水自然演化而来,而可能有外部或深部流体的加入。

图9是电子探针分析获得的区内雷口坡组白云石微量元素含量,交代成因的鞍形白云石斑块具有K2O,Na2O,SrO和MnO含量低,FeO含量较高的特征。孔洞内鞍形白云石亦具有K2O,Na2O,SrO和MnO含量低,FeO含量较高的特征。构造裂缝内鞍形白云石分为两种情况,其一是表现为K2O,Na2O,SrO,MnO和FeO含量均低的特征;其二是以龙深1井第25回次岩芯为代表,显微镜下表现为干净的粗晶鞍形白云石,阴极射线下不发光,探针分析表现为K2O和Na2O含量低,SrO和MnO含量相对较高,FeO含量高的特征。

显然,电子探针分析揭示,孔洞内自形白云石、交代成因鞍形白云石斑块、孔洞内鞍形白云石、部分构造裂缝内鞍形白云石的K2O,Na2O,SrO,MnO和FeO含量特征大体相似,MnO和FeO含量及其Mn/Fe比值变化与这些白云石的阴极发光特征非常吻合等等,可能揭示了它们是从相似或相同的流体中沉淀而来,或者这些白云石化流体都为干旱高盐度海水演化而来。而另一类构造裂缝鞍形白云石的电子探针分析微量元素含量特征明显不同于前面,展现出SrO和MnO含量相对较高,FeO含量高的特征,表明白云石化流体不同于前面,不是干旱高盐度海水演化而来,而是地层外部或深部来源,其MnO和FeO含量及其Mn/Fe比值变化亦与此类裂缝白云石的阴极发光特征吻合,则表明此期深部流体成因鞍形白云石与阴极射线下发亮桔红色光的裂缝鞍形白云石并非同一期热液作用,亦即研究区雷口坡组存在多期热液作用,盆缘区断裂多期次活动是热液多期次作用的诱导因素。

图8 四川盆地西部雷口坡组白云石微量元素组成特征(据ICP-MAS分析)Fig.8 The trace element compositions of the dolomite in the Leikoupo Formation,Western Sichuan Basin(according to ICP-MAS analysis)

图9 四川盆地西部雷口坡组白云石微量元素化合物特征(据电子探针分析)Fig.9 The trace element characteristics of the dolomite in the Leikoupo Formation,Western Sichuan Basin(according to electronic probe analysis)

4 非热液成因鞍形白云石的形成机制与模式

综上所述,可以确认四川盆地西部雷口坡组构造裂缝内鞍形白云石系热液成因鞍形白云石,灰岩中交代成因鞍形白云石及孔洞内鞍形白云石系非热液成因鞍形白云石,总结提出它们的成因模式。

4.1 中-晚成岩期构造-断裂活动热液白云石化形成裂缝内鞍形白云石

构造裂缝内鞍形白云石在区内有关钻井雷四段较为少见,但就整个雷口坡组仍较为发育,本次研究的龙深1井则非常发育,并有多期次发育充填的特点,其可受到缝合线及构造角砾化切割改造,表明其形成相对较早。其在阴极射线下可表现为发亮桔红色光或橘红色、不发光两类,其白云石有序度较高,δ13C值为正值及δ18O值明显较高,锶同位素值较高,明显较海相微晶灰岩富集稀土元素并显Eu负异常,ICP-MAS分析揭示其K和Fe含量低,Na和Sr含量高,Mn含量较高的特征,阴极射线下不发光者电子探针分析表现为K2O和Na2O含量低,SrO和MnO含量相对较高,FeO含量高的特征,它们明显不同于雷口坡组地层中微晶白云石、粉-细晶自形白云石、交代成因鞍形白云石斑块、孔洞内的鞍形白云石,指示了白云石化流体不是雷口坡组地层内部干旱高盐度海水来源演化而来的地层卤水,而是雷口坡组地层外部流体,与深部中、酸性岩浆期后活动有关的热液流体。结合区域内印支二幕—燕山三幕期间中、酸性岩浆活动较为活跃,本次研究认为这些热液白云石主要是印支二幕—燕山三幕断裂岩浆活动热液白云石化作用的产物,具体模式见图10。

4.2 中-晚成岩期中-深埋藏地层卤水白云石化形成非热液成因鞍形白云石

灰岩中交代成因鞍形白云石斑块、白云岩中溶蚀缝孔洞内鞍形白云石沉淀充填是区内雷口坡组较为普遍的成岩现象,交代成因鞍形白云石可交代去膏化方解石和裂缝方解石;缝孔洞内沉淀的鞍形白云石原生包裹体均一化温度可达137.5~165.5 ℃,等等指明其形成于中-深埋藏条件下。其有序度较高,δ13C值为低负值及δ18O值都低,锶同位素组成相对较高,稀土元素组成与微晶灰岩相近,并与微晶云岩极其相似,ICP-MAS分析揭示K,Na和Sr含量相对较高,亦与微晶白云石相似,指示了其白云石化流体是与形成微晶白云石相似的高盐度流体,但又具有一些差异性,可能是雷口坡组地层内部沉积期干旱高盐度海水来源演化而来的地层卤水,还有印支期第Ⅰ幕不整合面时期进入地层的大气水与岩石充分水岩交换反应后的地层卤水的加入。结合此类白云石发育分布与沉积环境和相的关系欠密切,在潮上带、潮坪、潮下带、泻湖、微生物礁滩、滩间等环境或微相中均可发育,但优势发育分布与三级层序高位体系域相联系,本次研究认为它们是中晚成岩期中深埋藏地层卤水白云石化的产物,具体模式见图(图11)。

图10 中-晚成岩期构造-断裂活动热液白云石化作用模式Fig.10 A schematic diagram showing the hydrothermal dolomitization of tectonic-faulting activities during the middle-to-late diagenetic period

图11 中-晚成岩期中-深埋藏地层卤水白云石化作用模式Fig.11 A schematic diagram of medium-to-deep buried brine dolomitization during the middle-to-late diagenetic period

5 非热液成因鞍形白云石的储层成因指示意义

由上述研究可知,尽管四川盆地西部雷口坡组鞍形白云石较为普遍,但它们主要为中深埋藏地层卤水白云石化作用形成,少量鞍形白云石为热液白云石化作用形成。虽然中晚成岩期热液白云石化可以多期次发育,与断裂及多期次断裂活动有关,主要表现为相关构造裂缝内鞍状白云石沉淀;处于盆缘断裂部位的龙深1井雷口坡组就展现出构造裂缝内热液成因鞍形白云石充填现象普遍而较强,而处于盆地内部的潼深1、新深1、鸭深1等井则表现为偶见或局部层段有发育,由此,可以认为中晚成岩期热液白云石化现象局部发育,热液流体在四川盆地西部雷口坡组的活动及其对储层的改造有限,指示了雷口坡组储层并非热液作用成因,而是另有成因。

研究表明,膏模孔及膏溶孔洞是四川盆地西部雷口坡组储层的主要储渗空间,与印支Ⅰ幕不整合面有关的古表生期大气水膏溶作用是储渗空间形成的主要机制。埋藏条件下,地层流体及热液流体活动较弱,印支Ⅰ幕不整合面岩溶形成的膏模孔、膏溶孔洞以及溶蚀孔隙和溶蚀孔洞被埋藏条件下的沉淀物充填破坏较弱,主要表现为局部可见少量孔洞边缘有少量粉-细晶自形白云石生长,局部可见中-粗晶鞍形白云石部分充填溶蚀孔隙和溶蚀孔洞,大量的有效空间得以保存下来。

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川西拗陷中侏罗统沙溪庙组致密砂岩成岩相
塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩热液蚀变类型及蚀变流体的分带特征
热液锆石鉴定特征及在热液型金矿床年代学研究中的应用
青阳白云石矿采场回采顺序优化