江文劍，侯明才,2，邢鳳存,2，徐勝林，林良彪,2

(1.成都理工大學(xué) 沉積地質(zhì)研究院，成都　610059；2.油氣藏地質(zhì)與開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都　610059)

?

川東南寒武系婁山關(guān)群白云巖成巖作用特征

江文劍1，侯明才1,2，邢鳳存1,2，徐勝林1，林良彪1,2

(1.成都理工大學(xué) 沉積地質(zhì)研究院，成都610059；2.油氣藏地質(zhì)與開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都610059)

摘要：通過(guò)對(duì)川東南寒武系婁山關(guān)群兩剖面(京竹和中壩)的白云巖及后期充填物的巖石學(xué)、碳氧同位素和陰極發(fā)光特征綜合研究，系統(tǒng)分析了婁山關(guān)群白云巖成巖作用類(lèi)型及特征，其主要的成巖作用類(lèi)型包括白云巖化作用、溶蝕作用、膠結(jié)作用和硅化作用等，認(rèn)為白云巖成因有4種：準(zhǔn)同生、回流滲透、埋藏和熱液白云巖化作用。并將成巖作用階段劃分為準(zhǔn)同生、早成巖、晚成巖和表生成巖等4個(gè)階段。同時(shí)，分析了成巖演化的影響因素及其對(duì)孔隙發(fā)育的影響，其成巖演化主要受到沉積環(huán)境、沉積物原始結(jié)構(gòu)特征和沉積旋回等因素的影響。形成于潮坪潟湖環(huán)境的泥微晶白云巖，原始孔隙不發(fā)育，受后期成巖流體改造較弱，孔隙不發(fā)育；形成于灘相環(huán)境的顆粒白云巖和晶粒白云巖，原始孔隙較發(fā)育，后期成巖流體改造較強(qiáng)，孔隙發(fā)育，可以作為良好的油氣儲(chǔ)集層。

關(guān)鍵詞：成巖作用；白云巖；婁山關(guān)群；寒武系；川東南地區(qū)

眾所周知，白云巖可以形成良好油氣儲(chǔ)集層，尤其是在深層古老碳酸鹽巖儲(chǔ)層中占有很重要地位。據(jù)前人統(tǒng)計(jì)，在埋深超過(guò)4 500 m或者時(shí)代早于志留紀(jì)的46個(gè)碳酸鹽巖油氣田中，除了4個(gè)是以灰?guī)r為儲(chǔ)集層外，其余全部為白云巖儲(chǔ)集層[1-4]。而白云巖儲(chǔ)層中大部分孔隙是后期成巖作用過(guò)程形成的次生孔隙，成巖作用對(duì)孔隙演化起著很重要的控制作用[5-10]。四川盆地東南地區(qū)下古生界寒武系婁山關(guān)群發(fā)育厚層白云巖，具有良好油氣勘探前景[11-15]，但是前人對(duì)該區(qū)影響儲(chǔ)層孔隙發(fā)育的成巖作用研究較少。本文通過(guò)對(duì)川東南地區(qū)京竹和中壩兩剖面寒武系婁山關(guān)群白云巖成巖作用的研究，以期為該區(qū)尋找有利油氣儲(chǔ)集層提供依據(jù)。

1地質(zhì)背景

研究區(qū)位于四川盆地東南部(圖1)，構(gòu)造上包括川東高陡構(gòu)造帶和川南低陡構(gòu)造帶。婁山關(guān)群屬于寒武系第三統(tǒng)上部—芙蓉統(tǒng)，底界和頂界分別與寒武系第三統(tǒng)高臺(tái)組和奧陶系桐梓組呈整合接觸。該區(qū)主要發(fā)育一套厚層白云巖，夾少量灰?guī)r，整體呈現(xiàn)“西北薄、東南厚”的特點(diǎn)，總厚度在343～900 m之間，前人研究成果表明，其沉積環(huán)境總體上為碳酸鹽巖局限臺(tái)地[16-17]。

2巖石類(lèi)型和充填物特征

川東南地區(qū)中壩和京竹露頭剖面寒武系婁山關(guān)群主要發(fā)育白云巖，同時(shí)還有少量灰?guī)r及其過(guò)渡巖石類(lèi)型。綜合野外剖面宏觀和鏡下微觀特征，根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)—成因特征，將白云巖主要分為3種類(lèi)型，即：泥微晶白云巖(圖2e)、顆粒白云巖(圖2c)和晶粒白云巖(圖2g)等；少量灰?guī)r則分為泥微晶灰?guī)r(圖2f)和顆粒灰?guī)r(圖2h)。同時(shí)，在裂縫孔洞中還發(fā)育后期充填礦物，主要為斑點(diǎn)狀鞍形白云石(圖2a)和方解石脈/晶簇(圖2i)，局部有硅質(zhì)脈(圖2j，2k)。

2.1碳酸鹽巖巖石類(lèi)型

(1)泥微晶灰?guī)r(圖2f)。兩剖面中發(fā)育的泥晶灰?guī)r很少，剖面中占比小于4%，晶體較小，巖石致密，孔隙不發(fā)育，薄片中可見(jiàn)少量裂縫被方解石脈充填。

(2)顆?；?guī)r(圖2h)。主要為保持原始結(jié)構(gòu)的鮞?；?guī)r，亮晶方解石膠結(jié)物發(fā)育，孔隙不發(fā)育，部分方解石膠結(jié)物可見(jiàn)世代結(jié)構(gòu)，第一世代呈纖狀垂直于顆粒表面排列，構(gòu)成等厚環(huán)邊櫛殼狀結(jié)構(gòu)，第二世代呈粒狀結(jié)構(gòu)。該類(lèi)巖石在剖面中巖石占比小于6%，主要發(fā)育于水動(dòng)力較強(qiáng)的臺(tái)內(nèi)灘或臺(tái)地邊緣淺灘環(huán)境。

(3)泥微晶白云巖。顯微鏡下，晶體較小，通常小于50 μm，晶體結(jié)構(gòu)和晶體形態(tài)較難識(shí)別，孔隙不發(fā)育，部分可見(jiàn)藻紋層結(jié)構(gòu)(圖2e)。剖面中多呈灰色中薄層，可見(jiàn)疊層石構(gòu)造(圖2d)、水平層理、窗格及鳥(niǎo)眼構(gòu)造。這類(lèi)白云巖主要發(fā)育在干旱潮坪環(huán)境中。該類(lèi)巖石在剖面中巖石占比約為27%。

(4)顆粒白云巖。保持有原始顆粒結(jié)構(gòu)的鮞粒(圖2c)或砂屑白云巖。顯微鏡下，填隙物可為微晶基質(zhì)，也可以是亮晶膠結(jié)物，亮晶膠結(jié)物晶體較粗，以粉細(xì)晶為主。鮞?？梢?jiàn)同心鮞和放射鮞，砂屑顆粒分選較好，呈圓狀或次圓狀，部分白云石重結(jié)晶明顯。剖面中多呈淺灰色中厚層狀，可見(jiàn)波狀層理，中小型交錯(cuò)層理。在縱向剖面上，這類(lèi)白云巖主要發(fā)育于向上變淺旋回頂部臺(tái)內(nèi)灘或臺(tái)地邊緣淺灘環(huán)境。該類(lèi)巖石在剖面中巖石占比約為21%。

(5)晶粒白云巖。晶體較粗，晶體大小多在細(xì)晶及以上 (圖2g)，晶粒結(jié)構(gòu)；顯微鏡下晶體多呈半自形—他形，常見(jiàn)霧心亮邊結(jié)構(gòu)、環(huán)帶結(jié)構(gòu)和顆?；糜敖Y(jié)構(gòu)，晶體大小較均勻，呈鑲嵌式接觸，孔隙主要以晶間孔、晶間溶孔為主。剖面中以淺灰色為主，呈中厚層狀。該類(lèi)巖石在剖面中巖石占比約為38%。

2.2后期充填礦物類(lèi)型

(1)斑點(diǎn)狀鞍形白云石，顯微鏡下此類(lèi)白云石常沿縫壁產(chǎn)出，晶體粗大，多呈粗晶、甚至巨晶；晶體中微裂縫發(fā)育，晶面彎曲，呈階梯狀或鐮刀狀，正交光下呈波狀消光(圖2a)；手標(biāo)本上呈白色斑點(diǎn)狀(圖2b)。

圖1　川東南地區(qū)地質(zhì)圖及剖面位置

圖2　川東南寒武系婁山關(guān)群剖面綜合柱狀圖及取樣位置

(2)方解石脈/晶簇，在裂縫中呈脈狀充填，在孔洞中呈方解石晶簇產(chǎn)出(圖2j)，顯微鏡下，方解石呈片狀(圖2i)。

3主要成巖作用及地球化學(xué)特征

研究區(qū)白云巖經(jīng)歷多期次、多種類(lèi)型成巖作用改造，其主要成巖作用類(lèi)型包括白云巖化作用、膠結(jié)充填作用、溶蝕作用和硅質(zhì)交代作用等。

3.1白云巖化作用

白云巖化作用是研究區(qū)最重要的成巖作用類(lèi)型，可以有效地改善儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。一方面，白云巖化作用可以增加晶體間喉道半徑，使喉道邊緣變得光滑而不粗糙，提高儲(chǔ)層滲透性；另一方面，在較深埋藏條件下，白云巖比灰?guī)r具有更好的溶解性，易溶解形成次生孔隙，提高儲(chǔ)層的孔隙度[18]。本文通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型的白云巖進(jìn)行碳氧同位素和陰極發(fā)光特征的研究，探討研究區(qū)白云巖化作用發(fā)生的機(jī)理。

3.1.1碳氧同位素及陰極發(fā)光特征

(1)碳氧同位素特征

研究區(qū)泥微晶白云巖具有最高的氧同位素平均值(-6.701‰)，碳同位素平均值為-1.619‰；顆粒白云巖氧同位素平均值為-7.498‰，碳同位素平均值為-1.229‰；晶粒白云巖氧同位素平均值為-7.728‰，碳同位素平均值為-1.428‰(表1)，3種類(lèi)型白云巖碳同位素平均值基本相近，氧同位素逐漸偏負(fù)。碳同位素相似，說(shuō)明了其白云巖化流體性質(zhì)具有一定相似性和繼承性，而氧同位素逐漸偏負(fù)，這可能與白云巖化時(shí)埋深增加造成溫度效應(yīng)有關(guān)，即隨著埋深增加，其溫度增高，氧同位素分餾減弱，造成δ18O降低[19-21]。后期充填物鞍形白云石具有最低的氧同位素平均值(-10.959‰)，碳同位素平均值為-1.772‰(表1)。

(2)陰極發(fā)光特征

研究區(qū)白云巖陰極發(fā)光特征如圖3，作為對(duì)比，本文選取部分泥晶灰?guī)r和顆?；?guī)r也進(jìn)行陰極發(fā)光測(cè)試。其中白云巖中，泥微晶白云巖具有強(qiáng)的陰極發(fā)光特征，呈亮紅色(圖3a)；具有粒屑結(jié)構(gòu)的顆粒白云巖具有較強(qiáng)的陰極發(fā)光，強(qiáng)度比泥微晶白云巖略弱(圖3b)；晶粒白云巖具有較弱的陰極發(fā)光強(qiáng)度，是白云巖中最弱的，呈暗紅色(圖3c)；后期充填礦物鞍形白云石具有較強(qiáng)的陰極發(fā)光，且呈環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖3d)?；?guī)r中，泥晶灰?guī)r具有較弱的陰極發(fā)光，呈暗橙色(圖3e)；顆粒灰?guī)r具有弱的陰極發(fā)光，呈暗褐色(圖3f)；過(guò)渡巖石類(lèi)型，云質(zhì)鮞?；?guī)r中，已白云巖化的鮞粒呈強(qiáng)的陰極發(fā)光，呈紅色，與泥微晶白云巖相似，但是未白云巖化的亮晶方解石膠結(jié)物發(fā)光強(qiáng)度較弱，呈暗橙色，與泥晶灰?guī)r相似(圖3g)。后期充填礦物方解石脈具有較強(qiáng)的陰極發(fā)光，呈橙色，且具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖3h)。前人研究表明，碳酸鹽巖陰極發(fā)光強(qiáng)度與其鐵錳含量有著密切關(guān)系(Mn作為激活劑，F(xiàn)e作為猝滅劑)，而錳含量則與非海相流體參與成巖作用程度有關(guān)[22-23]。從表1中可以看出，研究區(qū)碳酸鹽巖中鐵含量低，大多數(shù)值小于0.3%，樣品的陰極發(fā)光強(qiáng)度與其Mn含量有著較好的相關(guān)性(表2)，F(xiàn)e對(duì)其猝滅作用是有限的。

表1　川東南寒武系婁山關(guān)群碳酸鹽巖碳氧同位素和微量元素(Fe和Mn)值

圖3　川東南寒武系婁山關(guān)群碳酸鹽巖及后期充填物陰極發(fā)光照片

a.含藻泥微晶白云巖(樣品號(hào)P12-16-1);b.鮞粒白云巖(樣品號(hào)P12-35-1)；c.晶粒白云巖(樣品號(hào)P13-47-1)；d.鞍形白云石(樣品號(hào)P12-50-1-M)；e.泥晶灰?guī)r(樣品號(hào)P13-71-1)；f.顆?；?guī)r(樣品號(hào)P13-43-1)；g.云質(zhì)顆?；?guī)r(樣品號(hào)P12-41-1) h.泥微晶白云巖中方解石脈(樣品號(hào)P13-22-1)

Fig.3Cathodoluminescence photomicrographs of carbonate rocks and fillings

from the Cambrian Loushanguan Group in the southeastern Sichuan Basin

綜合以上碳氧同位素、陰極發(fā)光特征和巖石學(xué)特征，根據(jù)其形成機(jī)理將研究區(qū)白云巖化作用劃分為準(zhǔn)同生白云巖化作用、回流滲透白云巖化作用、埋藏白云巖化作用、熱液白云巖化作用等。

3.1.2準(zhǔn)同生白云巖化作用

準(zhǔn)同生白云巖化作用主要形成泥微晶白云巖，

表2　川東南寒武系婁山關(guān)群

該類(lèi)型白云巖中通常含有藻紋層結(jié)構(gòu)，鳥(niǎo)眼構(gòu)造，孔隙不發(fā)育，滲透性較差，巖石較致密。同時(shí)，在4類(lèi)白云巖(石)中，其具有最高的氧同位素平均值(-6.701‰)(表1)，符合準(zhǔn)同生白云巖具有較高的氧同位素值特征[16]。Fe(平均值0.17%)(表1)和Mn含量(平均值71.3×10-6)相對(duì)高值，陰極發(fā)光強(qiáng)度強(qiáng)(表2)，反映了受到一定非海相流體(大氣淡水)影響，形成于近地表環(huán)境。巖石學(xué)特征和地球化學(xué)特征反映其形成于干旱的潮坪—潟湖環(huán)境下，由海水蒸發(fā)濃縮形成的高鎂/鈣比值的孔隙鹵水交代泥晶灰?guī)r形成的。

3.1.3回流滲透白云巖化作用

回流滲透白云巖化作用主要形成顆粒白云巖。該類(lèi)型白云巖通常保持原始顆粒結(jié)構(gòu)，鮞粒同心紋層和膠結(jié)物仍清晰可見(jiàn)，表明其白云巖化作用發(fā)生在成巖早期，且受到后期成巖作用改造較弱。而殘留的交代不徹底形成的云質(zhì)鮞?；?guī)r(圖4a)，表明具有更大的內(nèi)表面積的鮞粒常優(yōu)先被白云石化，膠結(jié)物白云石化時(shí)間較晚，但具有更高潔凈度和結(jié)晶程度[19](圖4b)。同時(shí)，碳氧同位素和陰極發(fā)光特征與泥晶白云巖具有相似性和繼承性，反映其白云巖化流體仍為海源性流體的鹵水性質(zhì)。氧同位素比泥微晶白云巖略低，反映其白云巖化時(shí)形成溫度略高，有一定埋深。綜合判斷該類(lèi)型白云巖為回流滲透白云巖化作用形成的。

3.1.4埋藏白云巖化作用

埋藏白云巖化作用主要形成晶粒白云巖。此類(lèi)白云巖中部分白云巖化程度較低的仍具有殘余顆?；糜敖Y(jié)構(gòu)，表明其是在顆粒白云巖的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)重結(jié)晶作用形成的。根據(jù)鮞粒結(jié)構(gòu)被改造的程度，從弱到強(qiáng)進(jìn)一步分為3種類(lèi)型。一種是鮞粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)和等厚環(huán)邊膠結(jié)結(jié)構(gòu)已遭受破壞，但顆粒邊緣可見(jiàn)；大多數(shù)鮞粒為粉晶白云石，但晶體仍小于膠結(jié)物(圖4c)。第二種類(lèi)型是鮞粒邊界已經(jīng)基本消失，但仍可見(jiàn)顆?；糜敖Y(jié)構(gòu)，晶體大小變得較均一，多數(shù)為粉細(xì)晶(圖4d)。第三種類(lèi)型是顆粒結(jié)構(gòu)已基本消失，巖石類(lèi)型主要為細(xì)中晶白云巖，晶體大小較均一，呈半自形—他形，普遍具有霧心亮邊結(jié)構(gòu)；晶體之間多呈鑲嵌狀接觸，晶間孔及晶間溶孔較發(fā)育，部分晶體晶面彎曲，顯示其在較高溫度下形成的(圖4e)。碳氧同位素顯示其成巖流體性質(zhì)仍與泥微晶白云巖和顆粒白云巖具有相似性和繼承性，仍為海源性流體。同時(shí)，氧同位素值較低(平均值-7.728‰)，表明其形成的溫度較高，埋藏深度較深。Mn含量減少(平均值50.76×10-6)和陰極發(fā)光較弱(表2)，反映其成巖系統(tǒng)具有一定的封閉性。綜合判斷該類(lèi)型白云巖為較深埋藏的、具有封閉環(huán)境下的埋藏白云巖化作用形成的。

圖4　川東南寒武系婁山關(guān)群不同成巖作用特征典型顯微照片

a.云質(zhì)鮞?；?guī)r，鮞粒優(yōu)先被白云巖化，樣品號(hào)P12-41-1；b.鮞粒白云巖，膠結(jié)物白云石晶體比鮞粒大，樣品號(hào)P12-35-1；c.殘余鮞粒晶粒白云巖，顆粒邊界可見(jiàn)，可見(jiàn)非選擇性溶蝕作用形成超大溶孔，樣品號(hào)P13-38-1；d.晶粒白云巖，具有顆?；糜敖Y(jié)構(gòu)，樣品號(hào)P12-38-2；e.中晶白云巖，具有霧心亮邊，晶間孔發(fā)育，樣品號(hào)P13-47-1；f.硅質(zhì)鮞粒白云巖，細(xì)微晶

石英充填粒間孔隙，樣品號(hào)P13-9-1

Fig.4Typical photomicrographs of different diagenetic effects in the Cambrian Loushanguan Group in the southeastern Sichuan Basin

3.1.5熱液白云巖化作用

熱液白云巖化作用主要形成鞍形白云石。此類(lèi)白云石主要沿裂縫或較大孔隙產(chǎn)出，晶體粗，呈階梯狀或鐮刀狀，具有波狀消光特征(圖2a)，在其周?chē)€發(fā)現(xiàn)重晶石、石英等熱液型礦物組合。在4種類(lèi)型白云巖(石)中，其具有最低δ18O值，表明形成溫度較高(碳同位素與其他3類(lèi)白云巖相近，排除了大氣淡水造成的原因)。同時(shí)，具有較強(qiáng)的陰極發(fā)光和較高M(jìn)n含量，這主要是由于外來(lái)熱液流體帶入Mn離子，造成其Mn含量有所增加，而環(huán)帶結(jié)構(gòu)主要是由于其結(jié)晶速度不均一造成，當(dāng)結(jié)晶速度較快時(shí)， Mn離子進(jìn)入白云石晶體就少，陰極發(fā)光就弱[24]。綜合判斷其為熱液白云巖化作用形成的，即后期熱液沿裂縫進(jìn)入到白云巖地層中，對(duì)原先形成的白云石進(jìn)行溶蝕改造，隨后沉淀形成鞍形白云石。

3.2膠結(jié)及充填作用

研究區(qū)中膠結(jié)充填作用可劃分為等厚環(huán)邊膠結(jié)作用和方解石脈充填作用2種類(lèi)型。等厚環(huán)邊膠結(jié)物主要形成于成巖作用早期海水潛流帶環(huán)境中，在顆粒碳酸鹽巖的粒間孔隙中形成一系列膠結(jié)物，常具有世代現(xiàn)象。第一世代常形成等厚環(huán)邊櫛殼狀膠結(jié)物，第二世代形成于孔隙中間，呈片狀粒狀膠結(jié)物，后期大多數(shù)被白云石化(圖4b)。方解石脈充填于裂縫或晶洞中，在顯微結(jié)構(gòu)中，呈片狀充填在孔隙中(圖2i)，嚴(yán)重堵塞孔隙，對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育造成不利影響。與灰?guī)r相比(表1)，方解石脈的碳氧同位素均明顯負(fù)偏(δ13C均值為-6.566‰,δ18O均值為-13.602‰)，表明成巖流體性質(zhì)發(fā)生明顯改變；Mn含量有所增加(平均值49.57×10-6)，陰極發(fā)光強(qiáng)度變強(qiáng)(表2)，反映其成巖系統(tǒng)具有一定開(kāi)放性，綜合判斷其形成于開(kāi)放大氣淡水環(huán)境中。

3.3溶蝕作用

溶蝕作用是改善儲(chǔ)層最有利的成巖作用。通過(guò)詳細(xì)鑄體薄片觀察，在研究區(qū)主要發(fā)育選擇性和非選擇性2期溶蝕作用。選擇性溶蝕作用發(fā)生在成巖作用早期，溶蝕作用具有組構(gòu)選擇性，鮞粒核心常首先被溶蝕，形成鑄?？谆蛄?nèi)孔(圖2c)。非選擇性溶蝕作用常發(fā)生在成巖作用晚期，溶蝕作用不具有組構(gòu)選擇性，常形成超大孔隙(圖4c)。

3.4硅質(zhì)交代作用

研究區(qū)可見(jiàn)硅質(zhì)交代作用。從鏡下巖石薄片中可以觀察到(圖4f)，在硅質(zhì)殘余鮞粒白云巖中，硅化作用常沿著孔滲性較好的地方發(fā)育，反映其外來(lái)流體侵入特征。其形成微細(xì)石英晶體常充填孔隙和裂縫，對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育造成不利影響。

除上述成巖作用類(lèi)型以外，研究區(qū)白云巖還經(jīng)歷壓實(shí)壓溶、重結(jié)晶、泥晶化、構(gòu)造破裂等成巖作用。

4成巖演化階段及序列

4.1成巖演化階段特征

根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)特征，特別是原始鮞粒結(jié)構(gòu)在白云巖化過(guò)程中遭受破壞程度[25]，形成一系列原始結(jié)構(gòu)保存程度不同的鮞粒白云巖和晶粒白云巖，同時(shí)結(jié)合地球化學(xué)特征和孔隙充填物特征，將川東南寒武系婁山關(guān)群白云巖成巖作用劃分為準(zhǔn)同生成巖階段、早成巖階段、晚成巖階段和表生成巖階段。

4.1.1準(zhǔn)同生成巖階段

準(zhǔn)同生階段主要發(fā)生準(zhǔn)同生白云巖化作用，以形成泥微晶白云巖、具有藻紋層結(jié)構(gòu)、可見(jiàn)鳥(niǎo)眼構(gòu)造為主要特征，發(fā)育于強(qiáng)烈蒸發(fā)作用的薩勃哈環(huán)境。

4.1.2早成巖階段

早成巖階段主要發(fā)生回流滲透白云巖化作用和選擇性溶蝕作用，以形成仍保持原始顆粒結(jié)構(gòu)和等厚環(huán)邊膠結(jié)結(jié)構(gòu)的顆粒白云巖為主要特征。白云巖化作用具有選擇性，鮞粒常優(yōu)先被白云石化，膠結(jié)物白云石化時(shí)間稍晚，局部殘余云質(zhì)鮞?；?guī)r中仍保持等厚環(huán)邊的方解石膠結(jié)物。同時(shí)常發(fā)生選擇性溶解作用，鮞粒優(yōu)先被溶蝕，以形成鑄?？?、粒內(nèi)溶孔等為主要特征。

4.1.3晚成巖階段

晚成巖階段主要發(fā)生埋藏白云石化、熱液白云巖化、非選擇性溶蝕和硅質(zhì)交代等作用，以形成原始結(jié)構(gòu)被破壞的細(xì)—中晶白云巖為主要特征，白云石常具有“霧心亮邊”結(jié)構(gòu)。非選擇性溶蝕作用常形成超大孔隙。同時(shí)，由于后期熱液流體侵入，沿著裂縫和較大孔隙，形成晶體粗大的鞍形白云石，局部發(fā)生硅質(zhì)交代作用，形成石英充填物。

4.1.4表生成巖階段

表生成巖階段以方解石脈充填作用為主要特征。由于受構(gòu)造作用、地層抬升、巖石重返地表、遭受大氣淡水淋濾作用，大氣淡水成因的方解石脈充填于孔隙裂縫中。

各成巖階段綜合特征見(jiàn)表3。

4.2成巖演化序列及影響因素

形成于干旱的潮坪—潟湖環(huán)境下的泥晶灰?guī)r，處于向上變淺的沉積旋回頂部，在準(zhǔn)同生期即發(fā)生白云巖化作用，形成泥微晶白云巖。隨后由于上覆沉積物覆蓋而進(jìn)入埋藏環(huán)境， 隨著埋藏深度增加，溫度和壓力增大，會(huì)導(dǎo)致部分泥微晶白云巖發(fā)生重結(jié)晶作用，形成微粉晶白云巖，但由于其巖石致密，孔隙不發(fā)育，導(dǎo)致后期成巖流體難以進(jìn)入而發(fā)生明顯的成巖改造作用，故其成巖結(jié)構(gòu)較單一。

表3　川東南寒武系婁山關(guān)群白云巖化產(chǎn)物及后期充填物特征綜合對(duì)比

形成于臺(tái)內(nèi)洼地的泥微晶灰?guī)r，未經(jīng)歷海水蒸發(fā)濃縮形成的鹵水環(huán)境，直接進(jìn)入埋藏，孔隙不發(fā)育，后期發(fā)生的成巖蝕變較弱，巖石較好保持了原始沉積時(shí)一些地球化學(xué)特征。

形成于臺(tái)內(nèi)淺灘環(huán)境的顆?；?guī)r，處于高頻沉積旋回上部的巖石，由于處于近地表環(huán)境下，易暴露，遭受大氣淡水影響，發(fā)生大氣淡水選擇性溶蝕作用，高鎂方解石和文石礦物新生變形作用和粒狀淡水方解石膠結(jié)作用，然后再進(jìn)入埋藏成巖環(huán)境中，在淺埋藏的早成巖階段，部分顆?；?guī)r遭受上覆的蒸發(fā)海水形成的高M(jìn)g/Ca鹵水的影響，發(fā)生回流滲透白云巖化作用。在深埋藏晚成巖階段，發(fā)生白云石重結(jié)晶作用形成晶粒白云巖。而研究區(qū)中的顆?；?guī)r往往處于沉積旋回的中下部，未暴露水面而免于遭受大氣淡水的影響，直接進(jìn)入埋藏環(huán)境。而且這類(lèi)顆?；?guī)r常常膠結(jié)物發(fā)育(其主要形成于靠海一側(cè)邊緣的灘相環(huán)境，水動(dòng)力強(qiáng)，膠結(jié)作用強(qiáng)烈)，孔隙不發(fā)育，后期成巖作用改造弱，原始顆粒結(jié)構(gòu)保持較好，這也是其地球化學(xué)性質(zhì)保持了原始海相沉積時(shí)特征的原因。

同時(shí)，研究區(qū)中斷層附近的碳酸鹽巖成巖作用晚期，遭受了熱液的侵蝕和改造作用，并形成鞍形白云石充填孔隙，局部還發(fā)生硅化作用。到了表生成巖作用階段，碳酸鹽巖普遍遭受大氣淡水的淋濾改造作用，在形成非選擇性溶蝕孔隙裂縫的同時(shí)，伴隨著淡水方解石脈(晶簇)充填作用，使得巖石形成各類(lèi)次生孔隙大大減少。

5結(jié)論

(1)川東南寒武系婁山關(guān)群白云巖經(jīng)歷多種類(lèi)型的成巖作用，主要為白云巖化作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用、硅質(zhì)交代作用等，其中按照白云巖形成機(jī)理，劃分為準(zhǔn)同生、回流滲透、埋藏及熱液白云巖化作用。

(2)根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)和地球化學(xué)特征，研究區(qū)白云巖成巖作用階段可劃分為準(zhǔn)同生成巖階段、早成巖階段、晚成巖階段和表生成巖階段。

(3)不同類(lèi)型的白云巖具有不同成巖演化序列。其中泥微晶白云巖成巖演化序列較簡(jiǎn)單，孔隙不發(fā)育；顆粒白云巖和晶粒白云巖成巖演化序列復(fù)雜，孔隙較發(fā)育，可以作為良好油氣儲(chǔ)集層。

參考文獻(xiàn):

[1]Sun S Q.Dolomite reservoirs:Porosity evolution and reservoir characteristics[J].AAPG Bulletin,1995,79(2):186-204.

[2]馬永生,郭彤樓,趙雪鳳,等.普光氣田深部?jī)?yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層形成機(jī)制[J].中國(guó)科學(xué)(D輯 地球科學(xué)),2007,37(增刊Ⅱ):43-52.

Ma Yongsheng,Guo Tonglou,Zhao Xuefeng,et al.The formation mechanism of high-quality dolomite reservoir in the deep of Puguang Gas Field[J].Science in China(Series D:Earth Sciences),2008,51(S1):53-64.

[3]鄭劍鋒,沈安江,喬占峰,等.柯坪—巴楚露頭區(qū)蓬萊壩組白云巖特征及孔隙成因[J].石油學(xué)報(bào),2014,35(4):664-673.

Zheng Jianfeng,Shen Anjiang,Qiao Zhanfeng,et al.Characteristics and pore genesis of dolomite in the Penglaiba Formation in Keping-Bachu outcrop area[J].Acta Petrolei Sinica,2014,35(4):664-673.

[4]張靜,胡見(jiàn)義,羅平,等.深埋優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層發(fā)育的主控因素與勘探意義[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2010,37(2):203-210.

Zhang Jing,Hu Jianyi,Luo Ping,et al.Master control factors of deep high-quality dolomite reservoirs and the exploration significance[J].Petroleum Exploration and Development,2010,37(2):203-210.

[5]杜葉龍,李雙應(yīng),王冰,等.安徽無(wú)為—巢湖地區(qū)中下二疊統(tǒng)碳酸鹽巖成巖作用[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2011,85(4):543-556.

Du Yelong,Li Shuangying,Wang Bing,et al.Diagenesis of the Lower-Middle Permian carbonate in the Wuwei-Chaohui area,Anhui Province[J].Acta Geologica Sinica,2011,85(4):543-556.

[6]陳強(qiáng)路,錢(qián)一雄,馬紅強(qiáng),等.塔里木盆地塔河油田奧陶系碳酸鹽巖成巖作用與孔隙演化[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2003,25(6):729-735.

Chen Qianglu,Qian Yixiong,Ma Hongqing,et al.Diagenesis and porosity evolution of the Ordovician carbonate rocks in Tahe oilfield,Tarim Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2003,25(6):729-735.

[7]蔣小瓊,管宏林,鄭和榮,等.四川盆地普光氣田飛仙關(guān)組白云巖儲(chǔ)層成因探討[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2014,36(3):332-336.

Jiang Xiaoqiong,Guan Honglin,Zheng Herong,et al.Discussion on origin of dolomite reservoirs in Feixianguan Formation,Puguang Gas Field,Sichuan Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2014,36(3):332-336.

[8]江青春,胡素云,汪澤成,等.四川盆地中二疊統(tǒng)中—粗晶白云巖成因[J].石油與天然氣地質(zhì),2014,35(4):503-510.

Jiang Qingchun,Hu Suyun,Wang Zecheng,et al.Genesis of medium-macro-crystalline dolomite in the Middle Permian of Sichuan Basin[J].Oil & Gas Geology,2014,35(4)：503-510.

[9]費(fèi)劍煒,楊紅彩,周芳芳,等.塔里木盆地雅克拉斷凸及周緣前中生界白云巖儲(chǔ)層成因與勘探潛力[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2015,37(3):286-292.

Fei Jianwei,Yang Hongcai,Zhou Fangfang,et al.Genetic types and exploration potential of pre-Mesozoic dolomite reservoirs in Yakela fault arch and its surrounding areas,Tarim Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2015,37(3):286-292.

[10]黃擎宇,張哨楠,葉寧,等.玉北地區(qū)下奧陶統(tǒng)白云巖巖石學(xué)、地球化學(xué)特征及成因[J].石油與天然氣地質(zhì),2014,35(3):391-400.

Huang Qingyu,Zhang Shaonan,Ye Ning,et al.Petrologic,geochemical characteristics and origin of the Lower Ordovician dolomite in Yubei area[J].Oil & Gas Geology,2014,35(3):391-400.

[11]袁玉松,孫冬勝,周雁,等.四川盆地川東南地區(qū)“源—蓋”匹配關(guān)系研究[J].地質(zhì)論評(píng),2010,56(6):831-837.

Yuan Yusong,Sun Dongsheng,Zhou Yan,et al.Relationship between hydrocarbon generation history of source rocks and sealing history of mudstone cap-rocks in the southeast Sichuan Basin[J].Geolo-gical Review,2010,56(6):831-837.

[12]彭勇民,高波,張榮強(qiáng),等.四川盆地南緣寒武系膏溶角礫巖的識(shí)別標(biāo)志及勘探意義[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2011,33(1):22-28.

Peng Yongmin,Gao Bo,Zhang Rongqiang,et al.Distinguishing indicators and prospect significance of Cambrian dissolved gypseous breccias in southern Sichuan Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2011,33(1):22-28.

[13]徐美娥,張榮強(qiáng),彭勇民,等.四川盆地東南部中、下寒武統(tǒng)膏巖蓋層分布特征及封蓋有效性[J].石油與天然氣地質(zhì),2013,34(3):301-307.

Xu Mei’e,Zhang Rongqiang,Peng Yongmin,et al.Distribution and sealing effectiveness of Middle-Lower Cambrian evaporite cap rocks in the southeastern Sichuan Basin[J].Oil & Gas Geology,2013,34(3):301-307.

[14]金民東,曾偉,譚秀成,等.四川磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟組灘控巖溶型儲(chǔ)集層特征及控制因素[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2014,41(6):650-661.

Jin Mindong,Zeng Wei,Tan Xiucheng,et al.Characteristics and controlling factors of beach-controlled karst reservoirs in Cambrian Longwangmiao Formation,Moxi-Gaoshiti area,Sichuan Basin,NW China[J].Petroleum Exploration and Development,2014,41(6):650-661.

[15]蔣小瓊,管宏林,劉光祥,等.四川盆地南川地區(qū)婁山關(guān)群碳酸鹽巖成巖作用研究[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2015,37(3):314-319.

Jiang Xiaoqiong,Guan Honglin,Liu Guangxiang,et al.Diagenesis of Middle and Upper Cambrian Loushanguan Group reservoirs in Nanchuan area, Sichuan Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2015,37(3):314-319.

[16]張滿(mǎn)郎,謝增業(yè),李熙喆,等.四川盆地寒武紀(jì)巖相古地理特征[J].沉積學(xué)報(bào),2010,28(1):128-140.

Zhang Manlang,Xie Zengye,Li Xizhe,et al.Characteristics of lithofacies paleogeography of Cambrian in Sichuan Basin[J].Acta Sedimentologica Sinica,2010,28(1):128-140.

[17]劉建鋒,彭軍,魏志紅,等.川東南清虛洞組沉積特征及其對(duì)儲(chǔ)層的控制[J].地學(xué)前緣,2012,19(4):239-246.

Liu Jianfeng,Peng Jun,Wei Zhihong,et al.Sedimentary features of Qingxudong Formation in southeast Sichuan and their control on reservoirs[J].Earth Science Frontiers,2012,19(4):239-246.

[18]朱筱敏.沉積巖石學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2008:204-205.

Zhu Xiaoming.Sedimentary petrology[M].Beijing:Petroleum Indu-stry Press,2008:204-205.

[19]Loyd S J,Corsetti F.The origin of the millimeter-scale lamination in the Neoproterozoic lower beck spring dolomite:Implications for widespread,fine-scale,layep-parallel diagenesis Precambrian carbonates[J].Journal of Sedimentary Research,2010,80(7):678-687.

[20]鄭榮才,黨錄瑞,鄭超,等.川東—渝北黃龍組碳酸鹽巖儲(chǔ)層的成巖系統(tǒng)[J].石油學(xué)報(bào),2010,31(2):237-245.

Zheng Rongcai,Dang Lurui,Zheng Chao,et al.Diagenetic system of carbonate reservoir in Huanglong Formation from East Sichuan to North Chongqing area[J].Acta Petrolei Sinica,2010,31(2):237-245.

[21]鄭榮才,劉合年,吳蕾,等.阿姆河盆地卡洛夫—牛津階碳酸鹽巖儲(chǔ)層地球化學(xué)特征和成巖流體分析[J].巖石學(xué)報(bào),2012,28(3):961-970.

Zheng Rongcai,Liu Henian,Wu Lei,et al.Geochemical characteristics and diagenetic fluid of the Callovian-Oxfordian carbo-nate reservoirs in Amu Darya Basin[J].Acta Petrologica Sinica,2012,28(3):961-970.

[22]Pierson B J.The control of cathodoluminescence in dolomite by iron and manganese[J].Sedimentology,1981,28(5):601-610.

[23]黃思靜,卿海若,胡作維,等.川東三疊系飛仙關(guān)組碳酸鹽巖的陰極發(fā)光特征與成巖作用[J].地球科學(xué),2008,33(1):26-35.

Huang Sijing,Qing Hairuo,Hu Zuowei,et al.Cathodoluminescence and diagenesis of the carbonate rocks in Feixianguan Formation of Triassic,Eastern Sichuan Basin of China[J].Earth Science,2008,33(1):26-35.

[24]黃思靜,李小寧,蘭葉芳,等.海水膠結(jié)作用對(duì)碳酸鹽巖石組構(gòu)的影響:以四川盆地東北部三疊系飛仙關(guān)組為例[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,44(12):5007-5019.

Huang Sijing,Li Xiaoning,Lan Yefang,et al.Influences of marine cementation on carbonate textures:A case of Feixianguan carbo-nates of Triassic,NE Sichuan Basin[J].Journal of Central South University:Science and Technology,2013,44(12):5007-5019.

[25]鄭榮才,耿威,鄭超,等.川東北地區(qū)飛仙關(guān)組優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層的成因[J].石油學(xué)報(bào),2008,29(6):815-822.

Zheng Rongcai,Geng Wei,Zheng Chao,et al.Genesis of dolostone reservoir of Feixianguan Formation in Lower Triassic of northeast Sichuan Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2008,29(6):815-822.

(編輯徐文明)

Diagenetic characteristics of dolomites in the Cambrian Loushanguan Group in southeastern Sichuan Basin

Jiang Wenjian1, Hou Mingcai1,2, Xing Fengcun1,2, Xu Shenglin1, Ling Liangbiao1,2

(1.InstituteofSedimentaryGeology,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan610059,China;2.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan610059,China)

Abstract:Based on the comprehensive studies of petrology, carbon and oxygen isotopes, and cathodoluminescence characteristics, it has been shown that dolomites from the Jingzhu and Zhongba outcrop sections of the Cambrian Loushanguan Group have experienced multiple diagenetic effects such as dolomitization, dissolution, cementation and silicification. There are four types of dolomite: penecontemporaneous, seepage refluxing, buried, and hydrothermal. Four diagenetic stages were divided into penecontemporaneous, early, late and epidiagenetic. The influencing factors of diagenetic evolution and pore development were analyzed. Diagenetic evolution was mainly affected by the sedimentary environment, the original structure of sediments and sedimentary cycles. Micrite dolomites formed in tidal flat and lagoon environments have a poor original porosity, and the late diagenetic fluid alteration was weak. Grain dolomites and crystalline dolomites formed in a beach environment have lots of primary pores, and their porosity was further improved by late diagenetic fluid alteration. As a result, they are more favorable reservoirs for oil and gas.

Keywords:diagenetic effect; dolomite; Loushanguan Group; Cambrian ；southeastern Sichuan Basin

文章編號(hào)：1001-6112(2016)03-0311-09

doi：10.11781/sysydz201603311

收稿日期：2015-07-01；

修訂日期：2016-04-08。

作者簡(jiǎn)介：江文劍(1984—)，男，在讀博士研究生，從事儲(chǔ)層沉積學(xué)方面研究。E-mail：jiangwj2014@qq.com。通信作者：侯明才(1968—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，從事大地構(gòu)造沉積學(xué)和層序巖相古地理學(xué)的教學(xué)和科研工作。E-mail：houmc@cdut.edu.cn。

基金項(xiàng)目：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(212011220758)和中央財(cái)政支持地方高校發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(11000-13z00701)資助。

中圖分類(lèi)號(hào)：TE122.2+3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A