雷和金，李國(guó)蓉，高魚(yú)偉，周吉羚，馮瑩瑩，符浩，李輝

四川盆地南部寒武系白云石地球化學(xué)特征與形成機(jī)制

雷和金，李國(guó)蓉，高魚(yú)偉，周吉羚，馮瑩瑩，符浩，李輝

（成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

以四川盆地南部范店、巖孔、三匯場(chǎng)三個(gè)野外露頭剖面的寒武系白云巖樣品為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)白云石有序度、碳氧同位素、稀土元素、包裹體等地球化學(xué)特征的分析，認(rèn)為研究區(qū)主要發(fā)育同生期微晶白云石（巖）、細(xì)-粉晶白云石、淺埋藏細(xì)晶白云石、以及鞍狀白云石等四種類型，其中：微晶白云石（巖）、細(xì)－粉晶白云石的有序度較低，具有與同時(shí)期正常海相碳酸鹽巖相近似的δ18O值，稀土元素配分模式近似一致，表現(xiàn)為具有LREE弱富集、HREE弱虧損的特征，這揭示了白云石化流體主要來(lái)源于高鹽度海水，為蒸發(fā)泵白云石化、滲透回流白云石化作用的產(chǎn)物；而細(xì)晶白云石的有序度相對(duì)較高，稀土元素出現(xiàn)貧化遷移現(xiàn)象，∑REE值有所減少，推斷為埋藏白云石化作用的產(chǎn)物；鞍狀白云石的有序度高、δ18O值低，稀土元素富集，Eu具有正、負(fù)異常，包裹體均一化溫度呈異常高值，呈雙區(qū)間分布，表征白云石化流體來(lái)源于深部熱液流體，可能為熱液白云石化作用的產(chǎn)物。

白云巖；地球化學(xué)；白云石化作用；形成機(jī)制；寒武紀(jì)；四川盆地

DOI：10.3969/j.issn.1672-9854.2016.03.005

碳酸鹽巖中蘊(yùn)含的油氣資源約為世界的1/3，而其中1/2的油氣產(chǎn)于白云巖中［1-2］。研究表明，相比石灰?guī)r而言，白云石易產(chǎn)生晶間孔，其相應(yīng)的白云巖地層更易發(fā)育儲(chǔ)集空間；白云巖具有更強(qiáng)的抗壓性，其原生孔隙更易保存；當(dāng)溫度在55℃之上時(shí)，白云石具有更大的溶解性，更易發(fā)育溶蝕孔隙［3］，故而白云巖的研究對(duì)油氣勘探具有很重要的意義。白云巖形成機(jī)制及模式一直是白云巖研究中的難題，隨著實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)的提高以及勘探實(shí)踐的推動(dòng)，白云巖的研究成果也不斷涌現(xiàn)，從早期混合水白云石化模式的質(zhì)疑［4-5］，以及熱液白云石化作用的熱議與重視（2006年11月AAPG出版發(fā)行了“Hydrothermal Altered Carbonate Reservoirs”專輯［6-7］），再到微生物對(duì)白云巖形成作用的探討［8-9］，都反映了許多有意義的研究進(jìn)展。

四川盆地由于威遠(yuǎn)氣田的發(fā)現(xiàn)及其勘探的不斷深入，使得盆地寒武系的油氣勘探潛力得到了新的認(rèn)識(shí)。根據(jù)已有的勘探成果顯示，四川盆地寒武系的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層廣泛見(jiàn)于白云巖地層中，因此，白云巖形成機(jī)制的研究對(duì)四川盆地油氣勘探具有重要的實(shí)際意義。不少學(xué)者已經(jīng)對(duì)四川盆地寒武系白云巖成因進(jìn)行了分析與研究，但對(duì)白云巖成因的看法不一，且對(duì)熱液白云石化作用的研究相對(duì)較少。如：王志宏等［10］主要通過(guò)巖石學(xué)特征分析，認(rèn)為白云巖主要為滲透回流、混合水、埋藏白云石化作用成因；李天生［11］通過(guò)巖石學(xué)特征以及碳氧同位素研究，分析了準(zhǔn)同生、混合水兩種白云石化作用；鄧長(zhǎng)瑜等［12］通過(guò)沉積相與巖石學(xué)分析，解釋了準(zhǔn)同生白云石化作用機(jī)理。本文主要以巖石學(xué)特征為基礎(chǔ)，結(jié)合白云石的有序度、碳氧同位素、稀土元素、包裹體等地球化學(xué)特征來(lái)探討，以期豐富和完善研究區(qū)各類型白云石的形成機(jī)制與模式。

1　地質(zhì)背景

研究區(qū)位于四川盆地南部（圖1），東至豐都、道真，南至敘永、興文，西以甘洛、昭覺(jué)為界，北至大邑、遂寧一帶。四川盆地南部寒武系先后經(jīng)歷了加里東、遵義、海西、印支等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的地質(zhì)演化，形成了現(xiàn)今復(fù)雜的構(gòu)造格局和地貌特征（圖1）。

圖1　研究區(qū)構(gòu)造位置圖

根據(jù)海平面變化、沉積構(gòu)造，結(jié)合巖石類型、結(jié)構(gòu)、巖心及薄片等特征分析，研究區(qū)發(fā)育的沉積相帶主要有：局限臺(tái)地相、淺海陸棚相及濱岸相（圖2）。早寒武世九老洞組沉積時(shí)期，受海平面下降的影響，水體較淺，沉積物源主要以陸源碎屑為主，沉積相帶主要以濱岸及淺海陸棚相為主，發(fā)育的巖石類型有：粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。早寒武世晚期，即遇仙寺組上部沉積時(shí)期，隨著海平面的上升，碎屑沉積逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)沉積，至中寒武世大鼻山組沉積時(shí)期，淺海陸棚或?yàn)I岸相轉(zhuǎn)變?yōu)榫窒夼_(tái)地相沉積。中—晚寒武世，沉積相帶主要為穩(wěn)定的碳酸鹽巖局限臺(tái)地相，進(jìn)一步可分為潮坪、潟湖亞相，沉積物以白云巖為主。

2　白云石礦物學(xué)特征

根據(jù)范店、巖孔、三匯場(chǎng)三個(gè)野外露頭剖面（位置見(jiàn)圖1）的巖心、鑄體薄片的觀察，區(qū)內(nèi)寒武系共發(fā)育4種類型的白云石，主要發(fā)育于中—上寒武統(tǒng)（圖2）。其中：微晶白云石在研究區(qū)發(fā)育普遍，晶徑均小于0.005 mm，晶體形態(tài)以他形為主，結(jié)構(gòu)較單一，這類白云石在上寒武統(tǒng)較為多見(jiàn)，多發(fā)育于潮坪沉積環(huán)境，由于其白云石化較為徹底，因此基本無(wú)法識(shí)別原巖組構(gòu)；細(xì)—粉晶白云石的晶徑在0.005～0.25mm之間，晶體表面較臟，大多自形程度差，呈他形晶，多發(fā)育在潮坪相帶；細(xì)晶白云石的晶徑在0.1～0.25mm之間，自形程度多為半自形—他形，局部發(fā)育具霧心亮邊結(jié)構(gòu)的自形—半自形細(xì)晶白云石，多發(fā)育于潟湖沉積環(huán)境；鞍狀白云石按產(chǎn)狀可分為溶蝕孔洞內(nèi)鞍狀白云石、膏溶孔洞內(nèi)鞍狀白云石、溶縫內(nèi)鞍狀白云石，晶體較大，晶徑多在0.25～2 mm之間，晶體表面干凈，通常具有晶面彎曲特征，正交偏光下可見(jiàn)波狀消光現(xiàn)象，鞍狀白云石在研究區(qū)相對(duì)少見(jiàn)，在范店剖面僅洗象池組發(fā)育（如圖2）。

白云石的有序度可反映白云石化程度、白云石結(jié)晶速度、白云石結(jié)晶溫度、白云石形成機(jī)制等信息［13-14］，在一定程度上受地層時(shí)代的影響，因?yàn)橛行蚨戎甘局自剖姆€(wěn)定性［14］。由于寒武系時(shí)代較老，故而此時(shí)期的白云石都趨于穩(wěn)定狀態(tài)，從而導(dǎo)致研究區(qū)白云石有序度普遍較高。本次研究對(duì)13件白云石樣品進(jìn)行了X衍射有序度分析，結(jié)果顯示有序度主要分布于0.49～0.89（圖3）。其中，微晶白云石與細(xì)—粉晶白云石的有序度較為相似，分布區(qū)間分別為0.49～0.63和0.49～0.67，平均值分別為0.56和0.55；細(xì)晶白云石的有序度在0.56～0.68之間，平均值為0.62；鞍狀白云石的有序度在0.57～0.89之間，平均值為0.762。

圖2　四川盆地南部范店剖面寒武系白云石分布柱狀圖

圖3　四川盆地南部寒武系白云石有序度分布特征

進(jìn)一步分析認(rèn)為，研究區(qū)內(nèi)微晶白云石與細(xì)—粉晶白云石的有序度較為相似，可能指示著其成巖環(huán)境以及成巖流體具有一定的相似性，而且，這兩類白云石的有序度在研究區(qū)內(nèi)相對(duì)較低，這揭示了白云石化流體的鹽度較高，Mg2+供給充分，是一個(gè)快速結(jié)晶的過(guò)程。細(xì)晶白云石的有序度相對(duì)較高，表明其成巖環(huán)境及流體可能發(fā)生了改變，Mg2+供給不足，導(dǎo)致結(jié)晶速度變慢，晶體增大。鞍狀白云石的有序度顯示為最高，而鞍狀白云石為典型的熱液礦物，故推測(cè)其高的有序度可能與較高的結(jié)晶溫度有關(guān)。

3　白云石地球化學(xué)特征

3.1碳氧同位素特征

碳氧同位素在一定程度上可以反映白云巖形成時(shí)的古鹽度和古溫度。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者成功地利用了碳氧同位素值分析白云巖成巖流體的來(lái)源與成巖環(huán)境［15-18］。本次研究共采集了21個(gè)樣品，其中，有7個(gè)樣品來(lái)自于范店剖面，4個(gè)樣品來(lái)自于巖孔剖面，5個(gè)樣品來(lái)自于三匯場(chǎng)剖面，此外，還從金石1井、西門(mén)1井取了5個(gè)樣品。研究區(qū)內(nèi)不同類型白云石的碳氧同位素值具有明顯的差異性，具體數(shù)據(jù) （采用PDB標(biāo)準(zhǔn)）如表1所示。

3.1.1δ18O值特征分析

根據(jù)前人研究，海相碳酸鹽巖在寒武紀(jì)δ18O平均值為-6‰～-4‰［19］。本次研究顯示（表1），微晶白云石、細(xì)—粉晶白云石的δ18O平均值相對(duì)較高，分別為-5.587‰、-6.412‰，且多分布于研究區(qū)的潮坪沉積相帶，表征其白云石化作用的流體為正?；蚪?jīng)蒸發(fā)濃縮的海水，成巖環(huán)境的鹽度較高，故而δ18O值較高。細(xì)晶白云石的δ18O平均值為-7.025‰，近似于該地區(qū)海水的δ18O值，故推斷其白云石化流體為孔隙中滲流的海水?？锥磧?nèi)鞍狀白云石δ18O值分布較散，數(shù)值較低，介于-12.64‰～-8.88‰之間，這表明該類白云石受到了熱液作用、埋藏深度的影響，致使其成巖溫度較高，從而加強(qiáng)了氧同位素的熱分餾作用，使得δ18O值具有明顯的負(fù)向偏移趨勢(shì)。由圖4表明，在研究區(qū)從微晶白云石（巖）→細(xì)—粉晶白云石→細(xì)晶白云石→鞍狀白云石，δ18O值呈明顯的遞減趨勢(shì)，這可能揭示為一個(gè)沉積成巖中連續(xù)、多階段白云石化作用的過(guò)程［20］，隨著埋深加大，受重結(jié)晶、熱液白云石化等后期成巖作用改造，導(dǎo)致δ18O值減小。

圖4　四川盆地南部寒武系不同類型白云石δ18O值特征

3.1.2δ13C值特征分析

研究區(qū)白云石的δ13C值相對(duì)于δ18O的變化范圍較?。ㄈ鐖D5所示），主要分布于-3.72‰～0.34‰之間（表1），微晶白云石的δ13C平均值為-0.68‰，與未受成巖作用改造的海相石灰?guī)rδ13C值（-1.1‰～0.93‰）相似，其原因主要為白云石是由文石、方解石等碳酸鈣礦物發(fā)生交代作用而形成，且碳的來(lái)源為同時(shí)期的海水，故而對(duì)研究區(qū)的δ13C值具有一定的繼承性。細(xì)—粉晶白云石與細(xì)晶白云石的δ13C值近似，相比于微晶白云石則有所降低，但氧同位素值變化不大，這揭示了碳同位素值的變化沒(méi)有受大氣淡水的影響，而是由于有機(jī)質(zhì)生烴產(chǎn)生的輕CO2所致。鞍狀白云石的δ13C值相對(duì)于正常的碳酸鹽巖有所減小，可能是受熱液流體的影響。

綜上所述，在研究區(qū)白云石的δ18O數(shù)值范圍相對(duì)較大，且不同類型的白云石δ18O值具有明顯差異，說(shuō)明氧同位素對(duì)成巖蝕變的強(qiáng)弱變化更為靈敏。同生成巖階段形成的微晶白云石、細(xì)—粉晶白云石的δ18O值最高，中—晚成巖階段形成的鞍狀白云石δ18O值最低，早成巖階段形成的細(xì)晶白云石介于兩者之間，影響δ18O值的主要因素為溫度、鹽度。通常情況下，隨著埋深加大，溫度升高，δ18O值降低；鹽度越高，δ18O值相對(duì)越大［17］。δ13C值主要受到有機(jī)質(zhì)生烴以及熱液流體的影響，而未受大氣淡水淋濾作用的影響。

圖5　四川盆地南部寒武系白云石δ13C、δ18O值交匯圖

表1　四川盆地南部寒武系白云石碳氧同位素組成

3.2稀土元素特征

巖石或礦物中的稀土元素含量受控于巖石或礦物的成分組成和形成巖石的氧化還原狀態(tài)［21-23］。稀土元素組成、∑REE值、REE配分模式以及Ce、Eu特征往往是成巖流體及物質(zhì)來(lái)源、形成環(huán)境的指示劑，特別是識(shí)別熱液作用的重要標(biāo)志。通過(guò)對(duì)各類白云石樣品進(jìn)行稀土元素分析，并以球粒隕石為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各樣品的稀土元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，從而制作相關(guān)的稀土元素配分模式圖，可進(jìn)一步分析產(chǎn)生白云石化作用的流體與成巖環(huán)境。

3.2.1∑REE值特征分析

前人研究表明，一般情況下，正常海相碳酸鹽巖稀土元素總含量值（∑REE）在（1～100）×10-6之間［24］。研究區(qū)除鞍狀白云石外，其他類型白云石的∑REE值范圍在（20.75～57.80）×10-6之間（表2），均低于100×10-6，這表明白云石可能為海相成因。不同剖面的細(xì)—粉晶白云石的∑REE值出現(xiàn)差異性，范店剖面細(xì)—粉晶白云石的∑REE值出現(xiàn)異常偏高現(xiàn)象，但配分模式基本一致，揭示其后期可能受到熱液流體的影響。微晶白云石（巖）→細(xì)—粉晶白云石（未受熱液影響）→細(xì)晶白云石的稀土元素∑REE呈逐步減小趨勢(shì)，表明了在成巖過(guò)程中白云石的稀土元素逐漸遷出和丟失。微晶白云石與細(xì)—粉晶白云石的∑REE值均相對(duì)較高，顯示這兩者的成巖流體具有相似性，即在成巖過(guò)程中稀土元素遷移較少，表明了這兩類白云石形成時(shí)對(duì)海水的∑REE值具有一定的繼承性。而細(xì)晶白云石的∑REE值有所降低，可能是在埋藏過(guò)程中稀土元素出現(xiàn)貧化遷移現(xiàn)象。鞍狀白云石的∑REE值為異常高值，反映出與其他類型白云石化流體的差異性，這可能是由于熱液流體在侵入過(guò)程中，白云巖與深部泥頁(yè)巖地層發(fā)生水-巖反應(yīng)，致使其稀土元素含量增加，從而沉淀出較高的∑REE值的碳酸鹽礦物，所以鞍狀白云石較高的∑REE值指示了熱液作用的存在。

表2　四川盆地南部寒武系白云石稀土元素組成　×10-6

3.2.2配分模式分析

根據(jù)表2和圖6可知，研究區(qū)各類型白云石的∑LREE/∑HREE，其值分布范圍為1.69～7.23，總體呈輕稀土元素（LREE）富集、重稀土元素（HREE）虧損特征。這是由于在成巖過(guò)程中，HREE更易溶解于流體中，LREE更易被吸附至顆粒表面，HREE相對(duì)于LREE在海水中更穩(wěn)定，故HREE遷移能力更強(qiáng)。巖孔剖面微晶白云石的∑LREE/∑HREE值為2.17，具有LREE弱富集、HREE弱虧損的右傾型配分模式。三匯場(chǎng)剖面細(xì)—粉晶白云石的∑LREE/∑HREE值較低，為1.69，此值的配分模式呈平緩型，指示較快的沉積速度導(dǎo)致REE分異程度降低。范店剖面兩個(gè)細(xì)—粉晶白云石樣品的∑LREE/∑HREE，比值分別為2.56及2.06，表現(xiàn)了LREE弱富集、HREE弱虧損特征。三匯場(chǎng)剖面細(xì)晶白云石的∑LREE/∑HREE值為1.90，配分模式與微晶白云石基本一致。鞍狀白云石REE配分模式具有差異性，膏溶孔洞內(nèi)鞍狀白云石與溶蝕孔洞內(nèi)鞍狀白云石具有相似的LREE富集、HREE虧損的右傾型配分模式，∑LREE/∑HREE值較高，分別為7.23和4.85。溶縫內(nèi)鞍狀白云石具有LREE弱富集、HREE反向富集的微右傾型特征（圖6），∑LREE/∑HREE值為3.64。

圖6　四川盆地南部寒武系各類白云巖的稀土元素（REE）配分模式圖

3.2.3Ce、Eu特征分析

δCe、δEu的特征通?？梢灾甘境练e環(huán)境及成巖流體特征，兩者分別由公式 δCe=Ce/0.5（La+Pr）、δEu=Eu/0.5（Sm+Gd）計(jì)算所得。如果δCe、δEu值大于1，則為正異常；δCe、δEu值小于1，則為負(fù)異常。Ce負(fù)異常通常指示氧化環(huán)境；若為正異常則通常指示還原環(huán)境。Eu正異常通?？勺鳛闊嵋鹤饔玫闹甘緞?5-26］。

在海水成巖環(huán)境中，Ce3+易被氧化轉(zhuǎn)變?yōu)镃e4+（Ce3+-e=Ce4+，Eh0=1.61V），Ce4+與REE3+整體脫離，從而導(dǎo)致海水具“Ce負(fù)異?！?。在高溫還原環(huán)境中，Eu3+易被轉(zhuǎn)變?yōu)镋u2+，在流體中富集，流體中聚集的Eu2+在溫度降低的過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)镋u3+，由于后者有著與Ca2+相似的離子半徑，更易取代碳酸鹽巖中的Ca2+，從而導(dǎo)致礦物具“Eu正異?！钡奶卣?。

除鞍狀白云石外，其他類型白云石的Ce、Eu異常特征較為相似，δCe值介于0.76～0.91之間，呈接近而小于1的特征，均表現(xiàn)為Ce負(fù)異常，而δEu分布于0.47～0.72之間，均表現(xiàn)為Eu負(fù)異常，且總體上δCe＞δEu，δCe、δEu的這些特征揭示了氧化沉積環(huán)境和成巖流體為正常海水或與海水相似的地層水。

鞍狀白云石通常被視為熱液白云石化的產(chǎn)物，研究區(qū)鞍狀白云石Eu元素含量相對(duì)較高，根據(jù)Eu異常情況，可以分為兩類：一類是溶縫內(nèi)鞍狀白云石δEu＞1，為明顯的Eu正異常特征，揭示了此為熱液白云石化作用的產(chǎn)物；另一類孔洞內(nèi)鞍狀白云石δEu＜1，呈負(fù)異常，這可能指示了研究區(qū)存在兩期熱液作用，Eu負(fù)異常可能是由于原巖稀土元素組成特征與該期熱液改造較弱的共同結(jié)果。

3.3包裹體特征

本次包裹體分析共選用了18個(gè)碳酸鹽巖樣品，它們采自研究區(qū)內(nèi)的范店、巖孔、三匯場(chǎng)等三個(gè)剖面以及金石1井，挑選了樣品中具不同結(jié)構(gòu)且以不同方式產(chǎn)出的鞍狀白云石的51個(gè)包裹體進(jìn)行了均一化溫度測(cè)試，其數(shù)據(jù)分布特征如圖7所示，范店剖面、金石1井、巖孔剖面的鞍狀白云石包裹體樣品主要充填于溶蝕孔洞中，其溫度分布在90～140℃之間，分布區(qū)間基本一致，其平均溫度為124℃左右。而三匯場(chǎng)剖面的鞍狀白云石包裹體樣品主要充填于構(gòu)造裂縫中，其均一化溫度分布在150～200℃之間，平均溫度為170℃左右?？梢钥闯?，區(qū)內(nèi)包裹體溫度分布存在明顯的差異性，存在雙區(qū)間分布特征，可能揭示了兩期熱液白云石化的發(fā)生，這也證實(shí)了前文稀土元素特征分析得出的兩期熱液作用的結(jié)論。

圖7　四川盆地南部寒武系不同產(chǎn)狀的鞍狀白云石包裹體均一化溫度分布圖

4　白云石形成機(jī)制探討

據(jù)前文所述，微晶白云石有序度較低（0.49～0.63），δ18O值高，近似或微高于象征原始海水特征的碳酸鹽巖，稀土元素∑REE值相對(duì)較高，且處于正常海相碳酸鹽巖范圍內(nèi)，配分模式指示LREE富集、HREE虧損的特征，且Ce、Eu都表現(xiàn)為負(fù)異常，故而推斷微晶白云石為同生期白云石化作用的產(chǎn)物，它的形成過(guò)程為研究區(qū)早期潮坪相沉積的碳酸鈣礦物由于蒸發(fā)泵吸作用及海水的補(bǔ)給，使孔隙水中Mg2+/Ca2+增高。研究區(qū)的微晶白云石就是這些特征的孔隙水作為白云石化流體對(duì)碳酸鈣礦物進(jìn)行交代作用而形成，這種白云石化模式為超咸水環(huán)境下的蒸發(fā)泵模式（圖8a）。

圖8　四川盆地南部寒武系白云石化作用模式圖

細(xì)—粉晶白云石的地球化學(xué)特征與微晶白云石較為相似，有序度偏低，δ18O值近似于原始海水，Ce、Eu均負(fù)異常，此類白云石為同生期白云石化產(chǎn)物，推斷其成因?yàn)榻?jīng)蒸發(fā)作用泵吸至潮上的海水由于密度增加而向下回流滲透，從而引起下伏碳酸鈣礦物發(fā)生白云石化作用。這種白云石化模式為超咸水環(huán)境下的滲透回流模式（圖8a）。

細(xì)晶白云石有序度較高，δ18O值有所降低，∑REE平均值相對(duì)較低（為20.75），稀土元素具貧化遷移現(xiàn)象，其配分模式近似于Eu、Ce異常，這些地球化學(xué)特征指示其為埋藏白云石化作用的產(chǎn)物。研究區(qū)細(xì)晶白云石據(jù)自形程度可分為細(xì)晶半自形—他形白云石、細(xì)晶自形—半自形白云石，兩者的成因有所不同：淺埋藏早期的成巖環(huán)境未完全封閉，白云石化流體受上部滲流海水的影響，Mg2+供給較充分，這種環(huán)境下形成細(xì)晶半自形—他形白云石。隨著埋藏加深，成巖環(huán)境封閉，成巖流體主要為層間地層水，黏土礦物的轉(zhuǎn)化也為白云石化所需的Mg2+作出貢獻(xiàn)，壓實(shí)作用隨埋深的增強(qiáng)提供流體動(dòng)力，這種埋藏環(huán)境下形成細(xì)晶自形－半自形白云石（圖8b）。

鞍狀白云石為典型的熱液白云石化作用的產(chǎn)物，主要發(fā)育于上寒武統(tǒng)，多發(fā)育在潮坪沉積相帶。該類白云石受熱液流體的影響，較高的結(jié)晶溫度以及熱分餾作用導(dǎo)致鞍狀白云石呈現(xiàn)有序度高（0.57～0.89，平均值0.762）、δ18O值低、∑REE值和包裹體溫度為異常高值的特征。此外，包裹體溫度雙區(qū)間分布特征，以及稀土元素Eu異常的差異性，均揭示鞍狀白云石可能為兩期熱液白云石化的產(chǎn)物（圖8c），其中一期熱液作用包裹體均一化溫度較低（90～140℃），Eu呈負(fù)異常，表明其白云石化流體可能并非地幔熱液，而是地層內(nèi)部熱流體；另一期熱液作用具有較高的包裹體均一化溫度（150～200℃），Eu呈正異常，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)特征及構(gòu)造背景分析，中泥盆世到早三疊世末，上揚(yáng)子地臺(tái)發(fā)生了一次區(qū)域性的拉張運(yùn)動(dòng)，即峨眉地裂運(yùn)動(dòng)，且伴隨著一次重大的構(gòu)造－熱事件，即峨眉地幔柱。該期熱液作用可能就是峨眉地裂運(yùn)動(dòng)時(shí)期，巖漿熱液流體通過(guò)斷裂系統(tǒng)侵入川南寒武紀(jì)地層而發(fā)生的。

5　結(jié)　論

（1）研究區(qū)內(nèi)微晶白云石（巖）→細(xì)—粉晶白云石→細(xì)晶白云石→鞍狀白云石有序度逐漸增大，δ18O值逐漸減小，表明可能為沉積過(guò)程中多期次白云石化作用的結(jié)果。

（2）除鞍狀白云石外，稀土元素表現(xiàn)為L(zhǎng)REE富集、HREE虧損、Ce、Eu負(fù)異常的特征，且總體上δCe＞δEu，指示氧化沉積環(huán)境、成巖流體為正常海水或與海水相似的地層水。鞍狀白云石根據(jù)Eu異常以及包裹體溫度顯示的差異性，推斷發(fā)生了兩期熱液白云石化作用，結(jié)合地化特征以及構(gòu)造背景分析，兩期熱液流體來(lái)源可能為地層內(nèi)部熱流體以及峨眉地裂運(yùn)動(dòng)伴隨的巖漿熱液流體。

（3）根據(jù)地球化學(xué)特征，分析了白云石的形成機(jī)制與模式：微晶白云石為同生期蒸發(fā)泵白云石化的產(chǎn)物，細(xì)—粉晶白云石為同生期滲透回流白云石化的產(chǎn)物，細(xì)晶白云石為淺埋藏白云石化的產(chǎn)物，鞍狀白云石為熱液白云石化的產(chǎn)物。

［1］Zenger D H，Dunham J B，Ethington R L.Concepts and models of dolomitization［J］.Sedimentary Geology，1982，32（1/2）：154-155.

［2］ Sun S Q.A reappraisal of dolomite abundance and occurrence in the Phanerozoic［J］.Sediment.Res.Sect.1994，64（2）：396-404.

［3］劉樹(shù)根，黃文明，張長(zhǎng)俊，等.四川盆地白云巖成因的研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題［J］.巖性油氣藏，2008，20（2）：6-15.

［4］ Luczaj J A．Evidence against the Dorag（mixing-zone）model fordolomitizationalongtheWisconsinArch：Acasefor hydrothermal diagenesis［J］．AAPG Bulletin，2006，90（11）：1719-1738．

［5］ Melim L A，Swart P K，Eberli G P．Mixing-zone diagenesis in the subsurface of Florida and the Bahamas［J］．Journal of Sedimentary Research，2004，74（6）：904-913．

［6］Smith L B，Davies G R.Structurally controlled hydrothermal alteration of carbonate reservoirs：Introduction［J］．AAPG Bulletin，2006，90（11）：1635-1640.

［7］Davies G R，Smith L B.Structurally controlled hydrothermal dolomite reservoir facies：An overview［J］．AAPG Bulletin，2006，90（11）：1641-1690.

［8］ 由雪蓮，孫樞，朱井泉.塔里木盆地中上寒武統(tǒng)疊層石白云巖中微生物礦化組構(gòu)特征及其成因意義［J］．中國(guó)科學(xué)：D輯，2014，44（8）：1777-1790.

［9］Burns S J，Mckenzie J A，Vasconcelos C.Dolomite formation and biogeochemical cycles in the Phanerozoic［J］.Sedimentology，2000，47（s1）：49-61.

［10］王志宏，李建明，高振中，等.渝東武隆上寒武統(tǒng)孔隙結(jié)構(gòu)特征及成巖作用研究［J］.沉積與特提斯地質(zhì)，2002，22（3）：69-73.

［11］李天生．四川盆地寒武系沉積成巖特征與油氣儲(chǔ)集性［J］．礦物巖石，1992，12（3）：66-73．

［12］鄧長(zhǎng)瑜，張秀蓮，陳建文，等．黔東南地區(qū)寒武系碳酸鹽巖成巖作用分析［J］．沉積學(xué)報(bào)，2004，22（4）：588-596．

［13］王小芬，楊欣，王起琮.鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組白云石有序度研究［J］．新疆石油天然氣，2011，7（1）：12-15.

［14］ 鐘倩倩，黃思靜，鄒明亮，等.碳酸鹽巖中白云石有序度的控制因素——來(lái)自塔河下古生界和川東北三疊系的研究［J］.巖性油氣藏，2009，21（3）：50-54.

［15］彭蘇萍，何宏，邵龍義，等．塔里木盆地C-—O碳酸鹽巖碳同位素組成特征［J］．中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，31（4）：353-357．

［16］ 郭福生，潘家永，劉林清，等．浙江江山石炭—二疊系碳酸鹽巖碳氧同位素特征研究［J］．地球化學(xué)，2004，33（1）：l-8．

［17］劉德良，孫先如，李振生，等.鄂爾多斯盆地奧陶系白云巖碳氧同位素分析［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2006，28（2）：155-161.

［18］ 張學(xué)豐，胡文瑄，張軍濤，等.塔里木盆地下奧陶統(tǒng)白云巖化流體來(lái)源的地球化學(xué)分析［J］.地學(xué)前緣，2008，15（2）：80-89.

［19］李倩文，金振奎，姜福杰.白云巖成因碳氧同位素分析方法初探——以北京燕山地區(qū)元古界白云巖為例［J］.巖性油氣藏，2014，26（4）：117-122.

［20］ 孟萬(wàn)斌，武恒志，李國(guó)蓉，等.川北元壩地區(qū)長(zhǎng)興組白云石化作用機(jī)制及其對(duì)儲(chǔ)層形成的影響［J］．巖石學(xué)報(bào)，2014，30 （3）：699-708.

［21］王東，王國(guó)芝，郝雪峰，等.東營(yíng)凹陷沙四段碳酸鹽巖稀土元素地球化學(xué)特征［J］.沉積與特提斯地質(zhì)，2009，29（4）：62-67.

［22］劉建清，賈保江，楊平，等.羌塘盆地中央隆起帶南側(cè)隆額尼—昂達(dá)爾錯(cuò)布曲組古油藏白云巖稀土元素特征及成因意義［J］.沉積學(xué)報(bào)，2008，26（1）：28-38.

［23］韓銀學(xué)，李忠，韓登林，等.塔里木盆地塔北東部下奧陶統(tǒng)基質(zhì)白云巖的稀土元素特征及其成因［J］.巖石學(xué)報(bào)，2009，25（10）：2405-2416.

［24］Mclennan S M.Rare-earth elements in sedimentary-rocks：Influence of provenance and sedimentary processes［J］.Reviews in Mineralogy，1989，21（8）：169-200.

［25］ 曾志剛，翟世奎，趙一陽(yáng)，等.大西洋中脊TAG熱液活動(dòng)區(qū)中熱液沉積物的稀土元素地球化學(xué)特征［J］.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，1999，19（3）：59-66.

［26］盧武長(zhǎng)．穩(wěn)定同位素地球化學(xué)［M］.成都：成都地質(zhì)學(xué)院出版社，1986：173-189．

編輯：黃革萍

Lei Hejin：Master degree in progress at Chengdu University of Technology.Add：College of Energy Resources，Chengdu University of Technology，1 Dongsan Rd.，Erxianqiao，Chengdu，Sichuan，610059，China

Geochemical Characteristics and Generation Mechanism of Cambrian Dolomite in the South of Sichuan Basin

Lei Hejin，Li Guorong，Gao Yuwei，Zhou Jiling，F(xiàn)eng Yingying，F(xiàn)u Hao，Li Hui

Based on geochemical analysis，including the degree of order，carbon and oxygen isotopes，rare earth elements and inclusions，the types and generation mechanism of Cambrian dolostone samples from outcrops at Fandian，Yankong and Sanhuichang in the south of Sichuan Basin are investigated.It is shown that contemporaneous microcrystalline dolomite，fine-crystalline dolomite，shallow-buried fine-crystalline dolomite and saddle dolomite mainly develop in the study area. The microcrystalline dolomite and fine-crystalline dolomite are of low order degree，and similar to δ18O values of the normal marine carbonate rocks in the same period.Their REE distribution patterns are approximate consistent，which is characterized by weak accumulation of HREE and weak loss of LREE.The dolomitization fluid that mostly originates from high-salinity seawater is considered as the product of the evaporation pump dolomitization and the seepage reflux dolomitization.The order degree for fine-crystalline dolomite is relatively high and the rare earth elements display depletion and migrationwith decreasing∑REE values.It is considered as the result of the burial dolomitization.The saddle dolomite is characterized by high order degree，low δ18O value，enrichment of REE，Eu positive and negative，extremely high homogenization temperature of inclusions and a double range distribution，which indicates that the dolomitization fluid maybe derived deep hydrothermal fluid，or as the product of the hydrothermal dolomitization.

Cambrian；Dolomite；Generate mechanism；Geochemistry characteristics；Dolomitization；Sichuan Basin

TE122.2+3

A

1672-9854（2016）-03-0039-09

2015-01-19；改回日期：2015-12-19
本文受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金“塔河油田東南部海西晚期熱液作用及其對(duì)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層的改造作用”（編號(hào)：41272150）及國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)”下設(shè)子課題“海相碳酸鹽巖沉積層序與儲(chǔ)層發(fā)育模式研究”（編號(hào)：2011ZX05005）資助
雷和金：1989年生，成都理工大學(xué)在讀碩士，主要從事儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)與儲(chǔ)層地球化學(xué)研究。通訊地址：610059四川省成都理工大學(xué)能源學(xué)院；E-mail：786824147@qq.com