四川盆地西部中二叠统栖霞组晶洞充填物特征与热液活动记录*

黄思静 兰叶芳 黄可可 吕杰

1．油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都理工大学，成都 610059

2．成都理工大学沉积地质研究院，成都 610059

1 引言

热液环境是碳酸盐岩最为重要的成岩环境之一，除碳酸盐岩作为主岩的MVT铅锌矿床直接与热液有关以外，相当数量的白云岩储层都具有热液成因:如加拿大西部沉积盆地的泥盆系 Jean Marie 组(Wendte et al．，2006)、Swan Hill组(Davies and Wendte，2005)和密西西比系，加拿大东部和美国东北部密歇根和阿帕拉契盆地的奥陶系(局部有志留系和泥盆系)，美国南部的奥陶系，北亚特兰大裂谷边缘的侏罗系Abenaki组(Wierzbicki et al．，2006)，加拿大不列颠哥伦比亚东北 Redknife组 Jean Marie段(Wendte et al．，2009)，美国内华达古生界(Diehl et al．，2010)，西班牙的白垩系以及其他很多地方，热液白云岩储层形成了很多油气田。在阿拉伯湾的二叠－三叠系和侏罗－白垩系，世界上最大的油田(沙特阿拉伯的Ghawar)和气田(阿拉伯湾北部气田)中已经识别出了构造控制的热液白云岩。然而我国与之有关的研究仍然处于起步阶段，仍有许多问题没有解决，包括碳酸盐地层中热液记录的识别、热液白云岩的形成机制(如流体的温度、盐度、时间)和白云岩的溶解机制等，因而近年来一直为地质学家所高度关注。

四川盆地西部中二叠统栖霞组主要分布于米仓山、龙门山北段，以厚约200m的浅灰白色块状灰岩为主(夹白云质灰岩、白云岩，底部夹页岩)，并与下伏的梁山组、上覆的茅口组呈整合接触(四川省地质矿产局，1991)。早在30年前，人们就对四川盆地西部(也包括盆地周缘地区)发育的中二叠统栖霞组白云岩(或白云石)进行过初步的研究，如张荫本(1982)、宋文海(1985)、陈明启(1989)在早期的研究中分别提出了栖霞组白云岩为混合水白云化作用的产物。其后，不少学者基于各自的研究角度及所获得的数据和资料，提出了不同的栖霞组白云岩成因机制，并逐渐注意到外来热事件对栖霞组碳酸盐岩、尤其是白云岩形成机制的影响，如何幼斌和冯增昭(1996)认为埋藏白云化作用是形成白云岩的主要机制，但局部受到异常温度条件或外来热事件的影响;王运生和金以钟(1997)提出这些白云岩是埋藏热液和混合水白云化作用的结果;黄思静等(2012)通过对四川盆地西部中二叠统白云岩中的自生非碳酸盐矿物进行研究后，提出存在热液蚀变作用;舒晓辉等(2012)认为栖霞组顶部和茅口组底部的白云岩可能为岩浆热液或经历了深循环的大气降水所造成的热液白云化作用所形成;郝毅等(2012)认为川西北栖霞组豹斑灰岩中的斑状白云石可能与热液有一定的关系;李波等(2012)认为四川广元地区栖霞组中的斑状白云岩的形成是不同阶段综合作用的产物，并认为热液流体的注入是其中一个阶段;陈轩等(2012)通过对川中地区栖霞组和茅口组的白云岩进行了细致研究之后，认为这些白云岩为构造热液白云岩。多年来，人们对四川盆地西部中二叠统栖霞组热液活动及其对碳酸盐成岩作用的影响进行了不少有价值的探索，并获得了较大进展和较多数据，但总的来说，有关的成果仍然显得零散而缺乏系统性，不同研究结论之间甚至存在矛盾，与热液有关的白云岩(或白云石)沉淀流体的温度、盐度、热液作用的时间以及白云岩(或白云石)的溶解机制及其后充填的方解石的沉淀机制仍然没有解决。基于此，本文选择四川盆地西部中二叠统栖霞组普遍发育厘米级大小的晶洞内的鞍形白云石和充填于鞍形白云石溶解孔隙和晶间孔隙中的方解石为主要研究对象，试图获取与鞍形白云石沉淀有关的流体，以及其后鞍形白云石溶解的有关流体的温度、盐度等信息，并探索鞍形白云石的沉淀和溶解机制以及溶解空间中方解石的沉淀机制。

2 地质背景

四川盆地西部栖霞组厚度大致在23～313m之间(金玉玕等，1999;李国辉等，2005)，部分受到白云化作用的影响，白云岩的厚度大都在数米到数十米之间，主要集中在栖霞组上部，如川西剑阁长江沟剖面中二叠统白云岩厚度约为40m。本文按金玉玕等(1999)和李国辉等(2005)对四川盆地海相二叠系三分方案，以及2008年的国际地层表(章森桂等，2009)，将栖霞组和茅口组并入中二叠统。

图1 四川盆地西部中二叠世栖霞期岩相古地理简图(据魏国齐等，2010)图中同时显示了作为样品采集地的长江沟剖面的位置Fig．1 The schematic diagram of palaeogeography of Middle Permian Qixia Formation in the western Sichuan Basin(after Wei et al．，2010)，showing the location of the Changjianggou section

中二叠统栖霞组沉积时期，四川盆地西部处于碳酸盐台地环境(魏国齐等，2010)，次级沉积环境包括台地前缘斜坡、台地边缘浅滩和开阔台地，采集样品的长江沟剖面栖霞组沉积于碳酸盐台地边缘浅滩环境(图1)。

3 样品采集与研究方法

样品采自四川盆地西部剑阁县的长江沟剖面(图1)中二叠统栖霞组碳酸盐岩的一些晶洞中，晶洞数厘米大小，呈长矩形，球形、多边形及其他不规则的形状，晶洞与围岩的边界有的清楚(如图2a，c)，也有的不清楚(如图2b，d)。

研究方法主要包括岩石学研究和地球化学研究。岩石学研究利用常规偏光显微镜完成薄片分析，包括对铸体薄片的染色分析，以确定岩石的结构和成分、尤其是晶洞中充填的碳酸盐矿物(重点是鞍形白云石)及伴生矿物的结构，同时对晶洞中的各种矿物进行阴极发光分析和包裹体均一化温度分析。

在对样品进行岩石结构和成分研究的基础上，挑选出手标本样品中的晶洞充填物，将其粉碎至200目，缩分成三份，除一份留作备用外，另外两份分别用作CaO、MgO、Mn、Sr含量分析和氧、碳同位素分析。

CaO、MgO、Mn、Sr含量分析由四川省地质矿产局华阳地矿检测中心完成，CaO、MgO含量由常规化学分析方法测试，检测限为1%，误差分别为2%和5%;Mn、Sr含量由原子吸收光度法测试，检测限分别为5×10－6和42×10－6，误差分别为13%和14%。碳、氧同位素分析由中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院完成，Finigan MAT 252气体同位素质谱仪，GBW04406标样的分析误差为0．01%。包裹体均一化温度分析使用英国Linkam THMSG600型冷热台及相应的控制系统和计算机控制系统完成，测试温度误差为±1℃。阴极发光分析由成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室完成，采用英国剑桥仪器公司CL8200MK5阴极发光仪(配以 Leica偏光显微镜)，测试条件选择束电压12kV、束电流300μA。

4 岩石学特征

就矿物成分而论，晶洞充填物主要包括方解石和白云石两种矿物(图3、图4)。从占位关系来看，首先充填于晶洞中的矿物是作为非平直晶面他形晶的鞍形白云石(图3)，这些白云石具有鞍形白云石特有的弧形弯曲晶面和波状消光，晶体很大，主要分布在大于0．5mm的粗晶到极粗晶范围内，有时低倍镜下也无法显示整个完整晶体(图4c，d)。

图2 采集样品的晶洞的形态特征(a、b)－标本中晶洞，黄色箭头圈出的为晶洞的范围;(c、d)－薄片中的晶洞，黄色箭头所指为晶洞和围岩的边界，薄片直拍，图(c)中A、B和图(d)中C的意义见图4的说明．长江沟剖面栖霞组，(a)和(c)采自累积厚度60．2m处;(b)和(d)采自累积厚度56．8m处Fig．2 Morphological characteristics of vugs in the Middle Permian Qixia Formation in the Changjianggou section(a，b)－vugs in rock samples;(c，d)－vugs in thin section captured directly by camera，arrows showing the boundaries between the rock and vugs．For the meaning of Box A and Box B in(c)and Box C in(d)，see the explanation in Fig．4．All samples are from the Middle Permian Qixia Formationin the Changjianggou section，and the sample in(a)and(c)is taken from the cumulative thickness of 60．2m from the bottom of Qixia Formation，and the sample in(c)and(d)is taken from 56．8m from the bottom of the Qixia Formation

由于作为晶洞充填物的鞍形白云石普遍遭受溶解，很难有完整的晶体保存(图4)，白云石溶解后的空间为方解石占据(图3、图4)，但取代白云石的方解石仍然保留很好的白云石的晶体形态(图3、图4)，有的甚至保留了鞍形白云石原有的弯曲晶面和波状消光(图4c，d)，晶洞充填物中的方解石除作为白云石的交代产物外，仍有一部分作为白云石晶间的充填物，因而在有的样品中，方解石以晶间充填物为主(如图3所示的样品)，在另一些样品中，方解石以白云石溶解后的晶内充填物为主(如图4所示的样品)。白云石晶间的空间足够大时，晶间方解石的晶体显著大于白云石，巨大的方解石将白云石包裹，显示连生胶结结构特征，同时白云石晶间和晶内方解石具相同的干涉色，因而是共用同一结晶轴的同一晶体。在阴极发光分析中，这两种方解石具有类似的阴极发光，显示它们是从成分类似的流体中沉淀的同期产物(图3c)。另外，方解石发光颜色很暗，为暗的橙褐色阴极发光，白云石发光相对较强，为桔红色的阴极发光(图3c)，显示白云石的发光强度大于方解石，因而可能方解石具有更低的锰含量，其沉淀流体可能更接近海水。

除方解石和白云石以外，晶洞充填物中还存在一些自生的非碳酸盐矿物，其产出方式与方解石类似，从数量上来讲，这些矿物是微量的，对晶洞充填物全岩化学成分影响可能忽略，在显微镜尺度下也很难发现它们，黄思静等(2012)报道了这些矿物，并在扫描电镜下通过能谱确认了这些矿物，矿物类型主要有萤石、氟磷灰石、重晶石、石英等。图3中显示了白云石晶内溶孔中萤石的存在(箭头所指)。

5 地球化学特征

对采集的晶洞充填物样品进行了碳、氧同位素，CaO、MgO、Sr和Mn含量分析，分析结果列于表1中。从岩石学研究可以看出，由于晶洞中白云石和方解石紧密交生，要选出单一的白云石和单一的方解石是十分困难的。图3所示的是鞍形白云石保存较好的样品，但这些鞍形白云石中总有方解石存在，而图4所示的是强烈去白云化的以方解石为主的样品(尤其是图4c，d，样品中几乎全为方解石)，但方解石中仍然残留有与之紧密共生的白云石。因而本文所分析的均为晶洞充填物的全岩样品。

岩石学观察还表明，晶洞充填物的矿物成分十分单调，在数量上有意义的只有方解石和白云石两种矿物，微量的萤石、氟磷灰石、重晶石等矿物在X射线衍射分析中低于检测限，其组成元素在化学分析中也均低于检测限。同时方解石和白云石结构也很单调，白云石均为具类似阴极发光性的鞍形白云石，方解石则为充填于白云石晶间和晶内的也具类似阴极发光性的连生方解石(图3、图4)。因此，晶洞充填物的全岩分析中CaO和MgO相对含量变化基本上是方解石和白云石相对含量变化的反映，CaO和MgO的相对含量也可以换算成方解石和白云石的相对含量(表1)。基于此，如果我们选择具有不同CaO、MgO含量(即具有不同方解石和白云石含量)的晶洞充填物，样品同位素组成的变化所反映的是方解石和白云石所具有的同位素组成的变化，如果某种同位素和MgO含量(当然也可以是CaO含量或相应的白云石、方解石的含量)存在良好的相关性，我们就可以通过这种相关性推算出端元矿物(方解石或白云石)的同位素组成。图5和图6分别为晶洞充填物全岩分析结果中氧、碳两种同位素组成与MgO含量及换算的白云石含量的投点图，下面我们对此作进一步讨论。

表1 长江沟剖面栖霞组晶洞中充填物的碳、氧同位素和CaO、MgO、Sr、Mn含量分析结果Table 1 Carbon and oxygen isotopes，chemical compositions of CaO，MgO，Sr，and Mn of vug fillings in the Middle Permian Qixia Formation in the Changjianggou section

图3 晶洞中的鞍形白云石和白云石晶间、晶内的方解石鞍形白云石的弧形晶面和波状消光，白云石晶体内部亦有溶解并充填方解石，有极少孔隙中充填萤石(黄色箭头，萤石鉴定依据参见黄思静等(2012))，白云石具较强的桔红色阴极发光，方解石具较暗的橙褐色阴极发光，鞍形白云石晶间和晶内方解石具类似阴极发光．(a)、(b)、(c)分别为单偏光、正交偏光和阴极发光照片，(a)和(b)为蓝色铸体片经茜素红S染色，长江沟剖面栖霞组，累积厚度50．7m处Fig．3 Micro－photos of the saddle dolomite and calcite in vugsSaddle dolomites typically show curved crystal faces and undulatory extinction，showing relatively strong orange－red cathodoluminescence．Calcite replaces saddle dolomite and occurs in the interior of dolomite and inter－granular pores， showing dark orange－brown cathodoluminescence．Fluorite fills in the pores(arrow)．(a)planepolarized light;(b)cross－polarized light;(c)cathodoluminescence(CL)．The sample is located in the cumulative thickness of 50．7m from the bottom of Qixia Formation

1)长江沟剖面栖霞组晶洞充填物的氧同位素组成与MgO含量(或白云石含量)与δ18O之间显示出良好的相关性，按直线函数拟合，二者之间的确定系数(相关系数平方值)高达0．90，相关系数则超过0．95(图5)，按图5所示的直线函数方程:δ18O(PDB，‰)=0．044×(白云石，%)－9．5464，对于全部由白云石组成的样品(相当于图5a中MgO含量21．86%)，其δ18O= －5．2‰，对于全部由方解石组成的样品(MgO含量0%)，其 δ18O= －9．55‰，显示鞍形白云石比充填于其晶间和间内的方解石具有更大的δ18O值。若按90%的置信区间(图5虚线所示范围)，则对于全部由白云石组成的样品(MgO含量 21．86%)，其 δ18O大致分布在－5．94‰～ －4．35‰之间，对于全部由方解石组成的样品(MgO 含量 0%)，其 δ18O 大致分布在 －10．34‰ ～ －8．75‰之间。这些数值对于我们了解鞍形白云石沉淀流体及其鞍形白云石溶解流体、以及作为去白云化产物的方解石沉淀流体的性质十分重要。

图4 晶洞中鞍形白云石的广泛溶解和方解石的沉淀(a)和(b)分别为图2c中视域A和视域B的放大，显示鞍形白云石的弯曲晶面;(c)为图2d中C视域的放大，(d)为(c)对应的正交偏光，显示鞍形白云石溶解后残存部分所勾绘出的弧形晶面的形态，图d可以清楚看出沉淀的方解石仍具有和鞍形白云石类似的波状消光．蓝色铸体片茜素红S染色Fig．4 Intensive dissolution of saddle dolomite and the precipitation of calcite in vugs(a)and(b)show the enlargement of Box A and Box B in Fig．2c，showing the curved crystal faces of saddle dolomite;(c)is the enlargement of Box C in Fig．2d and(d)shows the corresponding micro－photo under cross－polarized light，showing the outline of curved crystal of the residual saddle dolomite and the calcite with similar undulatory extinction as saddle dolomite．Blue epoxy impregnated，stained by Alizarin red S

2)与氧同位素组成不同，长江沟剖面栖霞组晶洞中充填物的碳同位素组成与MgO含量(或白云石含量)与δ13C之间缺乏良好的相关性，按直线函数拟合，二者之间的确定系数(相关系数平方值)仅有0．13(图6)，说明对于晶洞中充填的碳酸盐样品来说，没有显著的随着白云石含量增加或方解石含量增加碳同位素组成变化的现象，这对于我们了解鞍形白云石及作为去白云化产物的方解石的碳源十分重要。

3)在锰、锶两种微量元素中，长江沟剖面栖霞组晶洞中充填物的锰含量与MgO含量(或白云石含量)之间具有一定的相关性，按直线函数拟合，二者之间的确定系数为0．45(图7a)，4个白云石含量超过40%的样品的锰含量都在70×10－6以上，这与阴极发光分析中白云石具有比方解石更强的阴极发光性是一致的(图3);长江沟剖面栖霞组晶洞中充填物的锶含量与MgO含量(或白云石含量)之间缺乏相关性，按直线函数拟合，二者之间的确定系数为0．15(图7b)，但与方解石相比，白云石具有更低锶含量，4个白云石含量超过40%的样品中，有3个样品的锶含量都低于100×10－6，但方解石含量超过80%的样品锶含量变化在90×10－6～240×10－6之间的一个较大范围，这是晶洞充填物锶含量与MgO含量(或白云石含量)之间缺乏相关性的主要原因。碳酸盐矿物的锰、锶含量在很大程度上受其在矿物中的分配系数控制，尤其是锶含量，其在白云石中的分配系数理论上仅有其在方解石中的一半，因而白云石的锶含量通常较低。

6 包裹体均一化温度

对长江沟剖面栖霞组晶洞充填物鞍形白云石中67个包裹体进行了均一化温度分析，对分布于鞍形白云石晶间、晶内的方解石中28个包裹体进行了均一化温度分析，分析结果列于表2中。我们可以从图3和图4中这两种矿物之间的占位关系判断其形成的相对时间，由于方解石充填于白云石晶间，或白云石溶解后的晶内孔隙中甚至交代白云石，因而白云石先于方解石形成。

图5 晶洞充填物的MgO含量与δ18O投点图(a)以及白云石含量与δ18O投点图(b)图件显示MgO含量(或白云石含量)与δ18O之间的良好相关性，确定系数高达0．90，虚线范围代表90%的置信区间Fig．5 Cross－plots of MgO and δ18O(a)and dolomite content and δ18O of vug fillings(b)The figure showing a good correlation between MgO(dolomite content)and δ18O，R2=0．90．Dotted line represents the 90%confidence interval

图6 晶洞充填物的MgO含量与δ13C投点图(a)以及白云石含量与δ13C投点图(b)图件显示MgO含量(或白云石含量)与δ13C之间缺乏良好相关性，确定系数只有0．13Fig．6 Cross－plots of MgO and δ13C(a)and the dolomite content and δ13C(b)of vug fillings The figure showing the lack of a good correlation between MgO(dolomite content)and δ13C

表2 长江沟剖面栖霞组晶洞充填物中鞍形白云石和充填于白云石晶间、晶内的方解石的包裹体均一化温度分析结果Table 2 Fluid－inclusion homogenization temperature of saddle dolomite and calcite in the Middle Permian Qixia Formation in the Changjianggou section，western Sichuan Basin

图8 长江沟剖面栖霞组晶洞充填物中鞍形白云石(a)和白云石晶间与晶内方解石(b)的包裹体均一化温度分布直方图Fig．8 Histograms of fluid－inclusion homogenization temperature of saddle dolomite(a)and calcite(b)in the Middle Permian Qixia Formation in the Changjianggou section，western Sichuan Basin

鞍形白云石的包裹体均一化温度显著高于其后形成的方解石，前者分布于90～270℃之间，而80%以上的包裹体的均一化温度集中在110～210℃之间(表2、图8a);后者均一化温度分布在50～190℃的一个区间范围内，一半以上的样品(54%)分布在70～110℃之间(表2、图8b)。鞍形白云石和其后形成的方解石的包裹体均一化温度的平均值分别约为164℃和102℃，差值大致为60～70℃，显示鞍形白云石沉淀后地层经历了60～70℃的降温。

7 讨论

7．1 晶洞充填碳酸盐的氧碳同位素组成与流体

前边已经讨论，长江沟剖面栖霞组晶洞充填物中鞍形白云石的δ18O值分布在－5．94‰～ －4．35‰(PDB)之间，包裹体的均一化温度集中在110～210℃之间，由此可以获得鞍形白云石沉淀流体是一种δ18O值在+4‰～+14‰(SMOW)之间的高盐度、高温流体(图9a);长江沟剖面栖霞组晶洞充填物鞍形白云石晶间以及鞍形白云石溶解孔隙中充填的方解石的 δ18O 值分布在 －10．34‰ ～ －8．75‰(PDB)之间，包裹体均一化温度主要分布在70～110℃之间，因而可以获得这些方解石沉淀流体的δ18O值在－4‰～+5‰(SMOW)之间，与白云石沉淀流体的盐度相比，方解石的沉淀流体具有较低的盐度，其盐度值接近中二叠世海水，同时也具有较低的沉淀温度(图9b)。

长江沟剖面栖霞组晶洞充填物中的方解石和白云石的δ13C值没有显著差别，前边分析可知碳同位素组成与MgO含量(或白云石含量)之间也缺乏相关性，这些碳酸盐矿物的δ13C值大致分布在0．7‰～2．6‰的范围内，显著低于同期海水的δ13C值(图10)，考虑到深部来源CO2的δ13C平均值在－5‰左右，因而可以认为栖霞组晶洞充填物的方解石和白云石具有同期海水(或同期碳酸盐)和深部CO2混合碳源。

图9 晶洞充填物中白云石(a)和方解石(b)流体包裹体均一化温度和氧同位素组成投点图等值线是与白云石或方解石平衡的水的氧同位素组成，根据张理刚(1985)的公式计算．中二叠世海水的δ18O值按Veizer et al．(1999)方解石的δ18O值Fig．9 Cross－plots of fluid－inclusion homogenization temperature and oxygen isotopic composition for calcite and dolomiteContours are the oxygen isotopic compositions of water that balance with dolomite or calcite．Calculated according to the formula presented by Zhang(1985)．The δ18O of Middle－Permain seawater is the δ18O of calcite in Veizer et al．(1999)

图10 长江沟剖面中二叠统栖霞组晶洞充填物的碳同位素组成的主要范围及与海水碳同位素组成的对比(上扬子地区古生代海水碳同位素演化曲线据黄思静，1997)Fig．10 The main scope of carbon isotopic composition of vug fillings in the Middle Permian Qixia Formation in the Changjianggou section and comparison with the carbon isotopic composition of co－seawater(the evolution curve of δ13C of Paleozoic seawater in the Upper Yangtze platform from Huang，1997)

7．2 晶洞充填物中鞍形白云石的沉淀及其后的溶解机制

由前面的讨论可知，长江沟剖面栖霞组晶洞充填物中鞍形白云石是在盐度显著超过同期海水的高盐度流体(δ18O=+4‰～+14‰)中沉淀的，其沉淀温度主要分布在110～210℃，最高温度超过260℃(表2)，因而我们不能用传统的白云化和白云石沉淀机制来解释其成因。

四川盆地二叠系埋藏史曲线如图11a所示，显示在海西期的东吴运动经历了隆升，这与峨眉山玄武岩喷发前岩浆上涌有关(何斌等，2005)，以后在印支期经历了先沉降－后隆升的局面，至燕山早期再次沉降、喜山期隆升至今。结合前人对分布在四川盆地内钻井的研究(朱传庆等，2009)，整个四川盆地西部的二叠系所经历过的最大埋藏深度大致在7000m左右(图11a的A处)，但该埋藏深度也难以通过正常地热增温达到260℃以上的温度。

图11 四川盆地西部HS1井埋藏史－古热流分布综合图(a)和四川盆地代表性钻井古热流值分布图(b)(据朱传庆等，2009，2010综合修改)Fig．11 The synthetic map of burial history－paleoheat flow distribution for Well HS1 in western Sichuan Basin(a)and distribution map for representative wells in the Sichuan Basin(b)(modified after Zhu et al．，2009，2010)

纵观二叠纪以来的非地热增温热事件，四川盆地西部在中二叠世末(259Ma左右)的古热流值达到最大值(图11b)，部分钻井最高古热流超过100mW/m2(朱传庆等，2010)，这是东吴运动期间峨眉山玄武岩喷发时岩浆活动的热效应所致，该过程对当时处于浅埋藏环境的栖霞组的成岩作用造成了显著的影响，鞍形白云石的沉淀是否与该热事件有关，是一个有争议的问题。我们可以这样反向思维，要满足这些鞍形白云石及其后的方解石的形成温度，如果没有热液活动，这些鞍形白云石只能形成于埋藏历史中的最大埋深点(图11a中的A点)，此时温度可以基本满足(但仍然不能满足260℃以上的最高温度)，其后的抬升也可以勉强满足鞍形白云石沉淀后地层所经历的60～70℃的温度降。但这种假定显得过于极端，此时岩石埋藏深度已近7000m，岩石的渗透性很差，很难发生体积上有意义的白云化作用。因此，最大的可能性是与峨眉山玄武岩有关的热作用过程产生的高温高盐度流体从温度和盐度两个方面克服了白云石沉淀的动力学屏障并导致鞍形白云石的沉淀。然而，该热事件仅持续约6Myr时间(He et al．，2007)，热事件结束后导致地层温度降低，白云石沉淀导致镁离子消耗，这种低温、低盐度的流体对白云石是不饱和的，从而白云石溶解作用发生，取而代之的是与该流体在物理化学条件上平衡的代表相对低温(70～110℃)和低盐度(δ18O=－4‰～+5‰)的方解石沉淀。

8 结论

(1)四川盆地西部栖霞组晶洞中充填有晶体粗大的鞍形白云石，鞍形白云石具广泛的溶解结构，溶解空间为次生方解石充填;

(2)晶洞充填物中鞍形白云石和沉淀于白云石晶间和晶内的方解石具有显著不同的氧同位素组成和包裹体均一化温度，前者δ18O值－5．94‰ ～ －4．35‰，包裹体均一化温度主要为110 ～210℃，后者 δ18O 值 －10．34‰ ～ －8．75‰，包裹体均一化温度主要为70～110℃;

(3)根据晶洞中鞍形白云石和沉淀于白云石晶间和晶内的方解石的氧同位素组成和包裹体均一化温度，获得鞍形白云石沉淀流体的δ18O值分布在+4‰～+14‰(SMOW)之间，方解石沉淀流体的δ18O值分布在－4‰～+5‰(SMOW)之间，白云石是在高盐度和高温流体中沉淀的，方解石是在相对低盐度和低温流体中沉淀的;

(4)晶洞充填物中鞍形白云石和沉淀于白云石晶间和晶内的方解石的碳同位素组成没有实质性区别，二者δ13C值大致分布在0．7‰～2．6‰的范围内，显著低于同期海水的δ13C值，两种碳酸盐矿物中的碳具有同期海水和深部CO2混合碳源的特征;

(5)中二叠世末东吴运动时，栖霞组碳酸盐地层处于浅埋藏环境，峨眉山玄武岩喷发时岩浆活动的热效应导致了鞍形白云石的沉淀，而热事件后流体温度和盐度的同时降低则使得鞍形白云石溶解，并伴随方解石沉淀在鞍形白云石溶解后的孔隙和晶间孔隙中。

致谢 两位匿名审稿人对论文提出了非常宝贵的建设性意见;成都理工大学沉积地质研究院博士研究生李小宁和硕士研究生成欣怡参加了野外工作;潘小强、胡博、袁桃等硕士研究生参加了样品整理、薄片分析和阴极发光分析;油气藏地质及开发工程国家重点实验室伏美燕老师在流体包裹体测温中给予了极大的帮助;在此一并表示衷心的感谢。

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