四川盆地二叠—三叠系碳酸盐岩和砂岩中的鞍形白云石——岩石学、形成温度与流体

黄思静，胡作维，钟怡江，黄可可，李小宁

（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）

四川盆地二叠—三叠系碳酸盐岩和砂岩中的鞍形白云石
——岩石学、形成温度与流体

黄思静，胡作维，钟怡江，黄可可，李小宁

（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）

鞍形白云石是沉积岩中的一种重要成岩矿物。显微镜下鞍形白云石具有特殊的弧形晶面和波状消光，广泛分布于热液环境和其他相对高温的成岩环境中，也常被作为半定量的地质温度计和某些特殊流体的指示矿物。本文综合讨论了四川盆地二叠—二叠系碳酸盐岩和砂岩中鞍形白云石的岩石学特征，铁、锰、钙含量和阴极发光特征，形成温度和矿物的氧同位素组成，以及推算的源流体的氧同位素组成和盐度；同时对照研究了鄂尔多斯盆地上古生界砂岩中的鞍形白云石、塔里木盆地寒武—奥陶系的鞍形白云石以及南海珠江口盆地新近系的鞍形白云石，得到如下认识：（1）碳酸盐岩中大多数的鞍形白云石的晶体大小都超过1mm，具有粗晶—极粗晶结构。砂岩中鞍形白云石胶结物的晶体相对较小，主要具中—粗晶结构。碳酸盐岩中的鞍形白云石主要分布在晶洞或裂缝中，砂岩中的鞍形白云石主要是晚期的胶结物。（2）碳酸盐岩中的鞍形白云石普遍具有阴极发光和很低的铁、锰含量，在钙、镁含量上接近理想组成；砂岩中的鞍形白云石胶结物普遍具有较高的铁、锰含量，因铁的猝灭作用而经常没有阴极发光，同时因富钙而偏离白云石的理想组成。（3）存在溶解现象（或去白云化现象）是一些鞍形白云石的重要特征，与热液有关的鞍形白云石的溶解可能与热液作用后温度和（或）盐度的降低及镁离子的消耗有关，较大埋深条件下形成的砂岩中的鞍形白云石胶结物的溶解可能与构造抬升造成的温度降低有关。（4）大多数鞍形白云石都是在较高的温度和盐度的流体中沉淀的，四川盆地二叠—三叠系碳酸盐地层中鞍形白云石包裹体均一化温度为100～270℃，源流体的盐度（NaCl质量分数）为4.7%～9.7%，盐度最大值约为当时海水的5倍；三叠系须家河组砂岩中的鞍形白云石胶结物包裹体均一化温度为120～170℃，流体盐度在2.6%～6.6%，也超过当时海水的盐度值。（5）南海珠江口盆地新近系碳酸盐岩中的一些鞍形白云石晶体较小，以细晶为主，缺乏可进行均一温度分析的两相包裹体，其形成温度可能较低，因而鞍形白云石形成的最低温度可能低于80℃，但这仍然需要资料的进一步积累。

四川盆地；二叠—三叠系；鞍形白云石；成岩温度；流体盐度

鞍形白云石[1]或异形白云石[2]是一种具特殊形态和产出方式的白云石，其晶面弯曲、因晶格变形而具有波状消光，同时鞍形白云石的晶体较大，晶体直径从100μm到数毫米[3]。虽然鞍形白云石可以胶结物或交代矿物的形式出现，但作为胶结物的鞍形白云石更为常见。在成因上，鞍形白云石是一种成岩矿物，分布在经成岩改造的各种沉积岩中[3]。按照Sibley和Gregg提出的白云石的结构分类[4]，鞍形白云石属于非平直晶面亚类中的鞍形晶，是他形晶的一种形式。

鞍形白云石广泛发育于碳酸盐地层中，也见于砂岩中。一些与热液有关的白云岩储层中普遍存在鞍形白云石，如加拿大西部沉积盆地的泥盆系和密西西比系、加拿大东部和美国东北部的Michigan和Appalachian盆地的奥陶系（局部有志留系和泥盆系）、有争议的还有美国南部的奥陶系（Ellenburger，Arbuckle）、亚特兰大裂谷边缘的中生代碳酸盐岩，西班牙的白垩系以及其他很多地方[5]。以白云岩为主的密西西比河谷型（MVT）矿床的主要脉石矿物也是鞍形白云石[6]。

中国已报道的鞍形白云石主要分布在碳酸盐地层中，如：川东南震旦系灯影组[7]、鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组[8]、湖南慈利和川东—鄂西上二叠统长兴组[9，10]、中二叠统栖霞组和茅口组[11-17]、四川盆地中西部雷口坡组[18]、川东北雷口坡组[19，20]、塔里木盆地寒武—奥陶系[21-33]以及广西泥盆系和石炭系[34]。另外，广西、湖南、四川、云南、贵州等省的前寒武—寒武系、泥盆系、石炭—二叠系等地层中广泛发育的MVT或SEDEX（沉积喷流型）矿床[35-39]中也不同程度地发育有鞍形白云石。尽管一些文献中报道的鞍形白云石可能还需要进一步研究和证实，但我们相信中国海相碳酸盐地层中鞍形白云石的广泛存在是肯定的。

砂岩中的鞍形白云石主要以胶结物的形式存在，有关报道相对较少。黄思静等报道过鄂尔多斯盆地上古生界本溪组、太原组和山西组下部砂岩储层中广泛存在的鞍形白云石胶结物[40]，本文也列举了四川盆地东北部元坝地区砂岩储层中的鞍形白云石胶结物及相应的岩石学和地球化学特征，因而砂岩中以胶结物形式产出的鞍形白云石也无疑是存在的。

四川盆地二叠系、三叠系的碳酸盐岩和砂岩中都发育有鞍形白云石，它们具有不同的赋存方式和形成机制。在二叠系碳酸盐地层中，虽然长兴组也有鞍形白云石的存在和报道，但更多的和更为特征的鞍形白云石主要分布于盆地西部和中部的中二叠统，以栖霞组最为发育，其次是茅口组[11-17]，主要产于一些数厘米大小，呈长矩形、球形、多边形及其他不规则形状的晶洞及一些不同成因的裂缝中。三叠系碳酸盐地层中鞍形白云石报道相对较少，已报道的有分布于盆地东部下三叠统的嘉陵江组[41]以及盆地中西部和东北部中三叠统的雷口坡组[18-20]，产出方式以裂缝居多，也包括靠近裂缝的围岩基质中。四川盆地砂岩中的鞍形白云石也主要以胶结物的形式存在，如盆地东北部元坝地区的上三叠统须家河组。

Spötl和Pitman在1998年总结了1980年代以来发表的有关碳酸盐岩和砂岩中鞍形白云石的古地理、地球化学和流体包裹体资料，并重新评价了这种白云石作为潜在高温成岩地质温度计的最初解释[3]；Davies和Smith在2006年总结了全球范围的来自寒武系—白垩系的鞍形白云石的主要特征[5]。这两个研究成果表明鞍形白云石可以形成于不同的沉积盆地并具有如下特征：（1）相对于碳酸盐岩中的鞍形白云石，砂岩中的鞍形白云石具有更多变的Fe、Mn含量和Ca的富集[3]，Choquette将鞍形白云石称为晚期胶结的铁白云石[42]。（2）碳同位素组成从碳酸盐岩中鞍形白云石稍高的正值到砂岩中鞍形白云石中等的负值，取决于孔隙流体碳源中有机和无机碳的比值[3]，其数值反映主岩石灰岩的无机碳和来自微生物的有机碳（有机物和各种烃类的热裂解）的贡献，δ13C值为+6‰～-17‰（PDB标准，全文相同），大多数在-3‰～+5‰之间[5]。（3）砂岩和碳酸盐岩中鞍形白云石氧同位素组成都具有中等的负值[3]，全球范围的来自寒武系—白垩系的鞍形白云石的δ18O值（除有特别说明外，均为PDB标准）为-2.5‰～-18‰，大多数在-5‰～-12‰之间[5]。（4）锶同位素组成通常都比显生宙海水更富放射性成因的锶（＞0.708）[3]，原因是源流体和包含黏土、长石的硅质碎屑沉积物之间的相互作用或与基底之间的相互作用。（5）鞍形白云石的流体包裹体均一化温度的低值大致为60～80℃[3，5]，主要的温度区间大致为90～180℃[3，5]，最高温度达235℃甚至更高[5]。（6）鞍形白云石的沉淀需要流体有较高的盐度（即NaCl的质量分数：wNaCl），有关的古流体盐度均大于海水，盐度变化范围为18%～25%，主要为NaCl+CaC12±MgC12±KCl型水[3]；或5%～30%+，平均值为12%～25%，主要是MgCl2-CaCl2-NaCl-H2O型卤水[5]。Spötl和Pitman的研究认为鞍形白云石是在液态烃形成温度窗到干气带温度范围岩石和卤水作用的一种可靠的指示器[3]。

本文总结了四川盆地二叠系、三叠系碳酸盐岩和砂岩中的鞍形白云石的岩石学特征和地球化学特征，也包括鞍形白云石的溶解特征，以及川东北地区三叠系须家河组砂岩中的鞍形白云石胶结物，同时也涉及了鄂尔多斯盆地上古生界砂岩中的鞍形白云石胶结物和珠江口盆地新近系珠江组碳酸盐岩中的一些鞍形白云石，以及用以对比的塔里木盆地寒武—奥陶系的鞍形白云石。

1 岩石学

1.1 碳酸盐地层中的鞍形白云石

鞍形白云石的特征主要是通过薄片下的若干光学特征来显示的，图1—图3列举了四川盆地中二叠统栖霞组、下三叠统嘉陵江组、中三叠统雷口坡组碳酸盐岩中鞍形白云石的显微照片，如波状消光、弯曲的晶面、粗糙的表面和富含包裹体等特征。这些鞍形白云石胶结物主要充填于晶洞和不同成因的裂缝中，因而是从流体中直接沉淀的鞍形白云石胶结物（图1、图2中A—D、图3）。但一些鞍形白云石分布于具泥微晶结构或粒屑结构的灰岩或白云岩中，因而可能是交代作用的产物，如图3-E和F所示的鞍形白云石分布于靠近构造裂缝的有孔虫灰岩中，可能是交代有孔虫灰岩的产物。

图1—图3所列举碳酸盐岩中的鞍形白云石都具有很大的晶体，薄片下显示的晶体长轴主要在0.5mm左右，标本上鞍形白云石的实际大小经常都超过1mm，因而它们具有粗晶—极粗晶结构。碳酸盐岩中的这些鞍形白云石的另一个重要特征是与结晶方解石伴生，同时这些结晶方解石也经常具有与鞍形白云石类似的粗晶—极粗晶结构（图1、图2中C和D、图3）。在占位关系上，大多数的结晶方解石都晚于鞍形白云石，它们分布于鞍形白云石的晶体之间，并没有限制鞍形白云石的生长（图1-A、B），或分布于鞍形白云石溶解后的晶内孔隙中，因而它们是在鞍形白云石溶解后沉淀的，当然也可以认为是交代鞍形白云石的产物（图4中A—D）。还有一些结晶方解石与充填于切割鞍形白云石的裂缝中的方解石具有类似的特征，尤其是类似的阴极发光性（图5），显示它们具有类似的铁、锰含量特征和沉淀流体，二者的沉淀时间都晚于鞍形白云石。

与图1—图3所示的四川盆地二叠—三叠系碳酸盐岩中的鞍形白云石不同的是，图6所示的南海珠江口盆地新近系珠江组碳酸盐岩中的鞍形白云石具有显著较小的晶体，粒径主要为0.1～0.3mm，具细晶—中晶结构，也满足Spötl和Pitman定义的鞍形白云石晶体直径从＞100μm到数毫米的范围[3]，同时也具有弧形晶面和波状消光特征，因而我们也将其视为鞍形白云石；但这些鞍形白云石晶体表面相对干净，缺乏粗糙的晶面，包裹体也不发育，因而这些鞍形白云石可能具有与四川盆地二叠—三叠系碳酸盐岩中的鞍形白云石不同的成因。

1.2 砂岩中的鞍形白云石胶结物

图7列举了四川盆地东北部元坝地区三叠系须家河组砂岩中的鞍形白云石胶结物，也具有特征的弧形晶面和波状消光；但与二叠系栖霞组、三叠系嘉陵江组和雷口坡组碳酸盐岩中的鞍形白云石相比，砂岩中鞍形白云石的晶体相对较小，主要具中—粗晶结构，占位关系显示其沉淀于自生石英之后。碎屑石英加大边的晶体边界完整，没有因鞍形白云石的占位而缺损。这些鞍形白云石可能是须家河组砂岩中最晚期的碳酸盐胶结物。

鄂尔多斯盆地二叠系太原组（也见于本溪组、山西组和下石盒子组等上古生界的其他地层）砂岩中的鞍形白云石胶结物在总体结构上与四川盆地东北部三叠系须家河组砂岩中的鞍形白云石胶结物类似，主要具中晶结构，有粗糙的晶面和弧形晶体边界并发育波状消光，占位关系显示碎屑石英的加大边经常因鞍形白云石的占位而缺损（图8-A、B），因而鞍形白云石的胶结作用可能发生于石英次生加大之前。但更详细的观察表明，鞍形白云石是在部分石英加大作用之后开始生长的，因为有的鞍形白云石生长在较薄的石英加大边之上（图8中C—F），缺乏鞍形白云石的地方，存在较厚的石英加大边，因而鞍形白云石的生长可能是与石英次生加大过程同时发生的，但鞍形白云石具有比石英更快的生长速度，并由此限制了石英的生长。如果鞍形白云石能与石英共同生长，这可能进一步说明鞍形白云石沉淀流体相对于方解石来说可能偏于酸性。Spötl和Pitman在1998年总结鞍形白云石形成机制时也提到与鞍形白云石有关的古流体的pH值可缓冲至接近中性[3]，因而鞍形白云石的沉淀流体的pH值可能低于方解石。

1.3 鞍形白云石的溶解

四川盆地二叠—三叠系碳酸盐地层中的鞍形白云石经常可以观察到溶解现象，以盆地西部长江沟剖面鞍形白云石的溶解最为发育（图4中 A—D），前人对此已有广泛报道[43]。由于鞍形白云石溶解后形成的孔隙被结晶方解石充填，因而这也被认为是一种去白云化作用[44]，即结晶方解石对鞍形白云石的交代作用。鞍形白云石的易溶解性可能与其形成的温度很高有关，因而热液环境中形成的沉淀温度很高的鞍形白云石可能更容易发生溶解。热液环境是一个较短期的过程，如四川盆地与峨眉山玄武岩有关的热事件持续时间大致在（257±3）～（263±5）Ma B.P.之间[45]，热作用发生时，栖霞组之上只有茅口组，上覆地层厚度不足500m，与地热增温有关的温度很低，热液过程结束时上覆地层的厚度也有限，因而热液后地层温度会迅速降低，此时还可能伴生流体盐度的降低（热流体作用的结束和Mg2+的消耗）和wMg/wCa比值的降低，白云石、尤其是高温条件下沉淀的鞍形白云石也因此而更不稳定。无论是温度的降低，或者流体盐度的降低，还是温度和盐度都同时降低，高温高盐度环境中沉淀的鞍形白云石的溶解都是必然的。在四川盆地西部的长江沟剖面，鞍形白云石和其后沉淀于溶解孔隙中的方解石的包裹体均一化温度的差值达60～70℃（最大值达150℃），流体的δ18OSMOW值从鞍形白云石沉淀时的+4‰～+14‰降至结晶方解石沉淀时的-4‰～+5‰[43]，温度和盐度的同时降低是热液环境中鞍形白云石溶解的主要原因；但溶解并没有造成孔隙的净增长，多数空间被沉淀的方解石所充填。

砂岩地层中碳酸盐胶结物的溶解很少有报道。Taylor等认为，碳酸盐的溶解需要服从与长石溶解类似的物质平衡和由岩石控制的平衡条件[46]。在地下的条件下，孔隙水与碳酸盐矿物会相对快地达到平衡。在典型水/岩比值下，能够被单一体积孔隙水溶解的固体碳酸盐矿物的体积必然很小，需要给体系补充不饱和的流体才能移走大量的碳酸盐矿物并明显影响储层质量。深部环境的压实流体流动速率极低[47-50]，碳酸盐溶解造成的孔隙增大不会很普遍。尽管如此，我们仍然在鄂尔多斯盆地上古生界和四川盆地元坝地区三叠系须家河组砂岩中观察到了鞍形白云石胶结物的溶解，须家河组砂岩中鞍形白云石溶解出现的频率和溶解的体积都十分有限（图7-E、F），而鄂尔多斯盆地砂岩中的鞍形白云石胶结物具有相对普遍的溶解现象（图4-E、F和图8）。砂岩中鞍形白云石胶结物的溶解可能也与其沉淀于埋藏深度较大、温度较高的成岩环境有关，当地层经历最大埋藏深度后因构造抬升造成温度较低，鞍形白云石胶结物就可能会发生溶解，但其对次生孔隙的贡献和溶解机制仍然需要研究资料的进一步积累。

2 鞍形白云石的铁锰含量、阴极发光性和钙的富集程度

2.1 铁、锰含量和阴极发光性

鞍形白云石的铁、锰含量和钙的富集程度以及阴极发光性也是人们普遍关心的问题，综合已有资料和研究表明，四川盆地二叠—三叠系碳酸盐地层中的鞍形白云石普遍具有很低的铁、锰含量，如南江桥亭和旺苍斑竹林剖面栖霞组裂缝与晶洞充填物中主要由鞍形白云石组成的样品（白云石的质量分数＞80%），Fe2O3和MnO含量都非常低（表1），这些样品的Fe2O3质量分数为0.006%～0.18%，平均值为0.08%。虽然这是

裂缝与晶洞充填物中方解石和白云石的混合样品，但图9显示这些样品的铁也并没有富集在鞍形白云石中，MgO含量高的样品并不具有高的铁含量，如这些样品中MgO含量最高的样品（wMgO＝21.65%，已接近白云石的理想组成，岩石中白云石的质量分数＞99%）Fe2O3质量分数只有0.13%，相当于质量分数为885×10-6的铁。与铁的含量类似，表1所列举的栖霞组裂缝与晶洞充填物中主要由鞍形白云石组成的样品MnO的质量分数为0.0021%～0.031%，平均值为0.0089%。虽然图9显示这些样品中白云石含量高的样品具有更高的Mn含量，但大多数白云石质量分数＞80%的样品中Mn的质量分数都在100×10-6以下，MgO含量最高、白云石质量分数＞99%的样品中MnO的质量分数也只有0.008%，相当于质量分数为61×10-6的锰。如果假定这些样品的白云石在Mg、Ca含量上具有理想组成，则对应的白云石中FeCO3的摩尔分数（x）的变化范围和平均值分别只有0.0078%～0.2530%和0.1060%；而MnCO3的摩尔分数变化范围和平均值也分别只有0.0031%～0.0487%和0.0133%。就铁含量而论，按照陈武和季寿元对铁白云石成分的定义（在（Ca，Mg，Fe）[CO3]2类质同象系列中，铁白云石的Fe∶Mg＝1∶1～2.6∶1）[51]，这些鞍形白云石远远没有达到铁白云石的范畴。

虽然我们没有列举三叠系嘉陵江组和雷口坡组碳酸盐地层中鞍形白云石的铁锰含量，但阴极发光分析显示，这2个碳酸盐地层中鞍形白云石都不同程度地具有阴极发光（图10），其发光强度或与栖霞组鞍形白云石类似，或强于栖霞组的鞍形白云石，因而这些样品的鞍形白云石中的铁含量也没有达到可以猝灭阴极发光的程度。如果按Fe的质量分数（wFe）为1%的可以猝灭阴极发光的标准（不管锰的含量如何[52]），我们可以认为，四川盆地二叠系栖霞组和三叠系嘉陵江组、雷口坡组碳酸盐地层中的鞍形白云石的wFe都在1%以下。如果假定白云石在Mg、Ca含量上具有理想组成，其FeCO3的摩尔分数大致为3%，Fe∶Mg大致为1∶16，按照陈武和季寿元对铁白云石成分的定义[51]，也远远没有达到铁白云石的范畴。

与碳酸盐地层中鞍形白云石具有非常低的铁、锰含量不同的是，砂岩中的鞍形白云石胶结物具有较高的铁、锰含量。从元坝地区须家河组砂岩中的鞍形白云石胶结物电子探针分析结果换算的FeCO3的摩尔分数变化在14.7%～23.1%之间（表2），平均值为19.32%，比栖霞组碳酸盐地层中的鞍形白云石高2个数量级；MnCO3的摩尔分数变化在0.8%～2.9%之间（表2），平均值为1.58%，也比栖霞组碳酸盐地层中的鞍形白云石高2个数量级。就铁含量而论，按照陈武和季寿元对铁白云石成分的定义[51]，这些鞍形白云石已达到或接近铁白云石的范畴。在CaCO3、MgCO3和FeCO3+MnCO3三角投点图中，碳酸盐和砂岩中的鞍形白云石胶结物投在了完全不同的区域（图11）。本文没有列举这些砂岩样品的阴极发光照片，是因为这些样品中的鞍形白云石胶结物完全没有阴极发光，显示铁在阴极发光中的猝灭作用。当方解石或白云石中的wFe达到1%时，不管锰含量如何，这些碳酸盐矿物将没有阴极发光[52]。元坝地区须家河组砂岩中白云石胶结物wFe的平均值超过1%，不管锰含量有多高，它们也不会有阴极发光。

前人报道的鄂尔多斯盆地上古生界砂岩中的鞍形白云石胶结物也具有类似的铁含量，FeCO3的摩尔分数在20%左右[40]，同时也没有阴极发光，说明砂岩中的铁白云石胶结物具有较高的铁含量并不是个案，因而Choquette将鞍形白云石称为晚期的铁白云石胶结物[42]。

在碳酸盐岩中，与密西西比河谷型矿床有关的鞍形白云石可能具有相对较高的铁含量。但Ebers和Kopp研究的美国田纳西州Mascot Jefferson地区奥陶系密西西比河谷型矿床中的鞍形白云石的阴极发光性[6]表明，这些作为主要脉石矿物的鞍形白云石都不同程度地具有阴极发光；并且研究了这些白云石的阴极发光环带与矿化作用的关系，说明这些鞍形白云石的铁含量并没高到可以猝灭阴极发光的程度，相对于不发光的作为砂岩中晚期铁白云石胶结物的鞍形白云石来说，其铁含量仍然是很低的。不过，关于与密西西比河谷型矿床有关的鞍形白云石的铁、锰含量仍然需要资料的进一步积累。

四川盆地二叠—三叠系碳酸盐地层中鞍形白云石很低的铁、锰含量可能说明与鞍形白云石有关的流体没有与硅铝质岩石发生物质交换。然而，如果流体（如作为鞍形白云石沉淀流体的热液）穿过硅铝质岩石并与之发生物质交换，这些鞍形白云石也可能具有较高的铁、锰含量。

2.2 白云石中钙的富集程度

理想白云石的Ca∶Mg＝1∶1，即具有完全相等的CaCO3和MgCO3的摩尔分数。元坝地区须家河组砂岩中鞍形白云石胶结物的电子探针分析结果中，全部样品的CaCO3的摩尔分数都超过50%（表2），平均值为57.86%，显示强烈的富钙特征。然而我们在计算碳酸盐地层（四川盆地二叠系栖霞组）鞍形白云石的组成时，假定了这些白云石在Ca、Mg含量上具有理想的组成，因而计算结果中这二者近于相等。在鞍形白云石胶结物的CaCO3、MgCO3和FeCO3+MnCO3三角形投点图中，由于这些样品的CaCO3、MgCO3近于相等，FeCO3+MnCO3含量很低且变化范围很小，因而三角投点图中无法分辨这些数据，这些数据都投在一起。这种假定的依据在于这些鞍形白云石的X射线衍射分析结果中，其104面网间距都在0.288nm左右（如图12的LJ36-2号样品），同时样品具有非常低的铁、锰含量，因而其CaCO3的摩尔分数不会显著偏离理想组成。这说明，砂岩中的鞍形白云石相对富钙，而碳酸盐岩中的鞍形白云石在Ca、Mg含量上更接近理想组成。

3 鞍形白云石源流体温度和盐度

表3列举了四川盆地剑阁长江沟剖面和南江桥亭剖面的二叠系栖霞组、合川盐井剖面的三叠系嘉陵江组、川东北元坝地区井下的三叠系雷口坡组等碳酸盐地层中的鞍形白云石以及川东北元坝地区井下的三叠系须家河组砂岩中的鞍形白云石胶结物包裹体均一化温度的主要分布区间、δ18O值的分布范围，以及由这2个参数反演的源流体的δ18O值及相应的盐度，表中还列举了用以对比的塔里木盆地寒武—奥陶系和塔深1井寒武系碳酸盐地层中的鞍形白云石以及鄂尔多斯盆地上古生界砂岩中的鞍形白云石胶结物的沉淀温度的主要分布区间、δ18O值的分布范围，以及由这2个参数反演的源流体的δ18O值及相应的盐度，其可以大致从图13中读出。

综合的这些研究成果表明，四川盆地碳酸盐地层中鞍形白云石的包裹体均一温度总体上高于砂岩中的鞍形白云石胶结物，前者的主要温度区间在110～270℃，后者在120～170℃，用以对比的鄂尔多斯盆地上古生界砂岩中的鞍形白云石胶结物也具有较低的沉淀温度（80～120℃）；塔里木盆地寒武—奥陶系鞍形白云石的沉淀温度的最大值也低于四川盆地在时间上较为年轻的碳酸盐地层中的鞍形白云石（表3）。这显然涉及到这些鞍形白云石的形成机制。四川盆地碳酸盐地层中的鞍形白云石更多的是热液成因，而砂岩中的鞍形白云石胶结物可能主要是地热成因的。

然而，一些晶体较小的鞍形白云石中缺乏可进行均一温度测试的两相包裹体。如南海珠江口盆地新近系珠江组碳酸盐岩中的一些鞍形白云石，以细晶结构为主，也具有弧形晶面和波状消光（图6），很难找到可测温的两相包裹体，说明其形成的温度可能较低，因而鞍形白云石形成的最低温度可能低于80℃，但这仍然需要资料的进一步积累。

碳酸盐岩中鞍形白云石沉淀流体的盐度显著高于砂岩中的鞍形白云石胶结物。碳酸盐岩中鞍形白云石的δ18O值变化在三叠系嘉陵江组的-3.01‰到雷口坡组的-14.88‰之间，砂岩中鞍形白云石胶结物的δ18O值为-9.39‰～-15.04‰（图14-A）。碳酸盐岩中鞍形白云石源流体的δ18OSMOW值变化在三叠系嘉陵江组的+20‰到雷口坡组的0‰之间，砂岩中鞍形白云石胶结物沉淀流体的δ18OSMOW值变化在+8‰～-2‰之间。碳酸盐地层中鞍形白云石的沉淀流体具有比砂岩中鞍形白云石胶结物高得多的δ18O值。按Wu从渤海、黄海海水的氧同位素组成与盐度关系获得的δ18O值、盐度方程[54]，从氧同位素变化范围的中间值可以推算出碳酸盐地层中鞍形白云石源流体的盐度（wNaCl）大致变化在4.7%～9.7%之间，砂岩中鞍形白云石胶结物大致变化在2.6%～6.6%之间（图14-B）。三叠系嘉陵江组鞍形白云石源流体δ18OSMOW值变化范围的最大值已达+20‰（图13、表3），由此换算的流体盐度值达到了11.4%，已是当时海水盐度值的约5倍（从古海水的氧同位素组成推算当时海水盐度值大致为2.3%）。

在四川盆地二叠—三叠系碳酸盐地层的鞍形白云石的氧同位素组成中，川东北元坝地区三叠系雷口坡组的鞍形白云石具有显著较低的δ18O值，因而由此反演的流体的δ18O值也较低，相应的盐度也相应较低，我们难以解释这种现象。由于雷口坡组和嘉陵江组的鞍形白云石伴生矿物中都发育天青石、萤石等矿物，因而它们都可能与形成川东三叠系碳酸盐地层中天青石矿床有关的高温、高盐度流体有关。川东北元坝地区三叠系雷口坡组的鞍形白云石具有显著较低的δ18O值，可能与这些样品分布于雷口坡组与须家河组之间的不整合面附近有关，其氧同位素组成受到了古喀斯特过程中大气水的影响以及上覆须家河组碎屑岩地层中成岩流体的影响。

4 结论

a.四川盆地二叠—三叠系碳酸盐岩和砂岩中都发育有鞍形白云石，包括二叠系的栖霞组、三叠系的嘉陵江组、雷口坡组和须家河组，弧形晶面和波状消光是其主要特征。碳酸盐岩中的鞍形白云石主要分布于晶洞或裂缝中，砂岩中的鞍形白云石主要是晚期的胶结物。

b.碳酸盐岩中大多数的鞍形白云石都具有很大的晶体，其实际晶体大小经常超过1mm，具有粗晶—极粗晶结构。三叠系须家河组砂岩中的鞍形白云石胶结物晶体相对较小，主要具中—粗晶结构，占位关系显示其沉淀于自生石英沉淀之后，这些鞍形白云石可能是元坝地区须家河组砂岩中最晚期碳酸盐胶结物。

c.碳酸盐岩中的鞍形白云石普遍具有不同程度的阴极发光和很低的铁、锰含量，同时在钙、镁含量上接近理想组成。而砂岩中的鞍形白云石胶结物普遍没有阴极发光，具有较高的铁、锰含量，接近或超过Fe∶Mg＝1∶1的铁白云石下限值，没有阴极发光是铁的猝灭作用所致；同时砂岩中的鞍形白云石胶结物因富钙而偏离白云石的理想组成。

d.存在溶解现象（或去白云化现象）是一些鞍形白云石的重要特征，以四川盆地西部栖霞组鞍形白云石尤其发育，较浅埋藏条件下形成的与热液有关的鞍形白云石的溶解可能因热液作用后温度和/或盐度的降低以及镁离子的消耗有关，但溶解造成孔隙度的净增长有限，溶解空间常主要为方解石的沉淀所平衡；在较大埋深条件下形成的砂岩中的鞍形白云石胶结物的溶解可能与构造抬升造成的温度降低有关。

e.四川盆地二叠—三叠系碳酸盐地层中鞍形白云石包裹体均一化温度主要在100～270℃，δ18O值为-3.01‰～-14.88‰，源流体的δ18OSMOW值主要在0‰～+20‰，盐度（wNaCl）主要在4.7%～9.7%，流体盐度的最大值达到了11.4%，已是当时海水盐度值的约5倍。三叠系须家河组砂岩中的鞍形白云石胶结物包裹体均一化温度主要在120～170℃，δ18O值在-9.39‰～-15.04‰，流体δ18OSMOW值在+8‰～-2‰，盐度在2.6%～6.6%，显示大多数鞍形白云石都是在高温高盐度环境下沉淀的。

f.碳酸盐地层中仍然存在一些晶体较小的鞍形白云石，如南海珠江口盆地新近系碳酸盐岩中的一些鞍形白云石，以细晶结构为主，缺乏可进行均一温度测试的两相包裹体，其形成温度可能较低，因而鞍形白云石形成的最低温度可能比80℃更低，但这仍然需要资料的进一步积累。

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HUANGSi-jing，HUZuo-wei，ZHONGYi-jiang，HUANGKe-ke，LI Xiao-ning
State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu610059，China

Saddle dolomite is an important diagenetic mineral of sedimentary rocks.Saddle dolomiteoften shows undulatory extinction and curved crystal boundaries under microscope and is widely distributed in a hydrothermal environment or other environments with relatively high temperature.It is often taken as a semiquantitative geothermometer and an indicator mineral of some peculiar fluids. This paper synthetically discusses the petrology，Fe，Mn and Ca content，cathodoluminescence，formation temperature，oxygen isotope composition of minerals，oxygen isotope composition and salinity of the palaeofluids of the saddle dolomite in the Permian-Triassic carbonate rocks and sandstones of Sichuan Basin.It also comparatively studies the saddle dolomite in the Upper Paleozoic sandstones of Ordos Basin，that in the Cambrian-Ordovician carbonate rocks of Tarim Basin and that in Neogene of Zhujiangkou Basin.The understandings obtained are as follows.（1）Most of the saddle dolomite in carbonate rocks often occurring as fillings in vugs or fractures has the crystal size more than 1mm，with coarse to very coarse crystalline texture.The saddle dolomite cement in sandstone often occurs as late cement and has relatively small crystal size，normally medium to coarse.（2）The saddle dolomite in carbonate rocks generally has cathodoluminescence to various degrees and very low Fe and Mn concentration and nearly ideal composition in Ca/Mg ratio，and that in sandstone often has no cathodoluminescence（quenched by iron）and has high Fe and Mn concentration and deviates ideal composition in Ca/Mg ratio since it is rich in Ca.（3）Some saddle dolomite develops dissolution or dedolomitization，probably resulted from the falling of temperature and/or salinity after the hydrothermal process for the hydrothermal originally saddle dolomite and after tectonically uplift for the late saddle dolomite cement in sandstone.（4）The parent palaeofluids of most saddle dolomite have the characteristics of high temperature and salinity.The saddle dolomite hosted in carbonate has the homogenization temperature of 100～270℃and the salinity of 4.7%～9.7%by a maximum salinity of 5times of the palaeoseawater，and the late saddle dolomite cement in sandstone has the homogenization temperature of 120～170℃and the salinity of 2.6%～6.6%，also higher than that of palaeoseawater.（5）The saddle dolomite in the Neogene carbonate rocks of Zhujiangkou Basin has small crystal size with fine crystalline texture.Being lack of two phase inclusions for homogenization temperature test，there may exists some saddle dolomite with lower formation temperature，but this still needs to accumulate more data.

Sichuan Basin；Permian-Triassic；saddle dolomite；diagenetic temperature；palaeofluid salinity

P588.22；TE132.2

A

10.3969/j.issn.1671-9727.2015.02.01

1671-9727（2015）02-0129-20

2014-12-19。

国家自然科学基金资助项目（41172099，41272130）。

黄思静（1949-），男，教授，博士生导师，从事沉积学的教学与科研工作，E-mail：hsj＠cdut.edu.cn。

Saddle dolomite in Permian-Triassic carbonate rocks and sandstones of Sichuan Basin：petrology，formation temperature and palaeofluids