塔里木盆地玉北地区蓬莱坝组鞍形白云石地球化学特征

焦　健，李映涛，张哨楠，黄擎宇，叶　宁，袁晓宇

(1.西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都　610501； 2.西南石油大学 地球科学与技术学院,成都　610501；

3.中国石化集团 国际勘探开发有限公司，北京　100083； 4.成都理工大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，

成都　610059； 5.成都理工大学 能源学院,成都　610059； 6.中国石油勘探开发研究院，北京　100083；

7.中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡　214126)



塔里木盆地玉北地区蓬莱坝组鞍形白云石地球化学特征

焦健1,2,3，李映涛4,5，张哨楠1,2，黄擎宇6，叶宁4,5，袁晓宇7

(1.西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都610501； 2.西南石油大学 地球科学与技术学院,成都610501；

3.中国石化集团 国际勘探开发有限公司，北京100083； 4.成都理工大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，

成都610059； 5.成都理工大学 能源学院,成都610059； 6.中国石油勘探开发研究院，北京100083；

7.中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡214126)

摘要：根据岩相特征将玉北地区蓬莱坝组白云岩分为粉细晶基质白云岩、粗晶基质白云岩和鞍形白云石充填物。鞍形白云石充填物各类地化特征都与粗晶基质白云岩相似，是粗晶基质白云岩自身溶解后又在缝洞内形成的一种再沉淀，应该属于白云石胶结物，而与交代灰岩作用无关。高温、高盐度的地层卤水应该是鞍形白云石充填物形成的主要成岩流体。微量元素方面，粉细晶基质白云岩的Sr含量明显高于粗晶基质白云岩和鞍形白云石充填物，而鞍形白云石充填物的Ba含量远远高于基质白云岩和粗晶基质白云岩；Mg/Ca比方面，三者差别极小；鞍形白云石充填物与基质白云岩稀土含量都很低且配分曲线特征相似，稀土分异程度相近；包裹体测温、测盐显示鞍形白云石充填物与基质粗晶白云岩在流体性质上存在重叠，表明其在流体性质上存在对基岩的继承性。

关键词：鞍形白云石；成岩流体；地球化学；蓬莱坝组；玉北地区 ；塔里木盆地

塔里木盆地麦盖提斜坡玉北地区的多口探井在中下奥陶统鹰山组断控岩溶型储层和下奥陶统蓬莱坝组白云岩储层见到良好油气显示，并且在玉北1井、玉北1-4井、玉北1-2X 井等多口井的测试中获得工业油流，证实该区奥陶系具备油气成藏条件。由于经历多期次的构造运动，该区断裂体系及裂缝广泛发育[1-2]，但就勘探现状来看，玉北地区油气勘探主要集中在东部的玉北1号NE向构造带上，裂缝是储层发育的主要渗滤通道，而鞍形白云石作为一类重要的充填物，可以记录成岩作用过程，应当受到重视。

鞍形白云石的生长环境特殊，地球化学特征表明其形成于高温且过饱和的溶液中，在高温、高压条件下导致晶格扭曲[3]。北美地区鞍形白云石多以交代宿主灰岩地层为主，个别鞍形白云石形成于白云岩自调节作用和硫酸盐还原作用[4-5]。与北美地区不同的是，目前塔里木盆地所发现的鞍形白云石多发育于白云岩地层之中，成因可能与基质白云岩重结晶有关，即胶结作用成因而非交代作用。虽然交代基质灰岩所形成的热液白云岩对储层改善的意义更为重大，但不可否认鞍形白云石充填物作为玉北地区下奥陶统白云岩储层中的一种主要充填物类型，是与裂缝有关的流体充填作用的产物，反映裂缝形成后的成岩流体性质。基于裂缝对玉北地区储层发育的重要性，近年来涉及玉北地区的研究多以构造方面为主[6-9]，针对蓬莱坝组白云岩储层的研究还不多。本文对该区蓬莱坝组白云岩地层中溶蚀缝内充填的鞍形白云石进行了岩石与地球化学研究，以期为玉北地区白云岩储层的研究提供参考。

1区域地质概况

研究区位于新疆和田地区墨玉县境内，构造上位于塔里木盆地西南坳陷麦盖提斜坡区中东部，北邻巴楚隆起南缘，南邻叶城坳陷(图 1)。该区早奥陶世整体属于台盆型沉积。奥陶系地层自下而上划分为：下统蓬莱坝组(O1p)，中—下统鹰山组(O1-2y)，中统一间房组(O2yj)，上统恰尔巴克组(O3q)、良里塔格组(O3l)和桑塔木组(O3s)。其中除了O1p和O1-2y下部广泛发育白云岩和过渡性岩类，O3s见泥岩地层，其他均以灰岩沉积为主[10-11](图 2)。

在断裂活动的强度和期次上区别显著，东部断褶区主要受控于加里东中晚期构造运动，局部区域如玉北7、玉北1以及玉东3断裂带上还叠加有海西晚期构造活动的影响，属于两期构造运动叠加区。中部平台区和西部斜坡区则是受海西晚期构造活动影响明显，但断裂发育密集程度和强度不如东部断褶区。平面上断裂呈现出分区展布的格局，断裂期次可划分为加里东早期(第一期)，加里东中—晚期至海西早期(第二期)和海西晚期(第三期)，不同期次发育的断裂在分布范围和断裂性质上均有差异[12]。

早寒武世以前，玉北地区属于典型拉张环境[13]，同时与巴楚地区整体相连发育碳酸盐岩台地相，基本无大规模断裂发育。晚寒武世开始，发育了呈NWW向展布的塔西南古隆起[14]。到了早奥陶世晚期，研究区开始进入碰撞聚敛阶段，构造应力也开始向挤压环境转变，发育基底卷入型走滑断裂。在晚奥陶世—早泥盆世，玉北地区正位于已演化发展到鼎盛期的和田古隆起主体之上，在东昆仑造山运动挤压作用下，其东部形成了一系列NE向展布的叠瓦状盖层滑脱型逆冲推覆带，玉北1断裂带和玉东多条断裂带均形成于此时期。晚二叠世，由于南天山碰撞挤压作用，玉北地区受SN向挤压应力而整体沉降，表现为巴楚隆起的斜坡带，东部的个别区域在早期断裂变形的基础上，产生了继承性盖层滑脱断裂活动。在进入喜马拉雅期后，巴楚地区强烈隆升，玉北地区随着和田古隆起沉降反转，下陷沉积，形成南倾斜坡，整体断裂活动减弱，只在西北部地区发育微弱微褶皱变形。

图2　塔里木盆地玉北地区奥陶系综合地层柱状图

图1　塔里木盆地玉北地区位置及断裂系统示意

2样品采集与测试

样品来自中国石化西北油田分公司西站岩心库。样品通过X衍射或是岩相学鉴定后手工在铜碾钵中碾成粉末(过200目筛)，样品的化学预处理采用HNO3+HF溶样罐溶样方法进行，然后采用Finnigan MAT ElementⅡ型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析测试溶液中的离子成分，分析误差小于10%；稀土元素分析采用美国产(PerkinElmer公司)电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-EOS)测定，误差小于5%。碳氧同位素分析在西南石油大学资环院省重点实验室完成，采用磷酸法制备CO2，通过英国产isoprime100同位素质谱仪进行分析，采用PDB标准，误差值δ13C < 0.02‰，δ18O< 0.15‰。

包裹体分析选取玉北5、玉北7井中的粗晶基质白云岩和缝洞充填物(鞍形白云石、石英和方解石)样品，按要求制成双面抛光薄片，通过Leica产DM4500P型显微镜记录包裹体的形态特征和相态组成，经过观察发现鞍形白云石充填物中的包裹体丰度要明显大于粗晶基质白云岩中的丰度。室温下以气液两相包裹体为主。之后，同时对样品进行包裹体测温、测盐分析。首先在Linkam产TS1400XY型冷热台上测定均一温度和冰点温度。初始升温速率定为20 ℃/min，缓慢加速升温，气泡跳动频率增大后调整为1 ℃/min。对富气包裹体冰点温度测定时，首先进行冷冻降温(-50 ℃以下)，使其分成气液两相，然后再缓慢匀速升温(1~5 ℃/min)，便可得到其冰点温度及均一方式。最后运用Bodnar[15]提出的NaCl等效溶液盐度换算公式，估算出成岩流体的盐度，依据单个样品的包裹体丰度按3~7个测点取一个平均值，最终得到20个基质白云岩样品测点值(包括8个冰点温度)、35个鞍形白云石充填物样品样测点值(包括6个冰点温度)、6个硅质充填物样品测点值和22个方解石充填物测点值。整个测温过程是在成都理工大学石油地质与工程专业实验室完成。

3白云岩及充填物岩相学特征

根据不同的产状，研究区蓬莱坝组白云岩可分为粉细晶(0. 01~0. 25 mm)基质白云岩和中粗晶(0.25~2 mm)基质白云岩以及鞍形白云石充填物，其中粉细晶基质白云岩多见于蓬莱坝组的上部取心段，呈自形、半自形，以细晶为主，其次为粉晶，晶粒镶嵌接触，晶面较污浊，岩性致密基本不发育孔隙(图3a)。

粗晶基质白云岩则广泛分布于研究区蓬莱坝组下段，岩心上呈浅灰或深灰色，裂缝类型多以中—高构造缝和水平溶蚀缝为主(图3b)，溶蚀缝中常见层状石英和鞍形白云石伴生充填(图3c)。镜下特征来看，该类岩性的晶面污浊，晶形自形程度差，以曲面它形镶嵌接触为主，且粒度大小范围跨度大，各个大小晶级均有发育，其中粒度较粗的晶粒还可见波状消光特征(图3d)。

鞍形白云石作为研究区最为常见的一类充填物，多发育在粗晶基质白云岩中，常常作为缝洞内的第一期充填物，并与石英共生，多为乳白色或灰白色，晶体以粗晶为主，正交光下具有波状消光特征，与基质白云岩之间呈过渡接触，通常沿洞壁或缝壁等生长，空间充足的部位生长最为密集，晶形也最完整。鞍形白云石充填物在镜下并未发现有明显的环带结构。

4充填物的地球化学特征

4.1　微量元素

表1列出了玉北5井蓬莱坝组2种基质白云岩及鞍形白云石充填物的部分微量元素及比值，可以看出鞍形白云石充填物与粗晶基质白云岩在微量元素数据方面虽有差别，但整体上特征相似，二者与细粉晶基质白云岩特征差异明显。首先，相对粉细晶基质白云岩而言，二者的Sr元素含量很低，黄擎宇等[16]和吴仕强等[17]研究认为，细粉晶基质白云岩的云化流体具有同时期海水特征，属于浅埋藏早期产物。因此高的Sr含量反映了粉细晶基质白云岩的成岩时间较早(以交代文石为主)；粗晶基质白云岩的低Sr特征则反映其成岩时间较晚(以交代低Mg方解石为主)，另外，大气混合水作用、 埋藏及重结晶作用也会导致Sr的大量流失[18]。但结合该区碳氧同位素和后文的稀土元素特征来看，玉北地区蓬莱坝组白云岩显然与大气混合水作用无关，而与埋藏白云岩化关系密切。

图3　塔里木盆地玉北地区蓬莱坝组基质白云岩及鞍形白云石充填物特征

a.YB5井，6 606.35 m，白云石呈自形、半自形，以细晶为主，其次为粉晶，晶粒镶嵌接触，基本不发育孔隙(-)；b.YB5井， 6 742.23~6 742.45 m，高角度构造缝(黄色箭头)、斜交水平溶蚀缝(红色箭头)，裂缝半充填或未充填；c.YB5井，6 742.8 m，鞍形白云石(SD)与硅质(Q)呈层状充填于溶蚀缝洞中；d.YB5井,6 741.9 m，白云岩以粗晶为主，其次为中晶，可见少量细晶，可见硅质充填孔隙(+)；e.YB5，6 742.5 m，粗晶基质白云岩(M)、溶洞中沿洞壁生长的鞍形白云石充填物(SD)，岩心可见油迹；f.YB7井，6 230.35 m，鞍形白云石镜下特征，可见波状消光，晶间可见少量方解石充填(+)

Fig.3Characteristics of matrix dolomites and saddle dolomite cements in the Penglaiba Formation, Yubei area, the Tarim Basin

表1　塔里木盆地玉北5井蓬莱坝组基质白云岩及鞍形白云石充填物部分微量元素及比值

从Ba元素含量来看，由于海水中的Sr含量远高于Ba，而粗晶基质白云岩与鞍形白云石充填物的Ba元素含量都高于Sr含量，说明二者都经历了比较强烈的后期改造。而结合包裹体测温结果来看(详见4.3)，高温可能是影响Ba元素含量的一个主要因素，因为高温有利于Ba粒子进入白云石晶格[19]。

U/Th和Ba/Sr比值等反映成岩环境的参数均表明粉细晶基质白云岩以沉积成因为主，而粗晶基质白云岩和鞍形白云石充填物则与埋藏高温有关，尤其是鞍形白云石具有热液成因特征。原因是一般沉积岩的U/Th和Ba/Sr都小于1，与高温流体有关的沉积岩则大于1[20-21]，尤其是Ba/Sr值可以清晰反映三者在成岩流体性质上的差别，显然热流体对鞍形白云石充填物的影响最为明显。

4.2　稀土元素

海相成因的灰岩很好地继承了原始海水的REE配分模式，而诸多研究亦表明，交代海相灰岩成因的白云岩也均体现了原岩的REE特点，即呈现出原始海水的REE配分特征[22-23]。因此，稀土特征记录了成岩流体性质及作用，因而使稀土元素成为分析物源和成岩演化的有效手段。

较纯的白云岩(石)∑REE一般很低(几至十几μg/g)，如果测试结果超过30 μg/g，则样品纯度就值得怀疑，不推荐使用[24]。研究区样品的稀土元素分析数据显示，粉晶基质白云岩的∑REE的平均值为5.733 μg/g，δEu基本无异常，平均值为0.982，δCe显示微弱负异常，平均值为0.865；粗晶基质白云岩的∑REE平均值为3.556 μg/g，δEu的平均值为2.255，显示正异常，δCe基本无异常，平均值为1.038；鞍形白云石充填物的∑REE平均值为3.105 μg/g，为三者中最低，δEu的平均值为4.481，为三者中最高，具有显著正异常特征，δCe平均值为0.931，基本无异常。将样品经北美页岩标准化后的配分模式可见(图 4)，三者的配分曲线特征总体上相似，说明三类白云岩(石)的分异程度相近，但粗晶基质白云岩与鞍形白云石充填物具有明显的δEu正高异常。

白云岩的稀土元素特征受其物源区、成岩环境、先驱矿物、白云岩化流体、水岩比以及稀土元素自身分配系数等诸多因素的影响。但普遍认为最重要的因素是先驱矿物和成岩流体(白云岩化流体)自身的稀土特征[25]。

图4　塔里木盆地玉北地区蓬莱坝组基质白云岩

3种样品的配分模式总体上均与海相泥晶灰岩类似，但∑REE值都很低，远远小于海相成因灰岩的∑REE值。一方面体现了白云岩交代灰岩成因的特征，前驱物对其稀土元素的特征有一定的影响；另一方面显示了后期的成岩过程可能强烈地改变了研究区白云岩的稀土元素特征。

白云岩成岩过程中云化流体的持续作用首先会导致稀土元素的性质及其络合物稳定性发生活化；其次是会导致地层的水/岩比升高，通过充分水岩反应，稀土元素在二者之间产生交换[26-27]，而这2个过程都会导致前驱物稀土元素的溶解并进入溶液，从而导致沉积物稀土元素流失，最终导致ΣREE含量降低。对于粗晶基质白云岩而言，白云岩化作用之后又经历了强烈的重结晶作用，又一次造成了稀土元素的流失，因为重结晶过程往往需要更大的水/岩比，而当水/岩比变大、成岩流体中的ΣREE又极低时，经历重结晶后的云岩稀土组成就会被降低。

粗晶基质白云岩和鞍形白云石充填物的δEu值均显示为正异常特征，则反映了高温的成岩环境；粉细晶基质白云岩的δCe显示微弱负异常则是弱还原沉积环境的一种体现，这与其前埋藏早期的成岩环境相符。

4.3　包裹体

包裹体均一温度测试结果显示，粗晶基质白云岩为93.1~128.2 ℃，平均值为110.2 ℃；鞍形白云石充填物为112.3~220.0 ℃，平均值为137.72 ℃，且内核的平均均一温度要高于边缘；方解石充填物为97.1~188.2 ℃，平均值为128.8 ℃，硅质充填物为128.5~159.1 ℃，平均值为142.8 ℃。

均一温度分布直方图显示(图5a)，4类宿主矿物的均一温度在110~130 ℃区间有部分重叠，但总体上各类充填物的温度均要高于粗晶基质白云岩，个别鞍形白云石充填物还测得200℃以上的高温。

图5　塔里木盆地玉北地区基质白云岩及充填物包裹体均一温度与盐度的关系

盐度方面，基质白云岩的盐度范围在14.36%~19.53%，平均值14.36%；鞍形白云石充填物为12.85%~22.71%，平均值为18.49%，略高于前者。两者盐度都明显高于正常的海水值，而与蒸发岩的层间卤水盐度相似[28]。结合盐度和均一温度的交会图(图5b)分析，可将成岩流体分为4期：第一期是温度小于110 ℃、盐度在15%~20%的流体，大部分的基质白云岩经过此类流体改造；第二期盐度范围不变，但温度升高到110~130 ℃，鞍形白云石形成于此期，同时仍有少量基质粗晶白云岩形成；第三期温度大于130 ℃，盐度高于20%，此期流体主要形成少量鞍形白云石；最后一期温度大于130 ℃，盐度范围在8%~13%，形成了石英。鞍形白云石充填物与基质粗晶白云岩在流体性质(成分)上存在重叠，显示其在流体性质上存在对基岩的继承性。

4.4　碳氧同位素

基质白云岩的δ13CPDB为-0.9‰~-0.1‰，平均值-0.44‰，δ18OPDB为-10.2‰~-5.9‰，平均值为-8.6‰；鞍形白云石充填物的δ13CPDB为-0.8‰~-0.1‰，平均值-0.45‰，δ18OPDB为-13.1‰~-8‰，平均值-9.9‰；缝洞方解石充填物的δ13CPDB为-1.3‰~-0.1‰，δ18OPDB为-10.1‰~-13.1‰，平均值-10.5‰(图6a)。2种类型白云岩(石)样品的δ13CPDB变化范围都不大，接近于0，在0~-1.3‰之间，完全落入早奥陶世海相方解石碳同位素的分布范围区间内(-1.5‰~0.5‰)[29]，反映了白云岩交代成因，同时说明白云岩成岩过程中并无有机碳参与，形成时间早于油气充注时间[30]。

δ18OPDB方面，2类样品总体偏负，反映了较高的成岩温度或是成岩过程中混入了诸如大气淡水等贫δ18O流体[31]，但大气淡水的混入会导致δ13CPDB偏轻，这与测试结果不符。结合前已述及的包裹体特征来看，高温仍是氧同位素偏负的主要原因，说明在漫长的埋藏过程中，基岩经历了高温改造。

运用Northrop建立的白云石—水系统的氧同位素分馏系数与温度的关系方程[32]：

绘制白云岩(石)氧同位素(δ18Odol)—流体氧同位素(δ18Owater)和温度函数曲线关系图版(式中：α=δ18Odol/δ18Owater，Th表示均一温度)(图6b)，再将匹配好的样品氧同位素和包裹体均一温度进行投点来研究白云石化流体的性质。如图6b显示形成基质白云岩与鞍型白云石充填物的流体δ18OPDB值显著高于当时的海水值(-6.5‰~-8.5‰)[16]，分别为0~6‰和3‰~4.5‰，低于岩浆水的δ18OPDB值(6.0‰~10.0‰)，但略高于塔中下奥陶统地层水的δ18OPDB值(-1.5‰~0.8‰)[33-34]。因此高温、高盐度的地层卤水应该是粗晶基质白云岩与鞍形白云石充填物形成的主要成岩流体[5]。

按埋藏升温理论，假设地表温度20 ℃，地温梯度35 ℃/km[35]，按已知粗晶白云岩的均一温度范围(90~130 ℃)，可知其对应埋藏深度大致为2 000～3 143 m，埋藏史图显示为二叠纪(图 7)。而该均一温度很可能是粗晶白云岩形成的最大温度，且从黄擎宇等[16]有关Fe、Mn含量的报道来看，粗晶基质白云岩相对于粉细晶白云岩而言并未发现Fe、Mn大幅度增加的趋势，说明粗晶白云岩很可能在达到50~60 ℃(晶体曲面化的临界温度)的晚奥陶世时就开始形成，即浅埋藏晚期一直持续到中埋藏阶段均有粗晶白云岩形成。

鞍形白云石充填物的形成温度明显高于地层温度，属于热液成因，但其各类地化特征都与粗晶白云岩相似，因此认为其成岩流体性质对围岩(粗晶白云岩)具有继承性。鞍形白云石充填物应该和粗晶基质白云岩形成于同一时间范围内，但充填物的形成时间必然受到裂缝形成时间的控制，形成的起始时间可能较粗晶白云石更晚一些。根据前已述及的玉北地区断裂期次推断，玉北地区的东部各个断裂带在第二期断裂活动时(晚奥陶世—早泥盆世)才开始形成，没有断裂活动造缝，充填物也就无从谈起，因此鞍形白云石充填物沉淀时间必然晚于第二期断裂活动，且此时充足的生长空间也促进了鞍形白云石充填物拥有较高的发育程度。第三期断裂(晚二叠世时期)属于断裂调整期，整个玉北地区的断裂活动微弱，鞍形白云石充填物生长条件受到了限制。综上所述，可将鞍形白云石充填物的生长时间范围限定在早泥盆世后—晚二叠世之前。

图6　塔里木盆地玉北地区白云岩碳、氧同位素及温度的相互关系

参考文献图7塔里木盆地玉北地区下奥陶统埋藏史及白云岩成因示意据[36]修改。Fig.7Burial history and dolomitization process of the Lower Ordovician in Yubei area, the Tarim Basin

5结论

(1)结合盐度和均一温度的交会图分析，可将成岩流体分为4期：第一期是温度小于110 ℃，盐度在15%~20%的流体，大部分的基质白云岩经过此类流体的改造；第二期盐度范围不变，但温度升高到110~130 ℃之间，鞍形白云石形成于此期，同时仍有少量基质粗晶白云岩的形成；第三期温度大于130 ℃，盐度高于20%，此期流体主要形成少量鞍形白云石；最后一期温度大于130 ℃，盐度范围在8%~13%，形成了硅充填物。

(2)鞍形白云石充填物各类地化特征都与粗晶基质白云岩相似，因此认为其成岩流体对围岩(粗晶白云岩)具有继承性。可以推断鞍形白云石充填物更有可能是粗晶基质白云岩自身溶解后，又在缝洞内形成的一种再沉淀，应该属于白云石胶结物，而与交代灰岩作用无关。高温、高盐度的地层卤水应该是粗晶基质白云岩与鞍形白云石充填物形成的主要成岩流体。

(3)鞍形白云石充填物和粗晶基质白云岩形成于同一时间范围内，但前者晚于后者。根据玉北地区断裂期次推断，鞍形白云石充填物的生长时间范围为早泥盆世后—晚二叠世之前。

[1]李映涛.麦盖提斜坡玉北地区中下奥陶统碳酸盐岩储集体特征及主控因素研究[D].成都:成都理工大学,2013.

Li Yingtao.Research on reservoir characterization and key controlling factors of Middle-Lower Ordovician carbonate reservoir in Yubei of Maigaiti slope[D].Chengdu:Chengdu University of Technology,2013.

[2]乔桂林,钱一雄,曹自成,等.塔里木盆地玉北地区奥陶系鹰山组储层特征及岩溶模式[J].石油实验地质,2014:36(4):416-421,428.

Qiao Guilin,Qian Yixiong,Cao Zicheng,et al.Reservoir characteristics and karst model of Ordovician Yingshan Formation in Yubei area,Tarim Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2014,36(4):416-421,428.

[3]Searl A.Saddle dolomite:a new view of its nature and origin[J].Mineralogical Magazine,1989,53(373):547-555.

[4]Hartig K A,Soreghan G S,Goldstein R H,et al.Dolomite in Permian paleosols of the Bravo Dome CO2Field,USA:Permian reflux followed by late recrystallization at elevated temperature[J].Journal of Sedimentary Research,2011,81(4):248-265.

[5]Machel H G,Lonnee J.Hydrothermal dolomite:a product of poor definition and imagination[J].Sedimentary Geology,2002,152(3/4):163-171.

[6]张旭光.玉北地区碳酸盐岩储层地震响应特征研究[J].石油物探,2012,51(5):493-501.

Zhang Xuguang.The research on seismic response characteristics of carbonate reservoir in Yubei area[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2012,51(5):493-501.

[7]黄太柱.塔里木盆地玉北地区断裂系统解析[J].石油与天然气地质,2014,35(1):98-106.

Huang Taizhu.Analysis on the fault system of Yubei region,Tarim Basin[J].Oil & Gas Geology,2014,35(1):98-106.

[8]谭广辉,邱华标,余腾孝,等.塔里木盆地玉北地区奥陶系鹰山组油藏成藏特征及主控因素[J].石油与天然气地质,2014,35(1):26-32.

Tan Guanghui,Qiu Huabiao,Yu Tengxiao,et al.Characteristics and main controlling factors of hydrocarbon accumulation in Ordovician Yingshan Formation in Yubei area,Tarim Basin[J].Oil & Gas Geology,2014,35(1):26-32.

[9]袁晓宇,李映涛,张哨楠,等.塔西南玉北地区鹰山组缝洞型储层裂缝检测技术及应用[J].石油实验地质,2015,37(3):394-401.

Yuan Xiaoyu,Li Yingtao,Zhang Shaonan,et al.Technique and application of fracture detection in fracture-cavity reservoirs in Yingshan Formation,Yubei area,southwestern Tarim[J].Petroleum Geology & Experiment,2015,37(3):394-401.

[10]李映涛,袁晓宇,叶宁,等.塔里木盆地玉北地区鹰山组储层特征及主控因素[J].海相油气地质,2014,19(4):9-18.

Li Yingtao,Yuan Xiaoyu,Ye Ning,et al.Reservoir characterization and controlling factors of Lower-Middle Ordovician Yingshan Re-servoir in Yubei Area,Tarim Basin[J].Marine Origin Petroleum Geology,2014,19(4):9-18.

[11]吴礼明,印婷,蒋海军,等.玉北地区中下奥陶统储层主控因素分析[J].断块油气田,2014,21(6):701-706.

Wu Liming,Yin Ting,Jiang Haijun,et al.Analysis on main control factors of Middle-Lower Ordovician reservoir in Yubei Area[J].Fault-Block Oil and Gas Field,2014,21(6):701-706.

[12]李映涛,袁晓宇,叶宁,等.塔里木盆地玉北地区中—下奥陶统储集体断裂与裂缝特征[J].石油与天然气地质,2014,35(6):893-902.

Li Yingtao,Yuan Xiaoyu,Ye Ning,et al.Fault and fracture charac-teristics of the Middle-Lower Ordovician in Yubei area, Tarim Basin[J].Oil & Gas Geology,2014,35(6):893-902.

[13]丁道桂,王道轩,刘伟新,等.西昆仑造山带与盆地[M].北京:地质出版社,1996:1-74.

Ding Daogui,Wang Daoxuan,Liu Weixin,et al.Western Kunlun orogenic belt and basin[M].Beijing:Geology Publishing House,1996:1-74.

[14]吕海涛,张仲培,邵志兵,等.塔里木盆地巴楚—麦盖提地区早古生代古隆起的演化及其勘探意义[J].石油与天然气地质,2010,31(1):76-83.

Lü Haitao,Zhang Zhongpei,Shao Zhibing,et al.Structural evolution and exploration significance of the Early Paleozoic palaeo-uplifts in Bachu-Maigaiti area,the Tarim Basin[J].Oil & Gas Geology,2010,31(1):76-83.

[15]Bodnar R J.Revised equation and table for determining the freezing point depression of H2O-NaCl solutions[J].Geochimica at Cosmochimica Acta,1993,57(3):683-684.

[16]黄擎宇,张哨楠,叶宁,等.玉北地区下奥陶统白云岩岩石学、地球化学特征及成因[J].石油与天然气地质,2014,35(3):391-401.

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):391-401.

[17]吴仕强,朱井泉,王国学,等.塔里木盆地寒武—奥陶系白云岩结构构造类型及其形成机理[J].岩石学报,2008,24(6):1390-1400.

Wu Shiqiang,Zhu Jingquan,Wang Guoxue,et al.Types and origin of Cambrian-Ordovician dolomites in Tarim basin[J].Acta Petrologica Sinica,24(6):1390-1400.

[18]Tucker M E, Wright V P. Carbonate sedimentology[M]. Oxford:Wiley-Blackwell, 1990.

[19]张军涛,胡文瑄,王小林,等.塔里木盆地西北缘寒武系中热水白云石团块特征及成因研究[J].地质学报,2011,85(2):234-245.

Zhang Juntao,Hu Wenxuan,Wang Xiaolin,et al.Character and origin of Cambrian hydrothermal dolomite conglomeration in the Northwestern Margin of Tarim Basin[J].Acta Geologica Sinica,2011,85(2):234-245.

[20]Roma P A.Criteria for recognition of hydrothermal mineral deposits in ocean crust[J].Economic Geology,1987,73(2):135-160.

[21]Peter J M,Scott S D.Mineralogy,composition,and fluid-inclusion microthermometry of seafloor hydrothermal deposits in the southern trough of Guaymas Basin,Gulf of California[J].The Canadian Mineralogist,1988,26:567-587.

[22]Nothdurft L D,Webb G E,Kamber B S.Rare earth element geochemistry of Late Devonian reefal carbonates,Canning Basin,Western Australia:confirmation of a seawater REE proxy in ancient limestones[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,2004,68(2):263-283.

[23]Miura N,Asahara Y,Kawabe I.Rare earth element and Sr isotopic study of the Middle Permian limestone-dolostone sequence in Kuzuu area,central Japan:seawater tetrad effect and Sr isotopic signatures of seamount type carbonate rocks[J].The Journal of Earth and Planetary Sciences,Nagoya University,2004,51:11-35.

[24]胡文瑄,陈琪,王小林,等.白云岩储层形成演化过程中不同流体作用的稀土元素判别模式[J].石油与天然气地质,2010,31(6):810-818.

Hu Wenxuan,Chen Qi,Wang Xiaolin,et al.REE models for the discrimination of fluids in the formation and evolution of dolomite reservoirs[J].Oil & Gas Geology,2010,31(6):810-818.

[25]吴仕强,朱井泉,胡文瑄,等.塔里木盆地寒武系—奥陶系白云岩稀土元素特征及其成因意义[J].现代地质,2009,23(4):638-647.

Wu Shiqiang,Zhu Jingquan,Hu Wenxuan,at al.Rare earth element geochemistry characteristics of Cambrian-Ordovician dolostones in the Tarim Basin and their implications for the origin[J].Geoscience,2009,23(4):638-647.

[26]Bau M.Rare-earth element mobility during hydrothermal and metamorphic fluid rock interaction and the significance of the oxidation state of europium[J].Chemical Geology,1991,93(3/4):219-230.

[27]Smedley P L.The geochemistry of rare earth elements in groundwater from the Carnmenellis area,southwest England[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1991,55(10):2767-2779.

[28]潘文庆,胡秀芳,刘亚雷,等.塔里木盆地西北缘奥陶系碳酸盐岩中两种来源热流体的地质与地球化学证据[J].岩石学报,2012,28(8):2515-2524.

Pan Wenqing,Hu Xiufang,Liu Yalei,et al.Geological and geochemical evidences for two sources of hydrothermal fluids found in Ordovician carbonate rocks in northwestern Tarim Basin[J].Acta Petrologica Sinica,2012,28(8):2515-2524.

[29]Veizer J,Ala D,Azmy K,et al.87Sr/86Sr,δ13C andδ18O evolution of Phanerozoic seawater[J].Chemical Geology,1999,161(1/3):59-88.

[30]Land L S.The origin of massive dolomite[J].Journal of Geolo-gical Education,1985,33(2):112-125.

[31]Allan J R,Wiggins W D.Dolomite reservoirs[M].Oklahoma,USA:The American Association of Petroleum Geologists Memoirs Tulsa,1993:27-55.

[32]Northrop D A,Clayton R N.Oxygen-isotope fractionations in systems containing dolomite[J].Journal of Geology,1966:74(2):174-196.

[33]Cai C F,Franks S G,Aagaard P.Origin and migration of brines from Paleozoic strata in Central Tarim,China:constraints from87Sr/86Sr,δD,δ18O and water chemistry[J].Applied Geoche-mistry,2001,16(9-10):1269-1284.

[34]Hoefs J.Stable isotope geochemistry[M].Berlin:Springer,2009.

[35]李慧莉,邱楠生,金之钧,等.塔里木盆地的热史[J].石油与天然气地质,2005,26(5):613-617.

Li Huili,Qiu Nansheng,Jin Zhijun,et al.Geothermal history of Tarim Basin[J].Oil & Gas Geology,2005,26(5):613-617.

[36]斯尚华,陈红汉,谭先锋,等.塔里木盆地麦盖提斜坡玉北地区奥陶系油气输导体系与成藏期[J].地球科学：中国地质大学学报,2013,38(6):1271-1280.

Si Shanghua,Chen Honghan,Tan Xianfeng,et al.Hydrocarbon accumulation period and its carrier systems in Ordovician reservoir of Yubei Area,Markit Slope Tarim Basin[J].Earth Science:Journal of China University of Geosciences,2013,38(6):1271-1280.

(编辑徐文明)

Geochemical features of saddle dolomites in the Penglaiba Formation,

Yubei area, Tarim Basin

Jiao Jian1,2,3, Li Yingtao4,5, Zhang Shaonan1,2, Huang Qingyu6, Ye Ning4,5, Yuan Xiaoyu7

(1.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu,

Sichuan610501,China; 2.CollegeofGeoscienceandTechnology,SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu,Sichuan610501,China;

3.SINOPECInternationalExplorationandProductionCorporation,Beijing100083,China; 4.StateKeyLaboratoryofOiland

GasReservoirGeologyandExploitation,CDUT,Chengdu,Sichuan610059,China; 5.EnergyCollege,CDUT,Chengdu,

Sichuan610059,China; 6.ResearchInstitutionofPetroleumExploration&Development,PetroChina,Beijing100083,China;

7.WuxiResearchInstituteofPetroleumGeology,SINOPEC,Wuxi,Jiangsu214126,China)

Abstract:Dolomites of the Penglaiba Formation in Yubei area were divided into fine-crystalline matrix dolomites, coarse-crystalline matrix dolomites and saddle dolomite fillings according to the petrographic features. The saddle dolomite fillings have geochemical features similar to the coarse-crystalline matrix dolomites. They appear to be dolomite cements, and are not associated with limestone replacement. Diagenetic fluids for saddle dolomite fillings are inferred to be high-temperature and high-salinity formation brines. The average Sr content of fine-crystalline matrix dolomites is higher than that of coarse-crystalline matrix dolomites and saddle dolomite fillings, while the average Ba content of saddle dolomite fillings is much higher than that of matrix dolomites and coarse-crystalline matrix dolomites. The Mg/Ca ratios of fine-crystalline matrix dolomites, coarse-crystalline matrix dolomites and saddle dolomite fillings are similar. The REE distribution curves of saddle dolomite fillings and matrix dolomites are similar. The inclusion analyses of coarse-crystalline matrix dolomites and saddle dolomite fillings show overlapping fluid properties, which indicates that saddle dolomite fillings are inherited from matrix dolomites.

Key words:saddle dolomite; diagenetic fluid; geochemistry; Penglaiba Formation; Yubei area; Tarim Basin

基金项目：中国石化西北油田分公司项目“顺南—古隆地区奥陶系碳酸盐岩储层成因及模式研究”(3440008-14-ZC0607-0023)资助。

作者简介：焦健(1987—)， 男， 硕士，工程师，从事储层地质与储层地球化学研究。E-mail：jjiao.sipc@sinopec.com。

收稿日期：2015-08-13；

修订日期：2015-12-23。

中图分类号：TE122.2+3

文献标识码：A

文章编号：1001-6112(2016)01-0099-09doi：10.11781/sysydz201601099