川东北地区晚二叠世碳酸盐岩成岩作用

2017-02-28 10:49洪天求殷延端李孝才任鑫鑫
关键词:长兴方解石成岩

罗 雷, 洪天求, 殷延端, 李孝才, 任鑫鑫, 杨 梅

(合肥工业大学 资源与环境工程学院,安徽 合肥 230009)

川东北地区晚二叠世碳酸盐岩成岩作用

罗 雷, 洪天求, 殷延端, 李孝才, 任鑫鑫, 杨 梅

(合肥工业大学 资源与环境工程学院,安徽 合肥 230009)

川东北地区晚二叠世碳酸盐岩广泛发育,成岩作用的类型和过程复杂。薄片镜下鉴定显示该区碳酸盐岩内发育泥晶化作用、溶解作用、白云石化作用、压溶作用和破裂作用5种主要的建设性成岩作用和压实作用、胶结作用、去白云化作用、硅化作用、重结晶作用和充填作用6种主要的破坏性成岩作用。成岩作用特征和碳氧同位素分析表明,研究区存在海底、大气淡水、埋藏和表生4种主要的成岩环境和准同生-同生期、早期、中期、晚期成岩阶段及表生成岩阶段,不同的成岩环境和成岩阶段分别发育不同的成岩作用。在成岩作用的影响下发育较高的孔隙度,主要集中在长兴组的生物礁灰岩内及白云岩内,孔隙连通性也较好,是油气生成、运移和储集的有利通道和场所。

成岩作用;成岩阶段;碳酸盐岩;晚二叠世;川东北

碳酸盐岩作为重要的油气储集层,蕴藏着丰富的油气资源,其所含油气储量约占世界总储量的50%以上[1]。随着国内最大的整装气田——普光气田的发现,海相碳酸盐岩已经成为中国重要的油气勘探领域。但是碳酸盐岩非均质性极强,影响和控制因素复杂多样[2-4],其在成岩过程中受多期次、多种类型成岩作用的改造与叠加,而这些改造与叠加对孔隙演化具有重要的控制作用,对油气开采影响较大[5-8]。因此,研究碳酸盐岩的成岩作用很有必要。

川东北地区位于上扬子板块北部,秦岭造山带南缘与四川前陆盆地之间的构造拼接部位,主要受北东向的川湘构造带和东西向的米仓山—北西向的大巴山前缘构造带控制。该地区晚二叠世碳酸盐岩广泛发育,虽然对其研究工作开始得较早,但主要都集中在沉积相、生物礁、礁相储层和白云岩等方面[9-21],对成岩作用的研究也主要集中在与储层有关的礁滩相碳酸盐岩[20-24]。川东北地区大量发育的碳酸盐岩是一套优质烃源岩和储层,有机质含量高、厚度大、保存好,具有较高的生油潜力和良好的油气勘探前景。因此,开展川东北地区晚二叠世碳酸盐岩成岩作用的研究,对该地区晚二叠世沉积环境的恢复、油气资源的预测与勘探具有重要的理论和实践意义。四川盆地构造简图参见文献[25]。

1 地层分布及岩石特征

1.1 地层特征

川东北地区上二叠统从西南向东北相变明显:在旺苍—万源以北,发育大隆组硅质岩;在旺苍—万源与绵竹—达县—南川之间为大隆组和长兴组相变区,发育大隆组硅质岩和长兴组灰岩;绵竹—达县—南川和乐山—珙县之间发育吴家坪组灰岩和龙潭组陆源碎屑岩。

龙潭组(P3l)为海陆交互相含煤沉积,岩性为砂岩、粉砂岩、泥岩夹煤层及石灰岩。在川中分区,东北部与吴家坪组相变接触,靠近吴家坪组的地层海相灰岩逐渐增多,靠近宣威组时,龙潭组的石灰岩逐渐减少,以至缺失。与下伏茅口组或峨眉玄武岩呈假整合接触。

吴家坪组(P3w)分布于川东北分区,可分为2段。上段岩性主要为泥晶灰岩和灰岩夹页岩及煤线,向东白云质含量逐渐增加,顶部夹少量的硅质层。在绵竹—酉阳地区岩性主要为薄层泥晶灰岩和灰岩夹页岩及煤层。往绵竹—达县—南川西南方向,逐渐相变为龙潭组。不同地区厚度差异很大。与下伏茅口组呈假整合接触,和龙潭组为同时异相关系。

长兴组(P3ch)分布在广元朝天、旺苍、万源及奉节以南,可分为3段。下段为灰、深灰色厚层泥晶灰岩、生物碎屑灰岩夹少量黑色钙质页岩;中段为灰、灰白色中厚层含燧石结核、条带灰岩与白云质灰岩;上段为青灰色薄层泥晶灰岩、白云质灰岩与黏土岩互层,夹硅质层及燧石条带。不同地区厚度差异很大,在4.5~190.0 m不等。产Palaeofusulina、有孔虫Colaniella、腕足Oldhamina、珊瑚Waagenophllum等化石。与下伏吴家坪组/龙潭组整合接触。

大隆组(P3d)在川东的东北部较为发育,可分为2段。下段主要为薄层硅质岩夹页岩和灰岩透镜体;上段主要为薄层硅质岩夹页岩和薄层泥晶灰岩。越靠近东部和北部,硅质岩越少,黑色页岩越多;向西南方向,灰岩夹层逐渐增多,厚数米至60 m,产Pseudotirolites。

1.2 岩石特征

川东北地区晚二叠世的沉积相变明显,岩石类型丰富,可见陆源碎屑岩、浅海碳酸盐岩和深海硅质岩等。

(1) 陆源碎屑岩。川东北地区的碎屑岩主要发育在龙潭组和吴家坪组海陆相交互地层中,由砂岩、粉砂岩、泥页岩、炭质页岩、煤层和黏土岩组成。砂岩、粉砂岩主要呈黄褐色、深灰色,风化强烈,主要成分为石英、长石,还含有少量的玄武质岩屑、泥质和铁质。泥页岩呈黄绿-深灰色,常含有炭质和粉砂质,可见生物化石及其碎屑和有机物,常夹于灰岩或硅质岩中。炭质页岩呈深灰-灰黑色或黑色,薄层状,夹有煤层,部分地区煤层可采。

(2) 硅质岩。川东北地区晚二叠世硅质岩较发育,主要以燧石结核、燧石条带和薄层硅质岩的形式产出,是研究区上二叠统重要的组成岩石。

(3) 碳酸盐岩。研究区晚二叠世碳酸盐岩分布广泛,类型多样,以石灰岩为主,局部为白云岩。大量发育的碳酸盐岩是一套优质烃源岩和储层,有机质含量高、厚度大、保存好,具有较高的生油气潜力和良好的油气勘探前景。根据Dunham分类[26],研究区碳酸盐岩可分为骨架岩、黏结岩、障积岩、颗粒灰岩、粒泥灰岩、灰泥灰岩和颗粒白云岩等多种类型。

2 成岩作用

川东北地区晚二叠世碳酸盐岩成岩作用主要有泥晶化作用、压实-压溶作用、胶结作用、破裂作用、溶解作用、白云石化和去白云石化作用、硅化作用、重结晶作用及充填作用等。

2.1 泥晶化作用

碳酸盐颗粒泥晶化作用在研究区碳酸盐岩中广泛发育,可分为2种类型:第1类是整个颗粒均被泥晶化,即泥晶方解石对生物颗粒或其他颗粒发生由外向内的置换,其内部结构已完全消失,形成巴哈马球粒[27],如图1a所示;第2类是颗粒被部分泥晶化,一般可见颗粒的边缘被泥晶化,形成泥晶套,颗粒内部的成分和结构仍保存较好,如图1b所示。川东北地区晚二叠世碳酸盐岩中2类泥晶化作用均有发育,但以第2类泥晶化作用更为普遍。

图1 开县红园剖面长兴组中的泥晶化作用

泥晶化作用是由藻类和菌类生物对未完全固结颗粒进行钻孔,之后孔隙被泥晶方解石充填的作用,为停滞海水渗流带的产物[28-30],2种泥晶化作用是同生成岩作用阶段的标志[31]。

2.2 压实-压溶作用

川东北地区晚二叠世碳酸盐岩的压实作用表现明显,后期常与压溶作用相伴生。例如,在所研究的生屑颗粒灰岩和泥粒灰岩中压实作用表现为腕足动物的壳体被压碎变形和定向排列,被压碎的腕足动物壳体如图2所示。

图2 长江沟剖面长兴组中的压实作用

当碳酸盐沉积物被压实到一定程度之后,继续增大的压力会使颗粒接触面上的溶解度增大,进而导致接触面上的颗粒优先发生溶解形成压溶缝合线,按形态可将其分为4类,如图3所示。

图3 压溶作用

第1类是微缝合线(图3a),其发育在颗粒相接触的部位,部分压溶形成锯齿状,溶解面上仅含有少量的不溶残余物;第2类是齿状缝合线(图3b),幅度主要在1.0 ~3.0 mm之间,横向上连续发育,没有间断,缝合线内含有大量不溶残留物;第3类是纤细缝合线(图3c),其由多条微细缝合线组成,单个缝合线较细,不连续,其内含有少量的黑色不溶有机质充填物;第4类是溶解薄层缝合线(图3d),其压溶面波动平缓,黑色不溶有机质充填物较厚,是油气运移的有利通道。

压实作用主要发生在浅埋藏环境,其快速降低了碳酸盐沉积物的孔隙度。而压溶作用主要发生在中-深埋藏环境,在800~1 000 m之后才会开始出现缝合线构造[32]。

缝合线的存在可以显著增加岩石孔隙的连通性,提高渗透率,这对油气的生成、储集和运移都有重要意义。

2.3 胶结作用

根据对岩石标本的镜下观察和分析,研究区主要发育4种类型的胶结作用,如图4所示。

(1) 等厚环边胶结物。该类胶结物发育于同生-准同生成岩阶段,发育类型多样。根据形成环境的不同,可分为纤状(图4a灰色箭头所示)、叶片状(图4b白色箭头所示)和粒状等形态。纤状和叶片状胶结物由原始的文石或高镁方解石胶结物转化形成,粒状胶结物是直接在孔隙水中结晶形成的。胶结物围绕颗粒生长,晶体间接触紧密,构成等厚环边胶结物。其厚度一般在0.005~0.050 mm之间,正交偏光下呈波状或不均匀消光。

(2) 等轴镶嵌胶结物。该类胶结物常出现在颗粒间、铸模孔和生物骨架内部孔隙中(图4a黑色箭头所示),胶结物为粒状亮晶方解石,晶体干净明亮、解理平直,呈近等轴-等轴状,大小一般在0.1~0.5 mm之间,局部发育有较大的嵌晶(图4c灰色箭头所示),粒径达1 mm以上,见双晶发育,晶体间镶嵌接触。此类胶结物常出现在环边胶结物之后,形成于中-深埋藏成岩环境,充填在孔隙的中心。

(3) 重力型胶结物。重力型胶结作用主要发生在大气淡水渗流环境。淡水渗流带中的流体因重力作用而悬挂于颗粒的下方,像悬挂着的水滴,因此结晶的胶结物也从颗粒两侧到底部逐渐变厚,形成向下凸出的重力型胶结物。在川东北地区,重力型胶结物见于颗粒灰岩中(图4c中白色箭头所示),亮晶方解石胶结物的厚度从颗粒两侧到其底部由0.01 mm增加到0.05 mm以上,晶体之间镶嵌接触。

图4 胶结作用

(4) 同轴增生胶结物。同轴增生胶结作用发生在淡水渗流带的下部和淡水潜流带。同轴生长的亮晶方解石多以棘皮动物碎屑为核心向外增生结晶(图4d),形成一个具有相同解理和消光角的方解石单晶结构。同轴生长的方解石胶结物比棘皮动物本身的方解石组分更加干净明亮。同轴增生胶结的结果使棘皮动物的碎屑颗粒增大(直径由3.0~3.5 mm扩大至5.0~5.5 mm),大大地降低了原生粒间孔隙度。

不同的成岩环境可以形成结构相同的胶结物类型,因此不能用单一的胶结物类型来判断成岩环境,但根据不同胶结物类型的组合特征却可以判断其为大气淡水潜流带的产物;而等轴镶嵌方解石胶结物则为埋藏成岩环境的产物。

2.4 破裂作用

破裂作用主要是指由构造作用产生各类裂缝的作用。研究区发育的裂缝常平行、垂直或斜交层面发育,或构成网格状。裂缝内可见多期的溶解和充填作用,充填物一般为方解石、白云石,或者是黑色有机质残余如图5所示。晚期破裂作用形成的裂隙对岩石渗透率的提升有着积极的意义。

图5 板东4井长兴组中的破裂作用

2.5 溶解作用

川东北地区晚二叠世碳酸盐岩溶解作用非常发育,主要有2种类型:第1种类型发生在成岩作用的早期,由文石和高镁方解石组成的基质、颗粒和胶结物不稳定,易在颗粒、颗粒内部和颗粒之间发生选择性溶解,形成铸模孔、粒内孔和粒间孔,它们是早期大气淡水或混合水溶解作用的结果;第2种类型发生在成岩作用的中晚期,由于不稳定的碳酸盐矿物已转变为稳定的低镁方解石,溶解作用不具有选择性。在深部流体的作用下,溶缝和溶孔沿着解理、裂缝、缝合线和残留的孔隙发生溶解,并保存下来,如图6所示。

图6 羊鼓洞剖面长兴组中的溶解作用

川东北晚二叠世碳酸盐岩中蕴藏着丰富的有机质,有机质成熟和热化学硫酸盐还原作用产生的酸性流体,使埋藏溶解作用广泛发育,形成的孔洞中可见黑色有机质残留。因此,第2种溶解作用对岩石的孔隙度和渗透性都有显著的提升。

2.6 白云石化和去白云石化作用

野外和室内研究表明,研究区白云石化作用主要发育在长兴组中上部和顶部的生物骨架灰岩中,如图7所示。白云石晶体占90%~95%,晶形发育良好,晶体从不足0.1 mm到大于0.5 mm皆有分布。晶体内部因含有残留物而显浑浊,边缘胶结物较干净明亮,具典型的雾心亮边结构,如图7a所示。同时可见异形白云石,如图7b黑色箭头所示,晶体粗大,其直径通常大于0.5 mm。晶体中微裂隙发育,晶面弯曲,具有马鞍状结构特征,正交偏光下见波状消光。

图7 白云石化作用

因为具环带结构的粗晶平直晶面白云石晶体形成的温度很高[33](>60 ℃),鞍状白云石形成温度更高,一般在100~180 ℃之间,最高可达235 ℃[34],所以具有标志性的细-中晶并具雾心亮边结构的白云石和具鞍状结构的白云石是埋藏-热液白云石化作用的产物[34-37]。

去白云石化作用同样也发育在研究区晚二叠世长兴组的中上部和顶部。在表生成岩环境中,大气淡水或混合水沿空隙或构造裂隙交代白云石,形成具白云石假晶的方解石。在镜下(单偏光)可以看到白云石被交代后留下的港湾状溶解残留结构和暗褐色的白云石轮廓,如图8中黑色箭头所示。

图8 长江沟剖面吴家坪组中的去白云石化作用

2.7 硅化作用

硅化作用在川东北地区晚二叠世吴家坪组和长兴组都有发育,主要分布在吴家坪组的上段、顶部和长兴组的中上部。本区的硅化作用主要有2种类型,如图9所示。

图9 硅化作用

第1类是在生物颗粒中发生选择性的硅化作用,即生物颗粒被放射纤维状玉髓(图9a)和粒状石英分期次地充填交代,形成硅化的生物碎屑;第2类是在碳酸盐胶结物中选择性地发生硅化,即硅质流体有选择地交代方解石胶结物而形成石英,镜下观察可见这种类型的石英内部常含有方解石的残余(图9b)。

2.8 重结晶作用与充填作用

重结晶作用与充填作用如图10所示。

研究区重结晶作用非常发育,主要表现为2种类型。第1种类型是文石质和高镁方解石质的动物骨骼转化为方解石的新生变形作用,如图10a灰色箭头所示,主要发生在早期成岩阶段;第2种类型是早期形成的泥晶基质和亮晶方解石胶结物结晶增大的重结晶作用,主要发生在中-晚期成岩阶段,这种作用形成的方解石晶粒大且干净明亮,解理发育,如图10b所示。部分颗粒发生重结晶后,原有的成分发生改变,结构被破坏,仅能依靠残留成分和结构加以识别。

研究区碳酸盐岩中常发育原生孔洞和次生孔洞,当其处于大气淡水渗流环境时,外部沉积物(渗流粉砂)随着大气淡水进入并沉积于孔洞中,此类沉积物与围岩在结构和成分上都不相同。有的孔洞被外部沉积物填满,如图10a中白色箭头所示;有的孔洞下部充填外部沉积物,上部空隙充填亮晶方解石,沉积界面较平直,呈现典型的示顶底构造。

图10 重结晶作用与充填作用

3 碳氧同位素特征

利用碳酸盐岩的碳氧同位素组成判别沉积和成岩环境是一种非常有效的方法[38-40],已成功地应用于解释碳酸盐岩的沉积和成岩环境[41-42]。本次研究分析的样品以精细的镜下鉴定为基础。

川东北地区晚二叠世部分碳酸盐岩的碳氧同位素组成见表1所列。

通常δ13C和δ18O的相关性可以表示样品中后期淋滤交代作用对δ13C的影响程度[43-44]。所选样品中碳、氧同位素的相关系数为-0.05,说明样品受后期淋滤作用的影响微弱。

数据显示各类岩石的δ13C(0.147%~0.453%)和δ18O(-0.544%~-0.757%)变化较小,与长兴期全球古海水的δ13C值(0~0.580%,均值0.350%)和δ18O值(-0.750%~-0.350%,均值-0.450%)[45]相近,说明该地区的碳酸盐岩为正常沉积的海相碳酸盐岩。其中δ13C组成更加接近古海水的δ13C平均值,说明其组成主要取决于沉积物的组分以及原始的沉积环境,因此在同种岩石中δ13C组成变化较小;而δ18O与古海水的δ18O平均值相比,负偏明显,这是由于随着埋藏深度逐渐增加,温度升高,δ18O发生丢失而导致[46]的。成岩作用类型越丰富,发生的程度越深,δ18O负偏越明显,例如,成岩作用类型很少的灰泥灰岩和微粉晶白云岩中δ18O值最接近古海水的δ18O平均值。

表1 川东北地区晚二叠世碳酸盐岩碳氧同位素数据 %

注:δ13C和δ18O数据依据V-PDB(Vienna Pee Dee Belemnite)标准化。

根据前述不同岩石类型中的成岩作用研究,研究区碳酸盐岩经历了多种成岩环境并发育丰富的成岩作用类型,但碳氧同位素特征仅反映了中-深埋藏成岩环境的特征,这说明随着埋深逐渐增加,成岩作用不断进行,不同成岩环境中的成岩现象可以被保留下来,但岩石的碳氧同位素特征仅能反映岩石所经历的最后一种成岩环境。

4 成岩阶段划分

川东北地区上二叠统为一套台地礁滩组合组成的沉积体系,在漫长的成岩环境下经历了复杂的成岩作用,其成岩阶段划分如图11所示,实线代表大量出现的成岩标志,虚线代表可能或少量出现的成岩标志。

图11 川东北地区晚二叠世碳酸盐岩成岩作用阶段划分

(1) 同生-准同生成岩阶段。颗粒沉积下来后,受钻孔的藻类的影响,发生泥晶岩化作用,同时颗粒还被孔隙水沉淀物所胶结,使得颗粒间孔隙度逐渐降低。之后受海平面频繁波动的影响,多次暴露于大气淡水环境,不稳定的海水沉积物和胶结物新生变形为稳定的方解石,进而出现纤状、柱状和粒状方解石胶结作用。其间发生选择性溶解形成大量溶解孔隙。

由于海平面波动,在蒸发环境下可形成微-粉晶白云岩。

(2) 早期成岩阶段。二叠纪末至早三叠世,沉积物处于浅埋藏环境,其主要标志是由较疏松的沉积物变成坚固的岩石。

由于上覆沉积物静压力逐渐增加,沉积颗粒开始发生破碎、变形及定向排列,同时沉积物中的孔隙继续被粒状亮晶方解石胶结,使得孔隙度变得愈来愈小。

当压实作用发展到一定程度时,在流体的作用下沉积颗粒发生溶解,溶解性差的颗粒侵入到溶解性较好的颗粒中,形成锯齿状压溶缝合线。缝合线对渗透性有积极作用,同时溶解释放出来的饱和水也成为孔隙胶结物的一个重要来源。随着岩层静压力增大,矿物晶体也发生由小变大的原地转变。颗粒继续结晶,形成更大的单晶或多晶,部分泥晶基质也发生重结晶作用形成微晶或亮晶方解石。此时沉积物已经具有一定的强度,在地壳运动的影响下,岩石中开始产生一些构造裂缝,但都被胶结物所充填。

(3) 中期成岩阶段。早三叠世至中三叠世末,沉积物处于中埋藏环境,方解石胶结物以粒状、连晶和粗亮晶的形式镶嵌于剩余的孔隙和裂缝中。

在此埋深环境下,由有机质成熟所产生的有机酸使得岩石开始发生埋藏溶解作用,形成粒间溶孔、晶间溶孔和溶缝,并开始发育埋藏白云石化,形成具有雾心亮边结构的细晶半自形-自形白云石晶体,其对孔隙度和渗透性的贡献意义重大。

(4) 晚期成岩阶段。中三叠世末至第四纪,沉积物处于深埋藏环境,在此封闭的高温高压缺氧环境中,含有大量有机酸和有机质的地下流体具有强烈的溶解作用,使岩石的孔隙度急剧升高。构造运动产生大量的裂缝,都被方解石和白云石所充填。

晚期形成的白云石晶体粗大,具有弯曲的解理面和波状消光,晶体之间呈镶嵌结构,部分发生溶解。方解石也以粗亮晶的形式出现。

(5) 表生成岩阶段。晚白垩世的燕山运动及其后发生的喜马拉雅运动导致地层强烈褶皱和断裂,使部分沉积物经深埋藏之后重新抬升至地表环境,在地表水(及地下水)的作用下沿着构造裂缝和残留的孔洞发生溶解形成大量的孔洞,孔洞可被渗流粉砂和亮晶方解石镶嵌充填,形成示顶底构造,未被完全充填的孔隙则可作为重要的油气储集空间。

5 结 论

研究区主要发育11种类型的成岩作用,其中泥晶化作用、溶解作用、白云石化作用、压溶作用和破裂作用有利于岩石孔隙度和渗透性的提高,称为建设性成岩作用;而压实作用、胶结作用、去白云石化作用、硅化作用、重结晶作用和充填作用阻碍岩石孔隙的形成或充填已有的孔隙,降低岩石的渗透性,称为破坏性成岩作用。

成岩作用的特征和碳氧同位素分析表明研究区经历4种成岩环境和5个成岩阶段:

(1) 海底环境(浅海台地和台地边缘)与大气淡水环境(包括潜流带和渗流带)的同生-准同生成岩阶段、埋藏环境的早、中、晚成岩阶段和表生成岩阶段,分别发育不同的成岩作用。海底环境,主要发生泥晶化作用和非选择性硅化作用。

(2) 大气淡水环境,主要发生胶结作用(潜流带等厚环边胶结物、粒状胶结物和同轴增生胶结物和渗流带重力型胶结物)、溶解作用、早期重结晶作用、去白云化作用。

(3) 埋藏环境,主要发生压实-压溶作用、胶结作用、白云石化作用、溶解作用、选择性硅化作用和晚期重结晶作用。

(4) 表生环境,主要发生溶解作用、胶结作用和去白云石化作用。

研究区碳酸盐岩中经历漫长而复杂的成岩作用,发育良好的孔隙度和渗透性,尤其值得关注的是在长兴组的白云岩及生物礁灰岩内,受后期构造裂隙的影响,孔隙连通性较好,是油气生成、储集和运移的理想场所。

[1] 强子同.碳酸盐岩储层地质学[M].东营:石油大学出版社,1998:17-23.

[2] ALI M Y.Carbonate cement stratigraphy and timing of diagenesis in a Miocene mixed carbonate-clastic sequence,offshore Sabah,Malaysia: constraints from cathodoluminescence,geochemistry,and isotope studies[J].Sedimentary Geology,1995,99:191-214.

[3] PARADIS S,LAVOIE D.Multiple-stage diagenetic alteration and fluid history of Ordovician carbonate-hosted barite mineralization,Southern Quebec Appalachians[J].Sedimentary Geology,1996,107:121-139.

[4] HEYDARI E.Porosity loss,fluid flow,and mass transfer in limestone reservoirs:application to the Upper Jurassic Smackover Formation,Mississippi[J].AAPG Bulletin,2000,84(1):100-118.

[5] 曾允孚.碳酸盐岩的成岩后生作用及孔隙演化[M]//沉积专辑.北京:[s.n.],1981:294-307.

[6] TAYLOR T R,SIBLEY D F.Petrographic and geochemical characteristics of dolomite types and the origin of ferroan dolomite in the Trenton Formation,Ordovician,Michigan Basin,U.S.A.[J].Sedimentology,1986,33(1):61-86.

[7] GILES M R.Mass transfer and problems of secondary porosity creation in deeply buried hydrocarbon reservoirs[J].Marine and Petroleum Geology,1987,4(3):188-204.

[8] 杨宁,吕修祥,周新源,等.塔里木盆地碳酸盐岩油气聚集带[J].地质学报,2006,80(3):398-405.

[9] 强子同,郭一华,张帆,等.四川上二叠统老龙洞生物礁及其成岩作用[J].石油与天然气地质,1985,6(1):82-90.

[10] 强子同,文应初,雷卞军,等.川东鄂西上二叠统生物礁白云石化岩石学和地球化学[J].地球化学,1992(2):158-165.

[11] 范嘉松,张维.鄂西利川晚二叠世生物礁的纤维海绵和Tabulozoan[J].地质科学,1987(4):326-333.

[12] 范嘉松,吴亚生.世界二叠纪生物礁的基本特征及其古地理分布[J].古地理学报,2005,7(3):287-304.

[13] 张继庆,李汝宁,官举铭,等.四川盆地及邻区晚二叠世生物礁[M].成都:四川科学技术出版社,1990:22-26.

[14] 雷卞军,强子同,陈季高.川东上二叠统生物礁成岩作用与孔隙演化[J].石油与天然气地质,1991,12(4):364-375.

[15] 雷卞军,强子同,文应初.川东及邻区上二叠统生物礁的白云岩化[J].地质论评,1994,40(6):534-543.

[16] 王一刚,文应初,张帆,等.川东地区上二叠统长兴组生物礁分布规律[J].天然气工业,1998,18(6):10-15.

[17] 王一刚,洪海涛,夏茂龙,等.四川盆地二叠、三叠系环海槽礁、滩富气带勘探[J].天然气工业,2008,28(1):22-27.

[18] 牟传龙,谭钦银,王立全,等.四川宣汉盘龙洞晚二叠世生物礁古油藏的发现及其重要意义[J].地质论评,2003,49(3):315.

[19] 牟传龙,谭钦银,余谦,等.川东北地区上二叠统长兴组生物礁组成及成礁模式[J].沉积与特提斯地质,2004,24(3):65-71.

[20] 牟传龙,马永生,王瑞华,等.川东北地区上二叠统盘龙洞生物礁成岩作用研究[J].沉积与特提斯地质,2005,25(1):198-202.

[21] 郑荣才,胡忠贵,冯青平,等.川东北地区长兴组白云岩储层的成因研究[J].矿物岩石,2007,27(4):78-84.

[22] 吴熙纯,刘效曾,杨仲伦,等.川东上二叠统长兴组生物礁控储层的形成[J].石油与天然气地质,1990,11(3):283-297.

[23] 韦贤,王兴志,张帆.川东北板东地区长兴组生物礁型储层研究[J].石油地质与工程,2007,21(4):16-19.

[24] 曹远志,王志维,厚东琳.川东北通南巴地区长兴组成岩作用与孔隙演化[J].内蒙古石油化工,2009,35(5):107-109.

[25] 童崇光.四川盆地构造演化与油气聚集[M].北京:地质出版社,1985:3-28.

[26] DUNHAM R J.Classification of carbonate rocks according to depositional texture[C]//M1:Classification of Carbonate Rocks:A Symposium.[S.l.]:American Association of Petroleum Geologists,1962:108-121.

[27] FLUGEL E.Microfacies analysis of limestone[M].New York: Springer-Verlag,1982:62-454.

[28] REID R P,MACINTYRE I G.Microboring versus recrystallization:further insight into the micritization process[J].Journal of Sedimentary Research,2000,70(1):24-28.

[29] EL-SAIY A K,JORDAN B R.Diagenetic aspects of tertiary carbonates west of the Northern Oman Mountains,United Arab Emirates[J].Journal of Asian Earth Sciences,2007,31(1):35-43.

[30] NOTHDURFT L D,WEBB G E,BOSTROM T,et al.Calcite-filled borings in the most recently deposited skeleton in live-collectedPorites(Scleractinia):implications for trace element archives[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,2007,71(22):5423-5438.

[31] 刘宝珺,张锦泉.沉积成岩作用[M].北京:科学出版社,1992:1-24.

[32] LIND I L.Stylolites in chalk from Leg 130,Ontong Java Plateau[J].Proceedings of the Ocean Drilling Program:Scientific Results,1993,130:445-452.

[33] 黄思静.碳酸盐岩的成岩作用[M].北京:地质出版社,2010:187-192.

[34] DAVIES G R,SMITH L B.Structurally controlled hydrothermal dolomite reservoir facies: an overview[J].American Association of Petroleum Geologists Bulletin,2006,90(11):1641-1690.

[35] AL-AASM I.Origin and characterization of hydrothermal dolomite in the Western Canada Sedimentary Basin[J].Journal of Geochemical Exploration,2003,78(3):9-15.

[36] LOPEZ-HORGUE M A,IRIARTE E,SCHRODER S,et al.Structurally controlled hydrothermal dolomites in Albian carbonates of the Asón valley,Basque Cantabrian Basin,Northern Spain[J].Marine and Petroleum Geology,2010,27(5):1069-1092.

[37] HORITA J.Oxygen and carbon isotope fractionation in the system dolomite-water-CO2to elevated temperatures[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,2014,129(8):111-124.

[38] HUDSON J D.Stable isotopes and limestone lithification[J].Journal of the Geological Society,1977,133 (6):637-660.

[39] 王英华,刘本立,陈承业,等.氧、碳同位素组成与碳酸盐岩成岩作用[J].地质论评,1983,29(3): 278-284.

[40] RAHIMPOUR-BONAB H,BONE Y,MOUSSAVI-HARAMI R.Stable isotope aspects of modern molluscs,brachiopods,and marine cements from cool-water carbonates,Lacepede Shelf,South Australia[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1997,61(1):207-218.

[41] GARZIONE C N,DETTMAN D L,HORTON B K.Carbonate oxygen isotope paleoaltimetry: evaluating the effect of diagenesis on paleoelevation estimates for the Tibetan plateau[J].Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology,2004,212(1/2):119-140.

[42] SILVA A C D,BOULVAIN F.Carbon isotope lateral variability in a Middle Frasnian carbonate platform (Belgium): significance of facies,diagenesis and sea-level history[J].Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology,2008,269(3/4):189-204.

[43] BRASIER M D,MAGARITZ M,CORFIELD R,et al.The carbon-and oxygen-isotope record of the Precambrian-Cambrian boundary interval in China and Iran and their correlation[J].Geological Magazine,1990,127(4):319-332.

[44] 左景勋,童金南,邱海鸥,等.下扬子地区早三叠世碳酸盐岩碳同位素组成的演化特征[J].中国科学:地球科学,2006,36(2): 109-122.

[45] VEIZER J,ALA D,AZMY K,et al.87Sr/86Sr,δ13C,andδ18O evolution of Phanerozoic seawater[J].Chemical Geology,1999,161(1/2/3):59-88.

[46] NELSON C S,SMITH A M.Stable oxygen and carbon isotope compositional fields for skeletal and diagenetic components in New Zealand Cenozoic nontropical carbonate sediments and limestones: a synthesis and review[J].New Zealand Journal of Geology and Geophysics,1996,39(1):93-107.

(责任编辑 张淑艳)

Diagenesis of Late Permian carbonates in northeastern Sichuan

LUO Lei, HONG Tianqiu, YIN Yanduan, LI Xiaocai, REN Xinxin, YANG Mei

(School of Resources and Environmental Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)

The Late Permian carbonates are widespread in the northeastern Sichuan Province, and the process and types of their diagenesis are complex. Microscopic examination shows that there are five major constructive diagenesis, such as micritization, dissolution, dolomitization, pressure solution and tectonic rupture, and six types of destructive diagenesis, such as compaction, cementation, dedolomitization, silicification, recrystallization and filling. Combined with the C-O isotope analysis, four main diagenetic environments can be recognized in this area, including marine, meteoric, burial and surface environments. The sediments have experienced syngenetic-quasi syngenetic stage, early, middle, late diagenetic stage and epidiagenetic stage. Different diagenetic environments and diagenetic stages were responded to different diagenesis. The carbonates of the studying area developed high porosity because of the effect of diagenesis, which are mainly seen in the bioherm limestone and dolomite of Changxing Formation. The extensive porosity and connectivity make the carbonates in this area become the ideal place for generation, storage and migration of the gas and oil.

diagenesis; diagenetic stage; carbonate; Late Permian; northeastern Sichuan

2015-12-02;

2016-11-01

国家自然科学基金资助项目(41072085);合肥工业大学博士学位人员专项基金资助项目(JZ2016HGBZ1043)

罗 雷(1986-),男,湖北襄阳人,博士,合肥工业大学讲师; 洪天求(1953-),男,安徽怀宁人,博士,合肥工业大学教授,博士生导师.

10.3969/j.issn.1003-5060.2017.01.019

P586

A

1003-5060(2017)01-0101-10

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