羌塘盆地南部古油藏带布曲组白云岩地球化学特征及成因机制

万友利, 王　剑, 付修根, 谭富文, 王忠伟

(1.国土资源部 沉积盆地与油气资源重点实验室,成都 610081;2.中国地质调查局 成都地质调查中心 沉积与能源地质研究室,成都 610081;3.中国地质大学 地球科学学院,武汉 430074)

白云岩储层是碳酸盐岩油气勘探的重点目标，但并不是所有的白云岩都能形成良好的储层。白云岩储层的质量与白云石晶体结构、白云石化作用密切相关[1-2]；而白云石的晶体结构是白云石化作用分析的基础，对白云岩成因具有指示意义[3]。前人针对羌塘盆地南拗陷古油藏带中侏罗统布曲组白云岩进行了大量研究，由于在研究区露头剖面的白云岩中无伴生石膏，前人将其解释为近地表低温混合水成因[4-5]，并认为这种成因的白云石比蒸发条件下由毛细管浓缩作用形成的白云石具有更粗的晶粒、更高的自形程度、更高Mg2+含量的化学组成以及更高的有序度，随后的研究者大多沿用这一模式进行解释[6-9]，直至Yietal[10]通过晶粒白云岩的流体包裹体测温、全岩和单矿物的激光微区C、O同位素分析，重新将其解释为埋藏阶段高温地层水成因。张帅等[11]将该区布曲组发育鞍形白云石解释为深埋藏环境热液流体改造的产物，热流体为同期古海水与埋藏期地下热卤水的混合。他们的观点不仅存在争议，而且难以保证获取研究区白云岩地球化学信息的准确性和全面性。如在2014年以前的研究都是对全岩样品的分析，所获取的地球化学信息难以准确反演研究区布曲组白云岩成岩流体性质；而在2014年之后的研究要么是对晶粒白云岩，要么是对鞍形白云石充填物的研究，缺乏对研究区白云岩系统认识，并且对晶粒白云岩的研究是基于激光微区C、O同位素分析，激光烧蚀制备CO2气体时的高温会造成18O的分馏，测试结果中δ18O值出现一定程度负偏，也使得分析结果准确性降低。鉴于以上问题，作者以羌塘盆地南拗陷古油藏带中侏罗统布曲组白云岩为研究对象，通过对QZ11井、QZ12井岩心详细观察与描述，并采集相应样品，通过薄片鉴定、阴极发光分析，建立以白云石晶体结构特征为依据的分类方案；通过牙钻(0.05～0.1 mm)微区取样，获取不同结构类型白云石样品用于C、O、Sr同位素地球化学分析，以期获得更为准确、全面的地球化学信息，揭示布曲组白云岩成因机制，为白云岩储层评价提供更多的地质依据。

1　区域地质背景

羌塘盆地位于特提斯域东段(图1)，是在前寒武系古老的结晶基底上发育的中生代海相沉积盆地[12-15]。羌塘中生代海相沉积盆地的发育与古特提斯洋消亡、中特提斯洋的扩张密切相关。早二叠世晚期，滇缅泰马和羌塘地块作为Cimmerian大陆一部分从冈瓦纳大陆分离，中特提斯洋打开；至晚二叠世(约255 Ma B.P.)，冈瓦纳大陆东北缘的拉萨地块、西缅甸地块、Cimmerian陆块、羌塘地块、滇缅泰马之间开裂，裂出的陆块向北俯冲，古特提斯洋开始消减、消亡，中特提斯洋开始扩张。在晚三叠世末期，羌塘地块南部的拉萨地块向北呈自西向东剪刀式碰撞，造成羌塘地块北侧隆起造山，同时发育中央隆起带，随后的地球动力学反转，羌塘地块与拉萨地块之间的班公湖-怒江洋盆又一次打开，盆地由挤压环境变为拉张环境，在盆地内部发育3个板内裂陷[15]，形成“垒-堑”相间的盆地底形格局，也标志着中生代海相沉积盆地开启；随后经历雀莫错期裂陷阶段，到布曲组沉积期羌塘盆地进入持续稳定沉降阶段——拗陷期，由于班公湖-怒江洋盆进一步扩张，海水由南向北发生最大规模的一次海侵，沉积了布曲组巨厚的碳酸盐岩。

盆地开启后的沉积充填过程表现出对盆地底形的继承，在羌塘盆地南部的古油藏带，布曲组下伏地层莎巧木组沿鄂雅错北东、毕洛错东、昂达尔错、其香错西一线展布，大致平行于肖茶卡-毕洛错裂陷槽，为浅海-陆棚环境发育的滩坝砂体，形成水下古隆起区。布曲组沉积时在研究区继承了这一古地貌特征，发育了台缘礁滩环境碳酸盐岩沉积。在岩性上为多个(厘)米级“泥晶灰岩-砂屑灰岩-云质砂屑灰岩-灰质云岩-砂糖状白云岩”叠置的岩性旋回，发生白云石化作用层段受到高频相对海平面变化控制。布曲组沉积以后快速埋藏，最大埋深可达4 km；至早白垩世晚期，由于拉萨地块与羌塘地体的碰撞，在南羌塘拗陷因受到剪应力形成拉伸环境。布曲组沉积以后，受燕山晚期和喜马拉雅期多幕次构造运动及青藏高原隆升过程的控制，最终形成两拗夹一隆的构造格局，同时布曲组碳酸盐岩也遭受了多期次成岩流体改造叠加。

图1　羌塘盆地构造单元划分及研究区位置Fig.1　Division of tectonic units in Qiangtang Basin and the study area was located

2　样品采集与研究方法

本次研究的183件岩石薄片样品来自2014年完钻的QZ11、QZ12两口全取心井。通过岩心观察与描述，将采集的样品制备岩石薄片并保留相应的副样。通过薄片鉴定与阴极发光分析，识别不同晶型结构的白云岩和白云石充填物，并依据Greggetal[16]、Sibleyetal[17]理论进行白云石晶体结构分类。在此基础上，用牙钻在副样相应位置进行微区取样(0.05～0.1 mm)，用玛瑙乳钵磨成200目，用于C-O、Sr同位素分析，共获取68件C-O同位素样品和47件Sr同位素样品。

薄片鉴定与阴极发光测试工作由国土资源部西南矿产资源监督检测中心完成。C-O同位素分析工作在西南石油大学地球科学与技术学院实验测试中心用MAT252同位素质谱分析仪完成，分析方法参照文献[3]，采用纯磷酸法制备CO2，结果采用PDB和SMOW标准，以δ值表示，检测依据DZ/T0184.17-1997，分析误差(质量分数)为±0.0005%。Sr同位素分析工作在油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)用热电离固体同位素质谱(TIMS)完成，分析方法参照文献[3]，检测依据采用美国国家标准局标准样品NBS987，87Sr/86Sr比值的分析误差±0.002%。

3　测试结果

3.1　白云岩的岩石学特征

羌塘盆地南部古油藏带布曲组白云岩类型多样，本次研究依据其对先驱灰岩原始组构的保存情况分为保留先驱灰岩原始组构的白云岩(RD1)、不保留先驱灰岩原始组构的白云岩及白云石充填物。保留先驱灰岩原始组构的白云岩可进一步分为泥-粉晶白云岩、(残余)颗粒白云岩[3]；不保留先驱灰岩原始组构的白云岩也就是我们常说的晶粒白云岩，依据构成晶粒白云岩的白云石晶体的晶面边界，将其分为自形、半自形和他形[16-17]，按照晶体大小分为细晶、中-粗晶，结合研究区实际情况，将布曲组晶粒白云岩分为细晶自形白云石(RD2)、细晶半自形白云石(RD3)和中-粗晶他形白云石(RD4)的白云岩。同时，由于白云石可以以充填物的形式发育在裂缝或孔洞中，对白云岩成因具有重要指示意义，如鞍形白云石往往被认为与热液有关[18]，因此将这类白云石单独分为白云石充填物。

3.1.1保留先驱灰岩原始组构的白云岩

a.泥-粉晶白云岩

该类白云岩在研究区发育较少。在显微镜下，该类白云岩主要由泥晶到粉晶级白云石组成，晶体细小，晶形差，多为半自形-他形晶，晶体间不见蒸发盐类，但发育有溶蚀孔，推测为伴生的蒸发盐类被溶蚀形成，部分溶蚀孔隙被后期方解石充填(图2-A)。

b.(残余)颗粒白云岩

该类白云岩在镜下可见2种类型：一类是白云岩颗粒由泥-粉晶级白云石组成，白云石晶体细小，多为半自形-他形；另一类是保留了先驱灰岩原始颗粒的轮廓，其内部结构已无法识别(图2-B)。

3.1.2晶粒白云岩

a.细晶自形白云石(RD2)

该类白云石在研究区广泛分布，野外剖面上见到的砂糖状白云岩多以该类白云石为主，在岩心上以浅灰黄色-浅灰色为主，呈中厚层状产出，显微镜下以细晶(0.05～0.25 mm)为主[3]，少量粉晶，晶体呈平面自形结构，具有砂糖状特征，部分晶体边缘见明亮的环带结构，晶体间点接触为主，晶间孔隙发育，部分晶间孔隙被方解石充填(图2-C)，这也是研究区物性最好的储层，阴极发光下该类白云石发均匀的红色-暗红色光。

b.细晶半自形白云石(RD3)

该类白云石在研究区发育程度仅次于细晶自形白云石的规模，野外剖面中见到的砂糖状白云岩包括部分该类白云石，岩心上以深灰色为主，多与细晶自形白云石呈互层状产出[3,19]。镜下以细晶为主，晶体自形程度比细晶自形白云石有所降低，以半自形为主[3]，少量半自形-他形，晶体间以线接触为主，局部可见镶嵌状接触，晶间孔隙较细晶自形白云石大幅度降低，部分孔隙被方解石充填(图2-D)，是研究区物性仅次于细晶自形白云石的储层，阴极发光下以均匀的暗红色为主。

图2　羌塘盆地南部古油藏带不同结构类型白云岩镜下特征Fig.2　The microscopic characteristics of Buqu Formation dolomite in the south Qiangtang Basin(A)泥-微晶白云岩,发育膏溶蚀孔隙,溶蚀孔隙被方解石充填,红色为茜素红染色的方解石,QZ12井,深度134.66 m，(-); (B)颗粒云岩,白云石颗粒由晶体细小的泥-微晶白云石构成,溶蚀孔隙发育,部分孔隙被方解石充填,红色为茜素红染色的方解石,蓝色为铸体,QZ12井,深度140.86 m,(-); (C)细晶自形白云石,晶体自形程度高,颗粒间不接触-点接触,呈松散状堆积,晶间孔发育,QZ12井,深度100.67 m,(-); (D)细晶半自形白云石,晶体呈线性接触,少量凹凸接触,晶间孔发育,蓝色为铸体,QZ12井,深度57.33 m,(-); (E)中粗晶他形白云石,晶体呈镶嵌状接触,发育少量晶间孔隙,蓝色为铸体,QZ12井,深度594.10 m,(+); (F)云质藻灰岩,异化颗粒间灰泥或者胶结物发生云化,红色为茜素红染色的方解石,QZ12井,深度137.86 m,(-); (G)灰质云岩,生物骨屑发生云化,由细晶半自形白云石晶体构成,被亮晶方解石充填,红色为茜素红染色方解石,QZ12井,深度135.49 m,(-); (H)细-中晶自形-半自形白云石充填物沿缝壁生长,向裂缝空间方向晶型变好,基质白云岩为泥-粉晶白云岩,裂缝被方解石充填, QZ12井,深度26.75 m, (-); (I)鞍形白云石充填物,晶粒粗大, 呈镶嵌状接触, 正交偏光下见镰刀状消光特征,QZ11井,深度580.90 m,(+)

c.中粗晶他形白云石(RD4)

该类白云石在研究区有2种产出状态：一种在岩心上呈斑点状产出，镜下为含灰质白云岩或者灰质白云岩，属于过渡性岩类，发生白云石化部位多为异化颗粒间的灰泥或胶结物(图2-F)，少量为生物骨骼(图2-G)；另一种形成灰色-深灰色、块状或中厚层状的纯白云岩，镜下以中-粗晶为主(0.25～2 mm)，局部可见细晶或泥-粉晶重结晶形态，晶间孔隙匮乏，正交偏光下见波状消光(图2-E)，阴极发光下呈极暗的红色或不发光。

3.1.3白云石充填物

a.细-中晶自形-半自形白云石充填物(CD 1)

这类白云石充填物主要发育在孔洞内壁上，以细晶为主，少量粉晶或中晶，向孔洞方向晶体自形程度变好，具有平直的晶面边界[3,19](图2-H)，阴极发光下与细晶、半自形白云石类似，以暗红色为主。

b.鞍形白云石充填物(CD2)

这类白云石充填物在QZ11井574～600 m井段最为发育，岩心上为灰黄色针孔状白云岩，鞍形白云石充填在裂缝中；而在QZ12井局部井段的样品中，鞍形白云石充填在较大的晶间孔隙中，镜下见白云石充填物晶粒粗大，单偏光下晶面污浊，正交偏光下具明显的波状消光特征，晶体边界弯曲呈似镰刀状(图2-I)，阴极发光下发暗红色光。

3.2　地球化学特征

3.2.1碳氧同位素特征

羌塘盆地南部古油藏带布曲组灰岩、各类白云岩及白云石充填物的C-O、Sr同位素测试结果见表1。总体上，研究区灰岩δ13C值为-1.06‰～2.64‰，平均为1.35‰，与同期海相方解石相当(0‰～2‰)[19]，说明其具有全球可对比性。对比镜下鉴定结果发现，δ13C>2‰的样品为藻砂屑灰岩，分析认为由于生物大量繁育造成无机碳库灰岩中13C的正偏。而保留先驱灰岩原始组构白云岩、 晶粒白云岩及细-中晶半自形-他形白云石充填物中13C要高于同期灰岩(图3)，推测这类白云岩(石)中的C同位素组成一方面继承了先驱灰岩的C同位素组成，同时受到富13C白云石化流体的改造。一般认为蒸发条件下，随着水体盐度的升高，其C-O同位素值往往出现正偏[20]，则可推测研究区白云石化流体可能来自同期蒸发海水。鞍形白云石充填物中13C值分布范围较大(图3)，为-0.08‰～4.44‰，平均为2.81‰，推测其可能继承了先驱灰岩及先期白云石的C同位素组成，也可能受到外来流体的影响。

图3　羌塘盆地南部古油藏带布曲组碳酸盐岩C、O同位素交汇图Fig.3　Cross-plot of C and O isotope values for each type of Buqu Formation carbonate in the south Qiangtang Basin

O同位素方面，研究区灰岩δ18O值(-6.35‰～-8.93‰)虽然低于Veizer等所确定的中侏罗统巴通阶海相方解石的O同位素组成[19-20]，但与谭富文等[21]、谢渊等[22]报道羌塘盆地布曲组泥晶灰岩值相当，这可能代表了研究区O同位素演化的特征。以此为依据，假设中侏罗统巴通阶海水中直接沉淀的方解石δ18O值分布范围为-6.35‰～-8.93‰，由于从相同流体中形成的方解石和白云石的氧之间存在着1.5‰～3.5‰的分馏[19,23]，取其平均值2.5‰，可得出巴通阶海水中形成的白云石O同位素范围为-3.85‰～6.43‰。研究区保留先驱灰岩原始组构的白云岩(-3.27‰～-4.89‰)和细晶自形白云岩(-4.02‰～-5.26‰)，大多数分布在此范围内，说明形成这类白云岩的流体与同期海水有关，而部分保留先驱灰岩原始组构的白云岩样品δ18O值高于这个范围，说明可能与同期海水蒸发有关。

表1　羌塘盆地南部古油藏带布曲组各类白云岩及充填物C、O、Sr同位素值Table 1　The C, O and Sr isotopic data of each type of dolomite in the south Qiangtang Basin

续表1

样号井号与深度岩石类型δ13CPDB/‰δ18OPDB/‰87Sr/86Sr15w⁃30QZ12井122．87mRD24．02-5．170．7076815w⁃35QZ12井151．76mRD23．93-4．300．7076915w⁃36QZ12井143．06mRD23．30-4．240．7080415w⁃37QZ12井140．69mRD23．77-4．020．7076515w⁃38QZ12井139．94mRD24．27-4．3215w2⁃02QZ12井100．67mRD23．34-4．430．7079015w2⁃13QZ12井58．34mRD22．80-5．0015w⁃02QZ11井594．40mRD22．86-4．410．7076815w⁃06QZ12井102．00mRD23．28-4．210．7075715w⁃07QZ12井100．67mRD23．67-4．310．7076715w⁃11QZ12井71．49mRD23．44-4．8315w⁃03QZ12井594．10mRD23．25-4．290．7078515w⁃23QZ12井30．14mRD34．17-6．270．7076115w⁃25QZ12井17．19mRD33．70-6．5315w⁃26QZ12井116．02mRD33．53-5．050．7080915w⁃29QZ12井105．02mRD34．83-6．7215w⁃31QZ12井190．51mRD32．71-6．590．7075915w2⁃01QZ12井102．00mRD33．41-5．7815w2⁃04QZ12井101．22mRD33．18-5．540．7077815w2⁃18QZ12井43．40mRD33．96-6．240．7079915w2⁃21QZ12井39．71mRD33．05-6．8615w2⁃22QZ12井30．14mRD33．52-6．1215w2⁃27QZ12井105．02mRD33．73-5．380．7081315w2⁃31QZ12井140．69mRD33．62-5．8915w⁃39QZ12井26．75mRD34．41-5．890．7074315w⁃05QZ11井581．69mRD43．67-6．270．7078715w⁃10QZ12井72．73mRD43．83-6．530．7072315w⁃12QZ12井67．70mRD43．95-8．170．7077515w⁃13QZ12井69．38mRD44．30-7．9115w⁃20QZ12井43．40mRD44．04-7．640．7078815w⁃21QZ12井39．71mRD43．10-6．420．7075315w⁃22QZ12井34．68mRD43．17-6．010．7073915w⁃24QZ12井24．49mRD44．05-6．3515w⁃27QZ12井107．17mRD44．04-8．060．7075915w2⁃07QZ12井71．49mRD42．94-8．800．7078515w2⁃14QZ12井57．33mRD41．65-7．680．7072015w2⁃15QZ12井57．33mRD43．14-8．0815w2⁃23QZ12井24．49mRD43．25-7．230．7073015w2⁃38QZ12井126．27mRD42．57-6．110．7079515w2⁃40QZ12井26．75mRD43．10-7．3115w2⁃24QZ12井107．17mCD13．10-5．3515w2⁃25QZ12井107．17mCD12．66-6．8615w2⁃30QZ12井122．87mCD13．04-5．350．7081515w2⁃40QZ12井26．75mCD13．10-7．3115w⁃04QZ11井580．90mCD21．84-8．540．7081815w⁃08QZ12井101．22mCD24．44-9．9415w⁃15QZ12井60．66mCD23．39-9．530．7088815w2⁃05QZ12井96．01mCD22．62-7．110．7081515w2⁃08QZ12井69．38mCD21．26-9．150．7085615w2⁃11QZ12井60．66mCD2-0．08-10．480．7085215w2⁃17QZ12井52．18mCD21．98-8．710．7083715w⁃13QZ12井69．38mCD24．30-7．910．7081815w⁃19QZ12井52．18mCD24．02-8．850．7085315w2⁃15QZ12井57．33mCD23．14-8．080．70818

对晶粒白云岩来说，总体上δ18O值随着细晶自形→细晶半自形(-5.05‰～-6.86‰)→中粗晶他形白云石(-6.01‰～-8.80‰)呈负向漂移的趋势，白云石化环境中温度的升高或者诸如大气淡水等贫δ18O值的流体混入，都可能造成O同位素值的降低[19]。若大气淡水或者大气淡水与海水的混合形成的混合海水中形成的白云岩则往往具有较低的δ13C值，且与δ18O值具有明显的协变性[24-25]，但这种现象在研究区并未出现(图3)。另外，结合流体包裹体测温结果(该部分内容已撰文另述)，形成研究区晶粒白云岩的流体具有高温、高盐度的特征，因此，研究区晶粒白云岩O同位素值负偏与埋藏阶段较高的地层温度有关。

对白云石充填物来说，细-中晶自形-半自形白云石充填物δ18O值分布在-5.35‰～-7.31‰，δ13C值与晶粒白云岩重叠，说明两者的成岩流体类似，可能为早期形成的白云岩重结晶的产物，但其形成的地层温度可能较细晶半自形白云石要高。鞍形白云石充填物的δ13C值组成与同期灰岩和晶粒白云岩相当，但其δ18O值(-7.11‰～-10.48‰)仅有部分与中粗晶他形白云岩重叠，说明两者的成岩流体可能具有继承性，大部分具有更低δ18O值的样品可能与更高的形成温度有关[3,19]。结合流体包裹体测温结果，鞍形白云石的均一温度普遍较中粗晶他形白云岩高，但其盐度分布范围在1.57%～10.98%，表明形成鞍形白云石的流体有外来流体的参与，如大气淡水沿深大断裂下渗后对地层流体的稀释，再次进入埋藏状态，虽然建立新的水-岩C、O同位素平衡体系，但地层流体的盐度出现大幅度下降，之后再次经历构造热事件，可以形成高均一温度、高冰点温度的鞍形白云石充填物。

3.2.2锶同位素特征

由于Sr同位素在地质历史时期中不像C、O同位素那样易因生物、盐度、温度、压力的变化而分馏或同位素交换，因此可作为碳酸盐岩成岩流体示踪的有效手段[3]。中侏罗统巴通阶，由于羌塘盆地南侧的班公湖-怒江洋盆进一步扩张，盆地内部发生大规模海侵，风化作用减弱，大陆壳铝硅质岩石提供高87Sr/86Sr比值的锶比例降低，布曲组碳酸盐岩中Sr同位素组成受班公湖-怒江洋盆中低87Sr/86Sr幔源物质控制，造成Sr同位素值下降，并与全球具有可对比性[19]。研究区布曲组同期灰岩、大部分保留先驱灰岩组构的白云岩、细晶自形白云岩和细晶半自形白云岩的Sr同位素组成与同期海水87Sr/86Sr值(0.707 10～0.707 96)相当[19,20]，这也说明形成这些白云岩的成岩流体与同期海水有关。少量样品的87Sr/86Sr值略高于同期海水，可能与高位体系域晚期有陆源碎屑进入有关。

图4　羌塘盆地南部古油藏带布曲组碳酸盐岩C、Sr同位素交汇图Fig.4　Cross-plot of C and Sr isotope values for each type of Buqu Formation carbonate in the south Qiangtang Basin

图5　羌塘盆地南部古油藏带布曲组碳酸盐岩O、Sr同位素交汇图Fig.5　Cross-plot of O and Sr isotope values for each type of Buqu Formation carbonate in the south Qiangtang Basin

中粗晶他形白云石的87Sr/86Sr值分布范围较广(0.707 20～0.707 95)，虽然位于同期海水值范围内，但在Sr-C同位素交汇图上(图4)表现出有继承先驱灰岩δ13C组成的，也有与早期白云岩分布类似的；而在Sr-O同位素交汇图上(图5)，则不具有协变性。说明中粗晶他形白云石可能为中-深埋藏阶段交代先驱灰岩而来，也可能是先期形成的白云岩在中-深埋藏阶段重结晶的产物，并且可能以重结晶作用为主。

细-中晶自形-半自形白云石充填物的87Sr/86Sr值略高于同期海水值，结合薄片鉴定结果，这类白云石充填物只发育在泥-微晶白云岩和细晶白云岩的缝、洞内壁，说明这类白云石充填可能与高87Sr/86Sr值先期白云岩重结晶有关。而鞍形白云石充填物的87Sr/86Sr值普遍高于同期海水，也说明可能形成鞍形白云石的流体有外来流体的参与。如外来流体流经上覆夏里组和下伏曲色组、色哇组、莎巧木组富87Sr碎屑岩地层，吸附了大量放射性成岩的87Sr而导致成岩流体中87Sr/86Sr值的升高；但外来流体流经下伏地层，下伏地层在经历了中-深埋藏后，地层流体往往为高盐度的卤水，而不会出现鞍形白云石冰点温度升高的现象，因此，形成鞍形白云石充填物的流体只能与大气淡水下渗，流经上覆夏里组等碎屑岩地层有关。

4　白云岩成因机制

4.1　保留先驱灰岩原始组构白云岩的成因

该类白云岩通常被认为是准同生阶段白云石化作用的产物，在晶体结构上具有先驱灰岩原始组构保存完好、白云石晶体细小、自形程度差的特征[3,19]。保存完好的先驱灰岩原始组构通常需要高密度的白云石晶核，以确保灰岩的内部结构能够保存下来。高密度的白云石成核过程与较大的水-岩接触面积和高度过饱和白云石化流体有关；细小的白云石晶粒认作近地表、常温、高盐度条件下，未固结或半固结的灰泥经受白云石化流体交代而来，细小的灰泥颗粒提供更大的水-岩接触面积，有利于白云石快速成核[19]。

虽然在研究区未见到伴生的蒸发岩类，但在该类白云岩中大量发育的蒸发盐溶蚀孔隙说明同期海水盐度及Mg2+/Ca2+高，能够形成高度过饱和的白云石化流体。并且泥-微晶白云岩和(残余)颗粒白云岩的δ13C值和δ18O值均高于同期灰岩(图3)，指示白云石化流体为同期高盐度蒸发海水；而较高的87Sr/86Sr值指示该类白云岩形成于高位体系域晚期，并存在着地表径流补充陆壳铝硅质岩石提供的高87Sr/86Sr值的锶源。

因此认为，在布曲组沉积时，受高频相对海平面变化的控制，在短期旋回高位体系域晚期，下伏的莎巧木组提供障壁作用，阻碍研究区海水与班公湖-怒江洋盆的循环，在炎热、半干旱-半潮湿古气候条件下[25-26]，形成的大量过饱和的白云石化流体快速通过并交代刚沉积下来的灰泥或者颗粒，从而形成这类白云岩。

4.2　晶粒白云岩的成因

4.2.1细晶自形白云石

该类白云石具有平直的晶面边界，晶体自形程度高，呈松散的砂糖状堆积，缺乏缝合线等特征，说明该类白云岩形成于强烈的压实作用之前，即发育浅埋藏阶段缝合线出现之前，仍为低温条件下白云石化作用的产物。虽然在研究区缺乏伴生的蒸发盐类，但保留先驱灰岩原始组构白云岩中发育的蒸发盐溶蚀孔，说明当时的海水盐度较高，可用传统的高盐度蒸发海水回流模式解释[27]。其δ13C值和δ18O值均高于同期灰岩(图3)，也高于同期海相方解石，而87Sr/86Sr值与同期海水相当(图4、图5)，说明形成该类白云石的白云石化流体为蒸发的同期海水。即这类具有平直晶面边界的白云岩形成于浅埋藏阶段、地层温度不高的成岩环境中，可能以同期蒸发海水的回流或下渗扩散为主要的白云石化模式。也正是由于形成该类白云石的白云石化流体为咸化的蒸发海水，能够提供富余的Mg2+，从而造成过度白云石化，即下一节要讨论的细晶半自形白云石。

4.2.2细晶半自形白云石

该类白云石虽然仍具有细晶自形白云岩类似的δ13C、Sr同位素组成和阴极发光，但其晶体自形程度变差，δ18O值略有下降，说明两者的成岩环境和白云石化流体性质相似，仍以浅埋藏阶段的同期咸化的蒸发海水为主。但δ18O值的下降说明其形成时的埋藏深度、地层温度均有所上升，而部分样品的δ18O值与细晶自形白云石重叠(图3)，说明可能是过度白云石化作用是导致白云石晶体自形程度变差的主要原因。由于该类白云石仍具有相对平直的晶面边界，说明其形成时的成岩环境温度仍未达到晶体曲面化的临界温度，因此认为其形成于浅埋藏阶段晚期。

4.2.3中粗晶他形白云石

该类白云石与构成前几类白云岩的白云石晶体结构差异明显，以非平面/曲面他形白云石为主，较高的成岩温度、高度过饱和的白云石化流体以及有限的生长空间是白云石晶体发生曲面化的原因[16-17,28-29]。研究区这类白云石构成的白云岩具有较粗的晶粒、晶粒间镶嵌状接触关系、波状消光等特征均说明其形成于地层温度不断升高的中-深埋藏环境[30]。该类白云石仍具有与同期海水相似的Sr同位素组成，说明并未受到外来流体的影响；明显偏负的δ18O值说明其成因与较高的成岩温度有关；大部分δ13C值与前两类晶粒白云石类似，但少量样品的δ13C值与同期灰岩相当，说明这类白云岩可能为直接交代先驱灰岩，也可能为早期白云岩的重结晶而来。结合镜下特征，部分云化不彻底的白云岩可能就是在中-深埋藏条件下较高的地层温度打破白云石成核热力学屏障，使该岩层中低Mg2+/Ca2+比值的地层流体具备了白云石化能力；但受Mg2+供给数量的影响，未能完全交代灰岩。因此，研究区布曲组白云岩中的中粗晶他形白云石是中-深埋藏阶段的产物，并以重结晶为主、交代作用为辅，地层温度的升高是导致白云石晶体曲面化的主要原因。

4.3　白云石充填物的成因

4.3.1细-中晶自形-半自形白云石充填物

该类充填物通常沿缝、洞内壁向空间生长，向空间方向自形程度较高。由于其晶体结构特征、阴极发光特征与细晶自形白云石、细晶半自形白云石相似，并具有相似的δ13C和Sr同位素组成，因此，该类白云石充填物具有与这2类晶粒白云岩相似的白云石化流体来源，可能是化学沉淀或者结晶作用的产物。但部分样品δ18O值较这2类晶粒白云岩负偏，说明其成岩时间可能在细晶半自形白云岩之后，即为浅埋藏阶段末期到中-深埋藏阶段早期，较高的地层温度使其δ18O值负偏。

4.3.2鞍形白云石充填物

鞍形白云石往往认为与热液活动有关，其晶体结构特征预示着其独特的形成环境，如高度过饱和的溶液或者热化学硫酸盐还原作用等[31-32]。与塔里木盆地寒武-奥陶系鞍形白云石不同的是[33]，研究区布曲组这类白云石充填物C、O、Sr同位素组成与前几类白云岩均不相同：δ13C值分布范围较广、δ18O值比中粗晶他形白云岩负偏、87Sr/86Sr值明显高于同期海水；虽然具有较高的均一温度，但其冰点温度分布范围较广，盐度从低于正常海水到高于海水3倍以上的均有分布，深部热卤水的盐度往往高于海水5～8倍[33]，说明形成该类白云石充填物的热流体可能有大气淡水参与(该内容另文叙述)。结合区域构造演化过程，认为布曲组进入中-深埋藏阶段以后，至早白垩世晚期，由于拉萨地块与羌塘地块的碰撞，在北羌塘拗陷表现为挤压背景，但在南羌塘拗陷以东西向剪切应力为主，可能形成深大断裂，大气淡水下渗，途中俘获夏里组高87Sr/86Sr值的流体[34]，并对布曲组地层流体稀释，随后再次进入埋藏状态，形成新的水-岩同位素平衡。但由于剪切构造背景下的地层内压力远高于上覆地层压力，因而大气淡水下渗有限，进而造成鞍形白云石的发育范围较为局限。2016年野外地质剖面调查中，在研究区北东部赛帮集-那小祁优萨农根剖面采获布曲组地层中侵入的安山玢岩岩体，依据对其锆石年龄测定，安山玢岩中锆石年龄有(210±2.3) Ma和64～78 Ma 2个年龄群，而布曲组沉积年龄为166～168 Ma，据此推测(210±2.3) Ma年龄群可能代表安山玢岩的物质来源年龄，而64～78 Ma为安山玢岩的侵入年龄，即构造热事件的时间(目前正为证实该认识补充材料，拟撰文另述)，至64～78 Ma B.P.。据此推测，可能由于64～78 Ma B.P.的构造热事件，为布曲组地层中稀释的流体提供热原，从而形成鞍形白云石充填物。鞍形白云石充填物的发育表明研究区布曲组碳酸盐岩经历了大气淡水淋滤和热液改造，这对深埋藏条件下的碳酸盐岩储层中孔隙的形成、充填及保存具有重要意义，可能也为羌塘盆地白云岩地层的油气勘探提供新的方向。

5　结 论

a.建立羌塘盆地南部古油藏带中侏罗统布曲组白云岩的分类方案，将其分为：保留先驱灰岩原始组构的泥-微晶白云岩、(残余)颗粒白云岩，分别主要由细晶自形白云石、细晶半自形白云石和中粗晶他形白云石构成的晶粒白云岩，以及白云石充填物。

b.保留先驱灰岩原始组构的白云岩形成于准同生阶段，与炎热、半干旱-半潮湿古气候条件下的高位体系域晚期局限水体蒸发咸化有关，大量高度过饱和的白云石化流体有利于原始组构的保存。

c.细晶自形白云石和细晶半自形白云石形成于浅埋藏阶段，与高位体系域晚期咸化的蒸发海水回流、下渗扩散有关，高度过饱和的流体造成过度白云石化是形成细晶半自形白云石的主要原因。

d.中粗晶他形白云石形成于中-深埋藏阶段，可能为不彻底的交代先驱灰岩，也可能为先期白云岩重结晶的产物，较高的成岩温度使白云石晶体曲面化。

e.细-中晶自形-半自形白云石充填物形成于浅埋藏阶段末期到中-深埋藏阶段初期，以重结晶作用为主；鞍形白云石的形成可能与构造热事件有关，白云石化流体来自于大气淡水下渗，沿途俘获夏里组高87Sr/86Sr值的流体，并对布曲组地层流体稀释。依据安山玢岩侵入体锆石年龄群分布，推测鞍形白云石形成时间大致为64～78 Ma B.P.。

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