塔里木盆地古城地区鹰山组白云岩稀土元素地球化学特征及成因

郭春涛，李如一，陈树民

1.山西大同大学建筑与测绘工程学院，山西 大同 037003 2.大庆油田有限责任公司博士后科研工作站，黑龙江 大庆 163453 3.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163453

0 引言

白云岩成因一直是沉积学研究的热点，其中云化流体性质及其作用机制是关键。前人虽然在实验室中合成了化学计量的白云石，也找到了原生白云岩的实例，如酒西盆地热水原生白云岩[1]，并且在细菌作用下成功地合成了具有序反射的白云石，但大多数学者认为白云岩主要是交代成因，并先后建立了多种白云岩成因模式，如蒸发泵模式、渗透回流模式、混合水模式、埋藏白云化模式、热液白云化模式。然而，各个时代的白云岩原岩的生成条件各不相同，原岩沉积之后还经历了不同的地质演化，经受千差万别的流体作用，形成的白云岩性质、产状也各不相同。因此，对同一种白云岩，不同学者往往提出不同的成因模式。我国中西部多个盆地都发育了很大规模的白云岩，为研究白云岩成因提供了良好的场地，如塔里木盆地[2-7]、鄂尔多斯盆地[8]、四川盆地[9]、酒西盆地[1]等。许多学者对其进行了大量的研究，提出了适合该区特色的白云岩成因模式。

塔里木盆地寒武系—奥陶系是一套以碳酸盐岩为主体的海相沉积层系，其中白云岩厚度达2 km以上，其成因问题一直为学术界所争论[2-7, 10-12]。前人提出了多种模式，试图解释盆地内寒武系—奥陶系白云化流体的来源、性质及白云石的形成机理，如蒸发泵作用[2, 4, 6]、渗透回流作用[2, 6]、埋藏白云化作用[2-6, 12]、混合白云化作用[7]、热液白云化作用[2-6, 11-12]、微生物白云岩作用[10]等多种模式。然而尚存以下问题：不同学者得出的白云岩成因不尽相同，这些模式往往仅适用于局部地区；以往的研究多将白云岩解释为孤立、单一成因，而实际上成岩演化过程是动态的、连续的，前期形成的白云岩后期可能继续接受改造，如准同生期渗透回流作用形成的白云岩，可随着成岩作用的加强经历深埋白云岩化或(和)热液白云岩化；以前的研究偏重生产，如白云岩储层的形成、展布，缺乏详细的白云岩成因的论述。本文以钻井岩心、薄片、地化资料为基础，分析了古城地区中—下奥陶统鹰山组不同类型白云岩的结构特征，并在此基础上，通过稀土元素地球化学分析，推测白云化流体性质和机制，探讨白云岩形成过程，以期进一步为古城地区白云岩储层的预测提供地质依据。

1 地质背景

塔里木盆地位于中国西北部(图1a)，介于天山造山带、阿尔金造山带、昆仑造山带之间，是在前震旦纪结晶基底之上发展形成的，并由古生代克拉通盆地和中—新生代前陆盆地叠加而成的大型复合盆地。古城地区位于塔里木盆地东南部(图1b)，西与塔中低隆起相接，北与满加尔坳陷相邻，南与塔南隆起相望，构造上属于塔东低隆起的最东端(图1b，c)。

前人研究表明，寒武纪塔里木盆地周缘洋盆持续裂解并达到鼎盛期[13-14]，盆地内主要为3个孤立的碳酸盐岩台地及其间的深水沉积[14-15]。位于盆地中部的塔西台地相区，发育典型的蒸发台地、局限台地、开阔台地和台地边缘等相带，向东则逐渐过渡为斜坡、陆棚、盆地相区。早—中奥陶世继承了晚寒武世的构造-古地理格局，塔西台地继续发育[14, 16-17]。在台地相区，下奥陶统蓬莱坝组主要以半局限、开阔台地、台地边缘的白云岩、灰岩为主，中—下奥陶统鹰山组、一间房组时期海平面缓慢上升，岩性以粉泥晶灰岩夹白云岩为特征，代表了该时期局限台地、开阔台地、台地边缘的沉积环境。晚奥陶世—志留纪受周缘大洋俯冲闭合的影响，塔里木盆地构造背景发生急剧转变[13-14]，盆地内经历了快速的海进—海退过程，晚奥陶世早期发育淹没台地相碳酸盐岩，晚奥陶世中晚期—志留纪则以碎屑岩沉积为主。

a.塔里木盆地位置简图；b.古城地区位置简图；c.古城地区井位图；d.典型井古城7井柱状图。图1 古城地区位置简图及典型井柱状图Fig.1 Depositional column of typical well and geological sketch map in Gucheng area

古城地区位于塔西台地东南缘向塔东深水盆地过渡区，经历了早寒武世缓坡台地、晚寒武世—早奥陶世镶边台地、晚奥陶世淹没台地的演化阶段。早—中奥陶世古城地区的沉积环境主要为台地边缘、局限台地、半局限台地、开阔台地(图1d)。岩性方面(图1d)：蓬莱坝组以泥晶灰岩、砂屑灰岩、云质灰岩、灰质白云岩、藻白云岩为主；鹰山组岩性主要为结晶白云岩、藻白云岩、泥晶灰岩、砂屑灰岩、鲕粒灰岩，部分含有硅质岩，向上云质体积分数逐渐减少，至鹰一段完全不含白云岩；一间房组以砂屑灰岩、藻鲕灰岩、泥晶灰岩、生屑灰岩为主；却尔却克组则是一套以泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩为主的碎屑沉积，代表了超补偿的盆地环境。

2 样品与方法

本文测试主要针对古城地区中—下奥陶统鹰山组的白云岩。成岩作用过程中多种因素都可能导致样品地球化学特征的变化，如黏土、磷酸盐、硅质矿物、铁/锰等矿物、大气溶蚀等[18-19]。因此，在挑选样品时，首先进行岩心观察、镜下鉴定；然后选取白云岩发育良好的典型井，避开裂缝，挑选镜下不发育黏土、磷酸盐、硅质矿物，没有溶蚀迹象，受成岩作用影响小，白云质纯度高的样品；之后样品在玛瑙研钵中研磨，过200目筛，包装备用。样品测试委托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。同时为了便于对比，在显微镜下精选部分后期改造弱的泥晶灰岩样品和热液改造强烈的硅化白云岩样品做测试，分析结果见表1。

表1 古城地区鹰山组白云岩稀土元素质量分数及特征参数

续表1

注：δCe=2CeN/(LaN+PrN)；δEu=2EuN/(SmN+TbN)；δNd=2NdN/(PrN+SmN)；Ce*=CeN/Ce泥灰；Eu*=EuN/Eu泥灰。下标N表示稀土元素(REE)的NASC标准化值；Ce泥灰表示5个泥晶灰岩CeN的均值；Eu泥灰表示5个泥晶灰岩EuN的均值。稀土元素质量分数单位为10-6。

3 岩石学特征

古城地区鹰山组的白云岩主要为含灰白云岩、灰质白云岩，纯白云岩较少(图1d)。按照晶体结构特征可将白云岩划分为泥晶白云岩、粉晶白云岩、细晶白云岩、中晶白云岩、粗晶白云岩，还可进一步划分出一些过渡类型如泥-粉晶白云岩、细-粉晶白云岩、中-细晶白云岩、粗-中晶白云岩。同时，将研究区少量分布的鞍形白云岩划归为粗晶白云岩。研究区内各岩石学特征如下：

泥晶白云岩泥晶白云岩在古城地区分布很少，晶体极细小(图2a)。晶体形态以他形为主，少量半自形，缺乏晶间孔隙，结构较均一，表面较脏，晶间多为致密缝合接触。阴极发光显微镜下基本不发光或者弱发光，部分样品中可见微层理。上述特征表明，其是原岩在低温、高盐度下快速交代形成的，可能形成于准同生成岩环境。

粉晶白云岩此类白云岩也分布较少，包括粉晶白云岩、泥-粉晶白云岩，晶体颗粒较小(图2b)。晶体自形程度普遍较差，以他形晶、半自形晶为主，晶体表面普遍较脏，个别保留了原来颗粒结构的外形，晶间往往为线接触或缝合接触。阴极发光显微镜下呈弱发光或暗红色发光。局部有缝合线、构造缝。

细晶白云岩此类白云岩是古城地区的主要白云岩类型，所占比例45%左右，包括细-粉晶白云岩、细晶白云岩、残余颗粒白云岩(图2c)。晶形以半自形、自形为主，常见晶间孔(图2d)，晶间呈凹凸接触或线接触。阴极发光显微镜下呈均匀发光、斑状发光、暗红色-红色发光。晶体表面特征分两种，较脏或较干净，结合镜下、地球化学特征认为，较干净的白云岩主要为热液成因，较脏白云岩显示为埋藏成因。部分见雾心亮边结构(图2e)。部分白云岩发生硅化，硅质多为隐晶质，局部富集，可见石英充填于白云石晶间或完全被硅化。

a.古城7，6 115.00 m，泥晶白云岩，晶体极细小，较均匀，同生白云岩；b.古城13，6 604.00 m，粉晶半自形白云岩，缝合接触，见溶蚀裂缝，同生/准同生成因；c.古城16，6 741.30 m，残余颗粒白云岩，晶体表面普遍较脏，保留颗粒结构，埋藏成因；d.古城16，6 267.00 m，细晶自形白云岩，点接触或线接触，晶间孔发育，晶体表面干净，热液成因；e.古城12，6 209.00 m，中-细晶自形白云岩，局部较脏，见雾心亮边结构，晶间孔发育，埋藏成因；f.古城16，6 268.50 m，中晶他形白云岩，具波状消光，缝合接触，表面较脏，埋藏成因；g.古城13，6 589.30 m，中晶半自形白云岩，线接触，表面干净，可见硅质充填，热液成因；h.古城8，6 059.40 m，粗晶半自形白云岩，表面较干净，缝合接触为主，热液成因；i.古城9，6 208.03 m，硅质细晶白云岩，白云岩部分发生硅化，硅质多为隐晶质，局部富集。图2 古城地区鹰山组白云岩正交偏光显微镜下特征Fig.2 Features of dolomite under orthogonal polarizing microscope of Yingshan Formation in Gucheng area

中晶白云岩此类白云岩是古城地区的主要云岩类型，所占比例40%左右，包括中晶白云岩、中-细晶白云岩。晶体以曲面、他形、半自形为主，少量自形，部分具波状消光，晶间凹凸接触、线接触、缝合接触均见。阴极发光显微镜下呈弱发光、暗红色-红色发光。晶体表面特征分两种(图2f、g)，较脏或较干净，成因与细晶白云岩相似。部分见雾心亮边结构(图2e)，在显微镜下具有云雾状核心和洁净明亮的边缘。

粗晶白云岩此类白云岩分布较少，晶体粗大，包括粗-中晶白云岩、粗晶白云岩、鞍形白云岩。这类白云石(图2h)形成时温度较高，所以晶形以曲面、半自形、自形为主，具波状消光，晶间以凹凸接触、缝合接触为主，局部可见晶间溶孔，其间可见硅质晶体。部分白云岩发生硅化(图2i)。阴极发光显微镜下呈斑状发光、暗红色-红色发光。

4 白云岩稀土元素地球化学特征

白云岩稀土元素标准化通常采用北美页岩(NASC)、澳大利亚后太古宙页岩(PAAS)、球粒陨石、太平洋海水为标准值。考虑研究区紧邻塔东深水盆地，故本文采用北美页岩(NASC)标准值进行曲线的标准化。

4.1 REE总量

稀土元素总量可以反映流体来源信息。在所测样品中，各类样品的总稀土质量分数均非常低(表1)，说明样品基本不受黏土等杂质的影响，实验数据可靠。各类白云岩稀土总质量分数w(∑REE)为(0.751～20.862)×10-6，80%样品小于4.5×10-6，平均为4.418×10-6，与鹰山组5个泥晶灰岩样品稀土总质量分数平均值4.794×10-6相似，说明白云化过程中稀土元素没有发生明显迁移贫化，白云化流体与灰岩沉积时的流体特征相似，这与川东[9]、鄂尔多斯盆地[8, 20]白云化过程稀土元素迁移特征有显著差别。

稀土总质量分数投点大多位于图左下角(图3a)，少量细-粉晶白云岩投点于图右侧(图3a)。成岩缝洞方解石、白云石稀土总质量分数为(1.686～7.400)×10-6，平均为3.884×10-6，分为两类：其中一类LREE/HREE较大，与硅云岩、粗晶白云岩类似；另一类LREE/HREE较小，与细晶、中-细晶、粗-中晶云岩类似，说明成岩流体最少有两期。

图3 古城地区白云岩稀土元素地化特征图Fig.3 REEgeochemical characteristics of dolomite in Gucheng area

4.2 LREE和HREE

轻重稀土质量分数及其比值是稀土元素地球化学重要的参数，可以反映稀土元素的分异特征。不同类型碳酸盐岩样品轻重稀土富集不同，但总体上LREE、HREE质量分数呈线性关系，且所有样品轻重稀土质量分数均较小(图3b)。其中，泥晶灰岩轻稀土(LREE)总质量分数为(1.684～7.801)×10-6，重稀土(HREE)总质量分数为(0.123～0.803)×10-6，轻重稀土质量分数比值平均为13.346。在w(HREE)-w(LREE)图(图3b)中投点于左下角，说明海相泥晶灰岩重稀土相对轻稀土更易贫化。

除个别白云岩样品外，各类白云岩轻稀土总质量分数为(0.683～19.732)×10-6，重稀土总质量分数为(0.050～1.498)×10-6，轻重稀土质量分数比平均为16.026。在w(HREE)-w(LREE)图(图3b)中投点于左下角，与泥晶灰岩相似，说明白云化过程轻重稀土具有较好的协同迁移性。

4.3 δCe和δEu

Ce和Eu在不同的成岩环境中有不同的性质，从而能够提供成岩环境方面的信息。各类样品中δCe和δEu变化范围较大(图3c)。泥晶灰岩δCe相对集中，为0.761～0.850，平均为0.815，表现出负异常特征；δEu也相对集中，为1.128～1.393，平均为1.250，表现出正异常特征。泥晶灰岩δCe、δEu与现代海水NASC标准化后特征相似[21-22]，说明泥晶灰岩很少受到后期成岩改造。

缝洞充填物δCe为0.829～1.220，平均为1.006，表现出弱负异常至弱正异常；δEu为0.859～3.020，平均为1.520，表现为弱负异常至强正异常。晶粒白云岩δCe为0.085～1.193，平均为0.875，表现出强负异常至弱正异常；δEu为0.891～3.362，平均为1.589，表现出弱负异常至正异常。总体上，各类样品δCe、δEu分布在4个区间内(图3c)，可能对应于4种或4种以上的不同成岩流体或过程。

4.4 REE配分模式

不同的白云化流体具有不同的REE配分模式，因此可以通过配分模式形态来推断流体的性质和来源[23]。古城地区稀土配分模式主要有6种(图4、表2)。

1)δCe弱正异常δEu正异常型(图4a)。部分粗-中晶白云岩、部分粗晶白云岩、缝洞充填物轻重稀土比(La/Yb)N为1.318～4.369，平均为2.202。δCe弱负至弱正异常，值为0.907～1.193，均值1.098；δEu正异常，值为1.487～2.358，均值1.894。

2)δCe负异常δEu强正异常型(图4b)。全部硅云岩、部分粗-中晶白云岩、部分缝洞方解石轻重稀土比 (La/Yb)N为0.973～4.726，平均为2.572。δCe负异常，值为0.745～0.829，均值为0.808；δEu强正异常，值为2.318～3.362，均值为2.830。

3)δCe强负异常型(图4c)。两个粗-中晶白云岩REE配分模式显示δCe强负异常、δEu正异常特征。轻重稀土比值(La/Yb)N为2.756和6.820，平均为4.788。δCe强负异常，值为0.085和0.325，均值为0.205；δEu正异常，值为1.392和1.599，均值为1.496。

4)微右倾型(图4d)。全部细-粉晶白云岩、部分粗晶白云岩、部分粗-中白云岩和缝洞充填物轻重稀土比 (La/Yb)N为1.685～3.290，平均为2.001，配分模式微右倾。(La/Sm)N为1.253～1.758，平均为1.386，表明轻稀土分馏程度较强。δCe均正异常，值为1.005～1.220，均值为1.148；δEu微负异常至微正异常，值为0.859～1.155，均值为0.982；δNd均负异常，值为0.702～0.760，均值为0.728；w(REE)平均为8.147×10-6，w(LREE)平均为7.689×10-6。

5)微左倾型(图4e)。全部细晶、全部中-细晶、部分粗-中晶脏型白云岩REE配分模式为一条稍微左倾的曲线，δNd强正异常。微左倾型轻重稀土比值(La/Yb)N为0.543～1.266，平均为0.921，配分模式左倾。(La/Sm)N为0.602～0.909，平均为0.748，表明轻稀土分馏程度较弱。δCe均负异常，值为0.683～0.776，均值为0.731；δEu微负异常至微正异常，值为0.891～1.056，均值为0.970；δNd均强正异常，值为2.090～3.663，均值为2.503；w(REE)平均为3.059×10-6，w(LREE)平均为2.833×10-6。

微右倾型和微左倾型样品稀土元素(La/Yb)N、(La/Sm)N、δCe、δNd、w(REE)、w(LREE)差别明显(表2，图4、图5)，表明他们可能是两种不同的白云化流体，且其在轻稀土元素特征上有较大不同。

6)平坦型(图4f)。部分中-细晶白云岩、部分缝洞方解石REE配分模式显示一条近平坦的曲线，与泥晶灰岩类似，说明白云化流体与灰岩沉积时的流体特征相似。轻重稀土比值(La/Yb)N为1.441和1.443，平均为1.442。δCe均负异常，值为0.863和0.873，均值为0.868；δEu微负异常至正异常，值为0.925和1.575，均值为1.250。与微右倾型、微左倾型差别明显(图4、图5)。

图4 古城地区鹰山组白云岩及缝洞充填物稀土元素NASC标准化配分模式图Fig.4 NASC normalized REE distribution patterns of dolomites in Yingshan Formation in Gucheng area

类型δCeδEuCe*Eu*(La/Yb)N(La/Sm)NδNdδCe弱正异常δEu正异常型1.0981.8941.3481.5152.2021.3530.741δCe负异常δEu强正异常型0.8082.8300.9932.2632.5722.0480.895δCe强负异常型0.2051.4960.2511.1964.7881.2660.728微右倾型1.1480.9821.4090.7852.0011.3860.728微左倾型0.7310.9700.8980.7760.9210.7482.503平坦型0.8681.2501.0661.0001.4421.2040.880

图5 古城地区3种稀土配分类型差异图Fig.5 Divergence chart of three kinds of REE distribution patterns in Gucheng area

5 稀土元素对白云岩成因的指示

白云岩成因一直是地质学研究的难点，众多学者通过实验和实践提出了多种流行的成因观点和模式，主要有原生白云石模式、蒸发泵模式、渗透回流模式、混合水模式、埋藏白云化模式、热液白云化模式等。

本文5个泥晶灰岩样品均形成于正常海相环境，后期受成岩蚀变小，其稀土总质量分数平均为4.794×10-6，也与碳酸盐岩质量分数相符[24]，可代表原始海水的相关信息[3]。因此，可用泥晶灰岩来近似替代沉积时期海水的相关信息，进而分析白云岩的成因。

研究表明，随物理化学条件的变化，Ce和Eu容易与REE发生分离而出现异常。Ce对环境的氧化还原性非常敏感，Ce3+在氧化条件下容易形成难溶的Ce4+，从而使Ce出现负异常[25]。而在低温碱性环境中，Eu3+容易被还原为易溶的Eu2+，从而使Eu迁移贫化，形成Eu负异常；在高温环境中，Eu3+容易被氧化为难溶的Eu4+，从而使Eu出现正异常[25-26]。然而本文受成岩蚀变小的泥晶灰岩δCe平均为0.815，δEu平均为1.250，表明鹰山组沉积时海水稀土元素NASC标准化后具有δCe负异常、δEu正异常的特征；这与现代海水NASC标准化后的特征一致[21-22]，也与Heron reef全新世碳酸盐岩的δCe接近[27]，但并不说明泥晶灰岩形成于氧化、高温环境。因此，为了消除海水δCe负异常、δEu正异常的影响，本文引入Ce*、Eu*(表1)，当Ce*<1时为负异常，Ce*>1时为正异常，Eu*<1时为负异常，Eu*>1时为正异常。

5.1 热液白云化模式

古生代以来，塔里木盆地主要发生过4次重要的地质热事件，形成一系列结晶岩并分布于盆地及周缘，分别是震旦纪—寒武纪、奥陶纪、二叠纪、白垩纪[28]。其中：二叠纪大火成岩省最为有名；震旦纪—寒武纪结晶岩形成于鹰山组沉积之前；白垩纪结晶岩规模小，主要分布于盆地边缘，盆地内部未发现该期热事件[28]。因此，仅奥陶纪、二叠纪的热事件可能对研究区有影响。此外，在盆地内多口井奥陶系中发现了侵入岩、萤石、硅质岩(图2)等[6]，进一步证实了构造热事件的存在和影响。这些侵入奥陶系的结晶岩或热液可能会对白云岩的形成起到巨大的作用。

还原性的酸性热液流体常以显著的Eu正异常为特征[25]，因此Eu正异常是判别白云岩是否受热液改造的重要依据。图4a、b白云岩样品和缝洞方解石的REE配分模式表现为明显的Eu*正异常型，与塔里木盆地早古生代热液白云岩[4, 11-12]、辽河群大石桥组热液白云岩[29]、歧口凹陷沙河街组热液白云岩[30]类似，也与前人总结的塔里木盆地热液白云岩的配分模式特征一致[2, 5]。同时，Eu*正异常样品晶粒均较粗大，晶体表面干净，晶面多弯曲，这些均说明热液对鹰山组白云化起到显著作用。

对比图4a、图4b及表2可知：图4a样品呈现出Ce*正异常、Eu*正异常程度低、轻稀土分馏程度低的特点；图4b样品表现出Ce*基本无异常、Eu*正异常程度高、轻稀土分馏程度高的特征。说明两者的白云化流体和白云化过程可能存在差别。据此推测，研究区至少存在两期热液或同一期热液有不同的演化阶段，其对鹰山组白云化都起到了显著作用。

5.2 蒸发泵模式

鹰山组沉积时，塔里木地块位于赤道附近，研究区沉积环境总体处于台地边缘向半局限台地、开阔台地过渡，频繁的暴露和干热的气候极易形成蒸发泵模式的白云岩。图4c中样品稀土配分模式与其他样品差别非常明显，呈现出Ce*强负异常特征，这说明成岩流体为同期海水，较高的Ce*反映白云化过程可能是在一种很强的氧化环境中进行，同时也说明白云化作用可能发生在一个相对开放的成岩体系中。另外，样品的Ce*负异常也与塔里木盆地寒武系—奥陶系撒布哈白云岩的Ce特征相似[2, 5]。此外，样品04和样品07还具有明显的Eu*正异常，说明蒸发环境形成的细粒白云岩后期受到了明显的热液改造。

蒸发环境形成的白云岩往往含有部分泥质，从而导致δCe(Ce*)负异常程度减弱、∑REE升高[2]，而本文两个样品04和07的∑REE是所有样品中最低的，平均为0.751×10-6，说明其基本不含泥质，这也部分解释了δCe(Ce*)强负异常的原因(图4c)。

5.3 埋藏白云化模式

图4d样品具有相似的微右倾稀土元素配分模式，与该区泥晶灰岩稀土配分曲线形态(图4f)大致相似，表明其为交代成因，白云化流体与浓缩海水相关。同时，图4d样品还具有明显的Eu*负异常、轻稀土富集、重稀土亏损特征，根据赵文智等[2]、郑剑锋等[5]判识标志，可进一步推测其为埋藏白云化成因，白云化流体为盆内封存的海源性流体，寒武系蒸发岩间的热卤水通过断层、渗透层向上运移使鹰山组白云岩化[6]。随着埋藏深度加大、白云岩化时间加长，白云石晶体粒度逐渐变粗，埋藏白云化会形成不同粒级的白云岩和缝洞充填物[2]。

图4e样品也与该区泥晶灰岩稀土配分曲线形态(图4f)大致相似，表明其为交代成因，明显的Eu*负异常指示其也可能经历了埋藏白云化。但图4e与图4d也有显著不同(图4、图5)，前者(La/Yb)N平均为0.921，配分曲线微左倾，轻稀土亏损、重稀土富集，后者(La/Yb)N平均为2.001，配分曲线微右倾，轻稀土富集、重稀土亏损；前者δNd平均为2.503，明显正异常，后者δNd平均为0.728，明显负异常；前者w(REE)平均为3.059×10-6，w(LREE)平均为2.833×10-6，稀土元素、轻稀土元素质量分数小，后者w(REE)平均为8.147×10-6，w(LREE)平均为7.689×10-6，稀土元素、轻稀土元素质量分数大(图5)。这些特征表明，两者埋藏白云化的流体存在一定的差别，即可能存在两种性质有差异的埋藏白云化流体。然而，两种埋藏白云化流体的证实或证伪及其形成原因，还需要进一步工作。

此外，图4e样品存在一定程度的Ce*负异常，表明原岩可能是蒸发泵机制形成的较细粒度白云岩，后期又经受了埋藏白云化。其Ce*负异常较小，主要是因为在埋藏成岩过程中，随着温度升高，Ce3+易被还原为难溶的Ce2+，减缓了Ce*负异常的程度[2]。

5.4 渗透回流模式

古城地区鹰山组部分中-细晶白云岩、缝洞充填物的稀土配分模式与泥晶灰岩类似(图4f)，总稀土质量也与泥晶灰岩相当，说明白云化过程中没有发生明显的稀土元素迁移，白云化流体与泥晶灰岩的成岩流体一致，均与同期浓缩海水有关。样品03的Ce*无异常、Eu*正异常，表明其还可能受到热液的后期改造。样品27的Ce*无异常、Eu*负异常，说明其还可能受到后期的埋藏白云化作用。据此推测，图4f样品可能由同期浓缩海水向下渗流交代灰岩而成，缝洞充填物则由浓缩海水在灰岩孔隙间沉淀而成，类似于前人提出的渗透回流模式，之后还可能受到热液或埋藏白云化改造。

综上所述，古城地区鹰山组白云岩成因非常复杂。在台地边缘、台地的沉积环境下，干热的气候使蒸发作用非常强烈，海水底部高盐度粒间水交代文石颗粒，形成泥、粉、细-粉晶白云岩(图6a)。高盐度粒间水向下渗流，使下伏碳酸盐岩白云化，形成渗透回流模式的细粒白云岩(图6a)。之后，随着埋藏深度逐渐加大，两种不同的白云化流体作用于原岩(灰岩或前期形成的白云岩)，形成粒度相对较粗的埋藏白云岩(图6b)。同时，两期热液或不同演化阶段的同一期热液进一步改造各类原岩(灰岩或前期形成的白云岩)，形成热液白云岩，使部分白云岩晶粒进一步加大(图6b)。

图6 古城地区鹰山组白云岩成因模式图Fig.6 Mode of formation mechanism of dolomite of Yingshan Formation in Gucheng area

6 结论

1)根据稀土元素配分特征的不同，塔里木盆地古城地区鹰山组白云岩可分为6种类型：δCe弱正异常δEu正异常型、δCe负异常δEu强正异常型、δCe强负异常型、微右倾型、微左倾型、平坦型。

2)鹰山组埋藏白云岩化存在两种性质不同的流体。热液白云化也存在两期热液或同一期热液不同演化阶段具有不同的组成。

3)古城地区鹰山组白云岩的成因非常复杂，成因模式多样，包括蒸发泵模式、渗透回流模式、埋藏白云化模式、热液白云化模式。