川西北部双鱼石地区中二叠统栖霞组中-粗晶白云石成因

赵 金

（西南石油大学地球科学与技术学院，四川 成都 610500）

川西北部中二叠统栖霞组发育一套纵、横向分布稳定的白云岩储层。但目前对栖霞组白云岩成因的争议较大[1-3]。鉴于此，本次研究重点在研究区中-粗晶白云石岩石学特征表征的基础上。结合其地球化学特征，与前人研究成果相互印证对比，揭示其成岩流体性质、来源，分析其成因机理，以期为该区白云岩研究提供部分借鉴。

1 区域地质概况

川西北部双鱼石地区位于剑阁-广元一带，受控于复杂的龙门山和米仓山断褶带。在晚石炭世加里东运动后，沉积下二叠统梁山组粉砂岩及上覆的中二叠统栖霞、茅口组碳酸盐岩地层。栖霞组为完整海进-海退旋回控制下的浅水碳酸盐沉积物，由下至上可划分为栖一段及栖二段[4]。区内栖霞组主要发育 “眼球眼皮状”深灰色泥晶灰岩、灰色生屑泥晶灰岩、浅灰色晶粒云岩。栖霞组整体处于碳酸盐岩缓坡型沉积环境，栖二段在频繁的海平面变化过程中，其高地势颗粒滩在间隙暴露后，受大气淡水淋滤作用形成较多的溶蚀沟道。

2 岩石学特征

该类型白云岩镜下观测为半自形-它形中-粗晶白云石，见雾心亮边，白云石晶体之间为曲面接触。中-粗晶白云石中晶间孔、不规则溶孔发育，并被沥青半-全充填，并可见少量黏土及黄铁矿（图1A，图1D）。此外，在孔隙边缘可见少量具波状消光特征的鞍状白云石胶结物（图1B）。在中-粗晶白云石中出现少量去白云石化现象，表明白云石在形成之后可能遭受大气淡水影响（图1C）。阴极发光下白云石核心为暗红色发光，边缘具亮红色环带特征（图1E，图1F）。

图1 研究区中-粗晶白云石岩石学特征

3 地球化学特征

3.1 同位素

研究区中-粗晶白云石δ13CPDB值介于0.18%～0.263%（平均值为 0.23%），δ18OPDB值介于 -0.549%～-0.442%（平均值为-0.511%），二者均处于同期海水范围内，指示白云石化流体可能为海水（图2A）。此外，中-粗晶白云石87Sr／86Sr值介于0.70860～0.70958（平均值为0.70909），高于同期海水范围，表明可能受外来流体影响（图2B）。

3.2 稀土元素特征

对研究区样品进行NASC北美页岩标准化处理，利用REE反映白云岩沉积和成岩流体来源。分析表明，研究区中-粗晶白云石∑REE含量低，整体为平缓型曲线，且具有轻微的Ce负异常（图2C）。Ce负异常多指示形成于缺氧环境，而较低的∑REE含量表明白云石的成岩过程基本未受到其他作用影响，其成岩环境应具有一定的封闭性。

图2 研究区中-粗晶白云石地球化学特征

3.3 有序度

白云石有序度的高低与结晶速度有关。埋藏早期形成的有序度较低的白云石随着埋藏深度的增加有序度会逐渐升高，但高温能克服白云石化过程中动力学障碍，使白云石晶格畸变并快速结晶[5]。研究区中-粗晶白云石有序度最低，介于0.50～0.56，不具有深埋藏环境缓慢结晶形成的高有序度特征，推测可能为浅埋藏期快速结晶形成。

4 成因分析

中-粗晶白云石成因复杂，为多期流体共同作用形成。中-粗晶白云石碳氧同位素值均处于同期海水范围内，说明二者成岩流体为海水。镜下可见去白云石化现象，结合其区域地质背景，说明中-粗晶白云石在抬升暴露后受大气淡水改造。此外，鞍状白云石及黄铁矿说明中-粗晶白云石受到后期热液流体影响。中-粗晶白云石的87Sr／86Sr特征也指示其受外来流体影响；具环带的阴极发光特征也证实中-粗晶白云石受多期流体作用。从岩石学、稀土元素特征可以看出，中-粗晶白云石形成于浅埋藏期的封闭成岩环境；而较低的有序度则可能是受热液的高温影响。

综合地质质料表明，中-粗晶白云石为浅埋藏环境下海源流体云化形成，并受大气淡水及热液流体的改造。

5 结论

1）中-粗晶白云石为半自形-他形曲面接触雾状晶，孔隙发育；并具较低有序度及∑REE含量，碳氧同位素值均处于同期海水范围内，87Sr／86Sr值高于同期海水值。2）中-粗晶白云石为浅埋藏环境下海源流体云化形成，并受到大气淡水以及热液流体的改造。中-粗晶白云岩孔隙的发育，表明其具备成为良好油气储层的潜质。