塔里木与四川上震旦统葡萄状白云岩地球化学特征及成因讨论

【作者】 钱一雄； 李国蓉； 董少峰； 沃玉进； 冯菊芳； 张军涛； 尤东华； 张文涛；

【机构】 中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所； 成都理工大学； 中国科学院地质与地球物理研究所； 中国石化石油勘探开发研究院；

【摘要】 葡萄状白云岩亦称皮壳或栉壳状白云岩,沿层面或裂隙呈"钙华"状分布,往往发育了玛瑙纹带或条带状构造、往往由波状富含有机质的暗色层和纤柱状-粒状亮晶白云石浅色层交替组成;其成因有蓝细菌、风化壳中的大气水淋滤带或特殊海水中(文石海)中直接沉淀等多种认识。通过对四川盆地和塔里木盆地的周缘3条剖面和3口区探井的上震旦统碳酸盐岩中葡萄状白云岩的地质与地球化学综合研究表明:葡萄状云岩至少有3类环带:一是波纹状、呈条带状发光;二是极细的纹层条带(15~20条/1mm)、明暗相间,内部为刀刃状、纤状、絮状细晶的黑暗与暗红的外条带;三是核部发均匀中亮暗红色(粉晶);环带暗红至不发光夹有明暗(橙黄红色)相间,外环带发暗橙红色或不发光。有序度δ值差别较大,分别为0.57、1.0。微区同位素表明:自核部至边缘,碳、氧同位素既有下降、也有稍有升高或不变;并不完全是前人总结的"外层比内层碳氧值均偏负"的特征;黑色的纤状比基质的δ13CPDB平均值要高;且δ18OPDB偏正或偏见高;且粉细晶白云石组成的环带的比黑、白色纤状白云石组成的环带δ13CPDB对应值低、δ18OPDB偏负;另外,不同剖面中的同样的黑、白纤状白云石的δ13CPDB和δ18OPDB有一定的变化;四川金沙岩孔等剖面中的87Sr/86Sr平均为0.70885(0.7085-0.7094)比泥粉晶及粉细晶的基岩(0.7098)偏低,反映主要受海源流体以及大气水作用控制,塔里木西北缘的中葡萄状白云岩的δ26Mg(DSM3)=-2.08±0.05‰~-1.96±0.03‰;δ25Mg(DSM3)=-1.07±0.00‰~-1.02±0.07‰;比粉细晶云岩中的δ26Mg(DSM3)=-1.88±0.08‰,δ25Mg(DSM3)=-0.99±0.02‰稍负,可能是成岩流体受大气水或热水改造的结果;与泥粉细晶白云岩相比,其反映黏土含量Al2O3相对较低、但Fe2O3与Mn含量总体相对较高、反映了它在更稳定的沉积环境、更倾向于弱氧化介质环境;Fe/Mn平均为7.60(6.18-10.53);Sr/Mn为0.34(0.20~0.52)、Sr/Ba差异较大,较低值为0.29~0.21;而较高为6.22~6.57,稀土平均总量为1.75×10-6(0.74×10-6~3.51×10-6),LREE/HREE平均为2.63(1.51~4.16),δEu平均为1.09(0.88~1.32),δCe平均为0.67;与基岩中的泥粉晶或粉细晶云岩相比,ΣREE总量相对较低或稍高,配分曲线呈"帽"形、正铕异常明显,δCe介于泥粉细晶与粉细晶之间。据此,至少可划分出2大类;一是受海源(水)流体作用控制,另一类受白云石化过程中水-岩作用控制。另外,四川金沙岩孔剖面中的葡萄状白云岩内环(圈层)的Dol溶孔洞的均一测温为201℃~210℃,盐度为12.51Wt%Na Cl;四川沙湾范店剖面中的内环(圈层)的白云石的溶孔洞的均一测温为95.5℃~112.5℃;外环Dol溶孔洞的均一测温为86.5℃~87.5℃,盐度为7.17Wt%Na Cl,反映了自内而外,结晶温度逐渐降低。反映了它既有浅埋藏地层卤水或后期的热液作用等多种(热)流体叠加改造。因此,作者初步认为,皮壳状-葡萄状云岩既可能在早期沉积(直接沉淀)、成岩早期海水中或浅埋藏作用;也可能在受地层循环的热卤水或构造期的大气水改造等多种环境下形成;但主要是在上震旦统特殊海水成份及其环境中形成,具有地质时代与环境化学的标志特征之一。更多还原