川東北下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組白云巖巖石結(jié)構(gòu)和sr同位素組成

川東北下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組白云巖巖石結(jié)構(gòu)和sr同位素組成

包括普光氣田在內(nèi)的四川東北三疊系飛仙關(guān)組海相優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲層主要分布在顆粒白云巖和結(jié)晶白云巖中。儲層的發(fā)育主要受沉積環(huán)境的影響，多個儲層的白云石化和溶蝕的影響。在前人的研究成果中,都將該地區(qū)飛仙關(guān)組儲層的成因歸結(jié)為白云化作用的結(jié)果,并提出眾多白云化成因模式(馬永生等,2005a、b;蔡勛育等,2005;陳更生等,2005;穆曙光和周茂,1994;王身建等,2004;趙文智等,2006;Zhaoetal.,2005),其中應(yīng)用最廣泛的是蒸發(fā)泵(王一剛等,2005)、滲透回流(陳更生等,2005)和混合水白云石化(蔡勛育等,2005;魏國齊等,2005;趙文智等,2006)三種模式,近期更多的學(xué)者提出的是混合水白云石化和深埋藏溶解綜合模式(如王一剛等,2002);滲透回流、混合水和埋藏白云石化綜合模式(如陳更生等,2005);滲透回流和埋藏白云巖化模式(如蘇立萍等,2004);混合水和埋藏白云石化綜合模式(如黃思靜等,2006a、b)。本文以巖芯描述、薄片鑒定、Sr同位素和Sr含量分析資料為基礎(chǔ),結(jié)合前人研究成果進(jìn)行綜合分析,認(rèn)為飛仙關(guān)組白云巖主要是準(zhǔn)同生交代和埋藏成巖交代兩種成因類型,優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)育僅與多期次的埋藏白云石化作用有關(guān),屬于熱液白云巖(hydrothermaldolomitization,簡稱為HTD)。熱液白7云巖儲層是北美地區(qū)主要的油氣儲層(SmithandDavies,2006),已受到越來越多的地質(zhì)學(xué)家關(guān)注,如加拿大東部和美國的密歇根盆地(John,2006)。阿巴拉契亞盆地(Smith,2006)和其他一些盆地(Lavoieetal.,2005)的奧陶系和部分地區(qū)的志留系(LavoieandMorin,2004)、泥盆系(LonneeandHans,2006;Johnetal.,2006),加拿大西部盆地的泥盆系和密西西比系(GreenandMountjoy,2005;Aasm,2003;Davidetal.,2006),以及在大西洋斷裂邊緣的侏羅系(Wierzbickietal.,2006)和阿拉伯海灣地區(qū)的侏羅系—白堊系(Swartal.,2006)都有此類白云巖儲層產(chǎn)出,而這些儲層以前都被解釋為混合水成因的,甚至作為混合水白云石化模式典范的美國威斯康星洲中奧陶統(tǒng)米夫林段白云巖(Badiozamani,1974),也已被重新解釋為熱液白云巖。顯而易見,對川東北地區(qū)廣泛發(fā)育的長興組和飛仙關(guān)組白云巖儲層的成因有必要進(jìn)行重新認(rèn)識,以提高基礎(chǔ)地質(zhì)研究的水平和白云巖儲層預(yù)測的成功率。1白云石化類型和產(chǎn)出時間根據(jù)石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)-成因分類方案(曾允孚等,1986),川東北飛仙關(guān)組白云巖可劃分為準(zhǔn)同生交代白云巖和成巖埋藏期熱液交代白云巖二種成因類型,其中成巖埋藏期熱液交代成因的白云巖可進(jìn)一步劃分出早、中、晚三個白云石化期次,各期次埋藏白云石化熱流體來源均與地層中封存的高Sr和高鹽度海源孔隙水密切相關(guān)。1.1潮間—準(zhǔn)同生白云巖準(zhǔn)同生白云巖是飛仙關(guān)組常見的白云巖成因類型,白云石晶體均在微晶以下,典型結(jié)構(gòu)有他形粒狀泥晶—微晶結(jié)構(gòu)、藻紋層和藻團(tuán)粒結(jié)構(gòu),顯微硬石膏斑晶結(jié)構(gòu),硬石膏連生嵌晶結(jié)構(gòu)等;巖石類型為非常致密的泥晶—微晶白云巖、含硬石膏或與硬石膏互層的膏質(zhì)泥晶—微晶白云巖、膏質(zhì)藻團(tuán)粒微晶白云巖(圖1-1,-2,-3)組合。常見條帶狀、干裂、鈣結(jié)殼等潮間—潮上帶標(biāo)志。此類型白云巖,主要分布于有強(qiáng)烈蒸發(fā)作用的瀉湖—潮坪環(huán)境中,對其成因沒有爭議,都用準(zhǔn)同生期的蒸發(fā)泵白云化模式加以解釋(陳更生等,2005;穆曙光和周茂,1994;王身建等,2004;趙文智等,2006;Zhaoetal.,2005;黃思靜等,2006a),即在干旱炎熱的瀉湖—潮坪中,由鎂/鈣比值高的孔隙鹵水交代文石或方解石沉積物所引起的白云石化。需要指出的是,準(zhǔn)同生白云巖非常致密,即使其發(fā)生重結(jié)晶作用也很少產(chǎn)生可利用的晶間孔隙,實(shí)測孔隙度基本上都在2%以下,因此,準(zhǔn)同白云巖不利于儲層發(fā)育。但富含膏質(zhì)的泥晶一微晶白云巖往往是最有效的區(qū)域性或局部性蓋層,川東北地區(qū)飛仙關(guān)組中眾多天然氣藏的形成與保存,在很大的程度上得益于飛四段和嘉陵江組、雷口坡組中廣泛發(fā)育的膏質(zhì)白云巖或膏鹽巖等蒸發(fā)巖所構(gòu)成的區(qū)域性致密蓋層。1.2不同成巖期次的采集飛仙關(guān)組優(yōu)質(zhì)儲層的主要巖性為原始結(jié)構(gòu)遭到不同程度破壞的成巖期埋藏交代成因的白云巖,大多數(shù)樣品含有少于10%的方解石。按結(jié)構(gòu)特征可細(xì)分為:①具原始結(jié)構(gòu)的、以鮞粒為主的粒屑白云巖;②原始結(jié)構(gòu)被不同程度破壞的殘余粒屑白云巖;③原始結(jié)構(gòu)幾乎完全消失的結(jié)晶白云巖;④受強(qiáng)烈構(gòu)造作用的碎裂化白云巖。以上各種白云巖中白云石晶體大小不均勻,其中類①和②一般以較臟的粉晶—細(xì)晶為主,而類③和④以潔凈明亮的中晶—粗晶為主。鮞粒結(jié)構(gòu)保存狀況,白云石晶體的潔凈度和重結(jié)晶程度的差異,晶體之間存在先后交切和交代顆粒的現(xiàn)象,以及相關(guān)孔隙中的次生礦物充填物的不同等,這些成巖結(jié)構(gòu)特征說明白云化過程具有明顯的期次性,至少可識別出如下三個成巖階段的埋藏白云化期次。(1)早成巖階段埋藏白云石化。鮞粒優(yōu)先選擇性白云石化,以鮞粒結(jié)構(gòu)和等厚環(huán)邊膠結(jié)結(jié)構(gòu)的保存都非常好的亮晶鮞粒白云巖為主,由很臟的但自形的粉晶—細(xì)晶白云石組成,等厚環(huán)邊膠結(jié)物大部分由櫛殼狀微晶白云石組成,局部仍保存有櫛殼狀方解石(圖2-1)。此類型以鮞粒被強(qiáng)烈溶解而等厚環(huán)邊膠結(jié)物保存較好的選擇性溶解作用(圖2-2)為顯著特征。(2)中成巖階段埋藏白云化,以發(fā)育殘余鮞粒細(xì)晶—中晶白云巖(圖2-3,-4)為主,殘余鮞粒結(jié)構(gòu)保存完好,由較臟的和具霧心亮邊結(jié)構(gòu)粉晶—細(xì)晶白云石組成,部分鮞粒保存殘余微晶—粉晶結(jié)構(gòu)和含有較多不潔物包裹體,而等厚環(huán)邊膠結(jié)結(jié)構(gòu)消失,幾乎都重結(jié)晶為粉晶和細(xì)晶。此類型鮞內(nèi)和鮞間的晶間孔和晶間溶孔的發(fā)育一般較均衡(圖2-3),但含有不潔凈包裹體的鮞粒有強(qiáng)烈的選擇性溶解作用而形成特征的鑄?？?圖2-4),孔隙中有時充填少量碳化瀝青(圖24)和細(xì)小次生石英晶體。(3)晚成巖階段埋藏白云化期次,以發(fā)育鮞粒和等厚環(huán)邊膠結(jié)結(jié)構(gòu)都強(qiáng)烈消失的中晶—粗晶白云巖(圖2-5)為主,自形白云石普遍具霧心亮邊結(jié)構(gòu),偶見殘余鮞粒結(jié)構(gòu),晶間孔和晶間溶孔非常發(fā)育,普遍充填有炭化瀝青,局部充填有自生石英。(4)被構(gòu)造作用強(qiáng)烈破壞的碎裂化白云巖(圖2-6),重結(jié)晶作用明顯,沿裂縫發(fā)生的熱液溶蝕作用,特別是構(gòu)造碎裂期后與TSR(硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng))有關(guān)的富H2S熱液的溶蝕作用非常發(fā)育(張水昌等,2006),裂縫和溶孔內(nèi)往往充填有炭化瀝青和次生石英晶體(圖2-6),局部有硅化或充填石英細(xì)脈的現(xiàn)象,在鄰近的羅家寨構(gòu)造中相當(dāng)該期次構(gòu)造裂縫中偶充填有自然硫(張水昌等,2006)。綜上所述,不同成巖期次的埋藏白云巖在原始結(jié)構(gòu),白云石晶體大小和潔凈度,孔隙發(fā)育狀況和充填物類型等特征上都有明顯差別,并一致反映了白云化程度越高、越有利于優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的基本特點(diǎn)(陳更生等,2005;穆曙光和周茂,1994;王身建等,2004;趙文智等,2006;Zhaoetal.,2005;黃思靜等,2006a;王一剛等,2002;馬永生等,2005a;蘇立萍等,2005;蔡勛育等,2005;張水昌等,2006),以及伴隨多期次埋藏白云化和溶蝕作用的過程,油氣也有多期次充注成藏作用。2研究方法和檢測結(jié)果為證實(shí)川東北地區(qū)飛仙關(guān)組白云巖成因,本項(xiàng)研究重點(diǎn)開展了微量元素Sr同位素和Sr含量地球化學(xué)特征分析。25件配套樣品主要取自普光構(gòu)造,部分取自毛壩構(gòu)造,其中海相灰?guī)r2件,準(zhǔn)同生白云巖2件,埋藏白云巖18件,熱液方解石3件。樣品都取自新鮮的鉆井巖芯,用微鉆取樣,其中各類白云巖和灰?guī)r為全巖樣品,充填溶孔和裂縫的方解石為單礦物樣品。所有樣品都配有鑄體薄片和進(jìn)行了鏡下鑒定(包括茜素紅和鐵氰化鉀染色分析和鑄體薄片分析)和陰極發(fā)光發(fā)分析,以保證按結(jié)構(gòu)-成因分類樣品和取樣的可靠性。樣品在瑪瑙研缽中研磨,過200目篩后縮分成三份,用透明繪圖紙包裝,一份留作備用,另外兩份分別用作Mg、Mn、Sr、Fe含量分析和87Sr/86Sr比值測試。樣品測試:Sr同位素測試由成都理工大學(xué)“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室同位素實(shí)驗(yàn)室尹觀教授分析完成,測試儀器為MAT262固體同位素質(zhì)譜儀,實(shí)驗(yàn)條件為溫度22℃,濕度50%,檢測依據(jù)采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)局標(biāo)準(zhǔn)樣品NBS987,分析結(jié)果見表1,87Sr/86Sr比值的分析誤差范圍為0.000010～0.000097之間,平均誤差為0.000043,簽于不同成因類型的樣品之間的87Sr/86Sr比值的差值都在0.0001以上,因此,樣品分析結(jié)果和誤差范圍能滿足研究精度要求;Sr含量由中國地質(zhì)科學(xué)院成都礦產(chǎn)綜合利用研究所分析測試中心分析,測試儀器為2000DV,檢測依據(jù)為JY/T05-1996《ICP廣譜法測定》,分析結(jié)果以單元素含量表示,檢測下限為0.001%,誤差為0.0002%。樣品的分析結(jié)果由圖3和表2所示,完全能滿足研究精度要求。在研究過程中同時引用了黃思靜在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所分析的46件鄰區(qū)樣品(黃思靜等,2006a)。3飛縣市白云巖的成因分析3.1熱質(zhì)元素和孔隙水之間的關(guān)系阿布扎比是一個無陸源物質(zhì)和幔源物質(zhì)供給條件的現(xiàn)代薩勃哈沉積環(huán)境據(jù),據(jù)Miilleretal.(1990)對該地區(qū)現(xiàn)代碳酸鹽沉積物系統(tǒng)取樣分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn):向陸方向,伴隨沉積物孔隙水中淡水比例增大,沉積物中的Sr豐度和87Sr/86Sr比值逐漸降低;而向海岸薩勃哈方向,伴隨著沉積物中孔隙水鹽度逐漸增高至遠(yuǎn)大于正常海水,沉積物的Sr豐度和87Sr/86Sr比值逐漸增大;白云石和非白云石樣品的87Sr/86Sr比值都與其相應(yīng)位置的咸化的或淡化的孔隙水是相一致的,如發(fā)育在海岸薩勃哈環(huán)境中的現(xiàn)代碳酸鹽沉積物和成巖白云石的87Sr/86Sr比值與相同位置的薩勃哈海水的87Sr/86Sr比值是非常接近的(圖3),明顯高于有淡水加入地區(qū)的碳酸鹽沉積物,而后者的87Sr/86Sr比值與當(dāng)?shù)鼐G洲的井水也是非常接近的。該項(xiàng)研究結(jié)果,清楚地表明碳酸鹽沉積物與其所處位置的海水,淡化孔隙水,或咸化孔隙水之間都保持著87Sr/86Sr比值的一致性。由此可見,在無陸源物質(zhì)和幔源物質(zhì)供給的情況下,淡水或鹵水是導(dǎo)致相應(yīng)位置碳酸鹽沉積物87Sr/86Sr比值及其變化的根本原因,不同位置的碳酸鹽沉積物伴隨著沉積環(huán)境和孔隙水性質(zhì)變化,87Sr/86Sr比值具有特定變化趨勢。因此,僅就白云巖87Sr/86Sr比值而言,其與相應(yīng)位置孔隙水的87Sr/86Sr比值之間的變化關(guān)系,已成為探討白云巖成因、白云化流體來源及其性質(zhì)的重要線索。近期在國內(nèi)外發(fā)表的白云巖成因研究成果中,都非常突出地強(qiáng)調(diào)了Sr同位素和Sr含量的重要性(GreenandMountjoy,1990;Dugganetnl.,2001;黃思靜等,2003,2006a),Sr同位素和Sr含量地球化學(xué)特征,已成為研究白云巖成因、白云石化流體來源及其性質(zhì)最有說服力的證據(jù)。3.2川東北早三疊世海水sr同位素組成特征按McArthuretal.(2000,2001)建立的全球早三疊世(250～243.5Ma之間)海水Sr同位素演化曲線,該時間段海水87Sr/86Sr比值變化范圍為0.707650～0.707810,平均值為0.707743(圖4-A)。黃思靜等(2006b)建立的東北地區(qū)早三疊世飛仙關(guān)期海水87Sr/86Sr比值變化范圍相對較小,為0.707330～0.707507,平均值0.707399(圖4-B),由4件樣品演化曲線確定的飛仙關(guān)組Sr同位素年齡為245.3～245.OMa,相當(dāng)于飛仙關(guān)組年齡上限(InduanStage),證明他所建立的川東北飛仙關(guān)組Sr同位素演化曲線與Sr同位素地層年齡是可靠的,可代表川東北地區(qū)早三疊世飛仙關(guān)期略偏低的海水Sr同位素組成特征,也可作為判斷和對比該地區(qū)飛仙關(guān)組白云巖與白云石化流體來源及其性質(zhì)的重要依據(jù)。本次研究測定的飛仙關(guān)組各類碳酸鹽Sr同位素數(shù)據(jù),在McArthuretal.(2001)的全球早三疊世海水Sr海水同位素變化曲線中的分布位置和變化范圍(圖5),與黃思靜等(2006a)和Zhaoetal.(2005)等在相鄰的羅家寨構(gòu)造建立的飛仙關(guān)組碳酸鹽Sr同位素組成特征和分布位置基本一致,并出現(xiàn)如下幾個顯著特點(diǎn):(1)所有25件樣品所代表的不同碳酸鹽巖的87Sr/86Sr比值變化范圍為0.706428～0.709300(圖4-E),覆蓋了全球早三疊世Sr同位素變化范圍(0.707650～0.707810),也明顯大于黃思靜等(2006b)所建立的川東北早三疊世海水Sr同位素的變化范圍(0.707330～0.707383),平均值0.707484略小于McArthuretal.(2001)的全球早三疊世平均值0.707743,但與黃思靜等(2006b)計算的川東北地區(qū)早三疊世海水平均值0.707399(圖4-B)非常近似,具有川東北地區(qū)早三疊世海水Sr同位素組成特征。(2)準(zhǔn)同生白云巖87Sr/86Sr的比值的變化范圍0.706755～0.709300和平均值0.708028(圖4-F),明顯高于包括本次研究和黃思靜等(2006a、b)分析的飛仙關(guān)組正常海相微晶灰?guī)r的變化范圍0.706428～0.707507和平均值0.707252(圖4-D),此特征與阿布扎比薩勃哈環(huán)境中準(zhǔn)同生白云巖87Sr/86Sr比值高于同期碳酸鹽沉積物0.0005～0.001的分析結(jié)果是相一致的(Mtilleretal.,1990)。(3)與正常海相灰?guī)r和準(zhǔn)同生白云巖比較,各期次埋藏白云巖的87Sr/86Sr比值的變化范圍為0.706592～0.708857,平均值為0.707427(圖4-K),雖然都介于前兩者之間(表2),但更接近準(zhǔn)同生白云巖。此特征表明埋藏白云石化流體在性質(zhì)上介于川東北地區(qū)早三疊世飛仙關(guān)期海水和準(zhǔn)同生白云石化流體之間,在來源上更接近準(zhǔn)同生白云石化流體,兩者在成因上具有連續(xù)性。(4)各成巖階段埋藏白云巖的87Sr/86Sr比值的變化范圍和平均值,都與黃思靜等(2006a)分析的羅家寨構(gòu)造飛仙關(guān)組結(jié)晶白云巖0.707406～0.708276的變化范圍和0.707653的平均值(圖4-L)非常接近,顯示出包括普光-茅壩和羅家寨等構(gòu)造在內(nèi)的川東北地區(qū)飛仙關(guān)組埋藏白云石化流體具有相同的來源和性質(zhì)。(5)就各階段埋藏白云巖和熱液方解石的87Sr/86Sr比值組成特征而言(表2),有如下幾個特點(diǎn):①早成巖階段87Sr/86Sr比值的變化范圍很小(圖4-G),主要位于本次研究和黃思靜等(2006a)分析的飛仙關(guān)組海相灰?guī)r變化范圍的上限,平均值中等,接近準(zhǔn)同生白云巖;②中成巖階段白云巖87Sr/86Sr比值變化范圍很大(圖4-H),其遠(yuǎn)超出川東北地區(qū)早三疊世變化范圍的上限,平均值較高和更接近準(zhǔn)同生白云巖;③晚成巖階段白云巖87Sr/86Sr比值變化范圍變小(圖4-1),重新置于川東北地區(qū)早三疊世變化范圍的上限,其平均值最低和較接近準(zhǔn)同生白云巖;④充填溶孔與裂縫的熱液方解石87Sr/86Sr比值0.707675～0.708699的變化范圍和0.708061的平均值(圖4-J),遠(yuǎn)超出川東北地區(qū)早三疊世變化范圍上限,其平均值最高并略高于準(zhǔn)同生白云巖。這一隨成巖強(qiáng)度加大而出現(xiàn)87Sr/86Sr比值的輕微波動與逐漸加大的演化趨勢,說明埋藏白云石化過程具有多階段性和流體來源的多源性特點(diǎn),但其主體性質(zhì)仍未能脫離飛仙關(guān)期蒸發(fā)濃縮的海水鍶同位素組成特征的影響范圍。3.3熱液特征結(jié)果川東北地區(qū)飛仙關(guān)組各類碳酸鹽巖(或礦物)微量元素Sr含量較高且變化非常大(表2),大多數(shù)顯示出很強(qiáng)烈的海相流體介質(zhì)性質(zhì),而所能反映的大陸淡水影響因素很弱,出現(xiàn)如下幾種情況:(1)海相微晶灰?guī)r的Sr含量很高,為0.047%～0.51%,平均值達(dá)0.191%,黃思靜等(2006a)分析的鄰區(qū)飛仙關(guān)組海相微晶灰?guī)rSr含量平均值為0.1795%,所有的分析結(jié)果都顯著地高于BakerandBurns(1985)推導(dǎo)的正常海水沉淀的方解石所具有的0.06%Sr含量。(2)利用兩個準(zhǔn)同生白云巖的Sr含量作為反演準(zhǔn)同生階段孔隙中鹵水Sr濃度依據(jù),Sr平均值為0.02%,接近BakerandBums(1985)推導(dǎo)的超鹽度海水沉淀的準(zhǔn)同生白云巖0.025%的Sr含量。(3)埋藏白云巖Sr含量進(jìn)一步降低至0.0131%～0.0194%,但仍明顯高于加拿大阿爾伯特深盆中泥盆統(tǒng)熱液白云巖0.0037%～0.0122%的變化范圍和0.0068%的平均值(GreenandMountjoy,2005)。(4)熱液方解石Sr含量極高達(dá)0.31%～0.41%,平均值達(dá)0.353%,鄰區(qū)熱液方解石Sr含量最高可達(dá)0.5%(黃思靜等,2006a),平均值與本項(xiàng)目研究一致為0.34%。由上述各類碳酸鹽大都具有較高個別具有極高Sr含量的地球化學(xué)特征,提示了4個有關(guān)白云巖成因和白云石化流體的地質(zhì)問題:(1)McArthurandThirlwall(2000)和黃思靜(2006a)認(rèn)為早三疊世海相灰?guī)r高Sr含量的原因,與早三疊世全球處于以沉積文石為主的富Sr海狀態(tài)(即所謂的文石海)有關(guān),因此,海相灰?guī)r高Sr含量所代表的川東北地區(qū)早三疊世飛仙關(guān)期海盆(乃至整個上揚(yáng)子海域)的海水具有很高Sr含量的特征,與早三疊世全球性海水富Sr的沉積地球化學(xué)特征是相一致的。(2)飛仙關(guān)組原始沉積物以富Sr的文石為主,由于文石是一類準(zhǔn)穩(wěn)定碳酸鹽沉積物,在埋藏成巖期過程中具有很高的成巖敏感性,特別是其新生變形過程中易于遭受埋藏白云化與溶蝕作用改造,因此非常有利于埋藏白云巖儲層的發(fā)育。(3)各成巖期次的埋藏白云巖都具有較高的Sr含量和相似的87Sr/86Sr比值,說明成巖過程中文石的新生變形作用、脫Sr作用和多期次的埋藏白云石化與溶蝕作用都發(fā)生在相對封閉的體系中。(4)文石向方解石轉(zhuǎn)化的新生變形過程,理論上可使沉積物的Sr含量從0.5%大幅度下降至0.02%,而向白云石轉(zhuǎn)變可使Sr進(jìn)一步下降至0.01%以下。按照這種機(jī)理,在封閉體系的成巖過程中,Sr將在孔隙水中得到富集,再由富Sr孔隙水交代或沉淀的碳酸鹽礦物往往具有很高的Sr含量。本次研究結(jié)果與此過程完全符合,即各成巖階段白云巖和熱液方解石Sr含量隨成巖強(qiáng)度加大逐步增高的變化趨勢明顯(表2),其中尤以最后結(jié)晶沉淀的熱液方解石Sr含量最高,平均值為0.353%,此極高的Sr含量特征不僅反映了成巖孔隙水經(jīng)歷過強(qiáng)烈的流體濃縮和孔隙水富集Sr的過程,而且進(jìn)一步證明埋藏白云石化作用發(fā)生在相對封閉的體系中,否則在完全開放條件下的流體交換過程中不可能允許如此高Sr含量的方解石沉淀(黃思靜等,2006a)。因此,川東北地區(qū)飛仙關(guān)組鮞粒白云巖和晶粒白云巖儲層的成因,可排除開放體系中的大氣水、混合水和滲透回流水參與白云石化的作用。3.4川東北飛仙關(guān)組白云巖的特征以鮞粒白云巖和晶粒白云巖的結(jié)構(gòu)—成因分析為基礎(chǔ),結(jié)合白云巖Sr同位素和Sr含量地球化學(xué)特征,對飛仙關(guān)組優(yōu)質(zhì)白云巖儲層的成因和白云化流體來源及其性質(zhì),提出如下幾點(diǎn)新認(rèn)識:(1)依據(jù)川東北地區(qū)早三疊世飛仙關(guān)期巖相古地理研究,自飛一至飛四段,凡是暴露于潮間—潮上帶的沉積環(huán)境幾乎無一例外地屬于具有強(qiáng)烈蒸發(fā)作用的薩勃哈環(huán)境,廣泛發(fā)育石膏質(zhì)泥晶—微晶白云巖,與阿布扎比現(xiàn)代極端干旱炎熱的薩勃哈環(huán)境非常類似。阿布扎比現(xiàn)代碳酸鹽沉積物的系統(tǒng)取樣分析結(jié)果(Mulleretal.,1990),已證實(shí)3個相關(guān)的白云石化問題:①證實(shí)鹵水交代成因的準(zhǔn)同生白云石存在;②由于無陸源物質(zhì)和幔源物質(zhì)供給,孔隙水是導(dǎo)致相應(yīng)位置碳酸鹽沉積物87Sr/86Sr比值的根本原因,特點(diǎn)是伴隨孔隙水鹽度增高(淡水→海水→鹵水),相應(yīng)位置的碳酸鹽沉積物87Sr/86Sr比值也增高,以薩勃哈環(huán)境的成巖白云石87Sr/86Sr比值明顯高于井水和海水區(qū)碳酸鹽沉積物為顯著特征(圖3):③缺乏與大氣水和混合水直接有關(guān)的白云石證據(jù)。因此,對具備類似氣候環(huán)境條件和鍶同位素變化規(guī)律的川東北地區(qū)飛仙關(guān)組白云巖而言,沒必要再討論大氣水或混合水是否參與白云石化作用的可能性,但不排除大氣水或混合水參與早期膠結(jié)和溶蝕等其它成巖作用。(2)所有白云巖樣品的87Sr/86Sr比值的變化范圍雖然明顯大于川東北地區(qū)早三疊世飛仙關(guān)期海水(包括黃思靜的樣品),但其平均值與川東北地區(qū)早三疊世海水非常近似。如將埋藏白云巖的87Sr/86Sr比值與其它各類型樣品比較,海相灰?guī)r偏低,熱液方解石偏高,而與準(zhǔn)同生白云巖的87Sr/86Sr比值比較接近。其微量元素Sr含量也遠(yuǎn)低于海相灰?guī)r和熱液方解石,但與準(zhǔn)同生白云巖相接近。上述特征表明白云石化流體不僅具有川東北地區(qū)早三疊世飛仙關(guān)期海水的Sr同位素組成特征,而且與那個時期引起準(zhǔn)同生白云巖化作用的鹵水流體關(guān)系更為密切。因此,可推斷白云石化流體應(yīng)來源于早三疊世飛仙關(guān)期囚禁的深循環(huán)海源鹵水流體(包括含水蒸發(fā)鹽的脫水作用),黃思靜等(2006a)也將這種高鹽度的流體來源歸屬于地層中囚禁的深循環(huán)海源水對廣泛分布的蒸發(fā)鹽溶解作用有關(guān)。(3)由于流體中Sr來源于文石新生變形過程的脫鍶作用,伴隨成巖強(qiáng)度加大和排向孔隙水流體的Sr增多與鹽度增高,在重結(jié)晶成因的白云石晶格中捕獲的Sr2+也就越多,相應(yīng)地Sr含量越高,因此,地層中孔隙水的Sr富集過程也是埋藏白云石化的過程,此特征與白云石化程度越高,Sr含量也越高,而最后沉淀的熱液方解石Sr含量達(dá)極高值的地球化學(xué)特征相吻合。(4)各階段埋藏白云巖和熱液方解石的87Sr/86Sr比值的輕微波動與逐漸加大的演化趨勢,不僅說明埋藏白云石化過程具有多階段性和流體來源的多源性特點(diǎn),而且由中成巖期埋藏白云巖87Sr/86Sr比值略偏高和構(gòu)造破裂期熱液方解石較高87Sr/86Sr比值,都顯示有輕微的、但異乎尋常的外來因素影響。簽于此兩期次熱液事件都伴生有次生石英和很輕微的硅化作用,認(rèn)為中成巖期和構(gòu)造破裂期成巖流體存在來自深部的流體和殼源鍶混入,又據(jù)與此兩期次熱液事件相關(guān)礦物的87Sr/86Sr比值限于準(zhǔn)同生白云巖87Sr/86Sr比值的變化范圍內(nèi),說明其外來影響程度甚微,還不足以改變海源鹵水白云石化流體的87Sr/86Sr比值組成特征,因此,仍可將各階段埋藏白云石化和沉淀熱液方解石的成巖體系中的流體視為相對封閉的系統(tǒng)。(5)據(jù)蘇立萍等(2005)和曹宏(2005,私人交談)對川東北地區(qū)飛仙關(guān)組白云巖進(jìn)行的包裹體研究,均一化溫度變化范圍一般為70℃～155℃,最高可達(dá)180℃,平均128℃,鹽度為5.5%～11.0%,具有伴隨成巖強(qiáng)度加大,均一化溫度和鹽度逐漸增高的變化趨勢,其最高均一溫度和鹽度測點(diǎn)都出現(xiàn)在充填溶孔的晚成巖階段白云石中。按2.5C/100