四川盆地西部下二叠统白云岩形成机制

在充分获取四川盆地西部下二叠统碳酸盐岩的矿物学、岩石学和地球化学信息的基础上，研究沉积期后各阶段流体（尤其是深部热流体）的性质、来源、变化及其与白云化和白云石沉淀作用的关系；结合岩浆活动、构造运动、古气候、海平面变化、层序格架、埋藏历史和碳酸盐岩的其它成岩作用研究，解决四川盆地西部下二叠统白云岩的形成机制问题，探索白云化和白云岩成因等基础理论问题，尤其是与热液作用有关白云岩的形成机制问题，如热液环境中白云岩的形成温度、形成时间与相应的成岩序列、镁离子来源与供给方式、白云石和方解石在热液环境中的相对饱和状况、白云石沉淀的动力学屏障以及热液环境中白云石的溶解等问题；建立适合四川盆地西部下二叠统白云化作用、白云石沉淀与溶解作用的理论与模式，为全球范围内白云岩成因研究提供有价值的中国实例，为四川盆地西部下二叠统白云岩储集层的勘探提供必要的理论基础。

白云岩成因是沉积地质学的热点与难点领域，在基础研究中具有重要意义，在矿床地质和油气地质领域具有重要应用价值。本研究选择四川盆地西部二叠系栖霞组白云岩作为研究对象，在野外剖面/钻井岩芯工作及样品采集的基础上，获取了栖霞组白云岩及伴生岩石的矿物学、岩石学、地球化学以及与白云石化和白云石沉淀作用有关流体的信息，并对照研究了其他地区和地层白云岩的成因。结合埋藏史、热史、构造运动和沉积相的研究，取得了如下主要成果：1）栖霞组白云岩包括非平直晶面他形晶、非平直晶面鞍形晶、平直晶面斑状晶和平直晶面（半）自形晶等结构类型，并发育独特的溶解和破碎结构；2）不同结构类型的白云石具有类似的桔红色阴极发光，沉淀于白云石晶间/晶内及破碎碎屑之间的结晶方解石不具阴极发光或具弱的阴极发光，白云石的铁锰含量高于伴生方解石；3）白云岩地层中存在伊利石、萤石、氟磷灰石、石英、重晶石等自生矿物以及非正常有机质热演化形成的焦沥青，其存在为碳酸盐岩经历的热液环境提供了依据；4）包裹体均一温度分布范围显示，从平直晶面斑状晶、自形晶、半自形晶到非平直晶面他形晶、鞍形晶，白云石形成温度升高，但从鞍形晶到白云石晶间/晶内结晶方解石，温度降低；5）求得鞍形白云石沉淀流体的δ18O值在+6.2‰—+15.8‰（SMOW）之间，结晶方解石沉淀流体的δ18O值在-0.7‰—+6.5‰（SMOW）之间，白云石沉淀流体具有比方解石更高的盐度。根据栖霞组白云岩的上述矿物学、岩石学和地球化学信息及相应的流体性质，结合岩浆活动、构造运动、沉积相、埋藏历史和碳酸盐岩的其它成岩作用研究，我们可以基本肯定四川盆地西部二叠系栖霞组白云岩主流类型的形成机制和峨眉山玄武岩省伴生的异常热事件有关，异常热流导致的温度升高克服了当时处于小于500m的较浅埋藏环境下白云石形成的动力学屏障，因而经改造的海源流体在白云石形成过程中具有重要作用，热事件持续时间只有约1Ma，这导致白云石化是一种不完全的、不彻底的白云石化，热液作用结束后流体温度和盐度的降低导致白云石的溶解/破碎和白云石晶间/间内方解石的沉淀，因而也是一种回头白云石化，所以我们将四川盆地西部栖霞组的白云石化称为“不彻底的回头白云石化”。白云石化作用对储层发育有利，但热事件造成有机质过早强迫成熟也可能对烃类勘探潜力造成负面影响，该结论仍需资料和数据的进一步积累，我们也将在后续研究中关注这一问题。