羌塘盆地南坳陷中侏罗统布曲组白云岩储层成因流体同位素地球化学示踪

文章编号：0253 -9985 (2020)01 -01 -12

OIL& GAS GEOLOGY 2020 年 2 月doi：10.11743/ogg20200117羌塘盆地南坳陷中侏罗统布曲组白云岩储层成因流体

同位素地球化学示踪万\"利1 '2，王%1 '3，付修根# '2，王东# '2(1自然资源部沉积盆地与油气资源重点实验室，四川成都610081 ； 2.中国地质调查局成都地质调查中心沉积地质研究室，四川成都610081 ； 3•西南石油大学地球科学与技术学院，四川成都610500%摘要:在岩石学分类基础上，通过获取不同世代碳酸盐矿物的c,O和Sj同位素，对白云岩成因流体进行示踪，结果表明：①研究区

布曲组白云岩经历了多期白云石化流体的叠加改造,保留先驱灰岩原始组构的白云岩和晶粒白云岩的成因流体为同期海水，C，

O和Sj同位素组成具有对先驱灰岩具有一定的继承性；②随着埋藏深度的增加，白云石晶体结构逐渐变化，#18O( PDB)值相

应逐步负偏：微粉晶白云岩(-3.81 %。)一细晶、自形白云岩(-4.34 %。)一细晶、半自形白云岩(-6.10 %。)一中-粗晶、它形

白云岩(-7.36%。)；③鞍形白云石的成因流体为大气淡水深循环至深部地层，再流经下伏地层碎屑岩地层进入布曲组中，78 ~

Ma的构造热时间提供热源;④细-中晶、自形白云石胶结物、白云岩晶间孔胶结的方解石，形成于浅埋藏末期，成因流体为埋藏的同

期海水，裂缝中充填方解石脉发育在鞍形白云石之后，其成因流体主要为大气淡水，且与青藏高原隆升有关。多期次白云石化流体 的叠加改造及大气淡水淋滤、溶蚀，影响布曲组白云岩储层的形成与分布，并制约着白云岩储层的质量。关键词：同位素地球化学；成因流体；白云岩储层；布曲组；羌塘盆地中图分类号:TE122. 2

文献标识码：AGeochemical tracing of isotopic fluid of dolomite reservoir in the Middle Jurassic

Buqu Formation in southerr depression of Qiangtang BasinWan Youli1，2 , Wang Jian1，3 ,Fu Xiugen1，2 , Wang Dong1，2(1. Key Laboratory for Sedimentary Basin and Oil and Gas Resources & Ministry of Natural Resources & Chengdu & Sichuan 610081 & China ；2. Sedimentary Geologf Research & Chengdu Center cf China Geological Survey, Chengdu, Sichuan 610081 & China ；3. School of Geoscience and Technology ‘Southwest Petroleum Universito & Chengdu & Sichuan 610500, China%Abstract: This paper presents study on the properties and evolution of genetia fluids in the dolomite reservoir of the Buqu

Formation in the southern depression of Qiangtang Basin. Petological classification is perO)rmed on the dolomite andgenetia fluids tracing is carried out through isotopic analysis of carbon, oxygen, and strontium ( C, O, Sr) in carbonatt

minerals of vorious ages. The results show that： ( 1 ) the Buqu dolomitt in the study aree experienced multiple-stagesuperimposed modification by dolomitization fluids & the genetic fluids of =0101X100 and crystalline-srained =0101X100 with original structure of pecuTSoT limestone are contemporaneous 56X3160 The isotopic ( C, O, Sr) composition has a cee-

tain inheritanca to the precursor limestone. (2) With the increass of burial depth & the crystalline structure of dolomitechanged gradully. The oxyyen-isotope ( #18OPDB ) gradully became more neoativo: from micro-fine-crystalline dolomite (-3. 81 %o) , to fine-crystalline and automorphic dolomite ( -4. 34%o) , to fine-crystalline and hypautomorphic dolomite

(-6. 10%o) , and to medium-to-coarse-crystalline and xenomorphm dolomite ( -7. 36%o). ( 3 ) Genetic fluids of sad­dle-shaped dolomite is meteoric water which flows through the underlying clastic formations into the Buqu Formation. The

primary heat sourcc was related to tectonic hydrothermal events and lasts 78 - Ma. (4 ) Fine-to-medium-crystalline and automorphic dolomite cements, intercrystalline dolomite pore-filled calcites may have been developed at the end of收稿日期：2019-03-13 ；修订日期：2019-11 -09。第一作者简介:万友利(1984一)，男，博士，储层地质与储层地球化学。E-mail: wanyouli@ cdut. edu. cno通讯作者简介:王剑(1962―)，男，博士、研究员，沉积能源地质与大地构造学。E-mail：w1962jian@ 163. com。基金项目：中国地质调查局项目(DD20160159 ； DD20190116)。190石油与天然气地质第41卷shallow burial stage. The genetic fluid is contemporaneous seawater. The bright calcite veins are developed after the sad- dk-shaped dolomite & and its genetia fluid may be meteoaa watea related witC the upliCing of Qinghai-Tibd Plateau. The

supejosition of muUi-stage dolomitization fluids & meteoria watea leaching and dnsolution affected the foanation and dis­tribution of dolomite reservoirs in the Buqu Fomation, and furthea coneolled the quality of dolomite reservoirs heein.

Key words ：isotopio geochemist.&geneeo fluiO &dolomite reservvia,Buqu Foanation& Qiangtang Basin“白云石（岩）问题” 一直是沉积学最具争议的焦

点问题之一。近年来，有人在实验室条件下合成了无 序白云石［1］，以及对“生物白云岩”的深入研究，提出

微生物能够克服动力学障碍，促进白云石沉淀⑵，但对

古代地层中的大套白云岩而言,沉积学家和石油勘探 家仍认为是白云石化作用的产物［3-4］\"白云石化作用

研究的核心内容是白云石化流体及水-岩作用过程， 并据此建立相应的白云石化模式:准同生作用［5］、埋藏

作用⑷、盆地深层热卤水［7］'以及岩浆热液［8 ］或地幔

热流体作用等，形成多种观点并存的局面。同时，碳酸 盐岩在埋藏过程中的成岩环境及流体性质，直接影响 碳酸盐岩储层中矿物的溶蚀和沉淀过程，进而控制着

储层的孔、洞形成和保存程度，是制约白云岩储层质量 的关键因素［4,9-10］\"羌塘盆地位处青藏高原腹地，是中国勘探程度最 低的中生代海相沉积盆地。经过近20余年的勘探表

明,布曲组白云岩储层是羌塘盆地中生代沉积构造层

整体致密背景下的优质储层［11-12］o前人对这套储层 分别从沉积环境⑴一⑷、白云岩成因［15'23］和储层特 征+15 - “a〕等方面进行了大量研究研究，他们关于这套

白云岩储层的成因的认识不仅存在争议，而且难以确 保获取的研究区白云岩地球化学信息的准确和全面o 如前期的研究均采用全岩样品进行，所获取的白云岩 地球化学信息无法准确反映其白云石化流体性质，同

时他们也仅是简单套用混合水白云石化模式,并未结 合羌塘盆地实际［15-21］,或者研究仅限于晶粒白云岩,

未能全面涵盖所有白云岩类型［22］,即使新近提出的、

可能更符合实际的观点“布曲组白云岩是多期次白云 石化叠加的结果”［21,25「旳,也需要更多的研究资料证 实。鉴于此，本次研究在前期详细岩石学分类基础上，

通过获取不同类型和不同世代碳酸盐矿物的C,0和

Sr同位素，结合流体包裹体测温资料，恢复南羌塘坳陷

布曲组成岩环境、反演白云岩成因流体性质及演化过

程,以期为羌塘盆地碳酸盐岩储层勘探提供地质依据\"1区域地质背景羌塘盆地位于特提斯域东段，是在前奥陶系结晶

基底上发育的中生代海相沉积盆地［11,27 - 28］,夹持于北

侧可可西里-金沙江缝合带和南侧班公湖-怒江缝合

带之间，自北向南分为羌塘北缘褶皱冲断带、北坳陷、

隆起带和南坳陷4个一级构造单元，盆地主体呈

“两坳夹一隆”的构造格局（图1 ）。南坳陷的构造演化

与其南侧的中特提斯洋的演化息息相关。在晚三叠世

末期,盆地南侧的拉萨地块向北挤压之后，地球动力 学翻转，造成班公湖-怒江洋盆（中特提斯洋）的又 一次扩张，标志着羌塘中生代海相沉积盆地的开 启［11］，经历早侏罗世曲色组的裂陷期，到中侏罗世色

哇组和布曲组沉积期，盆地进入持续稳定的沉降阶

段一拗陷期［28］O受盆地南侧班公湖-怒江洋盆

（中特提斯洋）进一步扩展影响，在盆地拗陷期，发育 了布曲组巨厚层碳酸盐岩。南坳陷布曲组白云岩在剖

面上具有南北分带、东西分块的特征,即在南坳陷自西

向东分为隆鄂尼区块、昂达而错区块和达卓马-鄂斯

玛区块［24］O2岩石学特征前人依据地质剖面资料，认为研究区白云岩储层 在垂向上呈大套白云岩出露，但剖面风化严重,掩盖很

多可靠的地质信息。依据2014年QZ12井的岩心资

料:该井钻遇布曲组地层倾角较大（可达60。），将在剖

面上风化严重的岩层厚度放大后，井深213.56 m至地

表发育白云岩储层,此白云岩段不是大套白云岩，而是

表现出多个受高频相对海平面变化的岩性旋回叠置 （图2）。共识别出81个灰岩-白云岩（厘）米级旋回，

每个旋回底部发育薄层状泥晶灰岩（图2a）、泥晶砂屑

灰岩或亮晶砂屑灰岩，向上变为灰质云岩-白云岩，在

岩心上，白云岩层段可分为纹层状白云岩、细晶白云

岩、中晶白云岩及白云岩角砾，并且白云岩段普遍含 油。QZ11井底部576.30 -587.30 m井段发育灰黑色

针孔状中晶白云岩，裂隙发育，充填白色鞍形白云石脉

或白色方解石脉,587.30 -592.25 m井段发育灰黑色

含藻白云岩,局部重结晶作用强烈,592.25 -600.00 m 井段发育灰黑色针孔状中晶白云岩，裂隙发育,充填鞍

形白云石脉。第1期万友利，等•羌塘盆地南坳陷中侏罗统布曲组白云岩储层成因流体同位素地球化学示踪可 可羌塘191——

金 沙江皱缝合缘

/褶冲带段

多格错仁带1啖呐湖北坳普若岗日赤布张错陷

▲那底岗日伏隆起南带丿.「和双湖县 、、、丁 央十起• 驀篠-那小祁优萨农根毕洛错晅达尔错带坳陷其香错班公

湖江隆起 带界线湖合隐伏隆 起区界线QZ12井o20 km盆地 边界北缘褶皱冲 断带界线双湖县研究区QZ11 井冰川地名剖面 位置图1羌塘盆地构造单元划分与研究区位置Fig. 1 Division of tectonic units in the Qiangtang Basin and the location of the study aree在前期研究工作中+ 23 -26]，依据研究区白云岩对先

岩 构的

，

半自形白云岩在研究区发育 仅次于细晶、自

油白云岩”包白岩 岩 构云岩的规模， 部

上见到的“砂糖

构的白云岩和晶粒白云岩， 的白云岩包

和（

）粒白云岩（图2f）,

类白云岩，岩心上以 ，多与细晶、自，少，部层状白云岩（图2b）、 -粉晶白云岩晶白云岩主要层

，局部可白云岩呈互层 。镜下以细晶 ，晶自形，局部可见镶嵌比细晶、自白云岩有所 ，以半自

晶-粉晶级白云石组成，晶 细小、自 差，多为 半自形-它形晶体，在岩心上 见似鸟眼构造。（

具

半自形一它形，晶 间以线接触

触，晶间 细晶、自白云岩大幅

包 ：一 在岩心上呈斑点 白云岩或者灰质白云岩，属

）粒白云岩的最大特点是保被 石 。研究区中-粗晶、它白云岩

岩的 构，在岩心上，这类白云结构。晶粒自形晶、半自形晶和它，镜下 质岩的颗粒以 ，偶见 渡性岩类（图2i），发白云岩依据晶体边界将其 晶+29'30];按照晶体大小

白云石部 异化颗粒间的

-

胶结物，少、块

中厚细晶和中-粗晶，结合生物骨骼;另一种以 2 mm），局部可见细晶

研究区实际情况,将晶粒白云岩 细晶、自白云 层状产出的纯白云石，镜下以中-粗晶为主#0.25〜

-粉晶重结晶形态，晶间孔

白云石 ，细-中晶、壁上，以细岩，细晶、半自形白云岩和中-粗晶、它白云岩。同

，

白云石可以以 物的 发育在裂缝 隙匮乏，正交偏光下见波状消光（图2h）。白云石胶结物包括和

中，对白云岩储层成因具有重要指示意义，如 白云石往往被 与 有关+8,， 类白云石单独 白云石

物。自形白云石充填物发育在白云岩晶间

晶为主，少 晶或中晶，向 向晶体自 好,细晶、自白云岩在研究区 广泛，

在岩心上以浅灰黄色-浅

上见到具有平直的晶面边界（图2j）； 白云石 物在的“砂糖 油白云岩”多以 类白云岩 （图2c）， QZ11井587. 30〜600. 00 m井段最为发育，该井段白云

，呈中 层 ，，少量粉晶，晶岩岩心为灰黄 白云岩（图2d），镜下见白云石显微镜下以细晶（0.05〜0.25 mm） 物晶粒粗大，单偏光下晶面污浊，正交偏光下具明 显的波状消光特征，晶体边界弯曲呈似镰刀状（图2k）。间 发育，局部被亮晶方解石 （图2g）o细晶、192石油与天然气地质第41卷组(m)

沬 度GR/API-20-------------- 50岩性剖面岩性描述高频相对 海平面变化 降.升岩心照片薄片照片细晶白云岩呈角砾状，被 亮晶方解石胶结泥晶砂屑灰岩细晶白云岩、中-粗晶白云 岩，局部夹含砂屑泥晶灰 岩、泥晶砂屑灰岩，缝、 洞充填鞍形白云石50_布a颗粒白云岩泥晶灰岩， 埋深 183.90 m藻砂屑灰岩 纹层状白云岩藻砂屑灰岩细晶白云岩、微-粉晶白云 岩、中-粗晶白云岩，局部 夹含砂屑泥晶灰岩、泥晶 砂屑灰岩细晶白云岩呈角砾状，被 亮晶方解石胶结砂屑灰岩细晶云岩、中晶云岩、云 质灰岩细晶云岩、中-粗晶云岩， 局部夹亮晶砂屑灰岩薄层g200 gm细晶白云岩纹层状白云岩, 埋深 107.10m100_h200亠中-粗晶、它形白云岩曲砂屑亮晶灰岩细晶白云岩 砂屑泥晶灰岩 藻砂屑白云岩 亮晶砂屑灰岩泥晶灰岩细晶白云岩，局部夹云质 灰岩、灰质云岩薄层150_匸O砂糖状含油白云岩, 埋深92.96 m200 gm云化作用不彻底的 中-粗晶、它形白云岩结晶灰岩、泥晶灰岩、云 质灰岩互层，单层厚度8 〜10 cm灰质云岩与云质灰岩薄 互层，单层厚度8〜15 cm 砂屑泥晶灰岩、泥晶砂屑 灰岩，夹层厚度5〜8 cm针孔状含油白云岩，鞍形 白云岩，埋深598.65 m200 pm组I细-中晶、自形白云石充填物c 具残余结构颗粒白云岩200_微-粉晶白云岩泥晶灰岩具残余结构砂屑白云岩砂屑灰岩、角砾状灰岩 泥晶灰岩灰质白云岩■•上丄k1 000 gm裂缝中充填的方解石脉,

埋深16&68 m鞍形白云石充填物科it再離鳖蒔嘗磬吾翊犬寻籃藍呂罷矍究聽奔寻til图2羌塘盆地南坳陷QZ12井布曲组白云岩储层纵向上岩性结构及照片特征Fig. 2 The characteristica of the vevical lithologic structure of the Buqu Formation in Well QZ12 in southern depression of Qiangtang Basin3测试方法与测试结果本次研究是在前期详细岩石学分类基础上完成,

在 岩石学分类研究时，用牙 对 类型白云石

云石化后被其 物 的样品。样品经粉碎处理后， 瑙碾钵磨细至200目备用。晶白云岩样对QZ11井和QZ12井不同类型白云岩及充填物系统样，共采集样品35件，其中

品3件，细晶、自 白云岩样品5件，细晶、半自形白云 岩样品5件，中-粗晶、它 白云岩样品6件,细-中

晶、自 白云石 物1件， 白云石 物4件,

样品 取样（精0.05〜0.1mm）, 副样。选择

白云石类型单一、受成岩后生

云岩及缝、 小、纯 的白的白云石和 石 物,剔除白裂缝内充填方解石脉7件，分离出白云岩晶间孔内充

第1期万友利，等.羌塘盆地南坳陷中侏罗统布曲组白云岩储层成因流体同位素地球化学示踪193

填的方解石1件，为方便对比分析，采集未受明显成岩 的CO2气体，用于质谱仪分析，结果采用PDB标准,

蚀变的泥晶灰岩样品2件、亮晶砂屑灰岩1件。灰岩及各类白云石样品（共27件）的碳氧同位素

以#值表示，检测依据DZ/O0184. 17 —1997，分析误

差 ±0.0005%。Sr同位素分析在成都理工大学“油气藏地质及开

测试,在成都理工大学“油气藏地质及开发工程国家重 点实验室”完成,仪器为MAT253同位素质谱分析仪; 方解石充填物样品（共8件）的碳氧同位素分析，在西 南石油大学地球科学与技术学院实验测试中心完成,

发工程国家重点实验室”完成，仪器为热电离固体同位

素质谱（TIMS），化学流程按国际通用规范，溶样后经

阳离子交换柱分离纯化，实验条件为温度22 b,湿

仪器为MAT252同位素质谱分析仪。碳氧同位素测试 度50%,检测依据采用美国国家标准局标准样品

NBS987,87Sr/86Sr 比值的分析误差 ±0. 002%。时,均采用纯磷酸法制备CO2,即对已磨细至200目

的样品用无水正磷酸溶解，在25 b真空条件下反应 24 h,以消除可能存在的方解石影响，随后收集纯化

羌塘盆地南坳陷布曲组灰岩、白云岩及各类缝、洞 充填物的C ,0和Sr同位素测试结果见表1。表1羌塘盆地南坳陷QZ12井布曲组白云岩及充填物C,O和Sr同位素值Table 1 The C,O and Sr isotopic value of each type of the Buqu dolomites from Well QZ12 in southern deprssion of Qiangtang Basin样品编号16D-1316D-20深度/m75.22130.83岩石类型泥晶灰岩泥晶灰岩晶岩S13C( PDB)/%。S18O( PDB)/%。87 Sr/86 Sr1.191.96-8.25-8.62-F.4F0.0F F650.0F F630.0F 8500.0F F4F16D-2116D-0716D-1416D-2516D-06131.4658.242.573.74微粉晶白云岩纹层状白云岩微粉晶白云岩-4.22-3.84-3.3F96.21198.133.424.230.08 1F60.0F 6540.0F 5250.0F 66F0.0F 5F257.31100.63细晶、自形白云石细晶、自形白云石细晶、自形白云石细晶、自形白云石细晶、自形白云石4.113.3.18-4.5616D-1516D-1716D-22-4.33-4.23-4.25102.02143.12151.713.333.830.08 03F0.0F 6860.0F 4320.0F 6090.0F 9900.0F F800.0F 5930.0F 3030.0F 8840.0F F520.0F 2340.0F 5930.0F 86516D-2316D-02-4.31-5.8F26.5730.24细晶、半自形白云石细晶、半自形白云石细晶、半自形白云石细晶、半自形白云石细晶、半自形白云石中-粗晶、它形白云石中-粗晶、它形白云石中-粗晶、它形白云石中-粗晶、它形白云石中-粗晶、它形白云石中-粗晶、它形白云石细-中晶、自形白云石胶结物鞍形白云石胶结物鞍形白云石胶结物鞍形白云石胶结物鞍形白云石胶结物白云石晶间孔中充填的方解石4.4216D-0316D-0516D-1.183.953.28-6.23.43-6.23-5.56-6.5F-F.22-F.65101.1216D-24190.3724.292.723.244.0516D-0116D-0416D-1043.4367.7372.733.923.85-8.22-6.56-8.16-6.3F16D-1216D-1816D-2716D-1916D-0816D-09107.14581.624.143.68122.8460.6560.3.02-0.093.381.271.86-5.31-10.410.08 14F0.08 5180.08 8F60.08 5620.08 1800.08 128-9.58-9.25-8.5616D-1116D-2669.33580.95105.02232.16232.16219.7614QZ12-0263.73-5.3814QZ12 -001 -114QX12 -001 -214QZ12 -00514QZ12 -00714QZ12 -01314QZ12 -02914QZ12 -030裂缝第二期充填肉红色方解石脉裂缝充填第三期白色粗-巨晶方解石-1.15-0.85-1.350.571.-13.04-11.9F裂缝充填第二期肉红色方解石脉-11.33-10.62219.81195.75裂缝充填第一期白色方解石脉裂缝充填第三期白色粗-巨晶方解石-10.45-9.42-10.575.32裂缝充填第一期白色方解石脉裂缝充填第一期白色方解石脉-1.181.70.96!94石油与天然气地质第41卷4同位素地球化学特征自寒武系以来，沉积岩中C、0和Sr同位素随地质 年代呈明显变化［31］\"其中,c、0同位素是进行古海洋

环境［32-33］、古海平面变化［34］以及物源分析［35 ］等研究 工作的常用手段，也可用来研究成岩强度［36］ &以及进 行成岩流体示踪［37 -38］。由于Sr在海水中残留时间远

长于海水的混合时间，因而任意时代全球范围内的海 相Sr在同位素组成上是均一的［39］，并且Sr同位素在 地质历史时期中不像C和0同位素那样易因生物、盐

度、温度和压力的变化而分憎或同位素交换，可作为碳 酸盐岩成岩流体示踪有效手段［40］o羌塘盆地布曲组沉

积期,随着盆地南侧的班公湖-怒江洋盆进一步扩张,

盆地内部发生大规模海侵,风化作用减弱，陆壳铝硅质

碎屑输入降低，同时受班公湖-怒江洋盆中幔源物质影 响，造成87Sr/86Sr值下降(表1),并可与全球对比［31］ o4.1碳、氧同位素4.1.1 准同生阶段同位素特征研究区布曲组白云岩段中伴生的灰岩样品(表1), 泥晶灰岩的S13C( PDB)值变化范围为1. 19!-

1.96%。，平均值为1.58!，亮晶砂屑灰岩S13C(PDB)

值为2. 57!，泥晶灰岩S13C( PDB)值与同期海相方解

石(0~2%。)相当［31］,而亮晶砂屑灰岩S13C(PDB)值高

于同期海相方解石。按通常理解，生物活动影响的碳 酸盐岩S13Cpdb值往往具有负偏特征，如大洋缺氧事件 (T-A0E)碳同位素曲线“CIE*［41-42］O对研究区而

言，亮晶砂屑灰岩的S13C(PDB)值高于同期海相方解

石，分析原因可能在于:亮晶砂屑灰岩的砂屑为藻屑，

藻类在繁育时以消耗水体中12C为主,使得水体中13C 相对富集,进而造成在此环境中沉积的无机碳酸盐矿

物13C正偏;也可能代表亮晶砂屑灰岩形成于具局限环

境的蒸发条件［43］。灰岩样品的#180( PDB)值变化范围 为-8. 62! - - 7. 47!,平均值为-8.11%。,虽然低于 中侏罗统巴通阶海相方解石的氧同位素组成［31］，但与 前人报道的羌塘盆地中生代布曲组泥晶灰岩值相当，可 能代表着羌塘盆地0同位素演化的特征+43-钳。假设中

侏罗统巴通阶海水中直接沉淀的方解石#180(PDB)值 分布范围为-8.6%。~ -7.47%o,由于从相同流体中形

成的方解石和白云石的0同位素之间存在着1. 5% - 3.5%。的分憎［45］,取其平均值2. 5%。,得出同期正常海

水中形成的白云石0同位素范围为-6. 12%。~ -4.97%。,以此为参考，可进行研究区不同类型白云岩

的成因流体性质的探讨\"准同生阶段发育的微-粉晶白云岩(表1),其

#180(PDB)值变化范围为-4.22% - -3.37%,平均

值为-3. 81 %； S13C( PDB)值变化范围 3. 42% - 4.23%。，平均值3.80%。。一般认为蒸发条件下，随着

水体盐度的升高,其沉积的碳酸盐岩C和0同位素 值往往出现正偏［43］0对比研究区同期灰岩，准同生 阶段白云岩的C-0同位素均呈明显正偏特征，但又

未在岩心上见到伴生的蒸发盐类，说明该类白云岩可

能继承了碳酸盐泥的C同位素组成，同时受到蒸发海

水的改造。结合区域沉积背景,布曲组下伏地层莎巧 木组沿鄂雅错北东、毕洛错东、昂达尔错和其香错西一 线展布,大致平行于肖茶卡-毕洛错裂陷槽［28］，为浅

海-陆棚环境发育的滩坝砂体，形成水下障壁,布曲组

沉积 了 一 地 , 发育了

酸盐岩沉积［23］,布曲组白云岩段往往发育在高频相对 海平面下降过程，随着海平面下降，强烈的蒸发作用使 得海水咸化,表层的海水在浓度差或盐度差的驱动下形

成对流，扩散到碳酸盐泥中，交代形成微-粉晶白云岩。4.1.2 浅埋藏阶段同位素特征研究区浅埋藏阶段形成的白云岩包括细晶、自形

白云石和细晶、半自形白云石(表1),细晶、自形白云 岩样品的#18O( PDB)值变化范围为-4. 56% -

-4.23%。，平均值为-4.34%°,#13C(PDB)值变化范围

为3.18% ~4.11%。，平均值为3.62%。;细晶、半自形白

云岩样品的#18O( PDB)值变化范围为-6. 57%。-

-5.56%,平均值为-6.10%。,#13C(PDB)值变化范围

为2.72% ~4.42%。，平均值为3.71 %。。这两类白云岩 的C同位素组成与准同生阶段微粉晶白云岩相当

(图3),但要高于同期灰岩S13C( PDB)值，说明该阶段

发育的白云岩碳同位素组成可能继承了先驱灰岩的C

同位素值，同时受到蒸发海水的影响，也有可能为高频

相对海平面下降阶段，由于台缘滩向陆一侧的海水受 到障壁阻碍，与广海沟通受限，同时海洋生物(如藻

类)大量发育，使得12C大量向有机碳库迁移，进而造

成该时期沉积的碳酸盐中13 C富集，在经历浅埋藏阶段

白云石作用时，继承了先驱灰岩的C同位素组成。 0同位素方面,虽然这两类白云岩的#18O(PDB)%。值

均高于同期灰岩，结合C同位素组成，可以指示白云石

化流体为同期蒸发海水，但相较于微粉晶白云岩，这两

类白云岩的#18O(PDB)值呈明显负偏，且细晶、半自形

白云岩的#18O(PDB)值也负偏于细晶、自形白云岩

(图3),说明随着埋藏深度的增加，地层温度逐渐升第1期万友利，等•羌塘盆地南坳陷中侏罗统布曲组白云岩储层成因流体同位素地球化学示踪195+灰岩O△保留先去灰岩原始组构的白云岩细晶、自形白云石X细晶、半自形云石O 心°中-粗晶、它形白云石口细-中晶、自形白云石胶结物 v鞍形白云石胶结物 |白云石晶间孔充填的方解石0裂缝中充填的方解石Xxxx-8++VV-10VV-120246513C(PDB)/%o图3羌塘盆地南坳陷布曲组不同类型白云岩C-0交

Fit 3 The cross-plot of 0 and C isotope values for each type of the Buqu dolomites in southern depression of Qiangtang Basin

高，造成0

,使得浅 段白云岩#180(PDB) 生 段。细晶、半自形白云岩#180( PDB) 细晶、自 白云岩， 细晶、半自白云岩发育时间要晚于细晶、自形白云岩，可能发育

在浅

段末期。在 对 下

期，同期发(正常者中 )在 差

差的

下,沉积物中,一 态。随的增加，地层温

， 白云石沉 学，交代灰岩形成白云岩，在浅

段初期，遵循交代，

，理

1 mol的白云岩交代1 mol的灰岩，可加13 %的

，即 交代是积较少的 ， 能 白云石生长提供足的空间， 发育细晶、自 白云岩。至浅 段末期，地层 中 的Mg2e，和地层 中存在的 CO；-和Ca2 +结合，形成 的白云石沉淀，即 积交代

， 空间受限，白云石不能 自由生长,对空间的竞争性争夺，从而形成细晶、半自形白

云岩。在 中， 地层温 ，0，进而造成细晶、半自形白云岩的#180(PDB)

细晶、自 白云岩。部 细晶、半自形白云岩#13C( PDB)值低于细晶、自形白云岩，可能与有浅埋藏

阶段末期,有机质热演化 的生物源CO；-有关。4.1.3

中-深埋藏阶段同位素特征中-深埋藏阶段的中-粗晶、它形白云岩(表1),其#180(PDB)值变化范围为-8.22%。〜-6.37%。,平

均值为-7. 36 %。； #13C( PDB)值变化范围3. 24 %。〜

4. 14%。，平均

3. 81 %\" 沉积物在进入中深段,缝合线

，其

一般在600 m以下， 段成的白云岩以中-粗晶、它白云石为 ,且形成的温度与围岩温

，没有 显的热异常。在岩心上， 段发育的白云岩有 ：一种是

底的或者是选择性的白云石化产物,属岩和白云岩之间的 类型;另一 是以 I或

、中 层状(块) 的纯白云岩，岩心上裂缝及

发育 ， 随有 白云石的充,

类白云岩可能在 中的改造。中-粗晶、它形白云岩主要

-曲面、它形白云石组成，与 的晶粒白云岩在结构上差 显，人研究 的形成温度+小30］、 和的白云石化

+⑼、以及晶

争夺生长空间而产生的竞争性生长+46］是晶面弯曲的 ，对 盆地南坳陷中-粗晶、它 白云岩而言，相对 粗的晶粒、

波状消光以及伴生有

缝合线的 ， 其成温 的中- 段+47,° 类白云岩的0

显负偏，比细晶白云岩

2%。，而C同化 显， 白云石化 仍 的同期

，也

其成因与高温有关。中-

条件下地层温

， 白云石形成的 学 大大 ，有利于白云石的形成，但深条件下Mg2e的供应有限，所以不能形成大量的白

云石，可能选择性交代的

成

底白云石化作的产物一$过渡性岩类;也可能 期形成的白云石经重结晶

，形成中厚层状(块)

的纯白云岩。对纯的中-粗晶、它 白云岩来说， 段期次白云石化 的改造

，常 成环带状结构，成岩晚期的 条件以及大的白云石晶粒、

化的晶体边界，都指示研究区晶粒白云岩 了 还的中- \"4. 1.4 构造热事件热液改造阶段同位素特征本次研究共分析了4件样品(表1)，其#180(PDB)值

变化范围为-10. 41%。~ -8. 56%。,平均值为-9. 45%。；

#13C(PDB)值变化范围为- 0. 09%。〜3. 38%。，平均值为 1.61 %。。其#13C(PDB)

成与同期灰岩、 晶白云岩 ，#180( PDB)值均 期灰岩、晶粒白云岩，

白云石的成岩

可能有外源 ：的参与，大部分样品具有更低的#180(PDB)值,可能与196石油与天然气地质第41卷更高的形成温度有关,结合岩石学

及区域构造背, 白云石的成 及成 与中构造

件提供的热源有关+23]-在

仅留下热液矿物痕迹，在其与

岩相互 中也会使 盐岩矿物成分发生变化， 白云石化成因的白云石晶见洁净

带与污浊带间互的环带结构，

带与污浊带之间的接触界线为规则的直线型， 者成时未 ，二者之间无间断，为连 ；成+48，°在显微镜下： 白云石具波状消光 ，局部可见镰刀状消光，这一 属 温状态下的白云石， 自身重 生塑

所致;在与围岩关系上，

白云石可与围岩呈突 触， 白云石沿切割基质白云岩的裂缝 ，两者之间界限明显，说明类 物形成于基质白云石之后，显 常 ！的后期改造

，这在研究区最为常见；

白云石也可与围岩

系，即

白云石充与围岩间的界限 显,通常在 发育部

在自由生长是才显 白云石的 ，

部 白云石多发育在中-粗晶、它 白云岩中，

者在成因上可能具有相似性和

。4. 1.5 缝、洞充填物同位素特征缝、

物包括白云石和方解石(表1)，细-中晶、自形白云石充填物#18O(PDB)值为-5.31%，#13C(PDB) 值为3.02%。；7件裂缝充填方解石脉#18O(PDB)值变化范 围-13.04% ~ -9.42%。，平均值为-11.08%，#13C(PDB)

值变化范围- 1 35%〜1. %，平均值为-0.06%。；白云

岩晶间孔充填的方解石#18O( PDB)值为-5. 38%，

#13C(PDB) 3.73%。。细-中晶、自形白云石充填物和白云岩晶间孔充填的方解石，其#13C( PDB)值与晶粒白云

岩相当,#18O( PDB)值介于细晶、自形白云石和细晶、半自

白云石之间，

物成的时间 于细晶、半自形白云岩或与之

。对白云岩晶间 ：的 石来说，可能在浅 末期，地层 中Mg2+

以 发生 白云石化 ，Ca2+与CO2-结合形成CaOO沉淀,充填在白云岩晶间孔隙中。细-中晶、自白云石

物,可能形成于浅末期或中-

段，主要 期形成的白云石的重结晶

成，

样品较少，难以 问题。缝中 石脉，其C和O

成变化均较大,#18O( PDB)值甚至低于鞍形白云石,若形成于封闭的埋藏 阶段，其沉淀时间越晚,形成温度越高，则#18O(PDB)%。负

偏程度越高，相应的， 温改造的白云岩O 素组成也发生

化，这与研究观察到的 显不符，说缝中

石脉的成 与外来流体有关。结合区域构造演化 ，在

中,发育的系

通了大气淡水，

大气淡水的参与，形成的裂缝中 石脉C和O

成明显负偏。4.2 l同位素研究区布曲组灰岩、大部分白云岩及白云石填隙

物的0

成与同期 87Sr/86Sr值(0.07 10 -0.07 96)

⑶], 成些白云岩的成 体为期蒸发 ,16D -14样品的87 Sr/86 Si

期，可能与 对 下降末期有地表径 入有关。中-粗晶、它形白云石样品的87 Sr/86 Sr值介于 0.707 234〜0.707 865，其#13C(PDB)值虽与准同生阶

段、浅 段形成的晶粒白云岩 ，但在Sr-C同位素交汇图上(图4),明显 区域，即16D-01和16D -12样品的87so86sy

显低于其他白云岩样品,同,Sr-O 成不具有协 (表1), 中-粗晶、它形白云岩的成 可能包括交代

和重结晶 2种：中-

段地层 交代

岩，成中-粗晶、它 白云石;先期 成的白云岩在中-

段

重结晶形成中-粗晶、它形白云石，并且可能以重结晶

，交代

辅。细-中晶、自 白云石 物及白云岩晶间孔充的 石，其87so86sy

期

，结合薄片鉴定结果，细-中晶、自 白云石

物只发育在0.709 2V0.708 8VV0.708 4+灰岩V◊0.708 0O△△保留先去灰岩原始组构的白云岩细晶、自形白云石X细晶中撐晶、半自形白云石、它形+ ++XX0.707 6口细-中晶、自形白云石胶结物V鞍形白云石胶结物

X△△XO白云石晶间孔充填的方解石裂缝中充填的方解石X0.707 2 L-1012345513C(PDB)/%o图4羌塘盆地南坳陷布曲组不同类型白云岩Sr-C交

Fiv. 4 The cross-plot of Sr and C isotope values for each type

of the Buqu dolomites in southern depression of Qiangtang Basin

第1期万友利，等.羌塘盆地南坳陷中侏罗统布曲组白云岩储层成因流体同位素地球化学示踪!97!晶白云岩和细晶白云岩的晶间孔内壁,说明白云石充 填可能与高87Sr/86Sr值先期白云岩重结晶有关；白云 岩晶间孔充填的方解石的形成,可能与浅埋藏阶段具

有高87Sr/86Sr值背景的白云石化作用过程相伴，继承 了高87 Sr/86 Sr值特征。鞍形白云石充填物的87 Sr/86 Sr值(0.708 18〜

0.708 876)，普遍高于布曲组灰岩、白云岩、及白云石

充填物，说明鞍形白云石的成因流体有外来流体的参

与，外来流体流经布曲组上覆、下伏的碎屑岩地层，吸

附大量放射性成因的87 Sr，导致成因流体中87 Sr/86 Sr值

的升高。外来流体若仅为深部地层流体——高盐度的

卤水,结合气液两相盐水包裹体测温数据:晶粒白云岩

中包裹体的均一温度介于65.5 -139.7 °C、冰点温度

介于-13.0~20.3 C (平均-17.8 C),鞍形白云石中

包裹体均一温度介于156.0 -226.9 C、冰点温度为 -10.0-0.9 C(平均为-4.4 C),表明鞍形白云石

的成因流体中有大气淡水的参与。结合青藏高原隆升

过程，布曲组沉积以后，快速进入埋藏阶段，至早白垩 世晚期，由于拉萨地块与羌塘地块的碰撞,在北羌塘坳

陷以表现为挤压背景，但在南羌塘坳陷以近东西向剪

切应力为主,形成深大断裂,大气淡水下渗至深部地

层,再经过下伏地层进入布曲组白云岩,对地层流体进

行稀释，同时俘获下伏雀莫错组碎屑岩地层中高87

Sr/86Sr值的流体，进而形成具87 Sr/86 Sr值的鞍形白云

石沉淀。另外，研究区北部的赛帮集-那小祁优萨农

根布曲组剖面中，可见安山P岩侵入体,其侵入时间为 78 ~ Ma[23]，可能为鞍形白云石成因流体的热源，鞍

形白云石稀土元素SEu异常的成因分析也证实构造热 事件提供了热源[25]o布曲组中发育的鞍形白云石充

填物表明,研究区中侏罗统布曲组碳酸盐岩经历了大

气淡水淋滤和热液改造,这对深埋藏条件下的碳酸盐

岩储层中孔隙的形成、充填及保存具有重要意义，可能

成为布曲组白碳酸盐岩储层评价提供新的方向。5结论1)羌塘盆地中侏罗统布曲组基质白云岩经历了准

同生阶段一浅埋藏阶段一中-深埋藏阶段的叠加，白

云石0同位素随着埋藏深度的增加而负偏,Sr同位素

与同期海水相当，说明这一演化过程的白云石化流体 为同期蒸发海水。在叠加构造热液改造之后,鞍形白

云石充填物氧同位素进一步负偏,Sr同位素则重偏，说

明此过程白云岩成因流体性质发生明显变化,有外来

流体的加入。2) 研究区准同生阶段白云石同位素特征反映了准

同生期微粉晶白云石成因流体为同期高频相对海平面

下降末期蒸发背景下咸化的高盐度海水。3) 浅埋藏阶段形成的细晶白云岩、白云石及方解

石充填物，以及中-深埋藏阶段的中-粗晶、它形白云

岩，其成岩流体均为埋藏的同期蒸发海水。这种海水

可以是正常盐度，也可以是中等盐度，在埋藏过程中因 水-岩相互作用提高盐度，并随地层温度升高,能够突

破白云石成核热力学屏障,对先驱灰岩进行交代,浅埋

藏阶段形成的白云石充填物可能是先期白云岩经重结

晶而来。白云石晶粒由自形向半自形的变化，是过度

白云石化作用对空间竞争的结果，而晶体的非平面-曲

面化是由温度升高引起，并且随着深度的增加，由于同

位素分憎作用,S18O(PDB)值明显下降，但S13C(PDB)

值变化不大。4) 鞍形白云石的C,0和Sr同位素组成与准同生

阶段、埋藏阶段白云岩的相应组成相差甚大,特别是0 同位素明显较中-粗晶、它形白云岩负偏,Sr同位素组

成也高于全球中侏罗统布曲组沉积期海水组成，说明 形成鞍形白云石的成因流体有外来流体的参与，推测

可能 大气淡 下渗 部地层, 下 雀莫碎屑岩地层进入到布曲组中。5) 裂缝内充填的亮晶方解石脉的C和0同位素组成，与白云石晶间孔中充填方解石、鞍形白云石的C 氧同位素组成相比，差异较大，且S18O(PDB)值明显负

偏,

有大气淡 与, 随 快速 ,裂再一次沟通大气淡水,下渗的大气淡水在裂缝低势 区形成的亮晶方解石沉淀\"参考文献[1] Zhang F F,Xu H F, Hiromt Konisht, et aL Polysacchariae-catalyzed

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