白云岩成因探讨及分布预测.pdf

4.白云岩成因探讨及分布预测
根据前面对白云岩岩石学特征的研究,塔中地区下奧陶统白云岩,
除粒層云岩属于原生白云岩类型外,其余绝大多数均为次生交代成因。
那么,它们是在什么成岩环境中交代形成的?其白云岩化作用的类型
和机理又如何?时至今日,有关白云石与白云岩的生成机理可以说仍
然悬而未决,总体上依然处于假说阶段。已提出了诸多的云化作用假
设模式,归纳起来,比较为大家所熟知和接受的主要有五种;蒸发(或
毛细管浓缩)、滲透回流、海水、混合水以及埋藏云化作用模式,前四
种基本上发育于近地表成岩环境,最后一种则出现于埋藏成岩环境。
在不同的成岩环境中,引起云化作用和白云石生成的流体显然具
有不同的成分与特性。一般来说,它们可以是正常海水、经过蒸发浓
缩或修饰的海水、大气水与海水形成的混合水、地层水、甚至来自深
部的热液等。由它们交代形成的白云岩,必然或多或少的留下它们的
地球化学烙印,尤其是稳定同位素和某些微量元素。这是根据白云岩
的地球化学特征解释其成因的基础。然而,山于影响白云岩地球化学
特性的因素很多,除交代流体外,原岩的成分、环境条件、后期的再
改造作用等都有一定的影响。正因为如此,导致了用于解释白云岩成
因的地球化学标志具有某种程度的不确定性和多解性,还有待于再进
步深入研究。通常是综合运用白云岩的地球化学、矿物学、岩石学
等特征来解释与推测其成因。
4.1白云岩的碳氧同位素特征及其成因类型
碳氧稳定同位素是解释白云岩成因的一种重要的地球化学标志。
本次分析的以及收集到的塔中1井、塔参1井、塔中3井、塔中12井、
塔中43井、塔中162井等7口井93块下奥陶统白云岩样品,碳氧同
位素组成的分布范围较宽(图4-1),83C=-3.14~+0.02%(PDB,
下同),80=-10.20~-2.54%。(PDB,下同)。这反映了下奥陶统白云
岩的成因可能不止一种。实际上,本区在延续几千万年的早奥陶世期
间形成的白云岩,结构类型繁多,厚度可达1000多米,分布范围几万
平方公里,不可能也不应该仅仅由一种云化作用类型所形成的。那么,
如何利用碳氧同位素这一标志来判别白云岩的成因呢?首先,必须确
定早奥陶世海水的碳氧同位素组成以及白云岩碳氧同位素的成因边界
值与变化范围。但是,古代海水的碳氧同位素组成与现代海水不同,
并且不可能直接测定,通常是以古代无脊椎动物化石和海水胶结物的
碳氧同位素组成来反映当时海水的碳氧同位素特征。据文献报道,早
奥陶世海水胶结物的61=-1.5~0.5%,8-90=-6.5~-4.5%。这与塔
里木盆地下奥陶统10块泥晶灰岩样品的83c平均值为-1.4‰和80
平均值为-7.33%大致吻合,实际上,塔里木盆地下奧陶统碳酸盐岩
碳氧同位素的组成,与中上奥陶统(69C=1.15%,80=-5.52%。)
比较,存在明显的负向偏移特征(陈景山等,1994,1997:王大锐等,
198),尤其是。C值比中上奥陶统偏移了-2.59%。再从图4-1中的
自云岩样品碳氧同位素组成的分布来看,它们的确存在着比较明显的
变化边界,8c和690值的变化界线分别大致在-1.80%和-6.60%,
据此可划分出四个不同成因区。它们分别反映不同成岩环境中白云岩
的成因特征。
4.1.1I区(近地表蒸发海水成困白云岩区
分布于这个成因区的白云岩,碳氧同位素组成总体上表现出以下
的典型特征
(1)高集较重的碳氧同位素,27块样品的δ℃C值变化范围在
1.50~+0.02%之间,平均-0.93%,大致与早奥陶世海水胶结物的83
平均值吻合,6190值的变化范围为-6.50~-3.80%,平均-5.34%‰(表
4-1)。绝大多数样品点落在早期海水胶结物碳氧同位素分布区(图4
反映了该区白云岩的成因与海水关系密切
10(%,PDB)
-9-8
I区
II区
水
结
叠合区
?R
IV区
I区
TZ.3
图4-1塔中地区下奥陶统白云岩残氧同位组成及成因分区
I区:近地表发海水成因白云岩;Ⅱ区:近地表混合水成国白云岩:Ⅱ区:埋
成因白云岩:V区:深部混合水成因白云岩
表4-1塔中地区下奥陶统白云岩的碳氬同位素组成及成因
井深
岩性
成「稳定同位素(%)」2值「T(℃)
因6
塔中1252083.5「细晶云岩
0.116-4.5211124.8127、49
塔中12524细晶云若1
051
5.312.5131.7
塔中125246
细晶云岩
314-6.514121.3738.68
塔中125247
细品云岩
-1.22-5.,408112.1132.31
塔中43「5426.7
细晶云岩
0.92-6.341122.26137.65
塔参115712.25粉晶云岩
-1.247-5.373112.07」32.11
塔15892.5」粉细晶云岩
-1.34-6.491121.3238.54
塔中13650残余砂屑云岩
蒸
5.11122.7930.66
塔中1」4010.58
白云若
1.22-5.91121.8635.15
塔中1「40625「微晶云岩
-1.50-4.23「12212125.
塔中11418.24粉晶石发』00-5.98112.68135.55
塔中1;4219.65粉晶云岩
0.29
5.29124.0731.65
塔中114296.29残余砂屑云岩
5.4512.9232.54
塔中14304.10
薇晶云岩(m12
2112.631.261
塔中114402.80
白云岩
_-05610123132
婚中14520残余砂屑云若
0.02
4.561125.07127.70
十象るる?「a86o四画
125.31
路中114543「残余砂屑云岩水0.on「-a.80125.43123.7
塔中1460989残余め屑云岩」「-089」-5.4123.38623245
塔中14749.50[残余砂屑云岩
77-5.31「123.0831.76
塔中1「4751.
10
残余砂屑云岩
5.62121.61「33.50
成
塔中114840.41徽晶云岩
5.78121.3434.40
塔中114976.283
白云岩
1.29-6.46121.4438.36
塔中159.70「细晶云岩
1.29
3.85122.7424.03
塔中1」5605.97
白云岩因」-1.24-4.9312230)29.68
塔中34255
细晶云岩
1.491-4.85121.8329.25
均
811-5.33511227532.00
(2)根据白云岩碳氧同位素值,运用2=2.048(810C+50)+0.498
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