四川盆地灯影组碳酸盐岩早期热水白云石胶结物的厘定、成岩序列与孔隙演化*
周凌方 , 钱一雄 , 王国力 , 宋晓波 , 王东 , 王忠宝 , 吴小奇 , 储呈林
古地理学报 ›› 2026, Vol. 28 ›› Issue (3) : 1144 -1158.
四川盆地灯影组碳酸盐岩早期热水白云石胶结物的厘定、成岩序列与孔隙演化*
Determination of early dolomitic cement origin in hot fluid,diagenetic sequence and pore evolution of the Dengying Formation in Sichuan Basin
深层—超深层古老碳酸盐岩的成岩序列与孔隙演化是研究热点与难点。基于川深1井、金石1井等灯影组碳酸盐岩岩相学、地球化学及碳酸盐矿物U-Pb定年数据,对比缝洞胶结物(微区)与围岩碳、氧及锶同位素值,并结合仙女洞组、茅口组碳酸盐岩成岩矿物中的均一温度与地质年代,建立并完善了四川盆地埃迪卡拉系灯影组碳酸盐岩的成岩序列,探讨了其与孔隙演化的关系。灯影组碳酸盐岩成岩序列为: 纤状或纤状生长带→纤柱状或刀刃状→较粗的纤维状、放射状束状海水胶结(葡萄状、皮壳状或栉壳状)、纳米级微球粒原生白云石→重力悬垂、渗流砂及大气淡水方解石胶结→隐晶质、微晶石英→氟磷灰石、重晶石及萤石→半自形粒状粉晶白云石→细晶白云石→中细晶石英或中粗晶白云石(或鞍形白云石)→中粗晶方解石→幕式充注的烃类→萤石+中粗晶方解石→中粗晶石英+方铅矿+闪锌矿+黄铁矿+萤石+中粗晶、巨晶方解石+中粗晶、巨粗晶白云石或鞍形白云石→焦沥青(甲烷,TSR)→中粗晶或巨晶方解石+中粗晶石英。结合构造埋藏史,初步厘定部分中粗晶白云石胶结物为埃迪卡拉纪晚期—寒武纪(或早奥陶世)的热水成因,其特征为: δ13C、δ18O分别为-1.78‰~-1.69‰和-9.28‰~-9.32‰,相对较低; 均一温度为116.6~135.3 ℃,盐度为12.63wt%NaClEqu,碳酸盐矿物U-Pb协和年龄为474.0±74.0~482.0±56.0 Ma。在埃迪卡拉纪晚期—寒武纪伸展构造背景下,桐湾运动Ⅰ幕、Ⅱ幕的挤压抬升导致大气淡水沿断裂下渗并参与热循环,促使缝洞中早期白云石沉淀。与大规模海水胶结、强烈硅化、压实、去白云化等成岩作用相比,该期热水胶结作用规模较小,对原始孔隙变化影响有限。
The diagenetic sequence and pore evolution of ancient carbonate rocks in deep or ultra-deep burial depth is one of the hot topical in reservoir evolution. Based on analysis of the petrographic, geochemical, and U-Pb dating of diagenesis minerals of the Dengying Formation at Chuanshen 1(CS1), Jinshi 1(JS1) and other wells, the authors has adopted the comparative methods, in which compare the matrix dolomites with different dolomite cements, as well as the other diagenetic minerals, occurred in cement or fillings in vugs & fractures with regard to the data of carbon, oxygen, and strontium isotopes, homogenization temperatures, U-Pb dating of dolomites and calcites, either in the Dengying Formation of Ediacaran, or Xianrendong Formation of the Early Cambrian, or Maokou Formation of Middle Permian. The diagenetic sequence has been reasonable modified: fibrous or fibrous growth→column fibrous or foliated or blade(length-fast cement) or dogtooth shaped→coarser fibrous or bundle shaped of marine cementation and bundle shaped cement or fasicular or radial dolomite cements. i.s botryoids or comb shell shaped or primary dolomite biomorphs of nanoscale spheroids→micro-stalactitic or vadose silt of meteoric cementation→cryptocrystalline or microcrystalline quartz(1st)→fluorapatite, barite and fluorite(1st)→semi-automorphic micro-crystalline dolomite→fine crystalline dolomite→fine and medium crystalline quartz(2nd) or medium to coarse dolomite→Saddle dolomite(1st)→medium to coarse crystalline calcite(1st)→hydrocarbon discharge(episodes)→fluorite(continuous dissolution. 2nd or 3rd)+coarse calcite(2nd)→coarse quartz(3rd)+Galena+Sphalerite+Pyrite+Fluorite(4th)+coarse calcite(3rd)+coarse crystalline dolomite(or Saddle dolomite(2nd)→pyrobitumens(pyrolysis or TSR, methane)→coarse calcite(4th)+quartz(4th); and the medium to coarse dolomite in some of the fractures or cavities is of early hot fluid dolomite origin, with relatively low ${\delta }^{13}{\mathrm{C}}_{\mathrm{P}\mathrm{D}\mathrm{B}}$(-1.78‰~-1.69‰) and ${\delta }^{18}{\mathrm{O}}_{\mathrm{P}\mathrm{D}\mathrm{B}}$(-9.28‰~-9.32‰) and moderate. homogenization temperatures(Th=130.9 ℃, 135.3 ℃, 116.6 ℃) and salinity(12.63wt% NaCl); the U-Pb Concordia Age of dolomite(DⅡ-Ⅲ)is between 474.0±74.0 Ma to 482.0±56.0 Ma, By integrating analyses of burial history, the geological-time of dolomite(DⅡ-Ⅲ) is mostly like to occur in the late Ediacaran to Cambrian(No later than Early Ordovician). The weak extension during the late Ediacaran to Cambrian period, interval by multiple episodes of tectonic compression and exhumation, provided the conditions for the meteoric water percolated downward along the faults or fractures, heated by deep circulation as well as mixing with formation water, lead to precipitate of dolomite. The diagenesis effect on pore evolution display that the early dolomite cementation developed in hot fluid had a smaller proportion and had little effect on pore reduction, in compared with diagenesis such as large-scale marine cementation, strong silicification, compaction, and dedolomitization.
| [1] |
陈宝赟, 李荣西, 余金杰, 刘帅杰. 2018. 扬子地台北缘震旦系灯影组地球化学特征及其对热水沉积暗示. 矿物岩石地球化学通报, 37(4): 770-778. |
| [2] |
[ |
| [3] |
陈家旭, 王斌, 郭小文, 曹自成, 刘永立, 耿锋, 张旭友, 徐豪, 赵建新. 2021. 应用方解石激光原位U-Pb同位素定年确定多旋回叠合盆地油气成藏绝对时间: 以塔里木盆地塔河油田为例. 石油与天然气地质, 42(6): 1365-1375. |
| [4] |
[ |
| [5] |
陈娅娜, 沈安江, 潘立银, 张杰, 王小芳. 2017. 微生物白云岩储集层特征、成因和分布: 以四川盆地震旦系灯影组四段为例. 石油勘探与开发, 44(5): 704-715. |
| [6] |
[ |
| [7] |
段金宝, 代林呈, 李毕松, 朱祥, 李辉. 2019. 四川盆地北部上埃迪卡拉统灯影组四段储层特征及其控制因素. 天然气工业, 39(7): 9-20. |
| [8] |
[ |
| [9] |
冯明友, 强子同, 沈平, 张健, 陶艳忠, 夏茂龙. 2016. 四川盆地高石梯—磨溪地区震旦系灯影组热液白云岩证据. 石油学报, 37(5): 587-598. |
| [10] |
[ |
| [11] |
冯伟明, 谢渊, 李嵘, 罗建宁, 林家善, 刘建清, 赵瞻. 2017. 川东南—黔西北桐湾Ⅲ幕岩溶古地貌恢复. 地质论评, 63(5): 1270-1280. |
| [12] |
[ |
| [13] |
郭旭升, 胡东风, 黄仁春, 段金宝, 姜智利, 朱祥. 2020. 川东北地区胡家坝震旦系灯影组古油藏特征及其油气勘探意义. 石油与天然气地质, 41(4): 673-683. |
| [14] |
[ |
| [15] |
黄思静, 兰叶芳, 黄可可, 吕杰. 2014. 四川盆地西部中二叠统栖霞组晶洞充填物特征与热液活动记录. 岩石学报, 30(3): 687-698. |
| [16] |
[ |
| [17] |
李国蓉, 刘正中, 谢子潇, 段勇民, 何赛, 邓美洲, 王雨辰, 李勇, 吴章志. 2020. 四川盆地西部雷口坡组非热液成因鞍形白云石的发现及意义. 石油与天然气地质, 41(1): 164-176. |
| [18] |
[ |
| [19] |
李英强, 何登发, 文竹. 2013. 四川盆地及邻区晚埃迪卡拉世古地理与构造-沉积环境演化. 古地理学报, 15(2): 231-245. |
| [20] |
[ |
| [21] |
李勇, 王兴志, 冯明友, 曾德铭, 谢圣阳, 凡睿, 王良军, 曾韬, 杨雪飞. 2019. 四川盆地北部及周缘地区震旦系灯影组二段、四段储集层特征及成因差异. 石油勘探与开发, 46(1): 52-64. |
| [22] |
[ |
| [23] |
罗冰, 杨跃明, 罗文军, 文龙, 王文之, 陈康. 2015. 川中古隆起灯影组储层发育控制因素及展布. 石油学报, 36(4): 416-426. |
| [24] |
[ |
| [25] |
罗冰, 周刚, 马奎, 王文之, 徐少立, 武鲁亚, 王玥蕴, 张新. 2025. 四川盆地德阳—安岳裂陷西侧震旦系灯四段储层特征及成藏主控因素. 岩性油气藏, 37(5): 49-58. |
| [26] |
[ |
| [27] |
钱一雄, 冯菊芳, 何治亮, 张克银, 金婷, 董少峰, 尤东华, 张永东. 2017. 从岩石学及微区同位素探讨四川盆地灯影组皮壳—葡萄状白云石成因. 石油与天然气地质, 38(4): 665-676. |
| [28] |
[ |
| [29] |
钱一雄, 武恒志, 周凌方, 董少峰, 王琼仙, 宋晓波, 邓美洲, 李勇. 2023. 深埋条件下微生物碳酸盐岩成岩作用与孔隙演化: 以四川盆地西部中三叠统雷口坡组为例. 石油与天然气地质, 44(1): 55-74. |
| [30] |
[ |
| [31] |
强深涛, 沈平, 张健, 夏茂龙, 冯明友, 夏青松, 陶艳忠, 夏自强, 林怡. 2017. 四川盆地川中地区震旦系灯影组碳酸盐沉积物成岩作用与孔隙流体演化. 沉积学报, 35(4): 797-811. |
| [32] |
[ |
| [33] |
卿海若, 陈代钊. 2010. 非热液成因的鞍形白云石: 来自加拿大萨斯喀彻温省东南部奥陶系Yeoman组的岩石学和地球化学证据. 沉积学报, 28(5): 980-986. |
| [34] |
[ |
| [35] |
单秀琴, 张静, 张宝民, 刘静江, 周慧, 王拥军, 傅卓文. 2016. 四川盆地震旦系灯影组白云岩岩溶储层特征及溶蚀作用证据. 石油学报, 37(1): 17-29. |
| [36] |
[ |
| [37] |
施泽进, 王勇, 田亚铭, 王长城. 2013. 四川盆地东南部震旦系灯影组藻云岩胶结作用及其成岩流体分析. 中国科学(地球科学), 43(2): 317-328. |
| [38] |
[ |
| [39] |
沈安江, 胡安平, 程婷, 梁峰, 潘文庆, 俸月星, 赵建新. 2019. 激光原位U-Pb同位素定年技术及其在碳酸盐岩成岩—孔隙演化中的应用. 石油勘探与开发, 46(6): 1062-1074. |
| [40] |
[ |
| [41] |
宋金民, 刘树根, 李智武, 罗平, 杨迪, 孙玮, 彭瀚霖, 余永强. 2017. 四川盆地上埃迪卡拉统灯影组微生物碳酸盐岩储层特征与主控因素. 石油与天然气地质, 38(4): 741-752. |
| [42] |
[ |
| [43] |
汪泽成, 姜华, 王铜山, 鲁卫华, 谷志东, 徐安娜, 杨雨, 徐兆辉. 2014. 四川盆地桐湾期古地貌特征及成藏意义. 石油勘探与开发, 41(3): 305-312. |
| [44] |
[ |
| [45] |
王国芝, 刘树根, 李娜, 王东, 高媛. 2014. 四川盆地北缘灯影组深埋白云岩优质储层形成与保存机制. 岩石学报, 30(3): 667-678. |
| [46] |
[ |
| [47] |
王兴志, 穆曙光, 方少仙, 黄继祥, 侯方浩. 2000. 四川盆地西南部埃迪卡拉系白云岩成岩过程中的孔隙演化. 沉积学报, 18(4): 549-554. |
| [48] |
[ |
| [49] |
徐秋晨, 邱楠生, 刘雯, 常青. 2019. 利用团簇同位素恢复沉积盆地热历史的探索. 科学通报, 64(5): 566-578. |
| [50] |
[ |
| [51] |
张咏梅. 2023. 盆山转换带热液流体识别与示踪: 以四川盆地东南缘埃迪卡拉系灯影组为例. 成都理工大学博士学位论文. |
| [52] |
[ |
| [53] |
张亮亮, 朱弟成, 谢锦程, 王青, 鲁瑶, 徐若炎, 齐宁远. 2022. 碳酸盐矿物激光原位U-Pb定年: 进展与展望. 矿物岩石地球化学通报, 41(6): 1120-1134. |
| [54] |
[ |
| [55] |
周进高, 姚根顺, 杨光, 张建勇, 郝毅, 王芳, 谷明峰, 李文正. 2015. 四川盆地安岳大气田震旦系—寒武系储层的发育机制. 天然气工业, 35(1): 36-44. |
| [56] |
[ |
| [57] |
朱东亚, 金之钧, 张荣强, 张殿伟, 何治亮, 李双建. 2014. 震旦系灯影组白云岩多级次岩溶储层叠合发育特征及机制. 地学前缘, 21(6): 335-345. |
| [58] |
[ |
| [59] |
资金平, 贾东, 魏国齐, 杨振宇, 张勇, 胡晶, 沈淑鑫. 2017. 四川乐山震旦系灯影组火山碎屑岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年及盆地裂陷演化讨论. 地质论评, 63(4): 1040-1049. |
| [60] |
[ |
| [61] |
|
| [62] |
|
| [63] |
|
| [64] |
|
| [65] |
|
| [66] |
|
| [67] |
|
*国家自然科学基金企业创新发展联合基金项目(U24B6001)
国家重点研发计划专项(2017YFC0603103)
中国科学院A类战略性先导科技专项(XDAXX010201-3)
中国石化西南油气分公司项目(34450000-19-ZC0607-0005)
中国石油化工股份有限公司科技项目(KLP25016)
/
| 〈 |
|
〉 |