中二叠统茅口组白云岩发育机理:以川中-川东地区为例

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.02.13

现代地质 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (02): 345-355.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.02.13

中二叠统茅口组白云岩发育机理:以川中-川东地区为例

黎霆(), 诸丹诚, 李海平, 杨明磊, 李涛, 李平平, 邹华耀()

中国石油大学(北京) 地球科学学院,北京 102249

收稿日期:2019-05-20 修回日期:2019-09-07 出版日期:2020-05-25 发布日期:2020-05-25
通讯作者: 邹华耀
作者简介:邹华耀,男,教授,博士生导师;1963年出生,石油地质学专业,主要从事油气成藏机理与富集规律的教学与科研工作。Email: huayaozou@cup.edu.cn。
黎霆,男, 硕士,1995 年出生,有机地球化学专业,主要从事四川盆地碳酸盐岩储层方面的研究工作。Email: cuperliting@163.com。
基金资助:
中国科学院战略性先导科技专项“四川盆地重点地区深层油气运移机理与富集规律”(XDA14010306);重点自然基金项目“四川盆地二叠系-三叠系白云岩储层差异演化与油气差异聚集”(U1663210);国家科技重大专项“南方海相碳酸盐岩油气成藏差异性及油气分布规律”(2017ZX05005-003-003)

Genetic Mechanism of Dolomite in Middle Permian Maokou Formation:Case Study of Central and Eastern Sichuan Basin

LI Ting(), ZHU Dancheng, LI Haiping, YANG Minglei, LI Tao, LI Pingping, ZOU Huayao()

College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China

Received:2019-05-20 Revised:2019-09-07 Online:2020-05-25 Published:2020-05-25
Contact: ZOU Huayao

摘要/Abstract

摘要：

白云岩储层是茅口组一种重要的储层类型,其成因是研究重点。为此,以川中-川东地区茅口组白云岩为例,通过露头观测、岩心观察、岩石薄片鉴定及岩石地球化学分析的方法,分析了茅口组白云岩(石)的成因。结果表明:茅口组白云岩(石)可划分为层状粉晶白云岩、层状细-中晶白云岩、灰岩中零散分布的白云石、透镜状中-粗晶白云岩和鞍形白云石胶结物5种类型。其中,层状粉晶白云岩原始结构保存较好,地球化学特征与原始灰岩相似,是早期埋藏环境下形成的产物;层状细-中晶白云岩与层状粉晶白云岩相伴生,δ¹⁸O值较灰岩偏负,包裹体均一温度大于正常地层埋藏温度,部分样品可见Eu正异常,是由层状粉晶白云岩在热液作用下重结晶形成;灰岩中零散分布的白云石则与矿物的稳定化有关;透镜状中-粗晶白云岩和鞍形白云石胶结物镜下可见白云石晶面弯曲和波状消光,其δ¹⁸O值可达-10‰,包裹体均一温度高于正常地层埋藏温度,Eu正异常明显,是典型的热液白云岩(石)。

关键词: 茅口组, 白云岩, 地球化学特征, 成因机理

Abstract:

Dolomite reservoir is important in the Maokou Formation, and its genetic mechanism is a hot topic of research. Therefore, outcrop and well core observation, thin-section identification and geochemical analysis are conducted to unravel the dolomite genetic mechanism of the Maokou Formation (Fm.). The results show that the Maokou Fm. dolomite can be divided into five types: (1) layered powdered, (2) layered fine-medium crystalline, (3) scattered in limestone, (4) lentoid medium-coarse-grained and (5) saddle cement, each with different genetic origins. The layered powdered dolomite has similar geochemical characteristics to original limestone. Its original structure is well preserved whereas gas-liquid inclusions are not developed, and appears dark red in cathodoluminescence (CL) images, suggesting that the layered powdered dolomite was formed in an early burial environment. The layered fine-medium crystalline dolomite is generally developed under the layered powdered dolomite and remaining grain apparition, whilst the δ¹⁸O value (-7.31‰) is more negative than that of the limestone (-3.77‰). Its homogenization temperature (116.9 ℃) is higher than the normal burial temperature (100 ℃), and it appears as partially bright red in CL images, suggesting that the layered fine-medium crystal dolomite was formed by hydrothermal recrystallization of layered powdered dolomite. Genesis of the scattered dolomite in limestone was likely related to the mineral stabilization processes. Both the lentoid medium-coarse dolomite and the saddle dolomite cement, in which hydrothermal minerals (quartz, pyrobitumen, pyrite) are discovered, show a curved crystal edge and undulating extinction under the microscope. Both of them have markedly negative δ¹⁸O value (-10‰), high homogenization temperature (120 ℃) and positive Eu anomaly. It appears bright red in CL images, which indicates that these two kinds of dolomite are typically hydrothermal.

Key words: Maokou Formation, dolomite, geochemical characteristics, genetic mechanism

中图分类号:

TE122.2

黎霆, 诸丹诚, 李海平, 杨明磊, 李涛, 李平平, 邹华耀. 中二叠统茅口组白云岩发育机理:以川中-川东地区为例[J]. 现代地质, 2020, 34(02): 345-355.

LI Ting, ZHU Dancheng, LI Haiping, YANG Minglei, LI Tao, LI Pingping, ZOU Huayao. Genetic Mechanism of Dolomite in Middle Permian Maokou Formation:Case Study of Central and Eastern Sichuan Basin[J]. Geoscience, 2020, 34(02): 345-355.

图/表 11

图1 研究区位置及地层柱状图

Fig.1 Location (A) and stratigraphic division(B) of Maokou Formation of the study area

图2 茅口组白云岩宏观特征 A.层状白云岩,华蓥二崖剖面,茅二段;B.A中红框放大,见明显的晶粒结构;C.透镜状白云岩,与围岩突变接触,华蓥二崖剖面,茅二段;D.层状白云岩,发育条带状硅质岩和条带状方解石,白云岩中可见残余生屑,丰都放牛坝,茅三段;E.破碎的硅质团块被白云石胶结,丰都放牛坝剖面,茅三段;F.鞍形白云石沿缝洞壁充填,基岩为粉-细白云岩,泰来6井,茅三段;G.粉-细晶白云岩,发育热碎裂作用形成的裂缝和角砾,裂缝中充填白云石、方解石和石英(红圈处);H.透镜状白云岩,溶洞中充填方解石和沥青,丰都放牛坝剖面,茅三段;I.斑马状构造,丰都放牛坝剖面,茅三段;Dol.白云岩(石);Cal.方解石;Lim.灰岩;Bre.角砾;Si.硅质岩;SD.鞍形白云石;Bit.沥青

Fig.2 Macroscopic characteristics of dolomite in Moukou Formation

图3 茅口组白云岩微观特征 A.粉晶白云岩,见残余颗粒结构,发育晶间孔隙,丰都放牛坝,茅三段,层状;B.粉晶白云岩,丰都放牛坝剖面,茅三段,层状;C.粉晶白云岩,见雾心亮边结构,丰都放牛坝剖面,茅三段,层状;D.细晶白云岩,泰来6井,茅三段,层状;E.中晶白云岩,晶体晶面弯曲,丰都放牛坝,茅三段,层状;F.粗晶白云岩,华蓥二崖剖面,茅二段,透镜状;G.鞍形白云岩沿洞壁发育,见波状消光,与黄铁矿伴生,泰来6井,5 505.2 m; H.溶洞被方解石和石英全充填,丰都放牛坝,茅三段;I.粗晶白云岩,发育鞍形白云石,丰都放牛坝,茅三段,透镜状;RG.残余颗粒结构;Bit.沥青;Cal.方解石;Dol.白云石;SD.鞍形白云石;Py.黄铁矿;Qtz.石英

Fig.3 Microscopic characteristics of dolomite in Moukou Formation

图4 丰都放牛坝剖面茅口组白云岩段岩性简图

Fig.4 Lithology of dolomite strata in Maokou Formation of Fangniuba profile,Fengdu county

图5 茅口组白云岩碳氧同位素特征

Fig.5 Characteristics of δ13C and δ18O of dolomite samples in Maokou Formation

图6 茅口组白云岩87Sr/86Sr特征[37]

Fig.6 Characteristics of 87Sr/86Sr of dolomite samples in Maokou Formation

图7 茅口组白云岩稀土元素特征 A.茅口组白云岩稀土元素分配模式;B.茅口组白云岩δEu-δCe交会图

Fig.7 REE characteristics of dolomite in Maokou Formation

图8 茅口组不同类型白云岩流体包裹体特征 A.细晶白云岩,华蓥二崖,茅二段,层状;B.A中红框放大照片;C.粉晶白云岩,发育鞍形白云石胶结物,泰来6井,茅三段,5 505.1 m;D.C中红框处放大照片;E.粗晶白云岩,华蓥二崖,茅二段,透镜状;F.E中红框放大

Fig.8 Fluid inclusion from different types of dolomite in Maokou Formation

表1 茅口组不同类型白云岩包裹体均一温度统计表

Table 1 Homogenization temperature of inclusions from different types of dolomite in Maokou Formation

样品来源	岩石类型	包裹体类型	气液比/%	包裹体均一温度范围/℃	包裹体均一温度平均值/℃
丰都放牛坝剖面泰来6井	层状粉晶白云岩	液态包裹体	/	/	/
丰都放牛坝剖面华蓥二崖剖面	层状细-中晶白云岩	气液两相包裹体	5~10	108.3~134.4	116.9
华蓥二崖剖面	透镜状中粗晶白云岩	气液两相包裹体	5~10	92.7~185.6	114.8
丰都放牛坝剖面、泰来6井、华蓥二崖剖面	鞍形白云岩胶结物	气液两相包裹体	5~10	93.7~198.4	126.4

图9 茅口组不同类型白云岩阴极发光特征 A.粉晶白云岩,见完整的生物颗粒,丰都放牛坝剖面,茅三段,层状;B.A对应的阴极发光照片,方解石胶结物不放光,白云石发暗红色光;C.细-中晶白云岩;见生物幻影,丰都放牛坝剖面,茅三段,层状;D.C对应的阴极发光照片,整体发暗红色光,局部发亮红色光;E.中-粗晶白云岩,见方解石胶结物,华蓥二崖剖面,茅二段,透镜状;F.E对应的阴极发光照片,方解石胶结物发暗色光,白云石发亮红色光;G.粉-细晶白云岩,见鞍形白云石胶结物,泰来6井,茅三段,5 491.9 m;H.G对应的阴极发光照片,粉-细晶白云石发暗红色光,鞍形白云石发亮红色光

Fig.9 Cathodoluminescence characteristics of different types of dolomite in Maokou Formation

图10 研究区茅口组白云岩连井对比

Fig.10 Comparison of dolomite of Maokou Formation in central and eastern Sichuan basin

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