鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩成岩相碳、氧稳定同位素特征(2)

岩石及胶结物样品颗粒泥晶灰岩生屑灰岩颗粒灰岩泥晶云岩生屑云岩和藻云岩致密粉－细晶含灰云岩

豹斑含云灰岩膏、盐溶角砾云岩

δ１８Ｏ（ＰＤＢ）／‰－６畅６６～－３畅４２／－５畅１７－１４畅１４～－９畅８４／－１２畅３９－１０畅６８～－６畅８１／－８畅４６－８畅８６～－５畅６３／－７畅７４－７畅０８～－６畅１９／－６畅５９

－５畅８７

－８畅５９～－６畅４２／－７畅２４－９畅２３～－７畅８２／－８畅６７－１３畅８９～－８畅４８／－１１畅４７－１０畅５４～－８畅３５／－９畅１７－１０畅１９～－７畅８２／－９畅３８－１０畅４０～－７畅８７／－９畅３６－７畅１４～－５畅７５／－６畅３７－７畅８８～－５畅６９／－６畅８１－１０畅７９～－８畅６１／－９畅６６－１０畅５７～－６畅９１／－９畅０８－１０畅００～－８畅１１／－９畅０６－９畅３８～－８畅８７／－９畅１２－６畅９７～－５畅９１／－６畅６１

δ１３Ｃ（ＰＤＢ）／‰０畅２９～１畅８７／１畅００－２畅９５～－１畅６７／－２畅４４－０畅２６～０畅７７／０畅２１－１畅２５～－０畅３３／－０畅７６－３畅１２～－２畅１９／－２畅６８

０畅４２

－１畅５４～－０畅５６／－０畅８９－２畅３３～－１畅４３／－１畅７６－８畅２８～－２畅９１／－６畅１７－２畅３６～－１畅１２／－１畅８２－２畅１８～－０畅４５／－１畅４３－１畅４６～－１畅４０／－１畅４３－０畅１０～１畅３７／０畅７０－０畅８９～０畅４２／－０畅１２－９畅２６～－４畅４５／－６畅１２－５畅６４～－１畅７３／－３畅５７－３畅７７～－３畅２２／－３畅４９－６畅３３～－５畅６３／－５畅９８－２畅６６～－０畅０３／－０畅９４

个样品数／

７４９１３６１５８８６１１３１２１０５８４２３７８

正常海水

蒸发海水

局限海浅埋藏

近地表

早期淡水

蒸发台地

去云、膏化次生灰岩淡水淋滤泥晶灰岩含晶间孔粉－细晶云岩

高能台缘

海水交代

高能台缘低能台缘坍塌溶洞

淡水淋滤颗粒灰岩残余鲕粒云岩残余球粒云岩岩溶角砾灰岩淡水方解石胶结物岩溶角砾云岩淡水白云石胶结物

重结晶云岩热液方解石胶结物热液白云石胶结物

灰岩风化

表生

云岩风化

坍塌溶洞封闭系统

中－深埋藏地层水

开放系统

－２１畅３４～－１４畅０５／－１６畅０６－８畅０９～－４畅８６／－６畅２３－１７畅１２～－１０畅３８／－１４畅１０－７畅５７～－２畅９７／－５畅０４

　　注：表中数据为最小值～最大值／平均值。

　６５４　

１３

石油与天然气地质第３４卷　

平均－７畅３９‰，δＣ值为－６畅３３‰～１畅３７‰，平均－１畅０２‰；白云石有序度为０畅４９～１畅００，平均０畅７４。数据显示，碳酸盐岩岩相特征与其碳、氧稳定同位素组成密切相关。

构成。未受溶蚀或交代作用的岩石保存了大量原始岩相及地球化学特征。

样品主要采自榆林大牛地马五段岩心。蒸发台地

１８１３

泥晶云岩的δＯ（平均－７畅７４‰）和δＣ（平均Ｏ和Ｃ的结果

１３

１８

２＋

－０畅７６‰）相对较高，这是蒸发环境沉积物相对富集

［１３－１４］

１３

１８

２　实验结果与讨论

成岩环境是碳酸盐岩发生成岩变化的物理及化学

环境，成岩相是在成岩环境中形成的具有特定矿物组质，其δＯ（平均－６畅５９‰）和δＣ（平均－２畅６８‰）较低。富Ｍｇ环境的快速交代作用扼制了白云石晶体

［１５］

。局限海泥晶云岩由于富含有机

生长，导致准同生白云石的有序度普遍较低

分、岩石结构及构造的岩相组合。黄思静（２０１０）据温度、压力及成岩介质等环境因素，将碳酸盐岩成岩环境归纳为早期近地表、表生期淡水及晚期中－深埋藏和

热液成岩环境［７］

，文中据此划分了成岩相及成岩亚相，据主要成岩作用划分了成岩微相，确定了各成岩相、亚

相及微相的岩相组合与δ１８Ｏ和δ１３

Ｃ特征。２畅１　近地表成岩域

近地表成岩环境是未脱离地表淡水及海水影响的成岩环境，与沉积环境密切相关，其底界深度介于

６００～１０００ｍ［７］

。相应的成岩相称为近地表成岩相，据主要介质特征进一步划分为４个成岩相。２畅１畅１　正常海水环境及成岩相

开阔海台地、台地前缘及深海盆地处于正常海水成岩环境（盐度≈３畅５％），成岩作用以浅水钙质胶结及文石溶解为主，主要由泥晶灰岩、生屑泥晶灰岩（图１ａ）、亮晶颗粒灰岩（图１ｂ）、礁灰岩构成。如果后期未受淡水溶蚀或海水及地层水交代，此亚相可保存大量海水成岩环境的岩相及地化特征。

样品主要采自盆地西、南缘上奥陶统平凉组及寒

武系馒头组。样品的δ１８均０畅５５‰）普遍较高。这主要是开阔海碳同位素分馏

Ｏ（平均－７畅０２‰）和δ１３

Ｃ（平作用的结果，即１２１３

集于海水及灰泥［８］

Ｃ主要富集于蒸汽及生物体，浅埋阶段的早期胶结也阻断了岩，而Ｃ富

石与介质间同位素的进一步交换作用。另一方面随生

屑含量增加，样品的δ１８此类成岩相主要分布于中奥陶统马Ｏ和δ１３

Ｃ则明显下降（马家沟组（表１）。

）二段、马四段、峰峰组及上奥陶统平凉组以及中寒武统张夏组。

２畅１畅２　蒸发海水环境及成岩相

蒸发台地盐坪及潟湖处于蒸发海水成岩环境（盐

度＞３畅５％）［７］。成岩作用以准同生［９－１１］、微生物［７］

及

渗透回流白云化［１２］

及蒸发盐胶结作用为主，岩相组合主要由蒸发台地泥晶云岩（图１ｃ）、渗透回流粉－细晶云岩及纹层状膏、盐岩以及局限海泥晶藻云岩（图１ｄ）

（０畅５７～０畅７６，平均０畅６７）；另外由于Ｆｅ

２＋

等大量竞争

离子影响了Ｃａ２＋

，Ｍｇ２＋

有序排列，使含铁或铁白云石的有序度也明显下降。

采自河津剖面马二段顶部的粉－细晶含灰云岩致

密无孔，其δ１８

Ｏ（－５畅８７‰）和δ１３

大量自形－半自形白云石晶体。此类与蒸发岩互层Ｃ（０畅４２‰）较高，含，并具结晶结构的云岩主要形成于泥晶灰岩浅埋藏期的

卤水回流渗透白云化作用［１０－１２］

。由于继承了原岩的

同位素组成，并形成于卤水缓慢交代过程，因此明显富集碳、氧重同位素，且白云石自形程度高。如果云化作用不完全，则形成具云斑构造的含云灰岩或云灰岩也相对较高（图２ａ）。

Ｏ（平均－７畅２４‰）和δＣ（－０畅８９‰）

，俗

称豹皮灰岩，其δ１８１３

此类成岩相主要分布于下奥陶统亮甲山组、冶里组、中奥陶统马家沟组马http:///
一、马三、马五段，是鄂尔多斯

盆地早古生代大规模海退期的产物［１６］

。２畅１畅３　早期大气淡水环境及成岩相

早期淡水成岩环境形成于蒸发台地潮上淡水淋滤及潜流带

［１７－１８］

，其原始岩相主要为泥晶云岩、粉－细

晶云岩和蒸发岩。成岩作用以溶解、去膏化及去云化为特征，岩相组合主要由膏、盐溶角砾云岩（图１ｅ，ｆ）、角砾灰岩、去云化或去膏化细－中晶灰岩（图１ｇ）、含晶间孔粉－细晶云岩构成（图１ｈ）。淡水溶蚀与交代作用改变了原岩的岩相及地球化学特征。淡水溶蚀与交代作用改变了原岩的岩相及地球化学特征。

样品主要采自马五段岩心。在淡水淋滤作用下，膏、盐溶角砾云岩的δ１８

１３

均－Ｏ（平均－８畅６７‰）和δＣ（平原岩则大幅度下降Ｏ（１畅平均７６‰）－１１畅明显降低４７‰）；经淡水淋滤的角砾泥晶灰岩的和；δ去膏及去云化次生灰岩的δ１８１３Ｃ（平均－６畅１７‰）相对于

δ１８下降Ｏ（。

平均－９畅１７‰）和δ１３Ｃ（平均－１畅８２‰）也明显

马五５

段的粉－细晶云岩普遍发育晶间孔隙，夹于上下两套蒸发岩层系之间，是浅埋藏阶段泥晶灰岩的卤水回流渗透白云化作用的结果。之后在近地表淡水及混合水的淋滤、溶蚀作用下，晶间残余灰质被溶

　第５期王起琮，等．鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩成岩相碳、氧稳定同位素特征６５５　　　　

图１　鄂尔多斯盆地下古生界碳酸盐岩岩相特征

ａ畅生屑泥晶灰岩，含球珊瑚及三叶虫碎片，富平，桃曲坡，Ｏ３ｐｌ；ｂ畅鲕粒含云灰岩，早期重力胶结组构，乌海，桌子山，Ｆｉｇ．１　ＰｅｔｒｏｇｒａｐｈｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＬｏｗｅｒＰａｌｅｏｚｏｉｃｃａｒｂｏｎａｔｅｒｏｃｋｓｉｎＯｒｄｏｓＢａｓｉｎ２ｈｌｓｔ；

ｃ畅蒸发台地泥晶云岩，早期灰质交代岩盐晶体形成假晶，建１，Ｏ２ｍ５，３０５３畅００ｍ；ｄ畅局限海泥晶云岩，具藻纹层构造，发育

斜层理，山西，河津，Ｏ２ｍ３；ｅ畅膏、盐溶角砾云岩，溶孔充填早期淡水方解石胶结物，富古７井，Ｏ２ｍ５，２９６７畅６０ｍ；ｆ畅膏、盐溶

角砾云岩，孔隙上部为不发光的淡水方解石，富古７井，Ｏ２ｍ５，２９６２畅６０ｍ；ｇ畅微－细晶次生泥质灰岩，泥质呈隐晶条带状，

富古７井，Ｏ２ｍ５，２９６９畅２０ｍ；ｈ畅含晶间孔粉－细晶白云岩，淡水淋滤溶蚀形成大量晶间孔，榆林，大３０井，Ｏ２ｍ５，３０１９畅００

ｍ；ｉ畅豹斑含云灰岩，云斑沿层面及缝合线分布，斑内白云石为自形晶，榆林，大７８井，Ｏ２ｍ５，２８８５畅９０ｍ；ｊ畅残余鲕粒白云

　　解石发亮光，建１井，Ｏ２ｍ５，３１６１畅２０ｍ；ｌ畅粗－中晶白云岩，具重结晶镶嵌结构，榆林，鄂４井，Ｏ１ｙｌ，３４９１畅５７ｍ岩，鲕粒阴极发光暗淡，粒间充填物发光明亮，建１井，Ｏ２ｍ４，３３０５畅００ｍ；ｋ畅泥晶云岩，早期淡水方解石不发光，晚期热液方

　６５６　

石油与天然气地质第３４卷

Ｆｉｇ．２　Ｃｒｏｓｓ－ｐｌｏｔｏｆδＯｖｓ．δＣｏｆｔｈｅＯｒｄｏｖｉｃｉａｎｃａｒｂｏｎａｔｅ，ｃａｌｃｉｔｅ，ａｎｄｄｏｌｏｍｉｔｅｃｅｍｅｎｔｉｎＯｒｄｏｓＢａｓｉｎ

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