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(3)

１８

１３

图２　鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩及方解石和白云石胶结物的δＯ和δＣ交会图

１８

１３

ａ畅石灰岩及方解石胶结物δ１８Ｏ和δ１３Ｃ交会图；ｂ畅白云岩及白云石胶结物δ１８Ｏ和δ１３Ｃ交会图

解，形成众多晶间孔隙。与未经淡水淋滤作用的马二

１８１３

段粉－细晶云岩样品比较，其δＯ（－９畅３８‰）和δＣ（－１畅４３‰）明显下降，呈现出淡水成岩环境的特征。

台地边缘的颗粒灰岩在早期淡水渗滤作用下，会形成明显的重力及新月形胶结结构，同时沉积物中的

１８

碳、氧稳定同位素也将发生明显的分馏作用，使其δＯ

１３

（－９畅３６‰）和δＣ（－１畅４３‰）明显减小。

此类亚相主要分布于奥陶系马家沟组马http:///
一、马三及马五段。

２畅１畅４　海水交代环境及成岩相

海陆过渡带在地热驱动下，海水自下而上、自陆至海进行热对流，从而沿台地边缘形成了大规模海水交

［１９］

代成岩环境。成岩作用以海水交代白云化作用为主，岩相类型主要为具残余结构及结晶结构的厚层白

［２０－２２］

云岩（图１ｉ，ｊ），典型特征是无蒸发岩伴生。

样品主要采自盆地西、南部马四及马五段岩心。

１８１３

样品的δＯ（平均－６畅７６‰）和δＣ（平均０畅０３‰）

１８

普遍较高，接近于正常海水泥晶及颗粒灰岩的δＯ

１３

（平均－７畅０２‰）和δＣ（平均０畅５５‰），具有海水成岩环境的特征（图２）。据残余结构分析，马四段原岩主要为生屑泥晶灰岩，马五段原岩主要为鲕粒灰岩，

１８１３

因此前者的δＯ和δＣ以及白云石有序度均低于后者。

此类成岩相主要分布于盆地西、南缘及庆阳古陆周边的中奥陶统马家沟组马二及马四段。

２畅２　表生淡水成岩域

表生期淡水成岩环境形成于长期裸露的风化壳，在大气淡水长期、持久淋滤与溶蚀作用下，碳酸盐岩发生大规模岩溶作用，形成溶洞等岩溶地貌，溶洞堆积的富含高岭石的岩溶角砾岩是其典型产物。

样品采自盆地马五段顶部风化壳，岩溶角砾灰岩１８１３

的δＯ（平均－９畅６６‰）和δＣ（平均－６畅１２‰）与岩

１８１３

溶角砾云岩的δＯ（平均－１０畅３１‰）和δＣ（平均－５畅１５‰）接近。岩溶角砾云岩主要分布于盆地内中奥陶统马家沟组马五段顶部，而岩溶角砾灰岩主要分布于富县、延安等局部地区的峰峰组顶部。

表生淡水成岩域中的破裂及大规模岩溶作用是形

［２３－２５］

成碳酸盐岩优质储层的重要机制。

裂缝及溶孔中有大量淡水环境中沉淀的方解石和白云石亮晶胶结物，在阴极射线下不发光（图１ｋ），其１８１３δＯ（平均－９畅１０‰）和δＣ（平均－４畅０５‰）明显偏低。这些淡水成因的胶结物有可能形成于表生期，也有可能形成于早期淡水环境。２畅３　中－深埋藏成岩域

中－深埋藏环境不受地表淡水及海水影响，也未

［７］

达到热变质作用的深度。盆地模拟结果表明，奥陶系在早古生代处于近地表成岩环境（埋深＜１０００ｍ），随基底隆起奥陶系顶部在晚古生代进入表生淡水成岩环境，随基底快速持续沉降，奥陶系至中生代埋藏　　

　　①任战利．鄂尔多斯盆地构造演化与下古生界碳酸盐岩层系天然气成藏历史研究．西安石油大学，２０１１．

　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

６５７　　

至约４０００ｍ，随基底隆起，奥陶系在晚中生代至今重

新抬升至约３０００ｍ，之后奥陶系始终处于中－深埋藏成岩环境，接受了程度不等的埋藏期成岩改造。２畅３畅１　封闭环境及其成岩相

断裂不发育地区，埋藏环境处于封闭状态，成岩作用以重结晶为主。重结晶作用形成的中、粗晶云岩以富含异性白云石、镶嵌结构（图１ｌ）及似斑状构造为特征

［２６］

。

样品主要采自下奥陶统冶里组、亮甲山组。冶里以残余结构中－细晶白云岩为主的海水交代成岩相，

１８１３

具有较高的δＯ和δＣ；以泥晶和粉－细晶云岩为主

１８１３

的蒸发海水成岩相，由于淡水淋滤其δＯ和δＣ低于正常海水成岩相的值；以膏、盐溶蚀角砾灰岩、云岩、次生灰岩及孔隙性粉－细晶云岩为主的早期淡水成岩

１８１３

相，具有相对低的δＯ和δＣ，随淡水淋滤程度增加，１３

δＣ明显减小。

２）表生成岩域根据岩石类型划分为灰岩风化及云岩风化成岩相。前者以溶洞堆积的岩溶角砾灰岩为主，后者以岩溶角砾云岩为主。由于受长期风化及淡

组白云岩杂质少，重结晶程度高，见残余颗粒结构，其δ１８

１３

其原岩Ｏ（（颗粒灰岩－６畅９６‰））的同位素组成和δＣ（－０畅０８‰）；亮甲山组白云岩较高，继承了

含少量泥质组分，具残余球粒结构及似斑状构造，其δ１８

岩有可能是藻球粒灰岩Ｏ（－５畅９１‰）和δ１３

Ｃ。

（－２畅６６‰）相对较低，其原

２畅３畅２　开放环境及其成岩相

断裂系统发育时期，埋藏环境处于开放或曾经开放状态，其间地下热液会沿断裂系统流动，碳酸盐溶解物在孔隙及裂缝中发生沉淀后，即形成热液方解石及热液白云石胶结物。

大部分样品中都可见到不同期次的裂缝，其中热液方解石及白云石在阴极发光下发亮光（图１ｋ），由于碳、氧重同位素在高温环境中大量流失

［２７］

，其δ１８

δ１３

Ｃ明显偏低，且热液方解石的１８

Ｏ和

－１６畅０６‰）和δ１３

Ｃ（平均－６畅２３‰）比热液白云石的

Ｏ（平均

δ１８

（表Ｏ１）。

（平均－１４畅１０‰）和δ１３

Ｃ（平均－５畅０４‰）更低另外开放系统往往有明显的热液活动迹象，酸性地层水侵入会形成长、英质胶结的角砾云岩或灰岩，富含Ｍｇ

２＋

的碱性地下热液接触石灰岩即会形成沿断

裂分布的热液白云岩。由于未能取到代表性样品，文中缺少相关实验数据，其特征有待开展进一步研究工作。

３　结论

碳酸盐岩薄片鉴定成果以及碳、氧稳定同位素分析数据表明，不同成岩环境及成岩相的碳酸盐岩具有明显不同的岩相特征及不同的碳、氧稳定同位素组成，因此是追溯碳酸盐岩成岩环境和划分成岩相的重要依据。

１）近地表成岩域根据介质类型划分为正常海水、蒸发海水、早期淡水及海水交代４类成岩环境与成岩相。以颗粒灰岩及泥晶灰岩为主的正常海水成岩相和

水淋滤作用，其δ１３

裂缝及溶孔中的淡水方解石及白云石胶结物也具有明

Ｃ明显低于早期淡水成岩相的值。显偏低的δ１８１３

３）中－Ｏ深埋藏成岩域根据断裂发育以及地层水和δＣ值。

的活跃程度划分为封闭系统与开放系统成岩相。封闭系统成岩相主要由重结晶云岩或灰岩构成，由于与外界很少有物质交换，所以其同位素组成多继承了其原岩的特征；开放系统成岩相主要由长、英质胶结角砾云岩或灰岩及热液白云岩构成，热液活动在众多晚期裂缝中充填了热液方解石和白云石胶结

物，由于同位素的高温分馏作用，其δ１８１３

现明显的最低值。

Ｏ和δＣ呈参　考　文　献

［１］　张永生，金振奎，谭健．鄂尔多斯地区奥陶系马四麦粒状白云石

的发现及其成因探讨［Ｊ］．岩石矿物学杂志，１９９９，１８（１）：１８－２５．

ＺｈａｎｇｓｔｕｄｙｏｆＹｏｎｇｓｈｅｎｇ，ＪｉｎＺｈｅｎｋｕｉ，ＴａｎＪｉａｎＯｒｄｏｖｉｃｉａｎ．ＴｈｅｄｉｓｃｏｖｅｒｙＭａｊｉａｇｏｕａｎｄ４ｇｅｎｅｔｉｃｍａｔｉｏｎ，Ｏｒｄｏｓｗｈｅａｔａｒｅａｄｏｌｏｍｉｔｅ［Ｊ］．ｃｒｙｓｔａｌｓＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａｉｎｔｈｅｔｈＦｏｒ－

（１）：１８－２５．

ｅｔＭｉｎｅｒａｌｏｇｉｃａ，１９９９，１８［２］　张永生．鄂尔多斯地区奥陶系马家沟群中部块状白云岩的深埋

藏白云化机制［Ｊ］．沉积学报，２０００，１８（３）：４２４－４３０．

ＺｈａｎｇｂｕｒｉｅｄＹｏｎｇｓｈｅｎｇｍａｓｓｉｖｅＯｒｄｏｖｉｃｉａｎ．ＭｅｃｈａｎｉｓｍｓｄｏｌｏｍｉｔｅｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｉｎｃｅｎｔｒａｌｄｏｌｏｍｉｔｉｚａｔｉｏｎＭａｊｉａｇｏｕｏｆｉｎｄｅｅｐｌｙ［Ｊ］．ＡｃｔａＳｅｄｉｍｅｎｔｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０００，１８（３）：４２４－４３０．Ｏｒｄｏｓ

［３］　张传禄，张永生，康祺发，等．鄂尔多斯南部奥陶系马家沟群马六

组白云岩成因［Ｊ］．石油学报，２００１，２２（３）：２２－２７．

ｍｉｔｅＺｈａｎｇＣｈｕａｎｌｕ，ＺｈａｎｇＹｏｎｇｓｈｅｎｇ，ＫａｎｇＱｉｆａ，ｅｔａｌ．Ｇｅｎｅｓｉｓｏｆｄｏｌｏ－［４］　Ｂａｓｉｎｉｎ刘德良［Ｊｔｈｅ，］孙先如．ＡｃｔａｓｉｘｔｈＰｅｔｒｏｌｅｉｍｅｍｂｅｒ，李振生ＳｉｎｉｃａｏｆＭａｊｉａｇｏｕ．鄂尔多斯盆地奥陶系白云岩碳氧同位

，２００１，２２（３）Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ：２２ｉｎ－ｔｈｅ２６．ｓｏｕｔｈｅｒｎＯｒｄｏｓ素分析［Ｊ］．石油实验地质，２００６，２８（２）：２０－３０．

ＬｉｕｇｅｎＤｅｌｉａｎｇ，ＳｕｎＸｉａｎｒｕ，Ｌｉ［５］　ｔｒｏｌｅｕｍｉｓｏｔｏｐｅ赵俊兴，Ｇｅｏｌｏｇｙｏｎｔｈｅ陈洪德，＆ＯｒｄｏｖｉｃｉａｎＺｈｅｎｓｈｅｎｇ张锦泉Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｏｌｏｓｔｏｎｅｓ．Ａｎａｌｙｓｉｓ，等．鄂尔多斯盆地中部马五段白云岩成

，２００６，２８（２）ｉｎｔｈｅ：２０Ｏｒｄｏｓｏｆｃａｒｂｏｎ－３０．Ｂａｓｉｎａｎｄ［Ｊ］．ｏｘｙＰｅ－－因机理研究［Ｊ］．石油学报，２００５，２６（５）：３８－４７．

ｍｉｔｅＺｈａｏｉｎＪｕｎｘｉｎｇｔｈｅｆｉｆｔｈ，ＣｈｅｎＨｏｎｇｄｅ，ＺｈａｎｇＪｉｎｑｕａｎ，ｅｔａｌ．Ｇｅｎｅｓｉｓｏｆｄｏｌｏ－Ｂａｓｉｎ［Ｊ］．ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｅｉｍｅｍｂｅｒＳｉｎｉｃａｏｆＭａｊｉａｇｏｕ，２００５，２６（５）Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ：３８ｉｎ－４７．