萬友利，王 劍，付修根，王 東

(1.自然資源部 沉積盆地與油氣資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610081； 2.中國地質(zhì)調(diào)查局 成都地質(zhì)調(diào)查中心 沉積地質(zhì)研究室，四川 成都 610081； 3.西南石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500)

“白云石(巖)問題”一直是沉積學(xué)最具爭(zhēng)議的焦點(diǎn)問題之一。近年來，有人在實(shí)驗(yàn)室條件下合成了無序白云石[1]，以及對(duì)“生物白云巖”的深入研究，提出微生物能夠克服動(dòng)力學(xué)障礙，促進(jìn)白云石沉淀[2]，但對(duì)古代地層中的大套白云巖而言，沉積學(xué)家和石油勘探家仍認(rèn)為是白云石化作用的產(chǎn)物[3-4]。白云石化作用研究的核心內(nèi)容是白云石化流體及水-巖作用過程，并據(jù)此建立相應(yīng)的白云石化模式：準(zhǔn)同生作用[5]、埋藏作用[6]、盆地深層熱鹵水[7]、以及巖漿熱液[8]或地幔熱流體作用等，形成多種觀點(diǎn)并存的局面。同時(shí)，碳酸鹽巖在埋藏過程中的成巖環(huán)境及流體性質(zhì)，直接影響碳酸鹽巖儲(chǔ)層中礦物的溶蝕和沉淀過程，進(jìn)而控制著儲(chǔ)層的孔、洞形成和保存程度，是制約白云巖儲(chǔ)層質(zhì)量的關(guān)鍵因素[4，9-10]。

羌塘盆地位處青藏高原腹地，是中國勘探程度最低的中生代海相沉積盆地。經(jīng)過近20余年的勘探表明，布曲組白云巖儲(chǔ)層是羌塘盆地中生代沉積構(gòu)造層整體致密背景下的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層[11-12]。前人對(duì)這套儲(chǔ)層分別從沉積環(huán)境[13-14]、白云巖成因[15-23]和儲(chǔ)層特征[15-16，24]等方面進(jìn)行了大量研究研究，他們關(guān)于這套白云巖儲(chǔ)層的成因的認(rèn)識(shí)不僅存在爭(zhēng)議，而且難以確保獲取的研究區(qū)白云巖地球化學(xué)信息的準(zhǔn)確和全面。如前期的研究均采用全巖樣品進(jìn)行，所獲取的白云巖地球化學(xué)信息無法準(zhǔn)確反映其白云石化流體性質(zhì)，同時(shí)他們也僅是簡(jiǎn)單套用混合水白云石化模式，并未結(jié)合羌塘盆地實(shí)際[15-21]，或者研究?jī)H限于晶粒白云巖，未能全面涵蓋所有白云巖類型[22]，即使新近提出的、可能更符合實(shí)際的觀點(diǎn)“布曲組白云巖是多期次白云石化疊加的結(jié)果”[23，25-26]，也需要更多的研究資料證實(shí)。鑒于此，本次研究在前期詳細(xì)巖石學(xué)分類基礎(chǔ)上，通過獲取不同類型和不同世代碳酸鹽礦物的C,O和Sr同位素，結(jié)合流體包裹體測(cè)溫資料，恢復(fù)南羌塘坳陷布曲組成巖環(huán)境、反演白云巖成因流體性質(zhì)及演化過程，以期為羌塘盆地碳酸鹽巖儲(chǔ)層勘探提供地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

羌塘盆地位于特提斯域東段，是在前奧陶系結(jié)晶基底上發(fā)育的中生代海相沉積盆地[13，27-28]，夾持于北側(cè)可可西里-金沙江縫合帶和南側(cè)班公湖-怒江縫合帶之間，自北向南分為羌塘北緣褶皺沖斷帶、北坳陷、中央隆起帶和南坳陷4個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元，盆地主體呈“兩坳夾一隆”的構(gòu)造格局(圖1)。南坳陷的構(gòu)造演化與其南側(cè)的中特提斯洋的演化息息相關(guān)。在晚三疊世末期，盆地南側(cè)的拉薩地塊向北擠壓之后，地球動(dòng)力學(xué)翻轉(zhuǎn)，造成班公湖-怒江洋盆(中特提斯洋)的又一次擴(kuò)張，標(biāo)志著羌塘中生代海相沉積盆地的開啟[13]，經(jīng)歷早侏羅世曲色組的裂陷期，到中侏羅世色哇組和布曲組沉積期，盆地進(jìn)入持續(xù)穩(wěn)定的沉降階段——拗陷期[28]。受盆地南側(cè)班公湖-怒江洋盆(中特提斯洋)進(jìn)一步擴(kuò)展影響，在盆地拗陷期，發(fā)育了布曲組巨厚層碳酸鹽巖。南坳陷布曲組白云巖在剖面上具有南北分帶、東西分塊的特征，即在南坳陷自西向東分為隆鄂尼區(qū)塊、昂達(dá)而錯(cuò)區(qū)塊和達(dá)卓馬-鄂斯瑪區(qū)塊[24]。

2 巖石學(xué)特征

前人依據(jù)地質(zhì)剖面資料，認(rèn)為研究區(qū)白云巖儲(chǔ)層在垂向上呈大套白云巖出露，但剖面風(fēng)化嚴(yán)重，掩蓋很多可靠的地質(zhì)信息。依據(jù)2014年QZ12井的巖心資料：該井鉆遇布曲組地層傾角較大(可達(dá)60°)，將在剖面上風(fēng)化嚴(yán)重的巖層厚度放大后，井深213.56 m至地表發(fā)育白云巖儲(chǔ)層，此白云巖段不是大套白云巖，而是表現(xiàn)出多個(gè)受高頻相對(duì)海平面變化的巖性旋回疊置(圖2)。共識(shí)別出81個(gè)灰?guī)r-白云巖(厘)米級(jí)旋回，每個(gè)旋回底部發(fā)育薄層狀泥晶灰?guī)r(圖2a)、泥晶砂屑灰?guī)r或亮晶砂屑灰?guī)r，向上變?yōu)榛屹|(zhì)云巖-白云巖，在巖心上，白云巖層段可分為紋層狀白云巖、細(xì)晶白云巖、中晶白云巖及白云巖角礫，并且白云巖段普遍含油。QZ11井底部576.30～587.30 m井段發(fā)育灰黑色針孔狀中晶白云巖，裂隙發(fā)育，充填白色鞍形白云石脈或白色方解石脈，587.30～592.25 m井段發(fā)育灰黑色含藻白云巖，局部重結(jié)晶作用強(qiáng)烈，592.25～600.00 m井段發(fā)育灰黑色針孔狀中晶白云巖，裂隙發(fā)育，充填鞍形白云石脈。

圖1 羌塘盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐峙c研究區(qū)位置Fig.1 Division of tectonic units in the Qiangtang Basin and the location of the study area

在前期研究工作中[23-26]，依據(jù)研究區(qū)白云巖對(duì)先驅(qū)灰?guī)r原始組構(gòu)的保留程度，分為保留先驅(qū)灰?guī)r原始組構(gòu)的白云巖和晶粒白云巖，保留先驅(qū)灰?guī)r原始組構(gòu)的白云巖包括紋層狀白云巖(圖2b)、微-粉晶白云巖和(殘余)顆粒白云巖(圖2f)，微粉晶白云巖主要由微晶-粉晶級(jí)白云石組成，晶體細(xì)小、自形程度差，多為半自形-它形晶體，在巖心上多呈紋層狀產(chǎn)出，局部可見似鳥眼構(gòu)造。(殘余)顆粒白云巖的最大特點(diǎn)是保留或具殘余先驅(qū)灰?guī)r的原始組構(gòu)，在巖心上，這類白云巖的顆粒以藻砂屑為主，偶見殘余藻砂屑結(jié)構(gòu)。晶粒白云巖依據(jù)晶體邊界將其分為自形晶、半自形晶和它形晶[29-30]；按照晶體大小分為細(xì)晶和中-粗晶，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，將晶粒白云巖分為細(xì)晶、自形白云巖，細(xì)晶、半自形白云巖和中-粗晶、它形白云巖。同時(shí)，由于白云石可以以充填物的形式發(fā)育在裂縫或孔洞中，對(duì)白云巖儲(chǔ)層成因具有重要指示意義，如鞍形白云石往往被認(rèn)為與熱液有關(guān)[8]，因此將這類白云石單獨(dú)分為白云石充填物。

細(xì)晶、自形白云巖在研究區(qū)分布廣泛，剖面上見到的“砂糖狀含油白云巖”多以該類白云巖為主(圖2c)，在巖心上以淺灰黃色-淺灰色為主，呈中厚層狀產(chǎn)出，顯微鏡下以細(xì)晶(0.05～0.25 mm)為主，少量粉晶，晶間孔隙發(fā)育，局部被亮晶方解石充填(圖2g)。細(xì)晶、半自形白云巖在研究區(qū)發(fā)育程度僅次于細(xì)晶、自形白云巖的規(guī)模，剖面上見到的“砂糖狀含油白云巖”包括部分該類白云巖，巖心上以深灰色為主，多與細(xì)晶、自形白云巖呈互層狀產(chǎn)出。鏡下以細(xì)晶為主，晶體自形程度比細(xì)晶、自形白云巖有所降低，以半自形為主，少量半自形—它形，晶體間以線接觸為主，局部可見鑲嵌狀接觸，晶間孔隙較細(xì)晶、自形白云巖大幅度降低，部分孔隙被方解石充填。研究區(qū)中-粗晶、它形白云巖包括兩種：一種在巖心上呈斑點(diǎn)狀產(chǎn)出，鏡下為含灰質(zhì)白云巖或者灰質(zhì)白云巖，屬于過渡性巖類(圖2i)，發(fā)現(xiàn)白云石部位多為異化顆粒間的灰泥或膠結(jié)物，少量為生物骨骼；另一種以灰色-深灰色、塊狀或中厚層狀產(chǎn)出的純白云石，鏡下以中-粗晶為主(0.25～2 mm)，局部可見細(xì)晶或泥-粉晶重結(jié)晶形態(tài)，晶間孔隙匱乏，正交偏光下見波狀消光(圖2h)。

白云石膠結(jié)物包括和鞍形白云石充填，細(xì)-中晶、自形白云石充填物發(fā)育在白云巖晶間孔隙內(nèi)壁上，以細(xì)晶為主，少量粉晶或中晶，向孔方向晶體自形程度變好，具有平直的晶面邊界(圖2j)；鞍形白云石充填物在QZ11井587.30～600.00 m井段最為發(fā)育，該井段白云巖巖心為灰黃色針孔狀白云巖(圖2d)，鏡下見白云石充填物晶粒粗大，單偏光下晶面污濁，正交偏光下具明顯的波狀消光特征，晶體邊界彎曲呈似鐮刀狀(圖2k)。

圖2 羌塘盆地南坳陷QZ12井布曲組白云巖儲(chǔ)層縱向上巖性結(jié)構(gòu)及照片特征Fig.2 The characteristics of the vertical lithologic structure of the Buqu Formation in Well QZ12 in southern depression of Qiangtang Basin

3 測(cè)試方法與測(cè)試結(jié)果

本次研究是在前期詳細(xì)巖石學(xué)分類基礎(chǔ)上完成，在進(jìn)行巖石學(xué)分類研究時(shí)，用牙鉆對(duì)不同類型白云石樣品進(jìn)行取樣(精度0.05～0.1 mm)，保留副樣。選擇白云石類型單一、受成巖后生作用影響小、純度高的白云巖及縫、洞內(nèi)充填的白云石和方解石等礦物，剔除白云石化后被其他礦物充填或溶蝕蝕變的樣品。樣品經(jīng)粉碎處理后，用瑪瑙碾缽磨細(xì)至200目備用。

對(duì)QZ11井和QZ12井不同類型白云巖及充填物進(jìn)行系統(tǒng)樣，共采集樣品35件，其中微粉晶白云巖樣品3件，細(xì)晶、自形白云巖樣品5件，細(xì)晶、半自形白云巖樣品5件，中-粗晶、它形白云巖樣品6件，細(xì)-中晶、自形白云石充填物1件，鞍形白云石充填物4件，裂縫內(nèi)充填方解石脈7件，分離出白云巖晶間孔內(nèi)充填的方解石1件，為方便對(duì)比分析，采集未受明顯成巖蝕變的泥晶灰?guī)r樣品2件、亮晶砂屑灰?guī)r1件。

灰?guī)r及各類白云石樣品(共27件)的碳氧同位素測(cè)試，在成都理工大學(xué)“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”完成，儀器為MAT253同位素質(zhì)譜分析儀；方解石充填物樣品(共8件)的碳氧同位素分析，在西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成，儀器為MAT252同位素質(zhì)譜分析儀。碳氧同位素測(cè)試時(shí)，均采用純磷酸法制備CO2，即對(duì)已磨細(xì)至200目的樣品用無水正磷酸溶解，在25 ℃真空條件下反應(yīng)24 h，以消除可能存在的方解石影響，隨后收集純化的CO2氣體，用于質(zhì)譜儀分析，結(jié)果采用PDB標(biāo)準(zhǔn)，以δ值表示，檢測(cè)依據(jù)DZ/T0184.17—1997，分析誤差±0.0005%。

Sr同位素分析在成都理工大學(xué)“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”完成，儀器為熱電離固體同位素質(zhì)譜(TIMS)，化學(xué)流程按國際通用規(guī)范，溶樣后經(jīng)陽離子交換柱分離純化，實(shí)驗(yàn)條件為溫度22 ℃，濕度50%，檢測(cè)依據(jù)采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)局標(biāo)準(zhǔn)樣品NBS987，87Sr/86Sr比值的分析誤差±0.002%。

羌塘盆地南坳陷布曲組灰?guī)r、白云巖及各類縫、洞充填物的C,O和Sr同位素測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 羌塘盆地南坳陷QZ12井布曲組白云巖及充填物C，O和Sr同位素值Table 1 The C，O and Sr isotopic values of each type of the Buqu dolomites from Well QZ12 in southern depression of Qiangtang Basin

4 同位素地球化學(xué)特征

自寒武系以來，沉積巖中C、O和Sr同位素隨地質(zhì)年代呈明顯變化[31]。其中，C、O同位素是進(jìn)行古海洋環(huán)境[32-33]、古海平面變化[34]以及物源分析[35]等研究工作的常用手段，也可用來研究成巖強(qiáng)度[36]，以及進(jìn)行成巖流體示蹤[37-38]。由于Sr在海水中殘留時(shí)間遠(yuǎn)長(zhǎng)于海水的混合時(shí)間，因而任意時(shí)代全球范圍內(nèi)的海相Sr在同位素組成上是均一的[39]，并且Sr同位素在地質(zhì)歷史時(shí)期中不像C和O同位素那樣易因生物、鹽度、溫度和壓力的變化而分餾或同位素交換，可作為碳酸鹽巖成巖流體示蹤有效手段[40]。羌塘盆地布曲組沉積期，隨著盆地南側(cè)的班公湖-怒江洋盆進(jìn)一步擴(kuò)張，盆地內(nèi)部發(fā)生大規(guī)模海侵，風(fēng)化作用減弱，陸殼鋁硅質(zhì)碎屑輸入降低，同時(shí)受班公湖-怒江洋盆中幔源物質(zhì)影響，造成87Sr/86Sr值下降(表1)，并可與全球?qū)Ρ萚31]。

4.1 碳、氧同位素

4.1.1 準(zhǔn)同生階段同位素特征

研究區(qū)布曲組白云巖段中伴生的灰?guī)r樣品(表1)，泥晶灰?guī)r的δ13C(PDB)值變化范圍為1.19‰～1.96‰，平均值為1.58‰，亮晶砂屑灰?guī)rδ13C(PDB)值為2.57‰，泥晶灰?guī)rδ13C(PDB)值與同期海相方解石(0～2‰)相當(dāng)[31]，而亮晶砂屑灰?guī)rδ13C(PDB)值高于同期海相方解石。按通常理解，生物活動(dòng)影響的碳酸鹽巖δ13CPDB值往往具有負(fù)偏特征，如大洋缺氧事件(T-AOE)碳同位素曲線“CIE”[41-42]。對(duì)研究區(qū)而言，亮晶砂屑灰?guī)r的δ13C(PDB)值高于同期海相方解石，分析原因可能在于：亮晶砂屑灰?guī)r的砂屑為藻屑，藻類在繁育時(shí)以消耗水體中12C為主，使得水體中13C相對(duì)富集，進(jìn)而造成在此環(huán)境中沉積的無機(jī)碳酸鹽礦物13C正偏；也可能代表亮晶砂屑灰?guī)r形成于具局限環(huán)境的蒸發(fā)條件[43]?；?guī)r樣品的δ18O(PDB)值變化范圍為-8.62‰～-7.47‰，平均值為-8.11‰，雖然低于中侏羅統(tǒng)巴通階海相方解石的氧同位素組成[31]，但與前人報(bào)道的羌塘盆地中生代布曲組泥晶灰?guī)r值相當(dāng)，可能代表著羌塘盆地O同位素演化的特征[43-44]。假設(shè)中侏羅統(tǒng)巴通階海水中直接沉淀的方解石δ18O(PDB)值分布范圍為-8.6‰～-7.47‰，由于從相同流體中形成的方解石和白云石的O同位素之間存在著1.5‰～3.5‰的分餾[45]，取其平均值2.5‰，得出同期正常海水中形成的白云石O同位素范圍為-6.12‰～-4.97‰，以此為參考，可進(jìn)行研究區(qū)不同類型白云巖的成因流體性質(zhì)的探討。

準(zhǔn)同生階段發(fā)育的微-粉晶白云巖(表1)，其δ18O(PDB)值變化范圍為-4.22‰～-3.37‰，平均值為-3.81‰；δ13C(PDB)值變化范圍3.42‰～ 4.23‰，平均值3.80‰。一般認(rèn)為蒸發(fā)條件下，隨著水體鹽度的升高，其沉積的碳酸鹽巖C和O同位素值往往出現(xiàn)正偏[43]。對(duì)比研究區(qū)同期灰?guī)r，準(zhǔn)同生階段白云巖的C-O同位素均呈明顯正偏特征，但又未在巖心上見到伴生的蒸發(fā)鹽類，說明該類白云巖可能繼承了碳酸鹽泥的C同位素組成，同時(shí)受到蒸發(fā)海水的改造。結(jié)合區(qū)域沉積背景，布曲組下伏地層莎巧木組沿鄂雅錯(cuò)北東、畢洛錯(cuò)東、昂達(dá)爾錯(cuò)和其香錯(cuò)西一線展布，大致平行于肖茶卡-畢洛錯(cuò)裂陷槽[28]，為淺海-陸棚環(huán)境發(fā)育的灘壩砂體，形成水下障壁，布曲組沉積時(shí)繼承了這一古地貌特征，發(fā)育了臺(tái)緣礁灘環(huán)境碳酸鹽巖沉積[23]，布曲組白云巖段往往發(fā)育在高頻相對(duì)海平面下降過程，隨著海平面下降，強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用使得海水咸化，表層的海水在濃度差或鹽度差的驅(qū)動(dòng)下形成對(duì)流，擴(kuò)散到碳酸鹽泥中，交代形成微-粉晶白云巖。

4.1.2 淺埋藏階段同位素特征

研究區(qū)淺埋藏階段形成的白云巖包括細(xì)晶、自形白云石和細(xì)晶、半自形白云石(表1)，細(xì)晶、自形白云巖樣品的δ18O(PDB)值變化范圍為-4.56‰～-4.23‰，平均值為-4.34‰，δ13C(PDB)值變化范圍為3.18‰～4.11‰，平均值為3.62‰；細(xì)晶、半自形白云巖樣品的δ18O(PDB)值變化范圍為-6.57‰～-5.56‰，平均值為-6.10‰，δ13C(PDB)值變化范圍為2.72‰～4.42‰，平均值為3.71‰。這兩類白云巖的C同位素組成與準(zhǔn)同生階段微粉晶白云巖相當(dāng)(圖3)，但要高于同期灰?guī)rδ13C(PDB)值，說明該階段發(fā)育的白云巖碳同位素組成可能繼承了先驅(qū)灰?guī)r的C同位素值，同時(shí)受到蒸發(fā)海水的影響，也有可能為高頻相對(duì)海平面下降階段，由于臺(tái)緣灘向陸一側(cè)的海水受到障壁阻礙，與廣海溝通受限，同時(shí)海洋生物(如藻類)大量發(fā)育，使得12C大量向有機(jī)碳庫遷移，進(jìn)而造成該時(shí)期沉積的碳酸鹽中13C富集，在經(jīng)歷淺埋藏階段白云石作用時(shí)，繼承了先驅(qū)灰?guī)r的C同位素組成。O同位素方面，雖然這兩類白云巖的δ18O(PDB)‰值均高于同期灰?guī)r，結(jié)合C同位素組成，可以指示白云石化流體為同期蒸發(fā)海水，但相較于微粉晶白云巖，這兩類白云巖的δ18O(PDB)值呈明顯負(fù)偏，且細(xì)晶、半自形白云巖的δ18O(PDB)值也負(fù)偏于細(xì)晶、自形白云巖(圖3)，說明隨著埋藏深度的增加，地層溫度逐漸升高，造成O同位素分餾，使得淺埋藏階段白云巖δ18O(PDB)值低于準(zhǔn)同生階段。細(xì)晶、半自形白云巖δ18O(PDB)值低于細(xì)晶、自形白云巖，說明細(xì)晶、半自形白云巖發(fā)育時(shí)間要晚于細(xì)晶、自形白云巖，可能發(fā)育在淺埋藏階段末期。

圖3 羌塘盆地南坳陷布曲組不同類型白云巖C-O 同位素交匯圖Fig.3 The cross-plot of O and C isotope values for each type of the Buqu dolomites in southern depression of Qiangtang Basin

4.1.3 中-深埋藏階段同位素特征

中-深埋藏階段的中-粗晶、它形白云巖(表1)，其δ18O(PDB)值變化范圍為-8.22‰～-6.37‰，平均值為-7.36‰；δ13C(PDB)值變化范圍3.24‰～4.14‰，平均值為3.81‰。布曲組沉積物在進(jìn)入中深埋藏階段，縫合線開始出現(xiàn)，其深度一般在600 m以下，該階段形成的白云巖以中-粗晶、它形白云石為主，并且形成的溫度與圍巖溫度相當(dāng)，沒有明顯的熱異常。在巖心上，該階段發(fā)育的白云巖有兩種產(chǎn)出方式：一種是不徹底的或者是選擇性的白云石化產(chǎn)物，屬于灰?guī)r和白云巖之間的過度類型；另一種則是以灰色或深灰色、中厚層狀(塊狀)產(chǎn)出的純白云巖，巖心上裂縫及溶蝕孔洞發(fā)育程度高，并伴隨有鞍形白云石的充填，說明該類白云巖可能在埋藏過程中受到熱液流體的改造。

中-粗晶、它形白云巖主要由非平面-曲面、它形白云石組成，與前面的晶粒白云巖在結(jié)構(gòu)上差別明顯，前人研究認(rèn)為較高的形成溫度[29-30]、高度過飽和的白云石化流體[29]、以及晶體為爭(zhēng)奪生長(zhǎng)空間而產(chǎn)生的競(jìng)爭(zhēng)性生長(zhǎng)[46]是晶面彎曲的因素，對(duì)于羌塘盆地南坳陷布曲組中-粗晶、它形白云巖而言，相對(duì)較粗的晶粒、波狀消光以及伴生有壓溶縫合線的現(xiàn)象，說明其形成于溫度不斷升高的中-深埋藏階段[47]。該類白云巖的O同位素明顯負(fù)偏，比細(xì)晶白云巖降低2‰，而C同位素變化不明顯，說明白云石化流體仍為殘存的同期海水，也說明其成因與高溫有關(guān)。

中-深埋藏條件下地層溫度增高，抑制白云石形成的動(dòng)力學(xué)因素大大減弱，有利于白云石的形成，但深埋藏條件下Mg2+的供應(yīng)有限，所以不能形成大量的白云石，可能選擇性交代的方式形成不徹底白云石化作用的產(chǎn)物——過渡性巖類；也可能將先期形成的白云石經(jīng)重結(jié)晶作用，形成中厚層狀(塊狀)產(chǎn)出的純白云巖。對(duì)純的中-粗晶、它形白云巖來說，經(jīng)歷埋藏階段多期次白云石化流體的改造作用，常形成環(huán)帶狀結(jié)構(gòu)，成巖晚期的強(qiáng)還原條件以及大的白云石晶粒、曲面化的晶體邊界，都指示研究區(qū)晶粒白云巖經(jīng)歷了封閉還原的中-深埋藏環(huán)境。

4.1.4 構(gòu)造熱事件熱液改造階段同位素特征

本次研究共分析了4件樣品(表1)，其δ18O(PDB)值變化范圍為-10.41‰～-8.56‰，平均值為-9.45‰；δ13C(PDB)值變化范圍為-0.09‰～3.38‰，平均值為1.61‰。其δ13C(PDB)值組成與同期灰?guī)r、微粉晶白云巖相當(dāng)或略低，δ18O(PDB)值均低于同期灰?guī)r、晶粒白云巖，說明鞍形白云石的成巖流體可能有外源流體的參與，大部分樣品具有更低的δ18O(PDB)值，可能與更高的形成溫度有關(guān)，結(jié)合巖石學(xué)特征及區(qū)域構(gòu)造背景，鞍形白云石的成因流體及成因機(jī)制與青藏高原隆升過程中構(gòu)造熱事件提供的熱源有關(guān)[23]。

熱液流體活動(dòng)在布曲組不僅留下熱液礦物痕跡，在其與布曲組碳酸鹽巖相互作用過程中也會(huì)使碳酸鹽巖礦物成分發(fā)生變化，熱液白云石化成因的白云石晶體見潔凈明亮帶與污濁帶間互的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，明亮帶與污濁帶之間的接觸界線為規(guī)則的直線型，表明二者形成時(shí)未受溶蝕作用影響，二者之間無間斷，為連續(xù)形成[48]。在顯微鏡下：鞍形白云石具波狀消光特征，局部可見鐮刀狀消光，這一特征屬于高溫狀態(tài)下的白云石，由于自身重力產(chǎn)生塑性流變變形所致；在與圍巖關(guān)系上，鞍形白云石可與圍巖呈突變接觸，鞍形白云石沿切割基質(zhì)白云巖的裂縫分布，兩者之間界限明顯，說明這類充填物形成于基質(zhì)白云石之后，顯示出非常強(qiáng)烈的后期改造特征，這在研究區(qū)最為常見；鞍形白云石也可與圍巖呈漸變關(guān)系，即鞍形白云石充與圍巖間的界限并不明顯，通常在孔洞發(fā)育部位或在自由生長(zhǎng)是才顯示出鞍形白云石的特征，由于這部分鞍形白云石多發(fā)育在中-粗晶、它形白云巖中，因此兩者在成因上可能具有相似性和繼承性。

4.1.5 縫、洞充填物同位素特征

細(xì)-中晶、自形白云石充填物，可能形成于淺埋藏末期或中-深埋藏階段，主要為先期形成的白云石的經(jīng)歷重結(jié)晶作用形成，因?yàn)闃悠份^少，難以說明問題。裂縫中充填方解石脈，其C和O同位素組成變化均較大，δ18O(PDB)值甚至低于鞍形白云石，若形成于封閉的埋藏階段，其沉淀時(shí)間越晚，形成溫度越高，則δ18O(PDB)‰負(fù)偏程度越高，相應(yīng)的，經(jīng)歷高溫改造的白云巖O同位素組成也發(fā)生相應(yīng)變化，這與研究觀察到的現(xiàn)象明顯不符，說明裂縫中充填方解石脈的成因流體與外來流體有關(guān)。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化背景，在高原隆升過程中，發(fā)育的斷裂系統(tǒng)溝通了大氣淡水，由于大氣淡水的參與，形成的裂縫中充填方解石脈C和O同位素組成明顯負(fù)偏。

4.2 鍶同位素

研究區(qū)布曲組灰?guī)r、大部分白云巖及白云石填隙物的鍶同位素組成與同期海水87Sr/86Sr值(0.707 10-0.707 96)相當(dāng)[31]，說明形成這些白云巖的成因流體為同期蒸發(fā)海水，16D-14樣品的87Sr/86Sr值略高于同期海水，可能與高頻相對(duì)海平面下降末期有地表徑流進(jìn)入有關(guān)。中-粗晶、它形白云石樣品的87Sr/86Sr值介于0.707 234～0.707 865，其δ13C(PDB)值雖與準(zhǔn)同生階段、淺埋藏階段形成的晶粒白云巖值相當(dāng)，但在Sr-C同位素交匯圖上(圖4)，明顯分為兩個(gè)區(qū)域，即16D-01和16D-12樣品的87Sr/86Sr值明顯低于其他白云巖樣品，同時(shí)，Sr-O同位素組成不具有協(xié)變性(表1)，說明中-粗晶、它形白云巖的成因機(jī)制可能包括交代作用和重結(jié)晶作用2種：中-深埋藏階段地層流體交代先驅(qū)灰?guī)r，形成中-粗晶、它形白云石；先期形成的白云巖在中-深埋藏階段經(jīng)過重結(jié)晶形成中-粗晶、它形白云石，并且可能以重結(jié)晶作用為主，交代作用為輔。

細(xì)-中晶、自形白云石充填物及白云巖晶間孔充填的方解石，其87Sr/86Sr值高于同期海水值，結(jié)合薄片鑒定結(jié)果，細(xì)-中晶、自形白云石充填物只發(fā)育在微粉晶白云巖和細(xì)晶白云巖的晶間孔內(nèi)壁，說明白云石充填可能與高87Sr/86Sr值先期白云巖重結(jié)晶有關(guān)；白云巖晶間孔充填的方解石的形成，可能與淺埋藏階段具有高87Sr/86Sr值背景的白云石化作用過程相伴，繼承了高87Sr/86Sr值特征。

圖4 羌塘盆地南坳陷布曲組不同類型白云巖Sr-C 同位素交匯圖Fig.4 The cross-plot of Sr and C isotope values for each type of the Buqu dolomites in southern depression of Qiangtang Basin

鞍形白云石充填物的87Sr/86Sr值(0.708 18～0.708 876)，普遍高于布曲組灰?guī)r、白云巖、及白云石充填物，說明鞍形白云石的成因流體有外來流體的參與，外來流體流經(jīng)布曲組上覆、下伏的碎屑巖地層，吸附大量放射性成因的87Sr，導(dǎo)致成因流體中87Sr/86Sr值的升高。外來流體若僅為深部地層流體——高鹽度的鹵水，結(jié)合氣液兩相鹽水包裹體測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)：晶粒白云巖中包裹體的均一溫度介于65.5～139.7 ℃、冰點(diǎn)溫度介于-13.0～20.3 ℃(平均-17.8 ℃)，鞍形白云石中包裹體均一溫度介于156.0～226.9 ℃、冰點(diǎn)溫度為-10.0～0.9 ℃(平均為-4.4 ℃)，表明鞍形白云石的成因流體中有大氣淡水的參與。結(jié)合青藏高原隆升過程，布曲組沉積以后，快速進(jìn)入埋藏階段，至早白堊世晚期，由于拉薩地塊與羌塘地塊的碰撞，在北羌塘坳陷以表現(xiàn)為擠壓背景，但在南羌塘坳陷以近東西向剪切應(yīng)力為主，形成深大斷裂，大氣淡水下滲至深部地層，再經(jīng)過下伏地層進(jìn)入布曲組白云巖，對(duì)地層流體進(jìn)行稀釋，同時(shí)俘獲下伏雀莫錯(cuò)組碎屑巖地層中高87Sr/86Sr值的流體，進(jìn)而形成具87Sr/86Sr值的鞍形白云石沉淀。另外，研究區(qū)北部的賽幫集-那小祁優(yōu)薩農(nóng)根布曲組剖面中，可見安山玢巖侵入體，其侵入時(shí)間為78～64 Ma[23]，可能為鞍形白云石成因流體的熱源，鞍形白云石稀土元素δEu異常的成因分析也證實(shí)構(gòu)造熱事件提供了熱源[25]。布曲組中發(fā)育的鞍形白云石充填物表明，研究區(qū)中侏羅統(tǒng)布曲組碳酸鹽巖經(jīng)歷了大氣淡水淋濾和熱液改造，這對(duì)深埋藏條件下的碳酸鹽巖儲(chǔ)層中孔隙的形成、充填及保存具有重要意義，可能成為布曲組白碳酸鹽巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供新的方向。

5 結(jié)論

1)羌塘盆地中侏羅統(tǒng)布曲組基質(zhì)白云巖經(jīng)歷了準(zhǔn)同生階段—淺埋藏階段—中-深埋藏階段的疊加，白云石O同位素隨著埋藏深度的增加而負(fù)偏，Sr同位素與同期海水相當(dāng)，說明這一演化過程的白云石化流體為同期蒸發(fā)海水。在疊加構(gòu)造熱液改造之后，鞍形白云石充填物氧同位素進(jìn)一步負(fù)偏，Sr同位素則重偏，說明此過程白云巖成因流體性質(zhì)發(fā)生明顯變化，有外來流體的加入。

2)研究區(qū)準(zhǔn)同生階段白云石同位素特征反映了準(zhǔn)同生期微粉晶白云石成因流體為同期高頻相對(duì)海平面下降末期蒸發(fā)背景下咸化的高鹽度海水。

3)淺埋藏階段形成的細(xì)晶白云巖、白云石及方解石充填物，以及中-深埋藏階段的中-粗晶、它形白云巖，其成巖流體均為埋藏的同期蒸發(fā)海水。這種海水可以是正常鹽度，也可以是中等鹽度，在埋藏過程中因水-巖相互作用提高鹽度，并隨地層溫度升高，能夠突破白云石成核熱力學(xué)屏障，對(duì)先驅(qū)灰?guī)r進(jìn)行交代，淺埋藏階段形成的白云石充填物可能是先期白云巖經(jīng)重結(jié)晶而來。白云石晶粒由自形向半自形的變化，是過度白云石化作用對(duì)空間競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果，而晶體的非平面-曲面化是由溫度升高引起，并且隨著深度的增加，由于同位素分餾作用，δ18O(PDB)值明顯下降，但δ13C(PDB)值變化不大。

4)鞍形白云石的C,O和Sr同位素組成與準(zhǔn)同生階段、埋藏階段白云巖的相應(yīng)組成相差甚大，特別是O同位素明顯較中-粗晶、它形白云巖負(fù)偏，Sr同位素組成也高于全球中侏羅統(tǒng)布曲組沉積期海水組成，說明形成鞍形白云石的成因流體有外來流體的參與，推測(cè)可能為大氣淡水下滲至深部地層，再經(jīng)下伏雀莫錯(cuò)組碎屑巖地層進(jìn)入到布曲組中。

5)裂縫內(nèi)充填的亮晶方解石脈的C和O同位素組成，與白云石晶間孔中充填方解石、鞍形白云石的C氧同位素組成相比，差異較大，且δ18O(PDB)值明顯負(fù)偏，說明有大氣淡水參與，隨著青藏高原快速隆升，斷裂再一次溝通大氣淡水，下滲的大氣淡水在裂縫低勢(shì)區(qū)形成的亮晶方解石沉淀。