萬(wàn)友利，趙 瞻*，胡志中，李學(xué)仁

（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(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081）

0 引言

“白云石／巖問題”（Dolomite problem）一直是地質(zhì)學(xué)中懸而未決的難題之一（Machel，2004），自1791 年法國(guó)地質(zhì)學(xué)家Deodat Dolomieu 在意大利北部的多洛米蒂山發(fā)現(xiàn)并命名白云巖后（Mckenzie and Vasconcelos，2009），兩個(gè)多世紀(jì)中，白云巖作為油氣儲(chǔ)層和層控賤金屬礦床的宿主礦物得到石油地質(zhì)勘探家和礦床學(xué)家的廣泛研究，各種關(guān)于白云巖成因的學(xué)說（模式）風(fēng)起云涌。這些學(xué)說（模式）都是基于露頭、巖心觀察和薄片鑒定，結(jié)合對(duì)樣品的各種地球化學(xué)測(cè)試，反演白云石形成時(shí)的流體性質(zhì)，恢復(fù)其形成時(shí)的環(huán)境，再套用已有的白云石成因模式或分段套用已有的白云石成因模式（Machel，1986），其核心內(nèi)容均為富鎂流體和富鈣碳酸鹽巖相互作用并發(fā)生交代（Warren，2000；王茂林等，2013）。然而地球化學(xué)分析結(jié)果具有多解性，如不同環(huán)境中沉淀的白云石可能具有相似的地球化學(xué)特征，或者不同的學(xué)者也可能對(duì)同一組地球化學(xué)分析結(jié)果作出不同的解釋；同時(shí)，白云石礦物晶體的沉淀過程和形成后經(jīng)歷的成巖改造復(fù)雜，僅用一種單一的模式解釋過于簡(jiǎn)單，且地球化學(xué)分析所得數(shù)據(jù)也往往是多期次成巖作用后的綜合表現(xiàn)，不能夠準(zhǔn)確地表征單期白云石形成的過程。白云石晶體結(jié)構(gòu)中保存了其形成過程中的環(huán)境、結(jié)晶、晶體生長(zhǎng)、流體等方面特有的證據(jù)，或可作為研究白云石形成環(huán)境、形成機(jī)理的手段（張杰等，2014c）。

已有的研究成果表明，白云石的有序度、晶面間距和晶胞參數(shù)與白云石的形成環(huán)境、條件密切相關(guān)。諸多學(xué)者在研究白云石成因時(shí)都不同程度地涉及到有序度和晶面間距（鐘倩倩等，2009；鄭劍鋒等，2013，2014）。對(duì)于晶胞參數(shù)，劉集銀和王自友（1988）報(bào)道了理想白云石和方解石的晶胞參數(shù)；Rosen et al.（1989）探討了澳大利亞南部Coorong 地區(qū)兩種白云巖晶胞參數(shù)的差異的原因；雷懷彥和朱連芳（1992）用晶胞參數(shù)的差異判斷四川盆地震旦系燈影組白云巖的成巖環(huán)境；Reeder and Markgraf（1986）、Ross and Reeder（1992）分別通過模擬實(shí)驗(yàn)研究了高溫、高壓條件下白云石晶胞參數(shù)的變化；張杰等（2014a，b，c）結(jié)合白云石組構(gòu)特征討論其有序度、晶胞參數(shù)的差異，提出白云石晶體結(jié)構(gòu)特征對(duì)白云石成因和儲(chǔ)層研究的意義；王澤宇等（2020）將有序度和晶胞參數(shù)用于研究塔里木盆地蓬萊壩組白云巖成因時(shí)，獲得良好的效果，也進(jìn)一步表明白云石晶體結(jié)構(gòu)特征可作為研究白云石成因研究的行之有效的手段。

羌塘中生代海相沉積盆地是我國(guó)目前勘探程度最低的含油氣盆地，在其南部坳陷古油藏帶發(fā)育的布曲組砂糖狀含油白云巖是主要的儲(chǔ)集體（Zhao，2000）。朱井泉和李永鐵（2000）最先依據(jù)南羌塘坳陷布曲組白云巖與蒸發(fā)巖類的伴生情況將其總結(jié)為與膏巖有關(guān)的高鹽度、蒸發(fā)條件成因和與膏巖無關(guān)的混合水成因兩種類型，王興濤等（2000）、張立強(qiáng)等（2001）對(duì)其進(jìn)一步解釋為與強(qiáng)蒸發(fā)有關(guān)的毛細(xì)管濃縮作用模式、回流滲透模式，和非蒸發(fā)環(huán)境的混合水模式，其后諸多學(xué)者認(rèn)為隆鄂尼地區(qū)的白云巖為混合水成因（伊海生等，2004；張小青等，2005；陳文彬等，2006；劉建清等，2008a，b，c，2010）。近年來，隨著研究程度的深入和微區(qū)測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步，伊海生等（2014）、李鑫等（2018）提出古油藏帶白云巖為高溫埋藏成因，萬(wàn)友利等（2017，2018a）則認(rèn)為研究區(qū)白云巖為多期次白云石化作用疊加的結(jié)果，季長(zhǎng)軍等（2020）認(rèn)為該區(qū)砂糖狀白云巖為熱液交代成因，孫偉等（2020）提出該區(qū)晶粒白云巖為埋藏環(huán)境中封閉條件下的白云石化作用形成。他們都是通過白云巖礦物結(jié)構(gòu)進(jìn)行白云巖成因和演化過程探討，但取得的認(rèn)識(shí)卻存在較大的分歧。鑒于此，筆者擬從巖石學(xué)本身出發(fā)，在前期巖石學(xué)詳細(xì)分類的基礎(chǔ)上（萬(wàn)友利等，2018a），進(jìn)一步開展有序度、晶面間距和晶胞參數(shù)分析，討論布曲組白云巖有序度的控制因素、晶胞參數(shù)變化及指示意義、白云巖成因與成形過程，以期為后期研究提供新的思路。

1 地質(zhì)背景

羌塘盆地位于青藏高原腹地，是一個(gè)在前奧陶系結(jié)晶基底上發(fā)育起來的大型中生代海相沉積盆地（譚富文等，2016），原型盆地內(nèi)構(gòu)造格局多隆多坳、相間分布，整體分為邊緣斷隆、隆起構(gòu)造、坳陷構(gòu)造三大類構(gòu)造單元（萬(wàn)友利等，2018a），自北界可可西里-金沙江縫合帶向南，可將盆地分為北緣褶皺沖斷帶、北部坳陷帶、中央隆起帶（含隱伏隆起區(qū)）及南部坳陷帶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。研究區(qū)位于南部坳陷帶，部分樣品采自于中央隆起帶北緣嗩吶湖剖面（圖1）。

圖1 研究區(qū)鉆井和剖面位置（據(jù)萬(wàn)友利等，2018a修改）Fig.1 Location of studied outcrops and wells（modified from Wan Youli，et al.，2018a）

羌塘中生代沉積盆地的構(gòu)造演化經(jīng)歷了“前陸盆地階段→初始裂谷階段→被動(dòng)陸緣裂陷階段→被動(dòng)陸緣拗陷階段→被動(dòng)大陸向活動(dòng)大陸轉(zhuǎn)換階段→盆地萎縮消亡階段”6 個(gè)階段（王劍等，2020）。晚三疊世晚期（那底崗日期）的巖漿柱使羌塘前陸盆地南側(cè)的班公湖-怒江一帶地殼破裂、發(fā)生裂谷作用，快速擴(kuò)張成早侏羅世班公湖-怒江洋盆，羌塘南部地區(qū)發(fā)展成被動(dòng)大陸邊緣盆地；至中侏羅世巴柔期（曲色—色哇期），伴著班公湖-怒江洋盆的進(jìn)一步擴(kuò)張，羌塘中—北部剝蝕區(qū)沉降成河流-湖泊環(huán)境而接受沉積，在南部主裂陷帶快速沉降成大陸邊緣盆地，并以狹窄的水道與北部河流-湖泊環(huán)境水體相通，此時(shí)羌塘內(nèi)部整體呈“地塹-地壘”結(jié)構(gòu)；至中侏羅世巴通期（布曲期），羌塘進(jìn)入持續(xù)均勻沉降階段，南側(cè)班公湖-怒江洋盆的海水大規(guī)模向北海侵、越過中央隆起區(qū)，將南北羌塘連接成統(tǒng)一的被動(dòng)大陸邊緣坳陷盆地，使得大部分陸緣區(qū)被海水淹沒（王劍等，2020；孫偉等，2020），陸源碎屑供給急劇降低，從而發(fā)育了布曲組巨厚層的碳酸鹽巖。

2 實(shí)驗(yàn)方法及樣品制備

2.1 實(shí)驗(yàn)原理及方法

理想白云石的晶體結(jié)構(gòu)中陽(yáng)離子占位是完全有序的，即沿結(jié)晶學(xué)c軸（00i）方向Ca2＋層和Mg2＋層交替排列，并被CO32-層分隔開，在X射線衍射圖上會(huì)出現(xiàn)超結(jié)構(gòu)線。但自然界中不存在理想的白云石，大多數(shù)天然產(chǎn)出的白云石都不符合理想的化學(xué)配比和理想的結(jié)構(gòu)，即作為自然界沉積（淀）記錄的白云石礦物都呈過渡相，具有一定程度的無序現(xiàn)象，且Ca2＋的摩爾分?jǐn)?shù)介于48%～62%之間。Goldsmith et al.（1961）首先用X射線粉晶衍射方法研究白云石晶體的有序—無序現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)隨著白云石晶體結(jié)構(gòu)中陽(yáng)離子分配無序程度增加，超結(jié)構(gòu)線的強(qiáng)度逐漸減弱，從而提出可用超結(jié)構(gòu)線強(qiáng)度減弱的情況表征白云石晶體的有序無序程度（Goldsmith and Graf，1958）。當(dāng)白云石晶體中陽(yáng)離子占位完全有序（半徑較大的Ca2＋占據(jù)A位、半徑較小的Mg2＋占據(jù)B位），超結(jié)構(gòu)反射峰（015）強(qiáng)度與（110）反射峰強(qiáng)度相同，若c軸方向Ca2＋層和Mg2＋層完全無規(guī)則排列時(shí)，超反射結(jié)構(gòu)消失，（015）反射峰的強(qiáng)度為0，因此可用（015）強(qiáng)度與（110）強(qiáng)度的比值“I015／I110”表征白云石的有序度（Fuchtbauer，1974）。I（hkl）一般按對(duì)應(yīng)面網(wǎng)反射的強(qiáng)度計(jì)算，用軟件jade 6.5 處理X射線衍射結(jié)果時(shí)，可采用峰高、峰面積、擬合峰高、擬合峰面積中的1 種作為面網(wǎng)反射的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，其中：峰面積＝FWH×峰高（H）。

白云石晶體結(jié)構(gòu)中，由于Ca2＋和Mg2＋的半徑不同，離子半徑的差異常導(dǎo)致晶面間距和晶胞參數(shù)的系統(tǒng)變化，而晶面間距和晶胞參數(shù)也可以通過X射線粉晶衍射的方法進(jìn)行測(cè)定，即當(dāng)白云石中Ca2＋和Mg2＋的含量發(fā)生變化時(shí)，其結(jié)果反映在X射線衍射圖上表現(xiàn)為（104）面網(wǎng)反射峰的位置發(fā)生移動(dòng)。Goldsmith et al.（1955，1958）先后建立了方解石中d104與MgCO3含量、白云石中d104與CaCO3含量的相關(guān)關(guān)系。Lummsden等從巖石化學(xué)的角度推導(dǎo)出計(jì)算白云石中CaCO3摩爾分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為NCa＝333.33d104-911.11，式中NCa為白云石中CaCO3層的摩爾分?jǐn)?shù)（mol／%），d104為白云石最強(qiáng)衍射峰晶面間距（?）（鐘倩倩等，2009）。

2.2 樣品制備與測(cè)試

本次研究涉及的樣品采自南羌塘坳陷古油藏帶昂達(dá)爾錯(cuò)地區(qū)QZ12 井巖心、北羌塘坳陷西部南緣嗩吶湖地區(qū)布曲組剖面。樣品處理時(shí)，挑選較純的白云巖，通過樣品觀察和薄片鑒定區(qū)分不同類型白云石組構(gòu)，根據(jù)井下薄片觀察的結(jié)果，在對(duì)應(yīng)樣品副樣上用牙鉆（精確到0.1mm）獲取不同結(jié)構(gòu)的白云石樣品，共采集樣品31 件，每件樣品不少于5g，用瑪瑙研缽磨細(xì)至200 目用于X衍射分析，每次研磨新的樣品前，將瑪瑙研缽用99.99%的無水酒精清洗，以排除污染。采用壓片法制備測(cè)試樣品，壓片時(shí)用粗糙的報(bào)紙墊在底部，以減少因壓片產(chǎn)生的擇優(yōu)取向。

樣品分析在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心“自然資源部西南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心”X’Pert Pro MPD（荷蘭 帕納科）X射線粉晶衍射儀上完成，使用Cu kα，在次級(jí)衍射光路加裝單色器，光管的陽(yáng)極靶電壓、電流分別為40kV、40mA，測(cè)量的2θ 角范圍選取為20°～40°，采用連續(xù)掃描方式進(jìn)行（曾理等，2004）；測(cè)量的控制和數(shù)據(jù)采集、衍射圖顯示采用設(shè)備自帶軟件完成；采集的數(shù)據(jù)以ASCⅡ碼格式導(dǎo)出，在個(gè)人計(jì)算機(jī)（Thinkpad T440S）上采用jade 6.5 和Origin 2019b軟件完成數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)和衍射圖打印。數(shù)據(jù)處理具體流程為“數(shù)據(jù)導(dǎo)入→尋峰→物相檢索→扣除背底→平滑、擬合→含量計(jì)算→晶胞精修”。

3 白云石類型

羌塘盆地布曲組碳酸鹽巖包括灰?guī)r和白云巖兩大類，依據(jù)前期研究成果（萬(wàn)友利等，2018a），將白云巖分為保留先驅(qū)原始組構(gòu)的白云巖、不具有原始組構(gòu)的晶粒白云巖和白云石充填物，本次研究?jī)H對(duì)基質(zhì)白云石開展工作，不對(duì)白云石充填物進(jìn)行討論。

古油藏帶布曲組發(fā)育的保留先驅(qū)灰?guī)r原始組構(gòu)的白云巖包括（殘余）顆粒白云巖、微—粉晶白云巖（圖2A、B、C），其中（殘余）顆粒白云巖可進(jìn)一步分作兩類：一類是以擬態(tài)（晶）交代方式發(fā)育的白云石，能夠完整保存顆粒輪廓及內(nèi)部結(jié)構(gòu)；另一類是只保留了原始顆粒的輪廓，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)已無法識(shí)別的白云巖，本次研究將其歸為晶粒白云巖范疇。嗩吶湖地區(qū)布曲組剖面出露情況極差，僅見白云巖零星出露，與石膏伴生，采集到的9 件樣品，均為顆粒白云巖，可見完整的顆粒輪廓及內(nèi)部結(jié)構(gòu)（圖2A），本次研究中用其代表擬態(tài)交代的白云石，可用于代表前人分類中高鹽度、強(qiáng)蒸發(fā)成因的白云石（朱井泉和李永鐵，2000；王興濤等，2000；張立強(qiáng)等，2001），并用作與無蒸發(fā)巖伴生的白云石的對(duì)比。布曲組發(fā)育的不具原始組構(gòu)的晶粒白云巖，其晶粒大小不一、自形程度相差較大，前期研究時(shí)將其進(jìn)一步分為細(xì)晶自形白云巖、細(xì)晶半自形白云巖、中—粗晶它形白云巖（萬(wàn)友利等，2018a，b）。細(xì)晶自形白云巖在顯微鏡下以細(xì)晶（0.05～0.25mm）為主，少量粉晶，白云石晶體具平直的晶面邊界，自形程度很高，晶體之間相互支撐呈網(wǎng)格狀，晶間孔發(fā)育（圖2D）；細(xì)晶半自形白云巖在顯微鏡下以細(xì)晶（0.05～0.25mm）為主，白云石晶體仍具有平直的晶面邊界，但自形程度較細(xì)晶自形白云巖有所降低，晶體緊密堆積，晶間孔不發(fā)育（圖2E），陰極發(fā)光下，細(xì)晶半自形白云巖的發(fā)光性與細(xì)晶自形白云巖相當(dāng)，以較明亮的橘紅色為主，晶體邊緣發(fā)光性略有增強(qiáng)（圖2F），本次研究依據(jù)白云石“晶體邊界平直程度＋晶粒大小”，將細(xì)晶自形白云石和細(xì)晶半自形白云巖一起劃入細(xì)晶白云巖中。中—粗晶它形白云巖主要由晶體自形程度較差的它形白云石組成，晶粒以中—粗晶（0.25～2.00mm）為主，該類白云石在古油藏帶有2 種產(chǎn)出方式：一種是不徹底或者選擇性白云石化的產(chǎn)物，屬于灰?guī)r和白云巖之間的過渡類型，該類型白云巖發(fā)育在中—深埋藏階段，由于白云石石化流體中的Mg2＋供給不足造成的不徹底白云石化（萬(wàn)友利等，2018a）；另一種以灰色或深灰色、中厚層狀產(chǎn)出的純白云巖，該類白云巖在鏡下呈細(xì)晶—粗晶均有發(fā)育，但以中—粗晶為主，部分樣品的白云石晶粒大小具有雙眾數(shù)分布特征，預(yù)示著重結(jié)晶作用的影響。中—粗晶白云石自形程度差，多以曲面、它形晶為主，與具有平直晶面的細(xì)晶半自形白云石的最顯著區(qū)別為中—粗晶白云石之間具有彎曲的晶面邊界，晶粒呈鑲嵌接觸甚至縫合線接觸（圖2G、H），陰極發(fā)光下呈暗紅色甚至不發(fā)光（圖2I）。

圖2 羌塘盆地布曲組白云巖顯微鏡下及陰極發(fā)光特征A 顆粒白云巖，溶孔發(fā)育，NF20S-02，單偏光；B 粉晶白云巖，藍(lán)色鑄體，QZ12-64.95m，單偏光；C 微晶白云巖，紅色為茜素紅染色，QZ12-190.51m，單偏光；D 細(xì)晶、自形白云巖，孔隙發(fā)育，藍(lán)色為鑄體，QZ12-196.03m，單偏光；E 細(xì)晶、半自形白云巖，孔隙不發(fā)育，QZ12-26.75m，單偏光；F細(xì)晶、半自形白云巖，陰極發(fā)光呈較明亮的橘紅色，QZ12-71.49m；G中—粗晶白云巖，白云石晶粒呈鑲嵌接觸，可見晶間孔，藍(lán)色為鑄體，QZ12-102.02m，單偏光；H 粗晶白云巖，晶粒呈鑲嵌接觸，QZ12-106.92m，正交偏光；I 粗晶白云巖，陰極發(fā)光呈暗色光，局部發(fā)育微裂隙，未充填，QZ12-20.68m.Fig.2 Microscope photographs showing cathodoluminescence characteristics of dolomites of Buqu Formation in Qiangtang Basin

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

研究區(qū)白云巖礦物成分定量分析結(jié)果、晶胞參數(shù)、CaCO3摩爾分?jǐn)?shù)與有序度計(jì)算結(jié)果如表1 所示，研究區(qū)布曲組白云巖樣品中礦物成分僅包括方解石和白云石（圖3A、B），未受到陸源碎屑物質(zhì)的影響，這與前期通過元素地球化學(xué)中K-Na 評(píng)價(jià)結(jié)果一致（萬(wàn)友利等，2018b）。嗩吶湖剖面布曲組顆粒白云巖中，僅有個(gè)別樣品中含有極少量的方解石礦物，該類有序度介于0.58～0.69 之間，CaCO3摩爾分?jǐn)?shù)為48.79%～50.98%，晶胞參數(shù)a 分布在4.7975～ 4.8804? 之間，晶胞參數(shù) c 分布在15.9663～15.9930?之間；粉晶白云巖含有一定量的方解石礦物，有序度為0.48～0.62，CaCO3摩爾分?jǐn)?shù)為51.02%～52.93%，晶胞參數(shù)a 分布在4.7992～4.8083?之間，c分布在15.9676～16.0134? 之間；細(xì)晶白云巖含有少量的方解石礦物，有序度為0.69～1，CaCO3摩爾分?jǐn)?shù)為48.38%～51.52%，a分布在4.7966～ 4.8063? 之 間，c 為15.9658～15.9999?之間；中—粗晶白云巖含有少量的方解石礦物，有序度為0.67～1，CaCO3摩爾分?jǐn)?shù)為49.76%～51.49%，a 在4.7919～ 4.8095? 之 間，c 在15.9437～16.0160?之間。

表1 羌塘盆地布曲組白云巖XRD衍射數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果Table 1 XRD data and calculation results of dolomites of Buqu Formation in Qiangtang Basin

5 討論

5.1 有序度分析及控制因素

嗩吶湖剖面顆粒白云巖的有序度分布范圍非常集中（圖3C、D），平均為0.65，略高于羌資12 井微—粉晶白云巖均值，但低于細(xì)晶白云巖和中—粗晶白云巖。對(duì)羌資12 井的樣品來說，微—粉晶白云巖有序度最低，最低值為0.48，均值也僅0.57，細(xì)晶白云巖和中—粗晶白云巖有序度分布范圍相當(dāng)（圖3C），中—粗晶白云巖有序度平均值比細(xì)晶白云巖有序度均值稍高，單獨(dú)考察有序度僅為0.67 的中—粗晶白云巖樣品QZ12-009，顯微鏡下該樣品為多顆粉晶白云石被新的白云石膠結(jié)形成的粗晶白云石集合體，局部仍保留著粉晶白云石的痕跡，這說明樣品QZ12-009 的有序度表征的是多期白云石晶體的綜合表現(xiàn)，已不具有代表性。在排除樣品QZ12-009 后，中—粗晶白云巖的有序度平均值為0.87。

有序度是白云石晶體形成、生長(zhǎng)過程中溫度、壓力、流體性質(zhì)等共同作用的結(jié)果，與有序度有關(guān)的影響因素可能包括其形成時(shí)代、巖石礦物組成、白云石晶形結(jié)構(gòu)、白云石形成溫度、白云石中CaCO3的摩爾分?jǐn)?shù)，白云化流體中Mg2＋和Ca2＋的濃度比、以及其他的二價(jià)金屬陽(yáng)離子等。關(guān)于白云石有序度與白云石形成時(shí)代的關(guān)系上，本次研究的樣品均為中侏羅世巴通階，沒有可用作對(duì)比的樣品，因此不做深入討論，就文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果來說，黃翠蓉等（1987）認(rèn)為白云石的有序度受到形成時(shí)代的控制，鐘倩倩等（2009）將其進(jìn)一步約束為同一地區(qū)相對(duì)老的地層中白云石有序度較好，這可能是隨著埋藏成巖作用的進(jìn)行，更大的埋深對(duì)應(yīng)更高的埋藏溫度，較高的埋藏溫度能夠?qū)⒃缙谛纬傻挠行蚨鹊偷陌自剖行蚨葧?huì)升高，并逐漸趨于完全有序，但不能說明埋藏期形成的白云石有序度都高。

一般情況下，地層巖石中白云石含量越高，則白云石有序度也就越高。圖3C 中白云巖有序度與白云石含量交匯圖上，本次研究的羌資12 井樣品的晶粒白云巖，其有序度和白云石含量表現(xiàn)出較好的正相關(guān)性，即晶粒白云巖中白云石含量越高、白云石化作用越徹底，其有序度也就越高，對(duì)嗩吶湖剖面的顆粒白云巖樣品來說，結(jié)合前期研究表明，該剖面顆粒白云巖發(fā)育在咸化潟湖環(huán)境（萬(wàn)友利等，2018a），伴生有大量的蒸發(fā)巖類，后期遭受強(qiáng)烈的淋濾、溶蝕，蒸發(fā)巖類及方解石礦物被溶蝕殆盡，因此通過X衍射進(jìn)行礦物定量分析的結(jié)果中不含方解石。白云石的有序度與白云石晶體自形程度沒有必然聯(lián)系（張杰等，2014c），白云石的自形程度可能與白云石生長(zhǎng)的空間有關(guān)，若空間能夠允許白云石自由生長(zhǎng)，都可形成自形程度好的白云石晶體，但其有序度卻是最初形成低有序度的白云石晶體基礎(chǔ)上，隨著成巖作用的進(jìn)行，白云石中二價(jià)金屬陽(yáng)離子排列不斷調(diào)整而提高有序度。如中—粗晶白云巖樣品QZ12-009，最初形成的低有序度微晶白云巖經(jīng)過重結(jié)晶、膠結(jié)作用變成粗晶白云巖，但其晶體的離子排列的調(diào)整程度仍然不高，從而造成其有序度仍低的特征，同時(shí)，這也說明白云石的有序度與白云石晶粒大小具正相關(guān)關(guān)系，即白云石結(jié)晶速度越慢、晶粒越大，則有序度越高，仍以樣品QZ12-009 為例，0.67 的有序度雖然低于其他中—粗晶白云巖，但仍高于微—粉晶白云巖的有序度，且在圖3C中，排除該樣品后，有序度呈現(xiàn)出隨著“粉晶→細(xì)晶→中—粗晶”逐漸增大的趨勢(shì)，埋藏環(huán)境下白云石向理想白云石方向演化。

圖3 羌塘盆地布曲組白云巖有序度圖版及X-射線衍射圖譜A.布曲組灰質(zhì)白云巖X射線衍射圖譜，QZ12-013 號(hào)樣品；B.布曲組純白云巖X射線衍射圖譜，NF20S-07 樣品；C.布曲組白云石含量（礦物）與有序度散點(diǎn)分布圖；D.布曲組白云石礦物中CaCO3摩爾含量與有序度散點(diǎn)分布圖Fig.3 Ordering degree charts and X-ray spectrograms of dolomite of Buqu Formation in Qiangtang Basin

白云石的有序度越高，其晶格中的Ca2＋和Mg2＋層排列越有序，摩爾分?jǐn)?shù)也越接近50%，圖3D中，中—粗晶白云巖的CaCO3摩爾分?jǐn)?shù)的分布范圍最為集中，且與有序度的相關(guān)性最好，細(xì)晶白云巖次之，粉晶白云巖的相關(guān)性較差。這可能與中—粗晶白云巖發(fā)育在中—深埋藏階段，較高的地溫梯度，以及漫長(zhǎng)的白云石化作用時(shí)間，使其CaCO3摩爾分?jǐn)?shù)更接近理想值、有序度更接近于1。粉晶白云巖及顆粒白云巖的有序度較低，可能說明其結(jié)晶速度較快，強(qiáng)蒸發(fā)背景下白云石化流體中較高的Mg2＋和Ca2＋的濃度比，造成Mg2＋和Ca2＋來不及擇位，短時(shí)間內(nèi)難以有序排列，甚至可能以高鎂方解石的形式賦存（雷懷彥和朱連芳，1992）。

5.2 晶胞參數(shù)分析及指示意義

晶胞是構(gòu)成晶體的基本單元，白云石屬三方晶系、六方晶胞的碳酸鹽礦物，理想白云石的晶胞參數(shù)a ＝b ＝4.8069?，c ＝16.0034?（劉集銀和王自友，1988），軸角α ＝β ＝90°，γ ＝120°，晶格中CaCO3、MgCO3分子層交替排。由于形成環(huán)境的不同，晶胞參數(shù)也會(huì)發(fā)生明顯變化，如半徑大于Mg2＋的Fe2＋、Mn2＋等二價(jià)陽(yáng)離子代替Mg2＋占據(jù)B 位，從而導(dǎo)致晶胞參數(shù)c明顯增大（圖4C），可根據(jù)c值的大小判斷白云石形成環(huán)境（張杰等，2014c），只有在穩(wěn)定環(huán)境中緩慢形成的白云石，其晶胞參數(shù)才接近理想狀態(tài)的值。

以晶胞參數(shù)a為橫軸、c 為縱軸，將4 類白云石樣品和理想白云石進(jìn)行對(duì)比（圖4A），結(jié)果顯示，僅有1 件粉晶白云巖和3 件中—粗晶白云巖樣品落在晶胞參數(shù)增大的范圍內(nèi)，其余樣品的晶胞參數(shù)均向理想白云石晶胞參數(shù)位置的左下方偏移。單獨(dú)考察向右上方偏移的粉晶白云巖，結(jié)合其相對(duì)較低的有序度可能說明該白云石晶體結(jié)晶速度較快，來不及調(diào)整晶格中Mg2＋和Ca2＋的占位，晶格還未達(dá)到理想狀態(tài)；對(duì)向右上方偏移的兩個(gè)中—粗晶白云石樣品來說，可能與中—深埋藏階段，足夠的還原條件將大半徑高價(jià)態(tài)金屬離子如Fe3＋還原成二價(jià)離子（Fe2＋），進(jìn)入到碳酸鹽巖晶格中，從而造成白云石晶胞參數(shù)的增大（由雪蓮等，2018），結(jié)合黃翠蓉等（1987）列出的中國(guó)震旦世到現(xiàn)代島白云石樣品的晶胞參數(shù)，雖然前述4 件樣品的晶胞參數(shù)a、c 均有不同程度的增大，但與黃翠蓉等（1987）列出的白云石樣品比較，這4 件樣品的a、c 增加幅度并不明顯（圖4C），整體來說，樣品反而表現(xiàn)為向左下方變小的趨勢(shì)，在理論上，即使為穩(wěn)定沉降的埋藏成巖作用能夠?qū)е掳自剖w中微量元素與外界交換，白云石晶胞參數(shù)向理想白云石靠攏，其最多也僅能低至理想白云石位置，因此造成白云石晶格畸變的還另有其他原因。

除白云石本身的影響因素外，前人通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究溫度、壓力等外界條件變化對(duì)白云石晶胞參數(shù)的影響，結(jié)果表明白云石晶胞參數(shù)受不可壓縮的基團(tuán)-CO32-控制（Reeder and Wenk，1983），圖4C 中展示Ross and Reeder（1992）報(bào)道的壓力從0 增加到4.69GPa過程中，西班牙Eugui 白云石晶體晶胞參數(shù)a、c的相應(yīng)變化，表明在壓力增加增大過程中，a、c具有協(xié)變的態(tài)勢(shì)；圖4B展示了Reeder and Markgaf（1986）報(bào)道的溫度從24℃增加到700℃過程中，西班牙Eugui白云石晶體晶胞參數(shù)a、c 的相應(yīng)增大過程，表明在溫度升高過程中，a、c 同樣具有協(xié)變的態(tài)勢(shì)。這表明埋藏中的白云巖，若遭遇強(qiáng)構(gòu)造應(yīng)力、熱流體侵入、或者長(zhǎng)期處于異常高壓環(huán)境中，均可造成白云石晶格的畸變。綜合圖4 中的4 幅小圖，表明布曲組白云巖在埋藏過程中經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)作用，晶胞參數(shù)整體向左下方偏移，可能表明布曲組經(jīng)歷了強(qiáng)烈的構(gòu)造擠壓。羌塘盆地侏羅系地層沉積以后，先后經(jīng)歷燕山期、喜山期兩次構(gòu)造活動(dòng)改造（劉池陽(yáng)等，2002），特別是在晚白堊世，由于燕山運(yùn)動(dòng)（Ⅱ幕）產(chǎn)生大量的逆沖推覆構(gòu)造（Wu，et al.，2004，2013a，b，2015；李亞林等，2006；吳珍漢等，2016；季長(zhǎng)軍等，2019，2020），對(duì)早期的油氣藏產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，部分油氣藏被推覆至地表而暴露，遭受大氣淡水淋濾、生物降解，形成古油藏。結(jié)合Ross and Reeder（1992）的結(jié)果，a、c成線性關(guān)系，并受壓力控制，依據(jù)布曲組白云巖晶胞參數(shù)a、c 值的分布，估計(jì)布曲組白云巖可能經(jīng)受了大約1000MPa的壓應(yīng)力，才造成晶胞參數(shù)a、c的變化，這個(gè)壓應(yīng)力遠(yuǎn)大于按畢洛錯(cuò)地區(qū)最大埋深6000m 計(jì)算的上覆地層壓力。這也進(jìn)一步證實(shí)布曲組白云巖形成之后，承受的巨大壓應(yīng)力并非上覆地層的壓力，而是構(gòu)造擠壓應(yīng)力，最有可能提供這個(gè)擠壓應(yīng)力的構(gòu)造活動(dòng)就是推覆體的形成，同時(shí)也表明南羌塘坳陷中侏羅統(tǒng)布曲組白云巖古油藏是逆沖推覆造成的結(jié)果。

圖4 羌塘盆地布曲組不同類型白云石晶胞參數(shù)圖版及溫度、壓力對(duì)白云石晶胞參數(shù)的影響A 布曲組不同類型白云石晶胞參數(shù)圖版；B 溫度對(duì)白云石晶胞參數(shù)的影響，文獻(xiàn)［ref.Re］為（Reederand Markgraf，1986）；C大半徑二價(jià)陽(yáng)離子占位及壓力對(duì)白云石晶胞參數(shù)的影響，文獻(xiàn)［ref.Ro］為（Ross and Reeder，1992），文獻(xiàn)［ref.H］為（黃翠蓉等，1987）；D 研究區(qū)布曲組不同類型白云石關(guān)于“大半徑二價(jià)陽(yáng)離子占位及壓力對(duì)白云石晶胞參數(shù)的影響”的響應(yīng)，文獻(xiàn)［ref.Ro］為（Ross and Reeder，1992），文獻(xiàn)［ref.H］為（黃翠蓉等，1987）Fig.4 The crystal unit-cell parameter charts of different kinds of dolomite crystals at different pressures and temperatures

5.3 對(duì)白云巖形成過程的指示

前面討論的白云石有序度的各種影響因素，包括巖石類型、礦物組成、形成溫度等，這些因素與白云石的成因機(jī)制有很大的關(guān)系。結(jié)合前期顯微鏡下的分類、陰極發(fā)光特征，顆粒白云巖可能對(duì)應(yīng)于蒸發(fā)環(huán)境近地表快速結(jié)晶、埋藏調(diào)整的過程，3 類晶粒白云巖分別對(duì)應(yīng)準(zhǔn)同生階段、淺埋藏階段、中深埋藏階段的白云巖特征。

顆粒白云巖的有序度高于微—粉晶白云巖，低于細(xì)晶白云巖，表明其形成于近地表環(huán)境，結(jié)合沉積背景分析，該類白云巖在蒸發(fā)潟湖環(huán)境中，高鹽度的濃縮海水能夠提供高濃度的Mg2＋，有利于白云石的快速成核，擬態(tài)交代顆?；?guī)r，在埋藏過程中的重結(jié)晶使得有序度得以提高，或者顆?；?guī)r以高鎂方解石的形式賦存，進(jìn)入埋藏階段后經(jīng)由調(diào)整白云石化作用形成白云巖。若為擬態(tài)交代成因，則其有序度在經(jīng)歷埋藏階段提高過程中，有序度的分布范圍較寬，這與本次研究的樣品不符，則說明顆粒白云巖更大程度上是蒸發(fā)潟湖中的顆?；?guī)r為高鎂方解石，經(jīng)歷埋藏過程的調(diào)整白云石化作用形成。

微—粉晶白云巖的晶胞參數(shù)c小于其他晶粒白云巖、且變化幅度較大（表1、圖4A），反映其是在近地表環(huán)境中形成的；有序度低于其他的白云巖，以及陰極發(fā)光性較弱、原巖晶體粒度小，說明其可能為灰泥基質(zhì)中亞穩(wěn)態(tài)碳酸鹽巖礦物優(yōu)先選擇性白云石化作用的結(jié)果。這種優(yōu)先選擇性白云石化作用可能發(fā)生在準(zhǔn)同階段，形成泥級(jí)白云石晶體難以保存，往往成為較大晶體的核心，隨著淺埋藏階段白云石化作用及晶核生長(zhǎng)，形成粉晶白云巖。亞穩(wěn)定態(tài)的微晶白云巖向穩(wěn)定態(tài)的粉晶白云巖發(fā)展過程中，晶胞參數(shù)會(huì)不斷改變、調(diào)整，從而造成晶胞參數(shù)的變化幅度大，有利于白云石的快速成核，在準(zhǔn)同生階段能夠以“擬態(tài)交代”的方式形成顆粒白云石，并在埋藏過程中經(jīng)歷重結(jié)晶使得有序度提高；或者在準(zhǔn)同生階段，以高鎂方解石的形式賦存，不發(fā)生白云石化作用，待進(jìn)入埋藏階段后經(jīng)由調(diào)整白云石化作用形成白云巖。以“擬態(tài)交代”形成，并經(jīng)歷“重結(jié)晶”作用的白云石，其有序度的分布范圍較寬，然而本次研究的樣品有序度分布范圍與之不符，則說明顆粒白云巖更大程度上是蒸發(fā)潟湖中的顆?；?guī)r為高鎂方解石，經(jīng)歷埋藏過程的調(diào)整白云石化作用形成。

細(xì)晶白云巖的晶體自形程度較高，部分樣品具殘余顆?；糜埃帢O發(fā)光呈現(xiàn)清晰的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，表明具有一定的次生加大現(xiàn)象，可能是在繼承先驅(qū)灰?guī)r的較大孔隙空間內(nèi)，先驅(qū)灰?guī)r經(jīng)歷交代作用和白云石的重結(jié)晶作用而成，白云石晶體能夠自由生長(zhǎng)；相對(duì)較高的有序度和近乎協(xié)變的晶胞參數(shù)，說明白云石化流體供給充足、白云石發(fā)育環(huán)境穩(wěn)定，晶體自形程度變差可能與繼承先驅(qū)灰?guī)r孔隙空間的限制有關(guān)。

中—粗晶白云巖的晶體扭曲、晶體之間相互鑲嵌，造成孔隙大量消失，說明這里白云石經(jīng)歷了對(duì)有限空間的競(jìng)爭(zhēng)性生長(zhǎng)。高有序度和更為集中的晶胞參數(shù)說明其經(jīng)歷了足夠長(zhǎng)久的白云石化過程，在足夠深的埋藏條件下，充足的白云石化流體供給滿足長(zhǎng)期的白云石化作用的改造，并發(fā)生過度白云石化作用，使得白云石晶體結(jié)構(gòu)致密。

6 結(jié)論

（1）羌塘盆地布曲組發(fā)育了不同成因的白云石，有著不同的有序度和晶胞參數(shù)，代表了不同的形成環(huán)境和形成過程，顆粒白云巖可能為蒸發(fā)環(huán)境中沉積的高鎂方解石在埋藏階段經(jīng)由調(diào)整白云石化作用形成，就晶粒白云巖來說，微—粉晶白云巖→細(xì)晶白云巖→中—粗晶白云巖的有序度逐漸增高，表明穩(wěn)定的埋藏過程有利于白云石向有序轉(zhuǎn)化。

（2）白云石的有序度和白云石的形成機(jī)制具有很好的相關(guān)性，低有序度的微—粉晶白云巖，晶胞參數(shù)變化幅度大，可能說明其發(fā)育在準(zhǔn)同生階段，以快速成核為主；細(xì)晶白云巖較高的有序度、較好的晶體自形程度說明在埋藏階段白云石化流體供給充足、穩(wěn)定，白云石晶體在繼承先驅(qū)灰?guī)r的孔隙中自由生長(zhǎng)；中—粗晶的高有序度和更為集中的晶胞參數(shù)說明是在足夠深的埋藏環(huán)境中，經(jīng)歷了足夠長(zhǎng)久的白云石化作用過程，并且白云石晶體的生長(zhǎng)空間有限。

（3）研究區(qū)布曲組白云巖晶胞參數(shù)負(fù)偏于理想白云石的晶胞參數(shù)，可能指示了羌塘盆地經(jīng)歷了高強(qiáng)度的構(gòu)造擠壓運(yùn)動(dòng)，估算布曲組白云石晶體承受的壓力可能達(dá)到1000MPa，這是對(duì)羌塘盆地晚白堊世陸內(nèi)造山的響應(yīng)，同時(shí)指示南羌塘坳陷布曲組白云巖古油藏是由逆沖推覆運(yùn)動(dòng)造成的。

致謝：野外工作期間，成都地質(zhì)調(diào)查中心羌塘油氣團(tuán)隊(duì)在采樣中給予了幫助，自然資源部西南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心王鳳玉、潘忠習(xí)在實(shí)驗(yàn)測(cè)試和數(shù)據(jù)處理中給予了指導(dǎo)，研究與成文過程中多次與馮心濤高級(jí)工程師進(jìn)行有益探討，郭秀梅編輯和兩位匿名審稿人提出了寶貴的建設(shè)性意見，在此一并表示衷心感謝！