川西坳陷中段须家河组四段砂岩中碳酸盐胶结物碳、氧同位素特征及成因探讨

摘要

碳酸盐胶结物是川西坳陷须家河组四段砂岩中最常见的成岩矿物。应用激光微区取样碳、氧同位素测试方法,对研究区须四段砂岩中不同类型的碳酸盐胶结物的碳、氧同位素特征进行了精细分析,结合岩相学特征和流体包裹体分析,查明了不同类型碳酸盐胶结物的形成时间和成因机制。研究表明,研究区须四段砂岩中发育Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三期碳酸盐胶结物。第Ⅰ期方解石的δ^(13)C_(PDB)值为-0.13‰~1.53‰,δ^(13)O_(PDB)值为-9.92‰~-6.41‰;第Ⅱ期方解石的δ^(13)C_(PDB)值为-2.44‰~1.85‰,δ^(13)O_(PDB)值为-13.97‰~-10.06‰;第Ⅲ期方解石的δ^(13)C_(PDB)值为-5.34‰~0.75‰,δ^(13)O_(PDB)值为-16.55‰~-14.44‰,第Ⅲ期白云石的δ^(13)C_(PDB)值为-0.97‰~-0.81‰,δ^(13)O_(PDB)值为-13.32‰~-12.91‰。从早期到晚期,碳酸盐胶结物的碳、氧同位素均表现为逐渐变轻,说明其沉淀温度逐渐升高,受有机流体影响逐渐加深。第Ⅰ期碳酸盐胶结物形成于晚三叠世末,储层处于浅埋藏阶段,是从早期过饱和碱性孔隙流体中直接沉淀出来的,其“碳”源主要来自沉积水中溶解的CO_(3)^(2-)。第Ⅱ期碳酸盐胶结物形成于早侏罗世,沉淀温度约45~70℃,其形成有少量有机流体的参与,有机轻“碳”、原始孔隙水中溶解的“碳”以及少量溶蚀作用释放出的重“碳”共同为该期碳酸盐胶结物提供“碳”源。第Ⅲ期碳酸盐胶结物形成于晚侏罗世,沉淀温度约100~140℃,其成因与有机酸性流体关系密切,有机成因的轻“碳”和部分由溶蚀作用释放的重“碳”是该期方解石的主要“碳”源;而该期白云石的沉淀受砂岩中碳酸盐岩岩屑溶蚀的控制更明显,由溶蚀作用产生的重“碳”是其主要“碳”源。