艾伯塔省中南部地区泥盆系斯泰特勒组上段和罗斯菲尔德段的回流白云石化及相关成岩作用:岩石学和同位素证据

摘要

对艾伯塔省克罗斯菲尔德(Crossfield)走向带西面多套泥盆系克罗斯菲尔德储层开展的岩石学和地球化学研究给出了新的证据,说明回流盐水在早期弥漫性细晶基质白云石(matrix dolomite )的形成及储层孔隙改造方面发挥了作用。埋藏史早期和晚期阶段其他相关的成岩作用包括压实作用、早期基质白云石的重结晶作用以及次生硬石膏、块状方解石、鞍状白云石和热硫酸盐还原作用(TSR )相关成岩矿物的沉淀。来自斯泰特勒组(Stettler)的盐水在密度驱动下回流,致使弥漫性细晶基质白云石发育。其证据如下:(1)白云石化作用发生在固结程度相对较低的沉积地层中,而且在微晶白云石和细晶-中晶基质白云石样品中,原始组构(例如窗孔和球粒)的保存相当明显;(2)基质白云石为细晶-中晶,粒度范围为< 10μm~200μm,平均<100μm;(3)基质白云石的组构介于面状-S到非面状之间,而且一般不发光或发非常暗的光。对先存灰岩的交代作用一般都具有拟组构性(mimetic),大多数的原始沉积构造得以保存;(4)近平行网状(anastomosing )缝合线的发育及其随后因基质白云石化作用而愈合的现象说明,沉积地层在发生白云石化作用之前经历了浅埋藏。然而,随后发生的多期次组构破坏性缝合作用以及横切白云石基质组构的溶蚀缝(dissolution seams )的发育都说明,大多数的重大化学压实作用事件都是随着埋深加大而发生,而且是在先存基质发生弥漫性白云石化作用之后。(5 )对于所有的微晶白云石和细晶白云石基质样品而言,白云石的氧同位素(δ^18C)都是介于-6.17‰-4.79‰( VPDB )之间,而碳同位素(δ^13C )均介于0.22‰~1.47‰(VPDB)之间。这些数值都与假定的法门期(Famennian )海水的氧和碳同位素值有重叠,而且都略低于后者,这可能说明它们是从蒸发后的法门期海水中沉淀的。这些同位素值的负偏移现象可能是重结晶作用的结果,这种重结晶作用在后续的埋藏成岩作用过程中影响到了基质白云石。(6)基质白云石的^87Sr/^86Sr比值(0.70805~0.70830 )说明,微晶白云石和细晶白云石是从法门期海水(或略微蒸发后的海水)中沉淀的。原生蒸发盐的87Sr/86Sr比值也接近法门期海水的数值,这进一步说明了微晶白云石和细晶白云石是从法门期海水中沉淀的。中晶和粗晶及基质白云石更偏放射性成因(0.70949~0.71053 ),而且与氧/碳同位素数值结合在一起,可能进一步证实在埋藏过程中重结晶作用使基质白云石发生了成岩蚀变。