一种白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别方法及系统

摘要

本发明提供了一种白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别方法及系统，该方法是利用露头、岩心和薄片等资料识别典型岩石学标志，包括岩石类型、沉积构造、伴生岩相及组合、沉积环境和白云石晶体特征等，对白云岩形成的白云石化作用模式进行初步判识；在岩石学判识的基础上，根据白云石化作用模式对应的排他性地球化学指标，选取样品开展相应的地球化学分析；根据岩石学和地球化学分析综合判断白云岩成因类型。采用本发明提供的方案可以有效、合理地筛选必要的岩石学和地球化学分析工作优先进行，提高白云岩成因类型判识的工作效率和可靠性。

说明书

技术领域

本发明属于地质勘探与油气勘探领域，具体试剂一种白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别方法及系统。

背景技术

白云岩是重要的油气储集岩石，其中发现的油气资源占碳酸盐岩中油气资源的一半以上，北美地区更是达到80％以上(Zenger等，1980)，说明白云岩对油气资源的重要性。对于白云岩的成因，多种白云石化作用模式被提出并被证实(Warren，2000)，如蒸发泵(Bush，1973,；Warren，1991)、海水(Land，1985；Warren，1988,1990)、渗透回流(Adams和Rhodes，1960；Warren，1999)、埋藏(Heydari，1997；Warren，1999；Qing和Mountjoy，1994)、热液(Hardie，1991；Warren和Kempton，1997)和微生物白云石化作用(Lasic，1995；Warthmann等，2005)等，而不同成因的白云岩的分布规律不同，关系着对白云岩储层分布预测的可靠性。

现在尚无成型且可靠的判断白云岩成因类型的方法流程。沈安江等拥有的发明专利(《一种白云岩储层地球化学图版生成方法》，专利号ZL 2010 1 0581607.5)提出了一套利用多种地球化学分析手段建立白云岩储层成因识别图版的方法流程：进行岩心观察，对典型现象进行取样；室内制样，进行微区多参数地球化学实验分析；根据岩心和薄片观察，综合沉积背景、气候条件及成岩演化等方面确定白云岩储层成因类型；成因上关联的实验结果联合分析，编制图版；综合白云岩储层成因类型与地球化学图版，圈定白云岩储层成因类型地球化学范围；图版正确性检验。一定程度上可用来判别白云岩成因。

该技术中至少存在以下几个方面的缺陷：一是强调同时测定多种地球化学分析，可能对某种白云石化作用的针对性不强，存在工序浪费的情况；二是缺乏岩石学判识标定，对地球化学结果存在较大的多解性；三是对埋藏成岩改造的白云岩的地球化学变化规律未有重视，可能误导白云岩成因判识。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别方法。

本发明的另一目的在于提供一种白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别系统。

为达到上述目的，本发明提供了一种白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别方法，该方法包括以下步骤：

确定白云岩岩石类型，根据露头、岩心和薄片资料，将白云岩类型划分为微生物白云岩、泥粉晶白云岩、(残余)颗粒白云岩和晶粒白云岩；

对晶粒结构白云岩进行原岩结构恢复，识别白云岩原岩结构特征；

确定白云岩沉积-成岩环境，根据白云岩的典型特征信息，判定白云岩沉积环境，进而初步确定白云岩成因类型；所述典型特征包括沉积构造、伴生岩性或叠置结构；

白云岩成因的地球化学特征判识，针对初步判定的白云岩成因类型，选择对应的地球化学参数进行分析，比对地球化学数据范围，或与同期海水值或围岩地球化学值对比相对丰度大小，确定白云岩成因类型；

白云岩受后期成岩改造程度判定，恢复后生改造前白云岩成因类型。

在上述该方法中，白云岩成因类型识别方法由岩石学识别和地球化学识别两个部分组成。识别流程可概括为：利用露头、岩心和薄片等资料识别典型岩石学标志，包括岩石类型、沉积构造、伴生岩相及组合、沉积环境和白云石晶体特征等，对白云岩形成的白云石化作用模式进行初步判识；在岩石学判识的基础上，根据白云石化作用模式对应的排他性地球化学指标，选取样品开展相应的地球化学分析；根据岩石学和地球化学分析综合判断白云岩成因类型。

在上述白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别方法中，优选地，所述确定白云岩岩石类型，根据露头、岩心和薄片资料，将白云岩类型划分为微生物白云岩、泥粉晶白云岩、(残余)颗粒白云岩和晶粒白云岩的步骤具体包括：

岩心上识别白云岩是否具有微生物沉积构造，判别是否为微生物白云岩；所述微生物沉积构造包括层纹石、凝块石、树枝石、叠层石、泡沫绵石或藻纹层；

在普通薄片下识别白云岩为颗粒结构、晶粒结构或残余颗粒结构；残余颗粒结构与颗粒结构均作为颗粒结构对待；晶粒结构根据白云石晶体大小划分为泥粉晶白云岩和晶粒白云岩；泥粉晶白云岩的白云石晶体小于0.1mm，晶粒白云岩的白云石晶体大于0.1mm。

在上述白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别方法中，优选地，所述对晶粒结构白云岩进行原岩结构恢复，识别白云岩原岩结构特征的步骤具体包括：

通过薄片观察，部分样品的原岩结构可进行较好的识别，包括微生物结构或颗粒结构；所述薄片观察是指在薄片下放置垫片，调节透射光强度，进行观察；

对晶粒结构与原岩结构的相关性进行分析，包括白云石晶体为原白云石晶体的继承性是否加大，白云石晶体是否切割颗粒与胶结物边界，白云石晶体内部是否具有完整的颗粒结构。

优选地，所述打印纸可以是普通打印纸，打印纸厚度影响识别效果，以70gA4纸的厚度为效果最佳。

优选地，所述原岩结构识别还可以通过在露头或岩心上判断是否发育交错层理等沉积构造，判定是否原岩为颗粒结构。

优选地，所述原岩结构识别还可以通过荧光薄片观察等实现。

在上述白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别方法中，优选地，所述确定白云岩沉积-成岩环境，根据白云岩的典型特征信息，判定白云岩沉积环境，进而初步确定白云岩成因类型；所述典型特征包括沉积构造、伴生岩性或叠置结构的步骤具体包括：

在露头或岩心上，分析已确定岩石类型的白云岩的沉积构造特征；所述沉积构造特征包括：白云岩是否含有石膏或硬石膏，白云岩是否发育泥裂或帐篷构造，白云岩是否发育交错层理；

所述伴生岩性是指与研究白云岩接触的岩石类型特征，包括：泥粉晶白云岩是否与藻纹层云岩接触，泥晶云岩是否与膏岩层接触，泥晶云岩是否与颗粒云岩或颗粒灰岩接触，晶粒云岩是否与藻纹层云岩或泥粉晶云岩接触；

所述叠置结构是指研究白云岩与接触岩石类型构成的垂向叠置方式，包括向上变浅的向上变细旋回和向上变浅的向上变粗旋回；具有所述向上变浅的向上变细旋回方式的包括颗粒灰岩上覆藻纹层云岩或上覆晶粒云岩或上覆(含膏)泥粉晶云岩，以及，颗粒云岩上覆藻纹层云岩或上覆晶粒云岩或上覆(含膏)泥粉晶云岩；具有所述向上变浅的向上变粗旋回方式的包括泥粉晶云岩上覆颗粒云岩，以及，微生物白云岩上覆颗粒云岩；

所述白云岩沉积环境包括潮上带、潮间带或潮下带；

潮上环境常发育(含膏)泥粉晶白云岩或藻纹层白云岩，可发育泥裂、帐篷构造或膏模孔；泥粉晶白云岩与藻纹层白云岩互层，可能夹膏盐层和晶粒云岩；主要为向上变浅的向上变细旋回，多为米级旋回；通过部分或全部以上特征可初步判定为潮上环境，可判定为蒸发泵白云石化成因白云岩；

潮间环境常发育泥粉晶白云岩、颗粒白云岩、叠层石白云岩、生物礁白云岩或泡沫绵白云岩，可能发育膏模孔；主要发育向上变浅的向上变粗旋回，也可发育向上变浅的向上变细旋回，米级旋回为主；处于台地边缘相带，台内发育厚层膏盐岩，向上变粗旋回的(残余)颗粒白云岩，可初步判定为渗透回流白云石化成因白云岩；处于台地边缘相带，台内不发育厚层膏盐岩，向上变细旋回的颗粒白云岩，可初步判定为海水白云石化成因白云岩；

潮下环境常发育薄层-中层泥粉晶白云岩、层纹石白云岩、凝块石白云岩、树枝石白云岩等，少见水动力改造的沉积构造；单岩性旋回为主，旋回厚度可大于10m；通过部分或全部以上特征可初步判定为潮下环境，初步判定为微生物白云石化成因白云岩；

处于潮间-潮下带的晶粒白云岩，原岩结构恢复为颗粒白云岩，局部残留颗粒灰岩，可能见鞍状白云石，可初步判定为埋藏白云石化成因白云岩；

与沉积环境无关，分布上与断裂或不整合面相关，鞍状白云石发育，见萤石、石膏等热液矿物伴生，可初步判定为热液白云石化成因白云岩。

在上述白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别方法中，优选地，所述白云岩成因的地球化学特征判识，针对初步判定的白云岩成因类型，选择对应的地球化学参数进行分析，比对地球化学数据范围，或与同期海水值或围岩地球化学值对比相对丰度大小，确定白云岩成因类型的步骤具体包括：

根据初步确定的白云石化作用类型，选取具有排他性指标的地球化学方法优先进行分析；所述地球化学方法包括有序度、碳同位素、氧同位素、锶同位素比值、微量元素、稀土元素或包裹体；其中，

蒸发泵白云石化成因白云岩和热液白云石化成因白云岩根据实际情况选择是否需要进行地球化学实验分析；微生物白云石化成因白云岩、渗透回流白云石化成因白云岩、海水白云石化成因白云岩和埋藏白云石化成因白云岩选择地球化学分析的序列为有序度、碳氧同位素、微量元素、锶同位素比值，视情况决定是否选用稀土元素分析。

在上述白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别方法中，优选地，识别微生物白云石化成因的排他性指标的地球化学方法为有序度、碳同位素和氧同位素；

蒸发泵白云石化成因的排他性指标的地球化学识别方法为氧同位素、微量元素和锶同位素比值；

渗透回流白云石化成因的排他性指标的地球化学识别方法为有序度、氧同位素、锶同位素比值和微量元素；

台缘海水白云石化成因的排他性指标的地球化学识别方法为有序度、碳氧同位素、微量元素、锶同位素比值和稀土元素；

埋藏白云石化成因的排他性指标的地球化学识别方法为有序度、氧同位素、锶同位素比值和微量元素；

热液白云石化成因的排他性指标的地球化学识别方法为氧同位素和稀土元素。

在上述白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别方法中，优选地，

微生物白云石化成因的排他性指标中：有序度为0.4-0.6；碳同位素偏正，为0-2‰；氧同位素偏负，为0至-4‰；

蒸发泵白云石化成因的排他性指标中：碳同位素较海水值偏负，为-4‰至-8‰；锶同位素比值高于同期海水值(同期海水值较确定，可较容易地进行判断)；微量元素分布表现为富Fe和Mn，贫Sr和Na；

渗透回流白云石化成因的排他性指标中：有序度为0.7-1；氧同位素较海水值偏负，为-4‰至-8‰；锶同位素比值处于同期海水值范围内；微量元素分布表现为富Sr和Na，贫Fe和Mn；

台缘海水白云石化成因的排他性指标中：有序度为0.3-0.5；碳同位素偏正，为1‰至4‰；氧同位素较海水值偏正，为4‰至-4‰；微量元素、锶同位素比值和稀土元素处于同期海水值范围内；

埋藏白云石化成因的排他性指标中：有序度为0.7-0.1；氧同位素较海水值偏负，小于-6‰；锶同位素比值大于围岩的锶同位素比值；微量元素表现为贫Sr和富Mn；

热液白云石化成因的排他性指标中：氧同位素较围岩更偏负，小于-6‰；稀土元素表现为Eu正异常。

在上述白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别方法中，优选地，所述白云岩受后期成岩改造程度判定，恢复后生改造前白云岩成因类型的步骤具体包括：

分析白云石晶体是否存在环带生长、重结晶，有序度与锶同位素比值、锶含量与锶同位素比值是否具有相关性判别；

所述相关性指有序度增大，锶同位素比值对应地变大；有序度增大，锶含量逐渐降低；锶含量降低，锶同位素比值逐渐增大；

如地球化学分析揭示白云岩受埋藏白云石化作用改造强烈，需结合原岩结构识别，分析埋藏白云石化改造前的岩性特征；改造前如为白云岩，需根据岩石学特征，判断原白云岩成因。

本发明还提供了一种白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别系统，该系统包括：

第一单元，所述第一单元用于确定白云岩岩石类型，根据露头、岩心和薄片资料，将白云岩类型划分为微生物白云岩、泥粉晶白云岩、(残余)颗粒白云岩和晶粒白云岩；

第二单元，所述第二单元用于对晶粒结构白云岩进行原岩结构恢复，识别白云岩原岩结构特征；

第三单元，所述第三单元用于确定白云岩沉积-成岩环境，根据白云岩的典型特征信息，判定白云岩沉积环境，进而初步确定白云岩成因类型；所述典型特征包括沉积构造、伴生岩性或叠置结构；

第四单元，所述第四单元用于白云岩成因的地球化学特征判识，针对初步判定的白云岩成因类型，选择对应的地球化学参数进行分析，比对地球化学数据范围，或与同期海水值或围岩地球化学值对比相对丰度大小，确定白云岩成因类型；

第五单元，所述第五单元用于白云岩受后期成岩改造程度判定，恢复后生改造前白云岩成因类型。

在上述白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别系统中，优选地，所述第一单元的步骤具体包括：

岩心上识别白云岩是否具有微生物沉积构造，判别是否为微生物白云岩；所述微生物沉积构造包括层纹石、凝块石、树枝石、叠层石、泡沫绵石或藻纹层；

在普通薄片下识别白云岩为颗粒结构、晶粒结构或残余颗粒结构；残余颗粒结构与颗粒结构均作为颗粒结构对待；晶粒结构根据白云石晶体大小划分为泥粉晶白云岩和晶粒白云岩；泥粉晶白云岩的白云石晶体小于0.1mm，晶粒白云岩的白云石晶体大于0.1mm。

在上述白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别系统中，优选地，所述第二单元的步骤具体包括：

通过薄片观察，部分样品的原岩结构可进行较好的识别，包括微生物结构或颗粒结构；所述薄片观察是指在薄片下放置垫片，调节透射光强度，进行观察；

对晶粒结构与原岩结构的相关性进行分析，包括白云石晶体为原白云石晶体的继承性是否加大，白云石晶体是否切割颗粒与胶结物边界，白云石晶体内部是否具有完整的颗粒结构。

优选地，所述打印纸可以是普通打印纸，打印纸厚度影响识别效果，以70gA4纸的厚度为效果最佳。

优选地，所述原岩结构识别还可以通过在露头或岩心上判断是否发育交错层理等沉积构造，判定是否原岩为颗粒结构。

优选地，所述原岩结构识别还可以通过荧光薄片观察等实现。

在上述白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别系统中，优选地，所述第三单元的步骤具体包括：

在露头或岩心上，分析已确定岩石类型的白云岩的沉积构造特征；所述沉积构造特征包括：白云岩是否含有石膏或硬石膏，白云岩是否发育泥裂或帐篷构造，白云岩是否发育交错层理；

所述伴生岩性是指与研究白云岩接触的岩石类型特征，包括：泥粉晶白云岩是否与藻纹层云岩接触，泥晶云岩是否与膏岩层接触，泥晶云岩是否与颗粒云岩或颗粒灰岩接触，晶粒云岩是否与藻纹层云岩或泥粉晶云岩接触；

所述叠置结构是指研究白云岩与接触岩石类型构成的垂向叠置方式，包括向上变浅的向上变细旋回和向上变浅的向上变粗旋回；具有所述向上变浅的向上变细旋回方式的包括颗粒灰岩上覆藻纹层云岩或上覆晶粒云岩或上覆(含膏)泥粉晶云岩，以及，颗粒云岩上覆藻纹层云岩或上覆晶粒云岩或上覆(含膏)泥粉晶云岩；具有所述向上变浅的向上变粗旋回方式的包括泥粉晶云岩上覆颗粒云岩，以及，微生物白云岩上覆颗粒云岩；

所述白云岩沉积环境包括潮上带、潮间带或潮下带；

潮上环境常发育(含膏)泥粉晶白云岩或藻纹层白云岩，可发育泥裂、帐篷构造或膏模孔；泥粉晶白云岩与藻纹层白云岩互层，可能夹膏盐层和晶粒云岩；主要为向上变浅的向上变细旋回，多为米级旋回；通过部分或全部以上特征可初步判定为潮上环境，可判定为蒸发泵白云石化成因白云岩；

潮间环境常发育泥粉晶白云岩、颗粒白云岩、叠层石白云岩、生物礁白云岩或泡沫绵白云岩，可能发育膏模孔；主要发育向上变浅的向上变粗旋回，也可发育向上变浅的向上变细旋回，米级旋回为主；处于台地边缘相带，台内发育厚层膏盐岩，向上变粗旋回的(残余)颗粒白云岩，可初步判定为渗透回流白云石化成因白云岩；处于台地边缘相带，台内不发育厚层膏盐岩，向上变细旋回的颗粒白云岩，可初步判定为海水白云石化成因白云岩；

潮下环境常发育薄层-中层泥粉晶白云岩、层纹石白云岩、凝块石白云岩、树枝石白云岩等，少见水动力改造的沉积构造；单岩性旋回为主，旋回厚度可大于10m；通过部分或全部以上特征可初步判定为潮下环境，初步判定为微生物白云石化成因白云岩；

处于潮间-潮下带的晶粒白云岩，原岩结构恢复为颗粒白云岩，局部残留颗粒灰岩，可能见鞍状白云石，可初步判定为埋藏白云石化成因白云岩；

与沉积环境无关，分布上与断裂或不整合面相关，鞍状白云石发育，见萤石、石膏等热液矿物伴生，可初步判定为热液白云石化成因白云岩。

在上述白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别系统中，优选地，所述第四单元的步骤具体包括：

根据初步确定的白云石化作用类型，选取具有排他性指标的地球化学方法优先进行分析；所述地球化学方法包括有序度、碳同位素、氧同位素、锶同位素比值、微量元素、稀土元素或包裹体；其中，

蒸发泵白云石化成因白云岩和热液白云石化成因白云岩根据实际情况选择是否需要进行地球化学实验分析；微生物白云石化成因白云岩、渗透回流白云石化成因白云岩、海水白云石化成因白云岩和埋藏白云石化成因白云岩选择地球化学分析的序列为有序度、碳氧同位素、微量元素、锶同位素比值，视情况决定是否选用稀土元素分析。

在上述白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别系统中，优选地，在所述第四单元中，

微生物白云石化成因的排他性指标的地球化学识别方法为有序度、碳同位素和氧同位素；

蒸发泵白云石化成因的排他性指标的地球化学识别方法为氧同位素、微量元素和锶同位素比值；

渗透回流白云石化成因的排他性指标的地球化学识别方法为有序度、氧同位素、锶同位素比值和微量元素；

台缘海水白云石化成因的排他性指标的地球化学识别方法为有序度、碳氧同位素、微量元素、锶同位素比值和稀土元素；

埋藏白云石化成因的排他性指标的地球化学识别方法为有序度、氧同位素、锶同位素比值和微量元素；

热液白云石化成因的排他性指标的地球化学识别方法为氧同位素和稀土元素；

在上述白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别系统中，优选地，微生物白云石化成因的排他性指标中：有序度为0.4-0.6；碳同位素偏正，为0-2‰；氧同位素偏负，为0至-4‰；

蒸发泵白云石化成因的排他性指标中：碳同位素较海水值偏负，为-4‰至-8‰；锶同位素比值高于同期海水值；微量元素分布表现为富Fe和Mn，贫Sr和Na；

渗透回流白云石化成因的排他性指标中：有序度为0.7-1；氧同位素较海水值偏负，为-4‰至-8‰；锶同位素比值处于同期海水值范围内；微量元素分布表现为富Sr和Na，贫Fe和Mn；

台缘海水白云石化成因的排他性指标中：有序度为0.3-0.5；碳同位素偏正，为1‰至4‰；氧同位素较海水值偏正，为4‰至-4‰；微量元素、锶同位素比值和稀土元素处于同期海水值范围内；

埋藏白云石化成因的排他性指标中：有序度为0.7-0.1；氧同位素较海水值偏负，小于-6‰；锶同位素比值大于围岩的锶同位素比值；微量元素表现为贫Sr和富Mn；

热液白云石化成因的排他性指标中：氧同位素较围岩更偏负，小于-6‰；稀土元素表现为Eu正异常。

在上述白云岩成因类型的岩石学和地球化学识别系统中，优选地，所述第五单元的步骤具体包括：

分析白云石晶体是否存在环带生长、重结晶，有序度与锶同位素比值、锶含量与锶同位素比值是否具有相关性判别；

所述相关性指有序度增大，锶同位素比值对应地变大；有序度增大，锶含量逐渐降低；锶含量降低，锶同位素比值逐渐增大；

如地球化学分析揭示白云岩受埋藏白云石化作用改造强烈，需结合原岩结构识别，分析埋藏白云石化改造前的岩性特征；改造前如为白云岩，需根据岩石学特征，判断原白云岩成因。

在本发明提供的一实施方式中，确定白云岩成因类型的整体过程为：

利用露头、岩心和薄片资料，确定岩石类型；

根据岩石类型，划分为微生物白云岩、泥粉晶白云岩、(残余)颗粒白云岩和晶粒白云岩；

基于所述微生物白云岩，判断发育何种微生物构造；

微生物构造包括：层纹石、凝块石、树枝石、叠层石、泡沫绵层石、藻纹层等；

基于所述微生物构造判断沉积环境为潮下、潮间或潮上带；

潮下环境发育层纹石、凝块石、树枝石；

如微生物白云岩发育于潮下环境，初步判别为微生物白云石化成因的白云岩；

潮上环境发育泡沫绵层石和藻纹层石；

如微生物白云岩发育于潮上环境，初步判别为蒸发泵白云石化成因的白云岩；

基于泥粉晶白云岩，首先判断是否含有石膏或发育膏模孔；

泥粉晶白云岩含石膏或发育膏模孔，且为薄-中层状，也可与藻纹层白云岩伴生，可判定为蒸发泵白云石化成因的白云岩；

泥粉晶白云岩如不含石膏，但发育泥裂或帐篷构造，也可初步判定为蒸发泵白云石化成因的白云岩；

泥粉晶白云岩如不含石膏、且不发育泥裂或帐篷构造，需确定层厚是否稳定，判断是否发育微生物活动构造，如是，可能为微生物白云石化成因的白云岩，如不是，需结合地球化学分析判断成因；

基于(残余)颗粒白云岩，首先确定层厚与伴生岩性；

层厚指是否为中-薄层状，或厚层块状白云岩；

中-薄层状白云岩是否与薄纹层泥晶云岩互层，如是，则初步判定为蒸发泵白云石化成因的白云岩；

厚层块状白云岩是否于台地范围发育，与台地边缘靠近，侧向伴生有厚层石膏，如是，则初步判定为渗透回来白云石化成因的白云岩；

厚层块状白云岩是否仅发育于台地边缘局部的礁盖或滩顶部位，沿台缘连续性差，台内无厚层石膏等局限沉积物发育，如是，则初步判定为海水白云石化成因的白云岩；

基于晶粒白云岩，首先确定原岩结构是否可识别；

原岩结构识别指在薄片观察过程中，在薄片下垫放一张打印纸，在透射光照射下观察薄片，可用于识别晶粒白云岩原岩结构；

原岩结构识别还可以通过在露头或岩心上判断是否发育交错层理等沉积构造，判定是否原岩为颗粒结构；

原岩结构识别还可以通过荧光薄片观察等实现；

原岩结构可识别的白云岩，如具有颗粒结构或残余颗粒结构，可初步判定为白云岩经历埋藏白云石化改造形成的白云岩；

原岩结构不可识别的白云岩，如可见热液矿物发育，如鞍状白云石、萤石、天青石、硬石膏等，可判定受热液云化改造形成的白云岩；

原岩结构不可识别的白云岩，如无热液矿物发育，可初步判定为灰岩经历埋藏白云石化改造形成的白云岩；

基于上述岩石学方法可初步判断白云岩成因类型，对于岩石学指标不够明确的样品，可通过地球化学方法进一步确定其成因类型；

基于地球化学方法类型较多，且揭示的地质信息侧重不同，需根据初步确定的白云石化作用类型，选取具有排他性指标的地球化学方法优先进行分析；

识别微生物白云石化成因的排他性指标的地球化学方法为有序度、碳同位素和氧同位素；微生物白云石化成因的排他性指标中：有序度为0.4-0.6；碳同位素偏正，为0-2‰；氧同位素偏负，为0至-4‰；

识别蒸发泵白云石化成因的排他性指标的地球化学方法为氧同位素、微量元素和锶同位素比值；碳同位素较海水值偏负，为-4‰至-8‰；锶同位素比值高于同期海水值；微量元素分布表现为富Fe和Mn，贫Sr和Na；

识别渗透回流白云石化成因的排他性指标的地球化学方法为有序度、氧同位素、锶同位素比值和微量元素；有序度为0.7-1；氧同位素较海水值偏负，为-4‰至-8‰；锶同位素比值处于同期海水值范围内；微量元素分布表现为富Sr和Na，贫Fe和Mn；

识别台缘海水白云石化成因的排他性指标的地球化学方法为有序度、碳氧同位素、微量元素、锶同位素比值和稀土元素；有序度为0.3-0.5；碳同位素偏正，为1‰至4‰；氧同位素较海水值偏正，为4‰至-4‰；微量元素、锶同位素比值和稀土元素处于同期海水值范围内；

识别埋藏白云石化成因的排他性指标的地球化学方法为有序度、氧同位素、锶同位素比值和微量元素；有序度为0.7-0.1；氧同位素较海水值偏负，小于-6‰；锶同位素比值大于围岩的锶同位素比值；微量元素表现为贫Sr和富Mn；

识别热液白云石化成因的排他性指标的地球化学方法为氧同位素和稀土元素；氧同位素较围岩更偏负，小于-6‰；稀土元素表现为Eu正异常；

白云岩成因的地球化学判识中，还需判别是否经历埋藏白云石化作用的改造，通过有序度与锶同位素比值、锶含量与锶同位素比值是否具有相关性判别，如具相关性则说明白云岩经历了埋藏白云石化作用的改造；

相关性指有序度增大，锶同位素比值对应地变大；有序度增大，锶含量逐渐降低；锶含量降低，锶同位素比值逐渐增大；

如地球化学分析揭示白云岩受埋藏白云石化作用改造强烈，需结合原岩结构识别，分析埋藏白云石化改造前的岩性特征；改造前如为白云岩，需根据岩石学特征，判断原白云岩成因。

采用本发明提供的方案可以有效、合理地筛选必要的岩石学和地球化学分析工作优先进行，提高白云岩成因类型判识的工作效率和可靠性。

附图说明

图1为确定白云岩成因类型的识别方法的流程图；

图2为确定白云岩成因类型的地球化学指标选用图；

图3为确定白云岩锶同位素比值高低的地质历史时期锶同位素比值分布图；

图4a为不同类型白云石有序度与Sr含量交会图；

图4b为不同类型白云石有序度与⁸⁷Sr/⁸⁶Sr交会图；

图4c为不同类型白云石Sr含量与⁸⁷Sr/⁸⁶Sr交会图；

图4d为不同类型白云石δ¹⁸O与⁸⁷Sr/⁸⁶Sr交会图；

图5a为500μm下典型岩石学特征微观图片；

图5b为200μm下典型岩石学特征微观图片。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例

本申请实施例提供了一种利用岩石学和地球化学确定白云岩成因类型的方法及流程，根据白云岩在露头、岩心和薄片资料中表现的岩性特征、岩相组合特征、沉积构造和矿物特征，初步判断白云岩成因类型；针对成因类型不够明确的白云岩，选取对应排他性地球化学分析手段进行测试，根据对应的地球化学特征标定，确定白云岩成因类型。为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1为本实施方式中确定白云岩成因类型的方法实施例的流程图。如图1所示，所述确定白云岩成因类型的方法，包括以下步骤。

步骤S101：确定白云岩岩石类型，根据露头、岩心和薄片资料，将白云岩类型划分为微生物白云岩、泥粉晶白云岩、(残余)颗粒白云岩和晶粒白云岩。

具体地，岩心上可识别白云岩是否具有微生物沉积构造，判别是否为微生物白云岩；微生物沉积构造包括层纹石、凝块石、树枝石、叠层石、泡沫绵石、藻纹层等。

进一步地在普通薄片下识别白云岩为颗粒结构、晶粒结构或残余颗粒结构。残余颗粒结构与颗粒结构均作为颗粒结构对待。晶粒结构根据白云石晶体大小划分为泥粉晶白云岩和晶粒白云岩。泥粉晶白云岩的白云石晶体小于0.1mm；晶粒白云岩的白云石晶体大于0.1mm。

步骤S102：对晶粒结构白云岩进行原岩结构恢复，利用薄片下加垫片，识别白云岩原岩结构特征。

具体地，在薄片观察过程中，在薄片下放置垫片，调节透射光强度，进行观察，部分样品的原岩结构可进行较好的识别，包括微生物结构或颗粒结构。

垫片可以为普通打印纸或称量纸等，主要起发散透射光的作用。其中，垫片以放置在载物台与聚光镜之间空隙的效果最好。

对晶粒结构与原岩结构的相关性进行分析，包括白云石晶体为原白云石晶体的继承性是否加大，白云石晶体是否切割颗粒与胶结物边界，白云石晶体内部是否具有完整的颗粒结构。

步骤S103：确定白云岩沉积-成岩环境，根据白云岩的沉积构造、伴生岩性和叠置结构等典型特征信息，判定白云岩沉积环境，进而初步确定白云岩成因类型。

具体地，在露头或岩心上，分析已确定岩石类型的白云岩的沉积构造特征。

沉积构造主要指：白云岩是否含有石膏或硬石膏、发育泥裂或帐篷构造、是否发育交错层理等。

伴生岩性主要指与研究白云岩接触的岩石类型特征，主要有：泥粉晶白云岩是否与藻纹层云岩接触、泥晶云岩是否与膏岩层接触、泥晶云岩是否与颗粒云岩或颗粒灰岩接触、晶粒云岩是否与藻纹层云岩或泥粉晶云岩接触。

叠置结构主要指研究白云岩与接触岩石类型构成的垂向叠置方式，主要有向上变浅的向上变细旋回和向上变浅的向上变粗旋回。

向上变浅的向上变细旋回主要有颗粒灰岩或颗粒云岩上覆藻纹层云岩或晶粒云岩或(含膏)泥粉晶云岩。

向上变浅的向上变粗旋回主要有泥粉晶云岩上覆颗粒云岩、微生物白云岩上覆颗粒云岩。

白云岩沉积环境主要包括潮上带、潮间带、潮下带等。

潮上环境常发育(含膏)泥粉晶白云岩或藻纹层白云岩，可发育泥裂、帐篷构造、膏模孔等；泥粉晶白云岩与藻纹层白云岩互层，可能夹膏盐层和晶粒云岩；主要为向上变浅的向上变细旋回，多为米级旋回；以上特征(不需全部出现)可初步判定为潮上环境，可判定为蒸发泵白云石化成因白云岩。

潮间环境常发育泥粉晶白云岩、颗粒白云岩、叠层石白云岩、生物礁白云岩、泡沫绵白云岩等，可能发育膏模孔；主要发育向上变浅的向上变粗旋回，也可发育向上变浅的向上变细旋回，米级旋回为主；处于台地边缘相带，台内发育厚层膏盐岩，向上变粗旋回的(残余)颗粒白云岩，可初步判定为渗透回流白云石化成因白云岩。处于台地边缘相带，台内不发育厚层膏盐岩，向上变细旋回的颗粒白云岩，可初步判定为海水白云石化成因白云岩。

潮下环境常发育薄层-中层泥粉晶白云岩、层纹石白云岩、凝块石白云岩、树枝石白云岩等，少见水动力改造的沉积构造；单岩性旋回为主，旋回厚度可大于10m；以上特征可初步判定为潮下环境，初步判定为微生物白云石化成因白云岩。

处于潮间-潮下带的晶粒白云岩，原岩结构恢复为颗粒白云岩，局部残留颗粒灰岩，可能见鞍状白云石，可初步判定为埋藏白云石化成因白云岩。

与沉积环境无关，分布上与断裂或不整合面相关，鞍状白云石发育，见萤石、石膏等热液矿物伴生，可初步判定为热液白云石化成因白云岩。

步骤S104：白云岩成因的地球化学特征判识，针对初步判定的白云岩成因类型，选择对应的地球化学参数进行分析，比对地球化学数据范围，或与同期海水值或围岩地球化学值对比相对丰度大小，确定白云岩成因类型。

具体地，地球化学方法包括有序度、碳同位素、氧同位素、锶同位素比值、微量元素、稀土元素和包裹体等；

基于所述地球化学方法类型较多，且揭示的地质信息侧重不同，需根据初步确定的白云石化作用类型，选取具有排他性指标的地球化学方法优先进行分析(图2为确定白云岩成因类型的地球化学指标选用图)；

识别微生物白云石化成因的排他性指标的地球化学方法为有序度、碳同位素和氧同位素；微生物白云石化成因的排他性指标中：有序度为0.4-0.6；碳同位素偏正，为0-2‰；氧同位素偏负，为0至-4‰；

识别蒸发泵白云石化成因的排他性指标的地球化学方法为氧同位素、微量元素和锶同位素比值；碳同位素较海水值偏负，为-4‰至-8‰；锶同位素比值高于同期海水值；微量元素分布表现为富Fe和Mn，贫Sr和Na；

识别渗透回流白云石化成因的排他性指标的地球化学方法为有序度、氧同位素、锶同位素比值和微量元素；有序度为0.7-1；氧同位素较海水值偏负，为-4‰至-8‰；锶同位素比值处于同期海水值范围内；微量元素分布表现为富Sr和Na，贫Fe和Mn；

识别台缘海水白云石化成因的排他性指标的地球化学方法为有序度、碳氧同位素、微量元素、锶同位素比值和稀土元素；有序度为0.3-0.5；碳同位素偏正，为1‰至4‰；氧同位素较海水值偏正，为4‰至-4‰；微量元素、锶同位素比值和稀土元素处于同期海水值范围内；

识别埋藏白云石化成因的排他性指标的地球化学方法为有序度、氧同位素、锶同位素比值和微量元素；有序度为0.7-0.1；氧同位素较海水值偏负，小于-6‰；锶同位素比值大于围岩的锶同位素比值；微量元素表现为贫Sr和富Mn；

识别热液白云石化成因的排他性指标的地球化学方法为氧同位素和稀土元素；氧同位素较围岩更偏负，小于-6‰；稀土元素表现为Eu正异常。

其中，蒸发泵白云石化成因白云岩和热液白云石化成因白云岩通常可通过岩石学判识直接可靠判定其成因，对地球化学分析要求不高，可根据实际情况选择是否需要进行地球化学实验分析；微生物白云石化成因白云岩、渗透回流白云石化成因白云岩、海水白云石化成因白云岩和埋藏白云石化成因白云岩选择地球化学分析的序列为有序度、碳氧同位素、微量元素、锶同位素比值，视情况决定是否选用稀土元素分析。

图3是确定白云岩锶同位素比值高低的地质历史时期海水锶同位素比值分布图。如图3所示，地质历史时期海水锶同位素比值发生一定的变化，可以用于基于样品的锶同位素比值测试结果与同时期海水锶同位素比值进行比较，判定所述样品的锶同位素来源。样品锶同位素比值高于同时期海水锶同位素比值的白云岩成因有蒸发泵白云石化成因、埋藏白云石化成因和/或热液白云石化成因；样品锶同位素比值接近或近似于(处于同期)同时期海水锶同位素比值的白云岩成因有渗透回流白云石化成因、海水白云石化成因；样品锶同位素比值低于同时期海水锶同位素比值的白云岩成因主要有热液白云石化成因。可对白云岩成因类型进行初步分选，进一步结合岩石学和其他地球化学参数判定白云岩成因。

步骤S105：白云岩受后期成岩改造程度判定，恢复后生改造前白云岩成因类型。

白云岩成因的地球化学判识中，还需判别是否经历埋藏白云石化作用的改造，通过分析白云石晶体是否存在环带生长、重结晶，有序度与锶同位素比值、锶含量与锶同位素比值是否具有相关性判别，如白云石晶体具环带特征，地球化学指标具相关性则说明白云岩经历了埋藏白云石化作用的改造；

相关性指有序度增大，锶同位素比值对应地变大；有序度增大，锶含量逐渐降低；锶含量降低，锶同位素比值逐渐增大；

如地球化学分析揭示白云岩受埋藏白云石化作用改造强烈，需结合原岩结构识别，分析埋藏白云石化改造前的岩性特征；改造前如为白云岩，需根据岩石学特征，判断原白云岩成因。

采用上述流程对塔里木盆地永安坝剖面蓬莱坝组埋藏白云岩进行测试，获得其典型岩石学特征微观图片(图5a和图5b)和地球化学特征图版(图4a、图4b、图4c、图4d)。如图4a至图4d所示，随着有序度升高，Sr含量从200μg/g降低到30μg/g；锶同位素比值从0.7088升高到0.710，与图3所示历史时期海水锶同位素比值相比较，主体均高于早奥陶世蓬莱坝组沉积同期海水比值0.7088-0.7092；Sr含量降低伴随着锶同位素比值的升高，氧同位素趋于偏负；以上特征可证明蓬莱坝组白云岩为埋藏白云岩成因，或受埋藏白云石化作用改造。

进一步，如图5a和图5b所示，针对蓬莱坝组细晶白云岩，利用原岩结构恢复手段，识别出细晶白云岩具有残余颗粒结构，白云石晶体排列呈颗粒形态或颗粒周缘环边胶结物特征，判断其为准同生渗透回流白云石化成因，白云石在埋藏期发生了重结晶作用。