郭春濤，李德武，陳樹民

(1.山西大同大學(xué) 建筑與測繪工程學(xué)院，山西 大同 037003；2.中國石油天然氣集團(tuán)公司 大慶油田人才開發(fā)院，黑龍江 大慶 163453；3.中國石油天然氣集團(tuán)公司 大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163453)

塔里木盆地古城地區(qū)上寒武統(tǒng)白云巖稀土元素地球化學(xué)特征及成因模式

郭春濤1,2，李德武3，陳樹民3

(1.山西大同大學(xué) 建筑與測繪工程學(xué)院，山西 大同 037003；2.中國石油天然氣集團(tuán)公司 大慶油田人才開發(fā)院，黑龍江 大慶 163453；3.中國石油天然氣集團(tuán)公司 大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163453)

塔里木盆地古城地區(qū)特殊的沉積構(gòu)造演化，預(yù)示著其白云巖的形成可能有其特殊性。以古城構(gòu)造帶上寒武統(tǒng)白云巖為研究對象，在巖心、薄片、沉積環(huán)境分析的基礎(chǔ)上，對各類結(jié)晶白云巖及縫洞白云石、方解石充填物進(jìn)行了稀土元素地球化學(xué)特征分析。結(jié)果表明，各類白云巖及縫洞充填物稀土元素NASC配分模式共分為4種類型：δCe負(fù)異常δEu弱正異常型、δEu負(fù)異常型、δEu正異常型和δCe正異常型。詳解白云巖及縫洞充填物的成因，蒸發(fā)泵作用是古城地區(qū)白云巖的主要成因類型，熱液作用也非常顯著，而埋藏作用和混合水作用影響較小。此外，所有測試的縫洞充填物都是在混合水環(huán)境和熱液環(huán)境中形成的，蒸發(fā)作用和埋藏作用并沒有形成明顯的充填物，這可能對尋找有利的白云巖儲(chǔ)層有一定的借鑒意義。

白云巖；稀土元素；上寒武統(tǒng)；古城地區(qū)；塔里木盆地

寒武—奧陶系白云巖是塔里木盆地重要的油氣勘探對象，并相繼在塔北、塔中取得重大發(fā)現(xiàn)。近年來，塔東古城地區(qū)的古城6井在中—下奧陶統(tǒng)白云巖中獲得高產(chǎn)氣流，是塔里木盆地下古生界內(nèi)幕白云巖的首個(gè)重大戰(zhàn)略突破[1]。之后，相繼在古城8、古城9井白云巖層獲得高產(chǎn)氣流[2]，展現(xiàn)了古城地區(qū)乃至塔東地區(qū)寒武—奧陶系白云巖良好的勘探潛力。然而白云巖儲(chǔ)層的成因及展布一直是勘探的難點(diǎn)。

前人對塔里木盆地塔中、巴楚、塔東、柯坪等地區(qū)白云巖成因做了大量工作，提出了多種白云巖成因模式，包括蒸發(fā)泵、回流滲透、混合水、埋藏、熱液作用、微生物作用模式等[3-17]。然而相比其他地區(qū)，古城地區(qū)自有其特殊性：(1)構(gòu)造上，古城地區(qū)更靠近塔東南推覆體和阿爾金造山帶，古城2、古城3井奧陶系、寒武系鉆遇淺灰綠色黑云母綠泥石片巖、肉紅色大理巖和含砂大理巖，預(yù)示著加里東中晚期造山作用及之后的調(diào)整帶來的區(qū)域變質(zhì)作用；(2)沉積上，寒武紀(jì)古城地區(qū)位于臺(tái)地相向斜坡—盆地相的過渡帶，近距離的滿加爾凹陷沉積有數(shù)千米的粉—細(xì)砂巖和泥頁巖，包括玉爾吐斯組、肖爾布拉克組、阿瓦塔格組等盆地相，鷹山組、一間房組、卻爾卻克組等濁流盆地相，可能為其提供白云化流體；(3)與塔北、塔中、巴楚、柯坪相比，古城地區(qū)遠(yuǎn)離二疊系大火成巖省的分布范圍[18]，該期熱液作用相對較弱。不同的沉積、構(gòu)造演化、地層展布特征，預(yù)示著古城地區(qū)白云巖的形成可能有其特殊性。

本文基于塔里木盆地塔東低凸起古城構(gòu)造帶上寒武統(tǒng)白云巖的巖石學(xué)觀測，以巖心、薄片、沉積環(huán)境為基礎(chǔ)，詳細(xì)分析了古城地區(qū)上寒武統(tǒng)白云巖的結(jié)構(gòu)特征，通過全巖和微區(qū)稀土元素特征研究，探討了白云化流體的來源和性質(zhì)，豐富了對白云巖成因和形成環(huán)境的認(rèn)識(shí)，為古城地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層預(yù)測和勘探部署提供了堅(jiān)實(shí)的地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

塔里木盆地位于中國西北部，塔東低凸起位于其東南部(圖1a)，古城構(gòu)造帶位于塔東低凸起最西段，西南以塔中Ⅰ號斷裂與塔中低凸起相鄰，北部與滿加爾凹陷相接，南與塘古凹陷、東南坳陷相望，東部以寒武—奧陶紀(jì)坡折帶與塔南隆起相連(圖1b)，構(gòu)造上為北西傾的下古生界大型寬緩鼻狀隆起[1]。古城構(gòu)造帶內(nèi)部被北東向斷層分割為3個(gè)單元，中部為寬緩的鼻狀構(gòu)造，被北東向斷裂進(jìn)一步復(fù)雜化，北部為穩(wěn)定斷塊，南部受車爾臣逆沖斷裂控制，發(fā)育眾多逆斷層，構(gòu)造變形強(qiáng)烈，并在古城2、古城3井寒武系鉆遇變質(zhì)巖。

地層上，古城地區(qū)發(fā)育較完整的寒武—奧陶系(圖1c)。古城地區(qū)僅有城探1井以寒武系為目的層，但所有井均未鉆穿寒武系，巖性以丘灘體、泥晶灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、含灰(灰質(zhì))白云巖為主。奧陶系發(fā)育蓬萊壩組、鷹山組、一間房組、土木休克組和卻爾卻克組。蓬萊壩組以含灰(灰質(zhì))白云巖、致密灰?guī)r為主；鷹山組上部以泥晶灰?guī)r、亮晶砂屑灰?guī)r為主，下部以砂屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、含灰(灰質(zhì))白云巖為主[3]；一間房組、土木休克組以砂屑灰?guī)r、藻鮞灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r為主；而卻爾卻克組以粉砂巖、泥巖等細(xì)碎屑巖為主。與塔中、塔北、柯坪地區(qū)相比，古城地層缺失志留系、泥盆系、二疊系，石炭系發(fā)育不全，奧陶系內(nèi)部不發(fā)育明顯區(qū)域不整合。

區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)研究表明，塔里木盆地震旦紀(jì)—早奧陶世總體表現(xiàn)為拉張、伸展的構(gòu)造環(huán)境，中—晚奧陶世開始出現(xiàn)擠壓背景[19-20]。寒武紀(jì)—早中奧陶世古城地區(qū)與塔中、塔北為統(tǒng)一的碳酸鹽巖臺(tái)地[20-21]，主要發(fā)育局限臺(tái)地、半局限臺(tái)地、開闊臺(tái)地、臺(tái)地邊緣、臺(tái)緣斜坡等沉積環(huán)境。中—晚奧陶世早期受加里東運(yùn)動(dòng)的影響，塔中地區(qū)鷹山組遭受剝蝕，而古城地區(qū)則海平面迅速上升，發(fā)育淹沒臺(tái)地、陸棚、斜坡等沉積環(huán)境。晚奧陶世海平面繼續(xù)上升，沉積了3000多m的卻爾卻克組細(xì)碎屑巖，代表了超補(bǔ)償?shù)男逼?、盆地環(huán)境。而整個(gè)古城地區(qū)，上奧陶統(tǒng)卻爾卻克組與下石炭統(tǒng)巴楚組呈角度不整合接觸。

圖1 塔里木盆地古城地區(qū)位置簡圖及典型井上寒武統(tǒng)柱狀圖

2 巖石學(xué)特征

古城地區(qū)最深的井——城探1井僅鉆遇臺(tái)緣礁灘體，并沒有鉆穿上寒武統(tǒng)。對5口井151個(gè)薄片進(jìn)行仔細(xì)鑒定，23.8%為灰?guī)r，66.2%為灰質(zhì)(含灰)白云巖、白云巖，9.9%為硅質(zhì)巖、硅質(zhì)(化)白云巖、硅質(zhì)(化)灰?guī)r。純的白云巖較少，以灰質(zhì)(含灰)白云巖為主，說明白云化作用不徹底。白云巖主要為結(jié)晶白云巖，很小部分為顆粒白云巖和微生物白云巖[22]。結(jié)晶白云巖按照晶體結(jié)構(gòu)特征可劃分為泥—粉晶白云巖、細(xì)晶白云巖、中晶白云巖、粗晶白云巖，然后可按照晶體自形程度、表面干凈與否等特征進(jìn)一步細(xì)分。

2.1泥—粉晶白云巖

此類白云巖在古城地區(qū)分布較少，包括泥晶白云巖、粉晶白云巖，占比10%左右。晶體顆粒較小(圖2a)，自形程度普遍較差，白云石多呈半自形、他形，晶面平直，晶粒多呈鑲嵌狀分布，晶體較干凈，部分具紋層結(jié)構(gòu)。鏡下可見縫合線、構(gòu)造縫、溶蝕縫洞孔，縫洞中見粗大白云石、方解石充填。部分樣品鏡下可見少量亮晶顆粒白云巖，部分顆粒被硅化。陰極發(fā)光顯微鏡下呈弱發(fā)光或暗紅色發(fā)光。

2.2細(xì)晶白云巖

此類白云巖是古城地區(qū)的主要白云巖類型，巖心上以淺灰色或灰色中薄層狀產(chǎn)出，包括細(xì)晶白云巖、細(xì)—粉晶白云巖(圖2b-c)，占比30%左右。晶形以他形、半自形為主(圖2b)，晶粒間凹凸接觸、鑲嵌接觸，巖性較致密，部分具紋層結(jié)構(gòu)(圖2c)。巖石中縫合線、構(gòu)造縫發(fā)育，部分被瀝青質(zhì)充填。巖石孔隙發(fā)育較差，主要為被粗大白云石充填的殘余孔、晶間孔、構(gòu)造縫，以及白云石晶間溶孔。部分樣品鏡下見顆粒被硅化，或者硅質(zhì)充填。

2.3中晶白云巖

此類白云巖在古城地區(qū)分布較少，占比低于20%，巖心上以呈透鏡狀、條帶狀或中薄層狀產(chǎn)出。晶體以他形、半自形為主(圖2d-e)，部分具波狀消光。晶粒間凹凸接觸、鑲嵌接觸均見(圖2d)，結(jié)構(gòu)均一。部分孔洞內(nèi)見較粗大白云石局部富集。巖石孔隙發(fā)育一般，主要為白云石晶間孔、構(gòu)造縫(圖2d-e)。部分巖石具硅化，局部見石英晶體富集。部分晶粒見霧心亮邊結(jié)構(gòu)(圖2e)。陰極發(fā)光顯微鏡下呈弱發(fā)光、暗紅色—紅色發(fā)光。

2.4粗晶白云巖

此類白云巖是古城地區(qū)的主要白云巖類型，占比40%左右，包括粗晶白云巖、粗—中晶白云巖、鞍形白云巖(圖2f-i)。此類白云巖形成時(shí)溫度高，晶形以曲面、半自形、自形為主(圖2g)，具波狀消光，晶粒多呈鑲嵌狀分布。部分樣品鏡下孔隙發(fā)育，晶間孔、溶蝕孔洞、構(gòu)造裂縫、縫合線均可見(圖2f)。部分巖石被硅化(圖2h)，局部見粗大的石英呈晶簇狀富集。部分見潔凈明亮型特征(圖2g)。陰極發(fā)光顯微鏡下呈斑狀發(fā)光、暗紅色—紅色發(fā)光。

3 樣品與實(shí)驗(yàn)

本文測試主要針對古城地區(qū)寒武系的白云巖(表1)。樣品的選擇基于詳細(xì)的巖心觀測及薄片鑒定，挑選受成巖作用影響小、沒有溶蝕跡象、無明顯裂縫、白云質(zhì)純度高的樣品，避開受鐵/錳等礦物、硅質(zhì)礦物、磷酸鹽黏土等影響的區(qū)域/樣品。樣品測試由成都理工大學(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。同時(shí)為了便于對比，在顯微鏡下精選部分樣品，對縫洞充填物(主要是方解石、白云石)利用牙鉆進(jìn)行微區(qū)取樣，以便進(jìn)行基質(zhì)和縫洞白云石、方解石對比測試，另外選取部分熱液改造強(qiáng)烈的硅化白云巖樣品。部分樣品泥質(zhì)含量較高，導(dǎo)致稀土總含量高出2個(gè)數(shù)量級，在分析的時(shí)候?qū)⑵涮蕹?，如古?、古城8部分樣品。

4 白云巖稀土元素地球化學(xué)特征

4.1REE總量

稀土元素(REE)總量可以反映流體來源信息。各類白云巖及縫洞白云石、方解石稀土總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.002～～9.464 μg/g，87%的樣品小于6.0 μg/g，平均為3.617 μg/g，投點(diǎn)大多位于圖左側(cè)(圖3a)。在所測樣品中，各類樣品REE總量均非常低(圖3a)，遠(yuǎn)低于NASC的平均值，表明研究區(qū)碳酸鹽巖無論是沉積過程還是后期成巖過程中，基本都不受陸源物質(zhì)的影響，白云巖稀土元素的差異反映了古海水和成巖過程中白云化流體的共同作用。

4.2LREE和HREE

輕稀土(LREE)、重稀土(HREE)含量及其比值是稀土元素地球化學(xué)的重要參數(shù)，可以反映稀土元素的分異特征。不同類型碳酸鹽巖樣品輕重稀土富集不同，總體上LREE、HREE含量線性關(guān)系較差(圖3b)，說明其經(jīng)歷的沉積和成巖環(huán)境具有顯著差異，白云化過程可能有多種類型。所有樣品輕重稀土含量均較小(圖3b)，其中結(jié)晶白云巖輕稀土總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.903～7.207 μg/g，平均為2.884 μg/g；重稀土總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.094～0.536 μg/g，平均為0.235 μg/g?？p洞白云石、方解石輕稀土總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.420～8.994 μg/g，平均為4.481 μg/g；重稀土總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.153～0.874 μg/g，平均為0.338 μg/g。縫洞充填物在LREE-HREE圖投點(diǎn)與結(jié)晶白云巖相似，說明兩者形成于相似的白云化過程中。

表1 古城地區(qū)上寒武統(tǒng)白云巖樣品巖性和描述

ΣLREE/ΣHREE值在一定程度上能夠反映樣品的輕重稀土分餾程度。各類結(jié)晶白云巖輕重稀土比為7.1～18.8，平均為12.4；縫洞白云石、方解石輕重稀土比為6.8～27.6，平均為15.6(圖3a)。均與塔東地區(qū)奧陶系—寒武系泥晶灰?guī)r輕重稀土比相似[3-4]，說明白云化過程中輕重稀土分餾程度差異較小，輕重稀土具有較好的協(xié)同遷移性。

4.3δCe和δEu

Ce和Eu在不同的成巖環(huán)境中有不同的性質(zhì)，從而能夠提供成巖環(huán)境方面的信息。各類樣品Ce和Eu變化范圍較大(圖4c)。縫洞充填物δCe為0.663～1.256，平均為0.912，表現(xiàn)出負(fù)異常—正異常特征；晶粒白云巖δCe為0.704～1.254，平均為0.888，表現(xiàn)出負(fù)異常—正異常特征(圖3c)。

縫洞充填物δEu為1.270～4.293，平均為2.056，均表現(xiàn)為正異常特征。晶粒白云巖δEu為0.684～4.991，平均為1.410，表現(xiàn)出負(fù)異?！惓Ｌ卣?。綜合δCe、δEu特征，可將所有樣品分為3個(gè)區(qū)間，反映研究區(qū)白云巖的成因可能有多種類型(圖3c)。

4.4REE配分模式

以北美頁巖(NASC)為標(biāo)準(zhǔn)，將古城地區(qū)上寒武統(tǒng)白云巖及縫洞充填物稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化后，其配分模式可分為4類(圖4)。

(1)δCe負(fù)正異常、δEu弱正異常型(圖4a)。部分樣品δEu值為1.027～1.269，平均為1.132，δCe值為0.766～0.953，平均為0.855，顯示出δCe負(fù)異常、δEu弱正異常的特征。

(2)δEu負(fù)異常型(圖4b)。部分樣品δEu值為0.684～0.924，平均為0.828，δCe值為0.832～1.020，平均為0.891，顯示出δCe負(fù)異常、δEu負(fù)異常的特征。

(3)δEu正異常型(圖4c-d)。部分結(jié)晶白云巖、縫洞充填物δEu值為1.246～4.991，平均為2.361，δCe值為0.663～0.894，平均為0.774，顯示出δCe負(fù)異常、δEu正異常的特征。進(jìn)一步分析此類樣品發(fā)現(xiàn)，不同樣品間δNd、(La/Yb)n差異明顯(圖4c)，因此可根據(jù)δNd、(La/Yb)n特征，將該類樣品進(jìn)一步分為2個(gè)亞類(圖4c-d)。

(4)δCe正異常型(圖4e)。部分白云巖、縫洞充填物δCe值為1.152～1.256，平均為1.207，δEu值為0.954～1.665，平均為1.315，顯示出δCe正異常、δEu正異常的特征。

5 稀土元素對白云巖成因的指示

稀土元素常常作為白云巖地球化學(xué)過程的示蹤劑。特別是變價(jià)元素Ce和Eu，容易隨物理化學(xué)條件的變化而與稀土元素分離呈現(xiàn)出異常特征，能有效指示沉積物形成時(shí)的氧化還原狀態(tài)[23]。其中，Ce常與其他三價(jià)元素發(fā)生分餾，在氧化條件下，常使成巖流體呈現(xiàn)出Ce負(fù)異常特征[24-26]。而對于元素Eu，在高溫條件下，Eu2+優(yōu)先進(jìn)入礦物晶格，呈現(xiàn)Eu正異常[24-26]，而在低溫堿性環(huán)境中，Eu則呈現(xiàn)負(fù)異常。

圖3 塔里木盆地古城地區(qū)上寒武統(tǒng)白云巖及縫洞充填物稀土元素特征

圖4 塔里木盆地古城地區(qū)上寒武統(tǒng)白云巖及縫洞充填物稀土元素NASC標(biāo)準(zhǔn)化配分模式

通過對REE組成、配分模式、特征參數(shù)等的分析，可以揭示白云巖形成環(huán)境和白云化流體特征。近幾年，眾多學(xué)者將稀土元素運(yùn)用到相關(guān)盆地的白云巖分析中[5-7,27-28]，取得了良好的效果。依據(jù)不同的REE組成、配分模式、特征參數(shù)等，可將本文所測樣品劃分為4類，可能對應(yīng)于4種成巖流體環(huán)境。

5.1蒸發(fā)環(huán)境

早古生代早期塔里木盆地位于南半球熱帶地區(qū)，寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)持續(xù)向赤道附近漂移[29]。上寒武統(tǒng)沉積環(huán)境總體為淺水臺(tái)地，頻繁的暴露和干熱的氣候極易形成蒸發(fā)泵模式的白云巖，其δCe呈負(fù)異常特征[5-6]。蒸發(fā)環(huán)境下，由于溫度低、鹽度高、埋藏淺、結(jié)晶速度快，形成的白云巖多以泥—粉晶、細(xì)晶為主，晶形以他形、半自形為主。

圖4a樣品δCe值為0.766～0.953，弱—中等負(fù)異常，白云巖以泥—粉晶、細(xì)晶為主，晶體自形程度差，說明成巖流體為同期蒸發(fā)海水，白云化過程可能是在一種較弱的氧化環(huán)境中進(jìn)行。古城地區(qū)上寒武統(tǒng)白云巖δCe負(fù)異常與塔里木盆地其他地區(qū)蒸發(fā)泵成因白云巖相似[5-6]，也說明其可能是蒸發(fā)泵產(chǎn)物。

圖4a樣品δEu值為1.027～1.269，無異?！跽惓?，表明部分樣品可能受到后期熱液白云化的改造，使白云巖晶體粒度變大。此外，除了圖4e樣品外的所有樣品均具有一定程度的δCe負(fù)異常，表明蒸發(fā)泵模式是上寒武統(tǒng)白云巖的主要成因。

5.2埋藏環(huán)境

圖4b樣品具有相似的微右傾稀土元素配分模式，與塔東地區(qū)寒武系灰?guī)r稀土配分曲線形態(tài)[4]大致相似，表明白云化流體與海水相關(guān)。較臟的晶面、霧心亮邊特征、他形晶體、δEu負(fù)異常、δCe負(fù)異常、呈弱發(fā)光至暗紅色—紅色發(fā)光，表明蒸發(fā)泵作用形成的細(xì)粒白云巖又進(jìn)一步受到低溫堿性還原環(huán)境的改造，可進(jìn)一步推測其為蒸發(fā)泵、埋藏雙重成因。后期白云化流體可能為盆內(nèi)蒸發(fā)巖間封存的海源性流體，這些流體通過斷層、滲透層向上運(yùn)移使上寒武統(tǒng)白云巖化[8,30]。隨著埋藏深度加大、白云巖化時(shí)間加長，白云石晶體粒度逐漸變粗。

5.3熱液環(huán)境

還原性的酸性熱液常以顯著的δEu正異常為特征[24]，因此δEu正異常是判別白云巖是否受熱液改造的重要依據(jù)。圖4c和圖4d樣品REE配分模式均表現(xiàn)為明顯的δEu正異常，且與塔里木盆地古生代熱液白云石[3-6,9]、典型的海相高溫?zé)嵋撼练e巖[31]配分模式相似，表明這些樣品可能形成于熱液環(huán)境。同時(shí)，這些樣品中發(fā)育眾多熱液白云巖的典型巖石學(xué)特征，如殘余灰質(zhì)成分、橫向不連續(xù)、熱液礦物、晶粒粗大、鞍形白云石(圖2i)、波狀消光、曲面—他形晶等，進(jìn)一步佐證了上述結(jié)論。

對比圖4c和圖4d，兩者存在一定差別。圖4c樣品稀土元素(La/Yb)n平均為0.856，表明輕稀土虧損、重稀土富集，曲線左傾，δNd平均為2.242，呈正異常。而圖4d樣品稀土元素(La/Yb)n平均為1.591，表明輕稀土富集、重稀土虧損，曲線右傾，δNd平均為0.751，呈負(fù)異常。這些差異說明兩者的白云化流體和過程可能不同。據(jù)此推測，研究區(qū)可能存在兩期熱液或同一期熱液有不同的演化階段[3,30]，其都對上寒武統(tǒng)白云化起到了顯著作用。

此外，大部分樣品均呈現(xiàn)δEu正異常特征，表明大部分樣品均形成于熱液環(huán)境，或經(jīng)受熱液改造。熱液白云化也是主要的白云巖成因。

5.4混合水環(huán)境

部分樣品δCe值呈正異常(圖4e)，反映可能受到陸源碎屑或大氣淡水的影響[32]，從而導(dǎo)致成巖流體中的Ce4+優(yōu)先進(jìn)入到碳酸鹽礦物晶格中，使得δCe呈正異常。而所有樣品的REE總含量均非常低，說明樣品基本不受陸源碎屑的影響，因此，δCe正異?？赡苤饕怯纱髿獾c海水混合造成，這些白云巖的成巖流體正是大氣淡水和海水的混合水。實(shí)際上，上寒武統(tǒng)表生溶蝕作用還是比較強(qiáng)烈的，不論是宏觀還是微觀，均能發(fā)現(xiàn)大量的溶蝕證據(jù)：(1)巖心和鏡下均能看到大量的溶蝕特征(圖5a-e)；(2)部分巖心發(fā)育溶洞，被深灰色泥巖充填，泥巖邊緣可見黃鐵礦，反映暴露環(huán)境(圖5e)；(3)潔凈明亮的鏡下特征多是淡水溶蝕的證據(jù)(圖5d)；(4)鉆井記錄顯示，研究區(qū)南部古城2、古城3井下奧陶統(tǒng)與寒武系之間為不整合接觸；(5)在柯坪地區(qū)寒武—奧陶系露頭，下奧陶統(tǒng)與寒武系之間為平行不整合接觸，表明該時(shí)期盆地范圍內(nèi)海平面大幅下降；(6)古城7井上寒武統(tǒng)發(fā)育一套特殊的角礫巖，角礫棱角分明、大小混雜、成分類型多樣，角礫成分為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，可能為大氣水溶蝕作用的溶蝕縫洞角礫巖。

此外，圖4e樣品還表現(xiàn)出δEu正異常特征，表明早期由混合白云化作用形成的白云巖，部分后期又受到熱液作用的改造。

綜上所述，古城地區(qū)上寒武統(tǒng)白云巖的成因比較復(fù)雜，蒸發(fā)白云化是主要成因，同時(shí)還有部分的混合白云化作用。各種原巖深埋之后，部分又遭受了埋藏白云化和(或)熱液白云化的改造。同時(shí)，對比所有樣品(圖4)，縫洞充填物主要是在表生環(huán)境和熱液環(huán)境形成的，蒸發(fā)作用和埋藏作用并沒有形成明顯的充填物，這可能對尋找有利的白云巖儲(chǔ)層有一定的借鑒意義。

圖5 塔里木盆地古城地區(qū)上寒武統(tǒng)表生溶蝕特征

6 結(jié)論

(1)根據(jù)稀土元素配分特征，塔里木盆地古城地區(qū)上寒武統(tǒng)白云巖可分為4種類型：δCe負(fù)異常δEu弱正異常型、δEu負(fù)異常型、δEu正異常型、δCe正異常型。

(2)古城地區(qū)上寒武統(tǒng)白云巖的成因多樣，包括蒸發(fā)泵白云化、埋藏白云化、熱液白云化、混合水白云化。第一種類型白云巖晶粒較細(xì)，呈現(xiàn)明顯的負(fù)δCe特征；第二種類型白云巖晶粒較粗，呈現(xiàn)明顯的負(fù)δEu型特征；第三種類型白云巖晶粒也較粗，呈現(xiàn)明顯的正δEu型特征；第四種類型呈明顯的δCe正異常特征。同時(shí)，早期形成的白云巖后期可能會(huì)受到其他白云化流體的改造，使白云巖晶體粒度變粗。

(3)蒸發(fā)作用是古城地區(qū)白云巖的主要成因，熱液作用也非常顯著，而埋藏作用和混合水作用影響相對較小。

(4)古城地區(qū)上寒武統(tǒng)白云巖縫洞充填物主要是在表生環(huán)境和熱液環(huán)境中形成的。

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(編輯韓 彧)

GeochemicalcharacteristicsandgeneticmodelofrareearthelementsintheUpperCambriandolomitesinGuchengarea,TarimBasin

Guo Chuntao1,2, Li Dewu3, Chen Shumin3

(1.CollegeofArchitectureandSurveyingEngineering,ShanxiDatongUniversity,Datong,Shanxi037003,China; 2.DaqingOilfieldPersonnelDevelopmentInstitute,CNPC,Daqing,Heilongjiang163453,China; 3.DaqingOilfieldCompany,CNPC,Daqing,Heilongjiang163453,China)

The special sedimentary and tectonic evolution in Gucheng area of the Tarim Basin indicated that dolomite formation might be unique. The REE geochemical characteristics of various kinds of crystalline dolomites and cave fillings were analyzed based on thin sections, cores and sedimentary environment analyses. The results showed that the NASC normalized REE distribution patterns of samples can be divided into four types: negative anomalyδCe and weak positive anomalyδEu, negative anomalyδEu, positive anomalyδEu, and positive anomalyδCe. Further studies showed that the main origin of dolomites was the evaporation pump model, and the hydrothermal environment was also important, while the influence of mixed water and burial dolomitization was relatively smaller. In addition, all the cave filling samples were formed in a mixed water and hydrothermal environment, while the evaporation pump and burial dolomitization did not form any filling samples, which might be helpful to find dolomite reservoirs.

dolomite; rare earth element; Upper Cambrian; Gucheng area; Tarim Basin

1001-6112(2017)05-0666-09

10.11781/sysydz201705666

P595

：A

2017-03-27；

：2017-07-01。

郭春濤(1981—)，男，博士，從事沉積學(xué)研究。E-mail: xinylx521@163.com。

國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05008-003)資助。