四川盆地二叠—三叠系碳酸盐岩和砂岩中的鞍形白云石——岩石学、形成温度与流体

鞍形白云石是沉积岩中的一种重要成岩矿物。显微镜下鞍形白云石具有特殊的弧形晶面和波状消光,广泛分布于热液环境和其他相对高温的成岩环境中,也常被作为半定量的地质温度计和某些特殊流体的指示矿物。本文综合讨论了四川盆地二叠—二叠系碳酸盐岩和砂岩中鞍形白云石的岩石学特征,铁、锰、钙含量和阴极发光特征,形成温度和矿物的氧同位素组成,以及推算的源流体的氧同位素组成和盐度;同时对照研究了鄂尔多斯盆地上古生界砂岩中的鞍形白云石、塔里木盆地寒武—奥陶系的鞍形白云石以及南海珠江口盆地新近系的鞍形白云石,得到如下认识:(1)碳酸盐岩中大多数的鞍形白云石的晶体大小都超过1mm,具有粗晶—极粗晶结构。砂岩中鞍形白云石胶结物的晶体相对较小,主要具中—粗晶结构。碳酸盐岩中的鞍形白云石主要分布在晶洞或裂缝中,砂岩中的鞍形白云石主要是晚期的胶结物。(2)碳酸盐岩中的鞍形白云石普遍具有阴极发光和很低的铁、锰含量,在钙、镁含量上接近理想组成;砂岩中的鞍形白云石胶结物普遍具有较高的铁、锰含量,因铁的猝灭作用而经常没有阴极发光,同时因富钙而偏离白云石的理想组成。(3)存在溶解现象(或去白云化现象)是一些鞍形白云石的重要特征,与热液有关的鞍形白云石的溶解可能与热液作用后温度和(或)盐度的降低及镁离子的消耗有关,较大埋深条件下形成的砂岩中的鞍形白云石胶结物的溶解可能与构造抬升造成的温度降低有关。(4)大多数鞍形白云石都是在较高的温度和盐度的流体中沉淀的,四川盆地二叠—三叠系碳酸盐地层中鞍形白云石包裹体均一化温度为100~270℃,源流体的盐度(NaCl质量分数)为4.7%~9.7%,盐度最大值约为当时海水的5倍;三叠系须家河组砂岩中的鞍形白云石胶结物包裹体均一化温度为120~170℃,流体盐度在2.6%~6.6%,也超过当时海水的盐度值。(5)南海珠江口盆地新近系碳酸盐岩中的一些鞍形白云石晶体较小,以细晶为主,缺乏可进行均一温度分析的两相包裹体,其形成温度可能较低,因而鞍形白云石形成的最低温度可能低于80℃,但这仍然需要资料的进一步积累。     

合川盐井溪嘉陵江组第二段盐溶角砾岩-次生灰岩的碳氧同位素组成

以四川盆地东部合川盐井溪剖面三叠系嘉陵江组第二段的盐溶角砾岩-次生灰岩为重点研究对象,在薄片观察、阴极发光和元素分析的基础上,探讨了盐溶角砾岩-次生灰岩和相邻地层中微晶灰岩、微晶白云岩的元素地球化学特征和碳、氧同位素组成。研究表明:盐溶角砾岩-次生灰岩锰、锶的质量分数和δ~(13) C、δ~(18) O平均值分别为268×10~(-6)、120×10~(-6)、-5.80‰和-8.97‰,微晶灰岩锰、锶的质量分数和δ~(13) C、δ~(18) O平均值分别为142×10~(-6)、767×10~(-6)、-1.60‰和~(-6).31‰。与相邻地层的微晶灰岩相比,盐溶角砾岩-次生灰岩具有较高的锰含量、较低的锶含量、较负的碳、氧同位素组成,显示盐溶角砾岩-次生灰岩的地球化学特征代表了表生成岩环境,其碳源主要与近地表大气水环境的CO_2有关,并可能掺和细菌硫酸盐还原作用产生的CO_2,氧除与近地表大气水有关外,并可能继承了硫酸盐中的氧;微晶灰岩则对海水地球化学信息具有更好的代表性。相邻地层微晶白云岩的锰、锶的质量分数和δ~(13) C、δ~(18) O平均值分别为291×10~(-6)、98×10~(-6)、-0.30‰和-4.23‰,具有和盐溶角砾岩-次生灰岩类似的锰、锶含量和较正的碳、氧同位素组成,碳同位素可能较好地代表了同期海水,氧同位素则代表了蒸发海水。     

四川盆地西部中二叠统栖霞组中鞍形白云石的去白云化作用

对四川盆地西部的中二叠统栖霞组白云岩进行岩石学观察,发现遭受了去白云化作用的白云石尤其是鞍形白云石中的去白云化作用.栖霞组白云岩中发生去白云化作用的岩石学证据包括:(1)破损的白云石晶体边界;(2)方解石胶结物中呈“漂浮状”的白云石晶体的碎片;(3)白云石晶体中的不规则方解石斑块;(4)大部分或完全被方解石所交代的白云石晶体假象.去白云化作用由方解石对白云石的等摩尔交代过程和白云石先溶解后由方解石就地沉淀的过程综合作用,可以跨组构或不跨组构发生.促进去白云化作用发生的流体通道可以分为孔、洞等先存的流体通道以及后生的裂缝.裂缝可以由不同机制产生,还会对先存流体通道进行改造.去白云化作用发生在埋藏环境.     

四川盆地西部栖霞组热液白云岩中的自生非碳酸盐矿物

热液环境是碳酸盐重要的成岩环境之一,MVT铅锌矿床和某些白云岩储层都与之有关。通过薄片观察、扫描电镜和能谱分析,在四川盆地西部中二叠统栖霞组白云岩地层中发现了一些自生非碳酸盐矿物和焦沥青,包括伊利石、萤石、氟磷灰石、石英、重晶石和黄铁矿等,它们赋存于具不同结构的白云石的晶间/晶内孔隙和溶解孔隙中,尤其是非平直晶面鞍形白云石的溶解孔隙中。赋存自生矿物的白云石主晶的包裹体均一化温度主要分布在80～180℃之间,最高可达240℃以上。白云石溶解空间中萤石、氟磷灰石(也包括方解石)等以Ca作为阳离子自生矿物的存在,反映热液白云石沉淀后温度降低造成的流体性质的改变和白云石的溶解,热液蚀变作用还造成了伊利石的形成和黏土矿物的强迫热演化,白云石晶间焦沥青的存在则代表了有机质因热蚀变而发生的强迫成熟和过成熟。川西栖霞组碳酸盐岩的热液蚀变作用发生在距今259Ma左右(中二叠世末)的东吴运动期间,与峨眉山玄武岩有关的热事件伴生。该期间古热流达60～80mW/m2,甚至更高,持续时间约6Ma,此时栖霞组白云岩地层的埋藏深度<500m,因而热液蚀变过程与地热增温无关。白云岩地层中各种自生矿物和非正常有机质热演化形成的焦沥青的存在为川西栖霞组碳酸盐岩所经历的热液环境成岩作用提供了依据。     

鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩储层中的鞍形白云石胶结物及其对储层的影响

鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩中存在鞍形白云石胶结物,它们具有强烈波状消光等鞍形白云石的典型结构特征,主要分布在石炭系本溪组、二叠系太原组和山西组下部等具有海相色彩的地层中,其矿物学、岩石学和地球化学研究有助于加深人们对鞍形白云石形成机制及其与储层发育关系的研究.从薄片分析,化学分析,碳、氧、锶同位素分析,阴极发光分析和X射线衍射分析结果中获得了鞍形白云石的如下信息:(1)鞍形白云石中FeCO3的摩尔分数变化在13%～23%之间,均属铁白云石.(2)鞍形白云石沉淀开始于碎屑石英次生加大之前,沉淀温度80～120℃.(3)鞍形白云石沉淀流体的δ18O值大致变化在+3‰～-6‰之间,沉淀流体盐度高于二叠纪海水.(4)鞍形白云石的碳同位素组成表明与海水有关的无机碳是其主要碳源.(5)鞍形白云石极其富集的放射性成因锶(87Sr/86Sr变化在0.707 116～0.725 223之间),这与上古生界鞍形白云石本身产于碎屑岩地层有关.(6)低含量的鞍形白云石胶结物对碎屑岩储层物性的影响是正面的,属于保持性成岩作用;但过度的鞍形白云石胶结作用对储层的影响则是负面的,属于破坏性成岩作用.这两种成岩作用鞍形白云石胶结物质量分数的界线可能在5%左右.     

成岩体系中斜长石向浊沸石转变的热力学过程

许多含油气盆地碎屑岩储层中都观察到明显的浊沸石胶结现象.岩石学研究显示斜长石通常是埋藏成岩过程中自生浊沸石最主要的物质来源.本文从热力学的角度探讨了斜长石发生水-岩反应形成浊沸石的可能性及形成条件.与以往不同的是,计算的反应物对象不再是理想的端元长石矿物,而是通过实验数据和Darken's二次理论(DQF)利用不同组分斜长石进行计算.计算结果显示,斜长石向浊沸石的转变可以在成岩作用阶段发生,并且该反应趋势对温度的依赖性强,而对压力的依赖性弱.在埋藏成岩封闭环境中,温度越高,转变趋势越强烈.在开放环境存在额外的Na+条件下,浊沸石在低温条件下借助钙长石组分形成钠长石化的可能性更大.比较以不同比例的钙长石、钠长石组成的斜长石的蚀交反应后发现,富钙斜长石的稳定性低于富钠斜长石,并易造成选择性溶蚀.在与方解石竞争Ca2+的过程中,浊沸石能否形成主要取决于环境的温度、CO2分压、流体pH值以及流体中的离子类型和浓度.     

川东北飞仙关组储层结晶白云岩的形成机制与白云化模式

根据作为川东北三叠系飞仙关组作为重要储层的结晶白云岩(包括用以对比的原始结构保存的粒屑白云岩)的结构、元素构成、包裹体均一化温度和碳、氧、锶同位素特征,以及结晶白云岩在时间上和空间上的分布,讨论了这类白云岩形成的流体、温度和白云化机制,解释了结晶白云岩具有较好物性的原因。川东北飞仙关组结晶白云岩主要由细—中晶的平直晶面半自形—自形晶白云石构成,缺乏可进行均一化温度分析的气-液两相包裹体,具有低的锰、铁含量和较高的锶含量,显示较低温条件下海水或海源流体在白云化过程中的控制作用。结晶白云岩的碳、氧、锶同位素组成说明先驱鲕粒灰岩的碳是其主要碳源,白云化流体主要是早三叠世印度阶晚期海水,其次是奥伦尼克阶海水,白云化作用发生时鲕粒灰岩处于埋藏深度<1km的埋藏阶段,40~60℃的温度主要由地热增温提供,台地内部埋藏环境的热对流模式可以解释川东北飞仙关组结晶白云岩的形成机制。开江—梁平台棚以东的孤立(或半孤立)碳酸盐台地具有陡峻的边缘,两侧同时对海水开放,鲕粒岩分布层位较低(飞1—飞2段)都有利于热对流作用,台地内较为发育的蒸发盐造成纵向热传导率的差异并加强台内热对流。在白云岩分布样式的控制机理上,由于高渗透率鲕粒岩仅分布在台地边缘,使得海水进入台地后的垂向对流大于水平对流,白云化作用发生在台地边缘,飞3段鲕粒岩没有足够时间完成白云化,台地边缘结晶白云岩的体积向上减少。另外,川东北还存在回流白云化作用和塞卜哈白云化作用,由此形成的白云岩主要分布在台地上部或顶部,保留有很好的原始粒屑灰岩与泥微晶灰岩的结构,具有与同期海水类似的锶同位素组成,稍低的δ13 C值和偏正的δ18 O值以及稍高的锰、铁含量,显示白云化流体是同期海水,白云化系统对大气环境相对开放,白云化流体盐度高于同期海水。由于结晶白云岩是在不对大气水环境开放、但对非同期海水开放的条件下进行的,白云化反应的外来CO2-3较少,白云化过程岩石孔隙相对增加,储层质量较好。原始结构保存的粒屑白云岩是在对大气水环境相对开放的条件下进行的,白云化反应的外来CO2-3较多,白云化过程岩石孔隙增加有限甚至减少,白云岩为差储层或致密层。开江—梁平台棚以西的镶边陆棚飞仙关组虽然也发育高能环境的鲕粒灰岩或其他高能环境的粒屑灰岩,但形成优质储层结晶白云岩的条件差于台棚以东的孤立(或半孤立)碳酸盐台地。     

美国《青少年体育国家标准》的演进、特征及启示

运用了文献资料和比较分析的方法,系统地梳理了美国1987年、2008年和2017年3版《青少年体育国家标准》,对其建构过程和标准特征进行分析。研究表明：美国《青少年体育国家标准》注重青少年体育教练员和管理者的教育;强调青少年体育机会平等;注重分阶段组织青少年体育发展计划;注重家长在青少年体育发展中的重要作用;注重为青少年体育提供安全的环境。启示：加快研制我国的《青少年体育国家标准》;青少年体育标准的研制需要多元主体参与;标准应与全民健身、健康中国和体育强国的战略目标相契合。     

门限秘密分享中高效添加新参与者方案

为了提高(t,n)门限秘密分享在添加新参与者阶段的通信效率,该文对Asmuth和Bloom提出的门限秘密分享方案进行研究.该文通过添加随机数的方法,设计了一种新的无分发者参与实现添加新参与者的方案,且不改变秘密值和原有参与者的份额.该方案参与者之间的总通信次数仅为t次,该文还分析了方案的正确性和安全性.