川中地区中二叠统茅口组白云岩特征及成因机理

川中地区茅口组白云岩主要位于茅口组二段中、上部和茅口组三段下部,根据岩石学特征可分为含灰质细—中晶白云岩、细—中晶白云岩、角砾白云岩,且以后两者为主。对比泥晶灰岩与不同类型白云岩样品地球化学特征后发现,白云岩相对于同层灰岩具有较低的Fe含量、较高的Mn含量和较低的Sr含量;泥晶灰岩与不同类型白云岩具有相似的稀土配分特征,均表现为LREE亏损、轻微正La异常和负Ce异常,且白云岩样品具有微弱的Eu正异常;细—中晶白云岩与角砾白云岩δ~(18)O值均明显低于原始灰岩,而~(87)Sr/~(86)Sr比值则明显高于原始泥晶灰岩。不同类型白云岩与灰岩相似的稀土配分特征表明茅口组白云岩形成过程中保留了原始灰岩的部分地球化学特征,而白云岩微弱Eu正异常及其与灰岩同位素差异性可能是由于白云岩化过程中高温地质热流体的参与而引发的。茅口组白云岩化作用受多种因素控制:地层残余海水和岩浆活动伴生的热液流体为白云岩化作用中Mg的主要来源;峨眉山大火成岩省热效应为白云岩化提供异常高的古地温背景;断裂系统为异常地温对流和白云岩化流体提供了快速运移通道;颗粒滩相灰岩较好的孔、渗性使之比泥晶灰岩更易发生白云岩化。峨眉山大火成岩省伴生的异常地温和充足Mg供给是茅口组发生白云岩化的关键,不同类型白云岩形成于白云岩化过程的不同阶段。     

基于原位溶蚀模拟实验的四川盆地二叠系栖霞组-茅口组白云岩孔隙演化

利用水热金刚石压腔装置结合激光拉曼光谱和光学显微镜设备，实现了碳酸盐矿物/岩石-流体的原位模拟实验。结合四川盆地实际地质条件，针对栖霞组-茅口组白云岩进行了封闭-开放-封闭的连续变化体系原位模拟实验，通过乙酸酐的水解实现了封闭压腔内乙酸的原位生成。实验结果表明，封闭体系-阶段性开放体系中，碳酸盐岩样品边缘及解理处发生溶蚀，溶蚀规模与酸性流体通量有关。进入封闭体系后，溶液离子相对浓度的拉曼半定量结果显示趋于沉淀方向。实验结果结合四川盆地二叠系实际地质条件，表明川西南地区栖霞组-茅口组中粗晶白云岩晶间孔-晶间溶孔的演化符合实验模拟的封闭-开放-封闭体系，构造断裂与酸性流体对离子的搬运作用对体系内的孔隙和物质实现了溶蚀-胶结的再分配。