川西栖霞组的热液白云化作用及其后的倒退溶解——不彻底的回头白云化作用

黄思静，潘小强，吕 杰，齐世超，黄可可，兰叶芳，王春梅

（油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学），成都 610059）

川西栖霞组的热液白云化作用及其后的倒退溶解
——不彻底的回头白云化作用

黄思静，潘小强，吕 杰，齐世超，黄可可，兰叶芳，王春梅

（油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学），成都 610059）

热液白云岩具有特殊的形成机制，相关研究具有重要的理论意义和实用价值。四川盆地西部中二叠统栖霞组白云岩以原始结构不保存的结晶白云岩为主，形成于缺乏蒸发盐的地层中，普遍发育非平直晶面他形晶和鞍形晶等在相对高温环境中沉淀的白云石。113个不同结构白云石的包裹体均一化温度平均值为136℃，变化在平直晶面半自形晶的67℃到非平直晶面鞍形晶的243℃之间，主要温度区间为80～180℃。结构观察表明，白云化作用发生在埋藏深度只有数百米的浅埋藏环境，地热增温难以导致如此高的温度，与峨眉山玄武岩有关的热事件提供的热源造成的温度升高克服了低wMg／wCa比值条件下白云石沉淀的动力学屏障。在矿物组成上，栖霞组缺乏白云石质量分数在90%以上的碳酸盐岩，岩石中白云石的质量分数主要集中在40%～60%的范围内，说明白云化作用是一种不彻底的过程，这与峨眉山玄武岩热效应持续时间很短（257±3）～（263±5）Ma B.P.、难以使碳酸盐岩完全白云化有关。结构观察还表明，川西栖霞组白云岩普遍经历了溶解作用和破碎作用，以形成温度最高的非平直晶面鞍形晶白云石的溶解和破碎作用最为发育，由白云石溶解或破碎形成的孔洞缝中主要充填方解石。但这些方解石具有比其主晶白云石（尤其是鞍形白云石）低得多的包裹体均一化温度

（主要分布在70～80℃之间），显示鞍形白云石沉淀后至少经历了70℃（最大值达150℃）的温度倒退。温度倒退的物理效应导致已沉淀白云石的破碎，化学效应则导致白云石的溶解和方解石的重新沉淀（去白云化作用），因而四川盆地西部栖霞组的白云化也是一种回头白云化作用。这种不彻底的和回头白云化作用形成了具特殊构造的豹斑状白云岩或灰岩（灰斑云岩或云斑灰岩）。

四川盆地；中二叠统栖霞组；热液白云岩；不彻底的回头白云化作用；豹斑状白云岩／灰岩

白云化（白云石化或白云岩化，全文相同）作用和白云岩成因研究是一个长期令无数地质学家为之着迷且经久不衰的命题。从基础理论角度来说，白云岩成因一直是碳酸盐沉积学研究的难点与前沿，现在仍有很多问题没有圆满解决，有关领域涉及沉积学、矿物学、岩石学、地球化学、化学热力学和动力学，以及与之有关的水文学、地层学和构造地质学等众多学科，因而备受地质学家关注。在矿床学领域，著名的密西西比河谷型（MVT）铅锌矿床与白云化作用直接相关，这使得白云化和成矿作用之间的关系成为矿床地质学家长期研究的重要课题。在石油地质学领域，碳酸盐岩大致占据了油气储层的半壁江山，但白云岩储层显著多于石灰岩，尤其是深埋地层中，白云岩储层的比例更大，物性更好。虽然人们用白云化过程中的体积收缩效应来解释白云岩储层中多余孔隙的成因，但并非所有的白云化都有多余孔隙空间形成，有的白云岩甚至是良好的油气盖层，因而与储层有关的白云化作用机理仍然是一个没有圆满解决的问题，并长期为地质学家高度关注。近年来，一些多年来被我们接受的传统的经典白云化理论不断被更新或受到挑战，这里也包括对混合水白云化模式的置疑。在白云石矿物学方面，Wright和Wacey在地表条件下通过实验从库隆潟湖水中沉淀出了白云石［1］，实验表明与细菌硫酸盐还原作用有关的微生物地球化学条件是沉淀出白云石的基本要素，这在近100年人工合成白云石实验研究中具有里程碑的意义；Zhang等重新建立了白云石d104值与MgCO3含量关系的经验曲线［2］，该曲线可用于无序白云石固溶体系列，因而可帮助我们确定天然无序白云石MgCO3的含量，并为白云岩成因研究提供有价值的矿物学资料。在白云化作用数值模拟方面，Whitaker和Xiao对台地碳酸盐早埋藏白云化的反应迁移模拟证明正常海水的地热对流可以形成100%的白云化岩体，其所需要的时间从几到几十个百万年［3］。在热液白云岩方面，除AAPG于2006年11月以“碳酸盐储层热液改造的构造控制”为主题出版的专辑外［4－10］，近年来值得我们进一步关注的还有Wendte等对加拿大不列颠哥伦比亚东北Redknife组Jean Marie段与热液白云岩伴生裂缝对储层孔隙度和渗透率控制作用的研究［11］以及Diehl等对美国内华达大盆地斑马条纹状热液白云岩及其与古生代地层学、构造和矿床关系的研究［12］等。

中国有关热液白云岩的报道较少，研究也不系统，已报道的如广西石炭系［13］、塔里木盆地下古生界［14］和鄂尔多斯盆地西南缘奥陶系［15］等。在本文中，我们试图从白云岩／石的结构、不同结构白云石及伴生方解石的包裹体均一化温度、碳酸盐岩中白云石／方解石相对含量分布特征出发，结合已有的埋藏史和热史研究，提供一个热液白云化作用以及白云化作用以后因温度降低产生倒退溶解作用的实例，该实例来自四川盆地西部中二叠统栖霞组。

不少学者对四川盆地及周缘中二叠统白云岩的成因进行了相当深入的有价值的探索，有些成果在一定程度上代表了中国当时在白云岩成因领域的学术水平。从形成机制上说，较早的研究趋向于混合水白云化作用［16－18］；以后的研究者提出了不同的成因机制，包括埋藏白云化作用以及埋藏热液和混合水成因等［19－22］。尤其值得借鉴的是何幼斌和冯增昭在20世纪90年代就注意到这些白云岩局部存在高温条件或特殊热事件的影响［19］，金振奎和冯增昭［21］也考虑到白云化流体与遭受淋滤的峨眉山玄武岩的关系，并认为镁离子来自玄武岩中铁镁矿物的风化分解。2011年，黄思静等人进一步研究了四川盆地西部中二叠统白云岩／石的主要结构类型，并与川东北上二叠统—三叠系白云岩／石进行了对比［23］，并在2012年报道了中二叠统栖霞组白云岩中的萤石、氟磷灰石、重晶石、伊利石等各种热液蚀变矿物［24］。另外，一些研究者还研究了中二叠统白云岩在油气勘探中的潜在经济价值［20，25，26］。

1 地质背景

研究区位于四川盆地西部（图1），样品主要采自剑阁县长江沟剖面，以及HS1井和K2井的二叠系中。本文根据金玉玕等［27］和李国辉等［28］对四川盆地海相二叠系的对比研究，以及2008年的国际地层表［29］，采用三分方案将栖霞组和茅口组并入中二叠统。四川盆地西部栖霞组的厚度大致在23～313 m之间［27，28］，并部分白云化而形成了本文所研究白云岩。前人的研究［30］表明，四川盆地西部中二叠统栖霞组沉积时期主要发育台地相碳酸盐沉积，并可进一步划分为台地前缘斜坡、台地边缘浅滩和开阔台地相（图1），本文涉及的采样剖面和钻井（长江沟剖面、HS1井和K2井）的栖霞组都沉积于碳酸盐台地边缘浅滩环境。

图1 四川盆地西部中二叠世栖霞期岩相古地理简图Fig.1 Schematic lithofacies-paleogeographical map of Middle Permian Qixia Formation in West Sichuan

研究区所在扬子地台西缘分布有大面积的晚古生代玄武岩，即峨眉山玄武岩，出露总面积约0.3×106km2；如果包括四川盆地大量的隐伏玄武岩及哀牢山—红河断裂带以西的大规模侧向挤出的部分在内，总的初始覆盖面积超过0.5×106km2［31］：因而与峨眉山玄武岩有关热事件在栖霞组白云岩形成中的作用是我们需要考虑的问题。埋藏历史（图2-A）的研究表明，峨眉山玄武岩喷发前岩浆上涌形成穹隆［32］，造成当时已沉积的茅口组遭受了不同程度的剥蚀（被剥蚀厚度与距离峨眉山火成岩省的距离有关），并导致了二叠系沉积以来，海西期（东吴运动）经历了一次隆升；印支期经历了先沉降—后隆升的局面，至燕山期早期再次发生沉降，直至喜马拉雅期隆升至今。总的说来，四川盆地西部二叠系沉积后以持续埋藏为主［33，34］，最大埋藏深度大致在7 km左右，出现在古近纪—新近纪（图2-A）；但二叠系沉积期后四川盆地西部古热流最大值出现在259 Ma B.P.左右，多数钻井的最高古热流在60～80 m W／m2之间，川西南的H1井超过了120 m W／m2（图2-B）。该热流特征反映了与中二叠世末峨眉山大火成岩省玄武岩喷发时岩浆活动的热效应［34］。需要注意的是，该热事件发生时，栖霞组处于埋藏深度＜500 m的浅埋藏环境（图2-A），岩石没有完全固结并具有较高的水／岩比，热事件对碳酸盐成岩作用和相应的水-岩反应机制的影响不可忽视。

图2 埋藏史与古热流分布图Fig.2 Burial history and paleo-heat flow in West Sichuan

2 样品与实验方法

与本文有关的绝大多数样品都采自四川盆地西部剑阁县的长江沟剖面，少数采自HS1井和K2井。详细的采样剖面和钻井位置见图1。样品主要分布于栖霞组，个别样品采自茅口组底部。样品的岩石类型主要包括白云质灰岩和灰质白云岩。

普通薄片、铸体薄片观察，阴极发光、扫描电镜和包裹体均一温度分析都在成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室完成。薄片观察前对部分薄片进行了茜素红溶液染色；阴极发光分析采用CL8200 MK5阴极发光仪（配以Leica偏光显微镜）；扫描电镜分析由美国FEI公司制造的Quanta250 FEG场发射环境扫描电镜（配Oxford INCAx-max20能谱仪）完成；包裹体均一温度分析使用英国Linkam THMSG600型冷热台及相应的控制系统和计算机控制系统完成，测试温度误差为±1℃。

3 白云岩／白云石的结构

3.1 白云岩／白云石的主要结构类型

按黄思静白云岩的分类方案［36］，以及Gregg和Sibley、Sibley和Gregg对白云岩／石结构的进一步微观描述［37，38］（相应的中文名称按黄思静（2010）［36］），四川盆地西部中二叠统栖霞组白云岩的主流类型为结晶白云岩［23］，白云石晶体大小在细晶到巨晶之间；进一步划分的结构类型还包括平直晶面斑状晶、平直晶面自形晶—半自形晶、非平直晶面他形晶和非平直晶面鞍形晶（白云岩／石的部分结构类型如图3～图5）。已有论文对川西北中二叠统白云岩的结构及其在白云岩形成机制中的意义作过详细讨论，作者从川西北中二叠统总体上缺乏原始结构保存的白云岩、结晶白云岩中发育非平直晶面白云石，尤其是非平直晶面鞍形白云石，同时晶体较大等特征出发，认为川西北栖霞组白云石具有显著较高的结晶温度和较低的流体wMg／wCa比值［23］。

3.2 白云岩／石的溶解和破碎结构

四川盆地西部栖霞组的白云岩／石普遍发育特征的溶解和破碎结构（图3～图5）。虽然一些溶解空间仍然保存（图3），但更多的情况是伴生方解石的沉淀（图4，图5），也包括其他一些自生非碳酸盐矿物的沉淀（如萤石、氟磷灰石、自生伊利石和重晶石等，另文讨论）。如果从白云石的溶解和方解石（也包括其他自生矿物）的沉淀作用来说，也可以认为该过程是一种去白云化作用。被溶解的白云石主要是非平直晶面鞍形白云石胶结物（图5），其次是平直晶面自形晶胶结物（图4）和一些其他白云石（如非平直晶面他形晶，图3）。染色分析（图4和图5-A，B）、阴极发光分析（图5-C）和能谱面分析（图5-D）都显示出清楚的白云石溶解和方解石沉淀的特征。白云石溶解后产生的孔隙基本没有保存，由亮晶方解石充填，表明该流体仅仅对白云石不饱和而对方解石过饱和。从各种结构所显示的占位关系来说，非平直晶面鞍形晶白云石胶结物是最晚形成的白云石，并代表了最高的沉淀温度，其后是温度的降低和方解石的沉淀。阴极发光分析表明，白云石具有较强的桔红色阴极发光，而交代白云石的方解石（即沉淀于白云石溶解孔洞中的方解石）则基本不具有阴极发光。前者存在更多的非海相流体特征，而后者具有很多海相流体组分，说明四川盆地西部中二叠统白云石的流体存在非海相外来流体的掺和。

图3平直晶面半自形 非平直晶面他形晶白云石及其溶解现象Fig.3 Photomicrographs showing the dissolution of the planar-S to non-planar-A dolomites

图4 平直晶面自形晶白云石的溶解和溶解孔隙中方解石的沉淀Fig.4 Photomicrographs showing the dissolution of the planar-E dolomites and the precipitation of the calcites

图5 非平直晶面鞍形晶白云石胶结物的溶解和溶解孔隙中方解石的沉淀Fig.5 Photomicrographs showing the dissolution of the saddle dolomites and the precipitation of the calcites

四川盆地西部栖霞组白云岩中普遍发育白云石的破碎结构（图5-A，B）。破碎结构主要在薄片尺度下识别，被破碎的矿物仅限于白云石，而不发生在方解石中，而且被破碎的白云石主要是鞍形白云石。鞍形白云石胶结物破碎后波状消光和弯曲晶面仍然可以分辨，破碎后的大量的细小白云石可通过染色薄片识别（图5-A），白云石破碎后再由方解石重新胶结（图5-A，B）。

4 包裹体均一化温度

对四川盆地西部中二叠统栖霞组不同结构的白云石以及分布于白云石溶解孔洞中的132个包裹体进行了均一化温度测试，结果表明白云石的大多数结构类型都具有比沉淀于其溶解孔洞中方解石高得多的均一化温度（表1）。各种结构的白云石的包裹体均一化温度平均值为136℃，变化在平直晶面半自形晶的67℃到非平直晶面鞍形晶的243℃之间，主要温度区间分布在80～180℃（图6-A）。沉淀于白云石溶解孔洞中方解石包裹体均一化温度的平均值为78℃，变化在54℃到93℃之间，近一半的包裹体的均一化温度分布在70～80℃（图6-B）。

在白云石的不同结构类型中，非平直晶面鞍形晶具有最高的均一化温度，平均值为151℃；非平直晶面他形晶均一化温度平均值为140℃；各种具平直晶面的白云石具有较低的包裹体均一化温度，尤其以平直晶面斑状晶的均一化温度最低（表1），平均值只有89℃；其余2种具平直晶面白云石的均一温度平均值分别为103℃（自形晶）和109℃（半自形晶）。图7列举了白云石结构演变与结晶温度的关系。

表1 川西栖霞组各种结构组分的白云石和方解石的包裹体均一化温度测试结果Table 1 Homogenization temperature values of fluid inclusions in the dolomite with different fabrics and the calcite in Middle Permian Qixia Formation of West Sichuan

图6 川西栖霞组白云石和方解石包裹体均一化温度分布直方图Fig.6 Histograms showing the distribution of homogenization temperatures of fluid inclusions in dolomite with different textures and calcite precipitated in dolomite dissolved pores in Middle Permian Qixia Formation of West Sichuan

结构观察（图5，并参阅黄思静等（2011）［23］）表明，在四川盆地西部栖霞组的各种主流白云岩类型中，非平直晶面鞍形晶胶结物是白云石序列中最晚形成的矿物，平直晶面斑状晶白云石是最早形成的矿物；而充填于白云石溶解孔洞中的方解石则是在所有白云石形成后才沉淀的，其很低的包裹体均一化温度使得地热增温与自生矿物沉淀顺序／沉淀温度之间表现出矛盾关系，温度的变化无法用图2-A的埋藏史来解释（后面的讨论将对此作进一步的解释）。

在图7中，我们还可以看出：各种不同结构的白云石是在温度升高过程中沉淀的，显示温度升高在克服白云石沉淀动力学屏障中的作用。当白云石的结构演变至具有最高包裹体均一化温度的非平直晶面鞍形晶之后，热液作用停止，白云石沉淀的动力学屏障重新建立；同时因温度降低和镁离子消耗导致流体对白云石的不饱和，继之以代表很低沉淀温度的方解石沉淀。图7还显示了方解石和白云石占位关系、结晶顺序与地热增温之间的矛盾过程，相对晚期沉淀的矿物（方解石）的结晶温度低于相对早期的矿物（白云石）。

5 讨论

图7 川西栖霞组白云石／方解石结构、赋存方式、形成相对时间和包裹体均一化温度综合关系Fig.7 Combined relationship of the texture，occurrence，relatively forming time and the homogenization temperatures of the fluid inclusions for the dolomite／calcite in Middle Permian Qixia Formation，West Sichuan

根据四川盆地西部中二叠统白云岩／白云石的结构，以及不同结构白云石的包裹体均一化温度，结合埋藏史及热史，我们可以基本肯定四川盆地中二叠统（主要分布于栖霞组）白云岩主流类型的形成机制和峨眉山玄武岩伴生的热事件有关，白云化作用是一种不完全、不彻底的白云化，也是一种回头白云化，主要依据有以下几个方面。

a.在四川盆地西部中二叠统碳酸盐岩的白云石含量分布模式中，白云石的质量分数主要集中在40%～60%（图8）。这不同于一般非热液白云化岩石中的方解石和白云石相对含量的分布模式，也不同于四川盆地东北部上二叠统长兴组—三叠系碳酸盐岩中的白云石含量的分布模式［23］。在一般的非热液经典白云化中，具有这类方解石／白云石相对含量的碳酸盐岩是几乎没有的，白云石的质量分数要么在10%以下，要么在90%以上或全部由白云石组成［36，39，40］，这说明四川盆地西部中二叠统白云岩形成机制不同于经典海源流体白云石。

图8 碳酸盐岩中白云石的相对含量分布直方图Fig.8 Histograms showing the distribution of dolomite contents in the carbonate rocks from North America and Middle Permian in West Sichuan

b.白云石的结构类型中存在相对高温环境中更为常见的非平直晶面鞍形晶和非平直晶面他形晶，各种结构的白云石都具有较高的包裹体均一化温度，白云石形成的主要温度区间在80～180℃，其中非平直晶面鞍形晶在110～180℃，最高值可达243℃。这些温度值显著高于四川盆地东北部二叠系长兴组—下、中三叠统的白云石。

c.白云石与缝合线或其他裂缝之间的组构关系说明，观察到的不同期次的缝合线都穿过白云石晶体（图9），包括一些低幅缝合线，说明作为白云石主流类型的平直晶面半自形晶—非平直晶面他形晶都沉淀于缝合线形成之前的埋藏环境。虽然小于600～1000 m埋藏深度［36］只是缝合线形成的最小深度，但我们不能认为全部缝合线都是在深埋藏环境形成的，因而由地热增温产生的温度与各种白云石形成温度相差甚远。

d.即使按图2-A中根据埋藏历史得出的7 km左右的最大埋藏深度，地热增温也难以产生243℃的温度，更何况这些白云石完全不可能正好在最大埋藏深度时形成。此时岩石已非常致密，水／岩比已非常低，这不可能产生在体积上有意义的白云岩。

e.矿物组构之间的占位关系和形成温度之间显示出倒置关系，通过组构间占位关系判断的在较早成岩阶段形成的白云石的包裹体均一化温度显著高于形成时间比其晚的孔洞充填的方解石胶结物，二者之间温度平均值的差值在70℃以上，最大值的差值则高达150℃（表1，图7），埋藏史（图2-A）所显示的与沉积期后抬升也不可能产生如此高的温度降。

图9 白云岩中的缝合线和裂缝Fig.9 Photographs showing the fractures or stylolites cutting across the dolomitized fabrics in Middle Permian Qixia Formation of West Sichuan

根据以上的讨论，我们对四川盆地西部栖霞组白云化机制作如下总结。

a.二叠系栖霞组沉积期后四川盆地西部古热流演化过程中的最大热流值出现在259 Ma B.P.左右的中二叠世末，代表了与峨眉山大火成岩省玄武岩喷发时岩浆活动的热效应［34］。热事件发生时栖霞组处于埋藏深度＜500 m的浅埋藏环境（图2），岩石没有完全固结并具有较高的水／岩比，温度的升高克服了白云石沉淀的动力学屏障，尤其是缺乏蒸发盐的二叠系中相对低wMg／wCa比值条件下白云石沉淀的动力学屏障。

b.该热事件持续时间大致在（257±3）～（263±5）Ma B.P.之间［41］，该时间不足以形成数量和体积较大的白云岩。具体的定量研究需要进行必要的数值模拟（有关变量还包括wMg／wCa比值、岩石孔隙度与渗透率、水／岩比、流体通量和温度等）。因而地层中白云石质量分数超过75%的白云岩非常少，云斑灰岩或灰斑云岩（所谓的豹斑灰岩）是主要的岩石类型，这可能会造成白云岩的物性较差。

c.白云化作用发生时，栖霞组（主要是栖二段）埋藏深度很浅，其上只有茅口组，上覆地层厚度大致在300～500 m之间，岩石尚未完全压实，相信仍具有一定的孔隙度。孔隙中主要是海水或改变不大的海源流体，因而与白云化（或白云石沉淀）作用有关的流体的主体仍然是海水。镁也应该主要来源于海水，包括镁方解石在早成岩阶段新生变形析出的镁。但地层中缺乏蒸发盐说明该海源流体具有较低的wMg／wCa比值。热作用克服了白云化或白云石沉淀的动力学屏障。随着热作用的进行，外来离子的加入是肯定的，包括有限的镁离子的加入；但碳同位素表明早二叠世海水中的碳仍然是主要的（结晶白云岩δ13C值变化在2.24%～3.44‰之间，平均值为2.77‰，另文讨论）。

d.与东吴运动有关的热作用结束时，地层温度急剧降低，地层中的镁离子因白云化作用而消耗（本身就有限的外来镁离子的供给也停止），白云石形成的动力学屏障（较低的温度和较低的wMg／wCa比值）重新建立，白云化作用停止。同时，这种低温度和Mg消耗的流体对白云石是不饱和的（倒退溶解模式和 Mg消耗两个因素［42，43］），因而白云石溶解作用发生，被溶解的是形成温度最高而最不稳定的非平直晶面鞍形白云石胶结物（包括一些在高温条件下形成的非平直晶面他形晶和平直晶面自形晶胶结物）。温度降低的原因除了与东吴运动有关的热作用停止以外，可能还存在相应的地层抬升（但幅度有限，与热事件造成的温度变化相比可忽略不计）。

e.导致白云石溶解的流体是一种Mg消耗的流体，其对方解石等以钙作为阳离子的矿物是过饱和的，因而发生方解石（也包括萤石、氟磷灰石等以钙作为阳离子的矿物，另文讨论）沉淀，这与地层中钙离子的富集有关。

f.与东吴运动有关的热作用结束所导致的地层温度急剧降低同时导致了白云石具特征的破碎结构。对于大多数非平直晶面鞍形晶白云石而言，温度的降低幅度可能在100℃以上。这种温度所导致的机械应力（并伴生与化学溶解有关的破坏作用）足以使白云石破碎。非平直晶面鞍形晶因具有最高的结晶温度和最大的温度差而成为被破坏的主要对象，因而破碎结构主要发生于鞍形白云石中。

6 结论

a.四川盆地西部栖霞组白云岩以原始结构不保存的结晶白云岩为主，结构上普遍发育非平直晶面他形晶和非平直晶面鞍形晶等在相对高温环境中沉淀的白云石。

b.四川盆地西部栖霞组白云石具有很高的形成温度，包裹体均一化温度平均值为136℃，变化在平直晶面半自形晶的67℃到非平直晶面鞍形晶的243℃之间，主要分布在80～180℃之间。埋藏历史表明，地热增温难以提供如此高的温度。

c.由于中二叠世末四川盆地西部与峨眉山玄武岩有关的热事件发生时，栖霞组处于埋藏深度＜500 m的浅埋藏环境，岩石没有完全固结并具有较高的水／岩比，因而可以认为是温度的升高克服了白云石沉淀的动力学屏障，尤其是缺乏蒸发盐的二叠系中相对低wMg／wCa比值条件下白云石沉淀的动力学屏障。

d.在矿物组成上，四川盆地西部中二叠统栖霞组缺乏白云石质量分数在90%以上的碳酸盐岩，岩石中白云石的质量分数主要集中在40%～60%的范围内，说明白云化作用是一种不彻底的过程，这与峨眉山玄武岩热效应持续时间只有约6 Ma〔（257±3）～（263±5）Ma B.P.〕、地层中缺乏足够的镁离子难以使在体积上足够大的碳酸盐完全白云化有关。

e.四川盆地西部的白云岩普遍经历了破碎作用和溶解作用，以非平直晶面鞍形晶白云石最为发育，破碎和溶解形成的孔洞缝主要由沉淀温度至少低于白云石主晶70℃的方解石充填，显示白云石沉淀后至少经历了70℃（最大值的达150℃）的温度倒退。温度倒退的物理效应导致已沉淀白云石的破碎，化学效应则导致白云石的溶解和方解石的重新沉淀（去白云化作用），因而四川盆地西部栖霞组的白云化也是一种回头白云化作用。

f.广泛分布于四川盆地西部（可能还包括受峨眉山玄武岩影响的其他地方）的豹斑状白云岩（灰斑云岩或云斑灰岩）的形成机制与低wMg／wCa比值条件下的不彻底的热液白云化作用有关，也与白云石形成后的倒退溶解和去白云化作用（即回头白云化作用）有关。

中国石油勘探开发研究院的池英柳和杨晓萍高级工程师、薄冬梅和江青春博士、川西北矿区张豫高级工程师、成都理工大学研究生成新怡和李小宁参加了野外工作，油气藏地质及开发工程国家重点实验室冯明石老师在百忙中和我们一起进行扫描电镜和能谱分析，在此向他们表示衷心感谢。

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Hydrothermal dolomitization and subsequent retrograde dissolution in Qixia Formation，West Sichuan：a case study of incomplete and halfway-back dolomitization

HUANG Si-jing，PAN Xiao-qiang，LYU Jie，QI Shi-chao，HUANG Ke-ke，LAN Ye-fang，WANG Chun-mei

State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China

The study of hydrothermal dolomite is significant theoretically and practically because of its particular mechanism.The Middle Permian Qixia dolomites in West Sichuan are essentially the fabricdestructive crystalline dolomites，including the non-planar anhedral and saddle dolomites that are related to the elevated precipitating temperatures.113 fluid inclusions in different dolomite phases have an average homogenization temperature of 136℃，varying from 67℃（planar subhedral dolomite）to 243℃（non-planar saddle dolomite）.Most of the temperatures cover the range between 80℃and 180℃.The analysis of burial history indicates that the geotherm could not provide such a high temperature range.The related thermal event forming the Emeishan basalt developed in West Sichuan at 259 Ma B.P.（late middle Permian）and had the paleo-heat flow of 60 to 80 m W／m2（higher than 100 mW／m2for few drills），suggesting that the Qixia Formation in West Sichuan was influenced by the magmatism related to thermal effects during its shallow burial stage.Therefore，the hydrothermal process was the dominant dolomitizing mechanism in Qixia Formation of West Sichuan.The elevated temperature was caused by the extraneous thermal events，and overcame the kinetic obstacle for dolomite precipitations，especially under the conditions of low Mg／Ca ratios.The Qixia Formation in West Sichuan is mineralogically lack of carbonate rocks with dolomite content of more than 90%.And the dolomite content is essentially between 40%and 60%in rock samples，suggesting that the process of dolomitization was incomplete.The insufficiency of completely dolomitized bulks is the result of short duration of the related thermal event forming the Emeishan basalt（6 Ma，between 257±3 Ma B.P.and 263±5 Ma B.P.）and of the shortage of magnesium ions in strata.Based on the textural observation，the dissolutions and fragmentations are commonly found in Qixia dolomites in West Sichuan，especially in the saddle dolomite.Most of the dissolved pores in dolomites are filled by sparry calcite of lower homogenization temperatures（mainly between 70℃to 80℃），suggesting that the saddle dolomites，after its precipitation，have experienced the temperature retrogression of 70℃at least（and 150℃at most）.The fragmentation and dissolution of dolomites and the re-precipitation of calcites（i.e.dedolomitization）were caused by temperature retrogression and Mg-depletion.Therefore，the dolomitization in Qixia Formation of West Sichuan is a halfway-back process and produces the limy dolomites or dolomitic limestones.

West Sichuan；Middle Permian Qixia Formation；hydrothermal dolomite；incomplete and halfway-back dolomitization；leopard dolomite／limestone

P588.245

A

10.3969／j.issn.1671-9727.2013.03.09

1671-9727（2013）03-0288-13

2012-11-22

国家自然科学基金资助项目（40839908；41172099）

黄思静（1949－），男，教授，博士生导师，从事沉积学的教学与科研工作，E-mail：hsj＠cdut.edu.cn。