塔北埃迪卡拉系奇格布拉克组...型共生鲕粒特征及其成因探讨_钱一雄.pdf
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1、书书书第 25 卷第 1 期2023 年2 月古地理学报JOUNAL OF PALAEOGEOGAPHY(Chinese Edition)Vol.25No.1Feb 2023文章编号:16711505(2023)0105619DOI:107605/gdlxb202301004塔北埃迪卡拉系奇格布拉克组多类型共生鲕粒特征及其成因探讨*钱一雄1何治亮2陈代钊3储呈林1董少峰4张庆珍11 中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡 2141512 中国石油化工股份有限公司科技部,北京 1007283 中国科学院地质与地球物理研究所,北京 1000294 西南石油大学地球科学与技术学院,四
2、川成都 610500摘要碳酸盐岩中的鲕粒是古沉积环境重建的重要载体之一。塔里木盆地北部露头剖面、星火 1 井区埃迪卡拉系奇格布拉克组潟湖相及浅滩相沉积中发现了多种类型鲕粒及其共生现象。文中通过剖面详勘、岩心观察以及薄铸片、阴极发光、环境扫描电镜等研究方法,阐明了不同类型鲕粒的基本特征及分布,探讨了鲕粒成核、生长的特殊沉积环境和成岩改造等过程。按显微结构、特殊形态、组合以及成岩改造,依次将研究区奇格布拉克组鲕粒划分出 12 种类型,其中大气淡水、快速拟晶白云岩化、重结晶、交代白云岩化等成岩作用主要发现于中等水动力条件形成的同心(圈)鲕、同心放射状鲕等。近源风暴引起的底流和涡流产生的撕裂、磨损及搬
3、运作用为泥晶(大)鲕、薄皮鲕、放射状泥晶(正常或大)鲕、脑状鲕以及部分球(或细菌)鲕、复鲕的成核和微生物作用提供了基本条件,而文石白云石海中低能环境下的黏性软底质中广泛发育的文石高镁方解石胶结促进鲕粒的形成;前者发育于潮道或浅滩环境,后者发育于潮坪潟湖环境,短暂风暴潮或底流是两者共生的可能原因。微生物参与泥晶成核、一定水动力条件下台阶状生长、差异性成岩改造是前寒武纪多种类型鲕粒发育的主控因素。鲕模孔、粒间(内)溶孔、晶间孔、有机微孔等孔隙具有一定储集意义。对奇格布拉克组鲕粒的研究,有助于深化对前寒武纪古海洋和大气组分、黏性软底质中成核与生长中的水动力及微生物作用、早期成岩改造及孔隙形成与保存机
4、理等的认识。关键词多类型鲕粒成核鲕粒生长风暴作用沉积环境奇格布拉克组塔里木盆地第一作者简介钱一雄,男,1962 年生,博士,正高(级)工程师,研究方向为碳酸盐岩沉积与储层研究。E-mail:。中图分类号:P588.2文献标志码:A*国家深地项目(编号:2017YFC0603103)和中国科学院 A 类战略性先导科技专项(编号:XDAXX0102013)联合资助。Co-fundedby the National Key Basic esearch Project of China(No.2017YFC0603103)and a Strategic Leading Science and Tech
5、nology Project,the Chinese A-cademy of Sciences(No XDAXX0102013)收稿日期:20220608改回日期:20220731Characteristics and genesis of various oolites in the EdiacaranQigebulake Formation in northern Tarim BasinQIAN Yixiong1HE Zhiliang2CHEN Daizhao3CHU Chenglin1DONG Shaofeng4ZHANG Qingzhen11 Wuxi Institute,Explor
6、ation Production esearch Institute,SINOPEC,Jiangsu Wuxi 214151,China2 Department of Science and Technology,China Petroleum Chemical Corportion,Beijing 100728,China第 25 卷第 1 期钱一雄等:塔北埃迪卡拉系奇格布拉克组多类型共生鲕粒特征及其成因探讨3 Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100029,China4 Schoo
7、l of Geoscience and Technology,Southwest Petroleum University,Chengdu 610500,ChinaAbstractOoids in carbonate rocks are significant for the reconstruction of sedimentary environmentThe co-occurrence of various ooids is found in the lagoon and shoal of the Ediacaran Qigebulake Formation inthe Well Xin
8、ghuo 1 region located in the northern Tarim Basin The characteristics and distribution of dif-ferent types of oolites are studied based on the systematic methods including the description of field profile,observation of cores,thin sections,casting film,cathodoluminescence,environmental scanning elec
9、tronmicroscope(SEM)etc The specific sedimentary environments of the nucleation and growth of oolites,dia-genetic transformation and other processes are discussed in detail Twelve types of oolites in Qigebulake For-mation of the study region are classified based on the microstructure,morphology,assem
10、blage(single orpolyphase)and diagenetic alteration The fresh water metasomatism,rapid pseudo-dolomitization,recrys-tallization occur in the concentric ooids,radial ooids,etc The tearing,wear and transport of the bottomcurrents and eddy currents caused by near-source storms provide the basic conditio
11、ns for the nucleation ofmud crystal ooids,thin-skin ooids,radial mud crystal ooids,brain-shaped ooids,and some sphericalooids,and compound ooids,and the microbial activities The extensive development of aragonite-high mag-nesium calcite cementation in the soft substrate of the low-energy environment
12、 in the aragonite-dolomite seapromotes the formation of ooids The former develops in tidal or shoal environments,while the latter developsin tidal-lagoon environments,and the storm surges or undercurrents caused the symbiotic combination of dif-ferent types of ooids Therefore,the micrite nucleation
13、with the microbial participation,terrace-form crystalgrowth in the suspension and accretion process under a certain hydrodynamic condition,differential diage-netic alteration are the dominant factors for the development and occurrence of various types of ooids in theEdiacaran carbonate rocks The ool
14、itic mold pores,intergranular dissolved pores,intergranular pores,andmicropores in the organic matters play the certain role of oil-gas reservoir The study of the ooids in the Qige-bulake Formation is helpful for the reconstruction of Precambrian palaeomarine and atmospheric components,hydrodynamic
15、and microbial effects in nucleation and growth of oolites in soft substrates,early diagenetictransformation,and the formation and preservation mechanisms of poresKey wordsvarious ooids,nucleation,growth of ooids,storm turbulence,sedimentary environ-ment,Qigebulake Formation,Tarim BasinAbout the firs
16、t authorQIAN Yixiong,born in 1962,Ph.D,is a senior engineer His research in-terests focus on carbonate rock sedimentology and reservoir E-mail:1概述鲕粒是碳酸盐岩颗粒组分中一类重要类型,也是碳酸盐岩沉积学的研究热点之一。鲕粒的组成、大小、形态、核壳结构、丰度、岩石组合及时空分布等特征,不仅代表了不同地质时期的碳酸盐岩石库与岩相古地理环境,而且是反映古海洋生物、物理化学参数及其变化的重要记录,如水深、能量、温度、盐度、Eh-pH 等,可指示全球古海洋组成
17、、生产力、海平面变化、古气候、古大气 pCO2等重要指标及成岩演化(Fabricius et al,1970;Schia-von,1988;Chatalov,2005;李 飞 等,2015;Petrash et al,2017)。另外,铸(鲕)模孔或孔缝洞也是油气的主要载体之一,深受产业界的重视(Hood and Wallace,2018)。前人研究表明,地质历史时期均可出现鲕粒,早至中太古代(2.9 Ga)和新太古代(2.72 Ga)(Siahi et al,2017;Flannery et al,2019),晚至全新世(Fabricius et al,1970)或现代。它们常出现于海滩、临
18、滨前滨、环潮坪、潟湖、湖泊等浅水环境中(1 10 m)(Milroy and Wright,2002),深75古地理学报2023 年 2 月水环境的泥灰岩凝缩段中偶见铁质鲕粒(Collinet al,2005),偶有见于毛细管成岩作用过程(Sie-sser,1973)或成矿热液中(Binda et al,1985)。在已发现的鲕粒中,正常鲕(2 mm)常见,大鲕(粒径 210 mm)少见,巨鲕(10 mm)偶见,如在太古代至中元古代,碳酸盐岩缓坡沉积十分发育,粒 径 大 于 5 mm 的 大 鲕 少 见(Sumner andGrotzinger,1993)。鲕粒的内核组成多种多样,主要包括文石
19、、高(低)镁方解石、方解石、铁白云石、陆源碎屑、生物碎屑等,还有独居石、针铁矿等(Schiavon,1988;Collin et al,2005)、藻细菌类等罕见类型(Christopher,1990),主要受潮汐流、风浪及风暴改造等驱动。随着人工合成实验与计算模拟技术的发展(Brehm et al,2006;eilly et al,2017),以及激光拉曼光谱、原位熔融等离子质谱(LAICPMS)、纳米级二次离子质谱(SIMS)、元素分析仪稳定同位素质谱仪(EA-IMS)等新技术的运用,目前已还原出鲕粒成核过程中的有机、生物矿物作用过程(如蓝细菌光合、硫化还原作用等),实现了对单个颗粒生长、
20、磨圆过程的定量化研究,揭示出千年时间尺度内的环境参数变化(Antoshkina et al,2020)。鲕粒组分及其胶结物受不同时期海洋(方解石海或文石海等)中碳酸盐饱和度(溶度积)、大气中二氧化碳压力(pCO2)、水动力学参数、温度、盐度等参数的共同影响(Chatalov,2005;Trower,2020;Trower et al,2020),但随着对鲕粒有机无机复杂形成过程的深入研究,谨慎地评估鲕粒所指示的古环境参数,尤其是地球化学参数,已逐渐形成了共识(Diaz et al,2015,2017;Diaz and Eberli,2019;Harris et al,2019;Purkis e
21、t al,2019)。埃迪卡拉系奇格布拉克组主要是由藻球粒藻纹层云岩、叠层石云岩、凝块石云岩夹少量鲕粒云岩等一套微生物碳酸盐岩组成(图 1a),塔北地区是主要分布区。文中阐述的重点是研究区奇格布拉克组同心放射状鲕、泥晶鲕、薄皮泥晶鲕、球鲕、脑状鲕、复鲕、朵状和半月形等异形鲕以及少量遭受成岩改造的同心鲕、同心放射状鲕等不同类型鲕粒共生的成核、生长及其沉积环境。对奇格布拉克组鲕粒的研究,有助于深化对前寒武纪的古海洋和大气组分、粘性软底质中鲕粒成核与生长过程中的水动力及微生物作用、早期成岩改造及孔隙形成与保存机理等的认识。2沉积背景塔北地区埃迪卡拉系奇格布拉克组(Z2q)残余厚度介于 110 240
22、 m 之间。根据对乌什阿克苏地区苏巧恩布拉克东、阔什塔西、昆盖阔坦、什艾日克、苏盖特布拉克和皮艾日克等 6 条剖面的详细研究,认为奇格布拉克组下部为一套的缓坡沉积,向中上部变为弱镶边碳酸盐岩台地沉积,共可划分出 4 个级海侵(TST)与海退(ST)体系(图 1)。下部的内缓坡沉积是从滨岸带中(薄)层钙质砂岩(砾)开始,依次为前滨临滨石英细砂岩、粉砂岩,逐渐变为潮间带藻球粒藻纹层云岩(丘席)及藻球粒、肾形藻、凝块石或核形石云岩(潟湖),并夹有多套鲕粒(潮道)、粒屑滩以及风暴沉积(图 1b);中缓坡水深增大的部位出现了冷水上涌的代表矿物海绿石、柱状叠层石礁以及由肾形藻、凝块石、藻粘结或泡沫绵层构成
23、的微生物丘滩,向内缓坡的潮坪、潟湖丘席沉积过渡,同时伴随发育鲕粒滩及风暴沉积。中上部碳酸盐岩台地沉积自台地边缘向台内分别发育:柱状叠层石礁,粒屑滩、潮道及风暴沉积,纹层状丘状穹隆状叠层石云岩,扁平状藻球粒泥晶云岩的潟湖沉积,波状叠层石藻纹层以及藻球粒云岩等潮坪沉积。位于塔北隆起带古生代碳酸盐岩潜山上的星火1 井和星火101 井,底部钻揭了中新元古代变质基底(Pt)、新元古界苏盖特布拉克组(Z2s)陆棚至潮坪碎屑岩沉积。星火 1 井钻揭地层包括奇格布拉克组(Z2q,残留厚度为 134 m)和上寒武统玉尔吐斯组。受加里东、海西、印支期多期构造运动影响,星火101 井古生代与部分中生代地层面被剥蚀(
24、韩强等,2017),Z2q 残留厚度为 82 m。2 口井取心段均揭示了奇格布拉克组发育以藻纹层藻球粒、肾形藻、凝块石、叠层石为代表的微生物碳酸盐岩为主的沉积(钱一雄等,2017),其中多类型鲕粒层段分布于奇格布拉克组的上部,厚度为 25 m。3共生鲕粒的类型及特征3.1共生鲕粒类型鲕粒是一种具明显壳核结构的球形或椭球形85第 25 卷第 1 期钱一雄等:塔北埃迪卡拉系奇格布拉克组多类型共生鲕粒特征及其成因探讨图 1塔北地区阿克苏剖面及星火 1星火 101 井位置(a)、星火 1星火 101 井奇格布拉克组柱状图及取样位置(b)及昆盖阔坦、苏盖特及什艾日克剖面奇格布拉克组地层沉积柱状图(c)F
25、ig.1Locations of outcrops in Akesu as well as wells Xinghuo 1 and 101(a),stratigraphic succession of the Ediacaran Qigebulake Forma-tion at wells Xinghuo 1 and 101(b),profiles of Kungaikuotan(KG),Sugaite(SGT),and Shiairike(SA)(c)in northern Tarim Basin95古地理学报2023 年 2 月体,包壳呈同心圈层(切向)/放射状或由泥晶等构成,分类依据主要
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