塔西北下奥陶统碳酸盐岩中成岩方解石的高分辨率地球化学研究

Lower Ordovician carbonate rocks in the northwestern Tarim basin were significantly influenced by various geofluids. Abundant pores, fractures, and vugs as well as diagenetic minerals were formed including calcites, which are widely distributed and related to fluid diagenesis and effective reservoirs for hydrocarbons. However, nature, origin and evolution of calcite-related diagenetic fluids remains debated and there is barely in situ geochemical research based on diagenetic calcites. This project will mainly focus on different types of the diagenetic calcites, especially calcite veins from Lower Ordovician carbonate rocks in the northwestern Tarim basin. High-resolution microdrill sampling based trace and rare earth element geochemistry, carbon and oxygen isotope geochemistry, combining sedimentology, petrology and fluid inclusion microthermometry will be performed to unravel the geochemical features, the nature, origin, stages and controlling factors of calcite-related diagenetic fluids. The results of this project will be beneficial for developing basic theory of fluid diagenesis, better understanding nature and evolution of diagenetic fluids of Lower Ordovician carbonate rocks in the northwestern Tarim basin, as well as oil and gas exploration of the Tarim basin and other similar hydrocarbon reservoirs.

塔里木盆地西北部下奥陶统碳酸盐岩经历了丰富的成岩作用，被多期次、多类型流体影响和改造，发育有大量的孔、洞、裂缝等储集空间，同时形成了多种成岩矿物，其中成岩方解石，尤其是方解石脉分布广泛，与流体成岩作用和优质储层的发育都密切相关。方解石相关成岩流体的性质、来源和演化目前仍然存在争议，针对成岩方解石基于原位地球化学分析方法的探索还十分有限。本项目拟重点选取塔西北下奥陶统碳酸盐岩中不同类型的成岩方解石，尤其是方解石脉为研究对象，通过精细的高分辨率微区取样，开展微量元素、碳、氧同位素地球化学研究，结合沉积学、岩石学和流体包裹体测温等手段，分析方解石相关成岩流体的性质、来源和期次，以及各期次流体演化的核心控制因素。上述研究将有助于丰富流体成岩作用的基础理论、深入了解塔里木盆地下奥陶统碳酸盐岩中成岩流体的性质及演化，同时对塔里木盆地及其他盆地相同类型储层的油气勘探具有重要的意义。

塔里木盆地西北部下古生界碳酸盐岩经历了丰富的成岩作用，被多期次、多类型流体影响和改造，发育有大量的孔、洞、裂缝等储集空间，同时形成了多种成岩矿物，其中成岩方解石，尤其是方解石脉分布广泛，与流体成岩作用和优质储层的发育都密切相关。针对成岩方解石基于原位地球化学分析方法的探索、方解石相关成岩流体的性质、来源和演化等问题仍有待加强研究。本项目通过对研究区不同类型的成岩方解石，尤其是方解石脉进行精细的高分辨率微区取样，开展了沉积学、岩石学、流体包裹体、微量元素、碳、氧同位素等地球化学综合分析，结合区域演化史和方解石定年数据，系统的研究了塔西北下古生界方解石相关的流体成岩作用。结果显示：1）研究区主要发育4种不同产状的成岩方解石，包括晶洞充填的巨晶方解石、巨晶方解石脉、方解石胶结物、裂缝中充填粒状、针状方解石脉，脉体内部仍可进一步细分为8个产状不同的区域，识别了主要的成岩作用类型并总结了成岩序列；2）通过与全岩地球化学数据的对比证明了高分辨率地球化学分析方法是研究多期次流体成岩作用的有效手段；3）划分出3个期次的方解石流体成岩作用：① 早成岩阶段低温、高盐度的埋藏地层卤水；② 早二叠世高温、低-中盐度的还原性方解石化岩浆热液流体，流体演化过程中温度逐渐降低、盐度逐渐升高；③ 晚二叠世岩浆期后较低温的深循环地层热液流体，内部可细分为三个期次：弱氧化-弱还原的非岩浆热液流体，后期温度降低；偏还原性的低温地层卤水，后期温度升高；次氧化的地层水和深循环大气水的混合热液流体；4）热液流体主要受控于区域构造事件和相关大型断层，通常由区域性大断裂上涌，优先经先期形成的裂缝、不整合面等运移，溶蚀围岩，对碳酸盐岩储层具有明显的建设性作用。本项目研究成果有助于丰富流体成岩作用的基础理论、深入了解研究区的成岩流体，同时对塔里木盆地及其他盆地相同类型储层的油气勘探具有重要的意义。