下载文档原格式
四川盆地白云岩成因的研究现状及存在问题刘树根１，黄文明１，张长俊１，赵霞飞１，戴苏兰２，张志敬１，秦川１（１．成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室；２．四川省产品质量监督检验检测院）摘要：四川盆地上震旦统到中三叠统主要是海相碳酸盐岩沉积，勘探已发现震旦系、寒武系等１５个碳酸盐岩含气层系。
其中，上震旦统与寒武系碳酸盐岩基本上完全白云石化，其余层位也具有不同程度白云石化。
对四川盆地海相碳酸盐岩储层白云岩成因机理或模式，不同学者具有不同的解释，主要有原生、准同生、渗透回流、混合水、埋藏成因、热液成因、淋滤玄武岩成因及生物成因等８种模式。
白云岩储层是现今四川盆地碳酸盐岩最为重要的油气储集层之一，白云石化是四川盆地碳酸盐岩优质储层发育的必要条件。
四川盆地海相碳酸盐岩白云石化埋藏成因模式与混合水模式受到广泛质疑，可能为热液成因。
四川盆地海相碳酸盐岩中２次地裂运动及其导致的广泛的流体活动背景，致使热液白云石化可能比我们想象的更为普遍。
关键词：白云岩成因；碳酸盐岩；热液白云石化；四川盆地中图分类号：Ｐ５８１；Ｐ５８８．２４＋５文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｄｏｌｏｍｉｔｅｇｅｎｅｓｉｓａｎｄｉｔｓｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎＳｉｃｈｕａｎＢａｓｉｎＬＩＵＳｈｕ－ｇｅｎ１，ＨＵＡＮＧＷｅｎ－ｍｉｎｇ１，ＺＨＡＮＧＣｈａｎｇ－ｊｕｎ１，ＺＨＡＯＸｉａ－ｆｅｉ１，ＤＡＩＳｕ－ｌａｎ２，ＺＨＡＮＧＺｈｉ－ｊｉｎｇ１，ＱＩＮＣｈｕａｎ１（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｉｌａｎｄＧａｓＲｅｓｅｒｖｏｉｒＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＥｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ，ＣｈｅｎｇｄｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００５９，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｉｃｈｕａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｒｏｄｕｃｔＱｕａｌｉｔｙＳｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎａｎｄＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｆｒｏｍｔｈｅＵｐｐｅｒＳｉｎｉａｎｔｏＭｉｄｄｌｅＴｒｉａｓｓｉｃｉｎＳｉｃｈｕａｎＢａｓｉｎａｒｅｍａｒｉｎｅｄｅｐｏｓｉｔｓａｎｄｍａｉｎｌｙｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｃａｒｂｏｎａｔｅｒｏｃｋｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈ５０ｙｅａｒｓｐｅｔｒｏｌｅｕｍｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，ｆｉｆｔｅｅｎｃａｒｂｏｎａｔｅｇａｓ－ｂｅａｒｉｎｇｂｅｄｓｈａｖｅｂｅｅｎｆｏｕｎｄｉｎｔｈｅｂａｓｉｎ．Ａｍｏｎｇｔｈｅｍ，ｃａｒｂｏｎａｔｅｒｏｃｋｓｏｆＵｐｐｅｒＳｉｎｉａｎａｎｄＣａｍｂｒｉａｎｈａｖｅｂｅｅｎｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｄｏｌｏｍｉｔｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｓａｌｓｏｈａｖｅｄｏｌｏｍｉｔｉｚａｔｉｏｎｍｏｒｅｏｒｌｅｓｓ．ＴｈｅｒｅａｒｅｖａｒｉｏｕｓｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｇｅｎｅｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｄｏｌｏｍｉｔｅｉｎｍａｒｉｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｉｎＳｉｃｈｕａｎＢａｓｉｎ，ｍａｉｎｌｙｉｎｃｌｕｄｉｎｇ：ｐｒｏｔｏｇｅｎｅ，ｐｅｎｅｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｎｅｏｕｓ，ｒｅｆｌｕｘ，ｍｅｔｅｏｒｉｃ－ｓｅａｗａｔｅｒｍｉｘｉｎｇｗａｔｅｒ，ｂｕｒｉａｌ，ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｆｌｕｉｄ，ｌｅａｃｈｉｎｇｏｆｂａｓａｌｔａｎｄｂｉｏｇｅｎｅｓｉｓ．Ｄｏｌｏｍｉｔｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｉｓｒｅｇａｒｄｅｄａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｃａｒｂｏｎａｔｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，ａｎｄｔｈｅｄｏｌｏｍｉｔｉｚａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｐｒｅｒｅｑｕｉｓｉｔｅｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈ－ｑｕａｌｉｔｙｃａｒｂｏｎａｔｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｉｎＳｉｃｈｕａｎＢａｓｉｎ．Ｔｈｅｂｕｒｉａｌｄｏｌｏｍｉｔｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍｅｔｅｏｒｉｃ－ｓｅａｗａｔｅｒｍｉｘｉｎｇｄｏｌｏｍｉｔｉｚａｔｉｏｎｏｆｍａｒｉｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅｒｏｃｋｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｑｕｅｒｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅａｒｅｔｗｏｔａｐｈｒｏｇｅｎｅｓｉｓｅｖｅｎｔｓａｎｄｒｅｌａｔｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｆｌｕｉｄａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｉｎｍａｒｉｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅｒｏｃｋｓｉｎＳｉｃｈａｕｎＢａｓｉｎ，ｓｏｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｄｏｌｏｍｉｔｉｚａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｂｅｍｏｒｅｗｉｄｅｓｐｒｅａｄｔｈａｎｐｒｅｖｉｏｕｓｌｙｔｈｏｕｇｈｔｉｎＳｉｃｈｕａｎＢａｓｉｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｏｌｏｍｉｔｅｇｅｎｅｓｉｓ；ｃａｒｂｏｎａｔｅｒｏｃｋｓ；ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｄｏｌｏｍｉｔｉｚａｔｉｏｎ；ＳｉｃｈｕａｎＢａｓｉｎ文章编号：１６７３－８９２６（２００８）０２－０００６－１０收稿日期：２００８－０２－１０；修回日期：２００８－０３－１５基金项目：国家重点基础研究发展计划“９７３”项目（编号：２００５ＣＢ４２２１０６）。
6 20162011基本概念2研究进程3白云岩化成因及动力目录4白云岩化模式 1基本概念2研究进程3白云岩白云岩化化成因及动力4白云岩化模式目录5总结0引言白云岩（dolomite），自法国博物学家Deodat de Dolomieu1791年首次描述以来，一直是众多地质学家研究的课题之一。
与石灰岩不同，白云岩不仅有沉积成因的，更多的是次生交代成因的，因此，白云岩的分类命名与石灰岩有同也有异。
1基本概念•白云岩：一种沉积碳酸盐岩。
主要由白云石组成，常混入石英、长石、方解石和粘土矿物。
•白云岩化：指灰泥或灰岩中的方解石、文石、高镁方解石被白云石交代的作用。
2研究进程•自从1791年，法国博物学家Deodal de Dolomieu首次对白云石这种矿物进行了描述后，二百多年来科学家们一直没有停比对白云石的研究。
•20世纪60年代，基于对波斯湾、巴哈马等地白云岩的研究，提出了蒸发白云石化模式和卤水回流渗透白云石化模式。
•70年代发展了毛细管蒸发浓缩模式，并总结了萨布哈准同生白云岩化模式，形成了混合水白云石化理论。
•80年代人们对海水模式和埋藏白云石化有了一定的认识;•90年代的主要研究成果是对热液白云石化进行了总结，以及对埋藏白云石化有了进一步的认识。
•目前对于白云岩的成因解释，萨布哈和渗透回流白云石化得到了广泛的认同和应用。
•在常温、实验室条件下人工无法合成理想的白云石，因此，白云石化的机理以及白云岩的成因问题也一直是岩石学家关注的焦点。
化成因及动力白云岩化3白云岩3白云岩化成因及动力——化学反应白云岩化式•对于原生或次生白云石的形成，可以通过以下3个化学反应式来表示：•反应式(1)代表的是离子在溶液中直接结合生成白云石，形成原生白云石。
•反应式(2)和(3)分别作为开放体系和封闭体系下的白云石化反应。
化成因及动力——Mg2+的主要来源白云岩化3白云岩•根据上述反应式可知，白云石化反应需要有大量的Mg2+与Ca2+作用。
白云岩、灰岩、石英砂岩钻进特别问题专述关于白云岩、灰岩、石英砂岩钻进特别问题专述(2010-04-22 12:18:24)1、白云岩是一种沉积碳酸盐岩。
主要由白云石组成，常混入石英、长石、方解石和粘土矿物。
呈灰白色，性脆，硬度小，用铁器易划出擦痕。
遇稀盐酸缓慢起泡或不起泡，外貌与石灰岩很相似。
在节理裂隙发育，岩体破碎的白云岩地带常常会遇到这样的问题，比如钻进困难，取芯难度大，岩芯采取率低，容易掉块，出现卡钻事故，套管拔不出来等。
高速铁路勘探勘察对岩芯的采取率要求是非常高的，因而在钻探过程中就要努力想办法达到要求，比如调整泵量、钻压、转速的关系，可适当减少钻压;在卡取岩芯的时候可以采用多种卡取方法相结合的方式进行，如投砂子和一定长度铁丝相结合;如果在提钻的时候出现掉块而提不上来的时候尽量不要首选用打吊锤的方式，最好首选慢慢活动的方式进行，以免造成更大的事故如卡钻事故。
2、灰岩是一种可溶性碳酸盐岩，主要方解石等组成，灰岩地带极易出现溶洞的情况，溶洞里面有时会还有充填。
在比较完整的情况下如果采用合适的钻头既能保证岩芯岩芯采取率，又能提高效率。
一般情况下像铁路勘探勘察打的孔都比较浅，所以一般都用金刚石钻头利用清水自动造浆进行钻孔，金刚石钻头岩石破碎效率高，所以基本都用金刚石钻头钻进。
但是如果遇到节理裂隙发育，岩体破碎或断层地带就很难保证较高的岩芯采取率了，如果采用双管钻具也比较麻烦，但是如果选择复合片进行钻进效果就较好一些！值得特别注意的一点的是，灰岩地区由于溶洞比较频发，所以，如果终孔直径要求是91mm的，开孔用130mm的钻头，中途换110mm钻头进行钻进，预知此地带溶洞多，且都有土充填，而根据技术要求溶洞里面的土要取原样，如果过早变径为91的话，可能取土器都放不到孔底，这时如果选择扩孔的话又比较麻烦了，这样的地带就不要过早变径！3、石英砂岩是由于沉积作用而形成的，属于极硬岩，在钻进过程中铁路勘探勘察打的孔都比较浅一般（30——200米），所以一般都用金刚石钻头利用清水自动造浆进行钻孔，常常出现：进尺缓慢，打一米进尺可能出现两米的砂子，钻具跳动严重，渣子及岩削较多，埋钻事故等。
第32讲白云岩的分类与成因(Classification and causes of dolomite)学时：1学时基本内容：白云岩的成因分类：原生白云岩、次生白云岩，白云岩的石化程度分类：有残余结构、无残余结构。
白云岩的生成机理：原生沉淀作用、毛细管浓缩作用——准同生白云化作用、回流渗透白云化作用、混合白云化作用、淡水白云石、调整白云化作用、生物白云化作用、埋藏白云化作用、海水白云化作用等。
教学重点与难点：重点：白云岩的主要生成机理，和白云岩的成因分类。
难点：白云岩的成因问题，是碳酸盐岩石学中最难解决的问题之一，及其不同生成机理所处的沉积环境和背景。
教学思路：重点讲述白云岩的主要生成机理中的毛细管浓缩作用——准同生白云化作用、回流渗透白云化作用、混合白云化作用和埋藏白云化作用，对其他几种机理概述，并根绝不同的成因机理简述如何对白云岩进行精细的分类。
主要参考书:1、冯增昭主编《沉积岩石学》上册第十一、十二、十三、十四、十五章，石油工业出版社，1993.2、曾允孚、夏文杰主编《沉积岩石学》第三、九章，地质出版社，1986.3、冯增昭等主编《中国沉积学》第二、五、六、七、八、九、章，石油工业出版社，1994.4、冯增昭编著《碳酸盐岩石学及岩相古地理学》，石油工业出版社，1989.复习思考题：1、白云岩有哪几种生成方式？它们的形成要理如何？2、原生沉淀作用、毛细管浓缩作用、回流渗透白云化作用与混合白云化作用有什么本质的区别？3、根据白云岩的生成机理，可以把白云岩划分为哪几类？4、原生沉淀作用、毛细管浓缩作用、回流渗透白云化作用有什么共同之处？5、简述不同类型白云岩的生成机理？教学内容提要：白云岩的分类与成因一、白云岩的结构分类白云岩是主要由白云石组成的沉积碳酸盐岩。
在白云岩的结构分类中，应强调以下三点。
第一，石灰岩的结构分类系统和命名原则，基本上也适用白云岩。
第二，在白云岩中，晶粒结构发育，除泥晶结构外，粉晶、细晶、中晶以至粗晶结构都相当常见。
白云岩难题
白云岩作为含油沉积层序的一部分受到行业的专注，并且白云岩与一些铅锌矿床有关，在20世纪50年代，这两个因素在很大程度上成为人们广泛开展白云岩研究的推动力。
然而，在1957年，随着一篇题为“白云岩难题”文章的发表，迅速出现了许多围绕白云岩成因问题的争议[1]。
在此之前，针对白云岩的争议已不是什么新鲜事，自法国地质学家Déodat de Dolomieu（1750－1801年）发现白云岩以来，有关这种岩石的讨论就一直是一个饱受争议的话题。
在Dolomieu所处的年代，所有岩石的成因都是争议的根源，存在着两种极化的观点，即James Hutton的火成论观点和Abraham Werner的水成论观点，前者认为火山作用形成岩石，而后者则认为洪水是结晶作用的原因。
这对解决白云岩的成因问题并没有帮助，白云岩常常会违背其中一个最早的地质学原则：虽然已经很明确沉积岩是按层序沉积的，同样也会明显发现白云岩并不遵守这一叠覆规则，而通常是穿过沉积边界。
截至1916年，至少提出了十多种解释白云岩成因的流行理论。
部分问题在于，早期的矿物稳定性实验表明，与沉积层序中通常存在的环境条件相比，白云岩应该形成于更高的温度和压力环境下。
后续的研究否定了这一观点，并指出事实上与白云岩形成有关的海水处于极度过饱和状态，并且理论上白云岩应该能在地球表面通常存在的较低温度环境下形成。
遗憾的是，根本无法用实验来证明结晶原理。
据Land在1998年的报道，研究人员花费32年的时间进行了一系列实验，实验温度约为25°C（77°F），并处于1000倍过饱和状态，但并未成功形成任何白云岩[2]。
令研究人员更为困惑的是，他们发现在现代沉积层（如澳大利亚东南部Coorong的沉积层）中，类似白云岩的矿物沉积物（原白云岩）明显会形成准同生白云岩。
正如Land指出的那样，这一问题很可能是一个动力学问题，并且根据地质年代表测量的时间跨度是人工合成白云岩所需的关键因素。
尽管如此，关于白云岩的成因问题，人们仍在不断推出各种模式，包括最近提出的微生物反应介导作用。
这些化学不确定因素在一定程度上使得白云岩的形成环境仍是一个饱受争议的问题。
白云岩以不同的方式与蒸发岩、叠层石和岩溶等联系在一起，形成模式涉及蒸发抽汲、渗透回流、混合层及大规模台地循环等。
白云岩的岩相特征可在很大程度上反映白云岩的经济重要性。
由于白云岩的密度高于其通常置换的文石和方解石的密度，因此许多研究人员认为这一过程会导致体积缩减，从而表现为孔隙度和渗透率的增加。
然而，许多白云岩是由晶体组成，这些晶体不带有其前身所留下的痕迹，白云岩甚至会包含堵塞孔隙的白云石胶结物（请参见“白云岩油气藏评价”，第31页）。
多年来，行业内曾多次召开各种会议来探讨“白云岩难题”，国际沉积学家协会、经济古生物学家和矿物学家协会以及伦敦地质学会均出版了许多相关刊物。
这些会议及其出版物反映了人们在白云岩问题上的最新思路，正如Land所指出的那样，虽然这一过程很缓慢，但我们还是不断向前迈进[3]。
也许假设存在一个单一的解决方案正是我们的错误所在。
提出的各种白云岩形成机理和环境是以证据为基础的，但在个别岩层露头或小的岩石组中，这些机理和环境可能不会像预期那样广泛适用，而这一事实也许会将其排除在外。
同样也应以这个角度来审视本期中有关白云岩的文章。
现今，研究人员是否正在进入研究误区，还是已经选择了正确的研究方向向前迈进?
Colin Braithwaite
格拉斯哥大学
高级研究员
苏格兰格拉斯哥
Colin Braithwaite在伦敦大学国王学院获得地质学一等荣誉学位以及碳酸盐岩沉积学博士学位。
在加入格拉斯哥大学（任荣誉研究员）之前，他在苏格兰圣安德鲁斯大学皇后学院（现为邓迪大学）任职。
他一直致力于碳酸盐岩研究，包括白云岩和磷灰岩。
Colin曾在2004年担任伦敦地质学会特刊“The Geometry and Petrogenesis of Dolomite Hydrocarbon Reservoirs”的责任编辑。
作为一名特许地质学师，他曾在多家国际期刊中发表了70多篇同行评审文章，他还是有关碳酸盐岩和沉积岩一书的作者，并且是近期出版的有关第四纪碳酸盐岩一书的作者之一。
1. Fairbridge RW：“The Dolomite Question”，LeBlanc RJ和Breeding
JG（编辑）：Regional Aspects of Carbonate Deposition：A
Symposium。
美国俄克拉何马州Tulsa：经济古生物学家和矿物
学家协会（SEPM）特刊，第5期（1957年）：125-178。
2. Land LS：“Failure to Precipitate Dolomite at 25 Degrees C from Dilute
Solution Despite 1000-Fold Oversaturation After 32 Years”，Aquatic
Geochemistry，4卷，第3－4期（1998年9月）：361-368。
3. Land，参考文献2。
1。
