土库曼斯坦阿姆合盆地萨曼杰佩气田卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩地球化学特征

49件Fe、Mn、Sr微量元素样品的分配和分析结果由表1所示，地质解释如下：

1）各类样品的Fe、Mn、Sr微量元素的含量和分布较为近似，都具有很高的Fe含量、较高的Sr含量和较低的Mn含量，总体显示了成岩流体具有缺乏大陆淡水影响的较强还原性流体性质^[21]；

2）各类样品Fe、Sr、Mn含量变化具有各自的规律性，反映成岩过程的Fe、Mn、Sr微量元素演化有如下几个特点：①微晶灰岩孔、渗性差，埋藏期受流体溶蚀改造作用弱，更高程度地保留了原始

表1 萨曼杰佩气田卡洛夫-牛津阶各类碳酸盐岩Fe、Mn、Sr微量元素数据统计表

注：分析单位.地科院成都矿产综合利用研究所分析中心;测试仪器.2000DV；检测标准.Y／T05-1996《ICP广谱法》; 分析误差±0.0005%

沉积物的微量元素组成特征；②颗粒灰岩和礁灰岩孔、渗性好，埋藏期受流体溶蚀改造相对较强，与微晶灰岩比较，其Fe、Mn严重贫化，而Sr变化不大，显示了此两类灰岩经历了低Fe、低Mn的地层源流体改造；③白云岩中Sr含量有随白云化程度增高而降低的演化特点，而Fe、Mn含量略偏高，与白云石中Sr²⁺离子分配系数＜＜1，白云化过程中随着流体中Mg²⁺/Ca²⁺比值增加和Mg²⁺置换Ca^2+?的过程地质论文，离子半径较小的Fe²⁺、Mn²⁺在白云石中相对富集而离子半径较大的Sr²⁺进入流体而趋于流失有关，此特征也反映了成岩流体属于具备较高温度和较强还原性的地层源流体^[22]；④由热液沉淀的，充填在溶洞和裂缝中的方解石晶体（以下简称为热液方解石晶体）的Fe、Mn、Sr组成特征与颗粒和礁灰岩接近，说明沉淀方解石晶的物质主要来源于被热液溶蚀的此两类灰岩中国知网论文数据库。

3）在Fe、Mn、Sr含量与埋藏深度关系图中（图4），以2430m为界，之上各类样品的投点较分散，在此深度之下的投点随深度加大趋于集中，存在Fe、Mn含量和Mn/Sr比值随深度增加而加大的弱正相关性，相关系数R值分别为0.0916、0.0641、0.2724，以Mn/Sr比值与深度关系的正相关性更明显，而Sr含量与深度关系呈较明显的负相关性，R值为-0.2751。此特征反映随埋藏深度加大，影响成岩作用的因素除温度之外，成岩流体的还原性增强和物质组分均一化也是重要控制因素。

3.2 碳、氧同位素特征

3.2.1 基本原理

海相碳酸盐中的¹³C、¹⁸O丰度主要受海平面升降、有机碳来源及埋藏速率、沉积-成岩环境的氧化-还原条件等因素影响^[4]，如在海平面上升期有机碳埋藏速率增大会使海水δ¹³C值变重而使碳酸盐的碳同位素正偏移，反之δ¹³C变轻而负偏移；或在氧化条件下海水贫¹³C可使碳酸盐趋于富集¹²C的而负偏移；形成于碱性还原条件下的海相碳酸盐的¹⁸O，受海平面升降和盐度的影响相似于¹³C的变化但更为强烈；又如在平衡的成岩体系内，固相的δ¹³C迁移至少需要大于其1500倍体积的孔隙溶液，而相同的变化对于δ¹⁸O仅需5倍于它的孔隙溶液体积即可发生^[23]。由此可见，δ¹⁸O比δ¹³C更易受成岩作用特别是温度变化的影响；再如碳酸盐沉积物成岩过程中欠稳定的文石、镁方解石、原白云石会发生矿物相转变，碳酸盐胶结物的沉淀和重结晶及交代作用都会使原始沉积物的碳、氧同位素组成发生变化。因此，沉积-成岩环境和成岩流体性质不同，碳酸盐岩碳、氧同位素组成也不同，这些差异反过来又可以作为识别沉积-成岩环境和成岩流体性质的标志。

3.1.2 样品分配和地质解释

51件碳、氧同位素样品的分配和分析结果由表2所示，地质解释如下：：

表2 萨曼杰佩气田卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩碳、氧同位素数据统计表

注：分析单位.中石油西南油气田分公司勘探开发研究院地质实验室;设备名称.MAT252质谱仪；检测依据.SY/T6039-94；工作标准.TTB-2;分析误差±0.005%

1）所有样品的碳、氧稳定同位素组成都落在Veizer等（1986）建立的晚侏罗世海相碳酸盐岩分布范围内^[4]，其中δ¹³C变化不大地质论文，都为正值（4.87～3.95‰），而δ¹⁸O变化范围相对较大（-1.5～-4.43‰），均为负值。利用Keith and Weber（1964）盐度指数（Z）计算公式^[24] [Z=2.048（δ¹³C_PDB＋50）＋0.498（δ¹⁸O_PDB＋50）]计算各类样品的Z值变化范围为131～135.4（以Z=120为海水和淡水分界线，Z值越高代表流体盐度越高），反映成岩作用没有改变所有样品的海相沉积特点。

2）采用Kaufman等（1992）提出的Sr＞0.02%，Mn/Sr比值＜2，δ¹⁸O_（PDB）＞-5‰为保存原始海水信息好样品的判断标准^[25]，除白云岩和热液方解石样品之外，在37件灰岩样品中可确定32件未或仅受到了弱成岩蚀变改造，其中取自未经蚀变改造的厚壳蛤外壳层样品Sr含量为0.024%，Mn/Sr比值为0.1，δ¹⁸O为-1.97‰，其⁸⁷Sr/⁸⁶S比值为0.706812，与Gregory 等（2002）提出的同时期海水锶同位素组成一致^[26]，很好地保存了原始海水信息。在δ¹³C与δ¹⁸O关系图中此32件样品的投点也相对集中（图5），但相关性很差，分析结果可代表原始海水的碳、氧同位素组成特征。以此为依据分析该卡洛夫-牛津阶海平面变化趋势有如下特点（图6）：①由碳、氧同位素反映的海平面变化具有强烈的旋回性，特点为礁上层至块状灰岩层底部表现为缓慢稳定下降，块状灰岩层下部至上部表现为持续缓慢上升，至层状灰岩层快速上升，而至灰岩石膏层折向快速下降。由碳、氧同位素反映的海平面变化趋势与沉积相分析结果相一致，与Veizer等（1999）建立的全球卡洛夫-牛津阶海平面变化趋势也相一

致^[4]；②海平面上升阶段碳、氧同位素受海平面变化控制明显，对应海平面由下降折向缓慢持续上升，礁上层和块状灰岩层的δ¹³C和δ¹⁸O曲线与Veizer的全球海平面变化曲线呈很好的拟合关系，反映沉积环境较稳定，奠定了礁、滩型储层发育基础；③海平面下降阶段地质论文，对应全球海平面由加速上升折向快速下降过程，层状灰岩层和灰岩石膏层的δ¹³C和δ¹⁸O曲线呈复杂多变的中-高幅指形，但其变化趋势具有较好拟合关系，说明海平面波动大，环境不稳定中国知网论文数据库。

3）包括未经成岩蚀变改造、经弱成岩蚀变改造和成岩蚀变直接产物在内的三类51件样品，在δ¹³C与δ¹⁸O关系图中δ¹³C的分布相对较稳定（图5），而δ¹⁸O的分布具有对应成岩强度加大，由未经蚀变改造的各类灰岩→经弱蚀变改造的各类灰岩→灰质粉晶白云岩→晶粒白云岩→热液方解石晶体，组成了δ¹⁸O依次向较高负值方向迁移的演化趋势，但其变化范围仍限于Veizer的晚侏罗世海相碳酸盐岩分布范围内^[4]，所计算的Z值所反映的成岩流体都具有较高盐度性质。上述特征反映成岩作用主要发生在相对封闭和持续的埋藏环境中，成岩流体主要来源于本层和深部的地层孔隙水，在整体上缺乏大陆淡水影响。

3.3 锶同位素特征

3.3.1 基本原理

地质历史中海水的锶同位素组成是时间的函数，随时间的变化主要受两个来源的锶控制^[27]：①由大陆古老硅铝质岩石化学风化作用通过河流向海水提供富⁸⁷Sr的放射性成因锶，因此具高⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值，全球平均值为0.719；②由洋中脊热液系统向海水提供⁸⁷Sr的贫放射性成因锶，具较低 ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值，全球平均值为0.7035。各地质时期海水中的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值便是这两个来源的锶以不同的比例和均一化平衡过程的结果，全球海水⁸⁷Sr/⁸⁶S比值均一化平衡过程的作用时间约为1千年。基于⁸⁷Sr与⁸⁶Sr质量差太小而缺乏锶同位素分馏效应的原理，无论是海水还是成岩流体，当碳酸盐矿物沉淀时，它们从流体中获取的锶同位素组成特征取决于流体的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值，因此，保存在碳酸盐矿物中的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值为研究碳酸盐岩地层沉积时的海水⁸⁷Sr/⁸⁶S比值和地质年代（锶同位素地层）或沉淀碳酸盐矿物的成岩流体性质和流体来源均可提供可靠的锶同位素地球化学信息。

3.3.2 样品分配和地质解释

45件锶同位素样品的分配和分析结果由表3所示，地质解释结果如下：

1）生物壳体对原始海水⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值具有很好的代表性，可用于锶同位素地层年龄标定^[28]。本项目测试的厚壳蛤外壳层⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值为0.706812地质论文，在全球锶同位素曲线上^[5]可标定的年龄为157.2Ma（图7），与国际年代地层表中卡洛夫-牛津阶年龄范围（164.7Ma～155.7Ma）相一致。

2）微晶灰岩⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 比值的变化范围（0.703740～0.715369）远大于同时期全球海水变化范围 （0.706789～0.706942），平均值（0.707933）也明显高于厚壳蛤壳体代表的原始海水⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值，鉴于大多数微晶灰岩较好地保存了原始海水的碳、氧同位素信息，可排除成岩蚀变对锶同位素影响，

表3 卡洛夫-牛津组碳酸盐岩锶同位素分析数据统计表

注：分析单位.成都理工大学同位素实验室；测试仪器.MAT261质谱仪;样品制备和流程.国际通用规范溶样，经阳厉子离子交换柱分离纯化;实验条件.温度22℃,湿度50%;检测依据.美国国家标准局标样NBS987;分析误差±0.002%

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