豹斑灰岩特点及成因研究

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本文作者：郝毅1林良彪2周进高1倪超1张建勇1陈薇1作者单位：1中国石油杭州地质研究院2成都理工大学沉积地质研究院

成因分析

对豹斑形态的成因目前有几种不同的解释，有的学者认为云斑状白云岩可能属于灰岩中的白云质粒屑，是由异地搬运而来［18］；有的学者认为豹斑灰岩其实是一种碳酸盐糜棱岩［19］。要想解释清楚豹斑灰岩的成因，需要解决2个问题。第一个是豹斑灰岩特殊分布形态的原因；第二是白云石化的成因。大多数学者认为，豹斑灰岩的分布形态是与生物活动有关的［20－22］，掘穴生物在半固结的碳酸盐沉积物中活动造成潜穴，为后期的白云石化流体提供了通道和存储空间，也就是说豹斑的分布形态基本就是生物潜穴的形态。笔者认为，在不同地区的不同层位中，类似的现象可能确实存在不同的合理解释（前面所述的例子主要来自华北地区，层位主要是寒武系和奥陶系，无论从地区上及层位上跟本文研究区还是有很大差别的）。就本研究区的目的层而言，豹斑灰岩分布形态很可能是与栖霞末期的暴露溶蚀作用有关的。野外剖面上可以看到，白云石斑块的形态与各种小型溶沟、溶斗、溶洞的形态类似（图2－A），这些孔洞可能被垮塌物充填或者半充填后埋藏，为后期的白云石化流体提供了通道和空间；另外，在岩心中也看到过这种溶蚀垮塌现象的直接证据（图4）。

对于白云石化成因问题的看法和认识也比较多，主要有混合水模式［10］、埋藏模式［20，21］、渗透回流模式［21］、大气淡水影响［22］等。笔者针对研究区栖霞组豹斑灰岩进行了一些样品分析，从白云石有序度的研究中我们可以发现（表1），除了豹斑灰岩外，3口钻井的栖霞组上部白云岩的白云石有序度都是很高的，为0．8～0．95，平均可达0．85；而豹斑灰岩中云斑的白云石有序度平均仅有0．49。白云石有序度较低是白云石快速形成的标志。前面已经提到，研究区豹斑灰岩的云斑中可以见到宿主灰岩的“俘虏体”，因此，白云石肯定不是在潮坪环境下同生或准同生时期形成的，至少形成于宿主灰岩固结之后。碳氧同位素分析数据也支持豹斑灰岩的形成未受到早期大气淡水作用的影响（δ13C平均为2．57‰，δ18O平均为－4．567‰）。而如果埋藏太深的话，地温较高，加上地层、孔隙流体参与，Mg2＋会不断置换Ca2＋，白云石晶体结构不断进行调整，其有序度也会不断增高［23］。因此，可以推断研究区豹斑灰岩的云斑应该是在浅埋藏时期形成的。

白云石化流体的运移方向很可能是自下而上的。据前所述，豹斑灰岩中的白云石形成于成岩之后的浅埋藏期，从纵向剖面来看（图1），地层由下至上是一个纯白云岩到豹斑灰岩的变化，富Mg2＋流体由下而上运移也是合理的。薄片下也可以看到白云石化流体具有一定的方向性，有较大的生屑或方解石脉阻挡的时候，白云岩与宿主灰岩之间的界线清晰，否则往往呈过渡状（图3－B，E）；而其上覆的茅口组底部往往都是海侵形成的泥质岩或灰质泥岩，具有一定的封堵能力。阴极发光和扫描电镜显示，白云石化流体先对前期缝洞系统中垮塌的生屑灰岩进行交代作用，阴极发光实验中发暗光（图3－F，H）；后沿颗粒边缘向着自形晶形态（菱形）生长，阴极发光实验中发亮红色光（图3－F，H）；在白云石形成之后，局部还有一期亮晶方解石的胶结作用（图3－G），阴极发光实验中几乎不发光（图3－H）。扫描电镜可以明显地看到，豹斑灰岩局部发育溶蚀孔洞，说明白云石化流体有可能还伴随着强烈的溶蚀作用（图3－I）。另外，在豹斑灰岩之下的白云岩地层中见到了一些热液白云石的证据（图5），如鞍状白云石、斑马纹状白云石等，从侧面说明白云石化流体来源与埋藏热液可能有着一定的关系。

认识

本文尝试对豹斑灰岩的特征和成因做出分析，并得出以下初步认识：（1）豹斑灰岩分布形态很可能与栖霞末期的暴露溶蚀作用有关，溶蚀作用产生的缝洞系统控制了豹斑灰岩的分布形态；（2）白云石化作用形成的时间应该是成岩之后的浅埋藏时期；（3）白云石化流体可能与深部热液有关，运移方向是由下而上的，由于流体供应有限加上茅口组底部泥质岩封堵等原因，白云石化作用在栖霞组顶部结束；（4）白云石化流体除了可以形成白云石外，可能还伴随着一定的溶蚀作用。