Geology(2024):H. Mansurbeg等-不整合面控制的热液白云岩化和盆地演化过程中的胶结作用

文摘   2024-08-04 13:56   福建  
不整合面控制作用包括:

1. **白云岩化的局限性**:不整合面下大气水的渗入增强了粒状支撑石灰岩层的渗透性,使这些层容易受到热液流体的影响,从而促进了白云岩化。

2. **成岩作用的阶段性**:不整合面在不同阶段对成岩作用的控制不同。初期暴露导致石灰岩的溶解,形成模孔和大型孔隙,随后渗透的流体中溶解的Ca2+和HCO3–加,导致方解石的沉淀。

3. **裂缝和孔隙的形成和充填**:不整合面附近的裂缝和孔隙在早期暴露阶段被酸性大气水溶解,形成模孔和大型孔隙。这些孔隙后来被鞍状白云石、方解石和少量石英填充。

4. **热液流体流动的路径**:不整合面及其附近的断层和裂缝为热液流体提供了流动的路径,使其能够在不同成岩阶段对碳酸盐岩进行改造和胶结。

通过这些控制作用,不整合面显著影响了碳酸盐岩的成岩过程和最终的岩石特征。
本文主体内容来源于阿联酋上三叠统碳酸盐岩不整合面控制的热液白云岩化和盆地演化过程中的胶结作用
主体内容

通过对阿联酋北部盆地上三叠统白云岩、鞍状白云石、石英和方解石胶结物进行岩石学研究、流体包裹体显微测温、稳定同位素分析以及放射性(206Pb/238U)测年,限定了白云岩化和胶结作用的时间和条件,并将其置于盆地构造演化的背景中。

白云岩化(约152.4百万年前)和鞍状白云石(约146.8百万年前)、方解石(约144.6百万年前)和石英胶结物的沉淀归因于在不整合面下,流入粒状支撑石灰岩中的热盆地卤水的集中同裂作用流动,这些石灰岩的渗透性因流入的大气水而增强。另一代方解石胶结物(约99.7百万年前)则由晚白垩世阿曼蛇绿岩盖层相关的构造压缩期间热卤水流动形成。

因此,本研究提供了关于以下方面的新见解:(1)地层对热液(热盆地卤水)白云岩化的控制及其时间,(2)密切相关的层内石灰岩和白云岩的成因,以及(3)沉积盆地构造演化过程中成岩作用与盆地卤水的热化学改造之间的联系。

图1. (A, B) 研究区域的简化地质图,(C) 基于Hönig等(2017)的三叠系地层图示。B—骨架石;F—漂石;G—粒屑石;m—泥灰;M—泥岩;P—泥晶灰岩;R—角砾岩;W—泥晶粒屑灰岩。(D) 两条海平面曲线显示岩溶化与相对海平面下降的吻合。(E–J) 野外图像显示Sakhra段白云岩和上覆Shuba段石灰岩之间的明显边界(E);白云岩层中的模孔是由于欠饱和的陆源水溶解了双壳类(黄色箭头)(F),这些孔隙随后被鞍状白云石填充;白云岩层中的孔隙初步被鞍状白云石(SD)填充,随后被C1方解石填充(G);白云岩中的鞍状白云石和C1方解石充填的孔隙中出现棱柱状自形石英(Q)(H);层理平行的裂缝被C2方解石填充(I);从层理缝(张裂缝)延伸出来的裂缝被C2方解石填充(J)。(K) 阴极发光图像显示鞍状白云石晶体具有深红色核和浅红色边,而方解石晶体显示出斑驳的红色荧光。

图2. (A) δ13CVPDB与δ18OVPDB的交叉图显示白云岩、鞍状白云石、方解石C1和方解石C2之间无相关性(R2 = 0.05)。VPDB—维也纳皮迪白垩质箭石。(B) 所有研究的白云岩的δ26MgDSM3与文献报道的进行比较的图。(C) 白云岩、鞍状白云石、石英(Q)、方解石(C1)和裂缝填充方解石(C2)的均一化温度(Th)与盐度的交叉图。

图3. 由激光剥蚀-感应耦合等离子体-质谱(LA-ICP-MS)U-Pb点分析得出的Tera-Wasserburg等时线图,分析对象包括:(A)相关白云岩,(B)鞍状白云石,(C)块状方解石(C1),以及(D)填充张裂缝的块状方解石(C2)。所有不确定性均以2σ置信区间表示。MSWD—加权偏差的均方根。

图4. 示意模型展示了Sakhra段顶层碳酸盐成岩作用的各阶段。(A) 在海洋孔隙水成岩过程中,鳞片状方解石胶结边缘包裹异源成分。(B) 在大气暴露期间,富含CO2(即酸性)的欠饱和大气水渗入,最初导致石灰岩的溶解和模孔及大型孔隙的形成(见图1G)。随后溶解的Ca2+和HCO3–的增加,因此相对于CaCO3的过饱和,导致了等轴方解石和共生过生长的沉淀。(C) 在石灰岩层序中,层控白云岩在垂直断层促进热液流动的地方形成,导致鞍状白云石(SD)、方解石(C1)和少量棱柱状石英(Q)在孔隙和角砾裂缝中的胶结。

主体结论

这项对阿联酋北部Ghalilah组上三叠统碳酸盐层序的综合野外、岩石学、同位素和显微测温研究,提供了关于层理平行的白云岩和石灰岩层序密切关联的新见解。白云岩化仅限于粒状支撑的石灰岩层,在这些层中,不整合面下大气水的渗入进一步增强了渗透性。角砾裂缝和孔隙的白云岩化和鞍状白云石(约152–146百万年前)、石英和方解石(约144百万年前)的胶结作用归因于裂谷期热盆地卤水(Th=94–173°C,17.5–22.9 wt% NaCleq.)的流动。下层岩石的白云岩化受限于主要为低渗透性的硅质碎屑、泥灰和泥支撑石灰岩的岩性。晚期由阿曼蛇绿岩盖层作用(晚白垩世)驱动的热盆地卤水沿层理缝的横向流动导致裂缝填充块状方解石(约99百万年前)的胶结。这后一种胶结物显示出深层大气水循环与热盆地卤水混合的证据。



向上滑动阅览主体参考文献

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