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鄂尔多斯盆地中东部马家沟组马五6亚段多参数约束下的规模性白云岩成因探讨

鄂尔多斯盆地、马五6亚段、回流渗透白云岩、埋藏改造白云岩、岩溶改造白云岩

                                                                                                                    摘要

        近年来，关于马家沟组马五₆亚段白云岩成因问题已有大量专家学者做了较为深入的研究，并取得了诸多认识，普遍认为马家沟组马五₆亚段白云石化作用类型较多，但也存在较大的争议，有鉴于此，本次研究在沉积环境与古海洋性质重建等地质背景基础上，结合白云岩岩石类型、全岩主微量元素地球化学、碳氧稳定同位素分析综合开展关于鄂尔多斯盆地中部地区马家沟组马五₆亚段白云岩成岩讨论以及来自蒸发海背景下地质流体对于其形成的约束研究。

       通过对区内各类白云岩沉积特征、岩石学特征及地球化学特征等综合分析，将马五₆亚段白云岩按成因类型分为准同生期回流渗透白云岩、埋藏改造白云岩以及岩溶改造白云岩三类。研究区整体为局限-蒸发台地，马五₆段沉积期整体气候干旱，蒸发作用强烈，发育数套蒸发岩-碳酸盐岩旋回性沉积。地形上呈正地貌凸起的颗粒滩可构成海水正常循环的屏障，石膏等蒸发岩矿物的大量沉淀也提高了沉积水体的Mg/Ca比，经过强烈蒸发后海水高度浓缩、盐度升高并不断下渗向海方向流体，当富Mg的高盐度卤水流经早期渗透性较好的弱固结沉积物时，从而发生渗透回流白云石化。随后，通过滩间海水道或相对海平面上升大量补充的海水又为白云石化作用提供源源不断的Mg。整体看来，准同生期高盐度卤水回流渗透是研究区最主要白云石化过程，其白云石化作用深度和规模均较大，准同生期回流渗透白云岩以保留原始沉积组构的白云岩为代表。

       在上述准同生期回流渗透白云岩化作用发育的同时，单个沉积序列晚期，局部高地存在暴露于沉积水体之上，接受大气淡水淋滤改造发生岩溶作用，同时研究区内广泛发育的高频叠置暴露面便是最好的佐证。岩石学方面，岩溶改造白云岩，是在准同生期回流渗透白云岩的基础之上，增加了岩溶组构，由最初的蒸发矿物选择性溶蚀，发展为白云岩组构之上的溶蚀花斑、优势通道以及最终的岩溶角砾岩；地球化学方面，由原来低Fe、高Na、K，HREE富集，经历淡水改造以后，逐渐转变为高Fe、低Na、K，MREE富集的特征。

       进一步，随着埋藏作用的加深，部分准同生期回流渗透白云岩，在深埋状态下发生重结晶作用。岩石学方面，原来的泥晶白云石，晶粒明显增大，同时，原有的沉积组构逐渐消失，部分可见残余组构，而多数转变为晶粒结构；地球化学方面，由原来低Fe、高Na、K，HREE富集，经历埋藏重结晶改造以后，逐渐转变为高Fe、低Na、K，略微LREE富集的特征。

综合来看，研究区广泛发育准同生期回流渗透白云岩，即规模型白云岩形成的根本原因，而在此基础之上，局部叠合岩溶改造和埋藏重结晶作用。由此形成了原始沉积组构保留的白云岩、原始沉积组构被破坏的白云岩以及叠合岩溶作用的白云岩三类型白云岩共存的现象。