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近年来,中石化西北分公司在塔里木盆地顺北地区中下奥陶统钻遇工业油气流,但顺北地区的探勘程度整体较低,尤其是储层成岩作用研究方面还不够深入。本文以顺北地区中下奥陶统一间房组和鹰山组碳酸盐岩地层为目的层,通过广泛调研相关文献,运用现有的实物资料开展了岩石学、成岩作用、元素和同位素地球化学研究,旨在总结出顺北地区成岩演化规律,为进一步勘探提供理论基础。通过对研究工区的9 口井的岩芯的宏观观察以及对取样段240余张薄片的微观镜下鉴定,将顺北地区奥陶系一间房组(O2yj)和鹰山组(O1-2y)的岩石类型进行了划分,归纳总结出4类岩石类型:颗粒灰岩、泥-微晶灰岩、硅质灰岩和云质灰岩,颗粒灰岩又可以根据颗粒之间的胶结物晶型大小分为亮晶颗粒灰岩、微亮晶颗粒灰岩和泥-微晶颗粒灰岩三类。其中,泥-微晶颗粒灰岩和微亮晶颗粒灰岩为研究区主要岩性。一间房组和鹰山组的岩性存在明显的差异:硅质灰岩在一间房组发育较为普遍;而泥晶灰岩和云质灰岩在鹰山组的发育程度相对较高。顺北地区一间房组-鹰山组碳酸盐岩地层中,泥晶化作用、重结晶作用、胶结作用、压实压溶作用、硅化作用为破坏性成岩作用,破裂作用和溶蚀作用为建设性成岩作用,而规模较小的白云石化作用没有起到明显的建设或者破坏性的影响。本文主要研究的胶结作用在研究区识别出放射轴状方解石、粒状方解石和方解石C1～C4等六种形态的胶结物。放射轴状方解石充填于泥晶灰岩中的裂缝之中;粒状方解石晶面干净明亮,多发育于亮晶砂屑灰岩和微亮晶颗粒灰岩的颗粒之间;方解石C1为被硅质交代后残余的方解石,在阴极射线下呈较好的发光性为橘红光;方解石C2充填于裂缝或硅质角砾之间,在阴极射线下为暗红-昏暗光,边缘见橘红光的亮边;方解石C3为充填于破碎颗粒之间的细-粗晶方解石,发光性较弱,为不发光-昏暗光;方解石C4充填于高角度裂缝中,在阴极射线下以较强的红光为特征。硅化作用在一间房组地层中发育较为普遍,岩芯上表现为条带状、斑块状、角砾状等形式,微观下条带状硅质以隐晶质硅质晶体为主,晶体大小约为10μm;角砾状硅质主要由隐晶质硅质晶体、玉髓及少量粒状石英晶体组成;斑块状硅质交代了围岩组构,保留了围岩颗粒形态,主要由隐晶质硅质晶体组成。本文运用同位素、微量元素和稀土元素分析等方法,对顺北地区方解石C1～C4进行了详细的地球化学分析,并且同基质灰泥(δ13CVPDB为-1.2‰～0.3‰、δ18OVPDB为-9.2‰～-6.9‰)进行了对比。方解石 C1 的 δ13CVPDB 为-1.2‰～-0.9‰,δ18OVPDB有偏负趋势为-11.7‰～-11.1‰,含有较高的Fe、Mn含量,稀土特征显示为明显的由右倾向左倾过渡的特征。方解石C2的δ13CVPDB跨度较大,为-3.5‰～-0.6‰,但仍为海相方解石的正常范围,δ18OVPDB相对基质偏负为-13.4‰～-9.7‰,Fe、Mn含量较低,稀土特征呈右倾模式。方解石 C3 的 δ13CVPDB 为-2.8‰～-0.8‰,δ18OVPDB为-12.8‰～-6.0‰,Fe、Mn 含量较低,稀土特征呈明显的右倾模式。方解石C4的δ13CVPDB和δ18OVPDB较轻,分别为-2.0‰～-0.8‰和-17.1‰～-8.1‰,富含Fe、Mn,稀土配分模式在不同的断裂背景下呈现不同的特征,顺北1号断裂带的C4呈现右倾向左倾过渡的特征,顺北5号断裂带的C4的配分特征较为平缓,而顺评3号断裂带的C4呈现较为轻微右倾的的配分特征。根据地球化学分析,推测方解石C1为受到硅质流体影响的轻微改造海水,C2～C3均为继承性的海源流体,方解石C4为热液流体。综上所述,顺北地区经历的成岩作用虽然基本相似,但发育强度有一定的差别,在横向上的差异性主要表现在破裂作用和硅化作用的差异,如顺北1号较顺北5号断裂带破裂作用和硅化作用强;纵向上一间房组的硅化作用较为普遍,而鹰山组的白云石化作用程度相对较高。此外,胶结作用形成的放射轴状方解石胶结物主要于泥晶灰岩可见,而粒状方解石胶结物则多发育在亮晶砂屑灰岩和微亮晶颗粒灰岩中;硅化作用多对一间房组地层的颗粒灰岩进行改造;破裂作用多以裂缝的形式体现在颗粒灰岩和硅质灰岩中。主干走滑断裂有效沟通了深部地层,故方解石C4呈热液流体特征。