西沙群岛西琛1井碳酸盐岩白云石化特征及成因机制

西沙群岛西琛1井碳酸盐岩地层可分为3个白云岩层和4个石灰岩层。白云岩层白云石矿物体积分数为91.1%-100%,其他矿物小于8.9%,以泥晶为主,分布在岩石的骨架颗粒和孔隙充填物等各种结构组分中。白云岩δ^13C为0.80‰-3.16‰,平均为2.24‰;δ^18O为0.56‰-5.23‰,平均为2.56‰。这些特征反映了白云石化作用发生在准同生超浓缩卤水条件下,古盐度为36.88%,古温度为1.07℃。石灰岩层白云石矿物体积分数多在25%以下,以亮晶为主,在孔隙或裂缝发育部位富集,而坚硬的骨架部位几乎没有白云石。白云石流体包体的均一温度为102.5296℃,平均为156.3℃;盐度为0.55%-6.25%,平均为3.75%;密度为0.950.99 g/cm^3,平均为0.97 g/cm^3;压力为20.6542.65 MPa,平均为33.65 MPa。这些特征反映了白云石化作用可能与成岩期后热水作用相关。

西琛1井碳酸盐岩的矿物成分、地化特征及地质意义

西沙群岛晚新生代碳酸盐岩是南海形成演化的产物,它的矿物组成、化学成分和Sr同位素组成可以较好地反映其形成时的古海洋环境。西沙群岛西琛1井是南海最深的全取心钻井,揭示3层白云岩和4层石灰岩。其中,白云岩层具有MgO含量高、Sr总量低的特点,同时出现岩盐、赤铁矿和菱锰矿等指相矿物,反映了古海水盐度较高的氧化环境,对应着三个冰期事件;石灰岩层具有MgO含量低、Sr总量高的特点,同时出现菱铁矿和黄铁矿等指相矿物,反映了古海水盐度较低的还原环境,对应着四个间冰期事件。整体上看,西沙群岛晚新生代碳酸盐岩中Sr的总量和^(87)Sr/^(86)Sr自下而上表现为递增趋势,受控于欧亚和印度板块碰撞引起的青藏高原隆升大的构造背景。但又具有明显的分层性,其中,中-上中新统白云岩层Sr含量偏低,而^(87)Sr/^(86)Sr增加趋势明显,与最大一次冰期事件引起的海退和强烈的白云岩化作用有关;上上新统-全新统石灰岩层Sr总量骤增,^(87)Sr/^(86)Sr明显减小,且变化幅度大,与中新世的白云岩化作用和第四纪幔源岩浆强烈喷发有关。