通过剖面观测、岩石学特征对比和地球化学分析, 对塔里木盆地西北缘通古孜布隆剖面蓬莱坝组白云岩的白云石化流体来源和白云岩成因进行探讨。观测结果表明: 白云岩的主要类型有粉晶自形?半自形白云岩、细晶自形?半自形白云岩、中晶半自形?它形白云岩和粗晶半自形?它形白云岩; 粉?细晶白云岩主要分布于蓬莱坝组下段, 粉晶白云岩质地均一, 细晶白云岩普遍发育雾心亮边; 中?粗晶白云岩主要分布于蓬莱坝组上段, 并与砂屑灰岩高频次互层, 发育残余颗粒结构和少量晶间孔、残余粒间孔。地球化学分析结果表明: 各类白云岩稀土元素配分模式与同期灰岩相似, 具有LREE富集、HREE亏损、Ce异常不明显、Eu负异常的特征, 碳、氧同位素值位于同期海相白云石范围内, 指示白云石化流体为同期正常或偏咸海水; 粉?细晶白云岩具有低Fe, Mn和高Sr, Ba的特征, 为近地表中等盐度海水渗透回流作用的产物, 多期次流体作用使细晶白云岩发生过度白云石化, 形成雾心亮边或环带; 中?粗晶白云岩在近地表浅埋藏阶段就被半局限台地环境下蒸发作用产生的偏咸海水交代, 高频海平面变化导致周期性的白云石化作用, 从而导致砂屑灰岩与残余颗粒白云岩周期性叠置, 阴极发光显微镜下可见次生加大边, 与粉?细晶白云岩相比, 具有Fe, Mn含量增高而Sr, Ba含量降低的特征, 表明在后期受埋藏作用的影响发生重结晶, 具有早期渗透回流形成、中期埋藏重结晶加强的成因特征。

为恢复塔里木盆地玉北地区中?下奥陶统碳酸盐岩的成岩演化历史, 通过岩芯观察、薄片观察、地球化学分析等工作, 针对溶蚀作用、白云石化作用、硅化作用和破裂作用等开展研究, 并将成岩历史划分为4个阶段。由于海平面的波动, 地貌高部位在相对海平面较低时短暂地暴露在地表, 以颗粒结构为主的灰岩在沉积后不久发生准同生溶蚀作用, 形成顺层发育的溶洞及结构选择性溶孔等。主要发育于早成岩阶段的白云石化作用增强了岩石的抗压实压溶能力, 有利于孔洞的保存; 此外, 早成岩阶段的加里东中?晚期及海西早期构造运动导致裂缝较为发育, 但由于经历了复杂的压实及胶结作用过程, 裂缝多呈封闭或充填状态, 未形成有效的储集空间。中成岩阶段的热液活动以产出具波状消光和鞍形结构的白云石和黄铁矿为特征, 热液活动总体上较弱, 对先期形成的孔洞和裂缝具有轻微的充填破坏作用。晚成岩阶段的硅质流体及钙质流体活动部分地充填早期的孔洞, 在区域内对储层具有破坏作用; 晚成岩阶段的海西晚期及喜山期裂缝活动弱于早成岩阶段的裂缝活动, 但由于经历的成岩改造作用较弱, 这些晚期裂缝多为开启状态, 在喜山期油气调整阶段具有一定的输导和储集作用。

通过详细的野外观测, 结合岩石学和地球化学等方法, 对塔里木盆地东北缘乌里格孜塔格中-下奥陶统巨斑状白云岩特征及成因进行研究。野外观测表明, 黄灰色粉-细晶白云岩呈巨斑状(巨斑直径可超过10 m)发育于灰黑色薄层泥晶灰岩中, 界面形态不规则, 且不受沉积控制。显微镜下观察, 白云石粒径多在100 μm 左右, 直面为主, 半自形-自形。巨斑状白云岩具有独特的地球化学特征: 碳同位素(δ¹³C_PDB: −1.34‰~−0.62‰)位于早奥陶世海水值范围内, 氧同位素(δ¹⁸O_PDB: −8.01‰~−4.79‰)比同期海水值高; ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 比值(0.711000~0.711535, AVG=0.710863)远大于泥晶灰岩与同期海水比值; Fe (2001.32 μg/g)和Mn (601.73 μg/g)含量高于泥晶灰岩, Sr (33.14 μg/g)和Ba (8.27 μg/g)含量相对较低; 稀土元素组成及配分特征与泥晶灰岩相似, 弱的Eu 负异常; 有序度(AVG=0.6)较低。综合研究认为, 白云岩化发生于早?中奥陶世浅埋藏、较低温环境, 属于构造?断裂相关的局部白云岩化。白云岩化流体主要来源于巷古勒塔格组中下段及突尔沙克塔格群封存的地层流体, 准稳定碳酸盐矿物稳定化提供主要的Mg²⁺, 灰岩地层中泥质沉积中的黏土矿物转化不仅提供少量Mg²⁺, 更提供放射性⁸⁷Sr。兴地同沉积断裂相关的伴生断裂富集自源白云岩化流体, 充当其运移通道, 使断裂系统附近灰岩优先白云岩化, 形成巨斑状构造。