鄂尔多斯盆地东北部侏罗系砂岩碳酸盐胶结作用成因与天然气逸散过程的年代学约束

本文聚焦鄂尔多斯盆地东北部直罗组砂岩碳酸盐胶结现象（CCSs），通过岩石学表征、原位稀土元素（REE）分析、U-Pb年代学及C-O-Sr同位素研究，揭示了三期胶结作用（方解石1-3）的成因时序（147.4-61.9 Ma），首次直接证实上古生界煤层气逸散（Cretaceous至今）是方解石2-3形成的主要碳源，为盆地天然气动态逸散过程提供了突破性年代学证据。

　　

Highlight

本研究通过多尺度证据链（宏观地质特征-微观地球化学指纹），系统揭示了鄂尔多斯盆地东北部三种CCSs成因类型及其诊断标志：

Genetic types and diagenetic stages of CCSs

1. 1.

   方解石1（147.4-125 Ma）：表生成岩作用化学沉淀产物，流体来源以富碱地表水为主，晶体呈微晶-细晶结构，δ¹³C值偏正（-6.5‰至+2.1‰）。

2. 2.

   方解石2（119.78-100.9 Ma）：深部热液与烃类逸散的混合产物，发育烃类包裹体（激光拉曼显示高成熟度），REE配分模式显示陆源输入叠加（Eu正异常，Ce负异常）。

3. 3.

   方解石3（71.84-61.9 Ma）：完全受控于烃类迁移-逸散，流体包裹体气体组分与杭锦旗-苏里格煤型气同源（δ¹³C_CH4：-42‰至-38‰），44.66%有机碳占比确证大规模气藏破坏。

Conclusions

1. 1.

   CCSs是非同生成岩产物，三期方解石结晶度递增（方解石1→3），U-Pb年龄分别约束为147.4-125 Ma、119.78-100.9 Ma和71.84-61.9 Ma。

2. 2.

   方解石2-3的烃类包裹体与上古生界煤型气具遗传关联，首次直接证实晚白垩世（~100 Ma）是盆地天然气逸散关键期。

3. 3.

   有机碳贡献比例定量模型为气藏破坏规模评估提供新范式。