鄂尔多斯盆地东北部中侏罗世直罗组碳酸盐胶结砂岩成因与成藏时序的地球化学约束

本文通过岩石学表征、原位稀土元素(REE)与U-Pb年代学分析，结合C-O-Sr同位素及流体包裹体研究，系统揭示了鄂尔多斯盆地东北部直罗组碳酸盐胶结砂岩(CCSs)的三阶段成岩序列（147.4-61.9 Ma），首次提出上古生界煤层气逸散（δ13C亏损）是Calcite 2-3形成的主要轻碳源，为盆地天然气逸散过程提供了直接年代学证据（44.66%有机钙比例），对致密砂岩储层评价与油气运聚研究具有突破性意义。

　　

Highlight

本研究创新性整合岩石学-地球化学多尺度证据链，首次建立鄂尔多斯盆地东北部直罗组碳酸盐胶结砂岩(CCSs)的三阶段成因分类体系，其U-Pb年代学框架（147.4-61.9 Ma）直接约束了上古生界煤层气逸散的关键时序，为理解致密储层演化与流体-岩石相互作用提供了范式级案例。

Genetic types and diagenetic stages of CCSs

基于宏观-微观-地球化学指纹的多维证据链，本研究系统揭示了CCSs的三种成因类型：

1. 1.

   Calcite 1（147.4-125 Ma）：表生成岩作用产物，流体源自富碱性地表水（δ¹⁸O_V-PDB=-15.2‰至-9.8‰）；

2. 2.

   Calcite 2（119.78-100.9 Ma）：深部热液与烃类运移的"鸡尾酒效应"产物，含高成熟度烃类包裹体（均一温度Th=112-145°C），其δ¹³C_V-PDB显著亏损（-12.3‰至-8.7‰）指向煤成气贡献；

3. 3.

   Calcite 3（71.84-61.9 Ma）：结晶度最高的热液成因相，发育典型负铕异常（Eu/Eu*=0.18-0.35），揭示深部流体主导。

Conclusions

1. 1.

   CCSs是鄂尔多斯盆地东北部天然气逸散的"地质计时器"，其U-Pb年代学首次标定上古生界煤层气大规模逸散始于早白垩世晚期（119.78 Ma）；

2. 2.

   烃类包裹体气相组成与杭锦旗-苏里格煤成气高度同源，δ¹³C_V-PDB与REE配分模式构成"流体来源双指纹"；

3. 3.

   44.66%的有机钙比例为天然气逸散规模提供了量化依据，突破传统间接推测方法的局限性。