巴基斯坦印度板块西北被动边缘中、晚二叠世碳酸盐岩台地沉积与成岩演化摘要
本研究旨在探讨巴基斯坦印度板块西北缘中二叠纪中晚期碳酸盐台地的演化及其对环境气候和构造的响应。碳酸盐台地位于巴基斯坦印度河盆地的Zaluch群(Amb、Wargal和Chhidru组)内。野外调查表明,中二叠统Amb组(相当于Wordian阶)主要由富含硅质碎屑的碳酸盐岩组成;而中-上二叠统Wargal组(从Capitanian统至Wuchiapingian阶)发育单调的碳酸盐岩层序。从Amb组的基底部分到富含碳酸盐的Wargal组的浅海生物群逐渐富集,表明碳酸盐台地正在演化。上覆Chhidru组(长兴阶)内,含砂碳酸盐岩层厚度的增加则暗示碳酸盐台地逐渐消亡。此外,Zaluch群(扎鲁克群)向盐岭东部的挤压表明,海岸线位于东部,而海水从盐岭中部向西部逐渐加深。Zaluch群的岩石学特征进一步表明,随着碳酸盐台地从Capitanian到Wuchiapingian的建立和成熟,Wargal时期的中陆棚相逐渐取代了Amb组的倒退三角洲相。碳酸盐台地的逐渐消亡从长兴阶Chhidru富含硅质碎屑的碳酸盐和三角洲微相中可以看出。碳酸盐台地的演化和消亡通常是环境气候与构造相互作用的结果。Amb组(Wordian)的页岩地球化学特征被用来探讨印度板块西北边缘的古环境、古气候、古风化和构造条件。不同的参数表明在温暖潮湿的亚热带气候下,原岩的强烈化学风化和在淡水环境下的氧化环境中形成了页岩沉积。此外,大量存在的稳定矿物石英颗粒、碎屑高岭石和蒙脱石的存在,完全没有绿泥石和伊利石等特征,进一步说明Amb组沉积期间的温暖和潮湿条件。陆源碎屑指数、Si/Al比值、Ti/Al比,以及始终较高的Al值,表明增强的细粒沉积物供给。在几个不同的可能物源中,有一个来自太古代后分馏的上大陆地壳的火成岩来源和一个长英质来源。基于主要氧化物的判别图也验证了火成岩和石英质沉积循环造山带的长英质起源。与下伏和上覆岩石的物源分析相关的地球化学属性表明沉积物来自东南部的阿拉瓦利和马拉尼山脉。二叠纪构造和气候对印度板块西北缘海相碳酸盐台地的形成起到了关键作用,该台地表现为巴基斯坦裂谷侧翼盆地。台地开始被记录为冈瓦纳裂谷停止之后Wordian期的海侵事件,然后是盆地边缘的热冷却。这种构造一直持续到Capitanian期,导致在新特提斯边缘盆地内建立了碳酸盐台地。海平面上升、鲕粒的形成以及对温度敏感的梭菌科化石的保存进一步支持了中二叠纪(沃迪安)的气候变暖。台地的演化可分为三个阶段:i)Wordian期边缘海洋演化阶段,ii)Zaluch群中部Capitanian时代的碳酸盐沉积物。iii)长兴期碳酸盐台地的消亡。三角洲为主的陆棚沉积是在长兴期沉积碎屑为主的碳酸盐岩回归过程中建立起来的。因此,演化台地的初始阶段由Amb组的混合碎屑和碳酸盐沉积物记录,逐渐被Wargal组的纯碳酸盐沉积物所取代。类似的碳酸盐台地相也位于巴基斯坦北部的其他地方,即斯瓦特、哈扎拉、白沙瓦盆地和克什米尔;然而,由于正在进行的印度-欧亚大陆碰撞,这些地区发生了强烈的变质作用。碳酸盐岩是研究区主要的油气储集岩,其储层潜力是成岩改造的结果。岩相学、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)、阴极发光(CL)和稳定同位素分析,表明Zaluch群内的储层物性发生了强烈的成岩作用改造。储集岩经历了早期的海洋和大气成岩作用,以溶解作用和胶结作用为特征。埋藏成岩期,则以缝合线、新生变形和颗粒错动为特征。埋藏阶段之后,发生了受循环大气流体影响的抬升作用和随后的破裂作用。不同阶段的渐进成岩作用以及随后的孔隙度和渗透率演化极大地重塑了地层的储集能力。物性综合分析表明,Amb组、Wargal组和Chhidru组分别具有中等、低和中等的储层潜力。
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