沉积成因与热液成因黄铁矿形成于截然不同的地质环境,准确识别其成因对揭示油气成藏过程至关重要。然而,黄铁矿在油气成藏中的作用,尤其在碎屑岩储层中的研究相对薄弱。本研究聚焦于准噶尔盆地南缘四棵树凹陷高泉地区白垩系清水河组砂岩储层(该区取得勘探突破,但成藏过程复杂且流体包裹体证据匮乏),利用储层中广泛发育的黄铁矿作为研究对象,探明黄铁矿对油气成藏过程的指示意义。综合运用光学显微镜、扫描电镜、拉曼光谱、激光原位硫同位素分析、微量元素分析及黄铁矿伴生方解石原位U-Pb定年等技术,系统研究了黄铁矿的产状、成因、形成环境、过程及时间。结果表明:高泉地区黄铁矿主要分为两期:(1) 早期块状黄铁矿(~122 Ma):呈半自形,与第一期方解石共生,形成于贫铁富硫环境。其低Co/Ni比值(<1)及显著偏负的硫同位素组成(δ³⁴S = -36.42‰ ~ -30.08‰)指示其为沉积成因,硫源为沉积岩,形成机制与低温硫酸盐细菌还原作用(BSR)相关。(2) 晚期它形黄铁矿(~10.7 Ma):呈不规则形态,与第二期方解石及沥青伴生,形成于贫硫富铁环境。其高Co/Ni比值(>2)及相对偏正的硫同位素组成(δ³⁴S = -28.62‰ ~ -18.02‰)指示其为热液成因,硫源主要来自烃类有机质裂解,形成机制与高温硫酸盐热化学还原作用(TSR)相关。同时通过晚期不定形黄铁矿的研究形成了以下认识:(1)其形成时间(~10.7 Ma)直接指示了该区主要的油气充注时间约为11 Ma;(3)与晚期不定形黄铁矿形成相关的TSR过程导致了油气藏的破坏。综上所述,本研究系统报道了碎屑岩储层中黄铁矿对复杂油气成藏过程的精细记录,有力证明黄铁矿可作为揭示油气充注时间、流体性质及成藏后改造(如TSR破坏)的重要指示矿物。