1、格陵蘭西部Nuussuaq盆地中主體為玄武巖油藏中的CO2交代變質(zhì)作用1. 前言在印度、格陵蘭、日本等其它地區(qū)，對(duì)主體為玄武巖油藏的勘探活動(dòng)越來(lái)越多，這些地區(qū)具有較厚的火山巖層序覆蓋生油層。從鄰近的沉積生油巖生成的石油在有利的流動(dòng)條件下運(yùn)移到玄武巖中，在石油運(yùn)移進(jìn)玄武巖熔巖中并且成功的把原油從主體為玄武巖的油藏中采出的油藏中，它的孔隙度和滲透率具有敏感性。原生孔隙度和原生滲透率在熔巖中特別高，孔隙度達(dá)到50%，滲透率達(dá)到10-910-5達(dá)西，但是，次生礦物如：具有大摩爾體積的沸石和鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽經(jīng)常阻塞大部分原生孔隙度。因此，玄武巖中的油藏質(zhì)量具有很強(qiáng)的礦物共生作用，變動(dòng)的玄武巖熔巖與油田水

2、之間的反應(yīng)對(duì)產(chǎn)能的影響很大。石油的運(yùn)移和與此相關(guān)的水的流動(dòng)可以很大的改變玄武巖熔巖中的化學(xué)電位，使低級(jí)的變質(zhì)礦物組合動(dòng)搖，并影響系統(tǒng)的水文特性。例如：減少石油中的碳的含量可以降低水相的氧化程度，使先前存在的次生礦物組合發(fā)生動(dòng)搖。這對(duì)于含鐵種類(lèi)是非常準(zhǔn)確的，由于涉及熔巖的風(fēng)化和低等的變質(zhì)作用的大氣流體的氧化現(xiàn)象，這些含鐵種類(lèi)的鐵占主導(dǎo)地位。有時(shí)候，減少的氧化狀態(tài)被有機(jī)質(zhì)的存在所控制，可以穩(wěn)定相對(duì)于含有碳酸鹽組合的含碳礦物，正如在Builth Volcanic Group, Wales提出伴生有葡萄石和具有焦瀝青綠纖石。與石油有關(guān)的水狀流體經(jīng)常富含CO2和有機(jī)酸，達(dá)到亞穩(wěn)定的氧化還原平衡，而且可以

3、使次生礦物組合動(dòng)搖。在玄武巖熔巖的低等變質(zhì)作用期間形成許多二價(jià)的含陽(yáng)離子次生硅酸鹽，在提高CO2含量上，它相對(duì)于含有碳酸鹽組合處于亞穩(wěn)定狀態(tài)。含油地層水與存在前的礦物組合之間的反應(yīng)經(jīng)常導(dǎo)致礦物體積的大量減少，可能生成石油滲透和運(yùn)移必要的次生孔隙度?，F(xiàn)有的文獻(xiàn)描述的是通過(guò)油田與CO2交代變質(zhì)作用的地質(zhì)評(píng)估來(lái)研究水、玄武巖、烴之間的交互作用，在格陵蘭西部的Marraat地區(qū)（圖1），CO2交代變質(zhì)作用伴隨著主體為玄武巖的油藏的演化。這個(gè)油藏是以大范圍冰川剝蝕的溢流玄武巖地層為主，它提供了一些眾所周知的玄武巖油藏地表露頭信息。這個(gè)地區(qū)這些系統(tǒng)具有演化特征的理想之地，因?yàn)?，可以把露頭信息與鄰近的部分系

4、統(tǒng)進(jìn)行比較，而這些系統(tǒng)具有經(jīng)歷變化的與石油運(yùn)移有關(guān)的CO2交代變質(zhì)作用效應(yīng)。對(duì)與石油滲透有關(guān)的礦物的共生進(jìn)行研究，可以在次生礦物組合與石油運(yùn)移之間進(jìn)行瞬間的和空間的對(duì)比，可以利用油田圖、巖相分析、化學(xué)和同位素分析、以及地球化學(xué)模型確定水、玄武巖、烴在次生礦物穩(wěn)定和流體流動(dòng)性能中的效果。利用這些研究成果控制礦物穩(wěn)定性、孔隙度演化和氧化狀態(tài)在石油和鹽水運(yùn)移的熱動(dòng)力模型。圖1. 簡(jiǎn)化的格陵蘭西部Nuussuaq-Disko地區(qū)地質(zhì)圖。以網(wǎng)目線作出陰影的地區(qū)為碳酸鹽蝕變的玄武巖露頭2. 地質(zhì)背景格陵蘭西部Nuussuaq盆地從Disko延伸到 Svartenhuk，含有大量的從Labrador海到Ba

5、ffin 海灣地區(qū)的中生代到早第三紀(jì)的露頭巖石。Nuussuaq盆地屬于早白堊紀(jì)或者更老一些時(shí)代的復(fù)合沉積盆地。Nuussuaq盆地是由碎屑沉積和火山巖組成，位于前寒武紀(jì)片麻巖之下，前寒武紀(jì)片麻巖像傾斜的地壘斷塊從南部到Disko中央裸露在外。一個(gè)張性斷層系統(tǒng)建立了東部的邊界，在早到晚白堊紀(jì)，盆地充滿(mǎn)了大約6 kmd的三角洲沉積，包括沖積砂巖、泥巖和煤。在早古新世，大地構(gòu)造作用的三相影響相對(duì)海平面，導(dǎo)致河谷深切作用和其后的充填作用，晚白堊紀(jì)到早古新世沉積包含濁積砂巖和陸棚泥巖。溢流玄武巖火山作用大約開(kāi)始于61Ma，大塊熔巖（80%）噴發(fā)于1 Ma內(nèi)。從南部的Disko島到北部的Svartenh

6、uk Halvo，玄武巖暴露地表，覆蓋45000平方公里，地層厚度在2-5 km之間。最早的火山巖大多數(shù)是苦橄巖和鎂質(zhì)玄武巖，組成Vaigat地層，這種火山巖含有地面熔巖流和水下玻質(zhì)碎屑角礫巖。Vaigat地層位于Maligt地層之上，它是由斑狀長(zhǎng)石拉斑玄武巖組成。這兩種地層都顯示出水下和地面結(jié)構(gòu)，說(shuō)明了在大海相盆地中延伸的盆地運(yùn)動(dòng)和火山充填作用。隨后，大約6億年前，中斷的少量火山活動(dòng)在始新世早期重新開(kāi)始，持續(xù)至少達(dá)52.5 Ma，并帶有偶發(fā)的侵入事件，直到27Ma為止。溢流玄武巖貫穿了整個(gè)地區(qū)，圍繞巖脈和斷層的埋藏和熱液蝕變，它經(jīng)歷了從沸石到葡萄石-陽(yáng)起石相變質(zhì)的變化過(guò)程。目前的研究工作重點(diǎn)

7、集中在Nuussuaq半島（圖2）的Marraat地區(qū)，在這個(gè)地區(qū)，Vaigat 地層的最低層Anaannaa 地層暴露在地表，Anaannaa 地層由苦橄巖和斑狀橄欖石玄武巖組成，被更多演化的無(wú)斑非顯晶質(zhì)和斑狀長(zhǎng)石玄武巖覆蓋。整個(gè)Anaannaa 地層展示了水下和地面結(jié)構(gòu)的橫向相變，通過(guò)后沉積的斷層貫穿Marraat進(jìn)行交叉，而此斷層與沿著Itilli斷層帶到西部的擠壓有關(guān)。在Marraat石油運(yùn)移之前，同樣存在有重要意義的巖脈證據(jù)，在一些地區(qū)，巖脈密度接近10%。1969年由于在Nuussuaq地區(qū)采出了氣，Nuussuaq地區(qū)具有烴的證據(jù)也被首先提了出來(lái)，后來(lái)在玄武巖中發(fā)現(xiàn)了固體瀝青，證

8、實(shí)了Nuussuaq地區(qū)含油烴，但是，直到1992年才發(fā)現(xiàn)了該地區(qū)油源的有利證據(jù)。玄武巖上的瀝青色點(diǎn)在Marraat是常見(jiàn)的現(xiàn)象，液體石油填充了熔巖流的孔洞和孔隙（圖3），后來(lái)的野外和分析研究導(dǎo)致了在Marraat玄武巖中發(fā)現(xiàn)了5種不同的石油源巖，提出了石油從下面的油源巖中有效地重新充填進(jìn)玄武巖中。在Marraat中鉆井過(guò)程中，并沒(méi)有穿透油源巖，經(jīng)鑒定，Marraat的石油類(lèi)型與三角洲沉積環(huán)境一致。通過(guò)這些研究提出了Marraat發(fā)現(xiàn)的烴源巖生成的石油至少某些與晚白堊紀(jì)到早第三紀(jì)的三角洲沉積有關(guān)，這些沉積在Itillii 河谷、Nuussuaq的南部沿海、Disko（圖1）的北部和東部沿海都有

9、露頭出現(xiàn)。在Marraat，推測(cè)切斷玄武巖（圖2）的西北-東南走向斷層和推測(cè)的下伏沉積物已經(jīng)存在有導(dǎo)管，把石油從下伏沉積物中輸送到上覆玄武巖地層中，類(lèi)似的石油也在整個(gè)盆地中的大部分區(qū)域被發(fā)現(xiàn)，包括Svartenhuk 半島的南部海岸、,Ubekendt Ejland、Haren、和Disko 島北部海岸。圖2. 從Christiansen et al. (1994) 和 Henderson (1975)修改后的Marraat地區(qū)圖，圖1圖示了放大的地區(qū)，簡(jiǎn)單的數(shù)字指示那些使用在當(dāng)前的研究和Rogers中的編號(hào)。3. 方法 1997年夏季，作為丹麥和格陵蘭（QEUS）地質(zhì)勘察的一部分，在Marr

10、aat地區(qū)對(duì)露頭進(jìn)行了測(cè)繪，對(duì)次生蝕變礦物進(jìn)行了取樣，測(cè)繪包括次生礦物共生關(guān)系、構(gòu)造走向、年代關(guān)系的詳細(xì)觀測(cè)結(jié)果。通過(guò)這些觀測(cè)，采集了幾百個(gè)代表了低等變質(zhì)和碳酸鹽蝕變玄武巖的巖樣。在這些巖樣中，挑選了24個(gè)作為區(qū)域沸石和局部碳酸鹽蝕變的代表（圖2）。圖3. Marraat地區(qū)生成的烴。（A）線形碳酸鹽氣泡（看箭頭）內(nèi)部的焦油瀝青；鉛筆指向的規(guī)模。（B）巖樣中巖脈線形中央的焦油瀝青；直尺標(biāo)記，單位：mm。觀察巖脈的平面；暴露出黑色瀝青，在暴露出黑色瀝青的地方巖脈的覆蓋層已經(jīng)被去除。使用巖相分析、電子顯微探針和X射線衍射技術(shù)評(píng)估巖樣中的礦物共生關(guān)系，通過(guò)電子顯微探針?lè)治觯↗EOL 772A電子顯微

11、探針，電壓15kV、15nA電子束）確定原生礦物和次生礦物的成分，根據(jù)自然地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)。為了降低揮發(fā)和堿的損失，把電子束對(duì)粘土、沸石和碳酸鹽（當(dāng)粒度允許時(shí)）的寬度增加到10-20m。有時(shí)候，由于地貌的作用，礦物成分的地勢(shì)趨向發(fā)生變化，所以，要沿著橫切線穿過(guò)地勢(shì)趨向在10-30的位置進(jìn)行單點(diǎn)分析。對(duì)分子中出現(xiàn)的氧O和含水礦物中構(gòu)造水位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行首次對(duì)比，然后，利用CITZAF反應(yīng)程序轉(zhuǎn)換氧化物重量百分比。由于礦物具有X射線粉末衍射特性，所以利用Rigaku thetatheta 衍射儀（CuK輻射工作電壓為 35 kV，電流為 15 mA）對(duì)礦物進(jìn)行分離。以下描述的是利用微鉆對(duì)碳和氧同位素

12、分離技術(shù)從8個(gè)人工取樣中分離的18個(gè)不同結(jié)構(gòu)和共生的碳酸鹽代表物。在愛(ài)荷華州大學(xué)Paul H. Nelson 穩(wěn)定同位素實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了碳酸鹽粉末分析。為了去除揮發(fā)性污染物，所有粉末樣品都在380 高溫下進(jìn)行真空烘烤，然后，利用連接在FinniganMAT 252同位素比值質(zhì)量光譜儀（分析精確度超過(guò)0.05）進(jìn)口上的Kiel 自動(dòng)單個(gè)樣品碳酸鹽反應(yīng)裝置，把單個(gè)樣品在72 溫度下與無(wú)水磷酸進(jìn)行反應(yīng)。為了進(jìn)行對(duì)比分析，我們把從Ubekendt 島、格陵蘭西部蝕變的第三系玄武巖、格陵蘭東部Skaergaard 附近侵入玄武巖的方解石和從北部冰島愛(ài)荷華州大學(xué)Paul H. Nelson 穩(wěn)定同位素實(shí)驗(yàn)室、

13、斯坦福大學(xué)穩(wěn)定同位素生物地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室方解石中的碳和氧同位素進(jìn)行評(píng)估。穩(wěn)定同位素生物地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的程序如下：在注滿(mǎn)氦氣的密封的反應(yīng)容器中，碳酸鹽粉末樣品（150-300g）在72 溫度下與無(wú)水磷酸進(jìn)行反應(yīng)，用Finnigan Gas-Precision Bench（Finnigan氣體精度裝置）對(duì)離析的CO2罐頂氣進(jìn)行采樣，用Finnigan Delta+XL質(zhì)量光譜儀（依據(jù)NBS-18的重新分析和NBS-19碳酸鹽標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于氧和碳同位素比值，碳酸鹽同位素?cái)?shù)據(jù)的精度為0.2）測(cè)量同位素比值。報(bào)道了所有相對(duì)于氧和碳vPDB標(biāo)準(zhǔn)的同位素值，18O值被換算成SMOW標(biāo)準(zhǔn)值，用已知的Hoefs(19

14、87)值進(jìn)行校正。4. 結(jié)果4.1 野外關(guān)系Marraat地區(qū)的詳細(xì)繪制圖（圖2）圖示了區(qū)域性低等變質(zhì)作用、斷層作用、巖脈侵位作用、烴的運(yùn)移和與CO2交代變質(zhì)作用有關(guān)的熱液蝕變的復(fù)雜歷史，圖4總結(jié)了與低等變質(zhì)作用和稍后的脈石礦物集合體有關(guān)的玄武巖蝕變相對(duì)時(shí)限。圖4中描述的礦物共生中的野外關(guān)系被總結(jié)如下：最早觀察的蝕變是局部的，或者完全由在玄武巖區(qū)域性的低等變質(zhì)作用期間形成的二氧化硅和硅酸鹽礦物集合體填充原生孔隙度（例如：氣泡、火山渣狀的和角礫狀的熔巖流頂、玻質(zhì)碎屑中的內(nèi)碎屑孔隙）。鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽、沸石、石英和再結(jié)晶蛋白石是最豐富的次生礦物，低等變質(zhì)礦物集合體是發(fā)生在貫穿溢流玄武巖區(qū)域的部分區(qū)

15、域性分布的、受深度控制的沸石帶層序。在Marraat地區(qū)，低等變質(zhì)礦物集合體被后來(lái)的碳酸鹽和二氧化硅礦物疊加，這些碳酸鹽和二氧化硅礦物與主斷層和巖脈的發(fā)育和石油的運(yùn)移有關(guān)。圖4. 在區(qū)域性低等變質(zhì)作用期間（A）和裂縫填充事件期間（B）Marraat地區(qū)中的玄武巖礦物共生相對(duì)時(shí)限。水平虛線（A）說(shuō)明只是在某些巖樣中觀察了巖相，而不是在全部巖樣中進(jìn)行了觀察。縮寫(xiě)：Phyllo為層狀硅酸鹽；Alt為蝕變作用。在玄武巖巖層中出現(xiàn)了許多巖脈層組，盡管局部化巖脈群充填著海泡石、鈉沸石、鎂硬硅鈣石或者出現(xiàn)針鈉鈣石，但是，最普通的巖脈仍含有富碳鈣的碳酸鹽礦物（白云石或方解石）和石英。在大多數(shù)情況下，這些巖脈層

16、組橫切被區(qū)域的變質(zhì)礦物填充的空隙，經(jīng)推斷，區(qū)域變質(zhì)作用之后發(fā)育了成脈作用。海泡石巖脈是最早發(fā)育的，并且被所有的其它巖脈橫切。雖然Karup-Mller (1969)提出針鈉鈣石、鈉沸石和鎂硬硅鈣石的分別受地層控制，但是，我們已經(jīng)觀察了單個(gè)露頭內(nèi)的所有巖脈類(lèi)型。此外，鎂硬硅鈣石巖脈橫切鎂鐵質(zhì)巖脈。碳酸鹽巖脈（包括那些含有烴的巖脈）的相對(duì)時(shí)限是不明確的，從橫切關(guān)系中顯示出這些巖脈的一些生成出現(xiàn)在區(qū)域內(nèi)。在早期碳酸鹽巖脈層組一個(gè)（或更多）中，在巖脈中心烴作為焦油殘留物出現(xiàn)，像是碳酸鹽晶體上的色斑，或者碳酸鹽流體夾雜物。與充填硅酸鹽的巖脈有關(guān)的流體環(huán)繞玄武巖，而這種玄武巖蝕變的明顯證據(jù)受到了限制。相反

17、，有大量的與硅酸鹽巖脈有關(guān)的玄武巖交代蝕變現(xiàn)象。4.2 區(qū)域性低等變質(zhì)作用 最早的玄武巖蝕變作用包含在區(qū)域性低等變質(zhì)作用期間形成的鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽、沸石和二氧化硅礦物地層，在這份合訂本的論文中詳細(xì)敘述和解釋了這些共生現(xiàn)象。非晶質(zhì)的二氧化硅是首先形成的，作為氣泡和角礫狀熔巖流覆蓋層中的空隙夾層而沉淀。在非晶質(zhì)二氧化硅上的結(jié)構(gòu)上疊是鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽的空隙夾層，由混層海綠石-蒙脫石和混合的二八面體三八面體式蒙脫石組成。在連通孔隙中，由于一種或更多的沸石礦物，鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽過(guò)度生長(zhǎng)。在玄武巖基巖中，原始橄欖石、熔巖速凝體和輝石被這些次生相替換，圖4概述了二氧化硅礦物、綠泥石/蒙脫石和各種沸石中的共生

18、關(guān)系。表1. 格陵蘭西部Marraat地區(qū)玄武巖中鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽代表性成分樣品描述：樣品為少量的多孔苦橄巖，含有烴的痕跡。樣品為角礫狀苦橄巖，被充填有亮晶方解石和石油的巖脈切斷。樣品和含有桿沸石和鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽充填氣孔。a. 整個(gè)Fe作為FeO記錄。b. 按照公式單位的氧電荷當(dāng)量圖5. Marraat地區(qū)玄武巖中鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽成分，重整為28個(gè)氧電荷當(dāng)量。繪制了全部可交換的陽(yáng)離子摩爾電荷（2Ca+Na+K）作為全部摩爾（Si+Al+Mg+Fe）含量的函項(xiàng)，按照充滿(mǎn)橢圓和圓形的方式描述綠泥石、綠鱗石、三八面體式蒙脫石和二八面體式的蒙脫石的理想端單元成分。 鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽通常作為幾代發(fā)育的

19、孔隙綠色棕褐色薄夾層以及火山巖基巖內(nèi)廣泛分布的橄欖石和間隙物質(zhì)的基質(zhì)假晶出現(xiàn)。表1 給出了Marraat地區(qū)中具有代表性的鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽分析結(jié)果。鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽成分與區(qū)域中的其它部分觀察的結(jié)果基本一致，并且包含如圖5所示的符合i)三八面體式蒙脫石和綠泥石和 ii) 二八面體蒙脫石和三八面體式蒙脫石混合的兩個(gè)有差異的成分趨勢(shì)。由于在鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽與巖樣內(nèi)非均質(zhì)性之間有一個(gè)小規(guī)模的分層，所以沒(méi)法確定間層理的性質(zhì)，但是，在愛(ài)爾蘭Antrim郡，在近似于相同層狀硅酸鹽成分的類(lèi)似巖樣中發(fā)現(xiàn)了分立的綠泥石和隨意互層的綠泥石-蒙脫石證據(jù)。這些巖相的特有結(jié)構(gòu)圖示在圖6C中，混合有二八面體和三八面體式的蒙

20、脫石薄層與孔隙（隨后為二氧化硅邊緣）成線性排列。圖6. Marraat區(qū)域性變質(zhì)礦物。(A)樣品的巖脈薄切片顯示早期桿沸石是主要共生礦物，隨后是纖沸石和后來(lái)的鈉沸石。注意：纖沸石團(tuán)的邊界限定不規(guī)則結(jié)構(gòu)。（B）樣品顯示釬維質(zhì)晶束之間具有直線邊界的桿沸石典型形態(tài)，（C）樣品顯示鈉沸石填充、二八面體和三八面體式的蒙脫石和二氧化硅線性排列孔隙。表2 格陵蘭西部Marraat地區(qū)玄武巖中沸石代表性成分樣品描述：樣品為具有桿沸石和釬沸石填充孔隙的多孔苦橄巖，被鈉沸石切斷。樣品為角礫狀苦橄巖，被充填有亮晶方解石和石油的巖脈切斷。樣品為具有沸石和鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽充填孔隙空間的多孔苦橄巖。a. 整個(gè)Fe作為Fe

21、O記錄。b. 不含水公式單位中的氧分子數(shù)。表3 格陵蘭西部Marraat地區(qū)玄武巖中碳酸鹽代表性成分樣品描述：樣品為少量的多孔苦橄巖，含有烴的痕跡。樣品為大量多孔苦橄巖，被含有方解石、石英和石油的巖脈切斷。樣品為多孔苦橄巖，被碳酸鹽巖脈切斷，顯示出廣泛的充填沸石孔隙假晶置換。a. 整個(gè)Fe作為FeO記錄。b. 根據(jù)公式單位中的CO3計(jì)算。多數(shù)玄武巖的原生孔隙度在區(qū)域性的低等變質(zhì)作用期間被沸石填充。在Marraat，大多數(shù)普通沸石具有桿沸石、纖沸石和鈉沸石釬維質(zhì)晶束，而且，在后來(lái)的觀察中發(fā)現(xiàn)共生有菱沸石和方沸石（圖4）。桿沸石通常是最早形成的沸石，隨后是纖沸石，然后端員為圖6A顯微像片中所示的鈉

22、沸石。圖6B圖示了桿沸石孔隙充填的典型結(jié)構(gòu)，在單一晶體束之間具有明顯的連續(xù)邊界。大多數(shù)情況下鈉沸石生成像單一針狀晶體而不是像桿沸石和纖沸石（圖6C）那樣的晶束。菱沸石和方沸石比較稀少，它總是在釬維質(zhì)沸石之后形成。發(fā)現(xiàn)局部魚(yú)眼石和白鈣硅石作為最后的相形成于氣孔中。表2列出了Marraat中沸石的代表性成分，鈉沸石和方沸石成分接近于它們的按化學(xué)式計(jì)算的的分子式（Na2Al2Si3O10nH2O和NaAlSi2O6nH2O），菱沸石展示了2.00的Si/Al比值和含有的各種Ca和Na量。桿沸石成分橫跨整個(gè)固溶體范圍（Ca2NaAl5Si5O20nH2O到Ca1.5Na1.5Al4.5Si5.5O20

23、nH2O），纖沸石的成分是變化的，但是趨向于1.4-1.5的Si/Al比值，2.的Ca/Na比值。4.3 Marraat中碳酸鹽-二氧化硅蝕變作用碳酸鹽礦化普遍存在于Nuussuaq半島的玄武巖中，正如圖1中畫(huà)斜線所示一樣。在Marraat地區(qū)（圖2），碳酸鹽礦化在巖脈中形成，充填原始孔隙，置換原始孔隙（圖8）中形成的鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽和沸石。石英和玉髓常常與碳酸鹽礦化作用有關(guān)，野外關(guān)系和結(jié)果證據(jù)表明碳酸鹽礦化巖層從成因上說(shuō)與裂縫（斷層）和巖脈組相關(guān)。氣孔中的次生礦物被地區(qū)廣泛地區(qū)分布的碳酸鹽替代，原始孔隙的碳酸鹽填充受到近似于碳酸鹽填充的巖脈的限制。有時(shí)候，通過(guò)觀察巖脈，發(fā)現(xiàn)相交孔隙被類(lèi)似碳酸

24、鹽的共生礦物充填（圖8A）。石油常常與碳酸鹽有關(guān)，或與孔隙或巖脈中心的明顯相位有關(guān)，或與碳酸鹽中的流體包裹體有關(guān)（圖3）。對(duì)于碳酸鹽礦化事件（雖然它們推遲區(qū)域性低等變質(zhì)作用實(shí)際的日期非常清晰）的時(shí)期和時(shí)限，野外關(guān)系是不明確的，但是，含油的碳酸鹽巖脈顯然被后來(lái)的碳酸鹽巖脈組橫切，碳酸鹽巖脈組沒(méi)有含油跡象。雖然在薄切片中并沒(méi)有看到所有的碳酸鹽礦化與烴有關(guān)，但是，除了后來(lái)的方解石巖脈階段，樣品中出現(xiàn)的烴與下面描述的所有結(jié)構(gòu)和共生階段有關(guān)。在Marraat地區(qū)發(fā)現(xiàn)了3種碳酸鹽礦物：（1）菱鎂礦（MgCO3）-球菱鐵礦(FeCO3) 固溶體; (2) 具有小固溶體鐵白云石的白云石CaMg(CO3)2；(

25、3) 接近化學(xué)計(jì)算的方解石（CaCO3）,（表3，圖7）。在一般情況下，碳酸鹽礦物的成分接近于與它們有關(guān)的共生礦物（圖7）。根據(jù)結(jié)構(gòu)和共生關(guān)系，我們可以辨別玄武巖孔隙中的3種主要鹽酸鹽產(chǎn)狀：i) 碳酸鹽替換了預(yù)先存在的次生礦物；ii) 碳酸鹽充填原生孔隙（通常停止替換碳酸鹽的伴生作用）；iii) 碳酸鹽充填或者線性裂縫（例如：巖脈）。碳酸鹽巖脈通常含有塊狀微晶質(zhì)碳酸鹽填充物、亮晶碳酸鹽和石英+/玉髓混合物，巖脈的寬度是可變的，厚度范圍從微米到數(shù)十厘米。通常，巖脈連續(xù)與兩個(gè)或更多的產(chǎn)生的這些結(jié)構(gòu)平行（圖8B），巖脈中的碳酸鹽成分一般來(lái)說(shuō)或者接近端員方解石或者具有較小鐵白云石固溶體的白云石（圖7）

26、，特別是在已知巖脈中沒(méi)有成分變異。在具有豐富碳酸鹽巖脈的地區(qū)，多數(shù)玄武巖中的原生孔隙被碳酸鹽礦物填充，石英常常與這些共生礦物有關(guān)。氣孔中的大多數(shù)普通結(jié)構(gòu)為大量的放射狀碳酸鹽+/石英微晶質(zhì)集合體，它具有區(qū)域性變質(zhì)過(guò)程中（見(jiàn)圖8C到E中的顯微照片）形成的大塊形態(tài)，相同于鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽和放射狀沸石（桿沸石和纖沸石）。圖8C中所示為碳酸鹽線性氣孔，這種氣孔展示出不完全放射狀形態(tài)，類(lèi)似于在低等變質(zhì)基性巖中觀察到的鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽。圖8D和E圖解說(shuō)明了碳酸鹽結(jié)構(gòu)，根據(jù)圖6A和B中所示的相似于沸石樣品結(jié)構(gòu)，這種碳酸鹽結(jié)構(gòu)解釋為桿沸石和纖沸石的替換結(jié)構(gòu)。不僅圖8D和E描述的碳酸鹽具有類(lèi)似于桿沸石和纖沸石放射

27、狀礦物結(jié)晶形態(tài)，而且圖8E同樣也展示了桿沸石所特有的纖維晶束之間有區(qū)別的明顯線性邊界。形成鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽和沸石假晶替換的碳酸鹽為原始菱鎂礦-菱鐵礦固溶體，大多數(shù)成分具有大于0.5摩爾分子量Mg和少量或者沒(méi)有Ca（圖7）。正如圖7 所示，沿著菱鎂礦-菱鐵礦固溶體有一個(gè)接近完全的成分范圍，Mg的摩爾分子量從0.1-1，F(xiàn)e的摩爾分子量從0-0.9。放射團(tuán)內(nèi)的碳酸鹽成分是變化的，但是，一般不會(huì)以系統(tǒng)方式進(jìn)行。圖9A到C圖示了假晶放射狀碳酸鹽作為從放射團(tuán)的中心到邊緣遠(yuǎn)距離作用的成分特征。圖9A到B中的樣品是氣孔中富含Mg碳酸鹽，展示了沿著菱鎂礦-菱鐵礦接縫的少量成分變化，圖9C所示的碳酸鹽分析表明巖

28、脈中富含F(xiàn)e放射團(tuán)具有成分變化。圖9D顯示了巖脈中幾乎均勻的白云巖成分，這種巖脈橫切放射狀替代碳酸鹽。圖7. 三元圖解顯示出Marraat地區(qū)玄武巖中碳酸鹽礦物的成分，它作為共生變質(zhì)的一個(gè)作用，包括了鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽和沸石（固態(tài)周期）的替代、玄武巖中原生孔隙的充填（例如：氣孔和角礫狀流頂部、開(kāi)口箱）和裂縫（巖脈、交叉）的充填。另外的數(shù)據(jù)來(lái)自Rogers（2000）。有時(shí)候，發(fā)現(xiàn)晚階段碳酸鹽和石英作為亮晶氣孔填充物出現(xiàn)，相對(duì)于前面描述的替換碳酸鹽，這些填充物看來(lái)似乎是后來(lái)共生的。在所有的情況中，這些孔隙充填物具有類(lèi)似于巖脈（圖7）中白云巖和方解石的成分。這些填充物的實(shí)例顯示在圖8C和D中。來(lái)自這

29、種結(jié)構(gòu)的單個(gè)晶體一般為半形的，但是，在有些情況下也觀察到了礦物結(jié)晶形態(tài)為犬齒的方解石晶體。4.4 氧和碳同位素表4中列出了在Marraat地區(qū)發(fā)現(xiàn)的各種結(jié)構(gòu)和共生類(lèi)型的18個(gè)碳酸鹽礦物代表值13CvPDB 和 18OvSMOW，作為一組，13C的碳酸鹽范圍從5.58-5.11 PDB，18O的范圍從6.24-20.17SMOW。通過(guò)結(jié)構(gòu)和共生關(guān)系對(duì)碳酸鹽進(jìn)行分組，13C值作為18O的函數(shù)被繪制在圖10中，碳酸鹽中的13C值明顯與形態(tài)或共生階段有關(guān)。但是，與石油有關(guān)的碳酸鹽（早期的巖脈填充物、替換礦物和鄰近孔隙充填物）顯示13C值(10)的范圍比與石油(1.17 to 0.08)無(wú)關(guān)的碳酸鹽晚到

30、的巖脈填充物要寬。注意：碳酸鹽18O值在共生階段期間逐漸減少。含有瀝青的早期白云巖巖脈的18O值比較重（18O=19.64 - 19.80），正如與低等變質(zhì)礦物和鄰近孔隙（18O=12.60 20.17）相關(guān)充填有關(guān)的碳酸鹽一樣，而更晚的巖脈充填方解石則上升到更輕的15，18O值在6.24和8.72之間。置換鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽的碳酸鹽18O值要比沸石的置換的18O值要重一些，但是，在置換的碳酸鹽與鄰近的空隙充填碳酸鹽之間沒(méi)有相同的趨勢(shì)。除晚方解石巖脈外，表4和圖10中的所有碳酸鹽與石油的運(yùn)移有關(guān)。通過(guò)Marraat地區(qū)的礦化作用的對(duì)比分析，我們已經(jīng)分析了來(lái)自格陵蘭西部和東部和冰島東部第三紀(jì)玄武巖

31、中各種共生起源的36種方解石的碳和氧同位素，表5列出了結(jié)果，以及樣品的簡(jiǎn)要描述。值得注意的是方解石（把2個(gè)樣品ca和Bulandsa排除在外）18O值的范圍幾乎相等于Marraat地區(qū)晚期巖脈方解石18O值，然而，表5中的數(shù)據(jù)明顯的說(shuō)明方解石13C值包含寬范圍的值，從2到30。在下面討論的表5中的數(shù)據(jù)是有關(guān)Marraat地區(qū)碳酸鹽礦物的起源方面的問(wèn)題。圖8. Marraat地區(qū)碳酸鹽礦化作用。（A）相切氣孔的一對(duì)充填的白云巖和方解石的巖脈已經(jīng)被菱鎂礦-菱鐵礦固熔體（樣品）置換，這種巖脈提前存在于桿沸石中。（B）通過(guò)兩代方解石（樣品）的漸進(jìn)充填的碳酸鹽巖脈；（C）提起存在于鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽中的氣

32、孔已經(jīng)被菱鎂礦-菱鐵礦固熔體置換，開(kāi)口空間被后來(lái)的亮晶方解石（樣品）充填；（D）圖6B圖示了碳酸鹽加上釬維質(zhì)沸石晶束二氧化硅，孔隙的后來(lái)充填是白云巖（樣品）；（E）桿沸石晶束被菱鎂礦-菱鐵礦固熔體置換（樣品）。圖9 Marraat地區(qū)玄武巖中置換、孔隙充填和巖脈碳酸鹽成分中的空間變化。作為距沸石放射狀碳酸鹽假晶中心的遠(yuǎn)距離函數(shù)或者距巖脈外緣的遠(yuǎn)距離函數(shù)，已知了Ca、Mg和Fe端員碳酸鹽的摩爾分子量。（A）樣品-1a，置換放射狀沸石的富含菱鎂礦碳酸鹽、放射狀假晶中心是石英。（B）樣品-2，置換放射狀沸石（距離為0-1150m）的富含菱鎂礦碳酸鹽，與充填白云巖的空隙接觸（距離大于1150m）；（C

33、）樣品-17，后來(lái)在巖脈中被方解石（距離大于700m）充填置換放射狀沸石的菱鎂礦-菱鐵礦固熔體。B和C的垂直虛線標(biāo)明放射狀沸石假晶的外緣；（D）充填白云巖的樣品-7。5. 討論記錄在Marraat地區(qū)中的構(gòu)造、巖漿、熱液和流體輸送事件的復(fù)合層序已經(jīng)對(duì)外露在那里的石油油藏的性質(zhì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。伴隨區(qū)域性變質(zhì)作用、熱液過(guò)程、石油和伴生的鹽水的運(yùn)移的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致大范圍礦物變化。隨著脆性變形事件，這些反應(yīng)導(dǎo)致了玄武巖地層內(nèi)油藏帶水文性質(zhì)（例如：孔隙度和滲透率）的階段性變化。下面討論在Marraat地區(qū)、區(qū)域性變質(zhì)作用和碳酸鹽交代變質(zhì)作用中涉及兩個(gè)最突出的化學(xué)蝕變事件的過(guò)程，這些過(guò)程伴隨著它們與石油系

34、統(tǒng)的暫時(shí)演化的關(guān)系。5.1 區(qū)域性低等變質(zhì)作用 Marraat地區(qū)中熔巖的區(qū)域性低等變質(zhì)作用形成了不同的次生礦物集合體，包含大量的沸石、鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽和二氧化硅巖相。正如對(duì)整個(gè)其他北大西洋第三系火成巖區(qū)域和海底玄武巖觀察的一樣，這種集合體是典型的玄武巖熔巖沸石巖相變質(zhì)作用，而且，支配Marraat地區(qū)中地層露頭的更原始、弱二氧化硅熔巖成分導(dǎo)致沸石地層沒(méi)有在其它地區(qū)中的普通拉斑玄武巖熔巖的相似程度露頭中發(fā)現(xiàn)。特別是在Marraat地區(qū)大范圍具有低Si沸石的鈉沸石和富含Na的纖沸石的出現(xiàn)與諸如在冰島東部和格陵蘭東部這些巖相的完全缺失形成對(duì)比，但是，這些礦物在冰島Antrim郡早晚火成巖系熔巖中普

35、遍存在。冰島Antrim郡的熔巖是與Vaigat地層準(zhǔn)同期的，包含小于900m厚的主要有富橄欖石拉斑玄武巖組成的斷面，富橄欖石拉斑玄武巖為強(qiáng)斑狀橄欖石，有更多的拉斑玄武巖成分和流紋巖出現(xiàn)在中火成巖系。Marraat地區(qū)中觀察的鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽成分與在冰島Antrim郡發(fā)現(xiàn)的熔巖成分很相似。豐富的貧Si、富含Na的沸石鈉沸石和纖沸石僅出現(xiàn)在早晚火成巖系，看起來(lái)這些集合體可能反映的是這些熔巖的更多原始基本成分。Marraat地區(qū)中區(qū)域性變質(zhì)作用的溫度和壓力條件的評(píng)估受到了這里演化的不尋常礦物集合體的妨礙。通過(guò)與自然模擬比較，在低等變質(zhì)玄武巖蝕變期間得到的溫度氣壓計(jì)條件是不容置疑的，比如冰島的地?zé)嵯?/p>

36、統(tǒng)、流體包裹體測(cè)溫、或沸石中Si-Al代替溫度氣壓計(jì)。這些技術(shù)中的任何一項(xiàng)技術(shù)都沒(méi)有直接應(yīng)用到Marraat地區(qū)中集合體中，但是，通過(guò)與Marraat地區(qū)、Antrim郡中出現(xiàn)的沸石集合體和那些周?chē)莼姆歉婚蠙焓娜蹘r比較可以推論出結(jié)果。Walker（1960年）繪制出Antrim熔巖演化的區(qū)域性沸石帶的深度和空間分布，所有的這些礦物帶具有菱沸石桿沸石特點(diǎn)，但是，隨著深度的增加，出現(xiàn)方沸石鈉沸石和最后的輝沸石片沸石。Marraat地區(qū)中的集合體成分接近類(lèi)似Walker（1960年）在中間帶觀察到的巖相成分，隨著菱沸石和桿沸石（輝沸石和片沸石缺失）一道出現(xiàn)方沸石鈉沸石。正如估計(jì)的那樣，Antr

37、im郡的層序厚度不會(huì)超過(guò)1km，甚至相對(duì)高的地溫梯度（50-60/km）將導(dǎo)致鈉沸石和含有纖沸石集合體的溫度不會(huì)超過(guò)80。這與在格陵蘭西部觀察到的Maligat地層中更多演化的熔巖中的沸石集合體一致，格陵蘭西部菱沸石和桿沸石區(qū)帶（30-70）貫穿整個(gè)區(qū)域。在HSDP 2 巖心中，玄武巖中的菱沸石-鈣十字沸石中發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的低蝕變溫度（小于45）。提供的18O值（PDB）按照Hoefs(1987)被轉(zhuǎn)換成SMOW標(biāo)準(zhǔn) Marraat地區(qū)中主要區(qū)域性蝕變流體靜壓為幾百bars，正如不可能超過(guò)幾公里一樣。把Marraat地區(qū)和整個(gè)Vaigat地區(qū)的蝕變集合體與在斑狀長(zhǎng)石熔巖中形成的集合體進(jìn)行詳細(xì)的比較

38、，比較后認(rèn)為方沸石鈉沸石蝕變對(duì)應(yīng)的溫度不超過(guò)100，在下面的討論中，使用70來(lái)代表伴隨Marraat地區(qū)區(qū)域性變質(zhì)作用溫度。根據(jù)圖11所示，對(duì)Marraat地區(qū)區(qū)域性變質(zhì)礦物集合體在形成過(guò)程中流體成分的變化做了解釋?zhuān)枋隽薓arraat地區(qū)觀察了區(qū)域性變質(zhì)礦物集合體的穩(wěn)定性，正如含水陽(yáng)離子與氫離子活度比值在70和230 bars時(shí)的作用一樣。很小的溫度和壓力的變化都會(huì)影響這些圖上巖相邊界的絕對(duì)位置，但不影響整個(gè)布局。利用程序SUPCRT92 (Johnson et al., 1992)與從Helgeson et al. (1978)、Saccocia 和 Seyfried (1993)、和Ne

39、uhoff (2000)以及由E.Shock編譯修正的和slop98 數(shù)據(jù)庫(kù)中的coworkers得到的熱動(dòng)力數(shù)據(jù)計(jì)算礦物的穩(wěn)定性。在熱動(dòng)力計(jì)算中，利用化學(xué)計(jì)量中對(duì)應(yīng)于斜綠泥石和鮞綠泥石端員組分來(lái)描述觀察的蒙脫石和海綠石。鋁被保存在固相中，推測(cè)集合體充滿(mǎn)了石英，選擇石英飽和度來(lái)描述Marraat地區(qū)區(qū)域性變質(zhì)集合體中與間斷觀察的各種二氧化硅同質(zhì)多象變體一致的最大二氧化硅活動(dòng)性。Marraat地區(qū)區(qū)域性變質(zhì)集合體是典型的低等變玄武巖，在低等變玄武巖中，由后來(lái)沸石沉淀形成的早期鎂鐵質(zhì)層狀硅酸鹽和其它Ca/Na含水硅酸鹽之間存在有清晰地時(shí)間關(guān)系。這種關(guān)系被圖示在圖11A和B中，箭頭代表對(duì)應(yīng)于觀察的礦

40、物共生關(guān)系的推測(cè)反應(yīng)路徑。注意：處在圖11A中的反應(yīng)路徑位置的流體成分為過(guò)飽和云母和透閃石，在Marraat地區(qū)對(duì)兩者都沒(méi)有進(jìn)行觀察，而且云母可以被解釋為存在于集合體內(nèi)二八面體蒙脫石中的成分。從圖11A和B中可以看出，由于相對(duì)于鈣的活動(dòng)鎂和鐵活動(dòng)性的減少，觀察的礦物共生、后來(lái)沸石（菱沸石作為代表）形成的層狀硅酸鹽地層受到了控制，這些活動(dòng)在北大西洋的其它火成巖區(qū)域都已經(jīng)被觀察到。圖10. Marraat地區(qū)玄武巖中碳酸鹽礦物的13CvPDB 和 18OvSMOW值（表4）。在早期具有瀝青（半充填方剛）巖脈中的碳酸鹽是白云巖（Ca0.55Mg0.33Fe0.12CO3和Ca0.51Mg0.49Fe

41、0.00CO3）。固態(tài)方剛作為一組代表了置換（菱鎂礦-菱鐵礦故熔體）和孔隙充填（白云巖）的碳酸鹽。固態(tài)金剛石在晚期巖脈中顯示為方解石（見(jiàn)表4）。在Marraat地區(qū)觀察到的最普通沸石共生礦物為桿沸石，緊跟的為纖沸石、鈉沸石和方沸石。圖11C中所示的這種沸石共生礦物正是沸石共生礦物代表性反應(yīng)路徑，在70、230bars和石英飽和狀況下，作為陽(yáng)離子活動(dòng)比率的作用，展示了沸石在Al2O3SiO2CaONa2OH2O系統(tǒng)中的穩(wěn)定性。由于缺少可靠地?zé)釀?dòng)力數(shù)據(jù)，纖沸石不會(huì)出現(xiàn)在穩(wěn)定性圖表中，中沸石出現(xiàn)在它的位置。這種沸石共生礦物在Ca/Na比值中相應(yīng)的減少，同樣在Si/Al比值中也相應(yīng)的減少，這種后來(lái)因素

42、對(duì)控制這種礦物共生的演化同樣重要。由于圖11中缺失鈉沸石是事實(shí)，所以，在石英飽和下，相對(duì)于二氧化硅活動(dòng)中的方沸石它是穩(wěn)定的。在區(qū)域性變質(zhì)礦物集合體中，由于碳酸鹽礦物的缺失，說(shuō)明在區(qū)域性蝕變過(guò)程中有CO2揮發(fā)性現(xiàn)象(fCO2)，正如像桿沸石、纖沸石和菱沸石這樣的含Ca的沸石在升高的(fCO2)情況下相對(duì)于含方解石的集合體為亞穩(wěn)定狀態(tài)。同樣的，鎂鐵質(zhì)的層狀硅酸鹽相對(duì)于含F(xiàn)e/Mg的碳酸鹽也是亞穩(wěn)定狀態(tài)。利用圖11所示的均衡狀態(tài)下的流體成分與觀察的變質(zhì)礦物集合體評(píng)估與這種集合體中碳酸鹽缺失一致的可能性最大的(fCO2)揮發(fā)性。在圖11狀況下，最大(fCO2) 揮發(fā)相對(duì)于方解石的缺失是10-5.0和1

43、0-5.5Bars，位于這些流體碳含量上部邊界。相對(duì)于含F(xiàn)e/Mg的碳酸鹽，失穩(wěn)的鎂鐵質(zhì)的層狀硅酸鹽需要計(jì)算的(fCO2)值達(dá)到了高于4個(gè)數(shù)量級(jí)，說(shuō)明在石油運(yùn)移過(guò)程中，碳酸鹽替代區(qū)域性變質(zhì)礦物集合體的作用必須與很高的(fCO2) 揮發(fā)有關(guān)。5.2 Marraat地區(qū)碳酸鹽蝕變現(xiàn)象在Marraat地區(qū)圍繞一套傳導(dǎo)石油的斷層的玄武巖是由替換低等變質(zhì)硅酸鹽和沸石以及充填原生孔隙（孔隙和角礫狀的熔巖流頂部）和晚巖脈層的碳酸鹽礦物通過(guò)不同程度的蝕變而來(lái)的。由Stannius（1998年）提交了Marraat地區(qū)充填碳酸鹽的空隙和巖脈中的流體包裹體實(shí)驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告指出充填溫度在80到126和礦化度為1.65

44、-4.85 wt.% NaCI當(dāng)量（比海水礦化度低）。雖然這些數(shù)據(jù)在數(shù)量上受到限制，但是，Stannius（1998年）指出在各種巖脈或充填碳酸鹽原生孔隙之間，流體包裹體充填溫度或者礦化度沒(méi)有區(qū)別。通過(guò)對(duì)流體包裹體的觀察認(rèn)為與碳酸鹽蝕變有關(guān)的含水溶液溫度比那些區(qū)域性變質(zhì)溫度稍微高一點(diǎn)（10-50）。溫度稍微高一點(diǎn)的原因可能是由于（1）沿著較熱流體的斷層帶從沉積部分的深處向上運(yùn)移的混合作用；（2）與巖脈和巖床相關(guān)的局部熱量輸入混合作用。盡管如此，溫度還不足以達(dá)到造成大規(guī)模先前存在的礦物集合體或石油熱不穩(wěn)定現(xiàn)象。表5 格陵蘭西部（Ubekendt島）、東部和冰島東部玄武巖碳和氧方解石同位素值()樣

45、品描述：格陵蘭西部Ubekendt島：所有的樣品來(lái)自Ubekendt島海岸（圖1中Marraat地區(qū)北部70km處）。 樣品來(lái)自粗粒狀亮晶方解石中心/白云巖巖脈系統(tǒng)中心，樣品的寬帶為10秒米。 冰島東部：94-41 Teigarhorn 和94-99 Teigarhorn 是晚期階段（階段III）孔隙，孔隙充填來(lái)自Berufjordur Teigarhorn 區(qū)域的方解石。來(lái)自位于Bulandsa Reydarfjordur區(qū)附近的冰島晶石礦山的充填方解石洞隙的冰晶石位于Beurfjordur附近。IRDP巖心巖樣：分散的或者充填晶洞的方解石來(lái)著第三紀(jì)熔巖，巖脈來(lái)自Reydarfjordur鉆

46、進(jìn)巖心。 格陵蘭東部：除了樣品EG-KF和，所有的巖樣都來(lái)自Skaergaard侵入東部露出地表的的玄武巖。EG659C-1和-2為綠簾石-石榴石類(lèi)矽卡巖中晚期的方解石，與Miki Fjord Macrodike 接觸變質(zhì)帶接觸。與東南方向的Skaergaard侵入接觸變質(zhì)帶接觸的EG673A為綠簾石石英與晚期的方解石葡萄石。樣品EG1016、1061、1225、1237、1297全都來(lái)自Sodalen地區(qū)。Canyondal中的EG1016F為充填孔隙的粗粒亮晶方解石。Sodalen中的EG1016為充填綠簾石石英線性孔隙的晚期方解石。Canyondal中的EG1225為充填綠簾石石英線性孔

47、隙的晚期方解石。Sodalen中的EG1237A和EG1237A為充填綠簾石葡萄石石英線性孔隙的晚期方解石。Sodalen中的EG1297C為充填綠簾石石英其后為葡萄石石英線性孔隙的晚期方解石。Jacobsen Fjord,中的EG1376為充填葡萄石礦化巖脈中的孔隙的晚期方解石。EG-KF為Kruuse Fjord層狀輝長(zhǎng)巖中充填斷層角礫巖的方解石。Nansen Fjord 地區(qū)中的為充填綠簾石蝕變巖脈群中巖脈的晚期方解石。Prinsen af Wales Bjerge Urbjerget中的為沸石蝕變的玄武巖方解石。注意：樣品EG1225、1237、1297和43637位于玄武巖區(qū)域地層較

48、低區(qū)域，玄武巖區(qū)域地層伏在富含有機(jī)物的沉積物之上。圖11. 描述了礦物穩(wěn)定性在70和230bars下作為Al2O3Na2OCaOMgOFeOSiO2H2OHCl系統(tǒng)中陽(yáng)離子活動(dòng)比值的關(guān)系。利用SUPCRT92和 熱動(dòng)力數(shù)據(jù)以及假設(shè)AI平衡、石英飽和和a(H2O)=1的slop數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)測(cè)活動(dòng)性圖。虛線表示表明的礦物飽和面。方沸石被低含水二氧化硅活性中的鈉沸石替換。由于缺少該相可靠地?zé)釀?dòng)力數(shù)據(jù)，認(rèn)為桿沸石和中沸石在纖沸石處。箭頭代表根據(jù)共生礦物的觀察推測(cè)的反應(yīng)路徑。在Marraat地區(qū)中，當(dāng)充填巖脈的碳酸鹽主要為方解石和白云石時(shí)，沿著菱鎂礦-菱鉄礦結(jié)合處，發(fā)現(xiàn)替換原有的次生硅酸鹽的原始孔隙空間和充

49、填剩余孔隙空間的碳酸鹽富含更多Fe、Mg的成分。根據(jù)在原生孔隙內(nèi)碳酸鹽各種生成中的相對(duì)時(shí)限關(guān)系，提出了一個(gè)一般菱鎂礦-菱鉄礦共生層序，其后為白云石，最后為方解石。根據(jù)這種趨勢(shì)和通常更多替換的富含F(xiàn)e、Mg成分以及相對(duì)于巖脈碳酸鹽充填孔隙碳酸鹽推測(cè)許多的Fe和Mg來(lái)自區(qū)域性變質(zhì)玄武巖本身。事實(shí)上，共生層序模仿了在這些玄武巖區(qū)域性變質(zhì)作用和其它低等變玄武巖期間觀察的Ca/Mg和Ca/Fe比值減少趨勢(shì)。圖12. Mattaat地區(qū)（表4）玄武巖中碳酸鹽、Ubekendt島（格陵蘭西部）玄武巖（A）中碳酸鹽礦物、冰島東部（開(kāi)口方剛冰島探井）、東部格陵蘭東部（表5）、世界范圍的主油藏沉積(B)中的13C

50、vPDB 和 18OvSMOW值。A和B中畫(huà)斜線的矩形表示Mattaat地區(qū)晚期巖脈中的方解石。在圖B中，北海油藏中碳酸鹽的數(shù)據(jù)來(lái)自Emery et al. (1993)、Kantorowicz (1985)、Macaulay et al. (1993)、McLaughlin et al. (1994)、 Stewart et al. (2000)、和Walderhaug 和 Bjorkum (1992)；加拿大阿爾伯達(dá)油藏中碳酸鹽的數(shù)據(jù)來(lái)自Ayalon 和 Longstaffe (1988)、Dimitrakopoulos 和Muehlenbachs (1987)、 Longstaffe 和

51、Ayalon (1987)；俄克拉荷馬州Cement中與石油微油氣苗有關(guān)的碳酸鹽值來(lái)自Donovan (1974)；標(biāo)記“其它”符號(hào)表示巴西、馬爾加什、扎伊爾、加利福尼亞、印度尼西亞、西西里和阿爾伯達(dá)油藏中的碳酸鹽來(lái)自Dimitrakopoulos 和 Muehlenbachs (1987)的表II。圖13. 流體的氧同位素和水文分析解釋了Mattaat地區(qū)碳酸鹽的蝕變作用。(A) 根據(jù)ONeil et al. (1969)提交的數(shù)據(jù)和由方程計(jì)算的水中與方解石均衡的18OvSMOW溫度相關(guān)性，顯示早期第三紀(jì)“大氣降水”（見(jiàn)文章詳細(xì)說(shuō)明）預(yù)測(cè)范圍、碳酸鹽替換中的18OvSMOW（表4）、孔隙充填

52、和含巖脈的瀝青、在Stannius (1998;80126 C)報(bào)告中溫度范圍之上的晚期方解石巖脈。（B）簡(jiǎn)要的Mattaat地區(qū)西南到東北橫斷面，顯示從下伏的沉積盆地和大氣降水在疊加的玄武巖中的推測(cè)流體流動(dòng)路徑。原有的次生礦物的溶解作用和可能由巖脈增加的玄武巖未蝕變部分導(dǎo)致了碳酸鹽礦化流體中的Mg和Fe含量的最初升高。這對(duì)于富含CO2流體的普遍運(yùn)移進(jìn)入玄武巖是至關(guān)重要的，有可能在區(qū)域變質(zhì)作用后具有非常低的孔隙度和滲透率。當(dāng)復(fù)合碳酸鹽巖脈組在Mattaat地區(qū)被識(shí)別后，下面的同位素證據(jù)提出由碳酸鹽礦化的流體產(chǎn)生的熔巖廣泛滲濾和蝕變作用沒(méi)有參與所有的巖脈事件。Mattaat地區(qū)中的碳酸鹽的13C

53、vPDB 和 18OvSMOW值形成兩個(gè)不同的種群（圖10）：（1）早期共生的白云石巖脈和低等變質(zhì)礦物的菱鎂礦-菱鐵礦替換與碳酸鹽礦物一起形成了世界范圍的主要油藏沉積（圖12B），低等變質(zhì)礦物的菱鎂礦-菱鐵礦在北海火成巖區(qū)域（表5和圖12A）中具有12.6-20之間的18OvSMOW值和13CvPDB 值。在Mattaat地區(qū)中的晚期方解石巖脈與格陵蘭西部、格陵蘭東部和冰島的玄武巖中的碳酸鹽之間在18OvSMOW范圍中具有明顯的相似性，由于格陵蘭東部和冰島東部中的玄武巖第三紀(jì)熱液/變質(zhì)流體為原始大氣成因（(Taylor和 Forester, 1978; Hattori 和 Muehlenbac

54、hs, 1982; Fehlhaber和 Bird, 1991; Kristmanssdttir 和 Sveinb-jrnnsdttir, 1992; Nevle et al., 1994)，似乎很可能大氣水是形成Mattaat地區(qū)晚期方解石巖脈流體中的主要組分，以及通過(guò)分析來(lái)自Ubekendt島的晚期粗粒碳酸鹽巖脈中心形成的流體，結(jié)果也是一樣的。Mattaat地區(qū)晚期方解石和冰島地區(qū)方解石與大部分格陵蘭東部巖樣之間的13CvPDB 值的相似相互關(guān)系再次指出大氣流體的作用，由于13CvPDB 窄值范圍接近0，指明了大氣中二氧化碳的平衡作用，所以這個(gè)結(jié)論是成立的。格陵蘭東部碳酸鹽具有的13CvP

55、DB 值少于10 （除樣品673A之外），這些碳酸鹽全部來(lái)自上覆在富含有機(jī)成分的沉積物上的較晚玄武巖（見(jiàn)表5巖樣描述），這樣低的13CvPDB 值是由于有機(jī)成分氧化分解作用造成的。圖14. 用對(duì)數(shù)fo2的函數(shù)和100溫度、300bars壓力條件下冰醋酸的對(duì)數(shù)活性表示相對(duì)于碳酸鹽的斜綠泥石穩(wěn)定度。實(shí)線表示反應(yīng)的均衡性（4）。用虛線表示赤鐵礦-磁鐵礦（HM）和鐵橄欖石-磁鐵礦-石英（FMQ）礦物緩沖區(qū)的fo2的函數(shù)值。陰影區(qū)表示典型的油田水狀況。利用SUPCRT92 (Johnson et al., 1992) 和來(lái)自Helgeson et al. (1978)、Saccocia andSeyfr

56、ied (1993)和 slop98 數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。 Mattaat地區(qū)（表4）碳酸鹽的氧和碳的同位素屬性范圍被圖示在圖12B中，在圖中，它們可以與在北海、加拿大阿爾伯達(dá)、俄克拉荷馬州以及巴西、馬來(lái)西亞、扎伊爾、加利福尼亞、印尼、西西里等油藏中形成的327種碳酸鹽進(jìn)行比較，通常，在Mattaat地區(qū)中（圖12B中畫(huà)斜線區(qū)域）由替換、孔隙充填和具有瀝青的巖脈形成的碳酸鹽區(qū)域和分析世界范圍內(nèi)其他油藏中的碳酸鹽區(qū)域，它們之間存在有接近的相互關(guān)系。世界范圍內(nèi)其他油藏中的碳酸鹽區(qū)域具有的特點(diǎn)為：（1）由于玄武巖/油藏水和大氣水的各不相同的混合物與沉積巖起了化學(xué)反應(yīng)，造成高的18OvSMOW值；（

57、2）由于水中運(yùn)移石油的分解作用、具有13CvPDB 負(fù)值碳酸鹽中的氧化生物降解作用和具有13CvPDB 正值碳酸鹽中的缺氧的細(xì)菌發(fā)酵作用產(chǎn)生的寬范圍的13CvPDB 值。 在圖13中，我們總結(jié)了Mattaat地區(qū)中的碳酸鹽礦化作用的地質(zhì)、共生和同位素的觀察結(jié)果。圖中圖形A表示根據(jù)ONeil et al. (1969)提交的方程和數(shù)據(jù)計(jì)算的方解石平衡式中水的18OvSMOW值溫度關(guān)系曲線。在方解石和水之間，我們用氧同位素分餾作為Mattaat地區(qū)中碳酸鹽的代替礦物，為了進(jìn)行比較分析，圖中標(biāo)記“大氣水”的區(qū)域表示55-40Ma之間的格陵蘭中東部大氣水的18OvSMOW值的范圍，是根據(jù)Nevle e

58、t al. (1994)提交的Dwater值和Rozanski et al. (1993)提交的方程和數(shù)據(jù)而計(jì)算的。圖13A中的陰影區(qū)域?yàn)榱黧w包裹體溫度范圍（80-126，Stannius, 1998）和（1）替換、孔隙充填和含有瀝青的巖脈的碳酸鹽（表4）中的18OvSMOW值，和（2）晚期方解石巖脈中的18OvSMOW值。水的18OvSMOW值在-6到6之間，形成了替換菱鎂礦- 菱鐵礦和與石油運(yùn)移有關(guān)的白云巖填充的孔隙和巖脈，并被解釋為盆地地下水、大氣水和來(lái)自晚白堊系-早古新紀(jì)沉積物到上覆玄武巖的石油運(yùn)移斷層的各不相同的混合物。在圖13B的剖面圖中用3個(gè)向上的箭頭表示這種流體流動(dòng)路徑。與此對(duì)比，平衡中帶有晚期方解石巖脈的流體18OvSMOW值的范圍在-13到-7之間（圖13A）。經(jīng)解釋?zhuān)@些流體為原始的大氣起源，與玄武巖地層反應(yīng)到可變程度，在圖13B中用彎曲的箭頭簡(jiǎn)要表示流體流動(dòng)