Estructuras sedimentarias de carbonatos microbianos en el cuarto miembro de la Formación Leikoupo del Triásico Medio, Cuenca Occidental de Sichuan, China

Jul 25, 2023

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 2300 (2023) Citar este artículo

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En los últimos años, se ha encontrado abundante gas natural en carbonatos microbianos en el cuarto miembro de la Formación Leikoupo en la cuenca occidental de Sichuan. En este estudio, a partir de la observación de 626 secciones delgadas microbianas, se clasifican cuatro tipos de carbonatos microbianos en función de las diferencias de mesoestructuras. Entre ellos, los trombolitos y los estromatolitos se subdividen en ocho tipos según las diferencias de las microestructuras. Se identifican seis tipos de asociación de microestructura microbiana (MSA), y se desarrollan principalmente en montículos microbianos. La energía del ambiente sedimentario y las condiciones hidrodinámicas de los mismos de menor a mayor es MSA-5, MSA-1, MSA-6, MSA-3, MSA-4 y MSA-2. Debido al clima árido del Período Annie, se desarrolla una plataforma restringida en el submiembro superior de la Formación Leikoupo en la cuenca occidental de Sichuan, y las facies sedimentarias son lagunas (lagunas yesíferas o lagos salados en condiciones de evaporación), montículos microbianos, bajíos, bajíos de plataforma interior y mar abierto de este a oeste. Las microestructuras microbianas no solo afectan la evolución de los poros de los reservorios de carbonato microbiano, sino que también afectan la diagénesis de los reservorios de carbonato microbiano del cuarto miembro de la Formación Leikoupo.

Los microbialitos se forman por la captura y unión de marga y/o sedimentos detríticos de las comunidades microbianas bénticas, o por la mineralización inorgánica u orgánica inducida asociada con actividades microbianas1,2,3,4. Los carbonatos microbianos, un tipo común de microbios, se definieron como los carbonatos relacionados con el crecimiento microbiano, el metabolismo, las propiedades de la superficie celular y las sustancias poliméricas extracelulares (EPS)2,3.

En la actualidad, se ha encontrado un reservorio de carbonato microbiano típico en el cuarto miembro de la Formación Leikoupo en la cuenca occidental de Sichuan5. De 2008 a 2012, los pozos CK-1 y XS-1 produjeron un flujo de gas comercial a razón de 86,8 × 104 m3/día y 68 × 104 m3/día, respectivamente. En 2014, el pozo PZ-1 produjo un caudal de gas comercial a razón de 121,05 × 104 m3/día. El próximo año, los pozos YaS-1 e YS-1 produjeron un caudal de gas comercial a razón de 48,5 × 104 m3/día y 60,32 × 104 m3/día respectivamente6. Aunque estudios recientes llegaron a un acuerdo en que el desarrollo del reservorio de carbonato microbiano en la Formación Leikoupo estuvo controlado por las facies sedimentarias, también existe controversia sobre las facies sedimentarias identificadas por ellas5,7,8,9,10,11,12. Algunas investigaciones indicaron que el reservorio de carbonato microbiano en la Formación Leikoupo se desarrolla en la planicie de marea9,10, mientras que algunos prefirieron el arrecife microbiano7,8,11, y otros se inclinaron por el montículo microbiano5. Obviamente, es necesario para la exploración del reservorio de carbonato microbiano en el cuarto miembro de la Formación Leikoupo en la cuenca occidental de Sichuan para restaurar con precisión el ambiente sedimentario de los carbonatos microbianos.

La formación de carbonatos microbianos se ve afectada por el ambiente sedimentario además de las actividades microbianas y de los metazoos13. Por lo tanto, diferentes tipos de carbonatos microbianos pueden indicar diferentes ambientes sedimentarios hasta cierto punto. Por ejemplo, los trombolitos, un tipo común de carbonatos microbianos, se desarrollan principalmente en la zona submareal con fuerza hidrodinámica débil, que generalmente se observan como columna, montículo, laminación y capa gruesa14. Además, los estromatolitos laminados horizontalmente u ondulados se forman generalmente en planicies de marea o lagunas con fuerza hidrodinámica débil, mientras que los grandes estromatolitos columnares y cónicos se forman en la zona submareal poco profunda con fuerza hidrodinámica fuerte13. Obviamente, las estructuras de los carbonatos microbianos juegan un papel esencial en la restauración del ambiente sedimentario.

Los diferentes tipos de carbonatos microbianos tienen diferentes macroestructuras, por lo que muchos académicos clasifican los carbonatos microbianos en función de las diferencias en las macroestructuras. Aitken15 clasificó la macroestructura de los carbonatos microbianos en trombolitos, estromatolitos, criptogalaminitas y oncolitos. Kennard y James16 propusieron el concepto de mesoclots, y Burne y Moore1 clasificaron la macroestructura de los carbonatos microbianos en estromatolitos, oncolitos, trombolitos, criptozoítos y esferulitos basándose en la clasificación de Kennard y James. Riding2 divide las macroestructuras en estromatolitos, trombolitos, dendrolitos y leiolitos. Sobre la base de la clasificación de Riding, Mei17 agregó oncolitas y rocas laminadas a la estructura macroscópica. De acuerdo con la clasificación biogénica de Embry y Kloven18, Han13 complementó el marco de epífito y el marco de renalsis en la estructura macroscópica. Aunque los carbonatos microbianos se distinguen aproximadamente a macroescala, no pueden reflejar las diferencias estructurales a microescala. Por lo tanto, Schmid19 propuso una clasificación basada en el microtejido de los carbonatos microbianos, y tres miembros finales en el gráfico triangular de clasificación son la microestructura peloidal, la microestructura de partículas laminadas y la microestructura densa. Sin embargo, no puede ser razonable y completo si clasificamos los carbonatos microbianos en función de las diferencias solo en macroescala o en microescala. Por lo tanto, de acuerdo con las diferencias de estructura en múltiples escalas, los carbonatos microbianos deben clasificarse en múltiples escalas. Shapiro20 propuso cuatro escalas de estructuras para la clasificación de los carbonatos microbianos, incluyendo megaestructuras (refiriéndose a las estructuras a gran escala, como biostrome), macroestructura (que determina la morfología de las rocas de carbonato microbiano, con un diámetro que va de centímetros a metros, por ejemplo, montículos, columnas y hemisferoides de cúpula), mesoestructura (las estructuras macroscópicas visibles a simple vista, por ejemplo, lamelares, coaguladas y dendríticas) y microestructura (características microscópicas observadas bajo un microscopio o microscopio electrónico de barrido, por ejemplo, peloides y microorganismos filamentosos).

Sin embargo, en estudios recientes, la clasificación para las rocas carbonatadas microbianas de la Formación Leikoupo es a mesoescala, la cual se divide en trombolitos, estromatolitos y trombolitos estromatolitos, sin considerar la clasificación a microescala7,8,11. Por lo tanto, con el fin de promover la exploración del cuarto miembro de la Formación Leikoupo en la cuenca occidental de Sichuan, en este estudio, los carbonatos microbianos en la Formación Leikoupo se clasificarán en mesoescala y microescala, y se discutirá el ambiente sedimentario. también.

La cuenca de Sichuan, que se encuentra en el noroeste del Bloque Yangtze, ha experimentado cuatro etapas de evolución tectónica desde Ediacarano: la etapa de ruptura (Ediacarano-Pérmico medio), la etapa de subducción (Pérmico tardío-Triásico medio), la etapa de colisión (Triásico tardío) y la etapa de empuje-orogenia (Jurásico-Cuaternario)21,22,23,24.

Desde el Siniano hasta el Ordovícico Medio, el margen occidental del Bloque Yangtze estuvo adyacente al Océano Paleo-Tethys y estuvo en un régimen tectónico extensional durante mucho tiempo. El Bloque Songpan en el oeste se unió a la placa Yangtze debido al movimiento Jinning, y se desarrolló una cuenca de ruptura intraplaca entre ellos. En la cuenca de la depresión se desarrollaron sedimentos neríticos estables dentro de la placa (Fig. 1a)22,24. Desde el Ordovícico Tardío hasta el Silúrico, la extensión del margen occidental del Bloque Yangtze continuó aumentando. Mientras que en el sureste del Bloque Yangtze, debido a la colisión entre el Bloque Yangtze y el Bloque Cathaysian, se desarrolló una serie de levantamientos dentro del Bloque Yangtze, como el levantamiento Leshan-Longnüsi (Fig. 1b)22,23. Al comienzo del Devónico, el Bloque Yangtze entró en la etapa Paleo-Tethys. Antes del Pérmico Medio, la extensión entre el margen occidental del Bloque Yangtze y el Bloque Songpan continuó fortaleciéndose, formando la cuenca oceánica Jinshajiang-Lancangjiang y la cuenca oceánica Litang. El área de la montaña Longmen desarrolló grietas (Fig. 1c)21,22,24.

Diagrama de evolución tectónica del margen occidental del Bloque Yangtze (modificado de He21 y Liu22. (a) El Siniano al Ordovícico Medio (635–458,4 Ma); (b) el Ordovícico Tardío al Silúrico (458,4–416 Ma); (c) el Devónico al Pérmico Medio (416–259,8 Ma); (d) el Pérmico Superior al Triásico Medio (259,8–237 Ma); (e) el Triásico Superior (237–201,3 Ma); (f) el Jurásico al Cuaternario (201,3–0 Ma).

Desde el Pérmico Tardío hasta el Triásico Medio, el régimen tectónico cambió de extensión a compresión. Las dos cuencas oceánicas Jinshajiang-Lancangjiang y Litang se cerraron sucesivamente, y el Bloque Yangtze comenzó a hundirse bajo el Bloque Songpan en el oeste. Ocurrió la orogenia (Fig. 1d), y se desarrolló la zona de melange ofiolítica residual, lo que condujo a la regresión del Océano Paleo-Tethys a lo largo de la dirección NE-SW22. Mientras que en el Triásico Medio, el Océano Paleo-Tethys no se retiró completamente del Bloque Yangtze, y la plataforma de carbonato todavía se desarrolló.

En el Triásico superior, el océano Paleo-Tethys se cerró por completo y se formó el cinturón plegado Songpan-Ganzi en el margen occidental del Bloque Yangtze, lo que resultó en un fuerte empuje de extrusión en dirección sureste. La grieta inicial sufrió una inversión tectónica y las fallas normales se transformaron en una falla inversa, y se formaron el cinturón orogénico de Songpan y la estructura de la siesta de empuje de la montaña Longmen (Fig. 1e). La Formación Xujiahe del Triásico Superior con un espesor de más de 5 km se desarrolló en rocas clásticas12,25,26.

Desde el Jurásico hasta el Cretácico, debido a la colisión continua entre el bloque Songpan y el bloque Yangtze, el cinturón de empuje imbricado de la montaña Longmen y la cuenca del antepaís se desarrollaron en el margen occidental del bloque Yangtze y entraron en la etapa de levantamiento después del Paleógeno. (Fig. 1f)21,22.

Obviamente, el Triásico Medio fue un período especial de transformación del sistema tectónico en el margen occidental del Bloque Yangtze, y el moderno sedimentario bajo control tectónico también sufrió grandes cambios. Es decir, antes de finalizar el Triásico Medio, se encontraba en el ambiente de margen continental pasivo desarrollando una plataforma carbonatada, mientras que a partir del Triásico tardío se desarrollaron rocas clásticas en cuencas de antepaís6,21,23. Debido a la orogenia de empuje continuo, las unidades tectónicas actuales de la cuenca occidental de Sichuan se dividen en 'dos ​​levantamientos (Montaña Longmen y Xinchang), dos pendientes (Guanghan-Zhongjiang y Wenxing-Mianyang) y dos depresiones (Yuantong-Ande y Mianzhu )' (Fig. 2c)27.

(a, b) Diagrama de unidades tectónicas de la cuenca de Sichuan durante la deposición de Leikoupo del Triásico Medio (a se modifica de Wang28); (c) Diagrama de las unidades tectónicas actuales y los pozos productores representativos en la cuenca occidental de Sichuan (modificado de Li27); (d) Estratigrafía de secuencia y litología de la Formación Leikoupo en el Triásico Medio (modificado de He6), T2l11 = submiembro inferior de Lei-1; T2l12 = submiembro superior del Lei-1; T2l2 = Lei-2; T2l31 = submiembro inferior del Lei-3; T2l32 = submiembro medio del Lei-3; T2l33 = submiembro superior del Lei-3; T2l41 = submiembro inferior del Lei-4; T2l42 = submiembro medio del Lei-4; T2l43 = submiembro superior del Lei-4.

El Triásico Medio en la cuenca de Sichuan se divide en la Formación Leikoupo y la Formación Tianjingshan de abajo hacia arriba. Influenciada por el movimiento de Indosinian, la cuenca de Sichuan se elevó en su totalidad en el Triásico superior, lo que resultó en la denudación de la Formación Leikoupo y la Formación Tianjingshan. La mayoría de las áreas en el este y el sur de la cuenca de Sichuan muestran que la Formación Leikoupo está cubierta por la discordancia de los estratos del Triásico Superior. Mientras que en la cuenca occidental de Sichuan, dado que el agua de mar no se había retirado por completo del bloque Yangtze, se han desarrollado estratos del Triásico Medio relativamente completos, incluida la Formación Leikoupo del Triásico Medio, la Formación Tianjingshan, la Formación Ma'antang del Triásico Superior, la Formación Xiaotangzi (Primera Sección de Xujiahe Formación) y Formación Xujiahe.

En la actualidad, la división interna de la Formación Leikoupo es relativamente uniforme. De acuerdo a las características de la litología y curva de registro, se divide en 4 miembros y 9 submiembros, que contiene Lei-1 (subdividida en T2l11 y T2l12), Lei-2, Lei-3 (subdividida en T2l31, T2l32 y T2l33) y Lei- 4 (subdividido en T2l41, T2l42 y T2l43) (Fig. 2d)6,12,28.

Se obtuvo un total de 626 muestras de núcleos de 13 pozos en el área de estudio (Fig. 2). Se tiñeron 626 secciones delgadas con Alizarin Red S en un tercio de la región para distinguir calcita y dolomita. Cada sección delgada tiene un espesor de 0,03 mm impregnada con colorante azul para reconocer los megaporos.

Los diferentes tipos de estructuras microbianas son bastante diferentes en la mesoescala. No se encuentran estructuras microbianas obvias a megaescala y macroescala en las observaciones de campo y centrales del Lei-4. Así, en base a la clasificación de Mei17 y Flügel14, según las diferentes estructuras de mesoescala, se clasificaron las estructuras microbianas de Lei-4, incluyendo trombolitos, estromatolitos, dendrolitos y oncolitos. Los dos tipos de estructuras, trombolitos y estromatolitos, se subdividen en ocho categorías debido a las diferentes microestructuras (Tabla 1).

En la mesoescala, los trombolitos se caracterizan por ser de color gris oscuro, coagulados y de forma irregular (Fig. 3a). Los tamaños de los coágulos oscilan entre 0,5 y 3 mm, y el espacio entre los coágulos suele llenarse con dolomita o calcita. Se puede encontrar una gran cantidad de poros disueltos en forma de aguja y poros disueltos entre los coágulos en algunos estratos. A microescala, se pueden identificar cuatro tipos de trombolitos de la siguiente manera: (A), trombolitos de micrita densa (DMT), el interior de los coágulos está compuesto de marga homogénea y los intraclastos y peloides son casi invisibles. En algunas secciones, hay abundante yeso desarrollado entre coágulos y en coágulos (Fig. 3b). Muestra que el material unido por los microorganismos es principalmente marga, que el ambiente sedimentario es relativamente tranquilo y que la energía del cuerpo de agua es baja. (B), Trombolitos de micritas porfídicas (PMT), además de la marga dentro del coágulo, existen micritas porfídicas de color más oscuro que la marga (Fig. 3c), que pueden estar relacionadas con la calcificación de microorganismos. Se puede encontrar una pequeña cantidad de intraclastos y peloides. (C), en los coágulos se desarrollan trombolitos aglutinados por peloides (PAT), una gran cantidad de peloides y una pequeña cantidad de intraclastos. Los tamaños de los intraclastos varían de 0,2 a 0,35 mm (Fig. 3d). Los peloides en los trombolitos son redondeados, micríticos y uniformes, lo que concuerda con las características de los peloides microbianos14. (D), trombolitos laminados de espuma (FLT), los coágulos se forman principalmente al apilar estructuras irregulares similares a burbujas, y las dolomías de cristal en polvo limpio se rellenan comúnmente en las burbujas. Se pueden encontrar algunos poros residuales en las burbujas, mientras que el borde de la burbuja es una envoltura de micrita gris oscuro (Fig. 3e). El proceso de formación de trombolitos laminados de espuma está relacionado con las actividades microbianas. Los microorganismos liberan CO2 en el proceso de degradación de la materia orgánica. Cuando el CO2 escapa de la capa microbiana, se forma una estructura similar a una burbuja y la calcita precipita en la superficie de la burbuja debido a la calcificación de los microorganismos, formando la estructura laminada de espuma29.

Características macroscópicas y microscópicas de los carbonatos microbianos en la Formación Leikoupo en la cuenca occidental de Sichuan. (a) Trombolitas, T2l43, Pozo LS-1, 5985,20 m; (b) trombolitos de micrita densa (DMT), T2l42, pozo TS-1,5843,80 m; (c) trombolitos de micrita porfídica (PMT) (flecha amarilla), T2l43, Pozo MJ-1, 6169,00 m; (d) Trombolitos aglutinados peloidalmente (PAT), T2l43, Pozo YS-1, 6235,90 m; (e) Trombolitos laminados con espuma (FLT), T2l43, Pozo MJ-1, 6200,62 m; (f) Lámina ondulada en estromatolitos, T2l43, Pozo LS-1, 5996.50 m; (g) estromatolitos trombolíticos aglutinados (ATS) (flecha amarilla), T2l43, pozo YiS-1, 5886,80 m; (h) Estromatolitos aglutinados de grano fino laminado (LFAS) (flecha amarilla), T2l43, Pozo YiS-1, 5891,28 m; (i) estromatolitos espongiostromatos (SS) (flecha amarilla), T2l43, Pozo AF-1, 5706,70 m; (j) Estromatolitos esqueléticos (SKS) (flecha amarilla), T2l43, Pozo YiS-1, 5886,80 m; (k) Dendrolita de ramificación gruesa micrítica (CBD), T2l43, pozo YaS-1, 5776,73 m; (l) Oncolita laminada concéntrica esférica elíptica (CLO), T2l43, Pozo AF-1, 5703.72 m.

En la mesoescala, los estromatolitos se caracterizan por estructuras laminares evidentes con láminas onduladas y desarrollo alternativo de láminas claras y oscuras. El grosor de una sola alternancia es de unos varios milímetros (Fig. 3f). Indica que los estromatolitos generalmente se desarrollan en el cuerpo de agua turbulento30. Cuando la energía del cuerpo de agua es alta, se desarrollan láminas brillantes debido a la circulación frecuente de fluido que conduce a la cementación suficiente de calcita limpia. Mientras que cuando es bajo, las láminas oscuras mostrarán predominio ya que la circulación de fluidos es limitada, las estructuras microbianas pueden conservarse bien. En las láminas brillantes de algunas capas se aprecia un gran número de poros disueltos distribuidos a lo largo de la lámina. A microescala, se desarrollan principalmente cuatro tipos de estromatolitos. (A), los estromatolitos trombolíticos aglutinados (ATS), la estructura de transición de trombolitos y estromatolitos, están compuestos principalmente de trombolitos con una cierta orientación, y las láminas no son obvias. Se pueden encontrar algunos poros disueltos entre los coágulos y la direccionalidad no es fuerte (Fig. 3g). (B), Estromatolitos aglutinados de grano fino laminado (LFAS), cuyas láminas oscuras son irregulares. El espesor de las láminas oscuras oscila entre 0,05 y 0,1 mm, mientras que el espesor de las láminas claras es superior a 1 mm. En él se unen una gran cantidad de peloides y algunos intraclastos (Fig. 3h). (C), estromatolitos espongiostromatos (SS), el grosor de las láminas oscuras y las láminas brillantes es muy similar. Las láminas oscuras están compuestas mayoritariamente por trombolitos, margas y peloides. Las láminas brillantes están cementadas con dolomita de cristal en polvo y se pueden ver poros disueltos orientados (Fig. 3i). (D), estromatolitos esqueléticos (SKS), el grosor de las láminas claras y oscuras es delgado, lo que indica los cambios rápidos de la energía del agua. Los poros disueltos orientados se desarrollan entre las láminas (Fig. 3j). Los cuatro tipos de estromatolitos muestran que aunque la energía del agua es relativamente alta para los trombolitos, la frecuencia de los cambios de energía del agua de estos cuatro tipos difiere entre sí. Según la microestructura, los SKS son los más rápidos, seguidos de los SS, LFAS y ATS.

En la mesoescala, las dendrolitas son comúnmente dendríticas y arbustivas. Bajo el microscopio, el tipo de dendrolita es la dendrolita de ramificación gruesa micrítica (CBD). El ancho de una sola rama varía de 6 a 10 micras. Dentro de las ramas se rellena con micrita calcita o dolomita de color gris claro, mientras que la superficie de las ramas es de color gris oscuro consistente en margas. Entre las ramas existen estructuras elípticas o irregulares a modo de compartimentos rellenos de calcita limpia o dolomita (Fig. 3k).

Los oncolitos no suelen ser evidentes en la observación del núcleo. Mientras que a escala microscópica, los oncolitos en el Lei-4 son generalmente oncolitos laminados concéntricos esféricos elípticos (CLO), que se componen de núcleo y capas. El tamaño de los oncolitos es mayor de 2 mm. Las cubiertas son laminaciones concéntricas de forma irregular, probablemente afectadas por actividades microbianas, mientras que el núcleo está compuesto por coágulos y peloides (Fig. 3l).

Además de los carbonatos microbianos, en el Lei-4 se desarrollan grainstone, yeso y carbonatos cristalinos.

Grainstone en el Lei-4 se desarrolla principalmente en el T2l43, incluido el packstone de miliolinid, el grainstone intraclasto y el packstone de peloide a grainstone. Microscópicamente, los granos están dominados por bioclastos, principalmente foraminíferos bentónicos y una pequeña cantidad de fragmentos de conchas. También se pueden encontrar algunos peloides. Los intergranos se rellenan con calcita micrítica o dolomita (Fig. 4a). El packstone miliolinid se desarrolla comúnmente en lagunas con baja energía. Los grainstone intraclastos están dominados por intraclastos y unos pocos peloides. El interior de los intraclastos se compone principalmente de margas uniformes y ocasionalmente coágulos. Se desarrollan unos pocos peloides elípticos entre los intraclastos, que están compuestos de marga uniforme. La calcita sparry y la dolomita se cementan en los poros entre los granos. Se observó una pequeña cantidad de poros intergranulares y grietas en algunas secciones (Fig. 4b, c). El grainstone intraclasto se desarrolla comúnmente en cardúmenes con alta energía. Se da prioridad a los peloides packstone y grainstone a los peloides y se desarrollan algunos intraclastos. La calcita micrítica y la dolomita están completamente llenas entre los peloides (Fig. 4d), en la parte del polvo de arena como cóndrulos, la viruta de dolomita es una pequeña cantidad de poro intergranular. El packstone y el grainstone peloides a menudo se asocian con el grainstone intraclasto y se desarrollan en lagunas y bajíos6.

Características macroscópicas y microscópicas de otros carbonatos en la Formación Leikoupo en la cuenca occidental de Sichuan. (a) Miliolinid packstone, T2l43, Pozo YS-1,6127.39 m; (b) Grainstone intraclasto, T2l43, Pozo AF-1, 5695.88 m; (c) Grainstone intraclasto, T2l43, Pozo YaS-1, 5785.33 m; (d) packstone peloide a grainstone, T2l43, Pozo YaS-1, 5785.90 m; (e) Yeso con filamentos gris oscuro relacionados con microbios (flecha amarilla), T2l43, Pozo AF-1, 5622,50 m; (f) Dolomita en polvo de cristal, T2l43, Pozo YaS-1, 5789.92 m.

El clima de la etapa anisiense fue árido, lo que propició el desarrollo del yeso en el T2l41 y T2l4211. El espesor promedio de yeso en un solo pozo es más de 200 m, mientras que es raro en el T2l43. El yeso está presente como lámina, y en él se desarrolla abundante dolomita micrítica reticular filamentosa de color gris oscuro, que está relacionada con actividades microbianas (Fig. 4e). Ocasionalmente también se puede encontrar trombolito aglutinado peloidal. Los yesos del Lei-4 se desarrollan comúnmente en la laguna yesífera6.

Los carbonatos cristalinos en el Lei-4 se dividen en calcita micrítica o dolomita y dolomita en polvo cristalino. A escala micro, se desarrollan unos pocos peloides en calcita micrítica o dolomita, y se encuentran principalmente en lagunas. Mientras que en la dolomita en polvo de cristal, el tamaño de la dolomita varía de 0.02 a 0.1 mm, y la mayoría son hipidiomorfas o xenomorfas con superficie sucia (Fig. 4f). Se pueden encontrar estructuras de trombolitos micríticos densos residuales, lo que indica que la dolomita en polvo cristalino puede formarse por la recristalización de trombolitos. Los carbonatos cristalinos del Lei-4 se desarrollan principalmente en lagunas y montículos microbianos.

Según el desarrollo vertical de carbonatos microbianos en el Lei-4, se pueden clasificar seis tipos de asociación de microestructura microbiana (MSA) de la siguiente manera.

MSA-1, desarrollado principalmente en el montículo microbiano de estromatolitos, está compuesto de CLO, PAT, PMT, ATS, SS y SKS de abajo hacia arriba (Fig. 5). El MSA-1 en la cuenca occidental de Sichuan se desarrolla en la parte inferior del T2l43 y se desarrolla principalmente en los pozos AF-1 e YS-1 (Fig. 6). En comparación con otros MSA, el MSA-1 a menudo se desarrolla en la parte inferior o media del ciclo de cuarto orden, lo que indica que la energía del entorno del MSA-1 es de baja a media.

Características de la asociación microestructural microbiana en la Formación Leikoupo en la cuenca occidental de Sichuan.

Evolución vertical y comparación horizontal de la asociación de microestructura microbiana en la Formación Leikoupo en la cuenca occidental de Sichuan.

MSA-2, también desarrollado principalmente en montículos microbianos de estromatolitos, se compone de DMT, PMT, PAT, LFAS y SS de abajo hacia arriba (Fig. 5). El MSA-2, desarrollado principalmente en los Pozos AF-1, YS-1 y YaS-1, se puede encontrar en todo el T2l43 (Fig. 6). Suele desarrollarse en la parte superior del ciclo de cuarto orden, mostrando la alta energía de su ambiente sedimentario.

MSA-3, que se puede encontrar en el montículo microbiano de estromatolitos, se compone de PMT, PAT, FLT, LFAS, SS y SKS de abajo hacia arriba (Fig. 5). El MSA-3 se encuentra en todo el T2l43, y se desarrolla principalmente en los pozos MJ-1, YaS-1 y YiS-1 (Fig. 6). El MSA-3 se desarrolla principalmente en la parte media o superior del ciclo de cuarto orden, lo que indica que la energía del ambiente sedimentario de MSA-3 es de media a alta.

MSA-4, desarrollado principalmente en el montículo microbiano de trombolitos, se compone de DMT, PMT, FLT y PAT de abajo hacia arriba (Fig. 5). MSA-4 está ampliamente desarrollado en el área de estudio excepto en el pozo YS-1 y se puede encontrar en todo el T2l43 (Fig. 6). MSA-4 generalmente se desarrolla en la parte media y superior del ciclo de cuarto orden, mostrando la energía media a alta de su entorno sedimentario.

MSA-5, que se encuentra principalmente en el montículo microbiano de trombolitos, se compone de DMT, PMT, CBD y PAT de abajo hacia arriba (Fig. 5). MSA-5 en el área de estudio se encuentra en la parte inferior de T2l43 en el pozo PZ-115 y en la parte media de T2l43 en el pozo YaS-1 (Fig. 6). MSA-5 se desarrolla principalmente en la parte más baja del ciclo de cuarto orden, lo que indica que la energía del ambiente sedimentario de MSA-5 es la más baja en comparación con los demás.

MSA-6, también desarrollado principalmente en el montículo microbiano de trombolitos, se compone de PMT, PAT y FLT de abajo hacia arriba (Fig. 5). MSA-6 está ampliamente desarrollado en el área de estudio excepto en los pozos AF-1, YS-1 y YaS-1, y se puede encontrar en la parte media y superior del T2l43 (Fig. 6). MSA-6 se encuentra a menudo en la parte inferior y media del ciclo de cuarto orden, lo que muestra la energía baja a media de su entorno sedimentario.

Obviamente, la energía del ambiente sedimentario en el T2l43 de menor a mayor es MSA-5, MSA-1, MSA-6, MSA-3, MSA-4 y MSA-2.

Las litofacies de la laguna están dominadas por calcita micrítica o dolomita y dolomita en polvo cristalino. La circulación de agua de mar de la laguna está relativamente bloqueada, por lo que la energía del agua es débil. El color de los carbonatos en laguna es gris oscuro y en ella se pueden encontrar algunos foraminíferos miliolínidos y fragmentos de conchas. En condiciones de evaporación, ocurrió la salinización del agua de mar, la laguna yesífera y el salar se desarrollan en el T2l41 y T2l42, con un espesor acumulado de más de 300 m.

Se puede encontrar mucha anhidrita en los carbonatos microbianos en el área de estudio, no solo en la matriz, sino también entre las estructuras, lo que muestra que los carbonatos microbianos en el Lei-4 pertenecen a los carbonatos microbianos yesíferos (Fig. 3b). En ejemplos modernos, los carbonatos microbianos de yeso se desarrollan principalmente en las aguas poco profundas de las piscinas de aguas termales, lagunas de evaporación y lagos salados, que se caracterizan por pequeños montículos en morfología31,32,33. Por lo tanto, considerando el clima de evaporación en el Período Annie, se desarrollan montículos microbianos en el Lei-4. El montículo microbiano en el área de estudio se divide en montículo microbiano de trombolitos y montículo microbiano de estromatolitos. Los montículos microbianos se desarrollan principalmente en la parte superior del ciclo de cuarto orden y, según el análisis de MSA anterior, la circulación del agua de mar y la fuerza hidrodinámica del montículo microbiano de estromatolito es relativamente más fuerte que el montículo microbiano de trombolito.

Las litofacies de los cardúmenes están dominadas por el packstone de miliolínidos, el grainstone intraclasto y el packstone de peloides a grainstone. La circulación de agua de mar de los bajíos no está bloqueada, por lo que la energía del agua es fuerte. El color de los carbonatos en la laguna es gris claro y en ella se pueden encontrar muchos peloides y granos relativos microbianos. Los bajíos en el T2l43 generalmente están asociados con montículos microbianos.

En el Triásico Medio, el sistema tectónico del bloque Yangtze cambió de extensión a compresión, y se formaron el paleolevantamiento submarino Longmenshan Mountain, Luzhou y Kaijiang en las áreas occidental y central de Sichuan, respectivamente. Con la mejora gradual de la extrusión, el paleolevantamiento submarino de Luzhou y Kaijiang en la cuenca central de Sichuan se elevó gradualmente, y el paleolevantamiento quedó expuesto a la superficie durante la deposición del Lei-4. Por lo tanto, la plataforma restringida se desarrolla en la cuenca occidental de Sichuan. Debido al paleoclima árido, el agua de mar en la plataforma restringida está sujeta a veces a una fuerte evaporación, lo que condujo al desarrollo de abundante yeso y carbonatos microbianos yesíferos.

Debido al ambiente de evaporación, una gran cantidad de montículos microbianos puntiformes o laminares de pequeño tamaño se desarrollan en las lagunas del Lei-4, que son paralelas a la línea de costa. Además, el grainstone a menudo se desarrolla sobre los carbonatos microbianos, lo que indica que los cardúmenes se desarrollan sobre o alrededor de los montículos (Fig. 6). Las características petrológicas del Lei-4 en la sección de campo (principalmente en la sección de Hanwang en Mianzhu y la sección de Gaodiancun en Dayi) indican que los bajíos en forma de lámina se desarrollan en el oeste del área de estudio, que también es paralela a la costa.

Obviamente, en el área de estudio se desarrolla una plataforma restringida, y los frentes sedimentarios son laguna (laguna yesífera o lago salado en condiciones de evaporación), montículos microbianos, bajíos, bajíos de plataforma interior y mar abierto de este a oeste (Fig. 7 ).

Modelo sedimentario de la Formación Leikoupo en la cuenca occidental de Sichuan.

La microestructura microbiana no solo afecta la evolución de los poros de los reservorios de carbonato microbiano, sino que también afecta la diagénesis de los reservorios de carbonato microbiano del Lei-4.

La evolución de poros es muy importante para la formación de depósitos de carbonato microbiano. Los carbonatos microbianos se diferencian de los carbonatos regulares en que las actividades microbianas tienen un gran impacto en la estructura sedimentaria. Los carbonatos microbianos se caracterizan generalmente por estructuras sedimentarias irregulares, de diversos tipos y estructuras complejas. La misma estructura sedimentaria macroscópica, pero la estructura sedimentaria microscópica es bastante diferente. Por ejemplo, los trombolitos se pueden dividir en trombolitos de micrita densos (DMT), trombolitos de micrita porfídica (PMT), trombolitos aglutinados peloidales (PAT) y trombolitos laminados de espuma (FLT). Los estromatolitos se dividen en estromatolitos trombolíticos aglutinados (ATS), estromatolitos aglutinados de grano fino laminado (LFAS), estromatolitos espongiostromatos (SS) y estromatolitos esqueléticos (SKS). Las diferentes microestructuras no solo determinan la fuerza de la resistencia a la compactación, sino que también afectan la circulación del fluido diagenético, especialmente en la etapa diagenética temprana, lo que afecta la fuerza de cementación y disolución.

La diagénesis de los carbonatos microbianos está estrechamente relacionada con sus estructuras sedimentarias. Por un lado, la estructura sedimentaria de los carbonatos microbianos indica diferentes ambientes sedimentarios, y el ambiente sedimentario y la geomorfología sedimentaria no solo afectan los tipos de estructuras microbianas y la escala de distribución de las rocas carbonatadas microbianas30,34,35, sino que también determinan el ambiente diagenético. de carbonatos microbianos en la etapa diagenética temprana. Afectará la formación, transformación, escala y distribución de los poros36,37,38,39. Por otro lado, los carbonatos microbianos se forman al atrapar microbios y unir margas y desechos de grano fino2,3. En este proceso, la mineralización microbiana hace que los carbonatos microbianos obtengan cierta resistencia a la compactación en la etapa sedimentaria o diagenética temprana, la cual está íntimamente relacionada con su estructura sedimentaria. Por ejemplo, la resistencia a la compactación de los trombolitos en el período de depósito es más fuerte que la de los estromatolitos. Además, diferentes estructuras sedimentarias tienen diferente capacidad de circulación de fluidos en la etapa diagenética, lo que afecta la resistencia de cementación y disolución. Por ejemplo, en la estructura relacionada con trombolitos, normalmente se desarrollan los poros del armazón. Debido a la incertidumbre y diversidad de la forma de los coágulos, los poros son irregulares y, a menudo, aparecen como poros grandes aislados, lo que indica que la capacidad de circulación del fluido es limitada y que la cementación en varias etapas del agua de mar original se produjo en los poros originales. Mientras que en la estructura relacionada con los estromatolitos, se desarrollaron poros a lo largo de la lámina ondulante, lo que indica que la circulación del fluido es fuerte y que la disolución y la cementación no se ven afectadas.

Aunque las macroestructuras son las mismas, la fuerza de la diagénesis varía mucho en diferentes microestructuras de carbonatos microbianos. Por ejemplo, entre los cuatro tipos de trombolitos, se desarrollaron grandes poros aislados entre los coágulos en DMT, y se pueden observar pocos microporos en los coágulos, lo que muestra la fuerte resistencia a la compactación durante el período diagenético temprano (Fig. 1a). Mientras que en PAT, el tamaño de los poros entre los coágulos es pequeño y los coágulos están muy juntos, lo que indica que la resistencia a la compactación es débil en el período diagenético temprano (Fig. 1b). Además, la diagénesis en diferentes estromatolitos de microestructura también varía. En LFAS, los poros originales están casi llenos de cementación múltiple (Fig. 1c). Mientras que una gran cantidad de poros disueltos se desarrollan en las láminas brillantes de SKS (Fig. 1d).

Obviamente, las diferentes microestructuras de carbonatos microbianos suelen experimentar diferentes fuerzas de disolución y cementación. Sin embargo, en los estudios modernos, los académicos discuten principalmente las causas de la evolución diagenética y la formación de reservorios a través de las estructuras macroscópicas de los carbonatos microbianos. En futuras investigaciones, es muy importante para la exploración de reservorios de carbonatos microbianos llevar a cabo más y más profundos estudios sobre las diferencias en el ambiente sedimentario, la estructura de los poros y la diagénesis de diferentes microestructuras de carbonatos microbianos.

Los carbonatos microbianos de T2l43 en la cuenca occidental de Sichuan se dividen en trombolitos, estromatolitos, dendrolitos y oncolitos. Los dos tipos de carbonatos microbianos, trombolitos y estromatolitos, se subdividen en ocho tipos según las diferencias de las microestructuras.

Se clasifican seis tipos de asociación de microestructura microbiana (MSA), y se desarrollan principalmente en montículos microbianos. La energía del ambiente sedimentario y las condiciones hidrodinámicas de los mismos de menor a mayor es MSA-5, MSA-1, MSA-6, MSA-3, MSA-4 y MSA-2.

Se desarrolla una plataforma restringida en T2l43 en la cuenca occidental de Sichuan, y las caras sedimentarias son laguna (laguna yesífera o lago salado en condiciones de evaporación), montículos microbianos, bancos, bancos de plataforma interna y mar abierto de este a oeste.

Las microestructuras microbianas no solo afectan la evolución de los poros de los reservorios de carbonato microbiano, sino que también afectan la diagénesis de los reservorios de carbonato microbiano del Lei-4.

Los conjuntos de datos utilizados y analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

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Descargar referencias

Los autores desean agradecer al Ministerio de Ciencias de la Tierra, el Ministerio de Recursos Naturales y la Comisión de Educación Municipal de Chongqing. El apoyo financiero para la investigación fue proporcionado por los Fondos Conjuntos del Ministerio de Ciencias de la Tierra (U19B6003), Fondos abiertos del Laboratorio Clave de Cuencas Sedimentarias y Recursos Petroleros del Ministerio de Recursos Naturales (cdcgs2022005), Proyecto de Investigación de Ciencia y Tecnología de Chongqing Comisión de Educación (KJQN202201411) y Proyectos Cooperativos entre Universidades de Pregrado en Chongqing y el Instituto Afiliado a la Academia China de Ciencias (HZ2021014).

Escuela de Ingeniería e Información Electrónica, Universidad Normal de Yangtze, Chongqing, China

Yuanchong Wang

Laboratorio Clave de Dispositivos Optoelectrónicos Micro Nano y Sistemas de Percepción Inteligente, Universidad Normal de Yangtze, Chongqing, China

Yuanchong Wang

Laboratorio Clave de Cuencas Sedimentarias y Recursos de Petróleo y Gas, Ministerio de Recursos Naturales, Chengdu, China

Yuanchong Wang

Facultad de Ciencias de la Tierra y del Espacio, Universidad de Pekín, Pekín, 100871, China

Kaibo Shi y Bo Liu

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Wang YC escribió el texto principal del manuscrito. Shi KB y Liu B. aportaron la idea del artículo. Todos los autores revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Kaibo Shi.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Wang, Y., Shi, K. & Liu, B. Estructuras sedimentarias de carbonatos microbianos en el cuarto miembro de la Formación Leikoupo del Triásico Medio, Cuenca Occidental de Sichuan, China. Informe científico 13, 2300 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-28211-0

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Recibido: 31 agosto 2022

Aceptado: 16 enero 2023

Publicado: 09 febrero 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-28211-0

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