川南寒武系地层具有形成优质油气藏的地质条件,但目前,相较川中安岳气田的巨大油气发现,川南寒武系勘探成果一直不显,希望通过本次研究丰富川南寒武系碳酸盐岩储层演化理论,揭开区内油气勘探新的篇章。本文以四川盆地南部寒武系碳酸盐岩为研究对象,以沉积岩石学、储层地质学、地球化学以及成岩作用等相关理论为指导,以镜下观察为基础,结合阴极发光、有序度、碳氧同位素、稀土元素、微量元素等地球化学分析,对川南寒武系储层地球化学特征与形成机制进行了研究,具体成果如下:(1)通过对研究区3个剖面碳酸盐岩样品及薄片观察,储渗空间类型主要有粒内溶孔、粒间溶孔、铸模孔、晶间孔、晶间溶孔、膏溶孔洞、溶蚀孔洞、裂缝等。储层多为白云岩储层,具体包括滩相颗粒云岩溶蚀孔洞型储层,潮坪相云岩溶蚀孔洞型储层,泻湖相膏溶孔洞型储层。(2)研究区碳酸盐岩成岩作用较为复杂,其成岩作用主要包括:海底胶结作用、白云石化作用、溶蚀作用、压实压溶作用、破裂作用和充填作用等。储层储渗空间演化主要经历了碳酸盐岩沉积→胶结→同生期溶蚀→同生期白云化→埋藏压实→埋藏白云化→充填(沥青及热液矿物)作用→有机酸溶蚀→构造破裂→表生岩溶等成岩作用。(3)通过地球化学分析,建立了各类型白云石的地球化学判识标志。微晶白云石及粉-细晶他形脏白云石阴极发光显示发暗桔红色光,δ18O值平均值分别为-5.58‰、-6.41‰,其值相对较高,稀土元素具有LREE弱富集、HREE弱亏损的右倾型配分模式,Ce、Eu均表现为负异常;细晶自形白云石有序度为0.56~0.68,δ18O值有所降低,为-6.85‰~-7.2‰,∑REE平均值相对较低(为18.75×10-6),稀土元素具贫化迁移现象,Eu、Ce均为负异常;鞍状白云石阴极发光呈发光与不发光两种特征,包裹体温度呈双区间分布特征,稀土元素Eu出现正负异常,揭示了不同产状鞍状白云石成因不同。(4)以白云石地化资料为基础,深入分析了各类型白云石形成机制与模式,提出了热液及非热液两种成因的鞍状白云石。其中微晶白云石、粉-细晶他形脏白云石为同生期蒸发泵、渗透回流白云化模式,细晶自形白云石为埋藏白云化模式,构造裂缝内鞍状白云石样品主要为热液白云石化的产物,膏溶孔洞及溶蚀孔洞内鞍状白云石样品为非热液成因,可能是由于继承了原来的石膏的光性特征或吸收过多的硫离子而表现出鞍状白云石的波状消光和晶体晶面弯曲的特征。(5)通过镜下观察,发现区内共存在4期溶蚀作用:同生期大气水溶蚀、热液溶蚀、埋藏有机酸溶蚀、表生期大气水溶蚀。(6)多期白云石化作用及溶蚀作用为储层形成的主控因素,其中同生期大气水溶蚀形成的粒间溶孔及粒内溶孔、浅埋藏白云石化导致的晶间孔的发育、热液溶蚀伴随的沿缝溶蚀以及溶蚀孔洞的发育、有机酸溶蚀形成的晶间溶孔及溶蚀孔洞、第三期破裂作用形成的破裂缝等是储层形成的主要储渗空间。