自生方解石在页岩中广泛发育，其形成贯穿于页岩埋藏成岩演化的多个阶段和过程，通过显著的同位素分馏记录了成岩流体(有机/无机)来源和演化的详细信息（图1），对沉积盆地埋藏演化历史、构造演化历史、成烃演化与油气聚集等研究具有重要意义。
图1.页岩自生方解石分布、成因、赋存特征及同位素特征
孔隙水、钙质溶蚀和黏土矿物转化为成岩自生方解石提供了钙源。有机质热演化作用、氧化还原作用和细菌生物作用为成岩自生方解石提供了有机碳源，无机碳主要来自早期碳酸盐溶解、岩浆脱气和碳酸盐变质热分解。在早埋藏阶段，甲烷厌氧氧化作用(AOM)作用将甲烷-硫酸盐转化带(SMTZ)内的孔隙水碱度长期维持在较高水平以促进方解石结核的形成。在进入有机质生烃窗口后，烃类相变引起的超压效应和矿物结晶力共同作用导致纹层界面形成周期性“开启-封闭”的裂缝。在这些裂缝中方解石溶解度随流体压力的降低而降低，在强超压影响下易形成纤维状脉体，在非强超压环境下形成柱状晶或粒状晶。在构造剪切、挤压应力影响下、纤维状和柱状晶与裂缝面以不同程度斜交。
由于其发育广泛性和多阶段性，页岩层系中成岩自生方解石是沉积盆地演化、流体演化、埋藏史演化的良好示踪剂，形成过程的复杂性导致其具有多源、多期次的特点（图2）。
图2.四川南部五峰-龙马溪组页岩热演化、流体演化和方解石形成综合示意图
地层埋藏史数据(Zhu et al., 2006; Zhang and DePaolo, 2020; Liang et al., 2022); 构造活动强度数据(Guo et al., 2012); 方解石包裹体数据(Cui et al., 2023); 方解石U-Pb 定年数据(Pan et al., 2020; Pan et al., 2021; Yang et al., 2022; Yu et al., 2022; Lu et al., 2023; Cao et al., 2023); 地层压力数据(Zhang and DePaolo, 2020; Liang et al., 2022); 生烃史数据 (Liang et al., 2022).
研究成果近期发表在地学领域国际重要期刊Earth-Science Reviews。论文第一作者为yh533388银河yh533388银河梁超教授，论文通讯作者为yh533388银河操应长教授和梁超教授，yh533388银河深层油气全国重点实验室为第一署名单位。合作者包括yh533388银河郝芳教授，刘可禹教授，博士后熊周海，博士研究生王俊然，硕士研究生韩婉璐，该研究得到国家自然科学基金面上项目、创新群体等资助。
论文信息：Chao Liang*, Jun-Ran Wang, Ying-Chang Cao*, Zhou-Hai Xiong, Ke-Yu Liu, Fang Hao and Wan-Lu Han, 2024, Authigenic calcite in shales: Implications for tracing burial processes and diagenetic fluid evolution in sedimentary basins. Earth-Science Reviews, https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.104935.
