碳酸鹽巖的成巖作用

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1、第七節(jié)碳酸鹽巖的成巖作用壓實作用膠結(jié)作用重結(jié)晶作用交代作用溶解作用一、常見的成巖作用類型和特征（一）、壓實作用1、壓實組構(gòu)碳酸鹽沉積物的機械壓實作用是伴隨著大量的破裂和塑性流動進行的（恩格爾哈特，1977）。（1）機械壓實組構(gòu)碳酸鹽沉積物的機械壓實組構(gòu)包括塑性變形和破裂兩種類型（表13-1）。（2）化學壓實組構(gòu)亦稱為溶解壓實組構(gòu)，是化學壓實作用的產(chǎn)物?？p合線是溶解壓實組構(gòu)的唯一表現(xiàn)形式。碳酸鹽沉積物的壓實組構(gòu)①塑性變形組構(gòu)a、顆粒的凹凸接觸：1個顆粒變形后形成凹入坑，相鄰顆粒的一部分嵌入其中。b、顆粒的線狀接觸：顆粒變形后以長軸緊密接觸。c、單個顆粒變形：如變形鮞粒，變形砂屑等。②脆性

2、破裂組構(gòu)a、放射狀破裂：以由顆粒中心向四周輻射的微小破裂為特征。b、斷裂：顆粒破裂成幾部分，但仍互相接近。c、撕碎破裂：1個顆粒被破碎成大致相等的兩部分，可見位移的跡象。d、剝離：顆粒表面發(fā)生片狀剝離，偶見于變形鮞狀石灰?guī)r中。(二)膠結(jié)作用膠結(jié)作用僅發(fā)生于粒屑灰?guī)r中，膠結(jié)作用與沉積作用可視為同步（何起祥，1978）。膠結(jié)物主要為碳酸鹽類礦物，有四種主要類型，即方解石（低鎂方解石）、文石、鎂方解石（高鎂方解石）和白云石。1、常見的膠結(jié)組構(gòu)（1）針狀：膠結(jié)作用早期，砂屑灰?guī)r被纖維狀文石晶體部分膠結(jié)，文石從碎屑顆粒的表面向外生長。（2）粒狀：砂屑灰?guī)r中腕足類介殼碎屑及內(nèi)碎屑被等粒狀方解石膠結(jié)

3、。（3）等軸生長：在砂屑灰?guī)r中海百合為干凈的方解石所環(huán)繞，形成共軸生長邊。（4）嵌晶：包含數(shù)個顆粒的粗晶或連片膠結(jié)物。2、碳酸鈣膠結(jié)物的沉淀作用碳酸鈣膠結(jié)物的沉淀作用主要受溶解離子、結(jié)晶速度和底質(zhì)的礦物成分與晶體結(jié)構(gòu)的控制和影響，其主要特征如下:（1）溶解離子在碳酸鈣膠結(jié)物的沉淀環(huán)境中存在的溶解離子主要為：鎂離子和鈣離子。碳酸鈣沉淀時受Mg/Ca比值影響。在富鎂離子的條件下，形成文石和高鎂方解石。正常情況下，形成方解石。鎂離子的側(cè)向“毒害”效應有關(guān)（Folk,1974）方解石晶體是由CO32-離子和Ca2＋離子層交替組成，結(jié)晶C軸與離子交替層垂直。（1）溶液中的Mg2＋進入正在生長的晶

4、體頂端的Ca2＋層內(nèi)部占據(jù)了某一鈣離子的位置。當晶體繼續(xù)生長，其上很快被1個新的Ca2＋生長層覆蓋。晶體沿著被掩埋的C軸方向繼續(xù)生長，會把晶體構(gòu)造中的缺陷隱藏下來，以這種方式進入方解石晶格的少數(shù)鎂離子對晶體的生長并無影響。。（2）假如鎂離子正好進入Ca2＋層的裸露的邊緣位置，由于鎂離子具有較小的離子半徑，當晶體繼續(xù)生長時，其上覆和下伏的CO32-層將向Mg2＋方向收斂并把它包圍起來，導致晶體構(gòu)造發(fā)生變形。當晶體進一步生長時，離子半徑比較大的Ca2＋離子再也不能進入這一Ca2＋層。由于這一原因，晶體的側(cè)向生長受到了限制，但這時沿C軸方向的生長并未受到鎂離子的毒害，因而生長迅速。這樣便形成

5、了數(shù)微米寬的纖維狀或泥晶陡斜菱面體高鎂方解石鎂方解石成為平行于C軸的纖維狀或陡斜面體示意圖（2）結(jié)晶速度膠結(jié)物的結(jié)晶速度控制著晶體的大小和形態(tài)。結(jié)晶作用和成核作用速度緩慢，有利于較大晶體如纖維晶和粒狀晶體的形成。結(jié)晶速度快，往往形成泥晶結(jié)構(gòu)。在極度低鎂的環(huán)境中，如在淡水中，快速的沉淀作用使方解石形成六邊形的板狀晶體或矮胖六方柱晶體。Mg/Ca比值影響方解石晶體習性（3）底質(zhì)礦物成分與晶體結(jié)構(gòu)膠結(jié)物依附于顆粒表面結(jié)晶生長，因而膠結(jié)物的結(jié)晶習性常受底質(zhì)物質(zhì)（簡稱底質(zhì)）的礦物成分和晶體結(jié)構(gòu)的控制和影響。a、底質(zhì)與膠結(jié)物成分相同時的膠結(jié)特征當?shù)踪|(zhì)為干凈的微粒多晶礦物時：膠結(jié)物與底質(zhì)共軸生長、微

6、粒鑲嵌結(jié)構(gòu)，演化為從底質(zhì)表面向孔隙中心呈現(xiàn)晶體數(shù)量減少和個體增大的特征。當?shù)踪|(zhì)為大的單晶時：膠結(jié)物與單晶底質(zhì)呈明顯的共軸生長，形成“次生加大邊”。B、底質(zhì)與膠結(jié)物成分不同時的膠結(jié)特征當方解石膠結(jié)物在文石或石英顆粒表面生長時，膠結(jié)物的結(jié)晶形態(tài)仍為微粒結(jié)構(gòu)，C、同質(zhì)多象礦物——文石和方解石底質(zhì)上的膠結(jié)作用在文石和方解石兩種底質(zhì)共存的情況下，文石膠結(jié)物喜歡在文石底質(zhì)上生長，方解石膠結(jié)物易在方解石底質(zhì)上生長。3、膠結(jié)物的世代充填孔隙的膠結(jié)物有世代關(guān)系。早期膠結(jié)物一般垂直于粒屑的邊部生長，具有櫛狀組構(gòu)特征。晚期膠結(jié)物多為具鑲嵌組構(gòu)的粒狀方解石。一般認為早期方解石膠結(jié)物可能系海水成因的文石或高鎂方

7、解石經(jīng)成巖變化而成，晚期的膠結(jié)物可能為淡水（Lindholm，1974）或可能為深埋的地下水或原生水（Folk,1974）所形成。亮晶鮞?；?guī)r，具兩世代膠結(jié)作用，一世代為纖狀等厚環(huán)邊膠結(jié)物，二世代為粒狀膠結(jié)物，飛仙關(guān)組，單偏光，10×104、碳酸鈣膠結(jié)物的來源（1）海水來源：沉積物中的孔隙水通過海水的補給，不斷形成碳酸鈣的沉淀。這是碳酸給膠結(jié)物的主要來源。（2）成巖過程中文石和高鎂方解石發(fā)生溶解，溶解的碳酸鈣可沉淀為低鎂方解石膠結(jié)物。（3）化學