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1、碳酸鹽巖成巖環(huán)境劃分及成巖作用特征張鵬礦物S1318/23/2021目錄一、基本概念二、成巖環(huán)境劃分及成巖作用特征三、成巖作用的階段劃分一、基本概念成巖環(huán)境：與成巖作用關(guān)系密切的環(huán)境稱之為成巖環(huán)境。根據(jù)水的特征及其是否充滿孔隙，可將碳酸鹽的沉積后環(huán)境劃分為五種基本類型：海水環(huán)境大氣淡水環(huán)境海水一淡水混合環(huán)境埋藏環(huán)境表生環(huán)境海水潛流環(huán)境海水滲流環(huán)境淡水潛流環(huán)境淡水滲流環(huán)境淺埋環(huán)境深埋環(huán)境碳酸鹽巖成巖作用環(huán)境海洋碳酸鹽沉積物沉積后經(jīng)歷的環(huán)境演化視埋藏條件或暴露條件的不同，表現(xiàn)為不同的演化系列（圖1），主要
2、是由海水環(huán)境到埋藏環(huán)境的演化系列(由于埋藏變深)、由埋藏環(huán)境到表生環(huán)境的演化系列(由于構(gòu)造抬升使埋藏變淺)，以及由海水環(huán)境到淡水環(huán)境的演化系列(由于埋藏變淺)。每種沉積環(huán)境會(huì)發(fā)生不同類型的成巖作用圖1碳酸鹽巖沉積物沉積后作用環(huán)境示意圖二、成巖環(huán)境劃分及成巖作用特征1、海水環(huán)境(seawaterenvironments)以正常低海平面為界，海水(海底)沉積后作用環(huán)境發(fā)為海水滲流和海水潛流兩個(gè)亞環(huán)境。1)、海水潛流亞環(huán)境及其成巖作用 處于正常低潮線以下的海底。主要成巖作用：溶解作用、膠結(jié)作用、生物成巖作用
3、(即藻鉆孔和泥晶化作用)和新生變形等作用。(1)溶解作用:主要發(fā)生在深海文石和方解石類各自溶躍面和補(bǔ)償深度之間的范圍內(nèi)。按照深度，溶解作用可分為兩個(gè)帶:部分溶解作用帶:沉淀作用帶底界至方解石溶躍面的深海環(huán)境，主要為生物成因的鎂方解石和方解石堆積，以及文石溶解與局部新生變形。積極溶解作用帶:方解石溶躍面及其補(bǔ)償深度間的深海區(qū)，極地為淺水區(qū)。全部為生物成因的方解石堆積，顯示有大量侵蝕的證據(jù)。(2)膠結(jié)作用:溫暖的淺海海底膠結(jié)物的成分為文石和鎂方解石，深水中還有方解石膠結(jié)物生成。(3)生物成巖作用—藻鉆孔和
4、泥晶化:生物成巖作用主要包括藻類、真菌和鉆孔生物的鉆孔與侵蝕以及鉆孔生物死后的孔洞被細(xì)粒碳酸鹽沉積物充填或膠結(jié)物沉淀，最終將顆?；驇r石的泥晶化。(4)新生變形作用:在熱帶淺海環(huán)境，已發(fā)現(xiàn)少數(shù)鎂方解石質(zhì)有孔蟲和珊瑚藻轉(zhuǎn)化為文石，以及部分文石膠結(jié)物和生物骨殼變?yōu)殒V方解石。在深水環(huán)境，也見有文石和鎂方解石轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐摹?）、海水滲流亞環(huán)境及其成巖作用沿濱線分布的碳酸鹽沉積地帶，其位置相當(dāng)于潮間和潮上帶，是巖石—水—空氣接觸的三相環(huán)境。主要成巖作用：膠結(jié)作用（海灘巖、碳酸鹽結(jié)殼的形成）、藻鉆孔和泥晶化作用、
5、交代作用等作用。(1)膠結(jié)作用:主要有碳酸鹽灘的膠結(jié)作用(海灘巖的形成)和碳酸鹽泥坪的膠結(jié)作用(碳酸鹽結(jié)殼的形成)?，F(xiàn)代海灘巖大多分布于南北緯35°之間的地帶，低潮時(shí)，海灘出露在大氣中，熱帶和亞熱帶的蒸發(fā)作用使水中CO2迅速逸散，CaCO3過飽和而沉淀。碳酸鹽泥坪的膠結(jié)作用可形成碳酸鹽膠結(jié)物結(jié)殼。在干旱氣候地區(qū)，這種碳酸鹽潮坪結(jié)殼十分發(fā)育，可遍布整個(gè)潮坪?，F(xiàn)代波斯灣南岸廣泛發(fā)育此類碳酸鹽坪的結(jié)殼。(2)藻鉆孔和泥晶化作用:在潮間帶，藻鉆孔和泥晶化比較常見，其特征與海水潛流亞環(huán)境相同。(3)交代作用:在
6、潮間上帶，干熱氣候區(qū)的浪花飛濺帶和潮上帶，高M(jìn)g/Ca比率的孔隙水可以使碳酸鈣沉積物發(fā)生白云石化作用。此外，藻類誘發(fā)沉淀作用造成的局部強(qiáng)堿性環(huán)境，有可能引起碳酸鈣礦物交代二氧化硅礦物或長(zhǎng)石。2、大氣淡水環(huán)境 (aerialfreshwaterenvironments)現(xiàn)代海洋沉積的研究表明：碳酸鹽沉積物的成巖并不需要高溫高壓和埋藏的地下環(huán)境，它們可以在地表環(huán)境中，在常溫常壓條件下，依靠淡水的膠結(jié)作用即可完成。具體可分滲流與潛流兩個(gè)亞環(huán)境。1)淡水滲流亞環(huán)境及其成巖作用淡水滲流亞環(huán)境位于潛水面以上，根據(jù)
7、孔隙水中的CaCO3飽和情況，分為溶解與沉淀兩個(gè)帶。(1)溶解帶:在潮濕氣候區(qū)，溶有CO2的雨水下滲可使孔隙水的酸性增加，成巖作用主要為溶解作用。該帶深度一般較淺，但有時(shí)也可以延伸到潛水面。2021/8/23(2)沉淀帶:出現(xiàn)在滲流帶中孔隙水處于飽和狀態(tài)的任何地方，因孔隙水的蒸發(fā)或CO2脫氣而產(chǎn)生沉淀。在潮濕氣候區(qū)，有利于下部發(fā)生沉淀和膠結(jié)作用;在較干燥氣候區(qū)，地表形成鈣結(jié)層;在過渡氣候區(qū)和地形起伏的地區(qū)，于泉邊形成石灰華，在石灰?guī)r洞穴中形成洞穴膠結(jié)。淡水滲流成巖作用主要有溶解作用及膠結(jié)作用。(1)溶
8、解作用:文石質(zhì)生物骨殼、鱺?；蚓w溶蝕后形成溶模孔隙，或形成組構(gòu)選擇性溶孔。(2)膠結(jié)作用:大氣淡水大多含鎂量低，形成的膠結(jié)物主要是低鎂方解石。由于晶體生長(zhǎng)只能達(dá)到水一空氣的界面，所以膠結(jié)物常以等粒狀晶體居多，膠結(jié)物厚度不均，孔隙被膠結(jié)物填滿時(shí)，具有孔隙充填組構(gòu)。富鎂方解石沉積物被淡水溶解，有可能形成文石甚至含鎂方解石的膠結(jié)物。2)淡水潛流亞環(huán)境及其成巖作用淡水潛流亞環(huán)境位于潛水面之下，自上而下可分為3個(gè)帶：未飽和帶、活動(dòng)飽和帶、停滯飽和帶。(1)未飽和
