碳酸鹽巖主要成巖作用類型及其特征課件.ppt

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1、碳酸鹽巖主要成巖作用類型及其特征張鵬礦物S131目錄一、基本概念二、成巖作用的主要類型一、基本概念碳酸鹽巖的成巖作用：是在沉積作用階段之后，碳酸鹽沉積物及碳酸鹽巖所發(fā)生的一系列的物理的、化學(xué)的、物理化學(xué)的和生物的作用，以及這些作用所引起的碳酸鹽沉積物和碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、成分以及物理的和化學(xué)的性質(zhì)的變化（圖1）。圖1碳酸鹽巖的形成與演化成巖作用階段沉積物形成階段碳酸鹽巖后生作用階段變質(zhì)作用風(fēng)化作用沉積后作用成巖作用后生作用二、成巖作用的主要類型碳酸鹽沉積物的成巖作用類型很多，主要有溶解作用、礦物的轉(zhuǎn)化作用和重結(jié)晶作用、膠結(jié)作用、交代作用、壓實作用與

2、壓溶作用等。1.溶解作用（Solution）定義:碳酸鹽沉積物或碳酸鹽巖中孔隙水的性質(zhì)發(fā)生變化，引起碳酸鹽礦物或其他成分溶解。溶解的原因（1）、大氣淡水的淋濾（圖2）圖2大氣淡水的風(fēng)化淋濾（2）、酸的影響在不同的成巖階段，都可形成一定量的碳酸或有機酸，促使溶解作用的發(fā)生。特征：在各成巖階段都可以發(fā)生成巖作用早期的溶解具有選擇性成巖作用晚期的溶解不具有選擇性意義：溶解作用具有擴大和增加巖石孔隙的作用，形成的新孔隙系統(tǒng)往往又是油氣滲濾和儲集的有效空間。溶解作用可以在碳酸鹽巖成巖過程中多次發(fā)生，各個世代的溶解作用對碳酸鹽巖儲層性質(zhì)的影響不盡相同。2.礦物的

3、轉(zhuǎn)化作用和重結(jié)晶作用(1)礦物的轉(zhuǎn)化作用（InversionofMinerals）礦物的同質(zhì)多象轉(zhuǎn)化，即僅發(fā)生晶格和晶形的變化，并不發(fā)生化學(xué)成分的變化（同分異構(gòu)）。文石(CaC03)低鎂方解石(CaCO3)有化學(xué)成分的變化，但無晶格和晶形的變化（同構(gòu)異形）。高鎂方解石（MgCO3>4%）低鎂方解石（MgCO3<4%）(2)重結(jié)晶作用(Recrystallization)單純的重結(jié)晶作用是指在成巖過程中，礦物的晶體形狀和大小發(fā)生變化而主要礦物成分不改變的作用。一般情況下趨向于出現(xiàn)晶體長大的現(xiàn)象，?？朔Q之為“進變新生變形”作用。特殊情況下也可能發(fā)生晶體的

4、縮小，或稱之為“退變新生變形”作用。這兩種重結(jié)晶類型主要有微亮晶與微泥晶。①微亮晶的形成作用某些古代泥晶石灰?guī)r，其泥晶的粒徑一般為5～10μm，福克將這種大小為5～10μm的方解石晶體稱作“微亮晶”。它是在成巖過程中通過與鎂離子的遷移有關(guān)的重結(jié)晶作用造成的（圖3）。文石高鎂方解石低鎂方解石Mg2+圖3微亮晶重結(jié)晶作用②微泥晶的形成作用觀察古代石灰?guī)r時，常見某些有孔蟲、珊瑚藻類和糞球粒，它們都是由粒徑僅1μm左右的泥晶方解石組成，不透明，在反向光下略帶白色，?？朔Q其為“微泥晶”。微泥晶的原始成分可能也是鎂方解石，在成巖作用過程中，由于富鎂孔隙水產(chǎn)生的鎂

5、離子的毒害效應(yīng)，阻礙了晶體的重結(jié)晶長大，最終只能形成極小的微泥晶結(jié)構(gòu)。3.膠結(jié)作用(Cementation)膠結(jié)作用是一種孔隙水的物理化學(xué)和生物化學(xué)的沉淀作用。作用的結(jié)果是在粒間的孔隙中發(fā)生晶體生長，把碳酸鹽顆?；虻V物粘結(jié)起來使之變成固結(jié)的巖石。1)碳酸鹽膠結(jié)物的礦物成分和結(jié)晶形態(tài)組成碳酸鹽巖膠結(jié)物的礦物很多，但最主要的是碳酸鹽類礦物。如方解石(低鎂方解石）、文石、鎂方解石(高鎂方解石)、白云石。碳酸鹽膠結(jié)物主要有3種結(jié)晶形態(tài)，即泥晶、纖維晶和較粗的粒狀晶體。2）膠結(jié)物的世代充填孔隙的膠結(jié)物往往由兩個或兩個以上世代組成，有時隨著世代的不同，其組構(gòu)和微

6、量元素的組成也隨之發(fā)生變化。早期膠結(jié)物一般在顆粒周圍組成薄邊膠結(jié)，常見為纖維狀或馬牙狀無鐵方解石；可能為海水成因的文石或高鎂方解石經(jīng)成巖變化而成（圖4）。后期膠結(jié)物多為粒狀含鐵主解石，可能為淡水成因或深埋的地下孔隙水或原生水形成（圖5）。圖4早期圖5后期3）碳酸鹽膠結(jié)物的來源①海水來源（主要來源）②成巖過程中文石和高鎂方解石發(fā)生溶解③壓溶過程中溶解的碳酸鈣（重要補充來源）④地下水來源⑤淡水將上覆沉積層的碳酸鹽溶解后向下淋濾4.交代作用(Replacement)在碳酸鹽沉積物或碳酸鹽巖中，原來的礦物和組分被新礦物取代的作用叫交代作用。碳酸鹽巖中常見的交

7、代作用有白云石化、去白云石化、硅化、石膏化和硬石膏化、去石膏化、菱鐵礦化和黃鐵礦化等。(1)去白云化作用方解石交代白云石的作用叫去白云化作用，交代完全時可形成交代石灰?guī)r。去白云化主要是在近地表、含石膏的白云巖或有石膏夾層的白云巖地區(qū)發(fā)生的，其過程是在富含硫酸鹽的地下水的作用下進行的:CaMg(CO3)2+CaSO4·2H2O→2CaCO3+MgSO4+2H2O(2)石膏化和硬石膏化作用石膏和硬石膏交代碳酸鹽礦物或組分的現(xiàn)象叫石膏化和硬石膏化。(3)去石膏化作用石膏和硬石膏晶體被碳酸鹽礦物交代的現(xiàn)象叫去石膏化。去石膏化常與地表淡水和細菌的作用有關(guān)。在地

8、下，還原硫細菌與硫酸鹽產(chǎn)生下列反應(yīng)：6CaSO4+4H2O+6CO2→6CaCO3+4H2S+11O2+2S