碳酸鹽巖主要成巖作用類型及其特征

碳酸鹽巖主要成巖作用類型及其特征演示文稿目前一頁\總數(shù)三十頁\編于十五點目錄一、基本概念二、成巖作用的主要類型目前二頁\總數(shù)三十頁\編于十五點一、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、化學的、物理化學的和生物的作用，以及這些作用所引起的碳酸鹽沉積物和碳酸鹽巖的結構、構造、成分以及物理的和化學的性質的變化（圖1）。目前三頁\總數(shù)三十頁\編于十五點

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作用風化作用沉積后作用成巖作用后生作用目前四頁\總數(shù)三十頁\編于十五點二、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、礦物的轉化作用和重結晶作用、膠結作用、交代作用、壓實作用與壓溶作用等。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發(fā)生變化，引起碳酸鹽礦物或其他成分溶解。目前五頁\總數(shù)三十頁\編于十五點目前六頁\總數(shù)三十頁\編于十五點溶解的原因（1）、大氣淡水的淋濾（圖2）圖2大氣淡水的風化淋濾目前七頁\總數(shù)三十頁\編于十五點（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目前八頁\總數(shù)三十頁\編于十五點意義：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的影響不盡相同。目前九頁\總數(shù)三十頁\編于十五點2.礦物的轉化作用和重結晶作用(1)礦物的轉化作用（InversionofMinerals）礦物的同質多象轉化，即僅發(fā)生晶格和晶形的變化，并不發(fā)生化學成分的變化（同分異構）。文石(CaC03)低鎂方解石(CaCO3)目前十頁\總數(shù)三十頁\編于十五點有化學成分的變化，但無晶格和晶形的變化（同構異形）。高鎂方解石（MgCO3>4%）低鎂方解石（MgCO3<4%）(2)重結晶作用(Recrystallization)單純的重結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。目前十一頁\總數(shù)三十頁\編于十五點目前十二頁\總數(shù)三十頁\編于十五點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)生晶體的縮小，或稱之為“退變新生變形”作用。這兩種重結晶類型主要有微亮晶與微泥晶。目前十三頁\總數(shù)三十頁\編于十五點

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，?？藢⑦@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的重結晶作用造成的（圖3）。文石高鎂方解石低鎂方解石Mg2+目前十四頁\總數(shù)三十頁\編于十五點

圖3微亮晶重結晶作用目前十五頁\總數(shù)三十頁\編于十五點

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)生的鎂離子的毒害效應，阻礙了晶體的重結晶長大，最終只能形成極小的微泥晶結構。目前十六頁\總數(shù)三十頁\編于十五點3.膠結作用(Cementation)

膠結作用是一種孔隙水的物理化學和生物化學的沉淀作用。作用的結果是在粒間的孔隙中發(fā)生晶體生長，把碳酸鹽顆?；虻V物粘結起來使之變成固結的巖石。目前十七頁\總數(shù)三十頁\編于十五點1)碳酸鹽膠結物的礦物成分和結晶形態(tài)組成碳酸鹽巖膠結物的礦物很多，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。碳酸鹽膠結物主要有3種結晶形態(tài)，即泥晶、纖維晶和較粗的粒狀晶體。目前十八頁\總數(shù)三十頁\編于十五點2）膠結物的世代充填孔隙的膠結物往往由兩個或兩個以上世代組成，有時隨著世代的不同，其組構和微量元素的組成也隨之發(fā)生變化。

早期膠結物一般在顆粒周圍組成薄邊膠結，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）。目前十九頁\總數(shù)三十頁\編于十五點后期膠結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

目前二十頁\總數(shù)三十頁\編于十五點

3）碳酸鹽膠結物的來源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目前二十一頁\總數(shù)三十頁\編于十五點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。目前二十二頁\總數(shù)三十頁\編于十五點(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目前二十三頁\總數(shù)三十頁\編于十五點(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。目前二十四頁\總數(shù)三十頁\編于十五點在地下，還原硫細菌與硫酸鹽產(chǎn)生下列反應：6CaSO4+4H2O+6CO2→6CaCO3+4H2S+11O2+2S5.壓實和壓溶作用(CompactionandPressureDissolution)目前二十五頁\總數(shù)三十頁\編于十五點

碳酸鹽沉積物在上覆層的負荷壓力下，發(fā)生孔隙流體的減少、孔隙度降低、沉積物密度增加、體積減小、顆粒變形破裂、甚至引起顆粒和巖石局部溶解的作用。(1)物理壓實作用(Compaction)物理壓實作用是指碳酸鹽沉積物在上覆巖層的負荷壓力下，發(fā)生水分減少、孔隙度降低、體積縮小、晶體和顆粒趨向緊密排列的作用。目前二十六頁\總數(shù)三十頁\編于十五點常見的物理壓實現(xiàn)象有：顆粒點接觸頻率高、顆粒變形、顆粒間線狀接觸或曲面接觸、顆粒斷裂或破裂等。目前二十七頁\總數(shù)三十頁\編于十五點壓實作用的結果:水排出、最緊密堆積、孔隙減少、變致密。(2)化學壓實作用—壓溶作用(PressureDissolution)壓溶作用指在負荷或應力作用下，在顆粒、晶體和巖層之間的接觸點上，受到最大應力和彈