13碳酸鹽沉積物的沉積后作用

第十三章碳酸鹽沉積物的沉積后作用（post-sedimentationalprocessofcarbonatesediments）第一節(jié)碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型

碳酸鹽沉積物的沉積后作用（廣義的碳酸鹽巖成巖作用），是指碳酸鹽沉積物沉積之后，碳酸鹽沉積物及碳酸鹽巖所發(fā)生的一系列物理的、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、成分以及物理和化學性質(zhì)的變化。碳酸鹽沉積物沉積后作用中的狹義成巖作用類型很多，主要有溶解作用、碳酸鈣礦物的轉(zhuǎn)化作用和重結晶作用、膠結作用、交代作用、壓實及壓溶作用等。第一節(jié)碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型一、溶解作用

溶解作用是由于碳酸鹽沉積物或碳酸鹽巖中孔隙水的性質(zhì)方式了變化，從而引起碳酸鹽礦物或其它成分發(fā)生溶解作用。溶解作用可以發(fā)生在碳酸鹽巖的各個成巖階段，同生期和成巖早期的溶解作用常具選擇行的特點。常形成特征的溶模孔隙（moldpore）。亮晶鮞?；?guī)r，淡水選擇性溶解形成粒內(nèi)溶孔，飛仙關組

第一節(jié)碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型

成巖晚期，由于不穩(wěn)定組分已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈玩V方解石，其溶解作用一般不具選擇性，稱為非選擇性溶解，常形成溶孔、溶洞、溶縫。具殘余鮞粒結構白云巖，粒間溶孔發(fā)育，埋藏溶解作用，飛仙關組第一節(jié)碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型二、碳酸鈣礦物的轉(zhuǎn)化作用和重結晶作用

1、礦物的轉(zhuǎn)化作用－－方解石化作用碳酸鈣礦物的轉(zhuǎn)化作用包括兩個方面：其一是礦物的同質(zhì)多象轉(zhuǎn)化－僅發(fā)生礦物晶格、晶形的變化，不發(fā)生化學成分的變化，如文石轉(zhuǎn)化為低鎂方解石；其二是有化學成分的變化，即有離子的帶入帶出，如高鎂方解石轉(zhuǎn)化為低鎂方解石。研究表明，碳酸鈣礦物的轉(zhuǎn)化是在常溫、常壓狀態(tài)下進行的濕態(tài)轉(zhuǎn)化。

2.重結晶作用

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。一般情況下趨向于出現(xiàn)晶體增大的現(xiàn)象－－“進變新生變形”。特殊情況下也可發(fā)生晶體的縮小，稱為“退變新生變形”作用。第一節(jié)碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型

（1）微亮晶的形成作用某些古代的泥晶石灰?guī)r中，泥晶的粒徑一般為5~10μm，?？藢⑦@種大小的方解石晶體稱為“微亮晶”。它是在成巖過程中通過與Mg離子的遷移有關的重結晶作用造成的。由文石或高鎂方解石組成的海相碳酸鹽泥，在埋藏條件下發(fā)生漸進成巖作用時，通過礦物的轉(zhuǎn)化和重結晶作用，都要轉(zhuǎn)化為低鎂方解石，使晶體增長至5~10μm大小的微亮晶。海洋軟泥受淡水沖洗，解除了“鎂套”的束縛，重結晶為微亮晶方解石的過程第一節(jié)碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型

（2）微泥晶的形成作用在古代石灰?guī)r中，常見某些有孔蟲、珊瑚藻類和糞球粒，它們都由粒徑僅1μm左右的泥晶方解石組成，不透明，?？朔Q之為“微泥晶”。其原始成分可能是鎂方解石，在成巖過程中，由于富鎂孔隙水產(chǎn)生的Mg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。三、膠結作用

1、碳酸鹽膠結物的礦物成分和結晶形態(tài)

現(xiàn)代海洋碳酸鹽膠結物的礦物成分主要為方解石、文石、高鎂方解石和白云石。碳酸鹽膠結物主要有3種結晶形態(tài)：泥晶、纖維晶和較粗的粒狀晶體。影響碳酸鹽膠結物晶體形狀和大小的因素主要有：溶解離子對碳酸鹽膠結物晶出和形態(tài)的影響；結晶速度對碳酸鹽膠結物結晶形態(tài)的影響；底質(zhì)對碳酸鹽膠結物和形態(tài)的影響。第一節(jié)碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型鎂方解石成為平行于C軸的纖維狀或陡斜面體示意圖

Mg/Ca比值影響方解石晶體習性第一節(jié)碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型2、碳酸鹽膠結物的世代

充填孔隙的膠結物往往由兩個或兩個以上的世代組成，隨世代的不同，膠結物的結構和微量元素的組成也有變化。早期膠結物多在顆粒周圍形成薄邊膠結，常見為纖維狀、馬牙狀無鐵方解石，后期膠結物多為粒狀含鐵方解石。亮晶鮞?；?guī)r，具兩世代膠結作用，一世代為纖狀等厚環(huán)邊膠結物，二世代為粒狀膠結物。飛仙關組在碳酸鹽巖中廣泛發(fā)育著新生變形方解石晶體，它們在光學顯微鏡下與亮晶方解石膠結物的特征有許多相似之處。兩者的主要區(qū)別如下：

1)新生變形晶體大小不均，常呈斑塊狀或不規(guī)則狀分布；亮晶膠結物充填孔隙或呈皮殼狀形式出現(xiàn)。

2)孔隙膠結物具充填組構，其長軸常垂直孔隙壁生長，向孔隙中心晶體增大，個數(shù)減少；新生變形晶體的似球狀斑塊則相反，中心為微亮晶，外部為放射狀排列的較大的長形晶體。

3、亮晶方解石膠結物與新生變形方解石的區(qū)別

第一節(jié)碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型3)新生變形晶體可破壞顆粒邊界，但常保存其殘余組構；鑄型顆粒小的亮晶膠結物不破壞顆粒邊界，其特征與孔隙充填組構類似，常具兩個以上世代，不同世代晶體的成分和組構可以不同。4)亮晶膠結物干凈透明，不含原巖殘余物；新生變形晶體因常含上述雜質(zhì)而顯得較渾濁，當有機質(zhì)多時，還會使晶體顯淡褐色或略具多色性。

5)新生變形晶體晶間界面一般為彎曲狀；膠結物亮晶晶間界面較平直，三個晶體接合時合成一個180°的貼面，接合率高達30%～73%。

6)骨骼的重結晶共軸環(huán)邊(交代環(huán)邊)切割鄰近的基質(zhì)或顆粒，膠結物的共軸環(huán)邊與鄰近的膠結物或顆粒分界清楚，無切割。第一節(jié)碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型四、交代作用

原來的礦物和組分被新礦物取代的作用稱為交代作用。碳酸鹽巖中，常見的交代作用有：

1、去白云化作用方解石交代白云石的作用稱為去白云化作用。是在富含硫酸鹽的地下水作用下進行的，其反應式為：CaMg(CO3)2+CaSO4﹒2H2O→2CaCO3+MgSO4+2H2O

由去白云化作用形成的方解石晶體粗大，多呈不規(guī)則狀，可見白云石的菱面體假晶。常因交代不完全，在方解石晶體中殘留白云石質(zhì)點。第一節(jié)碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型第一節(jié)碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型2、石膏化和硬石膏化作用

石膏、硬石膏礦物交代碳酸鹽礦物或組分的現(xiàn)象稱為石膏化或硬石膏化作用。其發(fā)生與含硫酸鹽的孔隙水作用有關。交代成因的石膏、硬石膏，一般具有被交代礦物或顆粒的假象。交代不完全時，晶體中保留有殘留晶體的包體。膏質(zhì)白云巖，石膏發(fā)育，硬石膏作用，飛仙關組

第一節(jié)碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型3、去石膏化作用

石膏、硬石膏礦物被碳酸鹽礦物交代的現(xiàn)象稱為去石膏化作用。其發(fā)生與地表淡水和細菌的作用有關。在地下，還原硫細菌與硫酸鹽產(chǎn)生如下反應：6CaSO4+4H2O+6CO2

→6CaCO3+4H2S+11O2+2S五、壓實和壓溶作用

1.壓實作用顆粒碳酸鹽巖中常見的壓實現(xiàn)象有：顆粒點接觸頻率高、顆粒定向和變形、顆粒間線狀接觸或曲面接觸、顆粒壓平、顆粒破裂、顆粒錯斷或分離、顆粒表皮撕裂、揉皺、顆粒內(nèi)部構造變形。

2.壓溶作用主要壓溶構造有：縫合線構造、顆粒間的微縫合線第二節(jié)碳酸鹽沉積物沉積后作用的環(huán)境及特征

碳酸鹽的沉積后環(huán)境可劃分為五種基本類型，即：

海水環(huán)境－－海水潛流亞環(huán)境 海水滲流亞環(huán)境淡水環(huán)境－－淡水潛流亞環(huán)境 淡水滲流亞環(huán)境 海水－淡水混合環(huán)境 埋藏環(huán)境－－淺埋亞環(huán)境 深埋亞環(huán)境 表生環(huán)境第三節(jié)成巖序列和成巖階段

一、成巖序列成巖序列是在同一成巖體中，各類成巖作用發(fā)育和演化的次序。不同的碳酸鹽巖沉積體具有不同的成巖序列，相同的碳酸鹽沉積物可具有不同的成巖序列（P194，圖14～10）。二、成巖階段及其劃分標志（P194，表14～2）①影響碳酸鹽沉積物沉積后變化的因素有哪些？②研究碳酸鹽沉積物沉積后作用的意義有哪些？③試述碳