14-第十一章 碳酸盐沉积物(岩)的沉积后作用n

第八节碳酸盐沉积物（岩）的沉积后作用一、碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型一）溶解作用由于碳酸盐沉积物或碳酸盐岩中孔隙水的性质发生变化而引起碳酸盐矿物或其它成分发生溶解的作用。是介质溶液的化学平衡遭到了破坏1.发生条件CaCO3不饱和，并为弱酸性孔隙水具有流动性2.发生在成岩作用的各个阶段溶解水体早成岩期（同生期）大气淡水成岩期粒间水（弱酸性）表生期大气淡水（地表水）3.成岩各阶段溶解作用的特点成岩早期选择性溶解不稳定组分（文石、高镁方解石）先被溶解常形成铸模孔成岩晚期非选择性溶解溶孔、溶缝、溶洞4.石油地质意义重要亮晶鲕粒云岩，粒间、粒内溶孔，粒间溶孔为晶粒状白云石胶结3.成岩各阶段溶解作用的特点成岩晚期非选择性溶解溶孔、溶缝、溶洞颗粒云岩，螺化石、藻屑溶孔一、碳酸盐沉积物沉积后作用的主要类型二）碳酸盐矿物的转化和重结晶作用1.矿物的转化作用矿物的同质多象转化晶格和晶形变化而化学成分不变文石→低镁方解石矿物的异质同象转化有离子的带入和带出，化学成分变化，晶格和晶形无变化高镁方解石→低镁方解石二、碳酸盐矿物的转化和重结晶作用矿物的转化作用——方解石化作用现代浅海的碳酸钙沉积物是由文石、高镁方解石、低镁方解石组成，但在相应环境中形成的古代石灰岩却都由低镁方解石组成。文石、高镁方解石→低镁方解石转化过程文石、高镁方解石在极小范围内溶解并立即沉淀出方解石二、碳酸盐矿物的转化和重结晶作用2.重结晶作用简单重结晶矿物晶体大小变化成分不变应力重结晶在应力作用下矿物晶格发生变形简单重结晶和应力重结晶现象不好区分时，统称为“新生变形作用”（Folk）,即广义的重结晶。二、碳酸盐矿物的转化和重结晶作用单纯的重结晶作用是指在成岩作用过程中，矿物的晶体形状和大小发生变化而主要矿物成分不改变的作用。晶体长大——进变新生变形作用→微亮晶晶体缩小——退变新生变形作用→微泥晶（1）微亮晶某些古代泥晶石灰岩，其泥晶的粒径一般为5～10μm（而现代沉积仅为1～3μm），Folk将其称为微亮晶，它是在成岩过程中，通过与镁离子的迁移有关的重结晶作用形成的。微亮晶形成过程矿物转化和重结晶冲洗作用，粘土矿物吸附作用重结晶作用低镁方解石（5～10μ）（微亮晶）低镁方解石（2～3μ）低镁方解石（2～3μ）＋镁离子（分布于方解石周围→镁套）由文石或高镁方解石组成的海相碳酸盐泥（1～2μ）二、碳酸盐矿物的转化和重结晶作用2.重结晶作用（2）微泥晶古代某些石灰岩中，如某些有孔虫、珊瑚藻类、粪球粒等，均由仅1μ±的泥晶方解石组成，不显光性，反射光下略带白色，福克称其为“微泥晶”，其形成是镁方解石在成岩作用过程中，由于富镁孔隙水产生的镁离子毒害效应，阻碍晶体重结晶长大，最终只能形成极小的微泥晶结构。微亮晶和微泥晶的形成均有两个过程早期的矿物转化稍后的重结晶作用第一节碳酸盐沉积物沉积后作用的主要类型晶体长大→微亮晶（5～10µ）——重结晶作用如果介质水中有镁离子存在，晶体长不大晶体缩小→微泥晶（1µ）不显光性镁离子毒害效应是阻止晶体长大的作用第一节碳酸盐沉积物沉积后作用的主要类型三、胶结作用类似于碎屑岩，把碳酸盐颗粒或矿物粘结起来使之变成固结的岩石，其途径是形成胶结物。孔隙充填作用1.胶结物的种类碳酸盐类矿物方解石、文石、高镁方解石、白云石、铁方解石、铁白云石非碳酸盐矿物海绿石、石膏、硬石膏、盐类三、胶结作用2.胶结物的形态泥晶文石、高镁方解石纤维晶纤维状、针状文石、高镁方解石粒状晶自形、半自形菱面体，叶片状、他形方解石、白云石三、胶结作用3.胶结物的结构环边状分布胶结物沿颗粒外表面呈环带分布栉壳状分布共轴生长主要见于棘皮动物的棘刺、海百合茎板中，沿方解石C轴优先生长新月形晶粒连晶式三、胶结作用4.碳酸盐胶结物结晶和形态的影响因素（1）溶液离子地质环境中，控制CaCO3结晶和形态的离子主要有Mg2+、Ca2+、Sr2+、SO42-Mg/Ca高文石、高镁方解石——针状、陡峭的菱面体Mg/Ca低低镁方解石——菱面体、规则或不规则粒状晶体形态不同主要受镁离子毒害效应的影响纤维状晶体的成因（镁离子侧向毒害效应）离子参与晶格构造,离子大小影响晶体构造镁离子进入面网层内部没有影响镁离子进入面网层边缘阻止晶体生长晶格缺陷构造三、胶结作用4.碳酸盐胶结物结晶和形态的影响因素（2）结晶速度影响晶体的大小和形态结晶缓慢晶体较大，为粒状晶（有利于排除镁离子的毒害效应）结晶迅速纤维晶三、胶结作用4.碳酸盐胶结物结晶和形态的影响因素（3）底质的影响底质：胶结物赖以沉淀的物质①同质成核（胶结物与底质矿物成分相同）A.干净的微粒多晶矿物底质胶结物晶体的C轴或最长晶轴与底质原始表面垂直，呈纤维状、粒状B.大的单晶底质胶结物与单晶底质呈明显的共轴生长（呈现一大晶体，具统一消光性）同质成核干净的微粒多晶矿物底质大的单晶底质三、胶结作用4.碳酸盐胶结物结晶和形态的影响因素（3）底质的影响②异质成核（胶结物与底质的成分不一致）如方解石胶结物在文石或石英颗粒表面生长等晶粒状（微粒、隐粒）与同质成核相比，生长缓慢，体积较小三、胶结作用5.胶结物的世代（两个或两个以上的世代）早期纤维状、马牙状方解石（环带结构）后期粒状（含铁）方解石含铁量不同可出现多期胶结三、胶结作用6.亮晶方解石胶结物与新生变形方解石的区别类似于胶结物与灰泥重结晶的区别晶体大小与分布干净程度生长方式与颗粒之间的关系晶面特征生物骨骼重结晶参考P222自学总结第一节碳酸盐沉积物沉积后作用的主要类型四、交代作用白云化作用去白云化作用（方解石化作用）√硅化石膏化和硬石膏化√去石膏化√菱铁矿化黄铁矿化四、交代作用1.去白云化作用（方解石化作用）——方解石交代白云石（1）机理①富含硫酸盐的地表条件下CaMg(CO3)2+CaSO4·2H2O→2CaCO3+MgSO4+2H2O白云石与石膏共生→方解石＋泻利盐产出环境含石膏的白云岩或有石膏夹层的白云岩地区②黄铁矿或其它硫化物氧化生成硫酸根四、交代作用1.去白云化作用（2）特征①溶孔发育（泄利盐易溶被带走，形成多孔石灰岩）②风化外貌介于石灰岩和白云岩之间微带红色保留不太发育的刀砍纹③具有交代痕迹方解石呈白云石菱面体假象、白云石残余组构④蒸发系列缺少膏盐层（被溶解）去白云化中晶云岩，白云石环带状，内部暗色环边为方解石，晶间为泥晶方解石充填方解石交代白云石，晶溶孔，混合染色液四、交代作用2.石膏化和硬石膏化石膏、硬石膏交代碳酸盐矿物或组分的现象与含硫酸盐的孔隙水活动有关石膏脱水变为硬石膏3.去石膏化作用石膏、硬石膏晶体被碳酸盐矿物交代的作用与地表淡水和细菌的作用有关石膏与酸性介质作用→方解石膏化亮晶砂屑含膏云岩，残余砂屑，白云石与硬石膏胶结，无孔隙亮晶砂屑膏质云岩，板状、放射状硬石膏，孔隙全充填去膏化白云岩，刀刃状白云石为去膏化产物，晶粒大小不等亮晶异形粒云岩，石膏假晶内有异形粒残余，染色第一节碳酸盐沉积物沉积后作用的主要类型五、压实作用和压溶作用类似碎屑岩压实作用孔隙流体减少孔隙度降低沉积物密度增大颗粒变形、破裂压溶作用缝合线颗粒间缝合接触物理压实作用物理压实作用伴有压溶作用压实压溶，泥晶灰岩缝合线内含油，并有高岭石充填六.生物成岩作用1.藻钻孔藻类附着在碳酸盐颗粒表面生长,形成一系列的钻孔.2.泥晶套由内石藻在碳酸盐颗粒边缘钻孔或向外生长，以及泥晶碳酸盐在孔洞或藻间沉淀或充填所形成的泥晶包壳。内石藻：主要包括非钙质蓝藻、绿藻和红藻根据其活动过程和方式不同破坏型泥晶套内石藻从颗粒边缘向内钻孔，形成的藻钻孔被泥晶方解石充填或沉淀——泥晶化作用建设型泥晶套形成于颗粒外表面，由内石藻附着在颗粒表面向外生长，死亡后钙化和粘结泥晶方解石而成。第二节(自学)碳酸盐沉积物沉积后作用的环境按水的特征及其是否充满孔隙一、海水环境（海水渗流及海水潜流亚环境）二、大气淡水环境（淡水渗流和淡水潜流亚环境）三、海水—淡水混合环境四、埋藏环境（浅埋藏和深埋藏）五、表生环境碳酸盐沉积后作用环境示意图第三节碳酸盐沉积物（岩）的成岩阶段划分一、划分方案1.同生阶段大气淡水环境海（湖）底（水）环境混合水环境2.早成岩期——浅埋藏成岩环境3.晚成岩期——深埋藏成岩环境4.表生期——表生成岩环境复习与预习复习成岩作用的主要类型及特征溶解作用、碳酸盐矿物转化和重结晶作用、胶结作用、交代作用、压实压溶作用沉积后作用的环境海水环境、大气淡水环境、海水—混合水环境、埋藏环境、表生环境成岩阶段划分同生期、早成岩期、晚成岩期、表生期