第六章碳酸鹽沉積物(巖)的沉積后作用

第八節(jié)碳酸鹽沉積物（巖）的沉積后作用一、碳酸鹽沉積物（巖）

沉積后作用的主要類型一）溶解作用由于碳酸鹽沉積物或碳酸鹽巖中孔隙水的性質(zhì)發(fā)生變化而引起碳酸鹽礦物或其它成分發(fā)生溶解的作用。是介質(zhì)溶液的化學(xué)平衡遭到了破壞1.發(fā)生條件CaCO3不飽和，并為弱酸性孔隙水具有流動(dòng)性2.發(fā)生在成巖作用的各個(gè)階段溶解水體早成巖期（同生期）大氣淡水成巖期粒間水（弱酸性）表生期大氣淡水（地表水）3.成巖各階段溶解作用的特點(diǎn)成巖早期選擇性溶解不穩(wěn)定組分（文石、高鎂方解石）先被溶解常形成鑄?？?/p>

亮晶鮞粒云巖，粒間、粒內(nèi)溶孔，粒間溶孔為晶粒狀白云石膠結(jié)3.成巖各階段溶解作用的特點(diǎn)成巖晚期非選擇性溶解溶孔、溶縫、溶洞顆粒云巖，螺化石、藻屑溶孔一、碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型二）碳酸鹽礦物的轉(zhuǎn)化和重結(jié)晶作用1.礦物的轉(zhuǎn)化作用礦物的同質(zhì)多象轉(zhuǎn)化晶格和晶形變化而化學(xué)成分不變文石→低鎂方解石礦物的異質(zhì)同象轉(zhuǎn)化有離子的帶入和帶出，化學(xué)成分變化，晶格和晶形無(wú)變化高鎂方解石→低鎂方解石二）碳酸鹽礦物的轉(zhuǎn)化和重結(jié)晶作用礦物的轉(zhuǎn)化作用——方解石化作用現(xiàn)代淺海的碳酸鈣沉積物是由文石、高鎂方解石、低鎂方解石組成，但在相應(yīng)環(huán)境中形成的古代石灰?guī)r卻都由低鎂方解石組成。文石、高鎂方解石→低鎂方解石轉(zhuǎn)化過(guò)程文石、高鎂方解石在極小范圍內(nèi)溶解并立即沉淀出方解石二）碳酸鹽礦物的轉(zhuǎn)化和重結(jié)晶作用2.重結(jié)晶作用簡(jiǎn)單重結(jié)晶礦物晶體大小變化成分不變應(yīng)力重結(jié)晶在應(yīng)力作用下礦物晶格發(fā)生變形簡(jiǎn)單重結(jié)晶和應(yīng)力重結(jié)晶現(xiàn)象不好區(qū)分時(shí)，統(tǒng)稱為“新生變形作用”（Folk）,即廣義的重結(jié)晶。二）碳酸鹽礦物的轉(zhuǎn)化和重結(jié)晶作用單純的重結(jié)晶作用是指在成巖作用過(guò)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。晶體長(zhǎng)大——進(jìn)變新生變形作用→微亮晶晶體縮小——退變新生變形作用→微泥晶（1）微亮晶某些古代泥晶石灰?guī)r，其泥晶的粒徑一般為5～10μm（而現(xiàn)代沉積僅為1～3μm），F(xiàn)olk將其稱為微亮晶，它是在成巖過(guò)程中，通過(guò)與鎂離子的遷移有關(guān)的重結(jié)晶作用形成的。微亮晶形成過(guò)程二）碳酸鹽礦物的轉(zhuǎn)化和重結(jié)晶作用2.重結(jié)晶作用（2）微泥晶古代某些石灰?guī)r中，如某些有孔蟲(chóng)、珊瑚藻類、糞球粒等，均由僅1μm±的泥晶方解石組成，不顯光性，反射光下略帶白色，?？朔Q其為“微泥晶”，其形成是鎂方解石在成巖作用過(guò)程中，由于富鎂孔隙水產(chǎn)生的鎂離子毒害效應(yīng)，阻礙晶體重結(jié)晶長(zhǎng)大，最終只能形成極小的微泥晶結(jié)構(gòu)。微亮晶和微泥晶的形成均有兩個(gè)過(guò)程早期的礦物轉(zhuǎn)化稍后的重結(jié)晶作用晶體長(zhǎng)大→微亮晶（5～10μ

）——重結(jié)晶作用如果介質(zhì)水中有鎂離子存在，晶體長(zhǎng)不大晶體縮小→微泥晶（1μ

）不顯光性鎂離子毒害效應(yīng)是阻止晶體長(zhǎng)大的作用二）碳酸鹽礦物的轉(zhuǎn)化和重結(jié)晶作用三）膠結(jié)作用類似于碎屑巖，把碳酸鹽顆?；虻V物粘結(jié)起來(lái)使之變成固結(jié)的巖石的作用，其途徑是形成膠結(jié)物。孔隙充填作用1.膠結(jié)物的種類碳酸鹽類礦物方解石、文石、高鎂方解石、白云石、鐵方解石、鐵白云石非碳酸鹽礦物海綠石、石膏、硬石膏、鹽類一、碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型三）膠結(jié)作用2.膠結(jié)物的形態(tài)泥晶文石、高鎂方解石纖維晶纖維狀、針狀文石、高鎂方解石粒狀晶自形、半自形菱面體，葉片狀、他形方解石、白云石三）膠結(jié)作用3.膠結(jié)物的結(jié)構(gòu)環(huán)邊狀分布膠結(jié)物沿顆粒外表面呈環(huán)帶分布櫛殼狀分布共軸生長(zhǎng)主要見(jiàn)于棘皮動(dòng)物的棘刺、海百合莖板中，沿方解石C軸優(yōu)先生長(zhǎng)新月形晶粒連晶式三）膠結(jié)作用4.碳酸鹽膠結(jié)物結(jié)晶和形態(tài)的影響因素（1）溶液離子地質(zhì)環(huán)境中，控制CaCO3結(jié)晶和形態(tài)的離子主要有Mg2+、Ca2+、Sr2+、SO42-Mg/Ca高文石、高鎂方解石——針狀、陡峭的菱面體Mg/Ca低低鎂方解石——菱面體、規(guī)則或不規(guī)則粒狀晶體形態(tài)不同主要受鎂離子毒害效應(yīng)的影響纖維狀晶體的成因（鎂離子側(cè)向毒害效應(yīng)）離子參與晶格構(gòu)造,離子大小影響晶體構(gòu)造鎂離子進(jìn)入面網(wǎng)層內(nèi)部沒(méi)有影響鎂離子進(jìn)入面網(wǎng)層邊緣阻止晶體生長(zhǎng)

晶格缺陷構(gòu)造鎂離子對(duì)白云石晶體生長(zhǎng)不產(chǎn)生毒害效應(yīng)碳酸根離子層被鈣離子層和鎂離子層隔開(kāi)，進(jìn)入的鎂離子都能被結(jié)合到適當(dāng)?shù)逆V離子層中。三）膠結(jié)作用4.碳酸鹽膠結(jié)物結(jié)晶和形態(tài)的影響因素（2）結(jié)晶速度影響晶體的大小和形態(tài)結(jié)晶緩慢—有利于排除鎂離子的毒害效應(yīng)晶體較大，為粒狀晶結(jié)晶迅速泥晶結(jié)構(gòu)、纖維晶三、膠結(jié)作用4.碳酸鹽膠結(jié)物結(jié)晶和形態(tài)的影響因素（3）底質(zhì)的影響底質(zhì)：膠結(jié)物賴以沉淀的物質(zhì)①同質(zhì)成核（膠結(jié)物與底質(zhì)礦物成分相同）A.干凈的微粒多晶礦物底質(zhì)共軸生長(zhǎng)、鑲嵌結(jié)構(gòu)—膠結(jié)物晶體的C軸或最長(zhǎng)晶軸與底質(zhì)原始表面垂直，呈纖維狀、粒狀—世代結(jié)構(gòu)B.大的單晶底質(zhì)膠結(jié)物與單晶底質(zhì)呈明顯的共軸生長(zhǎng)（呈現(xiàn)一大晶體，具統(tǒng)一消光性）同質(zhì)成核干凈的微粒多晶礦物底質(zhì)大的單晶底質(zhì)三、膠結(jié)作用4.碳酸鹽膠結(jié)物結(jié)晶和形態(tài)的影響因素（3）底質(zhì)的影響②異質(zhì)成核（膠結(jié)物與底質(zhì)的成分不一致）如方解石膠結(jié)物在文石或石英顆粒表面生長(zhǎng)等晶粒狀（微粒、隱粒）與同質(zhì)成核相比，生長(zhǎng)緩慢，體積較小5.膠結(jié)物的世代（兩個(gè)或兩個(gè)以上的世代）早期纖維狀、馬牙狀方解石（環(huán)帶結(jié)構(gòu)）后期粒狀（含鐵）方解石含鐵量不同可出現(xiàn)多期膠結(jié)三、膠結(jié)作用6.亮晶方解石膠結(jié)物與新生變形方解石的區(qū)別類似于膠結(jié)物與灰泥重結(jié)晶的區(qū)別晶體大小與分布干凈程度生長(zhǎng)方式與顆粒之間的關(guān)系晶面特征生物骨骼重結(jié)晶參考P222自學(xué)總結(jié)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√菱鐵礦化黃鐵礦化一、碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型四、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）機(jī)理①富含硫酸鹽的地表?xiàng)l件下CaMg(CO3)2+CaSO4·2H2O→2CaCO3+MgSO4+2H2O白云石與石膏共生→方解石＋瀉利鹽產(chǎn)出環(huán)境含石膏的白云巖或有石膏夾層的白云巖地區(qū)②黃鐵礦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溶孔發(fā)育（泄利鹽易溶被帶走，形成多孔石灰?guī)r）②風(fēng)化外貌介于石灰?guī)r和白云巖之間微帶紅色保留不太發(fā)育的刀砍紋③具有交代痕跡方解石呈白云石菱面體假象、白云石殘余組構(gòu)④蒸發(fā)系列缺少膏鹽層（被溶解）去白云化中晶云巖，白云石環(huán)帶狀，內(nèi)部暗色環(huán)邊為方解石，晶間為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、硬石膏交代碳酸鹽礦物或組分的現(xiàn)象與含硫酸鹽的孔隙水活動(dòng)有關(guān)石膏脫水變?yōu)橛彩?.去石膏化作用石膏、硬石膏晶體被碳酸鹽礦物交代的作用與地表淡水和細(xì)菌的作用有關(guān)6CaSO4+4H2O+6CO2→6CaCO3+4H2S+11O2+2S石膏與酸性介質(zhì)作用→方解石膏化亮晶砂屑含膏云巖，殘余砂屑，白云石與硬石膏膠結(jié)，無(wú)孔隙亮晶砂屑膏質(zhì)云巖，板狀、放射狀硬石膏，孔隙全充填去膏化白云巖，刀刃狀白云石為去膏化產(chǎn)物，晶粒大小不等亮晶異形粒云巖，石膏假晶內(nèi)有異形粒殘余，染色一、碳酸鹽沉積物沉積后作用的主要類型五）壓實(shí)作用和壓溶作用類似碎屑巖壓實(shí)作用孔隙流體減少孔隙度降低沉積物密度增大顆粒變形、破裂壓溶作用縫合線顆粒間縫合接觸物理壓實(shí)作用物理壓實(shí)作用伴有壓溶作用壓實(shí)壓溶，泥晶灰?guī)r縫合線內(nèi)含油，

并有高嶺石充填六）生物成巖作用1.藻鉆孔藻類附著在碳酸鹽顆粒表面生長(zhǎng),形成一系列的鉆孔.2.泥晶套由內(nèi)石藻在碳酸鹽顆粒邊緣鉆孔或向外生長(zhǎng)，以及泥晶碳酸鹽在孔洞或藻間沉淀或充填所形成的泥晶包殼。內(nèi)石藻：主要包括非鈣質(zhì)藍(lán)藻、綠藻和紅藻根據(jù)其活動(dòng)過(guò)程和方式不同破壞型泥晶套內(nèi)石藻從顆粒邊緣向內(nèi)鉆孔，形成的藻鉆孔被泥晶方解石充填或沉淀——泥晶化作用建設(shè)型泥晶套形成于顆粒外表面，由內(nèi)石藻附著在顆粒表面向外生長(zhǎng)，死亡后鈣化和粘結(jié)泥晶方解石而成。二、碳酸鹽沉積物沉積后作用的環(huán)境(自學(xué))按水的特征及其是否充滿孔隙一、海水環(huán)境（海水滲流及海水潛流亞環(huán)境）二、大氣