碳酸鹽巖成巖環(huán)境劃分及成巖作用特征

關(guān)于碳酸鹽巖成巖環(huán)境劃分及成巖作用特征第1頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目錄一、基本概念二、成巖環(huán)境劃分及成巖作用特征三、成巖作用的階段劃分第2頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、基本概念成巖環(huán)境：與成巖作用關(guān)系密切的環(huán)境稱(chēng)之為成巖環(huán)境。根據(jù)水的特征及其是否充滿(mǎn)孔隙，可將碳酸鹽的沉積后環(huán)境劃分為五種基本類(lèi)型：第3頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月海水環(huán)境大氣淡水環(huán)境海水一淡水混合環(huán)境埋藏環(huán)境表生環(huán)境海水潛流環(huán)境海水滲流環(huán)境淡水潛流環(huán)境淡水滲流環(huán)境淺埋環(huán)境深埋環(huán)境碳酸鹽巖成巖作用環(huán)境第4頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

海洋碳酸鹽沉積物沉積后經(jīng)歷的環(huán)境演化視埋藏條件或暴露條件的不同，表現(xiàn)為不同的演化系列（圖1），主要是由海水環(huán)境到埋藏環(huán)境的演化系列(由于埋藏變深)、由埋藏環(huán)境到表生環(huán)境的演化系列(由于構(gòu)造抬升使埋藏變淺)，以及由海水環(huán)境到淡水環(huán)境的演化系列(由于埋藏變淺)。第5頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月每種沉積環(huán)境會(huì)發(fā)生不同類(lèi)型的成巖作用圖1碳酸鹽巖沉積物沉積后作用環(huán)境示意圖第6頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、成巖環(huán)境劃分及成巖作用特征

1、海水環(huán)境(seawaterenvironments)

以正常低海平面為界，海水(海底)沉積后作用環(huán)境發(fā)為海水滲流和海水潛流兩個(gè)亞環(huán)境。

1)、海水潛流亞環(huán)境及其成巖作用

處于正常低潮線(xiàn)以下的海底。主要成巖作用：溶解作用、膠結(jié)作用、生物成巖作用(即藻鉆孔和泥晶化作用)和新生變形等作用。第7頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(1)溶解作用:主要發(fā)生在深海文石和方解石類(lèi)各自溶躍面和補(bǔ)償深度之間的范圍內(nèi)。按照深度，溶解作用可分為兩個(gè)帶:部分溶解作用帶:沉淀作用帶底界至方解石溶躍面的深海環(huán)境，主要為生物成因的鎂方解石和方解石堆積，以及文石溶解與局部新生變形。積極溶解作用帶:方解石溶躍面及其補(bǔ)償深度間的深海區(qū)，極地為淺水區(qū)。全部為生物成因的方解石堆積，顯示有大量侵蝕的證據(jù)。第8頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第9頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(2)膠結(jié)作用:溫暖的淺海海底膠結(jié)物的成分為文石和鎂方解石，深水中還有方解石膠結(jié)物生成。

(3)生物成巖作用—藻鉆孔和泥晶化:生物成巖作用主要包括藻類(lèi)、真菌和鉆孔生物的鉆孔與侵蝕以及鉆孔生物死后的孔洞被細(xì)粒碳酸鹽沉積物充填或膠結(jié)物沉淀，最終將顆?；驇r石的泥晶化。第10頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(4)新生變形作用:在熱帶淺海環(huán)境，已發(fā)現(xiàn)少數(shù)鎂方解石質(zhì)有孔蟲(chóng)和珊瑚藻轉(zhuǎn)化為文石，以及部分文石膠結(jié)物和生物骨殼變?yōu)殒V方解石。在深水環(huán)境，也見(jiàn)有文石和鎂方解石轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐摹５?1頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）、海水滲流亞環(huán)境及其成巖作用

沿濱線(xiàn)分布的碳酸鹽沉積地帶，其位置相當(dāng)于潮間和潮上帶，是巖石—水—空氣接觸的三相環(huán)境。主要成巖作用：膠結(jié)作用（海灘巖、碳酸鹽結(jié)殼的形成）、藻鉆孔和泥晶化作用、交代作用等作用。第12頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(1)膠結(jié)作用:主要有碳酸鹽灘的膠結(jié)作用(海灘巖的形成)和碳酸鹽泥坪的膠結(jié)作用(碳酸鹽結(jié)殼的形成)?，F(xiàn)代海灘巖大多分布于南北緯35°之間的地帶，低潮時(shí)，海灘出露在大氣中，熱帶和亞熱帶的蒸發(fā)作用使水中CO2迅速逸散，CaCO3過(guò)飽和而沉淀。碳酸鹽泥坪的膠結(jié)作用可形成碳酸鹽膠結(jié)物結(jié)殼。在干旱氣候地區(qū)，這種碳酸鹽潮坪結(jié)殼十分發(fā)育，可遍布整個(gè)潮坪?，F(xiàn)代波斯灣南岸廣泛發(fā)育此類(lèi)碳酸鹽坪的結(jié)殼。第13頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(2)藻鉆孔和泥晶化作用:在潮間帶，藻鉆孔和泥晶化比較常見(jiàn)，其特征與海水潛流亞環(huán)境相同。(3)交代作用:在潮間上帶，干熱氣候區(qū)的浪花飛濺帶和潮上帶，高M(jìn)g/Ca比率的孔隙水可以使碳酸鈣沉積物發(fā)生白云石化作用。此外，藻類(lèi)誘發(fā)沉淀作用造成的局部強(qiáng)堿性環(huán)境，有可能引起碳酸鈣礦物交代二氧化硅礦物或長(zhǎng)石。第14頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、大氣淡水環(huán)境

(aerialfreshwaterenvironments)

現(xiàn)代海洋沉積的研究表明：碳酸鹽沉積物的成巖并不需要高溫高壓和埋藏的地下環(huán)境，它們可以在地表環(huán)境中，在常溫常壓條件下，依靠淡水的膠結(jié)作用即可完成。具體可分滲流與潛流兩個(gè)亞環(huán)境。第15頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1)淡水滲流亞環(huán)境及其成巖作用淡水滲流亞環(huán)境位于潛水面以上，根據(jù)孔隙水中的CaCO3飽和情況，分為溶解與沉淀兩個(gè)帶。(1)溶解帶:在潮濕氣候區(qū)，溶有CO2的雨水下滲可使孔隙水的酸性增加，成巖作用主要為溶解作用。該帶深度一般較淺，但有時(shí)也可以延伸到潛水面。第16頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(2)沉淀帶:出現(xiàn)在滲流帶中孔隙水處于飽和狀態(tài)的任何地方，因孔隙水的蒸發(fā)或CO2脫氣而產(chǎn)生沉淀。在潮濕氣候區(qū)，有利于下部發(fā)生沉淀和膠結(jié)作用;在較干燥氣候區(qū)，地表形成鈣結(jié)層;在過(guò)渡氣候區(qū)和地形起伏的地區(qū)，于泉邊形成石灰華，在石灰?guī)r洞穴中形成洞穴膠結(jié)。淡水滲流成巖作用主要有溶解作用及膠結(jié)作用。第17頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)溶解作用:文石質(zhì)生物骨殼、鱺?；蚓w溶蝕后形成溶?？紫叮蛐纬山M構(gòu)選擇性溶孔。(2)膠結(jié)作用:大氣淡水大多含鎂量低，形成的膠結(jié)物主要是低鎂方解石。由于晶體生長(zhǎng)只能達(dá)到水一空氣的界面，所以膠結(jié)物常以等粒狀晶體居多，膠結(jié)物厚度不均，孔隙被膠結(jié)物填滿(mǎn)時(shí)，具有孔隙充填組構(gòu)。富鎂方解石沉積物被淡水溶解，有可能形成文石甚至含鎂方解石的膠結(jié)物。第18頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)淡水潛流亞環(huán)境及其成巖作用淡水潛流亞環(huán)境位于潛水面之下，自上而下可分為3個(gè)帶：未飽和帶、活動(dòng)飽和帶、停滯飽和帶。(1)未飽和帶:位于潛流帶最上部，來(lái)自滲流帶的酸性水使該帶處于不飽和碳酸鹽狀態(tài)，成巖作用主要是溶解作用。第19頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(2)活動(dòng)飽和帶:孔隙被飽和碳酸鈣的孔隙水充滿(mǎn)，活躍的水循環(huán)有利于發(fā)生廣泛的膠結(jié)作用，次為新生變形和重結(jié)晶作用。(3)停滯飽和帶:該帶位于淡水潛流環(huán)境的較深部位，水的運(yùn)動(dòng)很緩慢。主要發(fā)生的是新生變形作用。第20頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、海水—淡水混合環(huán)境

mixedenvironmentsofseawaterandfreshwater

該環(huán)境處于淡水潛流帶之下與海水潛流帶之上的過(guò)渡位置，以形成半咸水為特征。在潮濕氣候區(qū)，海濱、島嶼以及海退的礁、灘環(huán)境，都可能出現(xiàn)海水—淡水混合成巖環(huán)境?；旌蠋У奈恢门c季節(jié)降雨量的位置相適應(yīng)，隨時(shí)間而變動(dòng)。第21頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.埋藏環(huán)境埋藏成巖作用是在近地表的淡水成巖作用帶和海底成巖作用帶之下、在低級(jí)變質(zhì)作用帶之上，發(fā)生的各種物理和化學(xué)的變化。5.表生環(huán)境碳酸鹽巖被埋藏后，在構(gòu)造作用下又可向地表抬升，從而處于表生成巖環(huán)境。表生作用帶一般以地下水面為上界，古侵蝕面以下的巖層，由于淡水溶蝕淋濾，還可將早期孔隙膠結(jié)再溶解，形成新的溶解孔隙。加之又可將原有孔隙裂縫擴(kuò)大，故可形成良好的孔洞發(fā)育層，?？沙蔀闃O好的油氣儲(chǔ)集巖。第22頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、成巖作用的階段劃分

在碳酸鹽巖成巖歷史演化階段中，其中的有機(jī)質(zhì)成熟并形成烴類(lèi)的演化階段性很明顯。且由于海平面升降及地殼運(yùn)動(dòng)使沉積物和碳酸鹽巖處于暴露或埋藏，形成不同的成巖環(huán)境及其產(chǎn)物。結(jié)合烴類(lèi)演化的階段性結(jié)合成巖環(huán)境、巖石學(xué)特征、次生空隙類(lèi)型把成巖階段劃分為（表1）：第23頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)同生階段:可與大氣淡水環(huán)境和海