《碳酸鹽巖及其它巖類》課件

碳酸鹽巖及其它巖類地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程課程概述課程目標(biāo)掌握碳酸鹽巖及相關(guān)巖類知識(shí)主要內(nèi)容碳酸鹽巖基礎(chǔ)、分類、成因與應(yīng)用學(xué)習(xí)方法第一部分：碳酸鹽巖基礎(chǔ)知識(shí)定義以碳酸鹽礦物為主要成分的沉積巖重要性重要油氣儲(chǔ)層與工業(yè)原料分布碳酸鹽巖的定義主要成分碳酸鹽礦物含量超過(guò)50%的沉積巖石灰?guī)r以方解石為主要成分白云巖碳酸鹽巖的地質(zhì)分布1前寒武紀(jì)最早微生物碳酸鹽巖出現(xiàn)2古生代廣泛分布的淺海碳酸鹽巖3中生代大型碳酸鹽臺(tái)地發(fā)展4新生代至今現(xiàn)代珊瑚礁與碳酸鹽沉積碳酸鹽巖的經(jīng)濟(jì)價(jià)值油氣儲(chǔ)層全球60%油氣藏于碳酸鹽巖中建筑材料水泥、石灰和建筑石材工業(yè)原料冶金、化工和農(nóng)業(yè)用途第二部分：碳酸鹽巖的礦物組成方解石最常見(jiàn)碳酸鹽礦物白云石第二常見(jiàn)碳酸鹽礦物非碳酸鹽礦物石英、粘土等常見(jiàn)雜質(zhì)主要碳酸鹽礦物方解石（CaCO?）三方晶系摩氏硬度3與稀鹽酸強(qiáng)烈反應(yīng)文石（CaCO?）斜方晶系為方解石的同質(zhì)異構(gòu)現(xiàn)代海洋生物殼體常見(jiàn)白云石（CaMg(CO?)?）三方晶系摩氏硬度3.5-4與冷稀鹽酸反應(yīng)緩慢次要碳酸鹽礦物2.5-4菱鐵礦（FeCO?）摩氏硬度，黃褐色礦物3.5-4菱錳礦（MnCO?）摩氏硬度，粉紅至棕色4-4.5菱鎂礦（MgCO?）摩氏硬度，白色至黃色非碳酸鹽礦物石英最常見(jiàn)非碳酸鹽礦物粘土礦物常作為沉積物帶入長(zhǎng)石陸源碎屑成分碳酸鹽巖的化學(xué)成分鈣氧碳鎂硅其他碳酸鹽巖的同位素特征碳同位素（δ13C）反映有機(jī)質(zhì)輸入和生產(chǎn)力氧同位素（δ1?O）反映溫度和鹽度變化鍶同位素（??Sr/??Sr）反映巖石源區(qū)信息第三部分：碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分顆粒（粒屑）定義大于20微米的碳酸鹽顆粒主要類型鮞粒、生物碎屑、內(nèi)碎屑等形成條件水動(dòng)力條件較強(qiáng)環(huán)境識(shí)別特征粒度、分選性、磨圓度內(nèi)碎屑1定義同沉積盆地內(nèi)形成的巖屑2成因干裂、風(fēng)暴侵蝕或生物活動(dòng)3識(shí)別特征大小不等的碳酸鹽巖角礫鮞粒核心形成細(xì)小顆粒作為鮞粒核心包殼生長(zhǎng)碳酸鹽層層包裹核心滾動(dòng)磨蝕水動(dòng)力條件下不斷滾動(dòng)鮞粒成型形成同心圓層狀結(jié)構(gòu)4生物碎屑腕足類殼體通常呈雙凸鏡狀苔蘚蟲(chóng)群體生活的小型生物有孔蟲(chóng)單細(xì)胞生物，具復(fù)雜房室泥（灰泥）1定義小于20微米的碳酸鹽顆粒2成因機(jī)制生物作用破碎3化學(xué)沉淀海水中直接沉淀4微生物作用微生物誘導(dǎo)沉淀膠結(jié)物纖狀膠結(jié)物早期成巖階段形成垂直于孔隙壁生長(zhǎng)等厚環(huán)邊膠結(jié)物淡水環(huán)境典型特征均勻包裹顆粒鋸齒狀膠結(jié)物晚期成巖產(chǎn)物填充剩余孔隙第四部分：碳酸鹽巖的分類成分分類基于礦物組成劃分結(jié)構(gòu)分類基于結(jié)構(gòu)組分關(guān)系劃分成因分類基于形成機(jī)制劃分成分分類方解石白云石石英粘土礦物其他結(jié)構(gòu)成因分類Folk分類法基于灰泥與顆粒比例注重組分特性Dunham分類法基于顆粒支撐關(guān)系注重沉積構(gòu)造Folk分類法詳解Dunham分類法詳解泥巖顆粒＜10%2泥支持砂巖顆粒＞10%，泥支持3顆粒支持砂巖顆粒支持，含泥4粒巖顆粒支持，無(wú)泥5粘結(jié)巖生物原位粘結(jié)其他分類方法兩級(jí)分類主巖石名+修飾詞三級(jí)分類成因+結(jié)構(gòu)+成分實(shí)際應(yīng)用結(jié)合多種方法的綜合分類第五部分：碳酸鹽巖的沉積環(huán)境淺水環(huán)境碳酸鹽臺(tái)地、潮坪、礁深水環(huán)境斜坡、盆地特殊環(huán)境蒸發(fā)潟湖、淡水湖碳酸鹽臺(tái)地環(huán)境1內(nèi)臺(tái)地低能潟湖環(huán)境2臺(tái)地邊緣高能砂壩和礁環(huán)境3臺(tái)地坡向深水過(guò)渡區(qū)域潮坪環(huán)境潮下帶常年被水覆蓋1潮間帶周期性暴露2潮上帶僅高潮時(shí)被淹沒(méi)3礁環(huán)境礁核生物建造的主體結(jié)構(gòu)礁前面向開(kāi)闊海域的高能區(qū)礁后背向開(kāi)闊海域的低能區(qū)深水碳酸鹽環(huán)境1陸架邊緣水深200米左右2斜坡水深200-2000米3深水盆地水深>2000米蒸發(fā)鹽環(huán)境淺水潟湖與海水有限交換蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)率大于補(bǔ)給率礦物沉淀碳酸鹽-石膏-鹵石序列第六部分：碳酸鹽巖的成巖作用1早期成巖作用海底或近地表環(huán)境2埋藏成巖作用深埋條件下發(fā)生3抬升成巖作用構(gòu)造抬升后的改造早期成巖作用海底膠結(jié)作用纖狀方解石膠結(jié)形成硬底生物擾動(dòng)作用底棲生物攪動(dòng)沉積物破壞原始層理微生物作用促進(jìn)碳酸鹽礦物沉淀參與有機(jī)質(zhì)降解埋藏成巖作用壓實(shí)作用孔隙減少，顆粒接觸增加溶解作用選擇性溶解不穩(wěn)定礦物再沉淀作用孔隙中形成新礦物白云石化作用硅化作用硅源生物源硅質(zhì)殼體溶解溶解pH變化導(dǎo)致SiO?溶解遷移孔隙流體中運(yùn)移沉淀形成燧石結(jié)核或硅化帶第七部分：碳酸鹽巖儲(chǔ)層碳酸鹽巖儲(chǔ)層類型孔隙型原始或次生孔隙發(fā)育裂縫型構(gòu)造或成巖裂縫發(fā)育溶洞型大型溶蝕空間混合型多種類型儲(chǔ)層共存儲(chǔ)層物性特征1-35%孔隙度儲(chǔ)層空間占總體積百分比0.1-5000mD滲透率流體通過(guò)能力5-9非均質(zhì)性系數(shù)物性變化指數(shù)碳酸鹽巖儲(chǔ)層改造酸化酸液溶解碳酸鹽巖形成溶蝕通道壓裂高壓液體破裂巖石形成人工裂縫復(fù)合工藝酸化壓裂結(jié)合最大化改善儲(chǔ)層性能第八部分：碳酸鹽巖地層對(duì)比巖性對(duì)比基于巖石特征追蹤生物地層對(duì)比利用化石組合確定年代測(cè)井對(duì)比井間物性曲線對(duì)比地層對(duì)比方法巖性對(duì)比識(shí)別標(biāo)志層、關(guān)鍵巖性特征生物地層對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)化石、生物組合分析化學(xué)地層對(duì)比碳同位素、鍶同位素曲線綜合地層對(duì)比多種方法結(jié)合應(yīng)用碳酸鹽巖序列地層學(xué)海平面上升形成后退體系域海平面穩(wěn)定形成高位體系域海平面下降形成前積體系域海平面最低形成低位體系域第九部分：微生物碳酸鹽巖定義微生物作用形成的碳酸鹽巖主要類型疊層石、凝塊石、樹(shù)枝石地質(zhì)意義地球最古老的生命記錄微生物碳酸鹽巖定義Burne等人定義微生物介導(dǎo)的沉積物捕獲結(jié)合或膠結(jié)作用Riding定義原位鈣化微生物群落形成獨(dú)特結(jié)構(gòu)現(xiàn)代定義微生物參與形成的具有生物沉積結(jié)構(gòu)的碳酸鹽巖微生物碳酸鹽巖的類型疊層石層狀微生物席沉積構(gòu)造凝塊石凝結(jié)狀微生物群落結(jié)構(gòu)樹(shù)形石分枝狀微生物構(gòu)造微生物碳酸鹽巖的形成機(jī)制捕獲作用微生物膜捕獲碳酸鹽顆粒粘結(jié)作用微生物分泌物粘結(jié)顆粒礦化作用微生物誘導(dǎo)碳酸鹽沉淀成巖作用早期成巖固結(jié)微生物構(gòu)造微生物碳酸鹽巖的識(shí)別特征宏觀特征層狀、結(jié)核狀、柱狀構(gòu)造發(fā)育微地形起伏微觀特征微晶結(jié)構(gòu)絲狀、膜狀微構(gòu)造化學(xué)特征特殊的碳同位素組成生物標(biāo)志化合物微生物碳酸鹽巖的地質(zhì)意義生命演化記錄早期生命活動(dòng)古環(huán)境指示反映特定沉積環(huán)境油氣勘探重要儲(chǔ)層和烴源巖第十部分：碳酸鹽巖構(gòu)造巖定義構(gòu)造變形形成的碳酸鹽巖主要類型碎裂巖、角礫巖、碎粒巖地質(zhì)意義構(gòu)造活動(dòng)的記錄經(jīng)濟(jì)價(jià)值重要的油氣儲(chǔ)層碳酸鹽巖構(gòu)造巖的類型碎裂巖輕微破碎，保留原始結(jié)構(gòu)角礫巖大型角礫，基質(zhì)充填碎粒巖強(qiáng)烈破碎，原始結(jié)構(gòu)消失碳酸鹽巖構(gòu)造巖的特征結(jié)構(gòu)特征角礫、碎塊、粉碎結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征斷層、褶皺、劈理發(fā)育物理性質(zhì)高孔隙度、高滲透性化學(xué)組分常有次生礦物充填碳酸鹽巖構(gòu)造巖的形成機(jī)制斷裂引發(fā)構(gòu)造應(yīng)力導(dǎo)致巖體破裂巖塊移動(dòng)相對(duì)位移和旋轉(zhuǎn)碎屑充填破碎巖屑填充空隙膠結(jié)固結(jié)流體活動(dòng)帶來(lái)膠結(jié)物碳酸鹽巖構(gòu)造巖的地質(zhì)意義構(gòu)造演化記錄區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)歷史儲(chǔ)層形成創(chuàng)造高質(zhì)量油氣儲(chǔ)層流體通道提供流體遷移通道第十一部分：其它巖類簡(jiǎn)介火成巖巖漿冷卻形成變質(zhì)巖原巖受熱壓變化2碎屑巖碎屑沉積成巖3蒸發(fā)巖溶液蒸發(fā)形成火成巖侵入巖巖漿地下冷卻結(jié)晶顆粒較粗噴出巖巖漿地表噴發(fā)結(jié)晶顆粒較細(xì)分類依據(jù)硅含量：酸性-中性-基性-超基性礦物組成：石英-長(zhǎng)石-暗色礦物變質(zhì)巖1高級(jí)變質(zhì)巖麻