碳酸鹽巖成巖環(huán)境及其成巖特征

1、碳酸鹽巖成巖環(huán)境及其成巖特征一、碳酸鹽巖成巖環(huán)境劃分二、碳酸鹽巖成巖環(huán)境識別三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征四、碳酸鹽成巖作用階段目錄成巖環(huán)境： 能使沉積物和早期固結(jié)沉積巖的性質(zhì)發(fā)生不同程度改變的、具有一定物理化學(xué)和生物特征的環(huán)境稱為成巖環(huán)境。 按成巖流體(孔隙水)的性質(zhì)和所處空間,可以把成巖環(huán)境劃分為如下類型：一、碳酸鹽巖成巖環(huán)境類型 巴瑟斯特(Bathurst,1971)海底成巖環(huán)境大氣成巖環(huán)境深地殼成巖環(huán)境 布拉特等 (Blatt et al,1972)海底成巖環(huán)境地表滲流帶和地下淺處成巖環(huán)境地下深處成巖環(huán)境?？?Foik,1973)海底成巖環(huán)境（潮間、潮下、礁、深海）大氣成巖環(huán)境（滲流、潛流）

2、地下成巖環(huán)境勞克斯（Loucks,1977）海洋成巖環(huán)境大氣和混合帶成巖環(huán)境區(qū)域地下水流動成巖環(huán)境深地下成巖環(huán)境伯吉斯（Burgess,1979）海底成巖環(huán)境大陸成巖環(huán)境地下成巖環(huán)境郎曼（Longman,1980）海洋潛流帶淡水滲流帶、淡水潛流帶、淡水-海水混合潛流帶深地下成巖環(huán)境碳酸鹽巖成巖環(huán)境海水環(huán)境大氣淡水環(huán)境海水-淡水混合環(huán)境埋藏環(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)境淺埋藏環(huán)境深埋藏環(huán)境表生環(huán)境常用碳酸鹽巖成巖環(huán)境的識別方法有：（1）巖石組構(gòu)-膠結(jié)物形態(tài)（2）巖石組構(gòu)-膠結(jié)物分布樣式（3）巖石組構(gòu)-顆粒-膠結(jié)物與壓實作用之間的關(guān)系（4）微量元素地球化學(xué)特征（5）穩(wěn)定同位素

3、（6）Sr同位素（7）流體包裹體二、碳酸鹽巖成巖環(huán)境識別（1）膠結(jié)物形態(tài)二、碳酸鹽巖成巖環(huán)境識別（2）微量元素地球化學(xué)特征白云巖化作用和成巖作用將明顯地使Sr受損-區(qū)域交代成因(準(zhǔn)同生后成巖白云巖)-準(zhǔn)同生潮上薩布哈白云巖-大氣淡水成巖作用-海水成巖作用二、碳酸鹽巖成巖環(huán)境識別-區(qū)域交代成因(準(zhǔn)同生后成巖白云巖)-準(zhǔn)同生潮上薩布哈白云巖-大氣淡水成巖作用-海水成巖作用二、碳酸鹽巖成巖環(huán)境識別-區(qū)域交代成因(準(zhǔn)同生后成巖白云巖)-準(zhǔn)同生潮上薩布哈白云巖-大氣淡水成巖作用-海水成巖作用Fe和Mn這兩個元素在成巖作用中,傾向于由碳酸鹽的沉淀而獲得。二、碳酸鹽巖成巖環(huán)境識別（3）穩(wěn)定同位素組成二、碳酸

4、鹽巖成巖環(huán)境識別二、碳酸鹽巖成巖環(huán)境識別二、碳酸鹽巖成巖環(huán)境識別二、碳酸鹽巖成巖環(huán)境識別u 大氣淡水成巖環(huán)境13C和18O均向較高負(fù)值漂移;u 海水成巖環(huán)境氧碳同位素值均明顯向高正值漂移;u 埋藏環(huán)境中埋深越大,則氧同位素值越小;碳同位素值變化范圍較大,因為它受控于許多因素的綜合作用。（4）流體包裹體孔洞充填方解石中：CA-BB，該趨勢指示成巖從早期海水環(huán)境向大陸淺埋藏環(huán)境過渡，在淺中埋藏環(huán)境中具有埋藏古巖溶充填特征。裂縫充填方解石中：巖水具有由較高鹽度的海水向淡水過渡的特征，A-B鹽度值接近大氣淡水特征，但均一溫度高于大氣淡水的溶蝕溫度，因而溶解可能是在表生大氣水環(huán)境中發(fā)生，沉淀是在埋藏環(huán)境

5、中發(fā)生。二、碳酸鹽巖成巖環(huán)境識別u海水環(huán)境u大氣淡水環(huán)境u海水-淡水混合環(huán)境u埋藏環(huán)境u表生環(huán)境三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征1.海水環(huán)境以正常海平面為界，分為海水滲流和海水潛流兩個亞環(huán)境。三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征（1）海水滲流環(huán)境 沿濱線分布，相當(dāng)于潮間和潮上帶。成巖作用主要為：u膠結(jié)作用u生物成巖作用（藻鉆孔和泥晶化）u白云巖化三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征膠結(jié)作用1.碳酸鹽灘的膠結(jié)作用形成海灘巖；u 形成環(huán)境：熱帶、亞熱帶；周期蒸發(fā)作用。u 特點：纖維晶、新月形、重力型膠結(jié)；膠結(jié)物為文石和高鎂方解石；膠結(jié)速度極快；2.碳酸鹽泥坪的膠結(jié)作用形成碳酸鹽結(jié)殼。u形成環(huán)境：潮坪環(huán)境；干旱氣候條件；三、碳酸鹽

6、巖成巖環(huán)境特征生物成巖作用（藻鉆孔和泥晶化）u藻類、細(xì)菌和鉆孔生物對顆粒鉆孔、侵蝕或腐蝕；u生物死亡后的空洞被碳酸鹽泥晶充填或膠結(jié)物沉淀，使顆粒泥晶化，形成泥晶包殼、泥晶套。三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征白云巖化：由于強蒸發(fā)、毛細(xì)管濃縮作用而使沉積物粒間水咸化。這種咸化的高M(jìn)g/Ca比值的海水充滿粒間(晶間),可導(dǎo)致白云石化作用,形成泥粉晶白云巖、含顆粒泥粉晶白云巖。成巖作用特征：u單向纖狀、柱狀膠結(jié)、新月膠結(jié)；u泥晶化、準(zhǔn)同生白云石化、膏化；u陰極發(fā)光弱；uSr、B、Na接近海水,13C具低正值三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征（2）海水潛流環(huán)境 與沉積環(huán)境緊密相依,凡高能沉積環(huán)境,如下潮間帶、潮下高能淺灘

7、等常經(jīng)歷活躍的海水成巖環(huán)境,包括淺水和深水兩個碳酸鹽沉積區(qū)。成巖作用類型：u溶解作用u膠結(jié)作用u生物成巖作用（藻鉆孔和泥晶化作用）u新生變形作用三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征溶解作用發(fā)生于深海文石和方解石各自溶躍面和補償深度之間，深度大。按深度分為：u部分溶解帶：沉淀帶底界（文石溶躍面）到方解石溶躍面的深海區(qū)，文石溶解，方解石堆積。u積極溶解帶：方解石溶躍面到其補償深度間的深海區(qū)，全部為生物成因的方解石堆積三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征膠結(jié)作用u溫暖的淺海海底膠結(jié)物成分為文石和高鎂方解石；u深水中膠結(jié)物成分為方解石。三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征生物成巖作用（藻鉆孔和泥晶化）u藻類、細(xì)菌和鉆孔生物對顆粒鉆孔、侵

8、蝕或腐蝕u生物死亡后的空洞被碳酸鹽泥晶充填或膠結(jié)物沉淀，使顆粒泥晶化，形成泥晶包殼、泥晶套。三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征成巖作用特征：u粒間被海水充滿,可流動,微生物作用顯著；u泥晶化、纖狀、柱狀等原環(huán)邊膠結(jié),膠結(jié)物具世代；u準(zhǔn)同生后白云石化,膏化；u陰極發(fā)光弱；u13C具正值,18O呈中等負(fù)值三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征2.大氣淡水成巖環(huán)境三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征（1）大氣淡水滲流帶淡水沿粒間孔隙垂直向下流動,粒間孔內(nèi)充滿空氣和水,又稱充氣帶或飽氣帶。三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征環(huán)境特點：u水垂直運動；u水呈弱酸性,有較大的溶解能力；u靠近地表，為常溫常壓；u孔隙被淡水充填。根據(jù)孔隙水中CaCO3的飽和

9、情況分為：溶解帶：溶有CO2，酸性.沉淀帶：由于蒸發(fā)或CO2逸出，碳酸鈣沉淀。u潮濕氣候區(qū)：孔隙水下滲，下部發(fā)生沉淀、膠結(jié)作用；u干旱氣候區(qū)：孔隙水上升（蒸發(fā)），地表形成鈣結(jié)層。三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征成巖作用u溶解作用：溶蝕形成孔、洞；u膠結(jié)作用：新月型、重力型（懸掛型）膠結(jié)；滲流粉砂；u礦物的轉(zhuǎn)化、去白云石化、去石膏化等三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征成巖作用組合特征u受水流方向制約,該帶常形成垂直溶孔；u溶解作用強烈時,可形成巖溶或膏鹽溶角礫巖；u滲流帶的膠結(jié)物是無鐵低鎂方解石,典型標(biāo)志有新月型膠結(jié)重力膠結(jié)或下垂共軸增生膠結(jié)等；u滲濾砂、淡水白云石充填；u低B、Sr、Na、Mn, 13C和18O

10、呈負(fù)值。三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征（2）大氣淡水潛流帶位置和分帶：u未飽和帶：位于潛流帶最上部，處于不飽和碳酸鹽狀態(tài)，主要是溶解作用；u活動飽和帶：碳酸鈣飽和，水循環(huán)活躍。膠結(jié)作用、新生變形作用和重結(jié)晶作用發(fā)育；u停滯飽和帶：水的運動基本靜止，碳酸鈣飽和，膠結(jié)、溶解作用無或不強。三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征成巖作用溶解作用：與淡水滲流環(huán)境類似；膠結(jié)作用：貧鎂淡水形成透明方解石，具世代結(jié)構(gòu)，海百合等共軸膠結(jié)；新生變形和重結(jié)晶作用：文石和高鎂方解石轉(zhuǎn)變成方解石。三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征成巖作用組合特征u水平延伸溶孔,溶洞；u去白云石化、去膏化、硅化；u刃狀、粒狀方解石膠結(jié),共軸增生,連晶膠結(jié)，具世代；u

11、淡水白云石充填洞縫；uSr、B、Na較低,13C和18O呈負(fù)值。三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征3.混合水成巖環(huán)境位于上部淡水潛流帶與下部的海水潛流帶之間，以半咸水為特征。成巖作用u溶解作用：文石溶解，形成組構(gòu)選擇性溶孔；u膠結(jié)作用：靠近淡水為方解石，具葉片狀；靠近海水為高鎂方解石，具等厚環(huán)邊；u白云化作用：混合白云化作用；u新生變形作用：文石、高鎂方解石轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐?。三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征成巖作用組合特征u以混合白云石化、刃狀膠結(jié)、葉片狀膠結(jié)為特征；u陰極發(fā)光多環(huán)帶,發(fā)光強；u13C呈低負(fù)值。三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征4.埋藏成巖環(huán)境 分為深埋藏和淺埋藏亞環(huán)境，其上為大氣淡水潛流帶和海水潛流帶，其下

12、為變質(zhì)作用帶。成巖作用u物理壓實作用u壓溶作用u膠結(jié)作用u溶解作用u交代作用u新生變形和重結(jié)晶作用三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征（1）淺埋藏成巖環(huán)境成巖作用組合特征粗晶化作用,晚期白云化,溶解與沉淀形成刃狀膠結(jié),晶間孔、晶間溶孔。三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征（2）深埋藏成巖環(huán)境 環(huán)境高度封閉,pH7,氧分壓極低,溫度和靜壓力高的強還原環(huán)境,并伴隨排烴作用。成巖作用組合特征u壓實、壓溶、重結(jié)晶、膠結(jié)、充填交低。u形成定向構(gòu)造、變形構(gòu)造,縫合線構(gòu)造,壓力影、破碎現(xiàn)象。u13C呈正值,18O呈高負(fù)值,Fe2+、Mn2+含量高。u鐵方解石、鐵白云石、立方體黃鐵礦為特征礦物。三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征5.表生環(huán)境碳酸鹽巖在構(gòu)造作用下抬升至地表。成巖作用u溶解作用：大氣淡水非組構(gòu)性溶解，形成孔洞；u交代作用：去石膏化作用、去白云化作用；u孔隙、裂隙的充填作用：晶簇狀方解石或方解石脈。三、碳酸鹽巖成巖環(huán)境特征 根據(jù)烴類演化的階段性，結(jié)合成巖環(huán)境、巖石學(xué)特征、次生孔隙類型將成巖階段劃分為以下幾個階段：u同生成巖階段湖底、海底、潮上、大氣淡水及混合水成巖環(huán)境。 u早成巖階段淺埋藏成巖環(huán)境。 u