沉積學(xué)第六章碳酸鹽巖

1、課 時 教 學(xué) 實 施 方 案課程：沉積巖及沉積相 授課班級：資源專1201-1202授課學(xué)期：2012-2013學(xué)年2學(xué)期課 題第六章 碳酸鹽巖計劃學(xué)時8教 學(xué) 目 的1掌握碳酸鹽巖的成分2掌握碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分及其特點3掌握碳酸鹽巖的構(gòu)造4了解石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)分類5掌握石灰?guī)r和白云巖的特征6了解碳酸鹽巖的主要類型重 點碳酸鹽巖的組成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造、白云巖和石灰?guī)r的成因機理難 點碳酸鹽巖的的特有的構(gòu)造、內(nèi)碎屑和鮞粒的成因教具準(zhǔn)備多媒體教 學(xué) 后 記 教 學(xué) 進(jìn) 程 設(shè) 計（包括教學(xué)要點、步驟、方法、時間安排及板書設(shè)計、作業(yè)布置等）導(dǎo)入新課：碳酸鹽巖是沉積巖中僅次于泥質(zhì)巖和砂巖的一類廣泛分布的一類巖

2、石，也是蘊藏油氣資源的重要儲集場所，這一章就來學(xué)習(xí)一下碳酸鹽巖的相關(guān)知識。一、碳酸鹽巖的成分1.化學(xué)成分2.礦物成分二、碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分及其組成特征1.顆粒組分2.泥3.亮晶4.晶粒5.生物格架6.空隙三、碳酸鹽巖的構(gòu)造1.縫合線構(gòu)造2.鳥眼構(gòu)造3.疊層石構(gòu)造4.示頂?shù)讟?gòu)造四、白云巖1.結(jié)構(gòu)分類2.白云巖的生成機理3.成因分類五、石灰?guī)r1.石灰?guī)r的一般特征2.石灰?guī)r的形成機理六、石灰?guī)r1.石灰?guī)r的一般特征2.石灰?guī)r的形成機理備注教 案第六章 碳酸鹽巖第一節(jié) 碳酸鹽巖的成分一、化學(xué)成分碳酸鹽巖的主要化學(xué)成分有：CaO、MgO及CO2，其余氧化物有SiO2、TiO2、Al2O3、FeO、Fe2O

3、3、K2O、Na2O、H2O等。 二、礦物成分 碳酸鹽巖主要由碳酸鹽礦物（白云石、方解石等）組成，還含有非碳酸鹽自生礦物及陸源礦物混入物等。第二節(jié) 碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分及其組成特征一般經(jīng)過波浪和流水作用的搬運、沉積而成的碳酸鹽巖，常常具有顆粒（粒屑）結(jié)構(gòu)，即由顆粒、泥晶基質(zhì)（或灰泥雜基）、亮晶膠結(jié)物、孔隙等四種結(jié)構(gòu)組分構(gòu)成。 由原地生長的生物構(gòu)成巖石骨架的生物巖或礁灰?guī)r，常具有生物骨架結(jié)構(gòu)，即由造架的生物和粘結(jié)的生物與填隙的顆?；蚰嗑Щ|(zhì)及亮晶膠結(jié)物構(gòu)成。 由化學(xué)或生物化學(xué)作用沉淀成的石灰?guī)r或白云巖，常具有泥晶或微晶結(jié)構(gòu)，一般屬于低能環(huán)境的沉積。 上面的幾種結(jié)構(gòu)類型的巖石經(jīng)過重結(jié)晶作用，或者石灰

4、巖經(jīng)過白云巖化作用形成的白云質(zhì)巖石，常具有大小不同的晶粒結(jié)構(gòu)和各種殘余結(jié)構(gòu)。下面介紹碳酸鹽巖的各種結(jié)構(gòu)組分及主要結(jié)構(gòu)類型。 一、碳酸鹽顆粒組分 相當(dāng)于陸源碎屑巖的碎屑顆粒組分，但是碳酸鹽顆粒內(nèi)容和函義較為復(fù)雜，泛指盆地內(nèi)化學(xué)、生物化學(xué)碳酸鹽沉積物在波浪、潮汐等水流作用下就地或經(jīng)短距離搬運而形成的一系列碳酸鹽顆粒，或叫異化粒。 按碳酸鹽顆粒的組成特征和成因分為：內(nèi)碎屑、鮞粒、球粒、生物顆粒和藻粒等。 1、內(nèi)碎屑 系指由已沉積的弱固結(jié)或固結(jié)的碳酸鹽沉積物，經(jīng)波浪、潮汐等水流作用沖刷、破碎或搬運而形成的顆粒。而來自盆地之外，從老地層內(nèi)剝蝕搬運而來的碳酸鹽巖碎屑不屬于內(nèi)碎屑，而是屬陸源巖屑。 2、鮞粒

5、 原生沉積鮞粒，根據(jù)其內(nèi)部組構(gòu)不同，可分三種基本類型：真鮞、薄皮鮞、復(fù)鮞。 3、豆粒 過去通常把直徑大于2mm而特點類似于鮞粒的顆粒稱為豆?！，F(xiàn)在根據(jù)豆粒往往不具核心，豆粒結(jié)構(gòu)的巖層常不具有水流證據(jù)的交錯層理，豆粒不與其它常見的碳酸鹽粒屑共生以及豆粒還常以多邊形的邊緣相互結(jié)合特等特征，主張豆粒并不是被搬運的顆粒，而是在成巖作用階段原地形成物。因此豆粒并不能做為機械作用能量指數(shù)的組成部分。 4、藻粒 5、球粒 6、生物顆粒 二、泥 或稱為灰泥和微晶灰泥。相當(dāng)于砂巖的雜基，但它不是陸源的，而是盆地內(nèi)形成的細(xì)小的碳酸鹽泥屑。它具泥晶或微晶結(jié)構(gòu)，晶粒小于0.03mm（>5），充填于顆粒組分之間，

6、對顆粒也起某種膠結(jié)作用。 三、亮晶 它是充填于原始粒間起膠結(jié)作用的化學(xué)沉淀物質(zhì)。由于這種膠結(jié)物的晶體清澈明亮故稱為“亮晶”或“亮晶膠結(jié)物”。 亮晶膠結(jié)物的晶粒一般較大（>0.004mm，常>0.01mm）。它通常是在水動力較強的沉積條件下，原始粒間的細(xì)?；夷噘|(zhì)點被沖洗帶出后，在成巖過程中于粒間間隙以化學(xué)方式沉淀出的方解石。 四、晶粒 晶粒是晶粒碳酸鹽巖（也稱結(jié)晶碳酸鹽巖）的主要結(jié)構(gòu)組分。 五、生物格架 生物格架，主要是指原地生長的群體生物如珊瑚、苔蘚、海綿、層孔蟲等，以其堅硬的鈣質(zhì)骨骼所形成的骨骼格架。 六、孔隙 碳酸鹽巖的孔隙形成特征和發(fā)育程度，主要取決于碳酸鹽巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)

7、和形成條件、同時碳酸鹽巖孔隙也與成巖作用環(huán)境和后期改造有重要關(guān)系。前者主要是指原生孔隙，而后者則指次生孔隙。 第三節(jié) 碳酸鹽巖的構(gòu)造一、縫合線構(gòu)造 縫合線構(gòu)造占主導(dǎo)地位的成因說是壓溶說。它的理論是：在壓力作用下，顆粒接觸的化學(xué)勢（溶度積常數(shù)）升高，造成溶液中離子活化度的增大，形成濃度梯度，于是溶質(zhì)離子就從濃度高的接觸處擴散到濃度低的溶液所占據(jù)的孔隙中去，并使CaCO3沉淀在未應(yīng)變的顆粒表面上。溶質(zhì)的擴散速度是緩慢的，所以主要是通過溶解面進(jìn)行，并為流動的液體所大量搬運。溶質(zhì)遷移有二種方式，一是沿縫合線或從平行于線應(yīng)力軸的面遷移，二是向縫合線周圍的圍巖中擴散。因此，造成縫合線周圍巖石的孔隙度和滲透

8、率明顯降低。二、帳篷構(gòu)造 這是一種碳酸鹽潮坪環(huán)境形成的脊型背斜構(gòu)造。這種構(gòu)造具有柱狀裂隙和極大的干裂狀多角形斷面，略呈不諧和的褶皺和類似尖頂狀的褶皺或倒轉(zhuǎn)巖層。此外，還有受壓變低的V字形裂縫和伴生有角礫巖層的出現(xiàn)。 三、鳥眼構(gòu)造 鳥眼孔或雪花狀、窗格狀構(gòu)造，主要產(chǎn)出于低能條件下所形成的泥晶、團粒、藻團粒等沉積碳酸鹽紋層中。 四、疊層石構(gòu)造 疊層石構(gòu)造也稱疊層構(gòu)造或疊層藻構(gòu)造，簡稱疊層石。疊層石由兩種基本層組成：（1）富藻紋層，又稱暗層，藻類組分含量多，有機質(zhì)高，碳酸鹽沉積物少，故色暗；（2）富碳酸鹽紋層，又稱亮層，藻類組分含量少，有機質(zhì)少，故色淺。這兩種基本層交互出現(xiàn)，即成疊層石構(gòu)造。五、示頂

9、底構(gòu)造 在碳酸鹽巖的孔隙中，如在鳥眼孔隙、生物體腔孔隙以及其他孔隙中，常見兩種不同特征的充填物。在孔隙底部或下部主要為泥晶或粉晶方解石，色較暗；在孔隙頂部或上部為亮晶方解石，色淺，且多呈白色。二者界面平直，且同一巖層中的各個孔隙的類似界面都相互平行。 六、硬地面構(gòu)造 硬地面是同沉積的粘結(jié)層，是一種特殊類型的層面構(gòu)造。硬地面形成于海底，它經(jīng)常被固著的海底生物（如珊瑚，龍介，牡蠣，有孔蟲類和海百合）所鈣化，容易被多毛環(huán)節(jié)動物、瓣鰓類和海綿所鉆孔。硬地面構(gòu)造有兩類：一類是光滑的、平坦的由于海蝕作用形成的面；另為不規(guī)則的、成棱角狀的由于溶解作用形成的面（即溶蝕的硬地面）。第一種類型在淺海沉積物中很常見

10、，淺海的波浪和水流能夠移動鮞粒狀或骨架狀的砂巖跨過巖化的沉積物形成平坦的侵蝕面；第二種類型（溶蝕的硬地面）在深海沉積物中常見，在深海沒有沉積時期，形成海底固結(jié)和溶解。 七、古巖溶 第四節(jié) 石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)分類一、有代表性的分類的簡介 1、?？说姆诸??？耍‵olk,1959、1962）的石灰?guī)r分類基本上是一個三端元的分類。這三個端元是：（1）異化顆粒，相當(dāng)于我們的顆粒；（2）微晶方解石泥或簡稱微晶，相當(dāng)于我們的灰泥或泥晶；（3）亮晶方解石膠結(jié)物或簡稱亮晶。?？艘赃@三個主要結(jié)構(gòu)組分當(dāng)作三角形圖解的三個端點，把石灰?guī)r劃分為三個主要的類型，即：I.亮晶異化石灰?guī)r；II.微晶異化石灰?guī)r；III.微晶石。

11、?？朔诸惖暮诵囊彩撬闹饕攸c，是把碎屑巖的結(jié)構(gòu)觀點系統(tǒng)地引進(jìn)到碳酸鹽巖中來。 2、鄧哈姆的分類 鄧哈姆的分類，對于顆?；夷嗍?guī)r來說，是兩端元組分的分類。這兩個端元是顆粒和泥（相當(dāng)于灰泥或微晶方解石泥）。鄧哈姆根據(jù)顆粒和泥的相對含量，把常見的顆?；夷嗍?guī)r分為四類，即顆粒巖、泥質(zhì)顆粒巖、顆粒質(zhì)泥巖、泥巖。 顆粒巖是高能環(huán)境的產(chǎn)物，泥巖是低能環(huán)境的產(chǎn)物，顆粒質(zhì)泥巖和泥質(zhì)顆粒巖介于前二者之間。此外，鄧哈姆還分出兩類特殊的石灰?guī)r類型，即粘結(jié)巖和結(jié)晶碳酸鹽巖。 3、曾允孚的分類 曾允孚等（1980）提出的分類方案為一結(jié)構(gòu)成因分類，在國內(nèi)有一定的影響。 二、本書的分類 石灰?guī)r劃分為三個大的結(jié)構(gòu)類型即：

12、I.顆?；夷嗍?guī)r；II.晶粒石灰?guī)r；III.生物格架石灰?guī)r。第五節(jié) 白云巖一、白云巖的結(jié)構(gòu)分類 白云巖是主要由白云石組成的沉積碳酸鹽巖。在白云巖的結(jié)構(gòu)分類中，應(yīng)強調(diào)以下三點。 第一，石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)分類系統(tǒng)和命名原則，基本上也適用白云巖。 第二，在白云巖中，晶粒結(jié)構(gòu)發(fā)育，除泥晶結(jié)構(gòu)外，粉晶、細(xì)晶、中晶以至粗晶結(jié)構(gòu)都相當(dāng)常見。 第三，在白云巖中，交代結(jié)構(gòu)發(fā)育，如晶粒較粗的白云石菱形體交代各種顆粒及化石等。 根據(jù)交代結(jié)構(gòu)及與其伴生的其它交代現(xiàn)象的有無，可把白云巖劃分為兩個類型，即：具交代結(jié)構(gòu)的白云巖（包括含白云石的石灰?guī)r）和不具交代結(jié)構(gòu)的白云巖。 二、白云巖的生成機理 （一）原生沉淀作用 （二）毛細(xì)

13、管濃縮作用準(zhǔn)同生白云化作用 白運化流體通過沉積物時產(chǎn)生的白云化作用模式圖（三）回流滲透白云化作用 （四）混合白云化作用 （五）淡水白云石 （六）調(diào)整白云化作用 （七）生物白云化作用 （八）埋藏白云化作用 （九）海水白云化作用 三、白云巖的成因分類 第六節(jié) 碳酸鹽巖的主要類型一、石灰?guī)r 1、內(nèi)碎屑灰?guī)r 2、亮晶生物碎屑灰?guī)r 3、泥晶生物（屑）灰?guī)r 4、白堊 5、抱球蟲軟泥及石灰?guī)r 6、鮞粒石灰?guī)r 7、球粒石灰?guī)r 8、泥晶或微晶石灰?guī)r 9、結(jié)核狀（或瘤狀）石灰?guī)r 10、生物格架石灰?guī)r 二、白云巖 1、準(zhǔn)同生（或同生）及早期成巖白云巖 與蒸發(fā)巖共生的準(zhǔn)同生白云巖 與石灰?guī)r共生的早期成巖白云巖 與陸源

14、沉積物成互層的同生白云巖 分散在陸源沉積物中的同生白云石晶體 生物作用生成的同生白云石 2、碎屑白云巖 3、晚期成巖及后生白云巖 層內(nèi)白云巖 沿地層不連續(xù)面形成的白云巖 后生白云巖 第七節(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 碳酸鹽沉積物的沉積后作用的類型很多，主要有溶解作用、礦物的轉(zhuǎn)化作用和重結(jié)晶作用、膠結(jié)作用、交代作用、壓實作用以及壓溶作用等，現(xiàn)分述如下。（一）溶解作用（二）重結(jié)晶作用碳酸鹽沉積物在沉積后作用過程中，常常發(fā)生礦物的轉(zhuǎn)化作用、重結(jié)晶作用和應(yīng)變重結(jié)晶作用。1、礦物的轉(zhuǎn)化作用方解石化作用 2、重結(jié)晶作用 （三）膠結(jié)作用 1、碳酸鹽膠結(jié)物的礦物成分和結(jié)晶形態(tài) 2、溶解離子對碳酸鹽膠結(jié)物晶出的形態(tài)的影響 3、結(jié)晶速度對碳酸鹽膠結(jié)物結(jié)晶形態(tài)的影響4、底質(zhì)對碳酸鹽膠結(jié)物的“礦物學(xué)效應(yīng)” 5、膠結(jié)物的世代 6、亮晶方解石膠結(jié)物與新生變形方解石的區(qū)別 7、碳酸鹽膠結(jié)物的來源 （四）交代作用 1、去白云化作用 在地表常常出現(xiàn)去白云石化現(xiàn)象，但在深井中同層位的白云巖往往不發(fā)生交代作用。人們據(jù)此推測去白云化是在近地表條件下發(fā)生的。去白云石化過程主要是在富含硫酸鹽的地下水作用下進(jìn)行的，硫酸鹽離子能