• / 131
  • 下载费用:3 下载币  

碳酸盐沉积学导论——第1章

关 键 词:
地质 储层 沉积 地化 层序地层
资源描述:
碳酸盐沉积学导论2006年第一章碳酸盐颗粒的岩石学本章主要内容:碳酸盐矿物的主要类型及其特征碳酸盐颗粒碳酸盐填隙物碳酸盐岩的类型碳酸盐岩中的孔隙碳酸盐岩中的间沉积物前 言现代碳酸盐沉积物只要有两种矿物形式 ——文石和方解石。方解石包括:低镁方解石和高镁方解石。碳酸盐岩的内部组成结构通常分为:颗粒、泥晶和胶结物。第一节碳酸盐矿物的主要类型及其特征 碳酸盐矿物的化学特征 碳酸盐矿物的主要类型 碳酸盐痕迹元素地球化学 碳酸盐矿物的同位素地球化学二、碳酸盐矿物的主要类型 文石为现代碳酸钙沉积物的主要原始组成矿物。 晶格中 % 从热力学观点看,文石是碳酸钙在高压下的同质异象矿物(图 1- 1)。碳酸盐矿物离子层有序排列示意图在自然界中,文石比高镁方解石稳定,二者又不如低镁方解石稳定,并且在成岩作用过程中都向低镁方解石转变。结晶习性是环境介质 丰度的一种标志白云石菱形晶体的不同内部构造及其形成环境的差异 1、菱形带状构造的白云石 2、含铁环带构造的白云石 3、含 叉带状白云石 4、空心状白云石碳酸盐矿物的有机成因 与生物间接有关的碳酸盐矿物的成因,主要指那些受生命活动影响较弱的碳酸盐矿物的形成作用。 生物作用直接形成碳酸盐的作用。如左图碳酸盐痕迹元素地球化学 海水、大气水和地层水中, 聚集作用程度比 ,前二者的K>1而后者 大于 泥晶是原始沉积物,胶结物是次生岩产物。第四节 碳酸盐岩的类型石灰岩、白云岩分类表石灰岩、白云岩与泥质岩类过渡类型岩石类型岩石分类表石灰岩的结构成因分类第五节碳酸盐岩中的孔隙 岩石的孔隙度是指其总的孔隙所占空间与岩石总体积的比例。 它是石油和天然气的重要储集场所。 碳酸盐储集性能主要取决于其渗透率,孔隙度大有可能渗透率也大,但有时岩石的孔隙度很大渗透率却很低,所以能连通的有效孔隙是极为重要的。970)的分类方案 碳酸盐岩的孔隙分为 原生孔隙 及 次生孔隙 。 原生孔隙 :粒间孔隙、遮蔽孔隙、体腔孔隙、生物格架孔隙、鸟眼及干缩孔隙、窗格和层状孔洞以及重力滑动破碎形成的孔隙。 次生孔隙 :粒内溶化孔隙、铸模孔、晶间孔隙,及其它溶蚀孔隙。第六节碳酸盐岩中的间沉积物 间沉积物又称空隙间沉积物,指沉积于碳酸盐岩空隙间的充填碎屑物(主要为内碎屑,也混入有陆源碎屑)。 它是准同生碳酸盐岩中的空隙在渗流和潜流带环境里被充填所致,因此又称渗流砂。间沉积物显微结构类型 潮下成因的间沉积物 潮间成因的间沉积物 潮上成因的离心泥晶间沉积物 潮上大陆环境的间沉积物灰 岩成因 岩就是能烧石灰的石头,一首古诗对石灰给与了高度的赞誉:千锤百炼出深山烈火焚烧若等闲粉身碎骨俱不怕留得清白在人间一、分类的目的二、历史沿革三、 1992) 的灰岩分类体系四、 冥相( 2001)的分类体系一、分类的目的对于像地质学之类的以描述性为主的学科,总是需要合理的分类。分类的目的有两个:一是从明显无序的状态中创造有序从而加深记忆 ;二是能更加清楚地了解成因过程。灰岩以其简单的化学组成( 和简单的矿物组成(文石和方解石)为主要特点,但其复杂的颗粒类型以及由此而反映出来的各种沉积作用和成岩作用特征,使沉积岩石学家一直以浓厚的兴趣不断的探索和研究。在 1957年以前,科学先贤们根据组成灰岩的方解石在地表环境中是不稳定的矿物,从而认为灰岩是深水化学沉积的产物,总结出以下错误的沉积模式:砾岩 砂岩 泥岩灰岩广西高龙二叠系霍山组中的塌积角砾灰岩天津蓟县中元古界铁岭组中的叠层石灰岩,与藻类生物密切相关,不是化学沉积。广西高龙二叠系茅口组灰岩中的交错层理天津蓟县高于庄组第四段中的核形石灰岩天津蓟县高于庄组第三段灰岩中的冲刷面构造贵阳乌当奥陶系红花园组海绵生物丘灰岩中的大型冲刷面构造海绵生物灰岩核形石凝块石灰岩大型冲刷面海绵生物灰岩核形石凝块石灰岩贵阳乌当奥陶系红花园组海绵生物丘灰岩中国南方奥陶系宝塔组中成因不明的龟裂纹构造红花园组海绵生物礁灰岩元古代雾迷山组藻白云岩西山中寒武统深水生物丘灰岩西山上寒武统浅水生物丘灰岩西山上寒武统浅水生物丘灰岩中的柱状叠层石贵州余庆寒武系清虚洞组块状泥晶生物丘灰岩贵州湄潭黄连坝清虚洞组泥晶生物丘灰岩中成因不明的纹理化构造遵义松林震旦系灯影组中的鲕粒白云岩冲刷面构造二、历史沿革 结构分类957、 1962年及 963年所提出的灰岩成因 40多年来一直被广泛使用,该分类体系改变了灰岩(或碳酸盐岩)是化学沉积作用产物的模式和观点,从而激起了许多地质学家的浓厚兴趣,为系统研究灰岩沉积作用及成因过程开创了一个崭新的时代。该分类体系的重大意义在于:灰岩也与碎屑岩一样,由颗粒和颗粒间的充填物所组成,而且曾经经受过水流作用的改造,不是深水化学沉积。①各英文名为原分类使用的名称② “ 基质支撑 ” 之下两种岩石之间的颗粒含量界线在原分类中是 10%③ “ 沉积组分被粘结 ” 中的生物骨架灰岩( 粘结灰岩( 和障积灰岩( 按 1971) 增补,其中的粘结灰岩包括叠层石灰岩( 但最好将有叠层构造的粘结灰岩独立出来称叠层石灰岩。于生物礁灰岩的成因 972年关于生物礁灰岩的成因 成因 解决了与生物作用有关的灰岩不符合结构成熟度概念的矛盾。他们把生物礁岩石分为:骨架灰岩、障积灰岩和粘结灰岩广西高龙石炭系马平组中的花珊瑚骨架灰岩广西高龙石炭系马平组中的犬齿珊瑚障积灰岩贵州紫云二叠系长兴组海绵粘结灰岩贵阳乌当奥陶系红花园组海绵生物层灰岩贵阳清镇震旦系灯影组藻生物丘白云岩二、历史沿革 结构分类随着对灰岩沉积作用及成岩作用的更深入研究,地质学家们发现了许多由成岩作用形成的泥晶化作用和颗粒化作用,由它们所形成的岩石也不符合 致了 992年提出了一个更完整的灰岩成因 灰岩分为沉积作用类、生物作用类和成岩作用类三大类,即 、 主要特点 分类中应注意的问题 该分类的两大进步 存在的问题1、主要特点– 把灰岩分为三大类型:沉积作用类、生物作用类和成岩作用类,且把 此该分类体系更加全面地体现了“成因 特点。– 把 泥岩”用“钙泥岩”取代。– 引入 把它们纳入生物作用类灰岩。– 把成岩作用类型的灰岩分为两大亚类:原生生物和沉积结构还保存的未消失亚类及已消失亚类,前者包括胶结灰岩、凝聚颗粒灰岩和镶嵌颗粒灰岩,后者包括亮晶灰岩及微亮晶灰岩。2、分类中应注意的问题– 许多以命名的钙泥岩、粒泥灰岩、泥粒灰岩、颗粒灰岩,可能是泥晶化作用、泥晶胶结作用和泥晶新生变形作用的产物,这些作用将形成假泥晶及微晶,如果这些作用能识别出来,那么这些灰岩应描述为“成岩粒泥灰岩”之类的术语才更确切。– 自然重组也会影响原生沉积组构,特别是表生成岩作用过程,由于干裂作用造成的颗粒化作用可使钙泥岩变为颗粒灰岩;相反,胶结物的交代及重结晶作用,如钙结壳的形成,又可使颗粒灰岩变为粒泥灰岩或泥粒灰岩;暴露作用及溶解作用等则形成以颗粒结构为特征的渗流豆石灰岩等。这些成岩作用过程会产生一些模仿原生沉积结构的成岩结构,可以用表生颗粒灰岩、胶结物泥粒灰岩等术语而与原生沉积作用类灰岩相区分。– 对于受到成岩作用改造形成的白云岩,如其原生结构可以识别时,可以描述为白云石化灰岩,如白云石化泥粒灰岩等类型的术语;如果原生结构以消失,可根据晶粒大小,如用<4μm, 4~10μm,> 10μm, 分别描述为白云石化微晶灰岩、白云石化微亮晶灰岩和白云石化亮晶灰岩。通常情况下富基质表明低能量沉积环境,富颗粒表明高能量环境。但由于成岩作用会使结构发生转换,从而造成环境解释的复杂性。 表明在后溶解 —沉淀作用过程中,颗粒灰岩会转变为富基质的岩石结构。如右图所示,由于灰岩结构是不同作用过程相互作用的产物,因而就会存在一个宽松的谱系,右图还表明了灰岩主要结构类型之间的相互关系。3、该分类的两大进步– 指出了一些灰岩的结构是成岩成因的,这些结构是不能用来衡量沉积环境的能量水平的。– 与生物作用有关的一些沉积结构,虽然是低能结构但却是高能环境的产物;从沉积作用、生物作用、成岩作用入手,把灰岩分为三大类型。4、存在的问题 第一是由非正常沉积作用(如风暴、地震等物理事件)形成的灰岩类型未纳入分类体系; 第二是对生物沉积作用形成的灰岩类型的分类还不够全面,因为生物丘和生物层也是有生物礁岩石所组成,有必要对其进行简要的分类。四、 正常沉积作用亚类在地层记录中,常见到各种非正常沉积作用(如事件沉积)所形成的 4种灰岩: 发育于台地边缘的角砾灰岩,多为垮塌作用的产物及重力流沉积; 发育于较深水背景下的浊积灰岩,以具正粒序的砾屑、砂屑、粉屑结构为特征; 发育于浅海环境中的由风暴作用形成的各种灰岩,有风暴砾屑灰岩、风暴介壳灰岩等,常以基质支撑到颗粒支撑的粗碎屑结构为特征; 地震形成的灰岩,包括地震碎裂所产生的角砾灰岩,及发育特殊“振荡液化脉”的碳酸盐岩。对它们可以参考其结构而应用正常沉积作用的岩石命名法加以描述,但必须加上相应的动力事件而与正常沉积作用亚类岩石相区别,如风暴泥晶砾屑灰岩、风暴介壳灰岩、浊积砾屑灰岩等之类的术语。四、 物作用类灰岩的补充说明五、结束语对于碳酸盐岩,系统而全面合理的分类体系是岩石学和沉积学研究的基础,更为重要的是,合理的分类是确定自然序列的理论基础,不是冗长单调且增加混乱的堆叠。因此,可以说较全面系统的灰岩成因 地质学家描述碳酸盐岩的基本工作,因而意义重大。但由于不同成岩环境(大气淡水、海底及埋藏成岩环境),以及不同的成岩作用机制(胶结作用、微生物泥晶化作用、新生变形作用、溶解作用、白云石化作用、压实作用),在使松散沉积物变为已石化的坚硬石头过程中,不但会使灰岩的组构发生变化,而且组分也会发生改变,成岩作用的复杂性将使灰岩的成因 中还存在许多未完全得到解决的问题。臼齿状构造:争论了近两百年的特殊的灰岩构造微亮晶脉:是地震振荡液化还是生物成因?作业或思考题1、简述福克( 1957)、邓哈姆 (1962)石灰岩分类体系的主要内容。2简述生物礁岩石的特点和类型 。3从福克 ( 1957) 分类体系到莱特 ( 1992)分类体系的主要变化 。4梅冥相 ( 2001) 提出的分类体系对莱特 (1992) 分类体系有哪些方面的补充和进展 。进一步阅读的主要文献[1]梅冥相 , 2001. 灰岩的成因结构分类进展及相关问题讨论 . 地质科技情报 , 20[4]: 10]梅冥相等 , 1997. 碳酸盐沉积学导论 (第一章 ). 地震出版社[3]. 2001. 待先生抉剔来,手种门墙桃李满,红也花开,白也花开海外且衔杯,星历刚从大地回,著述新来添几许,行遍天涯,誉遍天涯但是,问题远远不是所想象的那么简单,许多碳酸盐岩是藻类生物活动的产物,如扬子地台的震旦系灯影组白云岩和奥陶系红花园组藻 — 海绵灰岩。灯影组浅水背景中的藻颗粒白云岩灯影组深水背景中的藻斑迹白云岩灯影组浅水背景中的藻泥晶白云岩扬子地台奥陶系红花园组核形石与凝块石颗粒灰岩红花园组中的海绵 600括四个段:第一亚组以潮坪相叠层石白云岩为主;第二段主要为含锰白云岩;第三段发育较多的纹理化石灰岩和泥晶灰岩;第四段则以叠层石岩礁(叠层石生物丘和生物层)的发育为特点。根据岩相到岩相序列可在该套碳酸盐岩地层中识别出 下型、环潮坪型米级旋回层序。根据米级旋回层序的有序垂直叠加形式所反映出的沉积相序列可以把高于庄组划分为 13个三级层序( 并进一步归为 4个二级层序。在以灰岩为主的高于庄组第三段中,其中的第三个三级层序( 中部的灰岩层中发育臼齿状构造。这种臼齿状构造以特别的形态、富含有机质、易硅化等特点可能表明了前寒武纪碳酸盐岩沉积作用的一些基本特征:第一、在浅水环境中发育叠层石而在较深水环境(中缓坡)中发育臼齿状构造,臼齿状构造就象叠层石一样是一种极为特别的与生物沉积作用相关的沉积构造;第二、在发育叠层石的潮坪环境中有利于发生白云石化作用,发育臼齿状构造的地层则以灰岩为主,这从一个侧面反映了前寒武纪白云岩似乎又不是原生白云岩。实际上,这些特征本身即代表了一些前寒武纪沉积学问题,随着研究的深入对这些问题将会得出更加接近自然事实的答案。天津蓟县剖面中元古界高于庄组的层序地层划分在图中, 们又可进一步归为 4个二级层序( [1]至 [4]); 特别强调的是,三级层序和二级层序均由各自不同的沉积相序列所组成,而且三级层序在二级层序之中存在一个有序的叠加形式中国北方新元古界碳酸盐岩中的 “ 微亮晶脉 ”该 “ 微亮晶脉 ” 与本文描述的中元古界高于庄组第三段灰岩中的 “ 臼齿状构造 ”存在较大的形态差异,似乎表明它们的成因机制也存在差异 ;该照片引自乔秀夫等( 2002)臼齿状构造的成因分析关于臼齿状构造的成因,地质学家们已经争论了一个多世纪,直到今天还未取得一致的看法。把它归为与生物活动有关联的沉积构造的解释包括:( 1)与微生物的生命活动有关( 968; O’1972);( 2) 微生物作用引起的气泡扩张( (et 1997; , 1998);( 3) 藻类微生物沉积作用的结果( 998) 等等。把这种构造归为非生物成因的构造的认识包括:( 1)认为是方解石结核或充填裂隙的蒸发岩( 975);( 2) 陆表干裂的结果或水下收缩产生的孔隙( 1983; 984);(3) 地震诱发形成的脱水作用的产物( 1998; et 1997) 等等。中元古界高于庄组第三段臼齿状构造灰岩的大致沉积模式对这种特别的臼齿状构造的初步观察与描述中,自然引出了以下极为有趣而令人深思的问题:第一,从叠层石构造经纹理化构造到臼齿状构造,似乎形成了一个生物沉积构造随着产出沉积环境从浅变深的变化谱系;第二,高于庄组第三段中既发育白云岩层又发育灰岩层,似乎表明了白云石化作用机制不是原生的白云石沉淀作用所致,进一步研究将对长期存在的 “ 前寒武纪白云岩问题 ” 的解答会得出一个合理的结论;第三,除了臼齿状构造以外,那些纹理化构造的成因也是一个谜,类似的纹理化构造也产在古生代地层之中如中国南方寒武系的清虚洞组、泥盆系代化组和三叠系大冶组等,主要是发育在中缓坡至浅缓坡环境之中,对其成因机制还有待于进一步的广泛研究;第四,如果把中国北方新元古界中的微亮晶脉也作为臼齿状构造的话,从形态上讲与本文所描述的高于庄组第三段中的臼齿状构造存在区别,是否存说明臼齿状构造本身存在两种类型还有待于进一步研究;第五,与臼齿状构造共生的宏观藻类化石,其分类位臵和特征等有待于进一步研究,而且该化石的研究将对准确回答臼齿状构造的成因具有重要意义。前寒武纪沉积学存在许多谜一样的学科问题,而我国北方发育完整的中、上元古界中的许多现象和丰富的沉积记录对破解这些 “ 谜 ” 将会提供许多有价值的线索。纹理化构造:复杂的成因贵阳地区下三叠统大冶组上扬子区寒武系清虚洞组的纹理化构造元古代铁岭组灰岩中的海绿石
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:碳酸盐沉积学导论——第1章
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-55871.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开