《白云岩碳成岩作用》PPT课件.ppt
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1、第十六章 碳酸盐岩各论,主要由白云石(含量50)组成的沉积碳酸盐岩,称为白云岩。自法国博物学家Deodat de Dolomieu1791年首次描述以来,一直是众多地质学家研究的课题之一。一、白云岩的分类 白云岩也和石灰岩一样,由颗粒、泥、胶结物、晶粒、生物格架等五种主要结构组分构成。因此,石灰岩的结构分类系统和命名原则,也基本上适用于白云岩,只需把表163中的“石灰岩”改为“白云岩”,“灰泥”改为“云泥”即可。,第二节 白云岩,白云岩的(结构组分)分类,石油行业标准SY/5368.5-1995分类方案,石油行业标准SY/5368.5-1995分类方案,砂屑白云岩,砂屑为泥晶白云石,亮晶方解石
2、胶结,江苏,奥陶系马家沟组,单偏光34,鲕粒白云岩,鲕粒由细粉晶白云石组成,鲕间为粗粉晶白云石及溶蚀充填物,江苏徐州,奥陶系马家沟组,()34,鲕粒白云岩,鲕内鲕间孔隙发育,四川石柱,中寒武统,()70,亮晶鲕粒云岩,粒内溶孔及溶扩残余粒间孔。柯深1井,6336.3m,亮晶鲕粒云岩,溶扩残余粒间孔和粒间溶孔。柯深103井,6361.5m。,1、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩,及重结晶白云岩(具晶粒结构的白云岩)按照晶粒大小进行分类命名,如泥晶白云岩、粉晶白云岩、细晶白云岩、中晶白云岩、粗晶白云岩等,其划分标准在不同的分类系统中有常有一定的差异。其中细晶白云岩、中晶白云岩、粗晶白云岩
3、等表面常是砂糖状,故又称为砂糖状白云岩。按照晶粒大小分类是纯描述性的,不仅适用于次生白云岩,也适用于沉积成因及重结晶的白云岩。,细晶白云岩,白云石晶形很好,安徽准安,土坝组,()34,粉晶白云岩中含有大量晶间孔、晶间溶孔(孔隙为红色),白云石晶粒为自形半自形。塔中4井,C,生屑灰岩段,3546.00m,铸体片,()106.3。,含生屑泥粉晶白云岩,生屑铸模孔和白云石晶间孔。塔中4井,C,生屑灰岩段,3542.7m,()102.5。,白云岩中常具有交代结构或白云化结构。所谓白云化交代结构,即指后来的白云石晶体交代原先的各种结构组分,如交代内碎屑、鲕粒、生物组分等。根据交代结构及与其伴生的其它交代
4、现象的有无,把白云岩划分为具交代结构的白云岩(包括含白云石的石灰岩)和不具交代结构的白云岩两大最基本的类型。,2、具有交代结构或白云化结构的白云岩,交代成因白云石的晶粒较粗,一般都在粉晶以上;晶形较好,多呈半自形或自形;晶体较污浊,或具较污浊的核心,这主要是原来矿物或结构组分中残余物所引起的;这种较污浊的晶体有时还具有环带;晶粒较粗的(细晶以上)交代成因的白云岩常呈砂糖状,部分常呈斑状。,交代成因白云石的特征,白云石交代砾屑和砂屑,徐州,上寒武统,()34,白云石交代棘皮动物屑,徐州,上寒武统,()34,白云石交代鲕粒,鲕粒全部被白云石取代,粒间未白云石化,徐州,上寒武统,()34,白云岩成因
5、问题,主要是白云岩生成机理问题。碳酸盐岩石学中最复杂、争论时间最久、最难解决的问题之一。近几十年来,由于X射线衍射等新技术的应用,在现代碳酸盐沉积物中发现了大量的白云石。通过这些正在形成的白云石的大量的实际观察和研究,相继出现了一些新的白云化学说,这就为解决白云岩的成因问题提供了前提。一些主要的学说或机理简述如下。,二、白云岩生成作用,(一)原生沉淀作用(二)毛细管浓缩作用或蒸发泵作用 准同生白云化作用(三)渗透回流白云石化作用(四)混合水白云石化作用(五)调整白云石化作用(六)淡水白云石(七)生物作用的白云石化,白云岩的生成机理假说,人们最关心的是在近代碳酸盐沉积物中,是否有真正的原生白云石
6、,即是否真正有以化学沉淀的方式从水体中直接沉淀出来的白云石。现在,常温常压的条件下,在实验室中尚未合成出真正的化学计量白云石。近几十年中,在已发现的近代白云石的实例中,澳大利亚南部考龙泻湖中和美国加利福尼亚深泉盐湖中的白云石,算是最过硬的原生白云石。,(一)原生沉淀作用,澳大利亚南部考龙泻湖中的白云石是在水很咸、PH值很高、植物很茂盛的地方形成的。奥尔德曼和斯金纳(Alderman and Skinner,1957)曾注意到,孤立的湖水由于受慢慢下沉的细而白的沉淀物的影响,有时竟然变白了。这种很细的白色悬浮物已被确定是高镁方解石和富钙白云石的混合物。方解石的成分范围为Ca77Mg23到Ca93
7、Mg2,化学计量白云石的成分范围为Ca50Mg50,原白云石为Ca56Mg44。据碳同位素测定这里的白云石堆积速度为0.20.5mm/年。假如这里的白色沉淀物不是从水底被再次搅动起来的话,则这些高镁方解石和富钙白云石的混合物就有可能是原生白云石。,(二)毛细管浓缩作用或蒸发泵作用 准同生白云化作用,根据现代热带地区的波斯湾南岸及巴哈马地区的潮上带,在其表层碳酸盐沉积物中正在进行着准同生的白云化交代作用而提出的机理。这些刚沉积不久的表层沉积物,主要是文石。这些沉积物还是疏松的,其间还充满着水。这些粒间水,在沉积阶段还是正常的海水。由于该地区气候干热,蒸发作用强烈,这些粒间水就不断地向空气中散发。
8、与此同时,海水又通过毛细管作用,又源源不断地补充到这些疏松沉积物的颗粒之间。久而久之,这些粒间水的盐度就变大了。正常的海水就变成了盐水。从这种盐水中首先沉淀出来的是石膏。,石膏的沉积使粒间水或表层积水的 MgCa比率大大提高。正常海水的 MgCa比率约为 3:1,而干热地区潮上地带表层沉积物的粒间水或表层积水,其MgCa比率可达20:1,甚至更高。这种高镁的粒间盐水或表层水经常与文石颗粒相接触,将不可避免地使文石被交代,被白云化,即使文石转变为白云石。现代潮上地带的白云石壳就是这样生成的。,在波斯湾南岸潮上萨布哈(SabHa)蒸发作用很强,广泛发育白云石化作用。许靖华,西根撒勒(Hsu and
9、 Siegenthaler,1969)称其为蒸发泵作用。他们认为海水是由于萨布哈潮上带蒸发泵作用,从泻湖侧向被抽汲入潮上的沉积物内,通过强蒸发作用和石膏Ca(SO4).2H2O沉淀,使孔隙水Mg/Ca比值提高而引起白云石化。,阿拉伯语“萨巴哈”就是指的这种潮上的盐沼地。,图16-10潮上萨布哈蒸发泵白云石化机理,毛细管浓缩作用或蒸发泵作用基本特色:形成条件:潮间及潮上带(近海的暴露的地表);气候干燥、蒸发量大;镁质来源:经毛细管作用由海水供应;交代特色:高盐度、高镁钙比的孔隙溶液就地交代先期沉积物;交代产物白云石晶体细小(隐、微晶);不破坏原有结构与构造;常有石膏等蒸发矿物共生。,(三)渗透回
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