碳酸盐岩的成岩作用课件

第二章碳酸盐岩的成岩作用本章重点：1、碳酸盐岩的主要成岩作用类型；2、碳酸盐岩中的孔隙；1第一节概念和基本术语本节重点：1、成岩作用概念；2、常用术语。2一、成岩作用概念

成岩作用是指沉积物在沉积后发生的任何物理或化学变化的过程（不包括可引起变质作用的过高温高压下的作用）。——ScholleandUlmer-Scholle,2003

成岩作用始于海底（同生或早期成岩蚀变），伴随整个深埋过程（中期成岩蚀变），并延续至随后的抬升阶段（晚期成岩蚀变）。成岩作用可以抹去原生特征的信息，但同时也可以留下关于沉积后环境、孔隙水成分和温度演化的重要信息。31、方解石基质的术语：（1）微晶(Micrite)：即微晶方解石。该术语同时作为碳酸盐泥(软泥)和由碳酸盐泥构成的岩石(泥灰岩)的同义语使用。微晶由直径1~4μm方解石晶体构成，可以是非生物沉淀形成或是通过较大的碳酸盐颗粒破碎形成。微晶产生于盆地内部，极少或不显示明显搬运痕迹。（2）微亮晶(Microspar):

一般由微晶经过重结晶(新生变形)作用生成的5~20μm大小的方解石颗粒，也可达30μm，限于重结晶的产物，不是原生沉淀。（3）假亮晶(Pseudospar):新生变形（重结晶）形成的方解石组构，平均晶体大小超过30~50μm。二、碳酸盐基质的定义(Folk,1965)42、白云石组构（Dolomitefabrics）的基本术语：（1）晶体规模(Crystalsizescales,Wright,1992):

微晶白云石(Dolomicrostone),晶体直径1~4μm;微亮晶白云石(Dolomicrosparstone)，晶体直径4~10μm;亮晶白云石(Dolosparstone):晶体直径>10μm。（2）白云石晶体组构(Crystalfabrics，SibleyandGregg,

1987):

非面状组构(Nonplanarfabrics)：他形晶紧密堆积。大多数呈弯曲朵状，晶间的接触界线为不规则锯齿状。少有以晶面接合者，正交偏光下具波状消光。面状组构(Planarfabrics)：大多数白云石为自形晶，晶体支撑式，晶间充填孔隙或其它矿物。半自形面状(Planar-s)：大多数晶体为半自形－自形，具平直的边界，晶体间多以晶面相接。低孔隙度，低晶间基质含量。5三、成岩作用常用术语1、胶结作用：新沉淀物质对原生或次生孔隙的充填。Folk(1965)描述碳酸盐晶体形状分类的术语：纤状(Fibrous):长条形，长宽比(轴率)超过6:1;等轴粒状(Equant):长宽比小于1.5:1;叶片状(Bladed):长宽比介于6:1~1.5:1。6纤状(针状)海水胶结物部分充填有孔虫房室。按Folk(1965)的术语，此处纤状文石胶结物与基底的关系为“结壳”。共轴增生球粒状生长Folk(1965)描述胶结物与基底间关系的术语：结壳(Crust)、增生(Overgrowth)及球粒状生长(Spherulite)。结壳海胆碎片上发育分带状共轴生长的胶结物，经历了早期无铁，中期含铁和晚期无铁阶段。无明显核心的球粒状生长，原生小球经过成岩增生进一步保存和扩大了放射状组构。7胶结作用等轴状亮晶方解石胶结放射轴－纤状方解石胶结物，属“结壳”。具弧形解理、波状消光和不规则的粒间边界特征。82、溶解作用：不稳定矿物的淋滤和溶解形成次生孔隙、溶孔或溶洞。93、交代作用：一种矿物对另外一种矿物的转换（Inversion），或某种矿物的同质多象变体被另一种矿物取代。

交代作用的要点在于原生矿物与后续矿物间成分不同，即它们不是彼此的同质多象变体。铁白云石交代泥晶方解石硅化的鲕粒灰岩－二氧化硅交代方解石104、重结晶或应变重结晶作用：晶体大小、应变状态或几何形态发生改变，而矿物类型不变。

新生变形作用“Neomorphism”：是一种矿物同自身的另一种同质多象变体间的所有成岩转换的统称。如文石→方解石。形成的新晶体可以比原来的大或小，形态仅有简单的差别或者是呈现一种新的矿物种类。这是原先矿物成分不明时的基本术语。类型举例Folk(1965)术语广义狭义原矿物被另一种不同成分矿物取代方解石→白云石黄铁矿等

交代作用原矿物被自身的同质多象变体取代文石泥或文石壳→方解石嵌晶变形矿物转变成同种矿物为变形嵌晶变形方解石→未变形方解石未变形矿物改变自身的形状、粒度或取向方解石泥或纤状方解石→嵌晶方解石矿物溶解形成孔洞，该孔洞之后被充填异化颗粒→孔洞→方解石溶解→孔洞充填成岩矿物蚀变术语交代作用(广义)新生变形作用相变应变重结晶作用重结晶作用(与退变重结晶)11新生变形作用微晶向微亮晶和假变晶的过渡(未形变的微晶晶体经过生长或凝聚，形成更大的晶体)。若先前的微晶为钙质，则该成岩蚀变可称为“重结晶作用”。若不知道原始的矿物成分，则最好称之为“新生变形作用”。古代鲕粒灰岩中保存了针状海水胶结物组构。原始的胶结物很可能是纤状文石，现被新生变形成叶片状方解石。若原始矿物成分是文石，则可称为“新生变形作用”。12粗大洁净的沉淀方解石晶体泥晶新生变形作用形成的假亮晶方解石微晶向微亮晶及假亮晶转化→重结晶作用135、机械(物理)压实作用：沉积物在负荷压力的作用下发生的颗粒脱水、脆性或塑性变形以及颗粒的重新定向。鲕粒的压实破碎双壳类贝壳压裂以及后期铁质方解石胶结。导致碳酸盐岩中显著的孔隙丧失。146、化学压实作用：沉积物在负荷压力的作用下发生的颗粒脱水、变形或重新定向。强烈的化学压实（压溶）作用产生的缝合线状溶蚀缝。157、断裂（破裂）作用构造作用产生的微裂隙16三、成岩作用对岩石物性的影响

对岩石物性既有破坏性的也有建设性的影响。既可以降低孔隙度和渗透率，也可使其增大。

现代典型碳酸盐沉积物、古代碳酸盐岩地层及典型碳酸盐岩储层之间显著的孔隙度差异。

现代沉积物孔隙度平均约35%~45%，颗粒灰岩可达70％，泥灰岩或白垩更高。典型的古代碳酸盐岩孔隙度不到5％，即便是有效储集岩的平均孔隙度也不及现代类似碳酸盐岩孔隙度的一半。因此，了解成岩过程，抑制孔隙丧失的因素和石油运移的相对时间及与孔隙演化的关系是油气及矿产勘探的关键。17第二节同生－埋藏期成岩作用本节重点：1、同生/早期海水成岩作用的特点2、同生/早期淡水成岩作用的特点2、埋藏成岩作用的特点18一、同生－早期海水成岩作用简介：同沉积期的时间跨度：数年至数千年；孔隙流体性质：海水；对碳酸盐沉积物的影响：可产生较复杂的组构；胶结物：文石及高镁方解石（温暖水体）；高镁方解石为主（较冷海水环境，如温带、两极和深海），但随纬度增高，镁方解石比例逐渐减少，且Mg含量降低。海水胶结作用强度及范围：是海水中溶质供应量的函数。溶质供应取决于沉积速率和从沉积物表面进入其内部的有效途径。沉积缓慢区，可形成显著的海水胶结(海底硬地)；高速沉积区，主要发生在礁前或海岸环境；现代海洋水体文石的补偿深度(ACD)：约1500m，超过则文石的溶解速率超过形成速率，文石不能沉淀；现代海洋方解石补偿深度(CCD)：约4500m。同ACD一样，该深度随纬度、碳酸盐产率和其他因素而变化，在各地质时期明显不同。19主要成岩组构(1)生物钻孔颗粒具有被胶结物充填的钻孔，并形成微晶外壳（环边/泥晶套micriteenvelopes）；(2)纤状－叶片状、似球粒状或隐晶质的高镁方解石胶结物形成的等厚壳层。隐晶质壳层由等轴的小于4μm的看似微晶的菱面体组成。现代海洋高镁方解石和文石胶结物的常见类型纤状网状针晶纤状－叶片状环边葡萄石与内沉积物文石质腹足动物外壳存在早期微孔和颗粒外表面的隐晶质高镁方解石胶结物(泥晶套)。泥晶套比颗粒本身更具耐溶解性。高镁方解石泥晶套的SEM照片20海水胶结灰岩中颗粒周边的高镁方解石泥晶套。壳层沿颗粒边缘充填钻孔，并围绕颗粒边缘形成隐晶质高镁方解石胶结物壳层。灰岩中剩余粒间孔被超咸潟湖水中沉淀出的纤状海水文石充填。(3)纤状文石胶结物等厚结壳充填颗粒内部孔洞，也可作粒间胶结物(常见于温暖水体的微超盐环境和热带海滩岩中)；等厚结壳层现代沉积物，文石针晶胶结物构成的等厚环边。可以观察到纤状晶体不规则但基本垂直于生长基底的排列方式。21(4)海水胶结的海底硬地形成区域具有选择性，通常与磷酸盐和海绿石胶结、生物钻孔和动物结壳及内碎屑共生；

(5)充填孔洞的文石和高镁方解石构成大型葡萄状体；全新世海底硬地和海滩岩沉积。文石胶结规模大速度快，形成固化的岩石仅需数年。文石质鲕被文石胶结物完全包裹。全新统礁灰岩。仙掌藻属颗粒灰岩被纤状－叶片状高镁方解石等厚层胶结。在大多数环境中，高镁方解石是主要的海水胶结物。22全新统礁灰岩中大型孔洞中的海水胶结物。文石和极少量的高镁方解石组成的大型密集葡萄状体。礁前沉积物溶孔内的文石质葡萄状胶结物。孔洞中的葡萄状体23(6)原生孔洞被内沉积物充填或是格架支撑的沉积物中发育水成岩墙；

(7)沿岸的海滩岩和浪花带胶结物；

(8)微生物/胶结物与海洋甲烷和热液渗出物的共生关系。纤状方解石胶结物的不同类型。簇生光轴(Fascicular-optic)；放射轴－纤状(Radiaxial-fibrous)；放射纤状(Radial-fibrous)。虚线表示亚晶体边界，交叉实线表示双晶面。上二叠统造礁黏结灰岩中放射纤状方解石胶结物24全新世沉积物，海岸带地表(浪花带)成岩作用。图中下垂的胶结反映了渗流环境；胶结为纤状文石或微晶质高镁方解石组成，反映了该过渡带为海水与渗流交替的环境。上白垩统页岩，图示为复杂层状同沉积期的纤状海水方解石胶结物壳层，推测在海底沼气带沉淀形成。沼气渗出物可以滋养丰富的微生物群落，因此，与这些渗出口共生的胶结物尤其富含有机质包裹体(细菌？)25二、早期淡水成岩作用

淡水渗流带也称“不饱和带”，包括上部渗透带(Zoneofinfiltration)，和下部重力作用的渗滤带(Percolationzone)。渗流带以下为潜流带，也称“饱和带”。两者之间界为“潜水面(Watertable)”。淡、咸水之间有一个半咸水过渡带，称为“混合带”。

淡水带成岩作用是指地表或其附近的地层受现代淡水影响或渗透而产生的蚀变现象。淡水环境通常可以分成不饱和带(渗流带Vadosezone)和饱和带(潜流带Phreaticzone)，两者以潜水面为界。地表淡水流体与其他孔隙流体(海水或盆地水)充填的地层之间的界面称为“混合带”，具有特殊的成岩特征。渗流带26简介：

淡水成岩作用发育部位：大多数浅海碳酸盐沉积经历了淡水成岩作用，表现为海平面以上沉积物的成岩作用，或是台地碳酸盐暴露于海平面以上的渗流带中。另外，淡水可以循环至地表以下，使暴露面以下更古老的碳酸盐沉积层也发生改变。

淡水作用的时间：跨度数百年至数百万年；

淡水作用模式复杂且多变的原因：初始沉积物质随相带和时间的不同而变化；降雨量和淡水的流动速率(与渗透性差异有关);水体化学性质的差异，尤其是在混合带；持续暴露时间的差异或多期暴露过程中蚀变的差异；植被和植物产生的酸因地而异，以及在地质历史时期植物进化的差异性。

成岩作用类型：溶解与胶结均有；溶解多发生在渗流带，胶结则发生在潜流带。

淡水胶结物：低镁方解石为主。在含地下咸水的干燥区，常可形成文石、高镁方解石、低镁方解石、白云石、石膏、硬石膏及其他蒸发盐矿物。淡水－海水混合带可形成白云石。地表风化壳中可伴生黏土、磷酸盐、铁和铝的氧化物。27淡水胶结物的形态渗流带组构受颗粒接触处水体局部分布的影响，在颗粒下侧可形成悬挂的微滴。潜流带胶结物分布较均一，反映该环境中孔隙水分布达到完全饱和。28淡水成岩作用的各阶段潜流带部分胶结作用，颗粒育淋滤潜流带完全胶结作用，颗粒中等淋滤大气淡水导致孔隙的反转，颗粒完全被淋溶淡水成岩作用通常是一种自源自生沉积过程，某处不稳定物质的溶解为别处提供再沉淀的溶质。潜流带胶结作用早期与不稳定物质的初始溶解配合，但是某些或大多数溶解作用发生在渗流带环境，而多数胶结作用则可能发生在潜流中。随着淡水成岩作用的继续，可以形成完全的组构倒置，原生孔隙之被充填，原生颗粒变成次生孔隙。如果存在外部溶质，则次生孔隙也将被胶结物充填。29主要成岩组构渗流带以不稳定的碳酸盐矿物(文石和高镁方解石)大规模溶解，并常伴随更稳定碳酸盐矿物(低镁方解石)的再沉淀为特征。因此，淡水成岩作用中，原生孔隙被充填，并产生次生孔隙。淡水成岩作用对孔隙度而言是中性的，一个地点的溶解为矿物被溶解，它同时为其他地点的再沉淀提供溶质。然而，淡水成岩作用对渗透性具有强烈的影响(如原生孔隙的胶结使渗透率减小，而裂缝的溶解扩大则使渗透率增加)。原生孔隙被等粒状方解石完全胶结，鲕粒发生选择性溶解，产生次生孔隙30渗流带新月形胶结物渗流带新月形组构形成圆形孔隙淡水潜流带亮晶方解石形成的等厚壳层潜流带低镁方解石胶结物呈等轴粒状－叶片状31泥晶套内（次生孔隙）和外(原生孔隙)均发育潜流带亮晶方解石胶结(3)渗流带组构多样化，垂悬状胶结(微钟乳石状或重力状)、新月形胶结(颗粒接触点处)、晶须(针状－纤状胶结物)、钙化藻丝体、黑化砾岩、根状构造(根石)、微亮晶和微松藻属等是常见的特征。

(4)潜流带胶结物常呈等厚环边，或等轴粒状方解石完全充填。潜流带低镁方解石胶结物呈等轴粒状－叶片状，形成大致等厚的壳层32J3，淡水淋滤的生物碎屑似球粒颗粒灰岩。早期淡水淋滤产生粒内铸模孔，随后潜流带或早埋藏阶段亮晶方解石胶结(5)淡水方解石相对于海洋水体而言，贫Sr2+、Mg2+

、δ18O和δ13C。多数淡水环境为氧化性的，导致Fe2+和Mn2+的含量低。

(6)淡水的典型特征是强烈的溶蚀。如溶蚀缝、溶坑、溶洞及喀斯特特征。这种溶解常见于渗流带、渗流－潜流混合带(潜水面附近)以及海水－淡水混合带。

(7)文石更易被选择性溶蚀。因此，文石含量高的地质时期淡水成岩作用也较强。蚀变速率差异大，取决于降水量、渗透性及其他影响水体流通速率的因素。不稳定组分（如文石）的溶解是淡水成岩作用的主要组成部分。33(8)淡水暴露区可发生不同类型的地表沉积，包括碳酸盐根结核和残余土壤、土壤结壳、钙结砾岩和钙结层或钙质泉华。

(9)渗流带的蚀变作用可使不稳定海相灰岩稳定化，在无淡水蚀变的情况下，同样的作用(文石和高镁方解石溶解及低镁方解石沉淀)最终将在埋藏过程中发生。淡水潜流带和埋藏阶段转换过程中可产生极类似的产物(Melimetal.,2002)，需借助于地球化学的研究。土壤结壳，土状结核和复杂网状的细小根石热泉钙华古代钙质结壳,具亮晶充填的收缩龟裂纹,勾勒出结核轮廓钙结层中的真菌构造,桥接物质的隔膜构造代表真菌菌丝冷泉钙华近代葡萄状泉华34三、埋藏期成岩作用

埋藏成岩作用是指发生在近地表水循环带以下（如大气水潜流混合带以下，或海水循环活跃区以下）的蚀变作用。就整个埋藏过程所占据的时间而言，埋藏成岩作用对沉积物成岩过程和孔隙演化起着重要的作用。埋深超过3Km，压实导致泥晶套破碎，超压孔隙流体可能削弱了静岩压力的影响。35

埋藏成岩特征的识别很困难，原因：(1)表层大气水或海水孔隙流体和埋藏区流体间的界限会变化，不易区分，几乎不能被确切地定义，所以常常难以区分表层成岩作用的结束地点和埋藏成岩作用开始的地点；(2)埋藏区“看不到也想不到”，意味着发生的成岩作用和产物只能作间接的、不完全的观察；(3)埋藏成岩带内的沉积物必定经过海水或大气水成岩作用，或者两者均有，因此难以精确判定某特定组构和构造是否完全是埋藏成岩作用的结果。

埋藏成岩作用的影响因素：与近地表环境相比，地下环境水循环速率一般较小(渗透性降低，水循环慢)，抑制成岩作用进行。然而，随着埋藏加深，温、压升高，可促进埋藏成岩作用。孔隙流体压力的增大(颗粒间压力减小)和早期碳水化合物的流入减缓了机械和化学埋藏成岩作用。36埋藏成岩作用对孔隙减小具有重要影响

南佛罗里达15个井的白垩系－新生界碳酸盐岩孔隙度－深度数据。随埋藏加深，孔隙度呈连续的降低。绝大多数的孔隙消失发生在埋藏阶段。右侧曲线表明地表白云岩的孔隙度小于灰岩，但埋藏过程中其孔隙度消失比后者缓慢。37主要成岩组构埋藏成岩带以物理和化学成岩过程共同作用为特征，多数情况下导致孔隙破坏，但某些情况下，也可增加有效孔隙。机械压实的表现：胶水构造、贝壳和结核周围压实包裹、颗粒的塑性或脆性变形以及破裂。化学压实的表现：港湾状接触、拟合组构、压溶条带和缝合线构造。机械压实化学压实塑性变形脆性破裂凹凸接触缝合接触溶蚀缝晚期缝合线38判断机械压实与胶结作用的先后顺序判断机械压实与结核形成的先后顺序39溶蚀缝缝合线40主要成岩组构(4)胶结产物：低镁方解石为主。晶体生长缓慢，比海水或大气水沉淀物结晶更好，更透明。(5)方解石形态可为叶片状、柱状附生于早期胶结物结壳上、等轴粒状嵌晶、晶体朝向孔隙中心生长的晶簇状嵌晶、极粗粒－嵌晶块状亮晶方解石以及外层贫包裹体的分阶段共轴生长。以上组构在中深层沉淀物中很常见，但没一种是完全在埋藏成岩期形成的。埋藏成岩期常见的胶结物形态柱状增生亮晶海水胶结物等轴簇状嵌晶棘皮动物呈共轴增生加大嵌晶多期胶结物包裹的三叶虫碎片。早期胶结物微含铁，孔隙中心的后期白云石含铁较高。可命名为“柱状亮晶附生海水胶结物”41(6)埋藏阶段胶结物由相对还原的孔隙流体形成，因此，Mn2+和Fe2+的含量较高。可用染色剂、阴极发光仪定性确定锰/铁比例。(7)埋藏阶段方解石具有典型的阴极发光模式，存在不发光到明亮发光再到昏暗发光的转折点。该发光现象可解释为：从方解石晶格中含少量或不含Mn2+和Fe2+的氧化环境过渡到富含Mn2+和Fe2+的还原条件，最后过渡到Fe2+供应量和结合率都超过Mn2+的还原条件。然而，还可见更复杂的CL序列。礁灰岩孔洞中的方解石胶结物CL发光带，显示典型的不发光、明亮发光和昏暗发肖的时间继承关系。下寒武统裂缝中含铁(蓝色)和不含铁(粉红)的方解石连续条带指示了沉淀过程孔隙流体的氧化还原条件的波动。最晚期的含铁方解石胶结物包含烃类痕迹42(8)识别埋藏成岩物的最可靠方法是确定共生关系，即各组构的相对时间。因此，早期胶结物之后形成的胶结物，或是与缝合构造同期或在其后形成的胶结物、压实、构造裂缝、油藏富集、热液矿化、鞍状白云石、硅质胶结物等，都可能是埋藏阶段(中深层阶段)或抬升阶段(晚期阶段)的胶结物。(9)流体包裹体测温、显微荧光、碳/氧同位素、Sr同位素、微量元素地球化学分析是研究埋藏成岩期的必需技术。(10)次生孔隙可形成于埋藏环境，主要和硫酸盐还原形成酸性水、有机质熟化以及其他成岩过程有关。埋藏期的嵌晶胶结物三期胶结事件，早期纤状海水胶结物，后续薄层白云石胶结，晚期埋藏或抬升阶段的粗晶质亮晶方解石胶结43共生关系有助于解释非常复杂的成岩史。图示岩石被带状海水胶结物(很可能是交替的文石层和高镁方解石层)厚结壳强烈胶结。有的层被选择淋滤，形成的孔隙被后续的埋藏期含铁方解石充填。最后热液蚀变过程中发生重晶石(白色晶体)的交代。溶蚀孔隙切穿了相互贯穿式接触的压实鲕粒，显然，溶解作用发生在非常显著的压实作用之后，因此，可解释为埋藏期的溶解所致，可能与烃类有关的酸笥流体的流入有关。44机械压实与压溶缝合线使用铁氰化钾染色来识别含铁组分，对认识胶结物期次具有重要意义。本例中无铁方解石先于高铁方解石形成。Fe2+能轻易取代方解石晶格的位置,因此铁质方解石需要还原环境。而近地表环境多为氧化环境,而多数埋藏环境为还原性的。因此,通常认为富铁质方解石是埋藏成岩期产物,尤其是粗粒、透明的填隙物。45第三节碳酸盐岩中的孔隙本节重点：孔隙的识别与分类。拓展：孔隙的形成机制及时间46一、孔隙的基本类型(ChoquetteandPray,1970)1、组构选择性孔隙基本类型

组构选择性是指孔隙受岩石中颗粒、晶体或其他物理组构的控制，这类孔隙本身不切割原生组构的边界。472、非组构选择性或可变孔隙的基本类型

该类孔隙模式都实际或潜在横切过原生颗粒和沉积组构，同时包括可能比任何单一的原生构架要素都大的孔隙类型。48二、孔隙成因、大小和含量描述成因描述大小描述改造作用演化的阶段或方向溶解作用扩大胶结作用缩小内沉积作用填充孔隙形成时间原生孔隙沉积期前沉积期次生孔隙早成岩期中成岩期晚成岩期作用+方向+时间如：胶结缩小原生孔隙沉积物填充早成岩期孔隙mm2563241/21/16含量描述百分孔隙度(15%)

或不同类型孔隙比值(1:2)

或比值和百分数(1:2)或(15%)大孔中孔微孔大小大小指具有规则形状的亚孔穴状孔隙49三、碳酸盐岩的孔隙现代砂屑石灰岩，混合藻类、有孔虫、软体动物灰岩。具有骨架颗粒间的粒间孔隙和颗粒内部的粒内孔隙。始新统灰岩，货币虫(有孔虫的一种)内部明显的未充填原生粒内孔及介壳外的粒间孔隙50原生窗格孔被胶结物充填。窗格构造可能与颗粒桥接、生物扰动、有机质腐烂及气泡的形成有关，最常见于潮坪或其他潮缘沉积中奥陶统，双壳类贝壳下伏的遮蔽孔被方解石充填鲕粒铸模孔。渗流带淋滤作用产生次生孔隙双壳类受淡水淋滤作用产生的铸模孔51粗晶质交代白云岩中的晶间孔隙，它涉及对先前灰岩的取代，和随后示白云化灰岩残余物的溶解，属扩大的晶间孔隙交代白云岩中的溶解扩大的晶间孔隙与缝合线伴生的溶蚀裂缝胶结缩小的构造裂缝52大型溶孔。可见沿早期方解石充填的裂缝发生溶蚀，指示溶解作用发生在该岩石成岩史的后期。大气淡水溶解形成的溶孔。沿裂缝产生的溶解作用－溶缝葡萄状文石质胶结物被大气淡水淋滤，部分转化为不含铁方解石，次生孔隙被埋藏期含铁方解石填充53第四节我国碳酸盐岩成岩阶段划分本节重点：1、碳酸盐岩成岩阶段的识别与划分。54一、我国碳酸盐成岩阶段划分所用术语1、成岩阶段：碳酸盐沉积物沉积之后至碳酸盐岩变质之前的无机组分和有机组分在各种成岩环境中发生变化的历史阶段。2、同生成岩阶段：沉积物沉积后至被埋藏前所发生的作用与变化的时期。3、早成岩阶段：沉积物被埋藏并脱离海水、大气水和混合水的影响之后，在浅－中埋藏环境中固结成岩且伴生生物气的阶段。4、中成岩阶段：碳酸盐岩曾经或正处于中－深埋藏成岩环境，发生的物理、化学变化，有机质演化达到形成原油－凝析油阶段。5、晚成岩阶段：曾经或正在处于深埋藏环境，有机质演化为干气，岩石发生物理、化学变化并破裂直至变质前的阶段。6、表生成岩阶段：地壳运动使碳酸盐岩出现一次或多次暴露及接近地表的成岩环境。发生物理、化学、生物化学作用。55二、我国碳酸盐成岩阶段划分表561、同生成岩期(1)浅海海底同生成岩期：生物钻孔；泥晶套；颗粒泥晶化；文石或镁方解石新生变形的产物；硬化粪球粒、鲕粒、葡萄石；薄边胶结(微粒状、纤状、马牙状)晶粒；等厚环边胶结；球粒状胶结。交代的白云石胶结物：粉晶或细晶，半自形、自形、有序度低、富钙贫铁，晶体较混浊，常发育晶间孔。自生石膏、自生海绿石；自生鲕绿泥岩。(2)潮上同生成岩阶段：交代白云石，多为泥晶、粉晶，半自形和它形，粒状或分散状，富钙贫铁，有序度低，常与蒸发盐矿物共生；可保持原岩或原岩组分的组构特征，薄层状，有时可呈胶结物;自生石膏呈板状、条状、放射纤维状及结核状；未充填的鸟眼构造顺层分布；虫孔构造；藻席；干缩缝、干裂角砾；干裂角砾间孔洞；帐篷构造、泥板构造。三、碳酸盐成岩阶段识别标志57(3)深水海底同生成岩阶段：a)方解石胶结物：原始成分为镁方解石和部分文石，成岩转化后成为泥晶、细粉晶方解石，还可呈置换的纤维状结构。碳酸镁含量有时可达3.5mol~5mol；b)白云石胶结物：一般为泥晶、细粉晶的自形晶体。有时形成集晶粒状大晶体(直径可达60μm)。具有雾心，有时见环带。内部常有碳酸盐和非碳酸盐包裹物。偶见其交代方解石及生物骨壳。

(4)湖底同生成岩阶段：a)生物成岩标志包括藻钻孔、泥晶套和颗粒泥晶化；b)方解石胶结物具硬化的粪球粒、鲕粒、球粒等；晶形泥晶、细粉晶粒状或形成马牙状薄环边胶结；c)白云石胶结物及交代的白云石为泥晶、粉晶、自形至半自形晶粒，斑块、透镜、纹层或层状交代时常发育晶间孔隙，有时呈薄环边胶结；d)自生石膏呈板状、条状、纤维状等；e)自生鲕绿泥石多呈鲕状、也可呈鳞片状、纤维状。58(5)大气淡水同生成岩阶段：a)方解石胶结物一般为无铁方解石，还原的潜流带可形成含铁方解石，组构特征包括小菱形等粒状或细马牙状薄环边胶结、多期胶结物镶嵌结构(粉晶、细晶或马牙状-叶片状-粗晶粒状组构方式)、共轴胶结(棘屑的共轴增生最突出)、新月型和重力(悬垂)型胶结；b)白云石胶结物及交代的白云石一般为粉晶－细晶；大气淡水白云石自形、透明、主要为胶结物；调整白云石半自形到自形，具胶结和交代两种组构，交代白云石常呈分散状；混合水白云石自形，常具雾心亮边或环带结构，具胶结和交代两种组构，呈斑块状或透镜状交代时，常发育晶间孔隙；c)镁方解石和文石组分的新生变形：向方解石转化，常伴有重结晶现象，原始组构能较好或部分保存；d)溶蚀孔隙：最主要次生孔隙形成阶段，受沉积相控制，具成层性，层位稳定。主要是滩相、礁云岩或石膏斑点被溶蚀所成；具组构选择性和非组构选择性两种溶蚀孔隙;e)渗流带发育渗流粉砂与渗流豆粒。(6)海水－淡水混合同生成岩阶段：a)方解石为粉晶和叶片状胶结，形成于淡水端；纤维状环边胶结是镁方解石的新生变形产生，形成于海水端；b)白云石：混合水白云石自形，具雾心亮边，细-粗晶结构，具胶结和交代两种组构。呈斑块、透镜状，层状交代的白云岩发育晶间孔隙；调整白云岩半自形、自形，晶体混浊。C)交代的氧化硅形成瘤状燧石，有时可形成自生石英；d)溶蚀孔隙包括晶间溶孔、粒内溶孔、粒间溶孔、溶孔、溶洞等。592、早成岩期(1)烃类演化阶段：有机质形成生物气；(2)有机质成熟度：未成熟－半成熟；(3)古温度：古常温～85℃；(4)镜质体反射率：R0<0.35%~0.5%；(5)岩石学标志：1)压实：包壳破裂、折断及错位；颗粒破碎、变形及定向排列；线接触、凹凸状接触；套叠构造；泥裂、鸟眼及其它原生孔隙变形、封闭或消失；有机质纹层破坏或变形为不规则细脉状；2)压溶：缝合接触；缝合线；3)胶结物一般为无铁方解石，还原条件下可形成含铁方解石：晶粒状镶嵌结构、被置换的纤维状、球粒状、马牙状、叶片状组构、共轴环边胶结；连晶胶结；孔洞缝被方解石部分或全充填，具原生生物气包裹体；4)白云岩化作用包括埋藏、压实、调整、热水白云石化作用等。5)白云石胶结物及交代物：细粒镶嵌结构、白云石衬垫胶结；交代白云石常发育晶间孔、孔洞缝被白云石晶体充填，具原生生物气包裹体；6)石膏硬石膏胶结及交代物：粒状镶嵌结构、连晶胶结、分散状、板关、条状、放射状、斑块状、条带状、纹层状及层状、孔洞缝被石膏充填；7)充填、交代及自生氧化硅：可呈假晶替代、结核、团块、透镜、条带、纹层及薄层状、充填于孔洞缝；8)重结晶作用发育；9)构造裂缝为主，大部被充填。603、中成岩期(1)烃类演化阶段：原油－凝析油；(2)有机质成熟度：成熟－高成熟；(3)古温度：>85℃～175℃；(4)镜质体反射率：R0>0.5%~2.0%