碳酸盐岩成岩作用-交代课件.ppt

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1、碳酸钙矿物的转化作用概念：碳酸盐沉积物的矿物有多种，其稳定性有明显的差异，在沉积后过程中不稳定的文石和高镁方解石等可自发地转变为稳定的方解石，此变化过程即矿物相的转化作用。因其最终形成方解石，有文献称其为“方解石化”。碳酸钙矿物的转化作用或方解石化作用包括两种情况：一种是矿物的同质多象转化，这种转化仅发生晶格和晶形的变化，并不发生化学成分的变化，如文石转变为低镁方解石即属于这种类型；另一种变化有离子的带出，即有化学成分的变化，如高镁方解石转化为低镁方解石时有镁离子的带出，但无晶格和晶形的变化。在常温常压下即可发生，温度　压力较大更易于进行。现代浅海的碳酸钙沉积物是由文

2、石、高镁方解石和低镁方解石组成的，但在相应环境中形成的古代石灰岩却都由低镁方解石组成。说明文石和高镁方解石在成岩过程中已转变为低镁方解石。液膜的存在有利于转化的进行。文石向方解石转化是通过晶体间的溶液薄膜更容易进行，可能是通过文石在极小范围内的溶解和立即沉淀，析出方解石而完成的，实质上相当于一种就地的交代作用。在这一转化过程中还发生了微量元素锡的丢失，此种情况有助于说明文石向方解石的转化是一种湿态的过程，并且还伴随有重结晶作用。方解石化常保存原文石高镁方解石的假象，因此文石质生物骨骼或胶结物经方解石化后，其原始壳层构造与结构常能保存。单纯的重结晶作用是指在成岩过程中，

3、矿物的晶体形状和大小发生变化而主要矿物成分不改变的作用。碳酸盐沉积物的重结晶作用有二种趋势：一般情况下趋向于出现晶体长大的现象，福克称之为“进变新生变形”作用。特殊情况下也可能发生晶体的缩小，或称为“退变新生变形”作用。这里主要讨论分别属于两种重结晶类型的微亮晶与微泥晶的成因。四、重结晶作用1．微亮晶的形成作用（进变新生变形作用）现代的泥晶沉积物晶体的粒＜5μ，而古代泥晶石灰岩，其泥晶的粒径一般为5～10μ，福克将这种大小为5～10μ的方解石晶体称为“微亮晶”。它是在成岩过程中通过镁离子的溶出及重结晶作用造成的。表明，由文石或高镁方解石组成的海相碳酸盐泥，在埋藏条件下

4、发生渐进成岩作用时，通过矿物的转化镁离子的溶出和重结晶作用，都要转变为低镁方解石，使晶体增长至5～10μ大小的微亮晶。进变新生变形作用是矿物晶体内能减小的过程，是自发的过程，随温度升高、时间加长重结晶作用可持续进行，并形成粉晶、细晶，从而形成结晶灰岩。2．亮晶方解石胶结物与新生变形方解石的区别在碳酸盐岩中广泛发育着新生变形方解石晶体，它们在光学显微镜下与亮晶方解石胶结物的特征有许多相似之处。两者的主要区别如下：l）新生变形晶体大小不均，常呈斑块状或不规则状分布；亮晶胶结物充填孔隙或呈皮壳(栉)状形式出现。2）孔隙胶结物具充填组构，其长轴常垂直孔隙壁生长，向孔隙中心晶体

5、增大，个数减少；新生变形晶体的似球状斑块则相反，中心为微亮晶，外部为放射状排列的较大的长形晶体。3）亮晶胶结物不破坏颗粒边界，其特征与孔隙充填组构类似，常具两个以上世代，不同世代晶体的成分和组构可以不同；新生变形晶体可破坏颗粒边界，但常保存其残余组构；4）亮晶胶结物干净透明，不含原岩残余物；新生变形晶体因常含上述杂质而显得较浑浊，当有机质多时，还会使晶体显淡褐色或略具多色性。5）胶结物亮晶晶间界面较平直，三个晶体接合时合成一个180º的贴面，接合率高达30％～73％；新生变形晶体晶间界面一般为弯曲状；6）胶结物的共轴环边与邻近的胶结物或颗粒分界清楚，无切割；骨骼的重结

6、晶共轴环边（交代环边）切割邻近的基质或颗粒。3．微泥晶的形成作用（退变新生变形作用）观察古代石灰岩时，常见某些有孔虫、珊瑚藻类和粪球粒，它们都是由粒径仅Iμ左右的泥晶方解石组成，不透明，在反射光下略带白色，福克称其为“微泥晶”。微泥晶的原始成分可能也是镁方解石，在成岩作用过程中，由于富镁孔隙水产生的镁离子的毒害效应，阻碍了晶体的重结晶长大，最终只能形成极小的微泥晶结构。这可能就是罕见的一种“晶体缩小”的重结晶现象，即“退变新生变形”作用。压实作用和压溶作用1、压实作用早期发育的胶结作用或白云化作用，极大地妨碍着碳酸盐沉积物压实作用的进行。压实作用仍是一种不可忽视的成岩

7、作用，尤其是对某些碳酸盐泥质颗粒岩、颗粒质泥岩和颗粒岩显得重要。它不仅使颗粒变形、破裂，使粒间的接触由点状变为线状、曲面或缝合线状接触，使粒间孔隙减小。三叶虫泥晶灰岩，三叶虫断裂错位，亮晶胶结物悬垂重力胶结，北碚，二叠系，（－）×25压实作用压溶作用碳酸盐岩在负荷或应力作用下，在颗粒、晶体和岩层之间的接触点上，受到最大应力和弹性应变，化学势能不断增加，压溶作用使应变矿物的溶解度提高，导致在接触处发生局部溶解。主要的压溶构造有：1）缝合线，是压溶作用的特征性构造；2）颗粒间的微缝合线（如图14－7所示）；3）粘土和石英粉砂含量高（＞10％）或有机质较丰