白云巖化模式.ppt

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1、白云巖成因模式2021/8/30目錄1基本概念及原理1.1白云巖問題1.2白云巖形成原理1.3白云巖形成有利條件1.4白云化模式分類2白云化模式分述2.1微生物白云化模式2.2薩勃哈白云化模式2.3回流滲透白云化模式2.4混合白云化模式2.5中-深埋藏白云化模式2.6熱液白云化模式1.1白云巖問題在近地表常溫、常壓條件下通過化學(xué)合成的白云石在X射線衍射中缺乏超結(jié)構(gòu)反射，而在沉積巖中近地表溫度和壓力條件下卻廣泛分布著具超結(jié)構(gòu)反射的白云巖。總體來說越古老的地層中白云巖越多，但具有一定的時間性。白云巖交代過程是持續(xù)的、不可逆的，一旦白云化作用開始就會進行到底。1基本概念及原理白云化反應(yīng)：(

2、2-x)CaCO3(s)+Mg2+(aq)+xCO32-=CaMg(CO3)2(s)+(1-x)Ca2+(aq)交代白云巖：2CaCO3(s)+Mg2+(aq)=CaMg(CO3)2(s)+Ca2+(aq)原生/重結(jié)晶白云石：Ca2+(aq)+Mg2+(aq)+2CO32-=CaMg(CO3)2(s)1.2白云巖形成原理1.3白云巖形成有利條件白云化流體交代先期形成的碳酸鹽巖礦物形成白云石的過程稱為白云化作用，相應(yīng)的形成白云石的物理化學(xué)環(huán)境、Mg2+來源以及水文學(xué)動力機制等因素的有機集合稱為白云化作用模式。白云巖形成有利的熱力學(xué)及動力學(xué)條件：高Mg2+/Ca2+比；高CO32-/Ca

3、2+比（高碳酸鹽堿度）；高溫；流體突然被釋放CO2的地方；開放的流體環(huán)境，使白云化流體不斷運抵發(fā)生白云石化的位置有利于白云石形成的環(huán)境：存在被交代的石灰?guī)r；海水環(huán)境及與海源流體有母源關(guān)系的的孔隙流體環(huán)境；長期持續(xù)穩(wěn)定的、活躍的水文學(xué)驅(qū)動機制，以保證長期有效的運送Mg2+和CO32-，和Ca2+的輸出；沿斷層快速上升的熱水溶液，流體中的CO2突然釋放的場所。1.3白云巖形成有利條件1.4白云化模式分類微生物白云化模式薩勃哈白云化模式回流滲透白云化模式混合白云化模式淺埋藏白云化模式中-深埋藏白云化模式熱液白云化模式壓實白云化模式熱對流白云化模式構(gòu)造擠壓白云化模式地形補給白云化模式目錄1基

4、本概念及原理1.1白云巖問題1.2白云巖形成原理1.3白云巖形成有利條件1.4白云化模式分類2白云化模式分述2.1微生物白云化模式2.2薩勃哈白云化模式2.3回流滲透白云化模式2.4混合白云化模式2.5中-深埋藏白云化模式2.6熱液白云化模式2.1微生物成因模式Vasconcelos等（1995）在厭氧的條件下,利用硫酸鹽還原細菌沉淀出了具有超反射結(jié)構(gòu)的有序白云石，提出微生物白云巖模式。隨著研究的不斷深入,不僅是硫酸鹽還原細菌,還有甲烷厭氧細菌和需氧的嗜鹽細菌都可以促進原生白云石沉淀。2.1.1硫酸鹽還原模式2.1.2甲烷還原模式甲烷形成的兩種主要方式:海洋環(huán)境：CO2+4H2自養(yǎng)產(chǎn)

5、甲烷菌CH4+2H2O淡水環(huán)境：CH3COO-+H2O食醋酸產(chǎn)甲烷菌CH4+HCO3-甲烷形成后向上擴散，在硫酸鹽還原帶和甲烷生成帶之間形成硫酸鹽-甲烷過渡帶(SMT)。在這個過渡帶中,甲烷的厭氧氧化過程(AOM)將CH4氧化為CO2，SO42-被還原。使SO42-濃度降低，Mg2+濃度升高，PH升高，形成有利于白云石沉淀的環(huán)境。CH4+SO42-硫酸鹽還原菌HCO3-+HS-+H2O2.1.3需氧模式海洋中的有機質(zhì)在好氧微生物作用下發(fā)生有氧氧化作用，通過代謝含氮有機物質(zhì)(蛋白質(zhì),氨基酸,氨基酸,核酸)，釋放出CO2和NH4+：C3O3H7N+2.5O2需氧微生物3HCO3-+2H2

6、O+NH4++2H+需氧模式主要依靠微生物代謝使pH值升高,增加胞外聚合物（EPS）基質(zhì)中堿度,來促進白云石沉淀。2.1.4微生物成因白云巖特征具有球粒狀、啞鈴狀或是花椰菜狀的外形以及放射纖維狀的內(nèi)部構(gòu)造；球狀白云石成核之后，隨埋深的增加，富鈣球狀白云石顆粒表面以無機形式繼續(xù)生長，同時有序度增加，轉(zhuǎn)變?yōu)榱庑斡行虬自剖?，起到“晶核”的作用；趨向于沉積同生期-準同生期形成，形成深度較淺；受硫酸鹽還原細菌、甲烷厭氧細菌和嗜鹽細菌影響。2.2薩勃哈白云化模式蒸發(fā)作用強烈的熱帶地區(qū)的潮上帶；向岸風推動海水到達潮上帶或毛細管作用使鎂離子得到補給；石膏沉淀，使粒間水或表層積水的Mg/Ca比提高；高

7、鎂粒間水，Mg2+交代文石中的Ca2+。薩勃哈白云巖特征以泥晶-微晶級白云石為主；生物多樣性缺乏，尤其缺乏窄鹽度生物；較低的δ13C和較高的δ18O值，Sr和Na含量高，F(xiàn)e和Mn含量低；常與石膏或硬石膏伴生；分布受沉積環(huán)境控制，具有一定的區(qū)域性；白云化效率隨海進、海退變化；很難形成良好的儲集層，一般與伴生的蒸發(fā)巖形成致密蓋層。2.3回流滲透白云化模式受限的瀉湖盆地；海水經(jīng)蒸發(fā)濃縮，鹽度比正常海水高，Mg/Ca比值高；由于密度差異，高鎂粒間水穿過下伏石灰?guī)r