白云巖化成因機(jī)理和模式.ppt

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1、白云巖化成因機(jī)理和模式張鵬礦物S131目錄一、基本概念二、研究進(jìn)程三、白云巖化成因及動力四、白云巖化模式五、總結(jié)一、基本概念白云巖：一種沉積碳酸鹽巖。主要由白云石組成，?；烊胧ⅰ㈤L石、方解石和粘土礦物。白云巖化：指灰泥或灰?guī)r中的方解石、文石、高鎂方解石被白云石交代的作用。二、研究進(jìn)程自從1791年，法國博物學(xué)家DeodaldeDolomieu首次對白云石這種礦物進(jìn)行了描述后，二百多年來科學(xué)家們一直沒有停比對白云石的研究。20世紀(jì)60年代，基于對波斯灣、巴哈馬等地白云巖的研究，提出了蒸發(fā)白云石化模式和鹵水回流滲透白云石化模式。70年代發(fā)展了毛細(xì)管蒸發(fā)濃縮模式，并總結(jié)了薩布哈準(zhǔn)同生白

2、云巖化模式，形成了混合水白云石化理論。80年代人們對海水模式和埋藏白云石化有了一定的認(rèn)識;90年代的主要研究成果是對熱液白云石化進(jìn)行了總結(jié)，以及對埋藏白云石化有了進(jìn)一步的認(rèn)識。目前對于白云巖的成因解釋，薩布哈和滲透回流白云石化得到了廣泛的認(rèn)同和應(yīng)用。在常溫、實(shí)驗(yàn)室條件下人工無法合成理想的白云石，因此，白云石化的機(jī)理以及白云巖的成因問題也一直是巖石學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)。三、白云巖化成因及動力對于白云石的成因，人們有兩種觀點(diǎn):即原生白云石和次生白云石。原生白云石的形成是在生物參與下形成的（圖2），更多體現(xiàn)的是生物的特性，因此不具普遍意義。人們普遍認(rèn)為白云石是由于次生交代作用形成的，即白云石化

3、。方解石(或文石)的白云石化過程具有一定的特殊性，需要滿足一定的溫度、離子濃度和流體動力學(xué)條件等才能夠進(jìn)行。對于原生或次生白云石的形成，可以通過以下3個化學(xué)反應(yīng)式來表示：反應(yīng)式(1)代表的是離子在溶液中直接結(jié)合生成白云石，形成原生白云石。反應(yīng)式(2)和(3)分別作為開放體系和封閉體系下的白云石化反應(yīng)。根據(jù)上述反應(yīng)式可知，白云石化反應(yīng)需要有大量的Mg2+與Ca2+作用。但白云巖化往往發(fā)生在較為封閉的環(huán)境中(如埋藏條件下)，因此不能從海水中獲取Mg2+；那么富Mg流體的來源就成為制約白云巖化的重要因素之一。一般認(rèn)為Mg2+的來源主要有3個途徑:成巖流體來源、巖漿巖及其他固體礦物來源和生

4、物來源。1.成巖流體來源的Mg2+成巖流體是指沉積物在固結(jié)成巖的過程中積物孔隙中的流體。碳酸鹽巖主要形成于海相少量形成于咸化的湖相。海水或咸化的湖水?dāng)y帶大量的Mg2+滲透到灰?guī)r地層當(dāng)中，可以為方解石發(fā)生白云石化提供充足的離子來源。2.巖漿巖及其他固體礦物來源的Mg2+所謂巖漿巖來源就是指富含Mg2+的巖漿巖礦物自身轉(zhuǎn)化或通過流體淋濾溶蝕作用提供Mg2+。如橄欖石蛇紋石化的過程會釋放出大量的Mg2+，可為白云石化提供Mg2+；蒙脫石和伊蒙混層粘土礦物向伊利石礦物的一系列轉(zhuǎn)變也會釋放出大量的Mg2+。由固體礦物提供Mg2+形成的白云巖在分布上一般會受到富Mg2+礦物分布的影響。3.生物

5、來源的Mg2+一些動植物在本身的新陳代謝或生長過程中可以富集Mg2+，這些生物的軀體伴隨著碳酸鈣一起沉積下來，在埋藏的過程中釋放出Mg2+，使碳酸鈣發(fā)生白云石化。一般由生物提供Mg2+來源的白云巖會保留有生物的軀體化石或遺跡。三、白云巖化成因及動力除Mg2+來源外，白云石化的另一個關(guān)鍵條件就是流體動力學(xué)因素。根據(jù)不同的成巖環(huán)境，白云石化有以下3種流體動力學(xué)模式(圖3)：流體自身重力、壓實(shí)導(dǎo)致的橫向流動、深部熱液流體上涌。1.流體自身重力成巖流體在重力的作用下，由于自身勢能的改變促使其流經(jīng)碳酸鈣地層。高鹽度流體本身密度較大，在重力的作用下，可以通過巖石孔隙向下滲透到更深的地層中，如圖

6、3(a)。2.壓實(shí)導(dǎo)致的橫向流動由于巖層自身的非均質(zhì)性(粒徑大小、抗壓能力等)，在上覆沉積物的壓實(shí)作用下，更容易被壓實(shí)的巖層孔隙水就會被排擠到周圍的地層當(dāng)中，形成橫向的流動，如圖3(b)。3.深部熱液流體上涌由于深部流體的上涌或熱能、巖漿活動以及底辟構(gòu)造等原因，使壓力較大、溫度較高的流體滲透到上覆地層當(dāng)中或沿?cái)鄬酉蛏线\(yùn)移，如圖3(c)。四、白云巖化模式根據(jù)方解石一白云石轉(zhuǎn)化相圖、白云石化的物理化學(xué)條件、Mg2+來源以及流體動力學(xué)機(jī)制等，可以對白云石化模式進(jìn)行歸類。目前較成熟的白云石化模式主要有以下5種：蒸發(fā)模式(薩布哈模式)、滲透回流模式、混合水模式、海水模式及埋藏模式。1.蒸發(fā)模

7、式在熱帶地區(qū)的潮上帶，沉積著許多文石顆粒。由于該地區(qū)氣候干熱，蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，顆粒之間的粒間水就不斷地向空氣中散發(fā)。同時，海水又通過毛細(xì)管作用，源源不斷地補(bǔ)充到這些疏松的顆粒之間，久而久之，這些粒間水的含鹽度就變大了。隨著濃度變大首先析出石膏，并使粒間水Mg/Ca增大。這種高鎂的粒間鹽水或表層水經(jīng)常與早期沉積的文石顆粒相接觸，將不可避免地使文石被交代，被白云化，使文石轉(zhuǎn)變?yōu)榘自剖?.滲透回流模式在潮上地帶形成的高鎂粒間鹽水，在其對表層沉積物白云化的同時，由于其密度較大