碳酸鹽巖成巖作用-交代課件.ppt

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1、碳酸鈣礦物的轉(zhuǎn)化作用概念：碳酸鹽沉積物的礦物有多種，其穩(wěn)定性有明顯的差異，在沉積后過程中不穩(wěn)定的文石和高鎂方解石等可自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的方解石，此變化過程即礦物相的轉(zhuǎn)化作用。因其最終形成方解石，有文獻(xiàn)稱其為“方解石化”。碳酸鈣礦物的轉(zhuǎn)化作用或方解石化作用包括兩種情況：一種是礦物的同質(zhì)多象轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化僅發(fā)生晶格和晶形的變化，并不發(fā)生化學(xué)成分的變化，如文石轉(zhuǎn)變?yōu)榈玩V方解石即屬于這種類型；另一種變化有離子的帶出，即有化學(xué)成分的變化，如高鎂方解石轉(zhuǎn)化為低鎂方解石時(shí)有鎂離子的帶出，但無晶格和晶形的變化。在常溫常壓下即可發(fā)生，溫度　壓力較大更易于進(jìn)行?，F(xiàn)代淺海的碳酸鈣沉積物是由文

2、石、高鎂方解石和低鎂方解石組成的，但在相應(yīng)環(huán)境中形成的古代石灰?guī)r卻都由低鎂方解石組成。說明文石和高鎂方解石在成巖過程中已轉(zhuǎn)變?yōu)榈玩V方解石。液膜的存在有利于轉(zhuǎn)化的進(jìn)行。文石向方解石轉(zhuǎn)化是通過晶體間的溶液薄膜更容易進(jìn)行，可能是通過文石在極小范圍內(nèi)的溶解和立即沉淀，析出方解石而完成的，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一種就地的交代作用。在這一轉(zhuǎn)化過程中還發(fā)生了微量元素錫的丟失，此種情況有助于說明文石向方解石的轉(zhuǎn)化是一種濕態(tài)的過程，并且還伴隨有重結(jié)晶作用。方解石化常保存原文石高鎂方解石的假象，因此文石質(zhì)生物骨骼或膠結(jié)物經(jīng)方解石化后，其原始?xì)訕?gòu)造與結(jié)構(gòu)常能保存。單純的重結(jié)晶作用是指在成巖過程中，

3、礦物的晶體形狀和大小發(fā)生變化而主要礦物成分不改變的作用。碳酸鹽沉積物的重結(jié)晶作用有二種趨勢：一般情況下趨向于出現(xiàn)晶體長大的現(xiàn)象，福克稱之為“進(jìn)變新生變形”作用。特殊情況下也可能發(fā)生晶體的縮小，或稱為“退變新生變形”作用。這里主要討論分別屬于兩種重結(jié)晶類型的微亮晶與微泥晶的成因。四、重結(jié)晶作用1．微亮晶的形成作用（進(jìn)變新生變形作用）現(xiàn)代的泥晶沉積物晶體的粒＜5μ，而古代泥晶石灰?guī)r，其泥晶的粒徑一般為5～10μ，?？藢⑦@種大小為5～10μ的方解石晶體稱為“微亮晶”。它是在成巖過程中通過鎂離子的溶出及重結(jié)晶作用造成的。表明，由文石或高鎂方解石組成的海相碳酸鹽泥，在埋藏條件下

4、發(fā)生漸進(jìn)成巖作用時(shí)，通過礦物的轉(zhuǎn)化鎂離子的溶出和重結(jié)晶作用，都要轉(zhuǎn)變?yōu)榈玩V方解石，使晶體增長至5～10μ大小的微亮晶。進(jìn)變新生變形作用是礦物晶體內(nèi)能減小的過程，是自發(fā)的過程，隨溫度升高、時(shí)間加長重結(jié)晶作用可持續(xù)進(jìn)行，并形成粉晶、細(xì)晶，從而形成結(jié)晶灰?guī)r。2．亮晶方解石膠結(jié)物與新生變形方解石的區(qū)別在碳酸鹽巖中廣泛發(fā)育著新生變形方解石晶體，它們在光學(xué)顯微鏡下與亮晶方解石膠結(jié)物的特征有許多相似之處。兩者的主要區(qū)別如下：l）新生變形晶體大小不均，常呈斑塊狀或不規(guī)則狀分布；亮晶膠結(jié)物充填孔隙或呈皮殼(櫛)狀形式出現(xiàn)。2）孔隙膠結(jié)物具充填組構(gòu)，其長軸常垂直孔隙壁生長，向孔隙中心晶體

5、增大，個(gè)數(shù)減少；新生變形晶體的似球狀斑塊則相反，中心為微亮晶，外部為放射狀排列的較大的長形晶體。3）亮晶膠結(jié)物不破壞顆粒邊界，其特征與孔隙充填組構(gòu)類似，常具兩個(gè)以上世代，不同世代晶體的成分和組構(gòu)可以不同；新生變形晶體可破壞顆粒邊界，但常保存其殘余組構(gòu)；4）亮晶膠結(jié)物干凈透明，不含原巖殘余物；新生變形晶體因常含上述雜質(zhì)而顯得較渾濁，當(dāng)有機(jī)質(zhì)多時(shí)，還會使晶體顯淡褐色或略具多色性。5）膠結(jié)物亮晶晶間界面較平直，三個(gè)晶體接合時(shí)合成一個(gè)180o的貼面，接合率高達(dá)30％～73％；新生變形晶體晶間界面一般為彎曲狀；6）膠結(jié)物的共軸環(huán)邊與鄰近的膠結(jié)物或顆粒分界清楚，無切割；骨骼的重結(jié)

6、晶共軸環(huán)邊（交代環(huán)邊）切割鄰近的基質(zhì)或顆粒。3．微泥晶的形成作用（退變新生變形作用）觀察古代石灰?guī)r時(shí)，常見某些有孔蟲、珊瑚藻類和糞球粒，它們都是由粒徑僅Iμ左右的泥晶方解石組成，不透明，在反射光下略帶白色，?？朔Q其為“微泥晶”。微泥晶的原始成分可能也是鎂方解石，在成巖作用過程中，由于富鎂孔隙水產(chǎn)生的鎂離子的毒害效應(yīng)，阻礙了晶體的重結(jié)晶長大，最終只能形成極小的微泥晶結(jié)構(gòu)。這可能就是罕見的一種“晶體縮小”的重結(jié)晶現(xiàn)象，即“退變新生變形”作用。壓實(shí)作用和壓溶作用1、壓實(shí)作用早期發(fā)育的膠結(jié)作用或白云化作用，極大地妨礙著碳酸鹽沉積物壓實(shí)作用的進(jìn)行。壓實(shí)作用仍是一種不可忽視的成巖

7、作用，尤其是對某些碳酸鹽泥質(zhì)顆粒巖、顆粒質(zhì)泥巖和顆粒巖顯得重要。它不僅使顆粒變形、破裂，使粒間的接觸由點(diǎn)狀變?yōu)榫€狀、曲面或縫合線狀接觸，使粒間孔隙減小。三葉蟲泥晶灰?guī)r，三葉蟲斷裂錯(cuò)位，亮晶膠結(jié)物懸垂重力膠結(jié)，北碚，二疊系，（－）×25壓實(shí)作用壓溶作用碳酸鹽巖在負(fù)荷或應(yīng)力作用下，在顆粒、晶體和巖層之間的接觸點(diǎn)上，受到最大應(yīng)力和彈性應(yīng)變，化學(xué)勢能不斷增加，壓溶作用使應(yīng)變礦物的溶解度提高，導(dǎo)致在接觸處發(fā)生局部溶解。主要的壓溶構(gòu)造有：1）縫合線，是壓溶作用的特征性構(gòu)造；2）顆粒間的微縫合線（如圖14－7所示）；3）粘土和石英粉砂含量高（＞10％）或有機(jī)質(zhì)較豐