实验9碳酸盐岩的生物碎屑、成岩作用
实验九：碳酸盐岩的生物碎屑、成岩作用及孔隙
生物碎屑大小
生物碎屑排列
生物碎屑在岩石中的排列方式多样， 有的呈层状排列，有的呈散乱分布， 这取决于原始生物的生活环境和沉积 环境。
生物碎屑的大小分布范围较广，从小 于1mm到数厘米不等，其中以13mm的碎屑最为常见。
成岩作用模拟实验结果分析
压实作用
在模拟实验中，随着压力的增加， 岩石中的孔隙逐渐减少，表明碳 酸盐岩在成岩过程中受到明显的 压实作用。
成岩作用模拟实验装置
选择适合的成岩作用模拟实验装置，能够模拟碳 酸盐岩在成岩过程中的各种物理和化学变化。
确保装置的密封性和耐压性，以适应实验过程中 可能产生的压力变化。
在实验前对装置进行校准和检查，确保其正常运 转。
显微镜、放大镜等观察工具
准备各种观察工具，如显微镜、 放大镜等，以便观察和分析碳 酸盐岩样品的结构和组成。
沉积环境
沉积环境对孔隙的形成具有显著影响。在潮汐、河流等不同的沉积环境中，碳酸盐岩的沉积速率、颗粒大小和分布等 都会有所不同，从而影响孔隙的形成和分布。
成岩作用
成岩作用是影响孔隙形成的另一重要因素。压实、胶结和重结晶等成岩作用会改变岩石的结构和孔隙度， 从而影响孔隙的形成和保存。
05 结论与讨论
对生物碎屑特征的总结与讨论
详细描述
通过化学分析和显微镜观察等方法，了解生物碎屑的组 成成分，如有机质、碳酸钙等。
进行碳酸盐岩成岩作用模拟实验
总结词
成岩作用模拟条件
详细描述
设置模拟实验的条件，如温度、压 力、pH值等，以模拟碳酸盐岩的成 岩环境。
总结词
成岩作用过程观察
详细描述
观察并记录成岩作用过程中发生的各 种变化，如矿物相变、孔隙变化等。
机理分析
碳酸盐岩
碳酸盐岩引言：在第二次世界大战以后，由于在西亚地区的石灰岩和白云岩中发现了大量的石油，因而促进了现代碳酸盐沉积物的研究工作。
由于这些发现，石油工业部门感到对浅水碳酸盐的沉积作用、成岩作用和石化作用的基本知识的缺乏，于是展开对现代碳酸盐沉积环境的研究工作。
碳酸盐岩是重要的烃源岩和储集岩，在当前国内外的大油田中，碳酸盐岩占很大比例，据统计，在世界上储量在0.14亿吨以上的546个油田中，就数目而论，以碳酸盐岩为储集层者虽然只占总数的37.9%，但就储量而言，则占57.9%。
碳酸盐岩油气田的平均储量为2亿吨，而砂岩油气田的平均储量仅为0.9亿吨。
碳酸盐岩储集层不仅具有如上所述的高储量，而且往往具有极高的产能。
据统计，目前世界上共有9口日产量达万吨以上的高产井，其中8口属于碳酸盐储集层。
显然，碳酸岩储集层中的石油具有很大的经济价值，激励我们去了解碳酸盐岩作为储油岩所应具有的性质。
我国的碳酸盐岩油气田的勘探与开发有着悠久历史，如四川在碳酸盐岩地层中采气已经有两千多年历史，至今仍为我国重要的碳酸盐岩气田分布区。
此外，近年来在华北盆地老第三系和震旦亚阶至奥陶系中也证实了高产能碳酸盐岩储集层的存在，更进一步开拓了碳酸盐储集层在我国的广阔前景。
随着国内外对碳酸盐岩研究的日益深入，当前已从根本上改变了认为碳酸盐岩是单纯化学沉积的观点，绝大部分的现代海洋碳酸盐都是生物成因的。
与此同时，对碳酸盐岩含油性的研究和认识也获得了新飞跃。
碳酸盐岩孔隙空间特征在碳酸盐岩储集层中常见的和对油气储集作用影响较大的空隙类型，目前已知有以下几种。
①粒间孔隙：是指碎屑碳酸盐岩颗粒之间的孔隙，如内碎屑之间、生物碎屑之间、鲕粒直间的孔隙等。
其特征与碎屑岩的的粒间空隙相似。
碳酸盐岩的粒间孔隙一般是原生的，但也可以是次生的，如大颗粒之间的微晶基质的选择性溶解造成的粒间孔隙。
②粒内孔隙：组成碳酸盐岩的各种颗粒内部的孔隙，如骨屑、团块、内碎屑、鲕粒等颗粒内部的空隙。
碳酸盐岩储层与碎屑岩储层对比
碳酸盐岩储层与碎屑岩储层对比，具有以下主要特点：岩石为生物、化学、机械综合成因，其中化学成因起主导作用。
岩石化学成分、矿物成分比较简单，但结构构造复杂。
岩石性质活泼、脆性大。
以海相沉积为主，沉积微相控制储层发育。
成岩作用和成岩后生作用严格控制储集空间发育和储集类型形成。
断裂、溶蚀和白云化作用是形成次生储集空间的主要作用。
次生储集空间大小悬殊、复杂多变。
储层非均质程度高。
碳酸盐岩储层描述的主要内容包括沉积相及成岩史、储集空间类型及控制因素、孔隙、裂缝、溶洞、储集空间体系，储层非均质性，储层参数确定及评价等。
基本工作流程列入表5．1。
无论是以原生孔隙为主，还是以次生储集空间为主的碳酸盐岩储层，其沉积相及成岩史是这类储层形成和发育的基础。
它决定储集类型、孔隙、裂缝、溶洞发育程度和分布、储渗能力、储层非均质性。
也是储层层位对比划分的基础和依据。
、沉积相描述1．沉积相标志（1）岩性标志。
岩性标志包括颜色、自生矿物、沉积结构、构造、岩石类型等五方面。
①岩石颜色: 岩石的颜色反映沉积古环境、古气候。
下面在表5．2 中列出碳酸盐岩常见的几种颜色反映由氧化到还原环境的②自生矿物：a.海绿石：形成于水深10〜50m温度25〜27C。
鲕绿泥石：形成于水深25〜125m温度10〜15C。
二者均为海相矿物。
b.自生磷灰石（或隐晶质胶凝矿）:海相矿物。
c.锰结核: 分布于深海、开放的大洋底。
d.天青石、重晶石、萤石：咸化泻湖沉积。
e.黄铁矿: 还原环境。
f .石膏、硬石膏：潮坪特别是潮上、潮间环境。
③沉积结构。
碳酸盐岩的结构分为粒屑（颗粒），礁岩和晶粒三种。
不同的沉积结构反映不同的沉积环境。
粒屑结构；粒屑结构由粒屑、灰泥、胶结物和孔隙四部分组成。
粒屑结构代表台地边缘浅滩相环境。
根据颗粒类型、分选、磨圆、排列方向性、填充物胶结进一步确定微相。
a.内碎屑、生屑反映强水动力条件。
b.鲕粒、核形石、球团粒、凝块石反映化学加积、凝聚环境，水动力中高能。
岩石学课件)沉积岩实验四碳酸盐岩
搬运作用是指风化作用的产 物被流水、风、冰川和波浪 等外力搬运到沉积盆地的过 程。搬运作用的强度和方式 决定了沉积物的类型和分布 。
沉积作用则是指搬运的物质 在盆地或湖泊等沉积环境中 逐渐沉积下来的过程。沉积 作用可以形成各种类型的沉 积岩，如砾岩、砂岩和泥岩 等。
化学沉积作用
化学沉积作用是指化学反应在沉积岩形成过程中 起主导作用的沉积作用。例如，蒸发作用、沉淀 作用和结晶作用等。
非生物沉积作用
非生物沉积作用是指非生物 因素在沉积岩形成过程中起 主导作用的沉积作用。例如 ，风化作用、搬运作用和沉 积作用等。
风化作用是指岩石在地表或 近地表环境下，受到温度变 化、水、氧气和生物等因素 的影响而发生物理和化学变 化的过程。风化作用可以形 成各种类型的土壤和岩石， 如黄土、红土和页岩等。
03
碳酸盐岩的分类与特征
石灰岩
总结词
石灰岩是沉积碳酸盐岩中分布最广的一类岩石，主要由方解石矿物组成，通常 呈现灰白色或灰色。
详细描述
石灰岩的矿物成分主要是方解石，含量通常在95%以上。石灰岩的结构多样， 常见的有结晶状、鲕状、竹叶状和生物骨架状等。石灰岩的硬度较大，不易被 风化侵蚀，因此常常形成陡峭的岩壁和溶洞等地质景观。
在碳酸盐岩中，常见的重结晶作用包括方解石、白云石等矿物的重结晶。 这些矿物在高温高压条件下溶解，然后在较低压力下重新结晶，形成新 的晶体结构。
重结晶作用可以改变岩石的结构和矿物组成，使其变得更加紧密和坚硬。
交代作用
01
交代作用是指一种矿物被另一种 矿物所取代的过程。在碳酸盐岩 中，常见的交代作用包括方解石 被白云石、绿泥石等矿物取代。碳酸盐岩概述 Nhomakorabea01
02
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碳酸盐岩的成岩作用课件
探讨数值模拟在碳酸盐岩成岩作用研究中的重要性和应用前景，为未 来的研究提供指导和借鉴。
THANK YOU
感谢各位观看
02
碳酸盐岩的形成通常与生物活动 、化学沉淀和机械沉积等过程有 关。
碳酸盐岩的分布
碳酸盐岩广泛分布于世界各地的海洋 和湖泊环境中。
在一些地区，如北美的大陆架和欧洲 的石灰岩地区，碳酸盐岩的分布尤为 集中。
碳酸盐岩的组成
碳酸盐岩主要由方解石、白云石、泥灰石等碳酸盐矿物组成 。
此外，还可能含有少量的硅酸盐、硫酸盐和氯化物等矿物。
碳酸盐岩成岩作用过程中形成的次生 溶蚀孔隙和裂缝为石油和天然气提供 了储存空间。
烃源岩成熟
圈闭形成
成岩作用造成的地层抬升、剥蚀等可 以形成地形圈闭，有利于油气的聚集 。
成岩作用过程中，有机质成熟转化为 烃类，成为石油和天然气的来源。
对地下水的影响
地下水储层
碳酸盐岩的成岩作用可以形成良好的地下水储层 ，提供人类和动植物的用水需求。
沉积构造特征是碳酸盐岩的重要 特征之一。常见的沉积构造包括
叠层石、鲕粒、生物扰动等。
压实作用
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压实机制
压实作用是通过上覆沉积 物的重力作用，使下伏沉 积物中的水分排出，使其 致密化。
压实效果
压实作用可以显著降低孔 隙度和渗透率，从而提高 碳酸盐岩的储油和储气能 力。
影响因素
压实作用受沉积物粒度、 沉积水深、埋藏深度和温 度等多种因素的影响。
通过控制不同的温度、压力、pH值、离子浓度等参数，研究多因素 耦合对碳酸盐岩成岩作用的影响。
探究碳酸盐岩成岩作用的动力学过程
通过实验手段，研究碳酸盐岩成岩作用过程中各种矿物和有机质的形 成与演化机制，揭示其动力学过程。
岩石学102自生沉积岩类分解
内碎屑——盆内弱固结或半固结的碳酸盐沉 积物被剥蚀破碎，经过再次沉积形成的碎屑。 例竹叶状灰岩。
鲕粒—呈球—椭球状的颗粒，由一圈或数圈规则的同 心纹层围绕一个核心组成，其核心常是一个碳 酸盐颗粒或陆源碎屑。
鲕粒直径小于2mm，大于2mm称为豆粒。 鲕粒与豆粒形成于动荡的波浪、潮汐作用环境。
在碳酸盐岩、硅质岩、磷质岩、铁质岩、铝质岩和锰质岩 中，鲕粒结构都很常见。
成因：（Ⅰ）化学沉积；（Ⅱ）灰泥重结晶。
②泥晶结构
泥晶结构—化学或生物化学作 用沉淀形成的碳酸盐岩，形成 于低能环境。
注意： “泥”指粒度，而非成分！
③生物骨架结构
生物骨架结构——由原地造礁生物、粘结生物与充填 孔隙的颗粒、灰泥与亮晶胶结物构成。
具有生物骨架结构的岩石有： Ⅰ、骨架岩——灰泥杂基、胶结物、生物碎屑等充填
①化学成分
碳酸盐岩的化学成分主要有CaO、MgO和CO2，其 次有Si、Ti、Al、Fe、K、Na等的氧化物。
②矿物成分
主要矿物为碳酸盐矿物，其次为陆源碎屑和其 它自生矿物。
现代碳酸盐沉积物主要为文石、方解石、少量 白云石。其中文石为准稳定矿物，在成岩中逐 渐变为方解石
原生或准同生白云石属准稳定矿物，也逐渐变 为有序性良好的白云石。
（OH）3、一水铝石AlO（OH）。此外有粘土、 石英、玉髓、重矿物及自生方解石、沸石、铁 质矿物。 三水铝石呈结核状、豆状、鲕状集合体。 一水铁铝石呈隐晶质或胶状，一水硬铝石呈结核 状、鳞片状块体。 ③成因—风化成因（红土型）与沉积成因。
2、铁质岩
①富Fe，此外有Mn、V、Ni等。 ②矿物成分有铁的氧化物（如褐铁矿）、硫化物（
SiO2、粘土、方解石、白云石、海绿石等。 ③沉积环境主要为局限浅海、潮间带、滨海带等
碳酸盐岩微相识别标志及研究意义
152Brown于1943年首次引入“微相”的概念，而后Flügel对其进行补充，指明微相是在薄片、岩石揭片或抛光片中具有鉴别意义的古生物特征和沉积学标志的综合。
Wilson根据现代碳酸盐岩沉积的资料，于1975年建立了一个描述热带镶边碳酸盐岩台地的标准相模式，根据显微结构特征将碳酸盐岩划分为24个标准微相类型（SMF），并将其总结为9个标准相带。
Flügel（2010）充分考虑冷水环境下的碳酸盐岩台地，对Wilson提出的分类方案进行修订，将标准微相类型（SMF）修订为26个，SMF1~SMF26分别对应由盆地至地表暴露区的顺序排列[1]；同时将缓坡模式的标准微相类型（RMF）归纳为30个，将相带更改为10个，该标准被广泛应用到微相研究工作中。
1 微相研究方法微相研究主要包括野外工作、样品采集及实验研究三个部分。
（1）野外工作。
野外工作是开展地质学研究的工作基础。
在野外观测过程中要注意识别：岩性、颜色、结构特征、构造特征、成岩特征、化石及生物特征等相标志[2]。
碳酸盐岩会因沉积氧化还原条件、成岩作用过程和风化作用影响呈现出不同特征。
（2）实验研究。
早期实验技术主要利用偏光显微镜对岩石薄片、揭片或切片进行观察。
后期逐步演变为将常规薄片资料与更精密显微设备（如扫描电子显微镜、阴极发光显微镜、荧光显微镜等）相结合分析观察，辅之地球化学分析得出准确可靠的研究结果。
偏光显微镜是微相研究的基础工具，可以用来观测样品薄片的颗粒类型、灰泥/亮晶相对百分碳酸盐岩微相识别标志及研究意义张雨辰成都理工大学沉积地质研究院 四川 成都 610059摘要：碳酸盐岩是一类重要的沉积岩，在全球范围内广泛分布，不仅蕴含丰富的油气资源，还承载着重要的地下水资源，近年来国内外科学家对其成因及油气资源利用高度关注，微相研究作为碳酸盐岩沉积学研究的基础，可以为岩石地层划分及油气资源勘探提供参考。
介绍了碳酸盐岩微相发展历程及研究方法，重点阐述碳酸盐岩微相识别标志及应用，探讨微相分析与沉积环境演化对应关系。
碳酸盐岩的成因与演化
碳酸盐岩的成因与演化碳酸盐岩是一种由碳酸钙主要组成的沉积岩，它在地质历史上起着重要的作用。
碳酸盐岩的成因与演化涉及到多种地质过程和环境条件。
本文将从碳酸盐岩的形成机制、主要类型和演化过程进行论述，旨在全面解析碳酸盐岩的成因与演化。
一、碳酸盐岩的形成机制碳酸盐岩的主要成分是碳酸钙（CaCO3），它的形成机制与生物作用、化学沉淀和物理作用密切相关。
1. 生物作用：生物活动是碳酸盐岩形成的重要机制之一。
海洋中存在着丰富的生物，如藻类、珊瑚和贝类等，它们通过吸收溶解在水中的二氧化碳进行光合作用，使得海水中的碳酸钙浓度增加，进而促进了碳酸盐岩的形成。
2. 化学沉淀：在一些特殊的环境条件下，溶解在水中的碳酸钙会发生化学反应，形成固体的沉淀物质，最终形成碳酸盐岩。
例如，在湖泊或洞穴中，通过水中物质的饱和度降低，碳酸钙沉淀形成石笋、石钟乳等。
3. 物理作用：碳酸盐岩的物理作用主要包括风化、侵蚀和沉积等。
例如，当河流或湖泊流经含有大量碳酸钙的地层时，会将这些物质搬运到新的地方，沉积形成碳酸盐岩。
二、碳酸盐岩的主要类型碳酸盐岩包括石灰岩、白云石、大理石等多种类型，它们的形成机制和物理特征有所不同。
1. 石灰岩：石灰岩是最常见的碳酸盐岩之一，它由大量碳酸钙沉积而成，通常呈灰白色或黄白色。
石灰岩可以根据成岩环境的不同分为珊瑚石灰岩、生物碎屑石灰岩和化学沉积石灰岩等。
2. 白云石：白云石是一种由纯度较高的碳酸钙组成的碳酸盐岩，呈白色或浅灰色。
白云石常见于热液沉积、岩洞和喀斯特地貌等特殊环境中。
3. 大理石：大理石是由石灰岩等碳酸盐岩经过高温和高压作用转化而成的岩石。
它通常呈现出丰富的颜色和纹理，是一种常用的建筑材料。
三、碳酸盐岩的演化过程碳酸盐岩在演化过程中受到多种地质作用的影响，包括压实、溶蚀、抬升和再沉积等。
1. 压实作用：碳酸盐岩在沉积过程中会受到压实作用，即沉积物中的颗粒在重力的作用下逐渐紧密并形成岩石。
压实作用会增加碳酸盐岩的密度和强度。
沉积岩的分类
沉积岩的分类沉积岩是地球表面最广泛的岩石类型之一，由沉积物经过压实、胶结和化学作用形成。
根据沉积物的来源、沉积环境和成岩作用的不同，沉积岩可以分为多个类别。
1. 碎屑岩碎屑岩是由碎屑颗粒经过堆积和压实形成的岩石。
根据颗粒大小的不同，碎屑岩可以分为砂岩、泥岩和粉砂岩。
其中，砂岩是由砂粒堆积形成的，颗粒大小在0.0625mm-2mm之间；泥岩是由粘土和淤泥堆积形成的，颗粒大小小于0.0625mm；粉砂岩则是介于砂岩和泥岩之间，颗粒大小在0.004mm-0.0625mm之间。
碎屑岩的成岩作用主要是压实和胶结，形成砂岩、泥岩和粉砂岩。
2. 生物碳酸盐岩生物碳酸盐岩是由生物残骸和海水中的碳酸盐沉积形成的。
它主要包括石灰岩、白云岩和珊瑚岩。
石灰岩是最常见的生物碳酸盐岩，由钙质生物的骨骼、壳体和珊瑚等沉积物堆积形成。
白云岩则是由微生物作用形成的，珊瑚岩则是由珊瑚和珊瑚动物的骨骼沉积形成。
生物碳酸盐岩的成岩作用主要是压实和溶解再沉积，形成石灰岩、白云岩和珊瑚岩。
3. 化学沉积岩化学沉积岩是由水中溶解的物质沉积形成的岩石。
主要包括石膏、盐岩和硬石膏。
石膏是由硫酸钙在水中溶解再结晶形成的，盐岩则是由海水中的盐类沉积形成的，硬石膏则是由石膏再次溶解再结晶形成的。
化学沉积岩的成岩作用主要是溶解再结晶和胶结，形成石膏、盐岩和硬石膏。
4. 煤煤是由植物残体在湿地环境下经过压实和化学作用形成的。
煤可以分为褐煤、烟煤和无烟煤。
其中，褐煤是含水量最高、热值最低的煤种，主要用于发电和热能生产；烟煤则是最常用的煤种，热值较高，主要用于工业和家庭供暖；无烟煤则是热值最高的煤种，主要用于冶金和化工行业。
煤的成岩作用主要是压实和热作用，形成褐煤、烟煤和无烟煤。
沉积岩是由沉积物经过成岩作用形成的岩石，不同的沉积物来源、沉积环境和成岩作用会形成不同类型的沉积岩。
研究沉积岩的分类和成因，对于认识地球历史和资源勘探具有重要意义。
成岩作用主要方式
一、成岩作用 1. 压实作用
成岩作用：由松散沉积物转变为沉积岩的过 程，包括压实、胶结和重结晶作用。
1.压实作用 沉积物在上覆水体和沉积物的负荷压力下， 水分排出、孔隙度降低及体积缩小的过程。
一、成岩作用 2. 胶结作用
砾
压实/胶结
砂
砾岩 碎屑岩的压 沉积角 实和胶结作 砾岩 用
砂岩 粉砂岩
沉积物不同， 压实量不同， 形成的沉积 岩也不同
页岩
一、成岩作用 2. 胶结作用
长石
石英
孔隙
压实作用
压实和胶结 作用引起的
成岩作用
胶结物
孔隙度与碎 屑颗粒变化
一、成岩作用 3. 重结晶作用
3. 重结晶作用 在压力增大、温度升高的情况下，沉积物 中矿物组分发生部分溶解和再结晶，使非 晶质变为结晶质，细粒晶变为粗粒晶，从 而使沉积物固结成岩的过程。
特点：导致沉积层的渗透率降低，颗粒间的 连接力增大，抗侵蚀能力增强，但不能使 沉积物转变成为岩石。
1.松散沉积物
2.沉积物压固脱水
3.胶结物结晶成矿物 4.碎屑物被胶结成岩石
一、成岩作用 2. 胶结作用
2. 胶结作用 从孔隙溶液中沉淀出的矿物质（即胶结物） 将松散沉积物粘结成为沉积岩的过程。
特点：化学或生物化学过程参与其中，胶结 物可以充填岩石的部分空隙，也可以填满 全部空隙；主要有钙质、硅质和铁质胶结； 碎屑岩主要通过胶结作用成岩，碳酸盐岩 易于发生强烈的胶结作用。
特点：重结晶前后，矿物的晶形、大小和排 列方式发生改变，但化学成分不变；重结 晶作用与矿物成分、颗粒大小等因素有关。
一、成岩作用 3. 重结晶作用
成岩作用
5．表生阶段
淡水的古喀斯特作用 最重要
地下深埋的岩石经过地壳构造运动被抬升到地表附近 的淡水淋滤带，可在古侵蚀面之下数十米内发生大规模的 岩溶现象。如遇到夹有膏盐层的岩层或含膏盐层的岩层， 由于淡水淋滤溶解膏盐发生去膏盐化作用，产生次生溶蚀 孔洞及膏溶垮塌角砾岩层，与膏盐伴生的白云岩常发生去 白云石化。碳酸盐岩层处在古侵蚀面的构造裂缝发育带及 地下水泄水区，淡水循环良好，岩溶作用发育，可以形成 大量溶洞、溶缝及岩溶角砾岩等。表生阶段的古淋滤溶蚀 孔洞缝，是油气储集及固体矿产聚集的有利场所，我国已 有大量的实例。 同时，表生阶段也有深部地下水的交代作用及后生 矿物的生成，也可能被地下咸水沉淀的矿物充填（如白云 石、天青石、萤石等）。岩石进一步重结晶形成较粗大的 晶粒结构，可使原始沉积结构和构造遭到进一步的破坏。
碳酸盐的成岩作用远比其沉积过程复杂 碳酸盐沉积物在一定环境中形成以后，即进入成岩阶 段。沉积物开始尽量适应新的各种物理、化学条件， 并与周围环境达到相对的平衡状态。但是沉积物中的 微观和宏观条件都在不断地、迅速地发生变化。在成 岩早期阶段，沉积物孔隙度很高，孔隙水运动很强， 生物作用较活跃，昼夜温差也大。所以相对平衡是短 暂的，错综复杂的成岩变化则在广泛地不断地进行着。 Larsen等（1979）总结出影响碳酸盐沉积物成岩变化 的有一系列因素，包括：地理，大地构造、地貌、区 域地球化学、沉积物聚集速率、沉积物初始组分、粒 度、沉积物纯度、灰岩与地表的联系程度、孔隙水和 气体、物理化学条件、前期成岩历史（如原先排出的 微量元素将决定以后的成岩作用）等。
浅成与深成胶结物的比较(Loucks,1983)
特征 晶体大小 晶体形态 晶粒分布 晶粒界线 Mg2+含量 Fe2+含量 Sr2+含量 早期浅埋胶结物 岩石学特征 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ细晶至中晶 等轴状、次为片状 极细至细晶在颗粒边缘分 布，向孔隙中心逐渐变粗 晚期深埋胶结物
碳酸盐岩的形成和特性
碳酸盐岩的形成和特性碳酸盐岩是一种广泛分布于地球表面的沉积岩，它由碳酸盐类物质在地质历程中形成，在不同的环境条件下具有不同的特性和构造特征。
碳酸盐岩的形成过程和特性因地质环境以及化学特性的不同而不同，下面就碳酸盐岩的形成和特性进行较详细的阐述。
一、碳酸盐岩的形成碳酸盐岩主要是由碳酸盐类物质在各种海陆环境中逐步沉积形成的，主要包括两种类型：一种是生物沉积，例如珊瑚礁、蓝藻池、海洋有孔虫等;另一种是非生物沉积，在海平面上升或萎缩、大气二氧化碳浓度变化、气温等自然因素影响下沉积形成。
碳酸盐岩形成的地理条件主要包括低纬度和浅水沉积，而碳酸盐岩的形成过程主要由三个阶段构成：1、原地沉积：碳酸盐岩是由最初的碎屑岩、红泥岩等沉积岩类物质，通过物理和化学作用沉积在低纬度浅海海底上，形成初始碳酸盐物质。
2、变成碳酸盐：在海洋流水的作用下，钙离子和碳酸根离子经过化学作用结合形成碳酸盐，例如方解石（CaCO3）或白云石（CaMg(CO3)2），这是产生碳酸盐矿物的依据。
3、成岩作用：经过上述两个过程后，碳酸盐岩同样会经历基质硬化过程。
例如在成岩作用过程中，物质和温度压力的变化、水、液体和气体等供体的作用下，基质可形成各种构造特点的碳酸盐岩。
二、碳酸盐岩的特性1、特殊化学组成：碳酸盐岩中的化学组成主要是碳酸盐类，包括方解石、白云石、蜡石、菱镁石等。
碳酸盐岩的化学分子式为CaCO3或CaMg(CO3)2，是由钙离子或镁离子与碳酸根离子结合而成。
2、矿物特性：碳酸盐岩的矿物成分主要是方解石和白云石，在不同的环境和化学条件下会形成不同的矿物特征和纹理，如晶灰石、莫龙斯粘土、灰泥等。
3、岩石纹理：碳酸盐岩的生成过程中，由于现代岩体的化学和物质特性不同，因此在形成后多种不同的岩石纹理。
例如在海洋环境下，具有不同的沉积结构，包括泥灰岩、生物碎屑岩、鸟粪岩等。
在陆地环境下，碳酸盐岩具有不同的岩石纹理，包括坑道结构、溶洞系统、角砾岩等。
沉积学智慧树知到答案章节测试2023年中国石油大学(华东)
第一章测试1.关于沉积岩的分类，以下说法正确的是:A:砾屑灰岩属于碎屑岩类。
B:海绿石石英砂岩为碎屑岩的一种。
C:碳酸岩是一种沉积岩。
D:灰绿色块状凝灰岩是一种碳酸盐岩。
答案:B2.沉积岩的形成包括（）等三个阶段：A:沉积物搬运阶段、沉积阶段、沉积后阶段B:原始物质形成阶段、沉积物搬运和沉积作用阶段、沉积后作用阶段C:沉积物形成阶段、沉积物搬运阶段、沉积阶段D:原始物质形成阶段、沉积物搬运阶段、沉积阶段答案:B3.与岩浆岩相比，沉积岩在地表分布面积更广，体积更大A:对B:错答案:A4.因为沉积岩与火山岩均形成于地壳表层，所以二者的形成条件相同A:错B:对答案:A5.同岩浆岩相比，沉积物具有（）的特点A:特有的自生矿物B:高温矿物罕见C:存在大量有机质D:FeO高于Fe2O3E:低温矿物富集答案:ABCE6.关于沉积岩的结构特征，下列说法正确的是：A:沉积岩与岩浆岩均具有结晶结构B:沉积岩与岩浆岩均具有玻璃结构C:沉积岩具有碎屑结构而无结晶结构D:沉积岩具有结晶结构和碎屑结构答案:AD7.关于沉积岩形成的地壳表层条件（沉积圈），以下说法正确的是：A:沉积圈环境特征与岩浆岩形成条件相似B:沉积物沉积时的压力最大可达1100atmC:沉积物沉积时的温度最高可达摄氏650度D:同岩浆岩与变质岩相比，沉积岩形成于常温常压环境答案:BD8.按照原始物质来源，沉积岩可以分为（）。
A:砾岩、砂岩、粉砂岩、粘土岩B:碎屑岩、化学岩、火山碎屑岩、碳酸盐岩C:碎屑岩、碳酸盐岩、生物岩、火山碎屑岩D:碎屑岩、化学岩、生物岩、火山碎屑岩答案:D9.沉积物沉积后一般会先后经历表生期、同生期、后生期和成岩期等阶段的变化。
A:错B:对答案:A10.现代河流沉积中常可看到，上游段沉积物颗粒粗，下游段沉积物颗粒细。
A:错B:对答案:B第二章测试1.母岩的风化作用包括物理风化作用、化学风化作用A:错B:对答案:A2.下列风化过程中，属于物理风化作用的是：A:氧化作用B:水解作用C:溶解作用D:盐结晶作用答案:D3.根据尤尔斯特隆图解，砂级颗粒易搬易沉，砾级颗粒难搬难沉。
碳酸盐岩石类学例
一、碳酸盐岩概述
（3）示顶底构造
腹足类体腔中的示顶 底构造 礁体核部海绵石灰岩中海绵 空腔中的示顶底构造
有孔虫体腔内示 顶底构造
一、碳酸盐岩概述
（4）虫孔及虫迹构造：包括生物穿孔、生物潜穴、生物爬迹等， 主要指蠕虫动物和软体动物。
一、碳酸盐岩概述
（5）缝合线构造
泥晶灰岩， 缝合线内含 油，压实压 溶作用
一、碳酸盐岩概述
层 状 叠 层 石
一、碳酸盐岩概述
波状叠层石
一、碳酸盐岩概述
柱状叠层石
一、碳酸盐岩概述
（ 2 ） 鸟 眼 构 造
鸟眼构造:在泥晶或粉晶碳酸盐岩中的孔隙，毫米级大小、多 呈定向排列、为方解石、石膏、石英等矿物充填，形似鸟眼。 （窗格构造、雪花构造）。干燥收缩孔、生物腐烂溶解、气泡 孔。潮上带标志。
生物碎屑
颗石藻 浮游有机虫 叠层石 绿藻 钙、红藻
地质历史时期 生产碳酸盐矿 物的主要海洋 生物丰度和分 异度
海绵 层孔虫
珊瑚
双壳类 棘皮类 海百合 三叶虫 介形类 节肢动物
藻类
藻 屑
一、碳酸盐岩概述
泥晶
泥晶基质填隙物
泥晶灰岩，成岩收缩缝，潮上泥坪。
一、碳酸盐岩概述
亮晶胶结物
叶片状胶结物形成 等厚环边结壳
三、白云岩类
残余鲕粒白云岩
白云岩—（残余）颗粒白云岩
残余亮晶颗粒白云岩 亮晶鲕粒白云岩。罗家2， 3214.1m。
6号山 ∈1w 32
亮晶中鲕白云岩。罗家5井， 2946.01m。
亮晶砾屑粗鲕白云岩。罗家2井， 3244.5m。
渡2-5，4374.3m
中晶白云岩
含灰粉晶白云岩，罗家2井，3282.9m。
《地质实验》--实验五肉眼鉴定碳酸盐岩和硅质岩
10
地质学基础
3、鉴定矿物成分 、 加稀盐酸在岩石上，或岩石的粉末上， 加稀盐酸在岩石上，或岩石的粉末上，若强烈 起泡，说明岩石以方解石为主；若起泡后留下泥膜， 起泡，说明岩石以方解石为主；若起泡后留下泥膜， 说明岩石中既由方解石，也有粘土矿物； 说明岩石中既由方解石，也有粘土矿物；若微弱起 结构致密，颜色呈灰白色， 泡，结构致密，颜色呈灰白色，岩石则为白云石组 成。 4、定名 、 先按矿物成分定出基本名称， 先按矿物成分定出基本名称，再进一步按结构 命名。 一岩石加稀盐酸起泡剧烈，具粒屑结构， 命名。如：一岩石加稀盐酸起泡剧烈，具粒屑结构， 粒屑为鲕粒，其含量为70％，填隙物为泥晶，占30 粒屑为鲕粒，其含量为 ％，填隙物为泥晶， ％，填隙物为泥晶 ％，则该岩石为鲕粒灰岩 则该岩石为鲕粒灰岩。 ％，则该岩石为鲕粒灰岩。
2
地质学基础
碳酸盐岩按其主要矿物成分可分为石灰岩 石灰岩、 碳酸盐岩按其主要矿物成分可分为石灰岩、白云 岩两个基本类型，它们之间有一系列的过渡类型。和 两个基本类型，它们之间有一系列的过渡类型。 粘土岩、砂岩之间也常存在着过渡类型。 粘土岩、砂岩之间也常存在着过渡类型。
组 成 成 分 方解石 灰岩 方解石 灰岩 方解石 灰岩 100 含白云 质灰岩 含泥灰 岩 含砂灰 岩 95 岩 石 类 灰质白 云岩 灰质泥 岩 灰质砂 岩 50 型 含灰质 白云岩 含灰泥 岩 含灰砂 岩 25 5 白云岩 泥岩 砂岩 0
4
地质学基础
(1)内碎屑 ： 是水盆地内已沉积的弱固结碳酸 内碎屑： 内碎屑 盐沉积物经流水或波浪冲刷、 盐沉积物经流水或波浪冲刷 、 搅动成碎块原地堆积 或近距离搬运、沉积而成。内碎屑按粒度分为： 或近距离搬运、沉积而成。内碎屑按粒度分为： 砾屑：粒度 砾屑：粒度>2mm； ； 砂屑：粒度 ～ 砂屑：粒度2～0.1mm； ； 粉屑：粒度0.1～0.01mm； 粉屑：粒度 ～ ； 泥屑：粒度 泥屑：粒度<0.01mm。 。 其中泥屑常充填于较大的内碎屑之间的空隙中 泥晶。 时，则称为泥晶。 则称为泥晶 内碎屑可呈磨圆状、 内碎屑可呈磨圆状、棱角状或有其它塑性变形 的痕迹。 的痕迹。
4成岩作用类型与成岩序列(已插图)
4.阿克库勒凸起奥陶系碳酸盐岩成岩作用类型与成岩作用序列4.1主要成岩作用类型与形成环境依据区内有关钻井奥陶系岩芯及岩石薄片观察，并结合有关样品的阴极发光、碳氧稳定同位素、锶同位素、包裹体类型及均一法温度测定、稀土元素分析，本次研究较为全面系统地认识了区内奥陶系碳酸盐岩的成岩作用类型和形成环境。
阿克库勒凸起奥陶系碳酸盐岩经历了漫长的地质发展历史，成岩作用现象复杂多样，主要有胶结作用、重结晶作用、硅化作用、压溶作用与多期多类缝合线的形成、白云石化作用、溶蚀作用及岩溶作用、破裂作用与多期多类裂缝的形成和充填以及油气的充注等；此外，还可见到海百合碎片的共轴生长与生物壳的泥晶化现象，下面分别叙述之。
1）胶结作用胶结作用是奥陶系碳酸盐岩中最为普遍的成岩作用现象之一，在各井奥陶系剖面上均可识别出来，它主要发育于颗粒灰岩中，另外，也发生在藻粘结灰岩中，它具体表现为如下6种形式：①粒间微亮晶方解石胶结此为奥陶系颗粒灰岩颗粒间的主要胶结形式，几乎各井奥陶系均能见到此胶结形式，并显鹰山组及一间房组下部更为发育的特征；具体可为整个颗粒灰岩层粒间为微亮晶方解石胶结，或为颗粒灰岩内部部分粒间为微亮晶方解石胶结，部分粒间为粒状亮晶方解石胶结，甚或部分粒间为微晶方解石胶结；分析它可能为粒间的微晶灰泥重结晶而来，并由此揭示此类颗粒灰岩的沉积环境能量并不太高。
②粒间粒状亮晶方解石胶结本次研究中在绝大多数钻井奥陶系岩芯薄片中见到颗粒间为此类胶结形式，并显示出一间房组上部更为发育的特征；具体可为整个颗粒灰岩粒间为粒状亮晶方解石完全胶结，或为颗粒灰岩内部部分粒间为粒状亮晶方解石胶结，部分粒间为微亮晶或微晶方解石胶结；粒间粒状亮晶方解石应是颗粒沉积后由粒间孔隙水作用化学沉淀形成，粒间粒状亮晶方解石完全胶结的颗粒灰岩所反映的沉积环境能量高或较高；而部分粒间为粒状亮晶方解石胶结、部分粒间为微亮晶或微晶方解石胶结的颗粒灰岩，所反映的沉积环境能量亦不太高。
碳酸盐岩
第九章 碳酸盐岩第一节 概述一、概念碳酸盐岩：主要由方解石、白云石等碳酸盐矿物（含量大于50%）组成的沉积岩。
主要岩石类型：石灰岩（方解石>50%）；白云岩（白云石>50%）。
它们经常还和陆源碎屑及粘土组成各种过渡类型的岩石。
二、研究意义1、分布广：占沉积岩总量的20%，居第三位，仅次于泥质岩和砂岩2、重要的生油岩和储集岩3、蕴藏丰富的矿产，本身就是很有价值的资源蕴含铁、铝、锰、磷、硫、石膏、钾盐等层状矿床；铜、铅、锌、汞、锑、砷、铀等多金属层控矿床4、重要的地下水储集岩石三、现代碳酸盐岩的沉积作用和分布1、赤道两侧的南、北纬30°的范围内2、洁净的浅海水域3、动荡—弱动荡的沉积环境4、生物和生物化学作用的产物5、文石、高镁方解石和低镁方解石第二节 碳酸盐岩的成分碳酸盐岩的成分： 矿物成分、 化学成分、 同位素成分一、 碳酸盐岩的矿物成分⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧有机质盆外矿物：陆源物质非碳酸盐矿物碳酸盐矿物盆内矿物（一）、盆内矿物：碳酸盐矿物1．主要的碳酸盐矿物为方解石和白云石方解石矿物体系中：方解石、低镁方解石（一般的方解石，很稳定）文石、高镁方解石白云石矿物体系中：白云石、原白云石（富钙的白云石，向白云石转化）2．次要的碳酸盐矿物：铁方解石、铁白云石、菱铁矿、菱镁矿等。
文石(又名霰石)文石是方解石的同质异象变体,含 Mg[CO3]少于 2mol ％,属斜方晶系,在现代沉积中常呈针状,有时也呈泥状。
{010}解理不完全,硬度3.5,比重2.9。
基本特征：(1)在现代沉积物中常呈现针状，有时也呈现泥状。
(2)形成有利条件为：温度较高（＞15 ℃ ），温暖浅海沉积物以文石为主；pH值> 8；盐度高，超盐条件有利于形成文石；Mg／Ca＞2：1(3)海水中文石较方解石易沉淀的原因，李普曼（Lippman）认为与文石成核速度和结晶速度比方解石更快有关。
(4)稳定性较差(介于高镁方解石和方解石间)，易于转变为方解石，在古老的碳酸岩中不存在。
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▪ 文石主要是绿藻、软体动物、六射珊瑚、红藻（松
藻）和龙介虫类的硬体组分。（见图2）
图2 钙质动物化石形态分类示意图解（余素玉，1978）
▪ 2．二氧化硅
▪ 非晶质蛋白石经过重结晶为玉髓后变为石英。硅 质矿物主要是硅藻，放射虫和硅质海绵骨针等的 硬体组分。
▪ 3．钙磷酸盐
▪ ① 胶粒结构：由微晶方解石胶结稍大的方解石、石英 粉砂、粒屑和骨屑而形成，见于蓝绿藻、红藻、有孔虫 等的硬体中。
▪ ② 隐粒结构：由小于0.5 的方解石晶粒组成，见于蓝绿 藻、红藻、有孔虫、古杯、珊瑚、层孔虫等的硬体中。
▪ ③ 微粒结构：由1—5 的方解石晶粒组成，见于蓝绿藻、 绿藻、红藻、有孔虫、古杯、海绵、层孔虫和珊瑚等的 硬体中。
▪ 钙镁碳酸盐是各门类生物骨骼的主要矿物成分，有 低镁方解石、高镁方解石、文石。高镁方解石和文 石极不稳定，易转化为低镁方解石。
▪ 低镁方解石主要是蓝绿藻、红藻、轮藻、有孔虫、
古杯类、海绵、层孔虫、四射珊瑚、床板珊瑚、腕 足类、竹节石、苔藓虫和三叶虫等的硬体组分。
▪ 高镁方解石主要是红藻（珊瑚藻）、棘皮类、有孔
▪ 1．蓝绿藻 ▪ 2．绿藻 ▪ 3．红藻 ▪ 4．硅藻 ▪ 5．有孔虫 ▪ 6．海绵骨针 ▪ 7．珊瑚 ▪ 8．层孔虫 ▪ 9．苔藓虫 ▪ 10．腕足类 ▪ 11．双壳（瓣鳃）类 ▪ 12．腹足类 ▪ 13．棘皮类 ▪ 14．三叶虫 ▪ 15．介形虫
生物颗粒形态特征
根据显微镜下组成生物颗粒的方解石（或文石）晶体的空 间形态和排列组合，可将生物颗粒归纳为四种结构类型 (戴永定，1981)。
粒状
显
微
纤状
藻类、原生动物、海绵、古杯； 苔藓虫、腕足、软体动物的外壳
腔肠动物、节肢动物和轮藻
结 片状
构 单晶
苔藓、腕足及软体和环节龙介动物 的硬体
棘皮动物
(1) 粒状结构:
由旋光性方位杂乱、三向大致等轴的方解石(或文石)晶体组成。它是低 等生物，如藻类植物、原生动物、海绵动物、古杯动物的主要显微结构 特征；苔藓虫、腕足类和软体动物的最外壳层或胚壳也具粒状结构。
颗石藻
蜓
伞藻
胚壳
螺环
缝合线
体螺环
软体类（腹足）
胚壳
缝合线
软体类（腹足）
螺环
壳轴
软体类（腹足）
软体类（腹足）
软 体 动 物 ： 腹 足 类
腹足类的头部和足表现出明显的两侧对称，内脏 团呈螺旋形，失去对称形。这是因为在个体发育中身 体经扭转的结果。
初房
旋壁 隔壁
房室
有孔虫
旋壁
房室 隔壁
有孔虫
有孔虫
腹足
腹足、有孔虫
腹足
有孔虫
腹、有孔虫
有孔虫 有孔虫
有孔虫
有孔虫
有孔虫
(2) 纤(柱)状结构：
是由平行或放射状排列的单向延伸的方解石(或文石)晶体组成。为腔肠 动物、节肢动物(钙壳)、轮藻藏卵器的主要显微结构特征。此外，某些苔 藓虫（如泡孔目）、腕足类（如五房贝亚目）、有孔虫（如轮有孔虫亚目） 等也发育此类结构。
▪ ④ 晶粒结构：由大于5 的方解石晶粒组成，相互镶嵌， 见于绿藻、海绵骨针、六射珊瑚、双壳类、腹足类等的 硬体中。
2．纤状结构
▪ 纤状结构由平行或放射排列的单向延长的方解石晶 体组成，按纤体排列和大小分为三种结构：
▪ ① 层纤结构：纤体大多垂直于基面生长而形成，见 于珊瑚、层孔虫、介形虫、有孔虫、苔藓虫及腕足、 双壳、腹足、头足的骨骼中。
▪ ① 平行片状结构：由小于1—2 近于平行壳 面的方解石片状晶体叠积而成，见于腕足、 苔藓虫、竹节虫的骨质、及蠕虫管中。
▪ ② 交错片状结构：由小于1 纹片平行叠合的 楔形体而成，楔形体之间的纹片彼此呈交错 排列，纹片多由文石组成，见于腹足、双壳 类和头足类的壳质中。
4．柱状结构
▪ 柱状结构由宽大于5 μ以上的方解石柱状晶体 垂直或斜交壳面所组成，见于双壳类、腹足 类和头足类的壳体中。
5．单晶结构
▪ 单晶结构由一致消光的单一方解石晶体所组 成，它是棘皮动物的海百合和海胆骨板的主 要结构，按单晶的形式分为二种结构：
▪ ① 连生单晶结构：由单晶方解石连生组成， 见于海百合骨板中。
▪ ② 网格单晶结构：由原生单晶方解石与次生 单晶方解石（c轴相互垂直所组成），见于海 胆骨板中。
（三）骨骼颗粒类型及特征
实验九 碳酸盐岩的生物碎屑、 成岩作用
生物骨骼颗粒的鉴定
▪ （一）骨骼颗粒的矿物成分 ▪ （二）骨骼颗粒的显微结构 ▪ （三）骨骼颗粒类型及特征
（一）骨骼颗粒的矿物成分
▪ 骨骼颗粒的矿物成分有四种： ▪ 1、钙镁碳酸盐； ▪ 2、二氧化硅； ▪ 3、钙磷酸盐； ▪ 4、有机化合物。
1．钙镁碳酸盐
▪ 1、粒状结构； ▪ 2、纤状结构； ▪ 3、柱状结构； ▪ 4、片状结构； ▪ 5、单晶结构。
图3 钙质化石常见显微结构图解（据余素玉，1978）
1—有孔虫；2—层孔虫、海绵、红藻；3—古杯类；4—珊瑚类； 5—三叶虫、介形虫；6—腕足类、苔藓虫类；7—瓣鳃类；8—棘皮类
1．粒状结构
▪ 粒状结构由光性方位不一致，等轴粒状的方解石几何体 组成，按晶粒大小分为四种结构：
层纤结构
六射珊瑚--低纬度、浅深度、窄盐度、古生界暖水
横板 磷板
隔壁
珊瑚
三叶虫颊刺 玻纤结构
三叶虫
三叶虫
尾刺
轴节
颊刺
肋刺
三叶虫
(3)片状结构:
• 由近乎平行的方解石(或文石)片以各种方式叠集而成。 • 片状结构常见于苔藓虫、腕足、软体和环节龙介动物硬体部位中。 • 片状结构可以按其方解石或文石片的叠集方式分为叶状片结构、交错 纹片状结构和珍珠状片结构。
▪ ② 柱纤结构：纤体从微粒基线向上向外生长、呈束 状，见于轮藻、珊瑚、层孔虫、双壳、腹足的硬体 中。
▪ ③ 玻纤结构：由小于1 的均匀纤体垂直壳面彼此平 行或放射排列组成，正交偏光下呈波状消光，见于 三叶虫和介形虫。
3．片状结构
▪ 片状结构由两向延伸的方解石片状晶体彼此 平行叠积组成，片状晶体厚1—2 ，按片状晶 体叠积方式为两种结构：
▪ 钙磷酸盐矿物主要为胶磷矿，它是无饺类腕足动 物，软舌螺和脊椎动物的骨骼及牙齿等的主要成 分。
▪ 4．有机化合物
▪ 有机化合物大部分为造骨的有机质，如几丁质和 壳蛋白，主要是节肢动物门的骨骼组分。
（二）骨骼颗粒的显微结构
▪ 骨骼颗粒的显微结构是指组成骨骼颗粒壳层 的矿物形状、大小、结晶程度、排列方式等， 按晶体在三维空间形态特征分为五大结构类 型： （见图3）