碳酸盐岩成岩作用综述

碳酸盐岩成岩作用综述

【摘要】我国碳酸盐岩经历了多期次、多种类型的成岩作用。在各种成岩作用中，溶解、白云石化、压溶、破裂等作用，使原岩产生大量次生孔隙，从而改善了其储集性，可称之为建设性成岩作用：而重结晶、胶结和压实等成岩作用，因为降低了碳酸盐岩的原生和次生孔隙度，称之为破坏性成岩作用。两者的综合效应控制和影响了碳酸盐岩储集性的优劣。本文简述了碳酸盐岩成岩作用对其储集性能的影响。【Abstract】Carbonate rocks in China has experienced many times, various types of diagenesis. In all kinds of diagenesis, dissolution, dolomitization, pressure solution, rupture, the original rock produced plenty of secondary pores, thereby improving the reservoir quality, can be called the constructive diagenesis: but recrystallization, cementation and compaction, diagenesis, because of reducedcarbonate native and secondary porosity, called destructive diagenesis. The comprehensive effect of both control and affect the set of carbonate reservoirquality. This paper describes the Carbonate Diagenesis influence set properties on the reservoir.

1 碳酸盐岩成岩作用研究现状

20世纪50年代,碳酸盐岩成因观点由化学成因转变到生物碎屑或生物成因的观点。这是一个划时代性的革新,自此而使碳酸盐岩的研究走上了崭新的阶段;而后,碳酸盐岩研究又面临新的挑战,即由于碳酸盐岩微生物(Microbials)成因观点的提出。这一成因观点主要认为菌、藻类等微生物在碳酸盐岩沉积和成岩中发挥了巨大的作用,这一观点成了国际上碳酸盐沉积成因研究的热点。碳酸盐沉积物的成岩作用过程包括沉积物形成之后到发生高温变压变质作用之前的所有作用。现代和古代的碳酸盐沉积物的原始矿物成分主要为文石、高镁方解石和低镁方解石的混合物。前两者处于亚稳定状态,大多数情况下它们将会在成岩过程的某个时期转变成稳定的低镁方解石。从近地表大气淡水和较深埋藏孔隙水中沉淀而成的胶结物则可包括上述三种碳酸钙矿物。地层一记录中的大多数古代石灰岩完全由低镁方解石组成,因此,成岩作用研究常包括识别各种胶结物的原始矿物成分及其对孔隙溶液化学成分的影响,以及判定胶结物沉淀和转变作用发生的时间。此外,成岩作用对沉积物颗粒的影响在成岩研究中也极为重要。樊爱萍(2009)对成岩环境、成岩流体、成岩模拟实验、成岩相、成岩作用与沉积相的结合、成岩作用与层序地层学的交叉、成岩作用在层控固体矿床中的应用,以及早期成岩作用等8个方面对成岩作用的研究进展进行了总结,并在此基础上,简要分析了成岩作用研究未来的发展方向。

成岩作用研究主要从宏观的成岩环境和微观的成岩作用两个方面进行。宏观主要是指成岩作用所发生的成岩环境,主要包括海水成岩环境,淡水成岩环境和埋藏成岩环境三种;微观的成岩作用的研究主要涉及的容为:溶解,胶结,压实和压溶,新生变形,重结晶,白云石化,微生物泥晶化作用等。控制这些成岩作用过程的因素主要包括沉积物矿物和化学成分、孔隙溶液的化学成分和流速、沉积物受埋藏抬升的历史、海平面变化以及气候条件等。成岩作用始终贯穿着沉积和沉积成岩的全过程。虽然成岩变化过程中并没有清晰的边界,但是总的来说早期成岩作用和晚期成岩作用是用来指示成岩过程的相对时间。早期成岩作用是Bemer于1980年首先提出,指的是成岩作用发生在沉积之

后或者埋藏之初。晚期成岩作用发生在沉积后的相当长的一段时间,因此一般来说晚期成岩作用对岩层的改造起到了决定性的作用。

2 碳酸盐岩的成岩作用

2.1溶解作用

溶解作用的条件及产物

条件：碳酸盐沉积物或碳酸盐岩中孔隙水的性质发生变化，就要引起碳酸岩矿物或质点的溶解作用。为了保持长期而稳定的溶解过程，孔隙水既要不饱和又要有流动性。这样才能不仅使碳酸盐溶解，而且能将溶解的物质带走。

产物：碳酸盐岩或碳酸盐沉积物的溶解一般属于一致溶解的畴，溶解作用的最终产物是次生孔隙（溶解孔隙）

次生孔隙的类型

晶间孔隙：主要见于次生白云岩中，由交代作用形。由于菱形的白云石晶体的随机生长伴随着粒间未被交代部分的溶解作用而形成的。

溶膜孔隙：溶膜孔隙是由于沉积物或岩石中原生组分的选择性溶解而形成。这些原生组分包括鲕粒、介壳和蒸发矿物等。

孔洞和溶沟：这种孔隙是与原生结构无任何关系的溶解作用造成的。

具残余鲕粒结构白云岩，飞仙关组，单偏光

4×10粒间溶孔发育，埋藏溶解作用

颗粒云岩，螺化石、藻屑溶孔

2.2重结晶作用和矿物多相转化

重结晶作用：单纯的重结晶作用是指：在成岩过程中矿物的晶体形状和大小发生变化，而主要矿物成分不发生改变的作用。一般将晶体趋于加大的现象称为“进变新生变形作用”，一般将晶体趋于缩小的现象称为“退变新生变形作用”。这两种作用的代表性产物分别为“微亮晶”和“泥微晶”。

矿物的多相转化作用：现代浅海的碳酸钙沉积物主要是由文石，高镁方解石和低镁方解石组成。古代石灰岩却是由低镁方解石组成的。这一现象说明，文石和高镁方解石在成岩过程中都已转变成为低镁方解石。文石向方解石转化是通过晶体间的溶液薄膜进行的，包括湿态的同质多相转变和湿态重结晶作用，其转化过程可能是通过文石在极小的围溶解和立刻沉淀出方解石而完成的。在这一转化过程中还发生了微量元素锶的丢失，这说明文石向方解石转化是一种湿态过程。

2.3胶结作用

仅发生于粒屑灰岩中，胶结作用与沉积作用可视为同步（何起祥，1978）。胶结物主要为碳酸盐类矿物，有四种主要类型，即方解石（低镁方解石）、文石、镁方解石（高镁方解石）和白云石。

常见的胶结组构有：针状：胶结作用早期，砂屑灰岩被纤维状文石晶体部分胶结，文石从碎屑颗粒的表面向外生长。粒状：砂屑灰岩