碳酸盐胶结物

4. 深埋藏背景 Meyer(1980)证明，在某些碳酸盐 证明， 证明 岩中， 岩中，重要的压溶作用可能出现在上覆 盖层几十米之下， 盖层几十米之下，水化学发生变化的位 置可能和深度一样重要。 置可能和深度一样重要。Logan(1979) 证明， 及Wanless(1979,1982)证明，在极端 证明 的情况下， 的情况下，一些石灰岩的溶解作用更普 遍，而在某些情况下完全掩盖了许多沉 积上的关系。 积上的关系。
第八章 碳酸盐胶结物
前
言
碳酸盐胶结物的研究为碳酸盐岩史 学家和矿物学家提供了直观的令人满意 的材料；其对填塞和保存孔隙的影响、 的材料；其对填塞和保存孔隙的影响、 胶结物同生命的或石化的有机质之间的 相互作用；现代碳酸盐沉积环境等等， 相互作用；现代碳酸盐沉积环境等等， 使得碳酸盐胶结物的研究越来越受到沉 积学家们的重视。 积学家们的重视。
富铁碳酸盐被假定是由还原溶 液形成的， 液形成的，因为在这样的条件 下，铁的离子半径允许它进入 到碳酸盐的晶格中。 到碳酸盐的晶格中。铁的作用 有如阴极发光的一种阻尼， 有如阴极发光的一种阻尼，而 锰似乎像辐射离子。 锰碳酸 锰似乎像辐射离子。铁-锰碳酸 盐的稳定范围是随pH值和 值和Eh值 盐的稳定范围是随 值和 值 而变化的， 而变化的，也随伴生发磷光强 弱的总含硫量而变化。（如图） 。（如图 弱的总含硫量而变化。（如图） 如果锰和铁存在于此系统中， 如果锰和铁存在于此系统中， 阴极发光法对于迅速而又精密 的鉴定胶结物沉淀的环境特征 是一种有用的方法； 是一种有用的方法；如果有足 够的关于副矿物的资料和胶结 物中含镁、锶成分的资料， 物中含镁、锶成分的资料，阴 极发光法也是很有用的。 极发光法也是很有用的。
1. 海洋背景 在海洋中已发现的迅速的胶结作用是 很普遍的。 Leabharlann Baidu普遍的。
1). 深海环境 形成深海胶结物的有镁方解石、 形成深海胶结物的有镁方解石、方解石和 文石， 文石，如在碳酸盐台地侧翼的结壳和岩礁及水下 槽内和峡谷沉积的文石。 槽内和峡谷沉积的文石。 此外， 此外，深水胶结作用也可以发生在沉积速 率低的地区或盐度较高的盆地内， 率低的地区或盐度较高的盆地内，如红海较深部 的沉积物以及地中海出现的镁方解石胶结的硬底。 的沉积物以及地中海出现的镁方解石胶结的硬底。
2. 潮间和潮上环境 在清水沉积环 境的潮间带和潮上 带，胶结作用也同 样普遍。 样普遍。沿海滩出 现的潮间带胶结作 用，通过潮汐泵作 用的脱气减少 CO2，可以形成 ， 海滩岩。 海滩岩。这种胶结 物随着矿物的变化， 物随着矿物的变化， 可以是微晶的、 可以是微晶的、叶 片状或纤维状的。 片状或纤维状的。
在蒸发和盐度升高的地区，静水泻湖之上的潮上带， 在蒸发和盐度升高的地区，静水泻湖之上的潮上带，可以胶 结成不同厚度的结壳(上图) 这些结壳显示出干燥和膨胀的形迹。 结成不同厚度的结壳(上图)。这些结壳显示出干燥和膨胀的形迹。 在膨胀而形成的挤压脊通常表现出蝶状下凹的多边形。 在膨胀而形成的挤压脊通常表现出蝶状下凹的多边形。 干燥和超盐度地区的潮上和潮间结壳，通常生长文石灰华壳。 干燥和超盐度地区的潮上和潮间结壳，通常生长文石灰华壳。 这种结壳常常由形成或/和聚集在飞溅带和高部位的潮间及潮上 这种结壳常常由形成或/ 环境的包壳颗粒和豆石组成。 环境的包壳颗粒和豆石组成。
目 录
第一节 碳酸盐的胶结作用 第二节 不同地球化学和地质条件对整个 地质时期胶结物的矿物、 地质时期胶结物的矿物、形态和分布的制约 碳酸盐胶结物层序地层学——一 个 第三章 碳酸盐胶结物层序地层学 一 新的研究方向
第一节 胶结物的胶结作用
• 胶结作用的环境 • 胶结物的矿物与化学特征、组构特征 胶结物的矿物与化学特征、 • 胶结物的结构特征及类型
白云石和低镁方解石（通常 白云石和低镁方解石（通常<2%）一 ） 般都是从大气水中沉淀出的碳酸盐矿物。 般都是从大气水中沉淀出的碳酸盐矿物。 在大部分大气水的条件下，文石很快地溶 在大部分大气水的条件下， 而镁方解石则快速转变成低镁方解石。 解，而镁方解石则快速转变成低镁方解石。 一般说来， 一般说来，从大气水中沉淀出的胶结 物显示出含量低的痕量元素成分所产生的 低离子强度的影响。 低离子强度的影响。大气水所形成的白云 石一般显示锶的平均浓度为2× 或更低， 石一般显示锶的平均浓度为 ×10-4或更低， 大多数情况下含钠量有10 量级。 大多数情况下含钠量有 -4量级。方解石通 常显示出锶浓度为4× 常显示出锶浓度为 ×10-4或更少的来源和 溶液的氧化还原状态。 溶液的氧化还原状态。有些大气水形成白 云石是富含铁的，但如果距海水或粘土来 云石是富含铁的， 源很远，通常含锰很少。 源很远，通常含锰很少。
2. 海洋环境中的胶结物
海洋范畴的成岩作用系统以洋盆内所含的成分是恒定的、 海洋范畴的成岩作用系统以洋盆内所含的成分是恒定的、 巨大储量的水的均质性和稳定性为特征。 巨大储量的水的均质性和稳定性为特征。海水有较高的离子强 热带表层水中通常饱含普通碳酸盐矿物相。 度。热带表层水中通常饱含普通碳酸盐矿物相。文石和镁方解 石就是从海水中沉淀出的矿物相。 石就是从海水中沉淀出的矿物相。大部分深水中所含的碳酸盐 矿物是不饱和的，在易于保存碳酸盐的深度以下， 矿物是不饱和的，在易于保存碳酸盐的深度以下，即低于溶跃 面处，碳酸盐矿物开始溶解。 面处，碳酸盐矿物开始溶解。这种溶解作用是海洋范畴重点一 种原生成岩作用，概括地讲， 种原生成岩作用，概括地讲，它与深洋盆中碳酸盐沉积物的分 布相对应。 布相对应。
2). 礁 在浅水背景 下，尤其是在礁 的边缘， 的边缘，胶结作 用比深水更为广 泛。生物礁中活 跃的胶结作用带 一般限制在礁沉 积物外部几英尺 处，大规模胶结 作用的位置一般 在礁向海的边缘， 在礁向海的边缘， 而礁以主礁方向 的背风一侧很少 或没有胶结作用。 或没有胶结作用。
3). 浅水碳酸盐台地 随着碳酸盐沉 积物的沉积作用， 积物的沉积作用， 准同生期胶结作用 也在横穿浅水台地 上发生。例如， 上发生。例如，在 波浪带和潮涌带， 波浪带和潮涌带， 碳酸盐围绕中心核 沉淀形成的葡萄状 灰岩， 灰岩，通常发育于 缺乏搅动的海底直 到鲕滩的背风面， 到鲕滩的背风面， 它们一部分是在砂 级颗粒的接触点由 碳酸盐胶结物沉积 而形成。 而形成。
4. 地下成岩环境中的胶结物
埋藏成岩作用相当复杂，埋藏胶结物的识别， 埋藏成岩作用相当复杂，埋藏胶结物的识别，依赖于岩 相关系的确定， 相关系的确定，岩相关系表现的是在特定的埋藏历史中其它 可识别的事件或过程之后的沉淀作用。 可识别的事件或过程之后的沉淀作用。埋藏胶结物形成在早 期胶结和压实现象之后，也可能在缝合线和裂缝之后， 期胶结和压实现象之后，也可能在缝合线和裂缝之后，虽然 对胶结物来说，这些关系没必要确定一个埋藏深度， 对胶结物来说，这些关系没必要确定一个埋藏深度，但它们 通常表明沉淀作用又是在成岩开始之后，而有时在埋藏之前。 通常表明沉淀作用又是在成岩开始之后，而有时在埋藏之前。
胶结物的矿物与化学特征、 二. 胶结物的矿物与化学特征、组构特征
1.大气水作用下的胶结物 大气水作用下的胶结物 大气水的范畴包括暴露的地表上以及延伸到 地下浅处水，通常是稀释的和只有低离子强度的。 地下浅处水，通常是稀释的和只有低离子强度的。 在局部地区， 在局部地区，大气水的化学成分受沉积矿物成分 的影响很大，或者在水流过岩石时受到影响。 的影响很大，或者在水流过岩石时受到影响。在 矿物学上不稳定的地区， 矿物学上不稳定的地区，文石和镁方解石的分解 作用可以强烈地改变水的Sr/Ca值和 值和Mg/Ca值，尤 作用可以强烈地改变水的 值和 值 其在方解石或白云石的沉淀作用共同发生时更是 如此。 如此。
占优势的矿物为：在泻湖边缘的文石及白云石； 占优势的矿物为：在泻湖边缘的文石及白云石；向陆地边 缘的硬石膏；介于泻湖和陆地边缘的石膏。 缘的硬石膏；介于泻湖和陆地边缘的石膏。横越萨布哈德作用 是复杂的，并似乎被石膏的沉淀作用所触发。 是复杂的，并似乎被石膏的沉淀作用所触发。若石膏及其文石 是从卤水中沉淀出来的，则镁/钙值可能很快的上升到开始发生 是从卤水中沉淀出来的，则镁 钙值可能很快的上升到开始发生 白云石化作用的比值。 白云石化作用的比值。现有的文石是被白云石所交代或者也被 石膏交代，可能经过溶解作用-再沉淀作用 再沉淀作用， 石膏交代，可能经过溶解作用 再沉淀作用，石膏即转化为硬 石膏。如果从陆地一侧由大气来源的卤水进入此系统， 石膏。如果从陆地一侧由大气来源的卤水进入此系统，则成岩 作用情况即变得极复杂，因为这时有两种成分混合的卤水。 作用情况即变得极复杂，因为这时有两种成分混合的卤水。
对于埋藏胶结物的鉴定和研究，主要有以下研究方法： 对于埋藏胶结物的鉴定和研究，主要有以下研究方法：
总之，从大气水中沉淀出的碳酸盐胶结物的氧、 总之，从大气水中沉淀出的碳酸盐胶结物的氧、碳同位 素总是以富含轻同位素为特征。 素总是以富含轻同位素为特征。并且不论它是何种类型的矿 从大气水中沉淀出的胶结物通常都是清洁的、 物，从大气水中沉淀出的胶结物通常都是清洁的、等粒的菱 面体，它们都倾向于形成粗的结晶质颗粒， 面体，它们都倾向于形成粗的结晶质颗粒，常充填于整个孔 隙空间。由颗粒到孔隙的中心，晶体大小稍有变化。 隙空间。由颗粒到孔隙的中心，晶体大小稍有变化。孔隙中 常充填着单一的晶体颗粒。 常充填着单一的晶体颗粒。
一 . 胶结作用的环境
碳酸盐的胶结作用和成岩作用可以发生在许多环境中： 碳酸盐的胶结作用和成岩作用可以发生在许多环境中：沉 积物沉积期间的海洋环境， 积物沉积期间的海洋环境，淡水透镜体渗入沉积环境的近地表 部位， 部位，海平面下降产生的大陆背景以及海水于已改变了化学性 质的水或深部地下盐水的混合带。 质的水或深部地下盐水的混合带。
3. 海洋过渡带的胶结物
潮间—潮上带是在海洋和大陆条件之间的过渡带， 潮间 潮上带是在海洋和大陆条件之间的过渡带，对沉 潮上带是在海洋和大陆条件之间的过渡带 积物和外界流体成分都具有强烈的影响。 积物和外界流体成分都具有强烈的影响。这一带每年都有一 段时期暴露为地表环境， 段时期暴露为地表环境，因而在此系统的水文学特点及成岩 方式上， 作用。在干旱气候条件下， 方式上，气候起着非常重要的 作用。在干旱气候条件下，高 速度的蒸发作用将导致生成下伏的潮上带内的高浓度卤水。 速度的蒸发作用将导致生成下伏的潮上带内的高浓度卤水。 这些卤水中的氯含量高达16× 这些卤水中的氯含量高达 ×10-11（广海海水中的氯含量为 19×10-12）。 × 石膏系在氯含量为65× 时沉淀。 石膏系在氯含量为 ×10-12时沉淀。有很多证据表明撒 时沉淀 布哈的水文学特点主要是它下面的海水向陆地方向流动， 布哈的水文学特点主要是它下面的海水向陆地方向流动，以 代替地表因蒸发作用而失掉的水， 代替地表因蒸发作用而失掉的水，但没有较重的卤水向海中 回流的证据（ 回流的证据（Butler,1969）这些卤水与碳酸盐沉积作用之间 ） 的相互作用形成相互关系的穿插镶嵌。根据Butler(1970)的 的相互作用形成相互关系的穿插镶嵌。根据 的 研究资料，横穿特鲁西尔海洋向海方到陆地的萨布哈， 研究资料，横穿特鲁西尔海洋向海方到陆地的萨布哈，显示 了蒸发岩和碳酸盐岩间的相互关系。 了蒸发岩和碳酸盐岩间的相互关系。
另外， 另外，在潮上带出现的胶结作用及其特征与海水涨潮有 如果盐度升高和钙镁比值增加， 关。如果盐度升高和钙镁比值增加，在干旱地区的潮上坪硬 石膏沉淀期间，沉积矿物将发生变化。 石膏沉淀期间，沉积矿物将发生变化。
3. 埋藏背景 浅埋过程发 生在近地表湿度 和压力下的大气 水或海水中。在 同淡水接触期间， 属海洋范畴的原 始碳酸盐的胶结 作用和溶解作用 继续进行；在最 早的埋藏压实作 用期间，与脱水 作用一起产生了 颗粒的再定向和 碎解。