关于碳酸盐岩成因问题的综述
Abstract This article sums up the main opinions of the forming of dolomite. We add the water power and the bioactives to the formation of the limestone. About the formation of the dolomite , we still talk about it from the aspects of protogene and secondary. We read relative references in detail, especially references which were published recently, based on this work, we sum up the opinions and talk about them in our own words. And we try to associate the traditional views with the new standpoints.
Key words dolomitisation secondary dolomite protogenic sedimentary rocks
摘要本文比较系统全面的综述了关于白云岩成因问题。对于灰岩的认识，加入了水动力、生物作用的的控制。对于白云岩的成因，依旧从原生和次生这两个方面对其进行模式和机理的分类和描述。在详细阅读近来发表的相关文献的基础上，进行了较为完整的归纳，并提出了自己的一些粗浅的看法，对传统观点和最新的研究进展尝试着进行联系。
关键词白云岩化次生白云岩原生沉积岩
一、灰岩研究的新认识
1.水动力因素的加入
过去一直认为碳酸盐沉积物只有化学成因。现在的观点认为（刘永福et al.，2008），碳酸盐岩的沉积受到水动力的控制作用，在结构和构造上有所反映。
我们所熟悉的陆缘碎屑如石英、长石、云母等，属于母岩经过风化作用在原地或搬运到沉积地点堆积而来的。它们从形成到沉积成岩，自始至终都是物理风化的产物。硅质碎屑是母岩的成分和性质的反映，其沉积构造和颗粒大小等特点反映水动力的性质。
根据从20世纪70年代开始的研究（叶德胜et al.，1989），发现鲕粒、团粒、生物骨架、内碎屑等碳酸盐颗粒等，是经过机械搬运堆积起来的，这些岩石中的沉积构造可以在很多碳酸盐质碎屑岩石中发现。值得说明的是，我们这里所说的碎屑，更加强调沉积方式，认为凡是在沉积作用中受到水力作用的指点都可以成为碎屑。
碳酸盐质碎屑的形成和沉积都是在沉积环境中进行的，被称为自生碎屑，或内源碎屑——相对于硅酸盐碎屑是他生碎屑（图1）。自生碎屑的成分，如鲕粒和生物骨架等对微环境和堆积地点的能量性质等的判定都是很有用的。
图1A硅酸盐碎屑（石英）
图1B碳酸盐岩碎屑（鲕粒）
2.对多成因的两方面的理解
碳酸盐质点的生成过程和沉积过程是两个不同的阶段，因此，对多成因的理解，也要从这两方面来入手。
一方面，在碳酸盐颗粒的生成阶段。碳酸盐碎屑要经历复杂的生物作用或化学作用，或者二者兼有之。
另一方面，要从整个碳酸盐岩的角度来认识。通常可以分为三个成因类型：
①原地化学成因：即从始至终只受化学作用的控制，如石钟乳。
②原地生物成因：以生物或生物化学作用，在原地形成生物骨架，如礁灰岩。
③水流和波浪搬运成因：生成阶段复杂，但沉积阶段都是碎屑成因，大部分碳酸盐岩是这种成因类型。
3.藻类沉积作用
藻类沉积作用是重要的碳酸盐岩成因方式（雷怀彦et al.，1992）。藻类是低等的单细胞或多细胞植物，没有根茎叶的分化。褐藻、红藻、绿藻、蓝绿藻等通过钙化作用和粘接作用，形成钙质硬壳或者有机质。蓝绿藻的造岩意义最大。
藻类的沉积作用有三种形式：
①改变环境的PH值，藻类生活中吸收CO2，使得周围水体成碱性。CaCO3溶解度下降而沉淀下来。
②藻类以钙质遗体直接堆积，一些高级的藻类，通过分泌作用形成遗体化石，称为藻灰岩。
③蓝藻以粘接作用的方式，吸附碳酸盐颗粒，形成碳酸盐沉积。蓝藻受季节影响周期性繁殖，通过粘接作用形成亮暗交错层。暗层富藻，有机质高；亮层贫藻，有机质少；这种层纹状的特殊沉积构造，称为叠层构造（图2）。
图2叠层石
藻类是很多动物的食物，因此，和动物的繁茂程度是反相关的。在干旱气候条件下，生物稀少，藻类是宽盐度生物，所以叠层石常常发育在气候干燥的潮湿带，尤其是潮间带。藻类直接生长在沉积介质中，具有指向意义，因此，在碳酸盐岩研究中，藻类的重要性是显而易见的。
二、白云岩成因问题的讨论
1.“白云岩问题”的产生
白云岩可以单独产出、也可以与灰岩或砂岩共生，或者在灰岩中以斑块、条带的形式存在。白云岩风化面常常布满“刀砍纹”，沉积构造与灰岩相似。除了前寒武纪白云岩可含结构纤细的藻细胞痕迹化石以外，自寒武纪以来的白云岩中均不含化石，或者只有化石假象。较纯的白云岩多呈结晶结构，少数呈鲕粒、内碎屑、藻粘结结构，很像灰岩，有时候则与灰岩有明显的交代关系，在灰岩与白云岩之间构成连续的过渡岩石序列。
普遍认为（李振宏et al.，2005）现代海水中不能沉淀出白云石，常温常压的实验条件下也不能人工合成白云石（张景廉et al.，2003），因此，通常认为寒武纪以后的白云岩都是通过灰岩的白云岩化形成的。有两种情况例外，就是前寒武纪形成的白云岩和泻湖环境中形成的白云岩。目前为止（张学丰et al.，2006），存在两种截然不同的看法，一种认为是纯粹的化学作用，另一种认为是交代成因。这种所谓的“原生白云岩”和“次生白云岩”的争论就构成了“白云岩问题”。这个问题尚未得到很好的解决。
2.白云岩化的主要模式
白云岩化实质上是文石和方解石矿物中Ca2+离子被Mg2+离子替换。因此，白云岩化模式的合理性就在于对这一过程的准确合理的解释。目前为止的模式（冯增昭.，1998）主要由以下三种：
①浓缩海水模式：这是一种在高温、高PH值、高（Mg/Ca）比值的条件下发生的过程。这一过程又被称为“毛细管浓缩”模式，即在高温背景下，潮上带表层碳酸钙沉积物发生脱水，周围的海水在沉积物的毛细作用下不断运移补充，并被浓缩。在文石和石膏结晶之后，海水的组分中相对缺乏Ca而富含Mg，结果，表层沉积物被白云岩化。由于此时形成的白云岩是沉积物和海水之间的相互作用，只是海水相对而言脱离了原来的环境，因此，此种机制下形成的白云岩可以认为是准同生白云岩，形成这种准同生白云岩的过程即为准同生作用。在波斯湾西海岸的潮上带形成的白云岩被认为就是属于这种模式，在这样的环境中，孔隙水平均温度超过30℃，盐度是正常海水的5-8倍，（Mg/Ca）比值大于10，PH值大于9。浓缩水模式形成的白云岩具有一些特定的识别特点：浅红色或浅黄色，薄层状，可见干裂，泥晶
或者极细晶结构，含石膏假晶，无化石。另外，由于反应速率过快，形成的白云石中Ca的含量比较多。
②混合水机理模式：Badiozamani在研究美国威斯康星州中奥陶统的白云岩时（韩征et al.，1998），提出了这种模式。通过实验，他发现5%-30%的海水的海淡水混合之后，对白云石是饱和的、对方解石不饱和。因此，这种水作用于方解石时会造成白云石化。如图3所示，海洋中隆升岛上部属于淡水作用的范围，与周围海水的混合作用会导致在其下部形成半咸水带，是形成白云岩化的场所。这里只是混合模式中的一种，事实上，根据混合时沉积物所处的成岩作用的不同的阶段不同，海水和淡水的混合可以有很多方式（表1），如泻湖海水与大气降水或高水头地下淡水混合可形成同生混合、潮间带或潮上带的空隙海水与大气降水混合可形成准同生混合、被埋藏但未完全固结成岩的沉积物由潜流地下淡水与潜流海水混合形成成岩混合。在这种意义下，白云岩化的模式是多种多样的，但是混合水模式产生的白云岩也具有相同的特点。颜色多为灰白、灰、深灰色，无氧化色，厚度从薄层到块状层不等，白云石与石灰石间存在渐变性；经历白云石化交代作用较强的岩石多形成细晶结构，作用较弱的显示出灰岩的残余构造；白云石常常显示雾心或者环带现象，推测其原因是海水浓度的不同形成的。此外，晶体的有序性较高。
图3混合水白云岩化的隆升模式（据Badiozamani）
表1常见的白云石化模式
③深埋白云石化：在一定的条件下，深埋白云石化拥有更加合理的可行性（张景廉et al.，2000）。与早期成岩白云石化不同的是，深埋白云石化对交代水溶液的（Mg/Ca）比值要求更低。随着温度的升高，白云石化所要求的（Mg/Ca）比值更低。例如，在90℃时，需要（Mg/Ca）比值为1/4即可发生白云石化，在190℃时，只需（Mg/Ca）比值为1/10即可。深埋白云石化也可称为后生白云石化，这是相对于前两种模式的原生白云石化而言的。这种深埋成因的白云石常常出现在灰岩断层、褶曲轴部、构造裂隙系统和缝合线基础之上等部位，与相邻的灰岩的接触关系可以是突变的，也可以是渐变的。交代水溶液的来源有多种，可以是成岩作用中的压实水，也可以是深部地下水，或者上升的变质水和岩浆水。深埋白云岩的一般特征是：结晶结构、晶体粗大，多经历重结晶作用，环带结构；因含Fe比较多，氧化后呈褐色。也可因晶格破坏呈菱面体铸模孔。
3.原生沉淀白云岩的证据
长期认为自然界中不存在原生沉淀的白云岩，它们无一例外的属于交代成因。然而，随着对白云岩研究的深入，发现确实存在原生沉淀的白云岩，并在古代白云岩的研究中找到了更多的证据（朱忠德et al.，2000）。
根据研究，在澳洲南部的一个叫做库隆泻湖的地点发现了正在进行的白云石生成和沉淀的作用。在这种泻湖环境中，植物繁盛，它们通过光和作用吸收掉大量的CO2，使得泻湖中PH值升高；此外，水中的盐度也很高。可以观察到细小的白云石颗粒直接从水中沉淀出来的现象。
但是，这种机制下原生白云石的产生应当具有其特殊性，因为只有在（Mg/Ca）比值比较高的水中才可以倾向于产生白云石，而不是优先产生石灰石，再由白云石化作用产生次生的白云岩。因此，这种所谓的原生白云岩的现象还需要进一步的研究。
以上所讨论的，不管是交代成因的白云岩还是原生白云岩，不难发现，其形成环境都是热带、半干旱的浅水地区和潮上带地区；另外，白云岩的形成与高盐度水的存在紧密联系。因此，许多人得出了白云岩只能在高盐度条件下形成的结论。事实上，在一些低盐度的淡水湖泊中也发现了白云石，在钙质层和土壤中也发现了白云石。
（Mg/Ca）比值和盐度是白云石结晶作用的两个控制因素。在盐度较高的环境中，沉淀作用迅速。但是由于其他离子的干扰，通常很难形成白云石，往往是先形成文石和镁方解石，在（Mg/Ca）比值大于5-10的条件下才生成白云石。而当盐度降低时，要生成白云石就不需要太高的条件，通常（Mg/Ca）比值在接近1:1的条件下，也能生成白云石。在缺少外来离子
干扰、结晶缓慢的情况下生成的白云石往往具有很好的晶型，常常可见透明的自形菱面体，对比在高盐度条件下形成的白云石，后者往往是隐晶质、无序排列的。根据Folk和Land的理论，这种白云石结晶的机制可以被简单描述为“公共汽车理论”（史基安et al.，1993）。假设有两辆公共汽车，名字分别叫做“白云石车”和“方解石车”，前者很舒适，很漂亮，但入口太窄；后者破旧，但是有容易进入的很多门。在很多人急切等待乘坐的情况下，最先坐满的肯定是“方解石车”，而只有在挤车的人很少的情况下，而且此人有足够的上车时间，才会慢慢的把“白云石车”挤满。与之相似的，方解石和文石由于比较容易结晶，在高盐度条件下迅速饱和并沉淀；文石结晶速率慢，在淡水条件下缓慢结晶反而容易形成很好的晶型。
由此可见，产生白云石不需要很高的盐度，只要保持（Mg/Ca）比值大于1:1的条件即可，因此，淡水白云石的主要沉积场所就是一些变动性的盐水环境，其盐度因与淡水周期性的混合而发生稀释，同时保持（Mg/Ca）比值大于1:1不变。
需要指出的是这种原生白云石的形成模式虽然在理论上是成立的，但是，根据目前的研究，自然界中原生的白云岩相对于次生白云岩化产生的白云岩仍然是很少量的。
三、白云岩化机理的具体讨论
通过对大量的白云岩成因个案的分析和总结（沈昭国et al.，1993），得出了对Mg2+来源及其地球化学动力学机制一些研究结论：地质环境中Mg2+主要来源于成岩流体、岩浆岩、固体矿物和生物；这些Mg2+通过交代方解石中的Ca2+使之转化为白云石。根据不同的埋藏条件，白云石化可以分为浅层白云石化（＜1000m）、中深层白云石化（1000-2000m）和深层白云石化（＞2000m）。
不论是原生白云岩还是次生白云岩，其生成过程都可以运用一下三个化学方程式概括（张永生et al.，2000）：
Mg2++ Ca2++2CO32-=CaMg（CO3）2 ①
CaCO3+ Mg2++ CO32-= CaMg（CO3）2 ②
2 CaCO3+ Mg2+= CaMg（CO3）2+ Ca2+③
①式代表了原生白云石的沉积过程，我们再上面讨论的库隆泻湖的原生白云石就是这种成因模式。②式代表了开放环境下的次生白云石成因模式，而③式代表了封闭环境下次生白云岩的成因模式。
可以发现，②式中并没有Mg2+与Ca2+的交换作用，因此也可以说是同生作用形成的，或者划归于原生白云石的模式。大气中的CO2进入水体，为反应提供CO32-，与溶液中的Mg2+共同结合一个CaCO3分子，生成白云石。事实上，这一地球化学反应过程所遗留下来的地质现象基本上无从考察，所以对它的划分造成了实际困难。
③式就比较简单了，它是封闭环境下次生白云石的形成过程。通过Mg2+对Ca2+的交换作用，先成的方解石或文石被交代为白云石。实验条件下，要求温度≥60℃，（Mg2+/ Ca2+）比值≥5.2。该反应是一个可逆反应，当（Mg2+/ Ca2+）比值＜5.2时，会发生去白云石化反应。富含Mg2+的流体经过含有方解石和文石的地层时，在温度和离子比值符合条件的情况下，就会发生白云岩化；当离子比值变小，又会发生去白云岩化。实际情况下，如果Mg2+和Ca2+浓度都很高，会出现方解石/文石与白云石共存的局面，如图4所示。
图4 白云石与方解石/文石转化相图
1.Mg2+的来源问题
以上已经说过，地质环境中Mg2+主要来源于成岩流体、岩浆岩、固体矿物和生物，以下分别论述（韩林et al.，2006）。
①成岩作用流体来源的Mg2+
海水中和咸化的湖水中含有丰富的Mg2+。碳酸盐岩大多形成于海相的环境和咸化的湖水，先成的灰岩地层中如果渗透有富含Mg2+的成岩作用流体，就会发生白云岩化作用。那么，成岩作用流体是如何大量渗透入灰岩层的呢？目前合理的解释是大面积的海侵和海退事件。这是海相白云岩化的主要机制。湖相中的白云岩以颗粒白云岩和泥晶白云岩为特征，其解释是大量的蒸发导致湖相高盐度的卤水形成，其低的有序度是由于Mg2+的不充足造成的。
②固体矿物来源的Mg2+
许多固体矿物中含有白云岩化所需要的Mg2+，通过各种后期的地质作用的改造，这些Mg2+可以从原赋存矿物中脱离，参与白云岩化的反应。
比如，橄榄石矿物中富含Mg2+，通过地幔上涌作用，地幔物质中的超基性物质上升到地壳位置，橄榄石等携带Mg2+的矿物随之进入地壳物质中。橄榄石容易被蚀变为蛇纹石，在这个反应过程中，Mg2+就会从矿物中解放出来，成为比较活跃的存在形式，为白云岩化提供Mg2+源：
2Mg2SiO4+3H2O Mg3Si2O5(OH)4+Mg(OH)2
2Mg2SiO4+2H2O+CO2Mg3Si2O5(OH)4+MgCO3
蒙脱石、伊利石和蒙脱石混合粘土层，经过蚀变作用，向伊利石转化的过程，也会释放出Mg2+。许多不纯净的灰岩层中含有相当成分的粘土矿物，蒙脱石向伊利石的转化机制也就很容易解释白云岩化。
已经有不少的研究发现（赵澄林et al.，2001），玄武岩与白云岩的形成也有着成因联系。在滇东-川西下二叠统白云岩地层、福建明溪大洋窠以及辽宁宽甸黄椅山玄武岩的研究中，都发现了玄武岩与白云岩的这种联系。玄武岩中的Mg2+含量在6.83-12.63%范围内，在酸性或者碱性的环境中，Mg2+都可以析出。这些与玄武岩相关的白云岩在产状上往往与玄武岩的分布紧密联系，并受到玄武岩分布的控制。玄武岩提供Mg2+的白云岩，在地球化学特征中有其固
有的特征。
③生物来源的Mg2+
碳酸盐岩本身的形成与生物作用就有密切的联系（贾振远et al.，1989），其物质来源自然也与生物作用有关。蓝绿藻、红藻等，通过自身的生物化学作用以及粘结、捕获作用，为自身固定了Mg2+，当这些生物死亡后，与方解石、文石层堆积在一起，再释放出Mg2+。在四川盆地震旦系和下二叠统细-粗晶白云岩的研究中，发现了这些生物成因的白云岩。生物成因的以白云岩中保存的躯体化石或遗迹为特征。虽然目前为止在白云岩中发现的生物实体化石或遗迹化石很少，但这有可能是白云岩化作用本身把原来的生物特征消除掉了，自然界中生物来源的Mg2+所形成的白云岩可能比观察到的要多的多。
2.化学动力学因素
现在有不少的研究者认为，白云岩形成的主要控制因素应该是化学动力学条件（李波et al.，2010），下面我们就比较详细的讨论这个问题。
化学动力学是研究化学反应速率和反应机理的科学，主要研究温度、浓度、压力、催化剂等各种因素对反应速率和反应机理的影响。
①温度
温度对于白云石生成的反应影响显著。在低于100℃时，白云石的生成是个缓慢的过程，常温下的反应速率更是低的难以观察；当温度低于200℃时，白云石生成的反应加快，但是生成的白云石富含Ca；当温度达到大约300℃时，白云石在热水溶液中生成的反应已经非常迅速，数天之内即可完成。而且，在温度很高的情况下（约300℃），反应速率已经不受反应物浓度的控制。
②压力
一般的做法是通过增加CO2的分压来促进原生白云岩的沉淀。曾经有人按照这种思路，结合原生白云岩从前寒武纪到如今分布变少的事实，推测前寒武纪和早古生代时期的地球表
层CO2含量高，随着时代的变迁，CO2分压一直呈现下降趋势。这种想法随着研究的进一步深入陷入了质疑中，因为现代沉积的白云岩已经陆续被发现。但是，有一点是可以肯定的，CO2分压的增加确实可以促进白云石的形成，这样做相当于增大一个可逆反应的反应物的浓度和物质的量。
③浓度
为什么白云石不能从正常海水中直接沉淀出来，而已经生成的方解石和文石颗粒也不能在海底被大量白云石化？
首先要明确一个概念——离子强度。离子强度等于溶液中每种离子的质量摩尔浓度乘以
该离子的价数的平方所得诸项之和的一半。它表达了溶液中离子的电性强弱的程度。海水的
离子强度高，方解石、文石的沉淀速率很快，这样就限制了白云石的沉淀。在海水中，Mg2+
比Ca2+被水合作用的更厉害，这样，Mg2+的活性降低、可参加反应的Mg2+的量就少。Ca2+更容易进入Ca-Mg碳酸盐晶体中，而CO32-又优先于HCO3-与Mg2+形成白云石（Kastner et al.，1984）。这些因素都不利于白云石的沉淀，而要克服这些障碍，则可以有以下途径：A海水蒸发蒸发作用使得各种离子在水溶液中的浓度增加，在水-沉积物界面，文石、
方解石、石膏首先沉淀，这些物质的析出造成了（Mg/Ca）比值的增大，使客观条件向着有利于生成白云石的方向转变。这即是我们前面所说的一种白云石化的模式。
B 海水稀释大气降水与正常海水的混合作用，使得海水的比例在5%-30%范围内。海水的浓度减少，加快了反应物的速率。这一点与传统的认为增加反应物浓度有利于反映速率的观点是相悖的。根据Badiozamani的实验结果，生成白云石的反应的主控因素是海水的高离子强度而不是浓度。通过稀释海水，可以有效降低离子强度，避免因为CaCO3的迅速沉淀而影响白云石的沉淀。当（Mg/Ca）比值大于5，较易生成白云石。这与前述的“公共汽车理论”
很有些相似，只不过“公共汽车理论”解释的是（Mg/Ca）比值接近1:1的情况下的白云石缓慢沉淀，而这里（Mg/Ca）比值大于5的条件下，反应速率更加迅速。
C 降低SO42-含量有人认为海水中SO42-的存在是造成白云石不能从海水中正常沉淀的首要因素。SO42-倾向于与Mg2+结合形成强的离子对，这客观上阻止Mg2+进入CaMg（CO3）2晶格，相对小浓度（小于5%）的SO42-就能达到这种效果。如果SO42-浓度降到更低的水平，就有利于白云石的生成。在温暖蒸发的环境中，由于石膏和硬石膏等矿物沉淀，会造成SO42-的下降，在此基础上生成白云石。自然界中白云岩和石膏、硬石膏相联系的产出也时有发现。
D 提高PH值一般认为，碱性条件下更加有利于白云石的沉淀。证据是HCO3-与的Mg2+结合形成白云石更有效率。而HCO3-的稳定存在和增多需要碱性的环境。虽然在碱性条件下，方解石仍然优先于白云石沉淀，但是，碱性条件下，二者在溶液中的过饱和度也会增加，使白云石的沉淀变得相对容易。
④粘土矿物和微生物的催化作用
粘土矿物可以为白云石化作用提供Mg2+，而且起到分子筛的作用，使得Mg2+在泥晶部位优先局部富集，造成方解石和文石首先被交代（Land LS et al.，1998）。
微生物作用对于白云石的生成或许起到更大的作用（Whiticar M J et al.，1999）。微生物作为催化剂，在自然环境中协助白云石生成沉淀而本身不发生变化。有人在深160m的黑云母片麻岩的岩心中发现了暗色边缘的白云石晶体，暗色边缘有细菌活动。还有人认为微生物可以消耗溶液中的SO42-，结合上述对SO42-的论述，SO42-的浓度减小，有利于白云石的生成。另外，一些低温、淡水环境的白云石的沉淀过程也与微生物的作用相联系。
3.白云岩成因研究的最新进展（Y an J X et al.，2005）
新的研究强化了生物作用对形成白云石形成的作用。根据李波等的观点，甲烷的生成、厌氧氧化还原反应和有氧呼吸作用等都能促进白云石的沉淀；细菌细胞及细胞聚合物形成类似于胶体功能的物质，聚集Mg2+和Ca2+，并促进HCO3-的生成、提高孔隙水反应物的浓度，形成了一个对白云石超饱和的环境。
四、结论
通过强调水动力对碳酸盐岩形成的作用，模糊了碳酸盐岩与碎屑岩之间的截然的界限，使得对碳酸盐岩的形成环境和成因有了更多的判断标准。通过对藻类作用的讨论，深化了生物作用在碳酸盐岩形成作用中的独特作用。白云岩成因问题仍旧有诸多争议，但是对原生白云岩、次生白云岩形成机制和模式的条件已经有了较为统一的认识。越来越多的证据显示，生物作用在白云岩成因问题中的重要作用，这一问题还有待更加深入的研究。REFERENCES
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1.定义：胶结物是碎屑岩在沉积、成岩阶段，以化学沉淀方式从胶体或真溶液中沉淀出来，充填在碎屑颗粒之间的各种自生矿物。 2.成因：化学沉淀 3.常见的胶结物类型 （1）硅质胶结物：蛋白石、玉髓、石英 （2）碳酸盐胶结物：方解石、白云石、菱铁矿等 （3）铁质胶结物：赤铁矿、褐铁矿 （4）其它胶结物：粘土矿物、石膏、硬石膏、黄铁矿、磁铁矿、磷酸盐类矿物等 泥质一般较软，如果填隙物多的话，可以看到贝壳状断口，比较滑，用手捻不会有沙质感，铁质一般颜色比较深，红褐色，硅质较硬，一般在石英、长石质石英砂岩中，沉积石英岩中，碎屑成份一般含石英较多，色浅（一般浅灰白，有铁染时呈肉红色），石英多时会看到岩石断面上的油脂光泽，钙质一般出现在碳酸盐岩地区，与硅质特征有些相近，但硬度较低，角砾成分也以碳酸盐为主。 泥质、铁质、钙质、硅质胶结物在显微镜下简单的能区别，但是铁质和钙质区分不开。再说泥质可以有钙质也可以有铁质，楼主的问题也欠妥。楼主是想区分胶结物形态呢还是想做胶结物的成分，但是我说得这些方法绝对有用，而不像5楼说得一物用处，我觉得你们还没接触这些方法，你可以和你们的导师探讨一下。 假设片中有大量碳酸盐胶结物不能确定类型，x射线显示为白云石，只需要鉴定其铁含量就能确定矿物，当然如果连胶结物都不认识，x射线显示石英，你非把这个做胶结物，那就没办法了。 阴极发光也是同样道理，首先你得知道，哪些是胶结物，哪些不是，在加以判断， 在阴极发光下铁含量高的胶结物一般发红色光；镁含量高的胶结物一般发橙色光；菱铁矿发橙红色光；方解石发黄色-橙色光；白云石暗红色光，铁白云石不发光；菱镁矿橙色光。人工方解石，颜色偏粉一些，这些很多科研和外协项目都是通过这些手段区分胶结物的。茜素红是典型的也是最简单的区分碳酸盐的方法：胶结物方解石遇S茜素红，变粉红-红，颜色深浅由方解石中铁含量决定；白云石遇S茜素红不变色；铁白云石变蓝色；菱铁矿不变色。菱铁矿和白云石就得配合阴极发光，菱铁矿和白云石发光不同。 硅质，用显微镜完全可以鉴别。 泥质，如果想知道成分，必须x射线，其他方法对于泥质都没用，显微镜下的泥质无法区分，染色由于泥质为泥晶太小不能被染色。阴极发光也可以判断大概成分，但是不能确定，只有x射线能确定泥质成分。 扫描电镜（SEM），放大倍数可以到几万倍，而且是立体的，能看到很多偏光镜下不能看到的形态，泥晶甚至包壳那么细小，在镜下也是很大的，产状形态明显的不同。像伊利石在偏光下很多时候只能定成粘土，但是SEM下能看到发丝状、搭桥状，高岭石能看到书页状、蠕虫状。SEM主要是观察形态，区别微小颗粒，此外还可以配能谱，能谱能显示你所选择矿物的元素组成和百分比。
地震在碳酸盐岩储层预测中的应用 【摘要】碳酸盐岩储层研究是世界性难题，由于碳酸盐岩储层的非均质性强，单一储层预测方法已经不能满足勘探开发的需要。充分利用地震资料在空间密集采样的优势，能够提高碳酸盐岩储层预测准确度，降低了钻探风险。本文主要介绍了碳酸盐岩储层预测中常用的地球物理方法与技术：地震属性分析、相干体技术、体曲率技术、地震相分析、蚂蚁体追终技术。 【关键词】地震解释；储层预测；地震属性分析 0.引言 油气勘探实践表明，世界上50%以上的油气赋存于碳酸盐岩储层中[1]。碳酸盐岩在我国分布在：四川盆地、塔里木盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、南方以及海域的相关盆地[7]。具有很大勘探潜力，由于碳酸盐岩储层的非均质性强单一预测方法不能满足勘探开发需求，地震资料密集采样优势包含丰富的地质信息，在碳酸岩储层预测中地震储层预测技术起着重要作用。 1.碳酸盐岩地震储层预测技术 1.1地震属性分析 地震属性技术现已广泛用在碳酸盐岩储层预测。针对碳酸盐岩储层的非均质性强的特点，应用地震属性技术对储层进行预测，能够较好地提高储层预测的精确度[2]。地震属性是由叠前或叠后地震数据通过各种计算而得到的属性参数，属性参数通常代表的意义各不相同[4]。地震属性参数的异常是多解的，异常可能反映地岩性、岩相、地层的变化，也可能反映缝洞分布区域的变化，甚至是由噪声所引起的各类影响。多解性的缝洞地震响应往往非常的微弱并且存在信噪比较低的影响。在地球物理模型正演的基础上，多方法的联合预测，可以减少地震属性多解性的影响，更好地发挥地震属性技术在碳酸盐岩储层识别[2]。 1.2相干体技术 相干体技术由CTC和Amoco公司于1997年发明，是重要的地震解释技术之一。相干体分析技术依据是利用地震波形相干原理，计算中心地震道和指定相邻道的相干系数，将普通地震资料转换成相干系数资料，用来突显出地震资料中异常现象，相干技术是碳酸盐岩储层研究常用的断裂预测方法。它是一种新的地震属性，在断层识别、特殊岩性体的解释方面有明显优点[7]。地震相干体分析技术作为三维地震资料解释和可视化的重要内容，对预测碳酸盐岩表层非均质储层等方面有良好效果。在地震勘探领域得到了广泛的应用和发展。 1.3体曲率技术
第六章碳酸盐岩 (Carbonate Rocks) 学时： 6学时 基本内容： 1、相关概念：碳酸盐岩、颗粒、内颗粒（异化颗粒）、外颗粒、内碎屑、鲕粒、藻灰结核、球粒、晶粒、生物格架、泥、胶结物、亮晶、叠层石、鸟眼构造、示底构造、缝合线。沉积后作用、溶解作用、矿物的转化与重结晶作用、胶结作用、世代胶结、交代作用、压实作用、渗流粉砂、触点-新月型胶结、重力-悬挂胶结、贴面结合。 2、基本原理：碳酸盐岩的结构组分的类型及其含义、内碎屑的成因、鲕粒的成因、胶结物的特征、灰泥与亮晶方解石的区别、叠层石形态与水动力和关系、碳酸盐岩的研究方法。 3、基本内容：生物骨骼的主要矿物成分、生物骨骼的主要结构类型、常见生物门类骨骼的鉴定特征。石灰岩的成分分类、石灰岩的结构分类、石灰岩的主要类型。白云岩岩类学，几种主要白云石化的作用机理，白云岩的成因分类。碳酸盐沉积物沉积后作用的主要类型及其特征，碳酸盐沉积物沉积后作用环境的成岩作用特征；碳酸盐岩成岩阶段及成岩环境的划分及其主要标志。 教学重点与难点： 重点：碳酸盐岩的主要结构组分的特征、内碎屑的成因、鲕粒的成因、胶结物的特征、灰泥与亮晶方解石的区别。石灰岩的结构分类及综合命名。 难点：内碎屑的成因、鲕粒的成因、灰泥与亮晶方解石的区别。石灰岩的命名。白云岩的生成机理。碳酸盐沉积物沉积后作用的主要类型及特征、不同碳酸盐沉积物沉积后作用环境的成岩作用特征 教学思路： 从碳酸盐岩成分出发，先后介绍碳酸盐岩的结构组分（重点）和构造特征，重点讲解石灰岩的结构分类和白云岩的成因机理，继而介绍碳酸盐岩的主要类型，最后详细解释其沉积后作用的类型和作用方式（重点）。 主要参考书: 1、冯增昭主编《沉积岩石学》上册第十一、十二、十三、十四、十五章，石油工业出版社，1993.
胶结物 胶结物指成岩期在岩石颗粒之间起粘结作用的化学沉淀物引。主要胶结物为硅质（石英、玉髓等）、碳酸盐矿物（方解石、白云石等），其次是铁质（赤铁矿、褐铁矿等），有时可见硫酸盐矿物（石膏、硬石膏等）、沸石类矿物（方沸石、浊沸石等）、粘土矿物（高岭石、水云母、绿泥石等）。 碎屑颗粒和基质之外的化学沉淀物质。在碎屑岩中含量一般不超过50%，它对碎屑颗粒起胶结作用，使其变成坚硬的岩石。粘结岩土颗粒或结构面的物质，有钙质、硅质铁质、泥质及可溶盐等。 分类：基底式胶结、孔隙式胶结、接触式胶结和镶嵌式胶结。 命名：在同一岩石中可出现二种以上的胶结物结构和胶结类型，可用复合命名法，如再生孔隙胶结、连生基底胶结等。 胶结类型指碎屑物与填隙物（包括胶结物及杂基）之间的关系。胶结类型或叫支撑性质，它首先与碎屑颗粒与杂基的相对数量比例（即基粒比）有关，另一重要因素是颗粒之间的相互关系。如当水动力强时，和碎屑同时沉积下来的杂基将被冲走，使碎屑颗粒彼此相接触，颗粒之间留有空隙，造成“颗粒支撑”的结构，成岩后形成化学胶结物的碎屑岩；如果水动力弱或介质为密度流时，大小碎屑与泥质一起沉淀，造成“杂基支撑”的结构，碎屑呈“游离状”分布于杂基之中，成岩后形成杂基填充的碎屑岩。 在成岩期的压固作用下，特别是当压溶作用明显时，砂质沉积物中的碎屑颗粒会更紧密地接触。颗粒之间由点接触发展为线接触、凹凸接触，甚至形成缝合状接触。这种颗粒直接接触构成的镶嵌式胶结，有时不能将碎屑与其硅质胶结物区分开，看起来像是没有胶结物，因此有人称之为无胶结物式胶结。 A cement is a binder, a substance used in construction that sets and hardens and can bind other materials together. The most important types of cement are used as a component in the production of mortar in masonry, and of concrete- which is a combination of cement and an aggregate to form a strong building material. Cements used in construction can be characterized as being either hydraulic or non-hydraulic, depending upon the ability of the cement to set in the presence of water (see hydraulic and non-hydraulic lime plaster). Non-hydraulic cement will not set in wet conditions or underwater; rather, it sets as it dries and reacts with carbon dioxide in the air. It can be attacked by some aggressive chemicals after setting. Hydraulic cements(e.g., Portland cement) set and become adhesive due to a chemical reaction between the dry ingredients and water. The chemical reaction results in mineral hydrates that are not very water-soluble and
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/e014454439.html, 基于储层分类的碳酸盐岩储层渗透率预测方法 作者：赵冰 来源：《石油研究》2019年第07期 摘要：中东地区H油田M组碳酸盐岩储层孔隙结构复杂，非均质性强，孔渗相关性较差，导致直接利用孔渗拟合关系计算渗透率误差较大。为有效对研究区储层渗透率进行准确评价，以岩心压汞资料为基础，采用Winland R35岩石物理分类方法将研究区储层类别划分为四类，并从物性特征方面验证了分类的合理性。对分类后的每类储层建立了相应的孔渗回归模型，与分类前的孔渗回归模型相比，Winland R35岩石物理分类的渗透率计算结果与岩心渗透率吻合度更高，验证了该方法的准确性与实用性。 关键词：碳酸盐岩;储层分类;渗透率;Winland R35 1 引言 碳酸盐岩储层沉积时代久远，具有较长的成岩作用时期以及比较广泛的成岩类型，相对于碎屑岩储层非均质性严重、储层各向异性大。因此准确评价碳酸盐岩储层的渗透率具有一定的难度[1-2]。碳酸盐岩岩石物理分类是在储层具有强烈非均质性的条件下，以岩石物理特征为依据，将储层划分为若干相对均质的过程，一般借助于岩石物性资料实现，比如说孔隙度、渗透率以及毛管压力曲线参数等[3]，在这种相对均质的储层中评价储层参数即变得较为容易且更为准确。本文以中东地区H油田M组碳酸盐岩储层为例，基于Winland R35岩石物理分类方法对渗透率进行分类评价。 2 储层分类 Winland R35岩石物理分类作为碳酸盐岩储层中最常用的方法[4]，认为R35反映岩石中最大连通孔喉半径，与岩石的物性参数具有直接关系，储层岩石分类可依据R35的大小来进行。参照Winland经验公式，针对该研究区的实际情况，对903块岩心的孔隙度、渗透率和压汞实测R35进行拟合，拟合公式见式（1）。 其中：R35为压汞测试中进汞饱和度达到35%时对应的孔喉半径，μm;k为渗透率，mD;Φ为孔隙度，%。 利用式（1）求取了拟合后的R35值，与压汞实测R35值较为吻合，故根据此式来进行储层分类，划分原理参考Al-Qenae K J[5]。将反映储层孔隙结构的参数排序后绘制其与序号的半对数分布图，观察直线的斜率变化，每一次斜率的变化都表明一种新的岩石类型。绘制R35的
岩石： u Magmatite,Magmatic rock（岩浆岩）/Igneous（火成岩），u Plutonic（深成岩） u Gabbro (辉长岩)， u Diabase（辉绿岩） u Diorite (闪长岩) u Basalt (玄武岩)， u Peridotite（橄榄岩） u Andesite (安山岩)， u Granite（花岗岩） u Quartzite（石英岩） u Lamprophyre (煌斑岩) u Breccia（角砾岩） u Metamorphic（变质岩） u Gneiss (片麻岩) u Schist（片岩） u Slate（板岩） u Argillite（泥质板岩、厚层泥岩） u Sedimentary rock (沉积岩) u Clastic（碎屑岩） u Conglomerate（砾岩）/Gravel（砾岩、砂砾、碎石） u Breccia（角砾岩） u Boulder（巨砾） u Cobble（粗砾）
u Granule（细砾） u Very Coarse Sand（砾状砂\含粒状砂） u Coarse Sand （粗砂岩） u Medium Sand（中砂岩） u Fine Sand（细砂岩） u Very Fine Sand（粉细砂）/Sandy Siltstone（粉细砂、砂质粉）u Siltstone（粉砂岩） u Shale, Mudstone (泥岩) u Clay（粘土） u Gumbo （Clay）：（强粘土） u Bentonite（膨润土、坂土） u Oil Shale, Pil Shale, Resinoid Shale (油页岩) u Limy Sand（石灰质砂岩） u Carbonate（碳酸盐岩） u Marble（大理岩） u Limestone（灰岩） u Sandy Lime（砂质灰岩） u Dolomite（白云岩） u Bio- limestone(生物灰岩) u Oolitic Limestone (鲕状灰岩) u Tuff (凝灰岩) u Clastic Limestone（碎屑灰岩） u Evaporite（蒸发岩）
建筑结构胶综述 1.胶粘剂的概述 1.1概述：胶粘剂又称粘合剂、粘结剂，是一种具有优良粘合性能的物质。它能在两种物体表面之间形成薄膜，使之粘结在一起，其形态通常为液态和膏状。胶粘剂的应用领域非常广泛，涉及建筑、包装、航天、航空、电子、汽车、机械设备、医疗卫生、轻纺等国民经济的各个领域。 1.2发展历史 1.2.1早在数千年之前人类就已经开始使用粘土和淀粉以及松香当作胶粘剂来使用。两千年前的秦朝用糯米浆与石灰作砂浆粘合长城的基石，使万里长城成为中华民族伟大文明的象征之一。
1.2.2秦俑博物馆中出土的大型彩绘铜车马的制造中，用了磷酸盐无机胶黏剂。
1.2.3 公元前2000年东汉时期用糯米浆糊制成棺木密封胶，配以防腐剂，使马王堆古尸出土时肌肉及关节仍有弹性,足见中国胶结技术之高超。到上世纪初，合成酚醛树脂的发明，开创了胶粘剂的现代发展史。目前，与合成高分子材料的产量比较，胶黏剂只占第五位，但年增长速度则居第一。目前，胶黏剂的应用已渗入到国民经济中的各个部门,成为工业生产中不可缺少的技术，在高技术领域中的应用也十分广泛。 1.2.4 汽车结构件粘接 1.2.5 粘结剂在航天领域的使用，由原来的非结构件到结构件再到受力件甚至整个机体运用的越来越广泛。
2. 胶粘剂的组成和分类 2.1 胶粘剂的组成 胶粘剂一般多为有机合成材料，通常是由粘结料、固化剂、增塑剂、稀释剂及填充剂和改性材料等原料经配制而成。 粘结料：粘结料也称粘结物质，是胶粘剂中的主要成分，它对胶粘剂的性能，如胶结强度、耐热性、韧性、耐介质性等起决定作用。 固化剂：固化剂是促使粘结料进行化学反应，加快胶粘剂固化产生胶结强度的一种物质。 增塑剂：增塑剂也称增韧剂，它主要是可以改善胶粘剂的韧性，提高胶结接头的抗剥离、抗冲击能力以及耐寒性等。
万方数据
?５０?ＳＩＮＯ—ＧＬＯＢＡＬＥＮＥＲＧＹ ２０１０年第１５卷 度和孔洞孔隙度基本不具备储集能力。轮古西地区裂缝型储层平均裂缝孔隙度达０．１７％，平均孔洞孔隙度只有０．９２％，平均渗透率为６．７３ｘ１０。３斗ｍ２，全区裂缝型储层平均累积厚度达１１３．５５ｍ。 取心常见缝面油污侵染。但多数裂缝发育段难以得到较好的岩心收获率。原始裂缝状态不易保存。但可清楚看到散落岩心缝面的油迹。裂缝是荧光显示最活跃的油气储集空间类型。因此，轮古西地区裂缝型储层是有利的含油层。 ３．２孔洞型储层 孔洞型储层以基质孑Ｌ隙和中小溶蚀孔洞为主要储渗空间，但孔洞十分发育，且连通性好；一般裂缝不发育，渗透性较差，平均渗透率仅０．１５ｘ１０刁肛ｍｚ。轮古西地区孔洞型储层平均孔洞孔隙度达２．１９％，基本无裂缝孔隙度，全区１２口井孔洞型储层平均累积厚度为６６．４２ｍ．是本区发育的储层类型。３．３裂缝一孔洞型储层 裂缝一孔洞型储层储集空间既有孔洞．又有裂缝，两者对储集性能均有相当大的贡献。其中孔洞主要由孑Ｌ（包括基质孔隙和溶蚀孔隙）和小一中洞组成，裂缝发育，可以是储集空间之一，更足沟通孔洞的渗流通道。这种缝洞系统及由它连通的先成孔隙，具有储渗空间数最较多、匹配好、储产油气能力强等特点。该类储层具有储集空间大、渗透性好的特点，而且具有较高和稳定的产能。如Ｌ９４２井在５８１０～５８３０ｍ的大溶洞的上下，洞顶及洞底缝发育，溶蚀孑Ｌ洞也很发育。构成了良好的裂缝一孔洞型储层，产量很高。 轮古西地区裂缝一孔洞型储层平均孔洞孔隙度为２．２６％，平均裂缝孔隙度为Ｏ．２４％，平均渗透率为１７．５５ｘ１０—３ｔｌ，ｍ２．全区１２口井裂缝一孔洞型储层平均累积厚度为５０．３７ｍ。是轮古西地区具有较好开发价值的一种储层类型。 ３．４洞穴型储层 洞穴型储层储集空间为大型洞穴（和裂缝），洞穴（包括大洞、巨洞）储集空间巨大。加之裂缝对沟通洞穴和改善渗流性能的作用，形成了储集空间巨大、储渗能力极好的最有利储层类型。这种洞穴型储层一般具有规模较大的储渗体，具有储量规模大、产量高、易开采的特点。据测井解释，其孔隙度可高达５０％，如ｋ１５井。 未充填巨洞在岩心上难以见到．要靠钻井放空、井涌、井喷及泥浆漏失、图像等信息加以判断和识别，如Ｌｇｌ５井在５７３６．１—５７４０ｍ井段，累计放空２．０９ｍ；５７３５～５７４３ｍ井段，漏失４３．３ｍ３。钻井液溢流，槽面被稠油覆盖，气泡占槽面的１０％，集气点火可燃：Ｌ９１５—１井在５９１９．０～５９５３．４３ｍ井段。发生严重井漏，共漏失钻井液１３７５．０ｍ，。 轮古西地区洞穴型储层平均洞穴孔隙度为２６．２１％。裂缝平均孔隙度为０．４８％。渗透率高达３９９２．８３ｘ１０旬“ｍｚ，该类储集体为最具价值的储层。在本区ｋ１５、Ｌ９１５－１、Ｌ９１５－２、Ｌ９４０、Ｌ９４１等井中均有发现，全区洞穴型储层平均累积厚度为１８．８ｍ。 对比这几种类型的储层：裂缝型以及孔洞型储层很难形成稳定的产能：裂缝一孔洞型储层既有较好的储集能力．又有良好的渗透性能，能够形成稳定的产能，是本区一类重要产层（如Ｌ９９、Ｌ９４２井）；洞穴型储层具有最好的储集能力和渗透性能，是本区最有价值的储层类型。从轮古西单井产能与储层厚度分布关系图可以看出．具有洞穴型储层的井都获得了一定的产能。因而，寻找孔渗能力最好的洞穴型储层和裂缝一孔洞型储层，是钻探成功的关键。４洞穴型储层地震反射特征 在地震上，溶洞发育层段（洞穴型储层）表现为“串珠状”强反射。ｋ１５井在进入奥陶系潜山表层岩溶带钻遇未充填洞穴．在钻进过程中于５７３２—５７３６ｍ井段放空２．０９ｍ：Ｌ９４１井在５６２１—５６３６ｍ井段取心见１．６６ｍ充填洞以及宽５ｍｍ、长６５０ｍｍ垂直张开缝．且井筒内不断有稠油返出。过这两口井的地震剖面上均表现出串珠状强反射特征（见图１）。 图ｌ过井地震剖面溶洞地震反射特征通过地球物理正演模拟发现： ①在两条裂缝的交点处出现了“串珠状”强反 万方数据
沉积岩中的胶结物、碎屑、基质之间的关系 碎屑是指沉积岩中可明显见到的岩石碎屑或矿物碎屑，然后胶结物和基质就是那些负责把它们黏起来并充填在碎屑与碎屑之间的空隙中的隐晶质或粘土质的东西，区别就是胶结物黏结的是岩石碎屑,而基质黏结的是矿物碎屑。 胶结类型 目录 1定义 2简介 3分类 ?基底式胶结 ?孔隙式胶结 ?接触式胶结 ?镶嵌式胶结 4命名 1定义 在碎屑岩中，胶结物或填隙物的分布状况及其与碎屑颗粒的接触关系称为胶结类型[1]。胶结类型通常分为泥质胶结、钙质胶结、硅质胶结、铁质胶结...前三者是我们的常见类型，也是难区分的三种类型。 2简介 胶结类型指碎屑物与填隙物（包括胶结物及杂基）之间的关系。胶结类型或叫支撑性质，它首先与碎屑颗粒与杂基的相对数量比例（即基粒比）有关，另一重要因素是颗粒之间的相互关系。如当水动力强时，和碎屑同时沉积下来的杂基将被冲走，使碎屑颗粒彼此相接触，颗粒之间留有空隙，造成“颗粒支撑”的结构，成岩后形成化学胶结物的碎屑岩；如果水动力弱或介质为密度流时，大小碎屑与泥质一起沉淀，造成“杂基支撑”的结构，碎屑呈“游离状”分布于杂基之中，成岩后形成杂基填充的碎屑岩。
3分类 基底式胶结 基底式胶结是指基质或胶结物的含量较多，碎屑颗粒孤立地散布于胶结物与基质中，彼此不相接触或很少接触，基质和碎屑物是同时沉积的。填隙物多半是和碎屑同时沉淀的杂基，或为微晶碳酸盐矿物。 孔隙式胶结 孔隙式胶结是指碎屑颗粒紧密相连，胶结物填充在粒间孔隙中，胶结物含量少。 接触式胶结 接触式胶结是指胶结物含量极少，碎屑颗粒互相接触，胶结物仅存在于颗粒的接触处，粒间孔隙内大部分地方无胶结物充填。 镶嵌式胶结 在成岩期的压固作用下，特别是当压溶作用明显时，砂质沉积物中的碎屑颗粒会更紧密地接触。颗粒之间由点接触发展为线接触、凹凸接触，甚至形成缝合状接触。这种颗粒直接接触构成的镶嵌式胶结，有时不能将碎屑与其硅质胶结物区分开，看起来像是没有胶结物，因此有人称之为无胶结物式胶结。 4命名 在同一岩石中可出现二种以上的胶结物结构和胶结类型，可用复合命名法，如再生孔隙胶结、连生基底胶结等。
?四川盆地川东北地区二叠系至中三叠统为碳酸盐岩台地相沉积，沉积了以石灰岩、 白云岩、膏盐岩为主的岩类。一直以来，该区是四川盆地油气开发的主要层系，并以中下三叠统、二叠系、石炭系海相碳酸盐岩为主要目的层。 ?在碳酸盐岩岩类中，对于石灰岩、白云岩及二者的过渡型岩石，现场肉眼不易区分， 常使用化学鉴定法，如稀盐酸法、三氯化铁染色法、硝酸银和铬酸钾染色法来加以鉴定。同时还可结合录井参数如钻时相对变化量、扭矩相对变化量等来辅助判定岩性。 ?酸盐岩储集层，由于强烈的次生变化，特别是胶结作用和溶解作用使储集空间具有 类型多样、结构复杂和分布不均的特点，因此在碳酸盐岩地质录井中必须把握以下要点： ?1、在岩性观察和描述时，要特别注意白云岩和白云石化，尤其要注意由潮间和浅滩 环境形成的粉晶白云岩或粒屑白云岩；大气淡水与海水混合作用形成的中-细晶白云岩、礁块白云岩；潮间－潮上带形成的粉晶白云岩、角砾白云岩。 ?2、注意对粗结构岩石的观察和描述。主要为发育滩相带及斜坡相带，在纵向上发育 于沉积旋回中部的水退阶段的岩石，如粗粒和粗晶鲕状灰岩、介屑灰岩、碎屑灰岩、生物碎屑灰岩和礁灰岩等。 ?3、注意对岩石缝、洞、孔的观察统计 ?一是注意观察统计岩屑中的次生矿物，注意研究统计次生矿物的总量和自形晶含量， 求出它所占次生矿物的百分比，绘制出自形晶次生矿物百分比曲线，再结合钻时曲线，判断缝洞发育层段。 ?二是注意对储层岩心孔、洞、缝的观察统计，注意统计张开缝、未充填缝-半充填缝、 洞的数量，注意观察裂缝与裂缝、孔洞与孔洞、裂缝与孔、洞的相互关系；注意统计分析缝洞层的孔、渗性。 ?三是注意对钻进中钻井参数异常情况的掌握与分析，当发生钻具放空、钻时降低、 泥浆漏失或跳钻、蹩钻等现象时，为钻遇洞缝层的标志，常有井漏、井喷或流体产出。 ?四是注意对岩石薄片显微孔、缝的统计分析。 ?鉴于碳酸盐岩组构的复杂性，在现场录井工作中仅凭肉眼及放大镜观察，已不有满 足需要，采用薄片鉴定技术已成为必不可少的重要手段。通过偏光薄片鉴定，可提供岩石学分析所需要的大部分资料，如岩石的矿物成分、含量、颗粒大小、分选、磨圆度、胶结物成分、胶结类型、成岩作用及成岩自生矿物，孔隙大小、形态、分布等，这些都是影响储集层储渗性的主要内容。 1、碳酸盐岩的矿物成份研究的化学方法 碳酸盐岩主要由方解石和白云石两种矿物组成。以方解石为主为石灰岩，以白云石为主为白云岩，在现场用5%—10%的稀盐酸和镁试剂对碳酸盐岩进行试验，作初步的成份分类命名
碳酸盐沉积环境及相模式 中国地质大学（武汉） 摘要碳酸盐岩在我国广泛发育，是重要的油气勘探层位，在研究古海洋沉积过程中具有重要作用。我国的碳酸盐主要以海相为主，湖相也很常见。碳酸盐是石油的优良储藏体，特别是白云石化后的碳酸盐储藏条件非常好。而且在石油勘探过程中，主要以碳酸盐的相模式作为模型标准和和找油的依据。所以研究碳酸盐的沉积相模式对于碳酸盐岩地层中的高效油气勘探和开发有着重要的作用。目前，碳酸盐的相模式还不是非常的完善，各种相模式混乱，互为独立而又有相同的地方，没有明显的界线划分和分类。导致相模式的标准和用词不尽相同，给油气勘探带来不便。本文是在前人研究成果的基础上对碳酸盐的沉积环境和沉积相的模式进行一些详细的归纳分类，对碳酸盐的研究的现状总结。 关键词碳酸盐沉积环境沉积相模式边缘海碳酸盐缓坡碳酸盐台地 作者中国地质大学地学院 引言 自上世纪中期以来，碳酸盐盐沉积学研究取得了巨大的进展。这些进展主要是通过对现代碳酸盐沉积物研究开始的,然后将今论古推广到古代的碳酸盐岩,如碳酸盐的成岩作用、碳酸盐沉积相模式和白云石化的储存能力等。碳酸盐成岩作用在碳酸盐沉积学,尤其是碳酸盐储层沉积学中的重要性并没有引起人们足够的重视。众所周知,碳酸盐岩与陆源碎屑岩的重要差别之一是其对于成岩作用的敏感性,如沉积碳酸盐在经历复杂的成岩作用之后,岩石原有的固体部分和被流体占据的部分可以完全颠倒,即沉积时的粒屑会全部转变成孔隙,而沉积时的粒间孔隙则全部转变成胶结物。次生孔隙作为碳酸盐岩的惟一储集空间的现象在碳酸盐岩中屡见不鲜,但这种现象在碎屑岩中却十分少见。可见碳酸盐的成岩作用在其储集空间演化中所具有的特殊重要性。在碳酸盐的石油勘探过程中，碳酸盐里面是否有石油首先得看碳酸盐的储藏条件。 1海洋碳酸盐的沉积环境和沉积作用 1.1沉积环境 ①温暖、清洁、透光的浅水海洋环境 现代海洋碳酸盐沉积，主要分布于30°纬度的赤道南北温暖浅海地带，如加勒比海大巴哈马滩、波斯湾、孟加拉湾、我国南海诸岛及印度尼西亚巽他陆棚等地。上述地带钙藻大量繁殖，珊瑚礁发育，局部有贝壳砂、鲕粒砂、葡萄状团块、球粒灰泥及造礁生物粘结岩正在堆积。而在南北纬度40°之间的深海盆地底部，有大量浮游生物碳酸盐沉积。这些现代海相碳酸盐产出环境，不仅是温暖、浅水，而且是清水环境，如加勒比海的三大碳酸盐滩，远离密西西比河口自西来的沿岸流，这就避开了大量细碎屑沉积物的注入；我国广西北海水域的涠洲岛和海南岛南端的三亚市的滨浅海域，同样远离粘土及粉砂的供给区而以沉积碳酸盐为主。 除造钙生物提供的骨骼，现代热带浅海碳酸钙沉积与藻类活动有关。据金斯伯格（R. N. Cinsburg，1975）的资料，现代热带浅海小于10－15m水深的海域，所产生的CaCO3比深陆缘海每单位面积的CaCO3多几倍，主要与这一水域的绿藻海松科及蓝绿藻特别丰富有关，由于藻类的光合作用，需要从海水中吸收大量CO2，从而促使海水中的CaCO3过饱和，沉淀出文石质灰泥来，而且钙藻的外壳也是文石质灰泥及颗粒的主要提供者，因此藻类繁生可以提供大量碳酸盐沉积物，而它的生活需要一个温暖浅水清洁透光的环境。如果海水浑浊，不仅妨碍光合作用，阻止钙藻的生长，另外悬浮的粘土可以堵塞许多底栖无脊椎动
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.
第二十四章碳酸盐岩沉积相 §24-1 碳酸盐岩沉积环境和沉积作用一、碳酸盐岩沉积环境和沉积特征 ●主要形成于温暖气候条件的浅海环境。 以化学、生物化学、生物、机械多种机制综合形成的一类化学岩及生物化学岩。颗粒和灰泥（相当于杂基）的比例及其组合而成的多种岩石类型，是浅海相碳酸盐岩沉积环境的重要标志。深水碳酸盐岩多起因于风暴条件，形成于大陆坡及深水盆地中。具有叠覆递变的角砾化碳酸盐岩、具有鲍玛层序的典型浊积岩和深水超微化石及遗迹化石的组合层序是鉴别深水碳酸盐岩的重要相标志。碳酸盐岩的形成和分布不仅受制于沉积环境，也与成岩环境和成岩作用密切相关。碳酸盐岩具有易溶性和易变性。 二、碳酸盐岩沉积过程和沉积作用 ●潮坪碳酸盐岩——缺乏陆源输入物、海浪被阻止、潮汐为主的碳酸盐岩 盆地环境，——古今分布最广的一类碳酸盐岩沉积。潮汐沉积作用带主要发生在： 1）潮下带环境——高能、低能沉积带。 2）潮间沉积带——具间歇能所形成的岩石类型和相标志。 3）潮上沉积带——具暴露蒸发和交代作用标志。 潮坪环境中以物理—生物作用为特征所形成的藻叠层及其形态分带是划分潮坪环境（相）的主要相标志。 ●海滩碳酸盐岩——主要处于缺乏障璧的开阔浅海（无广阔藻席）；其次 主要受制于波浪能量大小，在不同古地形和水动力条件作用下，形成鲕粒滩（岩）、内碎屑滩（岩）和生屑滩（岩）等，其中有发育的冲洗层理和交错层理，以及生物扰动构造。视岩性、结构和构造特征的变化，它们可分别组合成不同类型的相层序。 ●生物礁碳酸盐岩——具格架的珊瑚礁碳酸盐岩，特定形成条件： 1）造礁生物在迎浪带原地生长营造起来的。 2）具水下凸起的地貌，沉积厚度比相邻地区大。 3）具生物格架或只有造礁生物原地生长的痕迹。
胶结作用 一、概念 胶结作用是指从孔隙溶液中沉淀出来的矿物质（胶结物）将松散的沉积物固结起来形成岩石的作用。 二、胶结作用类型 根据孔隙溶液中沉淀出来的矿物质类型可以把碎屑岩的胶结作用分为：钙质胶结、硅质胶结、泥质胶结（粘土矿物胶结）、铁质（如氧化铁、黄铁矿、白铁矿）胶结以及硫酸盐（如石膏、硬石膏、重晶石）胶结多种类型，其中以前三者为主。 1.高岭石胶结（高岭石在薄片下较易辨认，一般呈假六边形晶片，集合体呈书页状或蠕虫状，以孔隙充填或交代其他矿物的形式产出。 2.伊利石胶结（伊利石常呈不规则的细小晶片产出，其集合体通常呈颗粒包膜或孔隙衬边形式出现，有时呈网状分布于孔隙中。伊利石分布于各种砂岩中，其结晶程度随埋深的增加而 变好，最后转化为绢云母。 3.绿泥石胶结（自生绿泥石在砂岩中多呈颗粒包膜或者孔隙衬边形式产出，随埋深的增加，温度升高，早期形成的高岭石、蒙皂石和伊利石会变得不稳定，在石英砂岩中可转化为白云母；当粘土含量较多时，在Fe2+和Mg2+存在的还原条件下，伊利石将转变为绿泥石和黑云母的组合。 4.蒙皂石胶结（在一些含火山物质较丰富的砂岩中，自生蒙皂石含量较多。蒙皂石也多呈孔隙充填产状产出。 一、粘土矿物胶结（粘土矿物有自生和他生两种。他生的粘土矿物来源于源区的母岩风化产物；自生的粘土矿物来源于孔隙中沉淀生成或再生的粘土矿物，自生的粘土矿物才是真正的胶结物，但是数量上比较少。 5.混层粘土矿物（混层粘土矿物可分为伊利石-蒙皂石混层矿物和绿泥石-蒙皂石混层矿物。 胶结作用 二、二氧化硅胶结作用 胶结物在碎屑岩中有非晶质和晶质两种矿物形态的产生形式。非晶质二氧化硅胶结物为蛋白石（蛋白石-A,蛋白石-CT)，晶质二氧化硅有玉髓和石英。 蛋白石胶结物主要出现在距地表较近的火山碎屑砂岩中，或与硅质生物溶解或充填有
常见岩石、矿物、胶结物、元素： 岩石： u Magmatite,Magmatic rock（岩浆岩）/Igneous（火成岩），u Plutonic（深成岩），u Gabbro (辉长岩)，u Diabase（辉绿岩），u Diorite (闪长岩)，u Basalt (玄武岩) ，u Peridotite（橄榄岩），u Andesite (安山岩)，，u Granite（花岗岩），u Gneiss (片麻岩) u Quartzite（石英岩），u Lamprophyre (煌斑岩) ，u Breccia（角砾岩），u Schist（片岩）u Metamorphic （变质岩），u Slate（板岩），u Argillite（泥质板岩、厚层泥岩），u Sedimentary rock (沉积岩)，u Conglomerate（砾岩）/Gravel（砾岩、砂砾、碎石），u Clastic（碎屑岩），u Breccia（角砾岩），u Boulder（巨砾），u Cobble（粗砾），u Pebble（中砾），u Granule （细砾），u Very Coarse Sand（砾状砂\含粒状砂），u Coarse Sand （粗砂岩），u Medium Sand（中砂岩），u Fine Sand（细砂岩），u Very Fine Sand（粉细砂）/Sandy Siltstone （粉细砂、砂质粉），u Siltstone（粉砂岩），u Bentonite（膨润土、坂土），u Oil Shale, Pil Shale, Resinoid Shale (油页岩) ，u Clay（粘土），u Shale, Mudstone (泥岩)，u Gumbo （Clay）（强粘土），u Limy Sand（石灰质砂岩），u Carbonate（碳酸盐岩），u Marble （大理岩），u Limestone（灰岩），u Sandy Lime（砂质灰岩），u Dolomite（白云岩），u Bio- limestone(生物灰岩) ，u Oolitic Limestone (鲕状灰岩)，u Tuff (凝灰岩) ，u Clastic Limestone（碎屑灰岩），u Evaporite（蒸发岩），u Rock Salt（盐岩），u pelitic siltstone 泥质粉砂岩，u argillaceous limestone 泥质灰岩，u calcirudite砾屑灰岩 矿物： u Quartz（石英），u Feldspar（长石），u Orthoclase/Syenite（正长石），u Plagioclase Feldspar（斜长石），u Potassium Feldspar（钾长石），u Mica（云母），u Biotite Mica （黑云母），u Dolomite（白云母），u Calcite（方解石），u Olivine（橄榄石），u Amphibole （角闪石），u Pyroxene（辉石），u Pumice（浮石），u Felsite (霏细石)，u Fluorite（荧石），u Apatite（磷灰石），u Topaz（黄玉），u Corundum（刚玉），u Opal（蛋白石），u Garnet（锆石），u Garnet（石榴石），u Anhydrite（硬、无水石膏），u Gypsum（石膏），u Kaolinite（高岭石），u Illite（伊利石），u Magnetite/Ferromagnesian Mineral（磁铁矿），u Hematite（赤铁矿），u Pyrite（黄铁矿），u Halite（岩盐），u Chert（燧石、黑硅石）/Flint（燧石），u Glauconite（海绿石），u Barite（重晶石），u Sodium Chloride (NaCl)，u Sulphur（硫），u Carbide（电气石，CaC2） 胶结物： u Calcium,Limy,Calcareous（灰质），u Dolomite（白云质），u Silicon（硅质）,Silica(SiO2)，u Gypsum（石膏）/Anhydrite（硬、无水石膏）----（石膏质），u Ferrous（铁质）----Iron，u Quartz Cement（石英胶结物），u Clay Cement（粘土胶结物），u Kaolinite（高岭石）----高岭土质，u Argillaceous（泥质）----Mud,Clay
泥质胶结:灰－灰黄色，小刀很容易刻动，刻下来的粉末仍为灰色－黄色。加酸（一般 是稀盐酸），不起泡。泥质胶结物:如泥土或粘土，其胶结层的岩石硬度较小，易碎，断面呈土状。 钙质胶结：灰－浅灰－灰白色，小刀容易刻动，刻下来的粉末为灰白色。加酸剧烈起泡。 钙质胶结物：胶结物的成分为钙质，所胶结的岩石硬度比泥质胶结的岩石大一些，呈灰白色，滴稀盐酸起泡。 硅质胶结：灰白色，小刀不能刻动，锤击出来的粉末为灰白色。加酸（一般是稀盐酸）， 不起泡。硅质胶结物：胶结物成分为二氧化硅，所胶结的岩石硬度比前两种胶结物形成的岩石都大，呈灰色。 铁锰质胶结：一般为暗红色，小刀很容易刻动，刻下来的粉末仍为暗红色，加酸不起泡。断口特征也能签定，泥质胶结粗糙、钙质胶结较平有时贝壳状、硅质胶结光亮、铁锰质胶结 较粗糙。有经验的一眼就能看出来。铁质胶结物：胶结物成分为氢氧化铁或三氧化二铁，所胶结的岩石硬度也较大，常呈黄褐色或砖红色。 初学碎屑岩薄片鉴定的人，很容易把胶结物结构和胶结类型的概念相混淆。在对碎屑岩进行薄片鉴定时，首先要搞清楚什么是杂基的结构，什么是胶结物的结构，而薄片鉴定表的结构栏里填写的则是胶结类型。 一、杂基和胶结物的结构 碎屑岩的填隙物是由杂基和胶结物组成的，其支撑类型分两种： 1、杂基支撑型：碎屑颗粒彼此不相接触而呈游离状。填隙物多以粘土杂基为主，有时也指很细小的粉砂级，也常见灰泥、云泥杂基，它们是与颗粒同时沉积的。这种支撑类型可能反映了一种特殊的水流机制，如重力流等。 杂基的结构主要表现为重结晶程度，如杂基没有明显的重结晶时，则称为原杂基；如果具明显的重结晶则成为正杂基。 2、颗粒支撑型：颗粒直接接触或细颗粒支撑大颗粒，形成支架结构。填隙物有杂基也有胶结物。 胶结物是化学成因物质，它的结构与化学岩的结构类似，其特点是由晶粒大小、晶体生长方式及重结晶程度等决定的。在碎屑岩中，胶结物的含量总小于50%。胶结物的结构比较多样： 1）按结晶程度分为：非晶质胶结物：如蛋白石及磷酸盐矿物等，它们在偏光显微镜下表现为均质体性质；显晶质胶结物：胶结物呈结晶粒状分布于碎屑颗粒之间。 而显晶质胶结物按晶粒大小又可分为隐晶质胶结物、显晶质胶结物和连生胶结物。 隐晶胶结物---在显微镜下呈微晶状； 显晶胶结物---晶粒小于碎屑颗粒（即一个孔隙内生长多个胶结物晶粒）； 连生状胶结物---结晶颗粒较粗大，晶粒间呈镶嵌结构，每一个晶粒中都可以包含有多个碎屑颗粒，胶结物的粗大晶体可能是经成岩作用重结晶而形成的。
第五节岩石的胶结物和毛细管渗流模型 一、名词解释。 1.胶结物(cement)： 2.粘土矿物（clay mineral）： 3.胶结类型(cement form)： 4.水敏（water sensitive）： 5.速敏(velocity sensitivity)： 6.等效渗流阻力原理(equivalent filtration resistance rule)： 二．判断题。 1.粘土矿物中蒙脱石的膨胀能力是最强的。（） 2.地层水矿化度愈高，则粘土膨胀能力愈强。（） 3.胶结物含量愈大，则岩石比面愈大。（）
4.不同胶结类型储层渗透率按大到小排列顺序 应为接触式——膜式——孔隙式——基底式。 （ ）5.地层水矿化度越大，蒙脱石膨胀越严重。（） 三．选择题。 1.三种岩石胶结类型的胶结强度顺序为。 A.接触胶结＞孔隙胶结＞基底胶结 B.孔隙胶结＞基底胶结＞接触胶结 C.基底胶结＞接触胶结＞孔隙胶结 D.基底胶结＞孔隙胶结＞接触胶结( ) 2.高岭石、蒙脱石、伊利石的水敏强弱顺序为。 A.高岭石＞蒙脱石＞伊利石 B.蒙脱石＞伊利石＞高岭石 C.伊利石＞蒙脱石＞高岭石 D.蒙脱石＞高岭石＞伊利石( ) 3.储集岩中胶结物总是使岩石的储集物性。 A.变差 B.变好 C.不变D不能确定( ) 4.蒙脱石含量愈，水的矿化度愈，岩石的水敏性愈小。 A.高、高， B. 高、低 C.低、高， D. 低、低( )
5.岩石的各种胶结物成分中，以最为致密。 A.泥质胶结 B.灰质胶结 C.硅质胶结 D.膏质胶结( ) 四．问答题。 1.岩石中最常见的胶结物有哪些？如何划分胶结类型，其依据是什么？胶结类型如何影响岩石的物理性质？ 2.常见岩石中的敏感性有哪些？在油田开发中如何避免？ 3.岩石胶结物中有哪些敏感矿物？都有什么特点？