沉积学 第六章 碳酸盐岩资料

碳酸盐岩（carbonate rock）主要由碳酸盐矿物（大于50％）组成的沉积岩。

主要矿物成分是方解石、白云石、铁白云石、菱镁矿等，其次为石英、云母、长石和粘土矿物等；化学成分主要为CaO、MgO和CO2，其次为SiO2 、TiO2 、FeO、Fe2O3、Al2O3、K2O、Na2O、H2O以及某些微量元素。

通常为灰色、灰白色。

性脆。

具粒屑（如岩屑、生物碎屑等）、生物骨架（如珊瑚、层孔虫等）、晶粒（粗晶、中晶、细晶、微晶等）和残余（残余生物、残余鲕状）结构。

构造类型复杂、多样，有叠层构造（如常见于潮坪地区的叠层石）、乌眼构造和缝合线构造。

多呈厚层或薄层状产出。

可分为石灰岩和白云岩两大岩石类型。

①石灰岩类。

主要矿物为方解石（＞50％），其次为白云石、菱镁矿、石英、长石和粘土矿物等。

常见岩石类型有内碎屑灰岩，生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩、球粒灰岩、泥晶灰岩、石灰华和泉华等。

②白云岩类。

主要由白云石(＞50％)组成，其次为方解石、菱镁矿、石英、长石、粘土矿物等。

常见岩石类型有同生白云岩、碎屑白云岩、成岩白云岩和后生白云岩等。

因受物理化学条件变化的影响，常发生白云岩化、膏化、硅化、重结晶及溶蚀等后生作用。

岩性较脆弱，易遭风化溶蚀，在碳酸盐岩发育地区常形成石林、溶洞、地下暗河等地貌景观，通称喀斯特地形。

碳酸盐岩在地壳中分布仅次于泥质岩和砂岩，约占沉积岩总面积的20％，几乎在各个地史时期都有形成。

中国各地，特别是西南地区，也广泛分布有碳酸盐岩，其成岩时代主要为震旦纪、寒武纪、奥陶纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪。

许多金属矿产（如铜、铅、锌、汞、锑、钼、钴、银等）和非金属矿产（如重晶石、天青石、石棉、自然硫、水晶、萤石、冰洲石等）在成因上都与碳酸盐岩有关。

世界上与碳酸盐岩有关的石油和天然气储量占总储量的50％，产量约占总产量的60％。

流纹岩（rhyolite）一种酸性喷出岩。

成分与花岗岩相当。

灰白色或浅粉红色。

常见有流纹构造和斑状玻璃质、球粒、霏细、显微文象等结构。

目录一、碳酸盐岩的孔隙类型 (1)二、碳酸盐岩类描述 (2)2.1灰岩 (2)2.2白云岩 (8)三、碳酸盐岩储层与碎屑岩储层对比 (11)一、碳酸盐岩的孔隙类型碳酸盐岩孔隙的分类及命名，乔奎特等按受组构控制及不受组构控制将碳酸盐岩孔隙划分为三大类十五种基本类型，如图1-1-4所示。

（1）原生孔隙这是沉积时形成的孔隙，成岩过程中可能产生一定的变化。

这种孔隙主．要受碳酸盐岩的结构组分所控制，其中颗粒因素是主要的。

原生孔隙可分为粒间孔隙、粒内孔隙、晶间孔隙、壳体掩蔽孔隙和生物骨架孔隙等五种。

（2）溶蚀孔隙指沉积过程及成岩后由于溶解作用所形成的孔隙。

地下水的溶解作用往往在沉积过程中就已开始进行，并延续到成岩作用结束。

在这个阶段，地层中原生孔隙发育时，地下水大都比较活跃，并通过溶蚀而使孔隙进一步增加。

成岩作用结束后，溶蚀孔隙仍可继续发育。

尤其在不整合侵蚀面附近，由于处于渗流带及潜流带上部水文条件下，使得地下水在原生的孔隙发育带更为活跃。

加上地表水的不断补充，因而在不整合面附近往往形成极为发育的溶烛孔隙，有时可具有极高的产能。

（3）生物钻孔和潜孔孔隙这种孔隙多在沉积及成岩过程中形成。

（4）收缩孔隙由于沉积物的收缩作用而形成的孔隙。

（5）裂缝裂缝一般是由于构造作用或成岩作用而形成的。

裂缝的长度可以由几厘米到几公里不等。

宽度也可由几毫米到几十厘米，但微裂缝的宽度仅数十微米。

一般说来，大裂缝延伸远，方向稳定，与油气储集关系更为密切。

二、碳酸盐岩类描述1、观察碳酸盐岩主要结构特征（包括晶粒结构、粒屑结构、生物骨架结构和交代结构）、胶结类型，注意泥晶基质与亮晶胶结物的区别。

2、学会对碳酸盐岩标本及薄片的描述方法。

3、掌握碳酸盐岩岩石分类命名原则和最基本的岩石类型。

4、碳酸盐岩主要由自生的碳酸盐矿物方解石和白云石组成。

自生的碳酸盐矿物方解石含量>50%时称为石灰岩；若一半以上为白云石时为白云岩。

它们经常还和陆源碎屑及粘土矿物组成过渡类型岩石。

碳酸盐岩形成碳酸盐岩是一类由碳酸盐矿物主导的沉积岩，由一种或多种碳酸盐所构成。

这些碳酸盐矿物主要包括方解石（CaCO3）和白云石（MgCO3）。

碳酸盐岩的形成过程复杂而多样，涉及到多种地质作用和环境条件。

碳酸盐岩的形成始于岩石圈上的表面地壳，通过沉积作用逐渐形成和积累。

沉积作用是指在各种地质过程中，岩石材料在地表或地下水环境中的沉积过程。

碳酸盐岩通常形成于热带或亚热带的浅水区，因为这些区域的水温、盐度和养分含量都有利于碳酸盐矿物的生长和沉积。

碳酸盐岩的形成主要受到以下几个因素的影响：1. 生物作用：碳酸盐岩的形成与生物作用密切相关。

海洋中存在着大量的有机生物，它们通过光合作用吸收二氧化碳，并将其转化为碳酸盐。

这些有机生物的遗骸和碎屑形成了可沉积的有机物，进而促进了碳酸盐矿物的形成。

2. 化学作用：水是碳酸盐岩形成过程中的关键因素之一。

水中存在着大量的二氧化碳和溶解的离子，这些离子可以与岩石中的钙和镁离子结合，并通过溶解和再沉积的作用促进碳酸盐矿物的形成。

3. 水文作用：水文作用是指地下水流动对碳酸盐岩形成的影响。

当地下水穿过含有碳酸盐矿物的岩石时，它们会溶解部分碳酸盐矿物并将其搬运到其他地方。

当地下水流到地表时，水分会蒸发，残留下来的碳酸盐矿物会逐渐沉积形成碳酸盐岩。

在碳酸盐岩的形成过程中，还有其他一些地质作用发挥了重要的作用，例如压实作用、溶蚀作用、烃生成作用等。

这些作用可以改变原有的岩石结构，促进碳酸盐矿物的生长和沉积。

与其他沉积岩相比，碳酸盐岩具有独特的特征和广泛的应用价值。

它们往往具有良好的储集性能，形成了重要的石油和天然气储集体。

此外，碳酸盐岩还是许多重要矿产资源的产地，如石灰石、白云石等。

总结而言，碳酸盐岩的形成是一个复杂而多样的过程，受到多个地质作用和环境因素的综合影响。

生物作用、化学作用和水文作用在其中起到了重要的作用。

了解碳酸盐岩的形成机制对于研究地质过程和资源勘探具有重要的意义。

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。

⏹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。

第六章碳酸盐岩（Carbonate rocks）第一节碳酸盐岩概论（General view of carbonate rocks）学时：7学时（其中理论教学3学时、实验4学时）基本内容：①基本概念：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、叠层石、鸟眼构造、示底构造、缝合线。

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。

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。

难点：内碎屑的成因、鲕粒的成因、灰泥与亮晶方解石的区别。

教学思路：首先简要介绍碳酸盐岩的成分特点，并从形成机理上与碎屑岩进行。

然后重点讲解碳酸盐岩的结构组分，特别是颗粒、泥和胶结物，在沉积构造部分主要介绍与碎屑岩中不同的沉积构造，最后介绍碳酸盐岩的研究方法、及碳酸盐岩岩石学的最新研究进展。

主要参考书:①冯增昭主编《沉积岩石学》上册第十一章，石油工业出版社，1993.②曾允孚、夏文杰主编《沉积岩石学》第九章，地质出版社，1986.③冯增昭等主编《中国沉积学》第五、六、七章，石油工业出版社，1994.④贾振远、李之琪编《碳酸盐岩沉积相及沉积环境》，地质大学出版社，1989.⑤何幼斌编《Sedimentary Petrology》（英文辅助教材）第六章，江汉石油学院，2003.⑥Greensmith J T主编《Petrology of the sedimentary rocks》（7th ed.），Unwin Hyman，1989.复习思考题：①碳酸盐岩的矿物成分包括哪些？②碳酸盐岩的主要结构组分有哪些？它们的含义分别是什么？③内碎屑的成因及不同粒级内碎屑的环境意义是什么？④试述鲕粒类型与鲕粒形成的水动力条件的关系。

碳酸盐沉积物碳酸盐岩是由方解石、白云石等碳酸盐矿物组成的沉积岩。

以方解石为主的岩石称为石灰岩，以白云石为主的岩石称为白云岩。

它主要形成于温暖、清洁的浅海海域，现代主要分布于南北纬30°之间，少数在陆地环境中形成。

古代形成的碳酸盐岩，约占地表沉积岩分布面积的20%。

浅海碳酸盐岩物质组成浅海碳酸盐岩的基本结构组分有：颗粒、灰泥、亮晶胶结物和生物格架。

颗粒是一种在沉积盆地内由水动力作用、生物、生物化学、化学作用所控制的非正常化学沉淀的碳酸盐矿物的集合体。

颗粒的类型有内碎屑、外碎屑、鲕粒、球粒、生物颗粒等。

（1）内碎屑主要是在沉积盆地中沉积不久的、半固结或固结的各种碳酸盐沉积物，受波浪、潮汐水流、风暴流、重力流等的作用，破碎、搬运、，磨蚀、再沉积而成。

根据大小。

可以把内碎屑分为砾屑（直径大于2mm）、砂屑（直径为0.05~2mm）和粉屑（直径为0.005~0.05mm）。

（2）外碎屑指来自沉积地区以外的较老的碳酸盐岩碎屑，是陆源碎屑颗粒。

外碎屑和内碎屑在成分上相同，但形成机制不同。

（3）球粒：通常，把较细粒的(粗粉砂级或砂级)、由灰泥组成的、不具特殊内部结构的、球形或卵形的、分选较好的颗粒，叫做球粒(pellet )。

球粒的成因主要有两种。

一种是机械成因，即是一些分选和磨圆都较好的粉砂级或砂级的内碎屑。

另一种是生物成因，即是由一些生物排泄的粒状粪便形成的，这种成因的球粒亦称为粪球粒( fecal pellet )。

在古代和现代沉积中，绝大部分球粒是粪球粒。

粪球粒呈卵形或椭球形，分选甚好，有机质含量一般较高，在薄片中呈暗色。

这是鉴别粪球粒的重要特征。

（4）鲡粒是具有核心和同心层结构的球状颗粒，很像鱼子(即鲡)，也有称其为“鲡石”的，也可简称为“鲡”。

鲡粒大都为极粗砂级到中砂级的颗粒（2~0.25mm）。

鲡粒通常由两部分组成:一为核心，一为同心层。

核心可以是内碎屑、化石(完整的或破碎的)、球粒、陆源碎屑颗粒等;同心层主要由泥晶方解石组成。