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碳酸盐碳氧同位素成岩作用(一)碳酸盐碳氧同位素成岩作用什么是碳酸盐？•碳酸盐是一类化合物，由碳酸根离子（CO3）和金属离子组成。
•普遍存在于自然界中的矿物质和岩石中。
什么是碳氧同位素？•碳氧同位素是指碳和氧的同位素，是元素化学中相对原子质量略有差异的同一元素的不同原子。
（如碳12、碳13、碳14）•碳氧同位素在大气、水体和岩石中普遍存在，可以用来研究生物地球化学过程、气候变化等重要问题。
碳酸盐的成岩作用•成岩作用是指岩石在地壳变化过程中经历的物理、化学和生物学变化。
•碳酸盐的成岩作用包括沉积作用、成岩（化学变成）作用和变质作用。
–沉积作用：指碳酸盐沉积物形成的过程，如碳酸盐岩的形成（如石灰岩、白云石）。
–成岩作用：指碳酸盐岩在地壳变化过程中发生的变质、溶解、重结晶等物理、化学变化。
–变质作用：指碳酸盐岩在高温高压条件下发生的物理、化学变化，如大理岩的形成。
沉积作用•沉积作用是指碳酸盐沉积物形成的过程。
•碳酸盐的形成主要通过水体中的生物活动和物理化学作用：–生物作用：如藻类和珊瑚的骨骼形成碳酸盐沉积物。
–物理化学作用：如水体中含碳酸根离子和金属离子浓度增加、酸碱反应等导致碳酸盐的沉积。
成岩作用•成岩作用是指碳酸盐岩在地壳变化过程中发生的变质、溶解、重结晶等物理、化学变化。
•成岩作用主要包括热液作用、蚀变作用、溶解作用等。
•这些作用会改变碳酸盐岩的组成、结构和性质。
变质作用•变质作用是指碳酸盐岩在高温高压条件下发生的物理、化学变化。
•变质作用会导致碳酸盐岩中的矿物质发生相变、矿物组成发生改变。
•大理岩就是一种典型的变质作用下形成的碳酸盐岩。
碳氧同位素的应用•碳氧同位素的比值可以用来研究生物地球化学过程、气候变化等重要问题。
•碳氧同位素地球化学的研究可以追溯到几十年前，是一门关注碳、氧同位素组成的地球化学学科。
岩石和矿物的碳氧同位素•岩石和矿物中的碳氧同位素组成可以提供宝贵的信息，如揭示岩石形成和变质作用的历史。
碳酸盐岩成岩作用及成岩相摘要：碳酸盐岩作为一种重要类型的储集层，非均质性强，储集空间以次生孔隙为主，受成岩作用控制明显。
碳酸盐岩成岩类型多样，根据对储层物性影响可以划分为建设性成岩作用，主要有白云岩化作用、古岩溶作用、溶解作用、破裂作用等；破坏性成岩作用，主要有胶结作用、充填作用、压实(溶)作用、去白云岩化作用等；复合性成岩作用主要有重结晶作用、交代作用、泥晶化作用等。
根据碳酸盐岩储层成岩作用的不同，碳酸盐岩将成岩相划分为 11 类最基本的单一成岩相，根据成岩环境的不同，将三类成岩相（溶蚀相、云化相、胶结相）划分为 8 类单一成岩亚相。
关键词：碳酸盐岩；储层类型；成岩作用；成岩相0引言碳酸盐岩分布面积占全球沉积岩总面积的20%，所蕴藏的油气储量占世界总储量的52%，世界碳酸盐岩储层的油气产量约占油气总产量的 60%。
中国至少有300×108t的海相碳酸盐岩油气资源量，是十分重要的勘探领域。
1碳酸盐岩储层类型储层分类是油气储层评价的关键环节。
碳酸盐岩储层分类方案多样，目前主要根据储层岩石类型、储集空间类型、储层发育主控因素分类。
目前对碳酸盐岩储层的分类方案主要基于3种标准：（1）按岩石特征和毛管压力参数分类；（2）按储层的孔渗类型分类，即根据孔渗空间种类及其组合特征分类；（3）按碳酸盐岩所经历的演化历史及其主要地质因素分类。
方案 1 的主要缺陷是与地质成因背景之间的联系比较薄弱；方案 2 主要是由于各类空隙空间与物性参数之间不存在严格的对应关系，既造成各类储层的物性参数变化相当大，也使得各类储层的测井及地震识别具有极大的不确定性；方案3尽管考虑了不同地质环境下储层演化以及对储层孔渗性的影响，但是忽略储层微观孔渗特征。
2碳酸盐岩储层主要成岩作用影响碳酸盐岩储层发育的因素主要包括岩性、沉积环境、成岩作用、构造作用等。
岩性和沉积环境是影响碳酸盐岩原生孔隙发育的主要因素。
沉积环境对碳酸盐岩储层的发育具有重要的控制作用，储层储集条件的好坏及后期变化均与沉积物类型和沉积环境有明显关系。
碳酸盐岩的成岩作用
碳酸盐岩的成岩作用主要是指碳酸盐岩的沉积、变质和熔融等物理化学过程，以及地壳演化过程中碳酸盐岩的改造作用。
1、沉积作用：碳酸盐岩是由海水中悬浮的碳酸盐物质，以及海底火山活动等途径沉积而成的。
2、变质作用：碳酸盐岩受到地壳构造变形，温度和压力的影响，可以发生变质作用，形成不同种类的碳酸盐岩。
3、熔融作用：碳酸盐岩在受到高温和高压的作用下，可以发生熔融作用，形成新的碳酸盐岩。
4、改造作用：地壳演化过程中，碳酸盐岩可以受到构造变形、渗透变质、熔融变质等作用，形成不同种类的碳酸盐岩。
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：砂屑灰岩中腕足类介壳碎屑及碎屑被等粒状方解石胶结。
等轴生长：在砂屑灰岩中海百合为干净的方解石所环绕，形成共轴生长边。
嵌晶：包含数个颗粒的粗晶或连片胶结物。
碳酸钙胶结物的沉淀作用影响因素：溶解离子、结晶速度底质的矿物成分与晶体结构。
在碳酸钙胶结物的沉淀环境中存在的溶解离子主要为：镁离子和钙离子。
碳酸钙沉淀时受Mg/Ca比值影响。
Mg/Ca 比值不同，形成的矿物及组构也不同。
在富镁离子的条件下，形成文石和高镁方解石。
正常情况下，形成方解石。
方解石晶体是由CO32-离子和Ca2＋离子层交替组成，结晶C轴与离子交替层垂直。
溶液中的Mg2＋进入正在生长的晶体顶端的Ca2＋层部占据了某一钙离子的位置。
当晶体继续生长，其上很快被1个新的Ca2＋生长层覆盖。
晶体沿着被掩埋的C轴方向继续生长，会把晶体构造中的缺陷隐藏下来，以这种方式进入方解石晶格的少数镁离子对晶体的生长并无影响。
镁离子进入Ca2＋层裸露边缘位置，由于镁的离子半径较小，当晶体继续生长时，其上下层的CO32-层将向Mg2＋方向收敛并把它包围起来，导致晶体构造发生变形。
当晶体进一步生长时，离子半径较大的Ca2＋再也不能进入这一Ca2＋层。
由于这一原因，晶体的侧向生长受到了限制，但这时沿C 轴方向的生长并受到镁离子的毒害，因而生长迅速。
这样便形成了数微米宽的纤维状或泥晶陡斜菱面体高镁方解石。
结晶速度，胶结物的结晶速度控制着晶体的大小和形态。
结晶作用和成核作用速度缓慢，有利于较大晶体如纤维晶和粒状晶体的形成。
结晶速度快，往往形成泥晶结构。
在极度低镁的环境中，如在淡水中，快速的沉淀作用使方解石形成六边形的板状晶体或矮胖六方柱晶体。
胶结物的世代，充填孔隙的胶结物有世代关系。
早期胶结物一般垂直于粒屑的边部生长，具有栉状组构特征。
晚期胶结物多为具镶嵌组构的粒状方解石。
一般认为早期方解石胶结物可能系海水成因的文石或高镁方解石经成岩变化而成，晚期的胶结物可能为淡水（Lindholm，1974）或可能为深埋的地下水或原生水（Folk,1974）所形成。
亮晶鲕粒灰岩早期：纤状等厚环边胶结物、晚期：粒状胶结物具两世代胶结作用单偏光，（10×10）2.4交代作用碳酸盐沉积物或碳酸盐岩中的交代作用十分活跃，常见的交代作用包括：白云岩（石）化、去白云岩（石）化、硅化、硫酸盐化、菱铁矿化和黄铁矿化等。
白云岩化作用：按成因白云岩分为原生白云岩，次生白云岩。
自然界以交代成因的次生白云岩为主。
渗滤回流作用（Adams和Rhodes，1960）利用该模式来解释得克萨斯二叠纪白云岩的分布。
海岸泻湖的强烈蒸发作用使海水浓缩；石膏的沉淀，把Ca2＋从水中移走，增加了Mg2＋这浓度；富Mg2＋的残留卤水比泻湖之下沉积物中充填的正常海水要重，因而向下渗流；富Mg2＋水体流经先期沉淀的碳酸盐沉积物，引起白云岩化作用。
去白云岩化作用：方解石交代白云石的作用叫做去白云岩化作用。
（1）方解石晶体含有未交代完全的白云石残余，形成特征的“嵌晶组构”。
方解石常呈白云石菱面体的假象存在。
常常保存白云石的残余组构的痕迹。
增加体积13%，但仍然可以见到菱形溶孔。
去白云岩化作用发生的条件：（1）在富含硫酸盐的地下水作用下完成的；其反应式：CaMg(CO3)2＋CaSO4·2H2O→2CaCO3+MgSO4+2H2O （2）是在近地表条件下发生的（解决膏盐溶解问题）。
（3）发生在不含石膏的地区；这时硫酸盐离子可能是由黄铁矿或其它硫化物的氧化而成。
中晶云岩，白云石环带状，部暗色环边为方解石，晶间为泥晶方解石充填白云岩化的渗滤回流作用机制（据K.S.Deffeyes，1965）海面强烈蒸发作用潮坪湖泊渗滤回流白云岩化区石膏化和硬石膏化：石膏和硬石膏交代碳酸盐矿物或组分的现象叫石膏化或硬石膏化。
该作用的发生可能与含硫酸盐的孔隙水的活动有关。
在地下，石膏为硬石膏交代。
常见于干旱气候。
去石膏化作用：硬石膏或石膏被碳酸盐矿物交代的作用叫去石膏化作用去石膏化常与地表淡水和细菌的作用有关。
可能反应：6CaSO4+4H2O+6CO2→6CaCO3+4H2S+11O2+2S此外，在地表去白云石化时，也可伴有去石膏化作用。
