碳酸盐岩微相研究现状与未来运用研究

引言：碳酸盐岩是一种重要的储油岩，碳酸盐岩油气勘探工作促进了人们对碳酸盐岩微相的深入研究，微相分析方法在碳酸盐岩沉积学的研究中也十分重要。本文介绍了碳酸盐岩微相研究的简要历程，重点介绍了碳酸盐岩微相研究的方法和技术手段，以及人们对碳酸盐岩微相分析和解释的研究成果和应用，并对近年来微相分析研究的新进展进行了总结和展望。

一、碳酸盐岩微相研究简要历程

早期的微相研究主要以岩石学偏光显微镜观察为主要分析手段。最早进行微相研究工作应为奥地利格拉茨大学的peters，在他1863年发表的题为“达斯坦石灰岩中的有孔虫”论文中，曾评价了薄片在阐明古生态和古地理问题方面的作用。

1927年，udden和walte在发表的论著中阐述了说明他们怎样利用偏光镜来描述和研究石灰岩的微相特征，并将鉴定成果最终应用到了得克萨斯的油气勘探中。

19世纪30年代，sander和pia在碳酸盐岩的显微镜研究方面取得了突破性进展，首次介绍了现代碳酸盐的综合研究成果。

1949年，brown最早提出了“微相”这一概念，随后cuvillier在1952年又对它进行了重新定义。

1962年，folk和dunham根据颗粒类型与泥晶一亮晶一颗粒相对含量，对沉积环境能量进行了分析，并提出了分类方法 。

70年代， wilson系统总结了碳酸盐岩沉积学与微相研究方法， 提出了24个标准微相和9个相带的沉积模式。

80年代， 杨承运和卡罗兹用微相方法对碳酸盐岩进行了分类， 并对微相分析方法进行系统阐述[3]。

二、碳酸盐岩微相研究方法和技术手段

要合理的进行微相的分析研究，必须进行野外地质研究，通过对野外露头和岩心的观察，可以识别的相标志有：岩性标志、岩石结构和颜色、层理、沉积构造、成岩特征、化石和生物构造等。在早期的岩石薄片分析研究中，也强调把野外工作和室内薄片研究结合起来。近十几年来，微相的研究方法不断推陈出新，取得了十分显著的成就。

1.初步分析方法

对岩石样品最基本的也是最初的操作是磨制成薄片，也可以是制作切片、揭片，或者是铸体、刻蚀和染色。碳酸盐岩薄片显微镜研究为微相分析提供了必要的基础资料。 2.精细分析方法 随着研究的进一步深入，研究沉积微相最有潜力的技术是常规的薄片资料与更为精细的显微镜（如：扫描电子显微镜、阴极发光显微镜和荧光显微镜）和矿物学、地球化学综合研究。tucker（1981）对下列不同的显微镜技术做了极好的综述：扫描电子显微镜、阴极发光显微镜、x射线衍射和沉积岩化学分析技術[2]。 2.1立体扫描电子显微镜 立体扫描电子显微镜（简称为扫描电镜，sem）技术的应用，对我们了解碳酸盐岩沉积、成岩过程及其产物都有很大的帮助。它的优点是能高度聚焦，形成极小表面的三维（微和超微尺度）优秀照片，分辨率高，放大倍数高达10至100000倍。是碳酸盐岩综合研究分析中非常重要的手段之一。 2.2荧光显微镜 荧光代表物质被可见光或紫外线照射时的发光特征。碳酸盐岩的荧光可能由有机质形成，可以用抛光切片和厚的薄片进行研究。碳酸盐岩荧光发光技术主要应用在：（1）识别隐藏的显微组构；（2）区别原地和异地的微晶灰岩；（3）了解生物的矿化作用过程；（4）研究细纹层状灰岩的有机组分。 2.3阴极发光显微镜 阴极发光显微镜（cl）是研究碳酸盐岩岩石学、成岩显微构造以及生物沉积的重要工具也是研究海相和非海相碳酸盐岩的重要工具。它通过电子轰击抛光薄片和抛光岩石表面激发发光，发光特征取决于被激发固体的物质特征，这些特征包括晶体结构、晶格缺陷以及化学成分等。阴极发光研究通常与岩石学显微镜和稀有元素分析相结合，并且已经成为微相分析的重要组成部分。 2.4流体包裹体 矿物流体包裹体常用于研究沉积岩成岩作用、烃类物质的成因和运移、矿物沉积、构造地质学和岩石学等方面的问题，近20年来越来越被研究人员重视。解释流体包裹体的基本假设条件是流体包裹体发育在封闭体系中，与其形成时的其他流体具有相同的成分和浓度。具有流体包裹体的碳酸盐晶体在抛光切片和薄片中呈现黑色，在碳酸盐晶体中由水成液体和气体组成的雾状包裹体，可以提供胶结物的成岩环境信息。 流体包裹体的研究需要用到岩石学显微镜、加热和冷冻装置。实际的研究工作中，还常将阴极发光显微镜和稳定同位素分析与之相结合。 三、碳酸盐岩微相研究新进展与未来展望 近年来，碳酸盐岩微相的研究和应用也取得了很大的进展，主要体现在以下几个方面：（1）新技术的应用：为了最爱限度的开发微相分析所应用的资料信息，除了使用偏光显微镜以外，还用到了一些新的技术手段，如阴极发光显微镜、流体包裹体显微镜、扫描电子显微镜以及稳定同位素地球化学技术。现在，为了进行沉积微相分析，评价盆地中可能发育的沉积储集体，对岩石薄片进行定量分析也是不可缺少的方法。（2）新的古、今碳酸盐岩对比研究资料的应用：由于地质历史中的生物系统、地质因素以及化学作用都会随着时间的变化而变化。所以，现代碳酸盐岩的沉积体系仅能部分反映地史中古地理背景和沉积环境的变化。但是，研究现代碳酸盐岩的形成过程，能让我们了解生物对碳酸盐发育的影响，帮助我们了解和认识在古代碳酸盐岩中有哪些物理作用、生物和生物遗迹以及化学作用能够被保存和记录下来。因此，现代深浅海碳酸盐岩沉积作用的研究，对古代碳酸盐微相解释具有重要的意义。总的来说，微相的研究近年来有很大发展，以由过去的单纯的分析环境转为研究岩石的成因、沉积作用的过程、成岩作用变化及其与岩石孔隙演化关系等，由传统的定性化研究方法（主要指用岩石学偏光显微镜进行的微相研究）发展到定量化研究沉积微相及微相组合，研究内容渐趋丰富并逐步向各学科分散、渗透，不论是从研究内容还是研究方法上都取得了长足的进步。 参考文献 [1]冯增昭.碳酸盐岩岩相古地理学[m].石油工业出版社，1989，5. [2]flügel.碳酸盐岩微相：分析、解释及应用[m].马永生，主译.地质出版社，2006，10. [3]包洪平，杨承运.碳酸盐岩微相分析及其在岩相古地理研究中的意义[m].岩相古地理，1999，19（6）：23-29. [4]初广震.塔里木盆地寒武-奥陶系碳酸盐岩微相与成岩作用研究[d].北京：中国地质大学，2010，5. （作者单位：1、太原理工大学研究生院；2、大同煤炭职业技术学院）

作者简介

张慧霞，女，1981年 籍贯：河北省阜平县 学历：研究生 职称：讲师 单位：山西省太原理工大学研究生院 研究方向：地质工程。