碳酸盐岩成岩作用的认识教育研究

2016-03-21东北石油大学董世鸣

当代教育实践与教学研究 2016年5期

关键词：认识碳酸盐岩

东北石油大学　董世鸣

碳酸盐岩成岩作用的认识教育研究

东北石油大学董世鸣

摘要：为更好地对我国海相碳酸盐岩储层进行研究，本文从碳酸盐岩成岩演化过程入手，重点介绍泥晶化作用、压实压溶作用、白云化作用、重结晶作用和胶结作用等五种碳酸盐岩的成岩作用。同时，本文还对成岩过程中的保持性成岩作用进行一定的研究。

关键词：碳酸盐岩成岩作用认识

我国多陆相盆地，我国学者对碎屑岩的成岩作用有很深层次的研究。海相碳酸盐岩是沉积岩，对它的研究同样重要。

一、碳酸盐岩成岩演化

笔者通过对巴彦浩特盆地中石炭系的碳酸盐岩进行观察和研究，总结了该地区的两种成岩演化模式。

第一种为纯碳酸盐岩成岩作用。碳酸盐岩泥或微晶碳酸盐岩在上覆地层的重压下进行机械压实作用。原始的粒间孔隙、生物格架孔逐渐减少甚至消失，很多生物的遗骸受到严重破坏。由于压力与流体的共同作用，某些碳酸盐岩溶解、分散、运动到其他位置后重新析出结晶，完成胶结的过程。至此，第一阶段结束。之后，岩石受到溶解作用、胶结作用、重结晶作用等，发生局部白云化，主要形成溶孔、粒间孔、晶间孔等孔隙。至此，演化基本结束。

第二种成岩演化的基本成岩作用和第一种没有大的差别，但是第二种成岩演化的岩石中不仅含有生物碎屑，还有大量来自于陆缘的碎屑、内碎屑。这些物质的出现对岩石结构、内部组分产生一定的影响，使成岩过程发生特别的化学作用，并在最后形成的白云岩特性中体现出来。

二、几种形式的成岩作用

笔者分析与研究了土库曼斯坦巴格德雷地区的阿姆河区域和中国安徽巢湖地区的碳酸盐岩地层，简要阐述两个地区卡洛夫—牛津阶和中下二叠统碳酸盐岩的成岩演化过程中的几个主要成岩作用。

1.泥晶化作用。泥晶化作用主要针对碳酸盐岩地层中的生物遗骸。含有大量海相生物碎片甚至整个生物遗体是碳酸盐岩的重要特点。泥晶化的实质是碳酸盐岩以极其细小的晶体颗粒对生物遗体进行的一种化合物置换作用。根据生物颗粒被置换的程度可以将泥晶化作用分成两种，即内部充填和外部充填。内部充填指颗粒内部被完全或过半的泥晶化，鲕粒或生物体内部结构会有一定的保留。外部充填是沿着颗粒的外部生成一个由泥晶构成的外壳，横切面类似复鲕的结构特点。

2.压实压溶作用。压溶作用的机理和压实作用的机理有相似之处。某种程度上，笔者认为这两种作用的实质是同一种力在成岩的不同时期形成的两种不同反应。压实作用大多形成于成岩作用的初期阶段，那时候成岩的物质处于松散堆积状态。经过压实之后，长条形颗粒以固定方向的方式排列，类似圆形的颗粒的形状会发生轻微改变。压实作用的最大效果就是对孔隙度的减弱，在业内它曾有“孔隙杀手”的称号。

压溶作用的溶解是指晶体受到极大压力使晶格变形发生溶解作用。颗粒溶解时基本是部分溶解，有的是在不同颗粒的接触边缘发生溶解，有的是在颗粒内部发生溶解。压溶作用的明显特征是有缝合线发育，当压溶作用发育的时候缝合线会对原有颗粒、基质的形状造成破坏，对之进行切穿。缝合线随着压溶作用程度的增大，其宽度也会增加。初期缝合线较细的时候，多呈尖齿状，连续性不是很好，内部充填的多是黑色有机质。后期缝合线较粗的时候，形态变得圆滑，连续性很强，充填物多种多样，甚至可见较小的方解石晶体。

3.白云化作用。白云化的实质是地层中的方解石逐步被白云石替换。这种替换看似复杂，其原理并不是十分复杂。它是大量镁离子进入化合物，使化合物的晶体形状变化，最终改变化合物的性质的过程。1998年地质学家强子同提出，当方解石被白云石替换后，岩石的孔隙会有增大的趋势。和方解石相比，白云石晶体更加粗大，有独特的雾心亮边的结构特征，一般形成于较深的埋藏和较热的温度条件下。

4.胶结作用。海相碳酸盐岩地层的胶结作用类型和碎屑岩类似。胶结作用是为使流体对原有岩石在外形以及分布上更好地适应地层环境变化而发生的一种改造作用。