柴西古、新近纪湖相碳酸盐共沉积机理分析.pdfVIP

一、理论沉积学及其新技术、新方法应用 柴西古、新近纪湖相碳酸盐共沉积机理分析 任晓娟1’2，魏金星3 (1．西北大学地质学系，西安710069；2．西安石油大学石油工程学院，西安 710065；3．中石油青海油田分公司勘探开发研究院，敦煌736200) 碳酸盐在湖相中沉积常常受陆源碎屑的影响，形成的碳酸盐沉积物在规模、成分、构造 等方面与海相碳酸盐沉积物有较大的不同，其为不纯的碎屑岩和碳酸盐岩。本文对柴达木盆 地西部古、新近系湖相碳酸盐的混合沉积机理从化学共沉积的角度进行了探讨分析。 1柴西碳酸盐沉积条件 通过对柴达木盆地西部古、新近纪湖相沉积古水介质环境、生物种类、水动力条件、陆 源碎屑对碳酸盐沉积的抑制等方面的分析表明，柴西具有大量生成碳酸盐的条件，但受水动 力条件的限制及陆源碎屑侵入的影响，碳酸盐的沉积主要应以化学沉积为主，生物作用沉积 有限。 2碳酸盐的共沉积 从碳酸盐化学沉积的角度出发，柴西碳酸盐的化学沉积完全符合碳酸盐的共沉淀过程， 即柴西古、新近纪湖相碳酸盐的沉积实际上不仅是碳酸盐的沉积过程，而且是与陆源碎屑 物质和其它物质共沉积的过程。碳酸盐的共沉积是由于吸附、混晶、吸留和包藏作用产生， 根据共沉积的作用特点，可将其沉积划分为以下3个过程。 1．吸附型碳酸盐沉积过程 一般在洁净的水中，碳酸钙沉淀的形成一般要经过晶核形成和晶核长大两个过程。通过 凝聚、成长、定向排列形成沉淀，当碳酸钙沉淀成核凝聚速度大于晶体生长速度时形成非晶 态沉淀，反之则形成晶态沉淀，一般碳酸钙晶体生长速度大于成核聚集速度，所以形成晶态 沉淀。但是如果存在杂质，如陆源碎屑物质、藻丝体、生物碎片等，那么碳酸钙沉淀的Ca2+ 矛1]C032按同电相斥，异电相斥的原理，这样的碳酸沉淀的晶体形态要受到一定的影响，也 有可能形成非晶态的碳酸钙沉积物。研究表明，该地区碳酸钙晶体形状多样，有菱面体、柱 状、片状等。吸附过程主要与杂质的性质、颗粒大小、浓度、温度、水动力条件有关。对于 陆源碎屑，其中的粘土矿物带负电更易吸附碳酸钙沉淀；颗粒越小，比表面越大，吸附性能 越强；浓度越大，吸附沉淀的量越大；温度高、水动力强，能减少对碳酸钙沉淀的吸附。 2．混晶碳酸盐沉积过程 在碳酸钙沉积过程中，如果杂质离子与碳酸钙沉淀的构晶离子的半径相似、晶体结构相 似时，则形成混晶共沉淀。生成混晶的过程是属于化学平衡过程，杂质在溶液中和进入沉淀 中的比例决定于该化学反应的平衡常数。渐新世，柴西狮子沟异常热地幔上涌、湖盆强烈拉 伸扩张、湖水突然变咸，表明渐新世有可能存在深大断裂上来的高盐度、高含镁热液与碳酸 钙沉淀形成混晶，因此该地区的蒸发岩和白云岩可能不是常规条件下形成的，而是与碳酸盐 形成的共沉积物。 3．包裹型碳酸酸盐沉积 碳酸盐在沉淀过程中，如果沉淀生长太快，使杂质和母液被包藏在沉淀内部，这种因为 吸附而留在沉淀内部的共沉淀现象为包裹型碳酸盐沉积。可以看出，包裹型沉积决定于碳酸 盐沉淀生成的量和速度。颗粒越小，越容易吸附碳酸盐沉淀的颗粒，容易被包裹，如粘土比 其它碎屑物质容易被包裹。在柴西这种地层存在碳酸盐的包裹沉积。同时较强的水动力条件 39 一、理论沉积学及其新技术、新方法应用 也可以形成这种包裹型碳酸盐沉淀，如鲕粒，柴西常见以粉细粒级陆源碎屑颗粒为核心的表 皮鲕。 柴西地区古、新近系湖相沉积主要有滨湖相、浅湖相和较深湖相，但主要岩石类型均为 泥岩、粉砂岩和泥灰岩，泥灰岩中碳酸盐含量一般在50％左右，因此该区共沉积应主要是以 吸附和包裹型共沉积作用为主。 3共沉积对沉积旋回的影响 当陆源碎屑物质浓度大时，由于碳酸盐的共沉积作用，可使陆源碎屑更迅速沉积，形成 以陆源碎屑为主的泥质层或粉砂质层，从而使水变的较为清亮，有利于生物的繁殖，由于生 物的繁茂此时又发育较多的碳酸盐沉积，这样不断循环往复，形成了以碳酸盐为主的沉积层 和陆源碎屑物质(泥质或粉砂质)为主的沉积层的交替变化，即形成互层，在柴西滨浅湖相 纹层相对发育，有些地方纹层厚度甚至小于半个毫米，如果没有共沉积的作用，可能难以形 成这么密集的纹层。 4共沉积对孔隙结构的影响 由于柴西地区古、新近系湖相中的陆源碎屑物质颗粒细小，共沉积后碳