沉积地质学--报告2015详解.docx

研究生课程报告题目：有机成因白云岩：形成机制、特点及意义课程名称：沉积地质学任课教师：颜佳新姓名：学号：院（系）：专业： 20年月评语对课程论文的评语:平时成绩：课程论文成绩：总成绩：评阅人签名：注：1、无评阅人签名成绩无效；2、必须用钢笔或圆珠笔批阅，用铅笔阅卷无效；3、如有平时成绩，必须在上面评分表中标出，并计算入总成绩。有机成因白云岩：形成机制、特点及意义作者简介：摘要：碳酸盐岩是重要的油气储层，白云岩作为碳酸盐岩的重要一部分，其成因机制的研究具有重大的科学及经济意义。但是，白云岩成因机制问题甚至是碳酸盐岩成因机制问题，在数十年、上百年间一直是争议不断、悬而未决的问题。近年来，在白云岩成因研究方面又有了很多的新思路，有机成因白云岩取得很大突破。本文将分别阐述。有机成因白云岩的形成机制、特点及意义关键词白云岩；有机成因；微生物成因机制1 研究意义碳酸盐岩是重要的油气储层，全球50% 的碳酸盐岩储层产于白云岩中，北美碳酸盐岩中80%以上的油气储存在白云岩中[1]。我国在碳酸盐岩中的油气勘探不断取得突破，特别是在白云岩储层中发现了若干大型油气田，如塔里木盆地和田河气田、鄂尔多斯盆地苏里格气田、四川盆地普光超大型气田等[2]。因此，白云岩储层的成因机理及发育规律的探究，是碳酸盐岩油气藏勘探中不可忽视的重要课题之一。要想在中国300多万平方公里的碳酸盐岩发育地区取得油气勘探的更大突破, 对白云岩储层成因及其发育规律的认识成为关键性课题之一。自200百多年前，就有学者开始研究白云岩的成因，至今也提出了相当多的模式，但都属于假说猜想，在一定范围内是适用的，而不具备普遍性。近年来，不少学者在研究白云石沉淀的实验中加入了微生物因素，并取得了令人关注的成果。但许多方面的研究仍然在探索之中。同时，白云岩的研究，也是沉积学研究中的重大科学问题。白云石是碳酸盐岩中常见矿物，广泛发育于前寒武纪碳酸盐岩中、且经常发现与微生物构造组合一起，然而在现代碳酸盐沉积物中却很少发现，并且无法在实验室低温环境下人工合成。因此，白云岩的成因机制一直是困扰沉积学家的难题，即著名的“白云岩问题”[3]。2 白云岩成因发展白云岩与灰岩一样，最早都被认为是原生沉积的。因为白云岩与灰岩等其他沉积岩一样，都发育有良好的层状沉积构造，甚至与灰岩、泥质岩或蒸发岩等互层产出。且在白云岩中同样可以发现生物化石。但随着研究的深入，发现白云岩的形成可能与灰岩有所不同。很可能是交代早期方解石或文石形成的。具体可以分为原生沉淀和次生交代两个部分。在20世纪下半页，一些学者相继在近代沉积环境中发现了所谓的原生白云岩，如波斯湾、波纳利岛、巴尔喀什湖东部阿拉库斯湾、巴哈马安德鲁斯岛、牙买加湾裙礁和西沙群岛的古近纪和新近纪生物礁等碳酸盐岩。这就是原白云石的沉淀作用。近年来的研究工作对原白云石直接沉淀的观点提出了质疑，认为这些原白云石并不是直接从水体中沉淀的。而是富Mg 盐湖卤水交代早期碳酸盐矿物形成的，即便是最典型的考龙泻湖中的原白云石也是卤水交代文石形成的[4]，并认为交代白云岩的形成演化大致可以分为3个阶段：①先期富Ca 碳酸盐岩沉积阶段，这是白云岩的前驱物；②白云岩化阶段，后期的富Mg 流体直接作用于早期含Ca 碳酸盐沉积物，或沿着地层不整合面、层序界面和孔隙等活动，或者是先前就存在的富Mg 地层流体在一定条件下(如埋藏)交代先期存在的灰岩或富Mg 方解石，使其发生白云岩化；③白云岩后期调整阶段。白云石晶格和元素含量发生微调，使其向标准白云石方向演化，最终形成化学成分和晶体结构都接近“标准化”的白云岩。 近年来, 关于生物与白云石形成关系的研究已成为热点，并认为微生物的生命活动有利于白云石的形成。白云石在实验室常温条件下或现代自然环境中不易沉淀，主要是由于受动力学因素制约，而微生物活动则能够克服这种动力学障碍，为白云石形成营造出有利的微环境[5-6]。“‘白云岩问题’是一个动力学问题”。围绕这个问题，科学家们通过研究给出了3个重要的影响因素[7-8]：（1）SO42-离子的影响，SO42-会与Mg2+形成MgSO4强离子对，不仅降低了环境中的Mg2+离子浓度，还会吸附到晶体表面，阻碍白云石晶体生长；（2）Mg2+的水化作用，Mg2+极易与水分子形成水合离子团，导致CO32-难以突破Mg2+离子表面的水分子层，阻碍Mg2+沉淀；（3）低CO32-活度，CO32-离子本身的化学活度低，导致白云石沉淀能利用的CO32-极少。这些构成了白云石低温沉淀的化学动力学障碍。这些障碍可以通过高温、海水稀释或一些碱性流体来克服，然而这些条件显然不会出现在广泛发育的古海洋沉积物中。基于上述原因，科学家逐渐把目光聚焦于BSR反应和有机质生烃过程对沉积物中流体的影响，并发现在微生物存在