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碳酸盐岩成岩环境划分及成岩作用特征 张鹏 矿物S131 * 目 录 一、基本概念 二、成岩环境划分及成岩作用特征 三、成岩作用的阶段划分 一、基本概念 成岩环境：与成岩作用关系密切的环境称之为成岩环境 。 根据水的特征及其是否充满孔隙，可将碳酸盐的沉积后环境划分为五种基本类型： 海水环境 大气淡水环境 海水一淡水混合环境 埋藏环境 表生环境 海水潜流环境 海水渗流环境 淡水潜流环境 淡水渗流环境 浅埋环境 深埋环境 碳酸盐岩成岩作用环境 海洋碳酸盐沉积物沉积后经历的环境演化视埋藏条件或暴露条件的不同，表现为不同的演化系列（图1），主要是由海水环境到埋藏环境的演化系列(由于埋藏变深)、由埋藏环境到表生环境的演化系列(由于构造抬升使埋藏变浅)，以及由海水环境到淡水环境的演化系列(由于埋藏变浅)。 每种沉积环境会发生不同类型的成岩作用 图1 碳酸盐岩沉积物沉积后作用环境示意图 二、成岩环境划分及成岩作用特征 1、海水环境(seawater environments) 以正常低海平面为界，海水(海底)沉积后作用环境发为海水渗流和海水潜流两个亚环境。 1)、海水潜流亚环境及其成岩作用  处于正常低潮线以下的海底。 主要成岩作用：溶解作用、胶结作用、生物成岩作用(即藻钻孔和泥晶化作用)和新生变形等作用。 (1) 溶解作用:主要发生在深海文石和方解石类各自溶跃面和补偿深度之间的范围内。按照深度，溶解作用可分为两个带: 部分溶解作用带:沉淀作用带底界至方解石溶跃面的深海环境，主要为生物成因的镁方解石和方解石堆积，以及文石溶解与局部新生变形。 积极溶解作用带:方解石溶跃面及其补偿深度间的深海区，极地为浅水区。全部为生物成因的方解石堆积，显示有大量侵蚀的证据。 (2)胶结作用:温暖的浅海海底胶结物的成分为文石和镁方解石，深水中还有方解石胶结物生成。 (3)生物成岩作用—藻钻孔和泥晶化:生物成岩作用主要包括藻类、真菌和钻孔生物的钻孔与侵蚀以及钻孔生物死后的孔洞被细粒碳酸盐沉积物充填或胶结物沉淀，最终将颗粒或岩石的泥晶化。 (4)新生变形作用:在热带浅海环境，已发现少数镁方解石质有孔虫和珊瑚藻转化为文石，以及部分文石胶结物和生物骨壳变为镁方解石。在深水环境，也见有文石和镁方解石转变为方解石的。 2）、海水渗流亚环境及其成岩作用 沿滨线分布的碳酸盐沉积地带，其位置相当于潮间和潮上带，是岩石—水—空气接触的三相环境。 主要成岩作用：胶结作用（海滩岩、碳酸盐结壳的形成）、藻钻孔和泥晶化作用、交代作用等作用。 (1) 胶结作用:主要有碳酸盐滩的胶结作用(海滩岩的形成)和碳酸盐泥坪的胶结 作用(碳酸盐结壳的形成)。 现代海滩岩大多分布于南北纬35°之间的地带，低潮时，海滩出露在大气中，热带和亚热带的蒸发作用使水中CO2迅速逸散，CaCO3过饱和而沉淀。 碳酸盐泥坪的胶结作用可形成碳酸盐胶结物结壳。在干旱气候地区，这种碳酸盐潮坪结壳十分发育，可遍布整个潮坪。现代波斯湾南岸广泛发育此类碳酸盐坪的结壳。 (2) 藻钻孔和泥晶化作用:在潮间带，藻钻孔和泥晶化比较常见，其特征与海水潜流亚环境相同。 (3) 交代作用:在潮间上带，干热气候区的浪花飞溅带和潮上带，高Mg/Ca比率的孔隙水可以使碳酸钙沉积物发生白云石化作用。此外，藻类诱发沉淀作用造成的局部强碱性环境，有可能引起碳酸钙矿物交代二氧化硅矿物或长石。 2、大气淡水环境(aerial freshwater environments) 现代海洋沉积的研究表明：碳酸盐沉积物的成岩并不需要高温高压和埋藏的地下环境，它们可以在地表环境中，在常温常压条件下，依靠淡水的胶结作用即可完成。 具体可分渗流与潜流两个亚环境。 1)淡水渗流亚环境及其成岩作用 淡水渗流亚环境位于潜水面以上，根据孔隙水中的CaCO3饱和情况，分为溶解与沉淀两个带。 (1) 溶解带:在潮湿气候区，溶有CO2的雨水下渗可使孔隙水的酸性增加，成岩作用主要为溶解作用。该带深度一般较浅，但有时也可以延伸到潜水面。 * (2) 沉淀带:出现在渗流带中孔隙水处于饱和状态的任何地方，因孔隙水的蒸发或CO2脱气而产生沉淀。在潮湿气候区，有利于下部发生沉淀和胶结作用;在较干燥气候区，地表形成钙结层;在过渡气候区和地形起伏的地区，于泉边形成石灰华，在石灰岩洞穴中形成洞穴胶结。 淡水渗流成岩作用主要有溶解作用及胶结作用。 (1)溶解作用:文石质生物骨壳、鲡粒或晶体溶蚀后形成溶模孔隙，或形成组构选择性溶孔。 (2)胶结作用:大气