《碳酸盐岩及其它岩类》课件

碳酸盐岩及其它岩类地质学基础课程课程概述课程目标掌握碳酸盐岩及相关岩类知识主要内容碳酸盐岩基础、分类、成因与应用学习方法第一部分：碳酸盐岩基础知识定义以碳酸盐矿物为主要成分的沉积岩重要性重要油气储层与工业原料分布碳酸盐岩的定义主要成分碳酸盐矿物含量超过50%的沉积岩石灰岩以方解石为主要成分白云岩碳酸盐岩的地质分布1前寒武纪最早微生物碳酸盐岩出现2古生代广泛分布的浅海碳酸盐岩3中生代大型碳酸盐台地发展4新生代至今现代珊瑚礁与碳酸盐沉积碳酸盐岩的经济价值油气储层全球60%油气藏于碳酸盐岩中建筑材料水泥、石灰和建筑石材工业原料冶金、化工和农业用途第二部分：碳酸盐岩的矿物组成方解石最常见碳酸盐矿物白云石第二常见碳酸盐矿物非碳酸盐矿物石英、粘土等常见杂质主要碳酸盐矿物方解石（CaCO₃）三方晶系摩氏硬度3与稀盐酸强烈反应文石（CaCO₃）斜方晶系为方解石的同质异构现代海洋生物壳体常见白云石（CaMg(CO₃)₂）三方晶系摩氏硬度3.5-4与冷稀盐酸反应缓慢次要碳酸盐矿物2.5-4菱铁矿（FeCO₃）摩氏硬度，黄褐色矿物3.5-4菱锰矿（MnCO₃）摩氏硬度，粉红至棕色4-4.5菱镁矿（MgCO₃）摩氏硬度，白色至黄色非碳酸盐矿物石英最常见非碳酸盐矿物粘土矿物常作为沉积物带入长石陆源碎屑成分碳酸盐岩的化学成分钙氧碳镁硅其他碳酸盐岩的同位素特征碳同位素（δ¹³C）反映有机质输入和生产力氧同位素（δ¹⁸O）反映温度和盐度变化锶同位素（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）反映岩石源区信息第三部分：碳酸盐岩的结构组分颗粒（粒屑）定义大于20微米的碳酸盐颗粒主要类型鲕粒、生物碎屑、内碎屑等形成条件水动力条件较强环境识别特征粒度、分选性、磨圆度内碎屑1定义同沉积盆地内形成的岩屑2成因干裂、风暴侵蚀或生物活动3识别特征大小不等的碳酸盐岩角砾鲕粒核心形成细小颗粒作为鲕粒核心包壳生长碳酸盐层层包裹核心滚动磨蚀水动力条件下不断滚动鲕粒成型形成同心圆层状结构4生物碎屑腕足类壳体通常呈双凸镜状苔藓虫群体生活的小型生物有孔虫单细胞生物，具复杂房室泥（灰泥）1定义小于20微米的碳酸盐颗粒2成因机制生物作用破碎3化学沉淀海水中直接沉淀4微生物作用微生物诱导沉淀胶结物纤状胶结物早期成岩阶段形成垂直于孔隙壁生长等厚环边胶结物淡水环境典型特征均匀包裹颗粒锯齿状胶结物晚期成岩产物填充剩余孔隙第四部分：碳酸盐岩的分类成分分类基于矿物组成划分结构分类基于结构组分关系划分成因分类基于形成机制划分成分分类方解石白云石石英粘土矿物其他结构成因分类Folk分类法基于灰泥与颗粒比例注重组分特性Dunham分类法基于颗粒支撑关系注重沉积构造Folk分类法详解Dunham分类法详解泥岩颗粒＜10%2泥支持砂岩颗粒＞10%，泥支持3颗粒支持砂岩颗粒支持，含泥4粒岩颗粒支持，无泥5粘结岩生物原位粘结其他分类方法两级分类主岩石名+修饰词三级分类成因+结构+成分实际应用结合多种方法的综合分类第五部分：碳酸盐岩的沉积环境浅水环境碳酸盐台地、潮坪、礁深水环境斜坡、盆地特殊环境蒸发潟湖、淡水湖碳酸盐台地环境1内台地低能潟湖环境2台地边缘高能砂坝和礁环境3台地坡向深水过渡区域潮坪环境潮下带常年被水覆盖1潮间带周期性暴露2潮上带仅高潮时被淹没3礁环境礁核生物建造的主体结构礁前面向开阔海域的高能区礁后背向开阔海域的低能区深水碳酸盐环境1陆架边缘水深200米左右2斜坡水深200-2000米3深水盆地水深>2000米蒸发盐环境浅水潟湖与海水有限交换蒸发浓缩蒸发率大于补给率矿物沉淀碳酸盐-石膏-卤石序列第六部分：碳酸盐岩的成岩作用1早期成岩作用海底或近地表环境2埋藏成岩作用深埋条件下发生3抬升成岩作用构造抬升后的改造早期成岩作用海底胶结作用纤状方解石胶结形成硬底生物扰动作用底栖生物搅动沉积物破坏原始层理微生物作用促进碳酸盐矿物沉淀参与有机质降解埋藏成岩作用压实作用孔隙减少，颗粒接触增加溶解作用选择性溶解不稳定矿物再沉淀作用孔隙中形成新矿物白云石化作用硅化作用硅源生物源硅质壳体溶解溶解pH变化导致SiO₂溶解迁移孔隙流体中运移沉淀形成燧石结核或硅化带第七部分：碳酸盐岩储层碳酸盐岩储层类型孔隙型原始或次生孔隙发育裂缝型构造或成岩裂缝发育溶洞型大型溶蚀空间混合型多种类型储层共存储层物性特征1-35%孔隙度储层空间占总体积百分比0.1-5000mD渗透率流体通过能力5-9非均质性系数物性变化指数碳酸盐岩储层改造酸化酸液溶解碳酸盐岩形成溶蚀通道压裂高压液体破裂岩石形成人工裂缝复合工艺酸化压裂结合最大化改善储层性能第八部分：碳酸盐岩地层对比岩性对比基于岩石特征追踪生物地层对比利用化石组合确定年代测井对比井间物性曲线对比地层对比方法岩性对比识别标志层、关键岩性特征生物地层对比标准化石、生物组合分析化学地层对比碳同位素、锶同位素曲线综合地层对比多种方法结合应用碳酸盐岩序列地层学海平面上升形成后退体系域海平面稳定形成高位体系域海平面下降形成前积体系域海平面最低形成低位体系域第九部分：微生物碳酸盐岩定义微生物作用形成的碳酸盐岩主要类型叠层石、凝块石、树枝石地质意义地球最古老的生命记录微生物碳酸盐岩定义Burne等人定义微生物介导的沉积物捕获结合或胶结作用Riding定义原位钙化微生物群落形成独特结构现代定义微生物参与形成的具有生物沉积结构的碳酸盐岩微生物碳酸盐岩的类型叠层石层状微生物席沉积构造凝块石凝结状微生物群落结构树形石分枝状微生物构造微生物碳酸盐岩的形成机制捕获作用微生物膜捕获碳酸盐颗粒粘结作用微生物分泌物粘结颗粒矿化作用微生物诱导碳酸盐沉淀成岩作用早期成岩固结微生物构造微生物碳酸盐岩的识别特征宏观特征层状、结核状、柱状构造发育微地形起伏微观特征微晶结构丝状、膜状微构造化学特征特殊的碳同位素组成生物标志化合物微生物碳酸盐岩的地质意义生命演化记录早期生命活动古环境指示反映特定沉积环境油气勘探重要储层和烃源岩第十部分：碳酸盐岩构造岩定义构造变形形成的碳酸盐岩主要类型碎裂岩、角砾岩、碎粒岩地质意义构造活动的记录经济价值重要的油气储层碳酸盐岩构造岩的类型碎裂岩轻微破碎，保留原始结构角砾岩大型角砾，基质充填碎粒岩强烈破碎，原始结构消失碳酸盐岩构造岩的特征结构特征角砾、碎块、粉碎结构构造特征断层、褶皱、劈理发育物理性质高孔隙度、高渗透性化学组分常有次生矿物充填碳酸盐岩构造岩的形成机制断裂引发构造应力导致岩体破裂岩块移动相对位移和旋转碎屑充填破碎岩屑填充空隙胶结固结流体活动带来胶结物碳酸盐岩构造岩的地质意义构造演化记录区域构造活动历史储层形成创造高质量油气储层流体通道提供流体迁移通道第十一部分：其它岩类简介火成岩岩浆冷却形成变质岩原岩受热压变化2碎屑岩碎屑沉积成岩3蒸发岩溶液蒸发形成火成岩侵入岩岩浆地下冷却结晶颗粒较粗喷出岩岩浆地表喷发结晶颗粒较细分类依据硅含量：酸性-中性-基性-超基性矿物组成：石英-长石-暗色矿物变质岩1高级变质岩麻