碳酸鹽巖及其它巖類地質學基礎課程課程概述課程目標掌握碳酸鹽巖及相關巖類知識主要內容碳酸鹽巖基礎、分類、成因與應用學習方法第一部分：碳酸鹽巖基礎知識定義以碳酸鹽礦物為主要成分的沉積巖重要性重要油氣儲層與工業原料分布碳酸鹽巖的定義主要成分碳酸鹽礦物含量超過50%的沉積巖石灰巖以方解石為主要成分白云巖碳酸鹽巖的地質分布1前寒武紀最早微生物碳酸鹽巖出現2古生代廣泛分布的淺海碳酸鹽巖3中生代大型碳酸鹽臺地發展4新生代至今現代珊瑚礁與碳酸鹽沉積碳酸鹽巖的經濟價值油氣儲層全球60%油氣藏于碳酸鹽巖中建筑材料水泥、石灰和建筑石材工業原料冶金、化工和農業用途第二部分：碳酸鹽巖的礦物組成方解石最常見碳酸鹽礦物白云石第二常見碳酸鹽礦物非碳酸鹽礦物石英、粘土等常見雜質主要碳酸鹽礦物方解石（CaCO?）三方晶系摩氏硬度3與稀鹽酸強烈反應文石（CaCO?）斜方晶系為方解石的同質異構現代海洋生物殼體常見白云石（CaMg(CO?)?）三方晶系摩氏硬度3.5-4與冷稀鹽酸反應緩慢次要碳酸鹽礦物2.5-4菱鐵礦（FeCO?）摩氏硬度，黃褐色礦物3.5-4菱錳礦（MnCO?）摩氏硬度，粉紅至棕色4-4.5菱鎂礦（MgCO?）摩氏硬度，白色至黃色非碳酸鹽礦物石英最常見非碳酸鹽礦物粘土礦物常作為沉積物帶入長石陸源碎屑成分碳酸鹽巖的化學成分鈣氧碳鎂硅其他碳酸鹽巖的同位素特征碳同位素（δ13C）反映有機質輸入和生產力氧同位素（δ1?O）反映溫度和鹽度變化鍶同位素（??Sr/??Sr）反映巖石源區信息第三部分：碳酸鹽巖的結構組分顆粒（粒屑）定義大于20微米的碳酸鹽顆粒主要類型鮞粒、生物碎屑、內碎屑等形成條件水動力條件較強環境識別特征粒度、分選性、磨圓度內碎屑1定義同沉積盆地內形成的巖屑2成因干裂、風暴侵蝕或生物活動3識別特征大小不等的碳酸鹽巖角礫鮞粒核心形成細小顆粒作為鮞粒核心包殼生長碳酸鹽層層包裹核心滾動磨蝕水動力條件下不斷滾動鮞粒成型形成同心圓層狀結構4生物碎屑腕足類殼體通常呈雙凸鏡狀苔蘚蟲群體生活的小型生物有孔蟲單細胞生物，具復雜房室泥（灰泥）1定義小于20微米的碳酸鹽顆粒2成因機制生物作用破碎3化學沉淀海水中直接沉淀4微生物作用微生物誘導沉淀膠結物纖狀膠結物早期成巖階段形成垂直于孔隙壁生長等厚環邊膠結物淡水環境典型特征均勻包裹顆粒鋸齒狀膠結物晚期成巖產物填充剩余孔隙第四部分：碳酸鹽巖的分類成分分類基于礦物組成劃分結構分類基于結構組分關系劃分成因分類基于形成機制劃分成分分類方解石白云石石英粘土礦物其他結構成因分類Folk分類法基于灰泥與顆粒比例注重組分特性Dunham分類法基于顆粒支撐關系注重沉積構造Folk分類法詳解Dunham分類法詳解泥巖顆粒＜10%2泥支持砂巖顆粒＞10%，泥支持3顆粒支持砂巖顆粒支持，含泥4粒巖顆粒支持，無泥5粘結巖生物原位粘結其他分類方法兩級分類主巖石名+修飾詞三級分類成因+結構+成分實際應用結合多種方法的綜合分類第五部分：碳酸鹽巖的沉積環境淺水環境碳酸鹽臺地、潮坪、礁深水環境斜坡、盆地特殊環境蒸發潟湖、淡水湖碳酸鹽臺地環境1內臺地低能潟湖環境2臺地邊緣高能砂壩和礁環境3臺地坡向深水過渡區域潮坪環境潮下帶常年被水覆蓋1潮間帶周期性暴露2潮上帶僅高潮時被淹沒3礁環境礁核生物建造的主體結構礁前面向開闊海域的高能區礁后背向開闊海域的低能區深水碳酸鹽環境1陸架邊緣水深200米左右2斜坡水深200-2000米3深水盆地水深>2000米蒸發鹽環境淺水潟湖與海水有限交換蒸發濃縮蒸發率大于補給率礦物沉淀碳酸鹽-石膏-鹵石序列第六部分：碳酸鹽巖的成巖作用1早期成巖作用海底或近地表環境2埋藏成巖作用深埋條件下發生3抬升成巖作用構造抬升后的改造早期成巖作用海底膠結作用纖狀方解石膠結形成硬底生物擾動作用底棲生物攪動沉積物破壞原始層理微生物作用促進碳酸鹽礦物沉淀參與有機質降解埋藏成巖作用壓實作用孔隙減少，顆粒接觸增加溶解作用選擇性溶解不穩定礦物再沉淀作用孔隙中形成新礦物白云石化作用硅化作用硅源生物源硅質殼體溶解溶解pH變化導致SiO?溶解遷移孔隙流體中運移沉淀形成燧石結核或硅化帶第七部分：碳酸鹽巖儲層碳酸鹽巖儲層類型孔隙型原始或次生孔隙發育裂縫型構造或成巖裂縫發育溶洞型大型溶蝕空間混合型多種類型儲層共存儲層物性特征1-35%孔隙度儲層空間占總體積百分比0.1-5000mD滲透率流體通過能力5-9非均質性系數物性變化指數碳酸鹽巖儲層改造酸化酸液溶解碳酸鹽巖形成溶蝕通道壓裂高壓液體破裂巖石形成人工裂縫復合工藝酸化壓裂結合最大化改善儲層性能第八部分：碳酸鹽巖地層對比巖性對比基于巖石特征追蹤生物地層對比利用化石組合確定年代測井對比井間物性曲線對比地層對比方法巖性對比識別標志層、關鍵巖性特征生物地層對比標準化石、生物組合分析化學地層對比碳同位素、鍶同位素曲線綜合地層對比多種方法結合應用碳酸鹽巖序列地層學海平面上升形成后退體系域海平面穩定形成高位體系域海平面下降形成前積體系域海平面最低形成低位體系域第九部分：微生物碳酸鹽巖定義微生物作用形成的碳酸鹽巖主要類型疊層石、凝塊石、樹枝石地質意義地球最古老的生命記錄微生物碳酸鹽巖定義Burne等人定義微生物介導的沉積物捕獲結合或膠結作用Riding定義原位鈣化微生物群落形成獨特結構現代定義微生物參與形成的具有生物沉積結構的碳酸鹽巖微生物碳酸鹽巖的類型疊層石層狀微生物席沉積構造凝塊石凝結狀微生物群落結構樹形石分枝狀微生物構造微生物碳酸鹽巖的形成機制捕獲作用微生物膜捕獲碳酸鹽顆粒粘結作用微生物分泌物粘結顆粒礦化作用微生物誘導碳酸鹽沉淀成巖作用早期成巖固結微生物構造微生物碳酸鹽巖的識別特征宏觀特征層狀、結核狀、柱狀構造發育微地形起伏微觀特征微晶結構絲狀、膜狀微構造化學特征特殊的碳同位素組成生物標志化合物微生物碳酸鹽巖的地質意義生命演化記錄早期生命活動古環境指示反映特定沉積環境油氣勘探重要儲層和烴源巖第十部分：碳酸鹽巖構造巖定義構造變形形成的碳酸鹽巖主要類型碎裂巖、角礫巖、碎粒巖地質意義構造活動的記錄經濟價值重要的油氣儲層碳酸鹽巖構造巖的類型碎裂巖輕微破碎，保留原始結構角礫巖大型角礫，基質充填碎粒巖強烈破碎，原始結構消失碳酸鹽巖構造巖的特征結構特征角礫、碎塊、粉碎結構構造特征斷層、褶皺、劈理發育物理性質高孔隙度、高滲透性化學組分常有次生礦物充填碳酸鹽巖構造巖的形成機制斷裂引發構造應力導致巖體破裂巖塊移動相對位移和旋轉碎屑充填破碎巖屑填充空隙膠結固結流體活動帶來膠結物碳酸鹽巖構造巖的地質意義構造演化記錄區域構造活動歷史儲層形成創造高質量油氣儲層流體通道提供流體遷移通道第十一部分：其它巖類簡介火成巖巖漿冷卻形成變質巖原巖受熱壓變化2碎屑巖碎屑沉積成巖3蒸發巖溶液蒸發形成火成巖侵入巖巖漿地下冷卻結晶顆粒較粗噴出巖巖漿地表噴發結晶顆粒較細分類依據硅含量：酸性-中性-基性-超基性礦物組成：石英-長石-暗色礦物變質巖1高級變質巖麻