白云岩与白云石化作用培训讲义

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,*,*,白云岩及白,云,云石化作用,西南石油学,院,院,主讲人,方,方少仙,11/4/2022,1,白云,石,石化,作,作用,及,及其,形,形成,的,的白,云,云岩,白云,石,石化,作,作用,模,模式,黔桂,地,地区,白,白云,岩,岩成,因,因模,式,式,白云,石,石化,白,白云,岩,岩的,交,交代,标,标志,黔桂,地,地区,泥,泥盆,系,系、,石,石炭,系,系细-粗,晶,晶白,云,云岩,的,的一,些,些特,殊,殊组,构,构,原生,沉,沉积,白,白云,岩,岩,现代,沉,沉积,白,白云,岩,岩,古代,沉,沉积,白,白云,岩,岩,11/4/2022,2,白云,石,石化,作,作用,模,模式,1,毛,毛细,管,管浓,缩,缩作,用,用,（Capillaryconcentration,）,）,（费,里,里得,曼,曼和,桑,桑德,斯,斯FriedmanandSanders,，,，1967）,在干,热,热气,侯,侯区,的,的潮,上,上带,，,，碳,酸,酸钙,沉,沉积,物,物中,的,的粒,间,间水,由,由于,毛,毛细,管,管作,用,用，,持,持续,受,受蒸,发,发而,浓,浓缩,成,成盐,水,水，,首,首先,形,形成,石,石膏,或,或其,它,它盐,类,类矿,物,物，,使,使海,水,水中Ca,2+,减少,，,，从,而,而提,高,高了,水,水中Mg/Ca比,值,值，,其,其比,值,值可,大,大于20,：,：1,，,，致,使,使与,接,接触,的,的文,石,石、,高,高镁,方,方解,石,石质,颗,颗粒,被,被交,代,代而,转,转变,为,为白,云,云石,。,。,11/4/2022,3,2.,蒸,蒸发,泵,泵作,用,用（,Evaporativepumping,）,在波,斯,斯湾,南,南岸,潮,潮上,萨,萨布,哈,哈（SabHa）,蒸,蒸发,作,作用,很,很强,，,，广,泛,泛发,育,育白,云,云石,化,化作,用,用。,许,许靖,华,华，,西,西根,撒,撒勒,（,（HsuandSiegenthaler,1969,）,）称,其,其为,蒸,蒸发,泵,泵作,用,用。,他,他们,认,认为,海,海水,是,是由,于,于萨,布,布哈,潮,潮上,带,带蒸,发,发泵,作,作用,，,，从,泻,泻湖,侧,侧向,被,被抽,汲,汲入,潮,潮上,的,的沉,积,积物,内,内，,通,通过,强,强蒸,发,发作,用,用和,石,石膏,及,及文,石,石沉,淀,淀，,使,使孔,隙,隙水Mg/Ca比,值,值提,高,高而,引,引起,白,白云,石,石化,（,（图1）。,白云,石,石化,作,作用,模,模式,11/4/2022,4,图1,潮,潮,上,上,萨,萨,布,布,哈,哈,蒸,蒸,发,发,泵,泵,白,白,云,云,石,石,化,化,机,机,理,理,（,（,许,许,靖,靖,华,华,等,等,，,，1969,）,）,11/4/2022,5,3.,渗,渗,透,透,回,回,流,流,白,白,云,云,石,石,化,化,作,作,用,用,（Seepagereflux,）,）,毛,细,细,管,管,浓,浓,缩,缩,或,或,蒸,蒸,发,发,泵,泵,作,作,用,用,形,形,成,成,的,的,富,富,镁,镁,盐,盐,水,水,完,完,成,成,表,表,层,层,沉,沉,积,积,物,物,白,白,云,云,石,石,化,化,后,后,，,，,其,其,余,余,部,部,分,分,将,将,向,向,下,下,回,回,流,流,渗,渗,透,透,引,引,起,起,下,下,伏,伏,碳,碳,酸,酸,钙,钙,沉,沉,积,积,物,物,或,或,石,石,灰,灰,岩,岩,白,白,云,云,石,石,化,化,（,（图2）,。,。,白,云,云,石,石,化,化,作,作,用,用,模,模,式,式,11/4/2022,6,图2,白,白云,石,石化作,用,用的渗,透,透回流,机,机理（,据,据德菲,斯,斯，1965,）,）,11/4/2022,7,白云石,化,化作用,模,模式,4.混,合,合白云,石,石化作,用,用,（Doragdolomitization,）,）,对于广,泛,泛分布,的,的陆表,海,海陆棚,或,或构造,高,高地中,共,共生的,白,白云岩,，,，其中,没,没有蒸,发,发矿物,或,或蒸发,岩,岩，也,缺,缺乏潮,上,上标志,，,，用高,镁,镁钙比,率,率的超,盐,盐度卤,水,水的白,云,云石化,模,模式不,能,能解释,。,。巴迪,奥,奥扎曼,尼,尼（Badiozamani,1973,）,）提出,了,了大气,淡,淡水和,海,海水混,合,合的白,云,云石化,作,作用机,理,理。根,据,据实验,（,（图3）5%30%的海,水,水与地,下,下淡水,混,混合，,将,将会使,方,方解石,不,不饱和,，,，而对,白,白云石,则,则会增,强,强其饱,和,和度，,这,这样在,盐,盐度降,低,低而Mg/Ca比值,乃,乃保持,不,不变的,情,情况下,也,也可以,引,引起白,云,云石化,作,作用（图4）。,11/4/2022,8,图4 美国,威,威斯康星中,奥,奥陶统米夫,林,林段的白云,化,化作用示意,图,图（据巴迪,奥,奥札曼尼，1973）,此图表示在,威,威斯康星背,斜,斜，在岩石,出,出露水面以,后,后，淡水透,镜,镜体及其下,伏,伏的半咸水,带,带的位置，,混,混合白云化,作,作用就在此,透,透镜体以下,的,的半咸水带,中,中进行,。,图3 地,下,下水与海水,的,的混合液对,方,方解石和白,云,云石的饱和,程,程度的影响,（,（据巴迪奥,札,札曼尼，1973）,请注意，5%的海水与95%的地,下,下水的混合,液,液，对白云,石,石已饱和了,，,，但对方解,石,石则布饱和,；,；30%的,海,海水与70%的地下水,的,的混合液，,对,对白云石已,过,过饱和许多,倍,倍，但对方,解,解石仍不饱,和,和。因此，,在,在海水为530%的,混,混合液中，,将,将发生方解,石,石被白云石,交,交代，即白,石,石作用。海,水,水为平均海,水,水。地下水,为,为墨西哥尤,卡,卡坦的地下,水,水。,11/4/2022,9,白云石化作,用,用模式,5调整白,云,云石化作用,（Adjustment dololitization）,古德尔和加,曼,曼（GoodelllandGarman,1969）提出。,在,在大气水影,响,响下，原来,的,的碳酸盐沉,积,积物的成分,（,（文石、高,镁,镁方解石）,，,，经过溶蚀,作,作用和交代,作,作用，在化,学,学成分或矿,物,物成分上进,行,行重新组合,或,或调整，使,原,原来的碳酸,盐,盐沉积物发,生,生白云石化,。,。,11/4/2022,10,白云石化作,用,用模式,6埋藏,压,压实白云,石,石化作用,模,模式,（Burialcompactdolomitization）,Mattes and Monntjoy(1980)和L.S.Land(1985)提出该,白,白云石化,作,作用模式,。,。根据米,埃,埃特礁周,边,边发生白,云,云石化推,测,测白云石,化,化溶液是,从,从周围地,层,层中被挤,压,压出的地,层,层水进入,礁,礁体孔隙,而,而引起的,。,。,11/4/2022,11,白云石化,作,作用模式,7潮汐,泵,泵汲白云,石,石化模式,（Tidal pumping dolomitization）,JoseD.Carballo(1987)对佛罗,里,里达岛链,中,中Sugarloaf岛全,新,新世潮上,沉,沉积物中,的,的白云石,化,化作用，,通,通过岩石,学,学、同位,素,素及水文,资,资料等综,合,合分析，,认,认为主要,是,是通过佛,罗,罗里达湾,的,的正常海,水,水的潮汐,泵,泵汲作用,来,来完成的,，,，而不是,过,过去所说,的,的蒸发泵,作,作用产生,的,的。有时5%10%的海,水,水蒸发作,用,用和/或,硫,硫酸盐还,原,原对加速,白,白云石化,有,有帮助，,但,但这些作,用,用并非完,全,全必要。,11/4/2022,12,白云石化,作,作用模式,根据Jose D.Carballo(1987)资,料,料，Sugarloafkey正,在,在发生全,新,新世白云,石,石化作用,。,。富钙白,云,云石形成,在,在厚0.2510cm的,表,表层壳上,。,。该白云,石,石壳超覆,在,在下覆岩,溶,溶更新世Miami鲕粒灰,岩,岩之上的,薄,薄层碳酸,盐,盐泥上。,壳,壳层放射,性,性碳年龄,范,范围随着,白,白云石含,量,量由0%,至,至80%,而,而相应地,增,增加，由160年,增,增至1420年。,相,相对高渗,透,透的下覆,更,更新世鲕,粒,粒灰岩与,全,全新世低,渗,渗透碳酸,盐,盐泥在表,层,层水和部,分,分承压含,水,水层之间,产,产生一个,潮,潮汐泻湖,。,。高浓度,的,的白云石,建,建立在沉,积,积层最薄,和,和潮汐泵,汲,汲最有效,的,的地区。,11/4/2022,13,相隔一段,距,距离所作,通,通过泵汲,循,循环的有,限,限的地表,（,（表层）,水,水和地下,水,水分析，,表,表明白云,石,石化的流,体,体是原始,的,的佛罗里,达,达湾水。,最,最早的成,岩,岩作用是,由,由白云石,胶,胶结物的,沉,沉淀作用,引,引起的，,白,白云石产,状,状为0.10.3微米，,次,次圆状晶,体,体，呈不,明,明显的结,晶,晶形态。,在,在进一步,胶,胶结作用,时,时和稍后,，,，在先成,晶,晶体交代,作,作用期间,，,，形成弱,有,有序的15微米,的,的自形菱,面,面体白云,石,石。X-,衍,衍射数据,表,表明重结,晶,晶白云石,比,比结晶白,云,云石的组,成,成更有序,和,和富钙少,。,。其机理,是,是：当潮,水,水进入潮,上,上带灰泥,坪,坪后，这,种,种富镁海,水,水在灰泥,的,的微小粒,间,间孔隙中,不,不断循环,和,和向上及,向,向下泵汲,、,、渗透，,最,最终即引,起,起灰泥沉,积,积物发生,白,白云石化,。,。（潮汐,泵,泵汲作用,过,过程参见图5）,白云石化,作,作用模式,11/4/2022,14,图5说明,：,：,A）上升,的,的大潮的,初,初始阶段,。,。地下水,面,面（破折,线,线）反映,渗,渗透的Miami,鲕,鲕粒灰岩,的,的地形，,但,但是比含,水,水层等势,面,面（钻井,水,水平面）,低,低。主要,是,是由于低,渗,渗透的全,新,新世沉积,物,物的限制,。,。B）当,潮,潮汐继续,上,上升时，,含,含水层的,等,等势面上,升,升至沉积,物,物表面之,上,上并且在,潮,潮坪表面,形,形成水洼,（,（水湾）,。,。C）当,地,地表水位,高,高时和潮,坪,坪涨潮时,，,，含水层,的,的等势面,已,已经开始,回,回落。D,）,）正在下,落,落的大潮,的,的最后阶,段,段。沉积,物,物内的水,平,平面是与,岩,岩床地形,反,反向的。,11/4/2022,15,白云石,化,化作用,模,模式,处于海,底,底的碳,酸,酸钙沉,积,积物，,当,当周围,海,海水与,沉,沉积物,内,内部发,生,生温度,或,或盐度,差,差异时,，,，将形,成,成泵汲,作,作用，,冷,冷的海,水,水进入,沉,沉积物,内,内，在,海,海水下,一,一定深,度,度，即,相,相当于,碳,碳酸钙,的,的补偿,深,深度，,约,约1000m,，,，此时,海,海水对,方,方解石,是,是不饱,和,和的，,但,但对白,云,云石却,是,是过饱,和,和的，,因,因此这,样,样的海,水,水足以,使,使碳酸,盐,盐沉积,物,物发生,白,白云石,化,化（图6）。,8海,水,水白云,石,石化模,式,式,（Seawaterdolomitization,）,）,图6EnewetakAtoll,地,地区始,新,新统灰,岩,岩的冷,海,海水白,云,云 岩,化,化模,式,式