• 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:
①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，
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。
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• (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:大气淡水大多含镁量低，形成的胶结 物主要是低镁方解石。由于晶体生长只能达到水 一空气的界面，所以胶结物常以等粒状晶体居多， 胶结物厚度不均，孔隙被胶结物填满时，具有孔 隙充填组构。富镁方解石沉积物被淡水溶解，有 可能形成文石甚至含镁方解石的胶结物。
• 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。
• 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。
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
海水潜流环境 海水渗流环境
大气淡水环境
淡水潜流环境
淡水渗流环境
海水一淡水混合环境 埋藏环境
表生环境 浅埋环境 深埋环境
•
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)。
以及文石溶解与局部新生变形。
②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。
(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。
应，随时间而变动。
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4.埋藏环境 埋藏成岩作用是在近地表的淡水成岩作用带和海底 成岩作用带之下、在低级变质作用带之上，发生的各 种物理和化学的变
从而处于表生成岩环境。表生作用带一般以地下水面
为上界，古侵蚀面以下的岩层，由于淡水溶蚀淋滤， 还可将早期孔隙胶结再溶解，形成新的溶解孔隙。加 之又可将原有孔隙裂缝扩大，故可形成良好的孔洞发 育层，常可成为极好的油气储集岩。
(1)同生阶段:可与大气淡水环境和海底环境以及混 合水环境对应。 (2)早成岩阶段:可与浅埋藏环境对应。 (3)中成岩阶段:可与中一深埋藏环境对应。 (4)晚成岩阶段:可与深埋藏环境对应。 (5)表生阶段:可与表生环境对应。
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三、成岩作用的阶段划分
•
在碳酸盐岩成岩历史演化阶段中，其中的有机
质成熟并形成烃类的演化阶段性很明显。且由于 海平面升降及地壳运动使沉积物和碳酸盐岩处于 暴露或埋藏，形成不同的成岩环境及其产物。结 合烃类演化的阶段性结合成岩环境、岩石学特征 、次生空隙类型把成岩阶段划分为（表1）：
• 2) 淡水潜流亚环境及其成岩作用
•
淡水潜流亚环境位于潜水面之下，自上而下可
分为3个带：未饱和带、活动饱和带、停滞饱和带。
•
(1)未饱和带:位于潜流带最上部，来自渗流带的
酸性水使该带处于不饱和碳酸盐状态，成岩作用
主要是溶解作用。
•
(2)活动饱和带:孔隙被
饱和碳酸钙的孔隙水充满， 活跃的水循环有利于发生 广泛的胶结作用，次为新 生变形和重结晶作用。 (3)停滞饱和带:该带位于淡水潜流环境的较 深部位，水的运动很缓慢。主要发生的是 新生变形作用。
•
(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。
3、海水—淡水混合环境 mixed environments of seawater and freshwater 该环境处于淡水潜流带之下与海水潜流带 在潮湿气候区，海滨、岛屿以及海退的礁、
之上的过渡位置，以形成半咸水为特征。

滩环境，都可能出现海水—淡水混合成岩环
境。混合带的位置与季节降雨量的位置相适
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。
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
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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 碳 酸 盐 岩 成 岩 作 用 环 境