白云岩与白云石化作用培训讲义

2020/9/19源自3白云石化作用模式
2.蒸发泵作用（Evaporative pumping）
在波斯湾南岸潮上萨布哈（SabHa）蒸发作 用很强，广泛发育白云石化作用。许靖华，西根 撒勒（Hsu and Siegenthaler,1969）称其为蒸发泵 作用。他们认为海水是由于萨布哈潮上带蒸发泵 作用，从泻湖侧向被抽汲入潮上的沉积物内，通 过强蒸发作用和石膏及文石沉淀，使孔隙水 Mg/Ca比值提高而引起白云石化（图1）。
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平均高潮面
潮上带蒸发泵
潮源地下水
陆源地下水
图1 潮上萨布哈蒸发泵白云石化机理 （许靖华等，1969）
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白云石化作用模式
3.渗透回流白云石化作用（Seepage reflux）
毛细管浓缩或蒸发泵作用形成的富镁盐水完成表 层沉积物白云石化后，其余部分将向下回流渗透引起 下伏碳酸钙沉积物或石灰岩白云石化（图2）。
白云岩及白云石化作用
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白云石化作用及其形成的白云岩
白云石化作用模式 黔桂地区白云岩成因模式 白云石化白云岩的交代标志 黔桂地区泥盆系、石炭系细-粗晶白云岩的一 些特殊组构
原生沉积白云岩
现代沉积白云岩 古代沉积白云岩
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白云石化作用模式
1．毛细管浓缩作用（Capillary concentration）
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白云石化作用模式
相隔一段距离所作通过泵汲循环的有限的地表 （表层）水和地下水分析，表明白云石化的流体是 原始的佛罗里达湾水。最早的成岩作用是由白云石 胶结物的沉淀作用引起的，白云石产状为0.1~0.3微 米，次圆状晶体，呈不明显的结晶形态。在进一步 胶结作用时和稍后，在先成晶体交代作用期间，形 成弱有序的1~5微米的自形菱面体白云石。X-衍射数 据表明重结晶白云石比结晶白云石的组成更有序和 富钙少。其机理是：当潮水进入潮上带灰泥坪后， 这种富镁海水在灰泥的微小粒间孔隙中不断循环和 向上及向下泵汲、渗透，最终即引起灰泥沉积物发 生白云石化。（潮汐泵汲作用过程参见图5）
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白云石化作用模式
根据Jose D.Carballo(1987)资料，Sugarloaf key 正在发生全新世白云石化作用。富钙白云石形成 在厚0.25~10cm的表层壳上。该白云石壳超覆在 下覆岩溶更新世Miami鲕粒灰岩之上的薄层碳酸盐 泥上。壳层放射性碳年龄范围随着白云石含量由 0%至80%而相应地增加，由160年增至1420年。 相对高渗透的下覆更新世鲕粒灰岩与全新世低渗 透碳酸盐泥在表层水和部分承压含水层之间产生 一个潮汐泻湖。高浓度的白云石建立在沉积层最 薄和潮汐泵汲最有效的地区。
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强烈蒸发作用
海面
潮坪 湖泊
渗透
回流 白云石化
图2 白云石化作用的渗透回流机理 （据德菲斯，1965）
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白云石化作用模式
4.混合白云石化作用（Dorag dolomitization）
对于广泛分布的陆表海陆棚或构造高地中共生的白 云岩，其中没有蒸发矿物或蒸发岩，也缺乏潮上标志 ，用高镁钙比率的超盐度卤水的白云石化模式不能解 释。巴迪奥扎曼尼（Badiozamani,1973）提出了大气 淡水和海水混合的白云石化作用机理。根据实验（图 3）5%~30%的海水与地下淡水混合，将会使方解石 不饱和，而对白云石则会增强其饱和度，这样在盐度 降低而Mg/Ca比值乃保持不变的情况下也可以引起白 云石化作用（图4）。
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白云石化作用模式
6．埋藏压实白云石化作用模式（Burial
compact dolomitization） Mattes and Monntjoy(1980)和L.S. Land(1985)提出 该白云石化作用模式。根据米埃特礁周边发生白云 石化推测白云石化溶液是从周围地层中被挤压出的 地层水进入礁体孔隙而引起的。
（Adjustment dololitization） 古德尔和加曼（Goodelll and Garman,1969）提
出。在大气水影响下，原来的碳酸盐沉积物的成分 （文石、高镁方解石），经过溶蚀作用和交代作用 ，在化学成分或矿物成分上进行重新组合或调整， 使原来的碳酸盐沉积物发生白云石化。
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（费里得曼和桑德斯 Friedman and Sanders，1967）
在干热气侯区的潮上带，碳酸钙沉积物中 的粒间水由于毛细管作用，持续受蒸发而浓缩 成盐水，首先形成石膏或其它盐类矿物，使海 水中Ca2+减少，从而提高了水中Mg/Ca比值， 其比值可大于20：1，致使与接触的文石、高 镁方解石质颗粒被交代而转变为白云石。
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饱和程度 方 解 石
8
6 4
白云石
2
1
白云化作用 0
-0.2
-0.4
-0.6
过饱和 不饱和
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 海水 %
图3 地下水与海水的混合液对方解 石和白云石的饱和程度的影响（据
巴迪奥札曼尼，1973）
请注意，5%的海水与95%的地下水的混合液，对白云石已 饱和了，但对方解石则布饱和；30%的海水与70%的地下水 的混合液，对白云石已过饱和许多倍，但对方解石仍不饱和。 因此，在海水为5~30%的混合液中，将发生方解石被白云石 交代，即白石作用。海水为平均海水。地下水为墨西哥尤卡 坦的地下水。
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白云石化作用模式
7．潮汐泵汲白云石化模式（Tidal pumping
dolomitization） Jose D.Carballo(1987)对佛罗里达岛链中
Sugarloaf岛全新世潮上沉积物中的白云石化作用 ，通过岩石学、同位素及水文资料等综合分析， 认为主要是通过佛罗里达湾的正常海水的潮汐泵 汲作用来完成的，而不是过去所说的蒸发泵作用 产生的。有时5%~10%的海水蒸发作用和/或硫 酸盐还原对加速白云石化有帮助，但这些作用并 非完全必要。
海平面
淡水透镜体 半咸 水带
图4 美国威斯康星中奥陶统 米夫林段的白云化作用示意 图（据巴迪奥札曼尼，1973）
此图表示在威斯康星背斜，在岩石出露水面以后， 淡水透镜体及其下伏的半咸水带的位置，混合白 云化作用就在此透镜体以下的半咸水带中进行。
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白云石化作用模式
5．调整白云石化作用