（一）碳酸盐胶结作用

1.碳酸盐胶结物的形成机制

碎屑岩地层中自生碳酸盐矿物的形成机制十分复杂，有关其形成机制的研究也是碎屑岩储层岩石学研究的难点之一，从物质来源的角度，已有的形成机制主要有以下几个方面：

（1）长石的溶解：长石（主要是斜长石）的溶解是碳酸盐胶结物的重要物质来源之一，如前文（式8-11）所示钙长石的溶解方程，在合适的物理化学条件下，该过程提供的Ca²⁺离子进入到碳酸盐胶结物中，这是碎屑岩地层中自生碳酸盐矿物的物质来源之一，也是碎屑岩中碳酸盐胶结物形成的经典机制之一。

（2）黏土矿物的转化：黏土矿物的转化主要是指蒙脱石或伊利石层含量相对较低的混层伊利石/蒙脱石向伊利石层含量相对较高的混层伊利石/蒙脱石及伊利石的转化，该转化过程所涉及的反应（Longstaff，1981）如式（8-2）所示，也是碎屑岩地层中碳酸盐胶结物形成的另一经典机制；该反应提供的Ca²⁺、Fe³⁺和Mg²⁺离子是碳酸盐胶结物重要的物质来源。碎屑岩地层中很大一部分自生碳酸盐矿物，尤其是含铁碳酸盐胶结物的成因与其有关，由于黏土矿物的转化是温度或埋藏深度（在忽略孔隙流体介质影响时）的函数，因而与其有关的碳酸盐胶结物更多的是在较晚的成岩阶段形成的。

（3）碳酸盐岩屑的溶解作用：多项研究表明，碳酸盐胶结物的沉淀与碳酸盐岩屑（如白云岩岩屑）的溶解有关，如Taylor等（2000）对犹他-卡洛拉多白垩系砂岩中碳酸盐胶结物的研究；吴素娟等（2005）对鄂尔多斯盆地（尤其是陇东地区）延长组砂岩中的碳酸盐胶结物的研究；张敏强等（2007）对东海盆地丽水凹陷砂岩储层碳酸盐胶结物的研究等。这种成因的碳酸盐胶结物以白云石为主，它们在同位素组成（如碳、锶同位素）上接近于非同期海水（碳酸盐岩屑所在时代的海水），由于埋藏条件下碳酸盐溶解的困难性，其溶解常与不整合面或层序界面附近开放体系中大气水（也可能有其他酸性介质，如与煤系地层有关的酸性水的参与）的溶解有关。

（4）（近）同期碳酸盐的溶解作用：（近）同期碳酸盐的溶解作用的机理类似于碳酸盐岩屑的溶解作用，但经常发生在海相碎屑岩地层中，尤其是存在有同期碳酸盐（盆内石灰岩颗粒、化石或超微化石，以及微晶基质和白云石等）的海相碎屑岩地层，包括与海相地层紧邻或交替的近海陆相地层或海陆过渡相地层中，由于海水（或海相碳酸盐物质）提供镁离子，因而白云石胶结物十分常见，鄂尔多斯盆地上古生界下部地层的白云石胶结物，四川须家河组下部地层段（须2段以下）的白云石胶结物与该机理有关，这些白云石胶结物的碳同位素组成与同期海水接近，其物质来源与海源流体（包括同期或近同期海相碳酸盐溶解作用提供的物质来源）有关。

（5）（铝）硅酸盐矿物的水化作用：碳酸盐的溶解作用机理不能解释一些在较早成岩阶段（岩石显著压实之前）沉淀的、分布于具很大粒间体积中（显示胶结作用发生在有效压实作用之前）的且具连生结构的方解石的形成机制，它们常形成近于成层的钙质层而不以分散方式分布于岩石中，这些胶结物其物质来源主要与（铝）硅酸盐的水化作用有关。水化作用是指不含水或含水较少的矿物与水接触转变成含水或含水较多的矿物，这些矿物包括各种岩屑（尤其是火山岩岩屑）的构成矿物和碎屑矿物。水化作用首先是铁镁暗色矿物的水化，如黑云母向白云母转变，辉石、角闪石等矿物中金属阳离子的析出（徐北煤等，1994）。继铁镁暗色矿物水化之后便是长石等浅色矿物的水化，浅色矿物水化首先析出的是K⁺、Na⁺等碱金属离子，而后是Ca²⁺、Mg²⁺等碱土金属离子。在薄片中观察到的长石表面的绢云母化、各种暗色矿物的褪色现象均与水化作用有关。水化作用的结果是使成岩作用早期的孔隙流体pH由中性或中偏碱性向碱性转变，并提供各种金属离子，如Fe²⁺、K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺等，从而导致早期的碳酸盐胶结物沉淀。

2.碳酸盐胶结作用对储层的影响

大多数碳酸盐胶结物对储层的影响都是负面的，尤其是大面积成片分布的连生方解石的胶结作用，以及占据长石溶解空间的方解石的胶结作用，但白云石的胶结作用另当别论，很多白云石的胶结作用对储层的影响至少是中性，属于保持性成岩作用，这些白云石的沉淀时间早于自生石英，也早于方解石，当其含量不高时，其对岩石抗压实能力的增加和对白云石沉淀后的残余孔隙的保存是有益的。