碳酸盐岩的主要成岩作用

4.3.1.1 压实作用

压实作用主要发生在疏松和未石化的沉积物中，通过颗粒的破碎、变形、紧密填集和间隙水的排出使粒间孔隙空间减少，从而使沉积物体积缩小。有资料表明，灰泥未固结时有60%～70%的孔隙度，只要稍经压实，孔隙度就可降至30%～40%，最后，泥晶灰岩的孔隙度仅5%左右。对颗粒灰岩而言，由于胶结作用的发育，孔隙度的下降可能会弱些。

压实作用可以改变碳酸盐岩的结构和构造，如当压实时同生水的运动可以形成一些管道和气泡；当气泡中被碳酸盐胶结物充填满时很像鸟眼，故称鸟眼构造。

4.3.1.2 压溶作用

压溶作用是方解石或白云石在受压情况下在水溶液中发生溶解的过程。在整个岩石中常常可以发现局部发生溶解、局部发生沉淀的现象。它们主要是受压力控制的。由于压溶作用过程中，矿物在局部发生溶解，如果溶解的物质未被带到体系以外就会在其他部位发生沉淀，因此，体系中矿物体积是守恒的，总孔隙度不会发生变化，但局部可能得到改善。

压溶作用在碳酸盐岩中极其发育，主要产生缝合线、微缝合线和未缝合的缝，若缝合线的缝中没有不溶残余物和自生矿物充填，可作为储集空间储渗油气。

4.3.1.3 胶结作用

碳酸盐岩胶结物种类较多，但最主要的是碳酸盐胶结物。现代海洋胶结物矿物成分主要为方解石、文石、镁方解石和白云石，古代碳酸盐岩中的胶结物主要为方解石和白云石。

胶结作用是降低碳酸盐岩孔隙空间的最主要因素之一，整个胶结作用也就是孔隙空间被物理化学和生物化学的自生矿物充填的过程。胶结作用常和溶解、溶蚀、淋滤、交代等现象伴生，并形成多个世代，直到整个孔隙空间被充填。

4.3.1.4 重结晶作用

重结晶是使晶体或颗粒的大小发生变化的过程，主要是增大，偶尔也可以减小。在这个过程中没有发生化学变化，同位素和痕量元素浓度变化除外。

碳酸盐矿物经历转变、重结晶、颗粒增长作用，晶体形态可能保持原样，也可能发生变化。重结晶以及纤维状亮晶方解石呈扇状共轴生长，有时使原来沉积物体积膨胀2～3倍。重结晶的压力使粘土物质向边缘排出。

4.3.1.5 交代作用

（1）白云石化作用

白云石化作用是碳酸盐岩中最常见也是最重要的交代作用。碳酸盐岩中发现的石油和天然气，很大一部分是储存在白云岩之中。这是因为石灰岩在成岩过程中发生的白云石化，常使岩石孔隙度增加。所以白云石化作用可以使岩石储集性能变好。

白云石交代文石，矿物体积可缩小5.76%；白云石交代方解石，体积可缩小12.96%。随着矿物体积的缩小，岩石的孔隙体积相应增大，对油气储集很有利。根据研究，当白云化程度达80%以上时，孔隙度急剧升高，最高可达15%。

（2）去白云石化作用

方解石交代白云石的作用称为去白云化作用或方解石化作用。镜下特征表现为方解石晶体中含有未交代完的白云石残余，方解石常呈白云石菱面体假象，出现白云石菱面体的氧化铁环带的残余痕迹或白云石幻影。

（3）非钙质交代

碳酸盐岩中的非钙质交代作用常见的有硅化、铁质交代、自生硬石膏、石膏及去石膏化、天青石化、萤石化，此外还有滑石化等作用。

4.3.1.6 溶蚀作用

溶蚀作用形成于碳酸盐岩各个成岩阶段。同生和早成岩阶段，因亚稳定矿物文石和高镁方解石组分优先发生溶蚀而产生溶模孔隙；中、晚成岩作用阶段，因碳酸钙矿物的转化，多发生非选择性溶蚀，是水沿粒间孔隙、节理裂隙流动将其溶蚀扩大的作用，常形成溶孔、溶沟、溶缝和溶洞。

溶蚀作用使岩石的孔隙度增加，原始孔隙系统经溶蚀改造，储集性能得到改善。但溶蚀作用可多期进行，早期溶蚀孔、缝又会被后期胶结物充填，充填的胶结物还可再次遭受溶蚀。

碳酸盐岩是自然界中重碳酸钙溶液发生过饱和，从水体中沉淀形成。
1、温暖浅海环境。
现代和古代碳酸盐沉积主要分布于低纬度带无河流注入的清澈而温暖的浅海陆棚环境以及滨岸地区。这是因为碳酸盐过饱和沉淀需要排出CO2气，海水温度升高和海水深度变小都有利于水中CO2分压降低，促进重碳酸钙过饱和沉淀。
2、海洋生物作用
温暖浅海环境，生物发育，藻类光合作用均需要吸收CO2，也促进CaCO3的饱和和沉淀。底栖和浮游生物还通过生物化学和生物物理作用直接建造钙质骨骼，形成生物碳酸盐岩。
3、机械作用在碳酸盐岩形成中占有重要位置。
在浅海带中一经沉淀的碳酸盐沉积物就受到水动力带能量的改造、簸选和沉积分异，形成以机械作用为主的各种滩、坝颗粒碳酸盐沉积体。同时，波浪、潮汐流、风暴流搅动海盆地，促使海水中CO2迅速释放,由新鲜的水流带来充分的养料，加速生物繁殖，因而使碳酸盐沉积。
　　
4、在有陆源输入的浅海盆地，碳酸盐沉积受到排斥和干扰，形成不纯的泥质和砂质碳酸盐岩。5、在有障壁的泻湖和海湾，常常因海水中Mg2+浓度增加，形成高镁碳酸盐岩和白云岩。
6、在大陆淡水环境，碳酸盐过饱和时常常形成各种结壳状碳酸盐岩──钙结岩。