Estructura, estructura y porosidad de rocas carbonatadas.
Las rocas carbonatadas de diferentes orígenes tienen diferentes tipos estructurales, que están relacionados principalmente con la formación rocosa y el entorno de depósito. En resumen, existen las siguientes categorías.
1. Estructura de partículas (estructura cristalina)
Estructura compuesta por partículas minerales de carbonato cristalino. Esta es la estructura de la piedra caliza precipitada por procesos químicos y bioquímicos, la dolomita primaria evaporada, la piedra caliza y dolomita fuertemente dolomitizada y la piedra caliza y dolomita fuertemente recristalizada. Según el tamaño de las partículas de cristal, se pueden dividir en diferentes tipos estructurales, como cristal de grava, cristal de arena, cristal en polvo, micrita, etc. (Tabla 8-9).
Tabla 8-9 Tipos estructurales de cristales granulares
2. Estructura biológica
Estructuras de piedra caliza de arrecife formadas por organismos formadores de arrecifes in situ, como los corales. , Esponjas, briozoos, foraminíferos y algas. Es un esqueleto compuesto por organismos que crecen in situ, con huecos llenados por otros organismos u otros desechos y matriz o cementados por sustancias precipitadas químicamente.
3. Estructura de los fragmentos
Las calizas y dolomías formadas por transporte mecánico y sedimentación provocadas por el flujo de agua y las olas suelen tener una estructura similar a las rocas clásticas terrígenas, que se denominan estructura de miga. o estructura granular.
La estructura clástica de las rocas carbonatadas se puede dividir en cuatro partes: partículas, matriz de micrita, cemento sprite y poros.
(1) Partículas (clastos, partículas extrañas)
Las partículas en las rocas carbonatadas son similares a la grava, arena y limo en las rocas clásticas terrígenas, pero no son material clástico terrígeno, sino partículas. formado por los efectos químicos, bioquímicos, biológicos y mecánicos de las olas y el agua que fluye en cuencas sedimentarias. Hay cinco tipos principales de partículas: fragmentos internos; fragmentos biológicos; ooides;
Clastos en 1): son clastos que han sido depositados en el fondo marino, débilmente consolidados en sedimentos carbonatados, erosionados por corrientes costeras, olas o mareas, y luego depositados nuevamente (Figura 8-veintiuno). Los fragmentos internos se pueden dividir en los tipos que se muestran en la Tabla 8-10 según su diámetro.
Los fragmentos de la Tabla 8-10 están divididos por diámetro.
Figura 8-21 Fragmentos internos
(Según Feng Zengzhao 1994)
(a) Grava, grava caliza, Formación Mantou del Cámbrico Inferior, Dengfeng, Henan , Unipolarización, ×50; (b) Piedra caliza de grava y hojas de bambú (grava) de la Formación Cámbrica Gushan en Wuhai, Mongolia Interior, fotografiada directamente con una lupa, ×6 (c) Formación Cámbrico Inferior Maozhuang en Huainan, Arena Anhui; y caliza arenosa, unipolarización, ×50; (d) Limo y caliza limosa de la Formación Mantou del Cámbrico Inferior en Huainan, Anhui, unipolarización, ×50.
2) Fósiles biológicos (Biodetritus): se refiere a fragmentos o fósiles completos de fósiles biológicos que han sido transportados y cultivados in situ. Las rocas carbonatadas a menudo contienen cantidades variables de componentes biológicos y algunas calizas están compuestas casi en su totalidad por organismos y bioclastos (Figura 8-22). En las rocas carbonatadas, los componentes biológicos son equivalentes a los "componentes formadores de rocas" de otras rocas y se les debe prestar suficiente atención.
3) Inclusiones: se refiere a partículas que tienen forma esférica o elipsoidal, tienen un núcleo en su interior y tienen granos concéntricos o revestimiento radial alrededor del núcleo. Las partículas esféricas a elipsoidales con un diámetro inferior a 2 mm se denominan partículas ooides y aquellas con un diámetro superior a 2 mm se denominan partículas tipo frijol. El núcleo de los ooides puede ser limo terrígeno, como limo, feldespato o pequeños clastos internos, bioclastos, etc. y algunas veces puede ser hueco. El revestimiento puede tener una única estructura concéntrica o radial, o las dos estructuras pueden alternarse entre sí. Hay dos razones para la formación de ooides: la teoría de la precipitación inorgánica y la teoría de la génesis orgánica: la teoría de la génesis orgánica cree que los ooides son producto de algas muertas o actividades de vida bacteriana; la teoría de la génesis inorgánica cree que los ooides se forman en climas cálidos o húmedos; y en climas suaves precipitados a partir de soluciones coloidales bajo topografía y condiciones turbulentas de mar poco profundo, las conchas radiales se producen en soluciones coloidales puras e impuras que producen capas concéntricas.
Figura 8-22 Partículas de hueso
4) Esférulas: O pellets, son partículas compuestas por minerales de carbonato de micrita. Generalmente de forma ovalada, con estructura interna uniforme y superficie lisa.
Los agregados suelen aparecer en grupos en las rocas, con un tamaño de aproximadamente 0,03 ~ 0,2 mm. Están compuestos de fragmentos de huesos, polvo de algas, partículas de estiércol biológico o micrita, calcita o aragonita precipitadas químicamente, y se forman mediante el movimiento del agua (Figura 8-20). tres).
5) Aglomerado: Es una especie de partículas compuestas de carbonato de forma irregular y sin estructura interna, que pueden envolver pequeños organismos, partículas, etc. En su interior suele estar cementado por cianobacterias (Figura 8-24).
Figura 8-23 partículas
Figura 8-24 terrones
(2) Matriz de Micrita
Está en una cuenca sedimentaria La El exudado carbonatado formado con una única composición equivale a la matriz de las rocas clásticas. Sin embargo, no se trata de un terrígeno, sino de un diminuto lodo carbonatado que se formó en la cuenca. El lodo carbonatado tiene una estructura de micrita o microcristalina con un tamaño de partícula inferior a 0,03 mm (ф> 5). Se rellena entre los componentes de las partículas y tiene un cierto efecto en la cementación de las partículas. Según los ingredientes específicos, se puede dividir en "yeso" y "barro de nubes". El yeso es un lodo que contiene calcita, también conocido como "lodo de calcita microcristalina"; el yeso es un lodo compuesto de dolomita.
Blatt (1972) creía que el lodo carbonatado (micrita) tiene cuatro causas y fuentes posibles:
1) Las partículas de carbonato más grandes se forman por ondas. Se forman por el desgaste mecánico del flujo de agua. .
2) Bioabrasión, es decir, después de que los organismos ingieren partículas de carbonato más grandes, estas son digeridas y trituradas hasta convertirlas en polvo en el cuerpo.
3) Agujas de aragonito con forma de barro producidas por precipitación química inorgánica directa del agua de mar.
4) El aragonito en forma de aguja de las algas calcáreas se descompone y se separa para formar lodo de agujas de aragonito.
La matriz de micrita tiene una estructura típica similar a la del barro y se distingue fácilmente del cemento de carbonato cristalino brillante de grano grande. Cuando la matriz de piedra caliza de micrita se recristaliza en cristales más grandes, se convierte en un nuevo mineral de carbonato en pulverización, que es indistinguible del cemento en pulverización. Este fenómeno es muy común en formaciones carbonatadas más antiguas.
(3) Cemento chispeante
También se llama cemento cristal. Es una sustancia de precipitación química (Figura 8-25) que llena los huecos en los minerales carbonatados y sirve como agente cementante para partículas, equivalente al agente cementante químico de las rocas clásticas. Los granos de cristal de calcita brillante (dolomita) suelen tener un tamaño superior a 0,01 mm. Según sus características genéticas, se pueden dividir en las siguientes categorías.
Figura 8-25 Varios tipos de estructuras cristalinas brillantes
(Ligeramente modificada según Meng Xianghua 1983)
g composición de partículas; s-cemento cristalino brillante; M—matriz de micrita. La g en el tipo de borde de regeneración es el cristal único de crinoideo, y el borde punteado es el contorno de su fósil de cristal único; la m en el tipo de arena de filtración es el relleno de filtración de limo y limo, y la S en la parte superior; es sprite en el tipo de generación, s1 es Pokemon Shiny, S2 es la segunda generación Shiny. La longitud de la regla en la imagen es de 0,5 mm.
1) Cemento cristalino brillante granular: Está compuesto de calcita cristalina brillante granular equiaxial (cristales de calcita formados por recristalización de una matriz no microcristalina). El tamaño de partícula es de 0,01 ~ 0,03 mm. Los cristales son lisos. y unión limpia, mayoritariamente plana. Según investigaciones sobre rocas y calizas de playa modernas y antiguas, se ha descubierto que los cementos granulares de sprites a menudo se forman en ambientes de cemento de agua dulce, especialmente en zonas vadosas de agua dulce y zonas hiporreicas.
2) Cemento espumoso en forma de media luna: Se trata de un cemento de contacto que sólo se produce en el punto de contacto entre dos partículas. Se caracteriza por el hecho de que el borde exterior del agregado mineral de cemento a menudo forma una media luna curvada hacia dentro. Este tipo de cemento brillante es una característica de las zonas de filtración terrestre y se formó después de que el cemento primitivo fuera transformado por el agua dulce atmosférica. En áreas con clima seco y fuerte evaporación, como Sabha en la zona intermareal, se filtra agua salada con alta concentración y densidad relativa, y también se puede formar cemento en forma de media luna entre las partículas (Figura 8-25(a)).
3) Cemento espumoso por gravedad: este tipo de cemento también se llama cemento espumoso suspendido. Generalmente se ubica debajo de algunas partículas grandes porque el agua de los poros en la zona de filtración se concentra por gravedad y se suspende debajo de las partículas. Aquí es donde cristaliza el cemento. Esta estructura se caracteriza por cemento brillante cristalizado sólo debajo de las partículas y poco o nada de cemento encima de las partículas (Figura 8-25(b)). La composición del cemento por gravedad es generalmente calcita brillante granular, pero cuando el agua salada penetra en zonas secas, también se puede producir calcita, aragonita o dolomita precipitadas químicamente.
4) Cemento espumoso tipo arena de filtración: La "arena de filtración" fue propuesta por Dunham en 1969, que se refiere a un depósito de carbonato de grado limo que rellena los poros primarios o secundarios de las rocas carbonatadas. se forman cristales brillantes en las paredes de los poros, con astillas de lodo, astillas de limo o desechos biológicos finos en el medio o, se forman astillas de lodo y astillas en polvo en el fondo de los poros, y se forman cristales brillantes en la parte superior (que se muestra); la estructura del fondo), y a veces los sedimentos internos. Tiene una estructura microestratificada (Figura 8-25(c)). Este cemento cristalino brillante se formó en las primeras etapas diagenéticas. Cuando los sedimentos clásticos están en la zona vadosa, el sedimento transportado por el agua de filtración superior llena los poros intergranulares, o cuando el sedimento está expuesto al agua atmosférica, el agua dulce en la zona vadosa penetra y se disuelve a lo largo de los poros, y el sedimento transportado llena los poros.
5) Cemento de borde regenerado: también conocido como cemento agrandado secundario o * * * crecimiento del eje e * * * hiperplasia del eje. Este tipo es similar al fenómeno de mayor regeneración estacional de granos en areniscas. La calcita (o aragonita, calcita con alto contenido de magnesio) que se encuentra comúnmente en rocas carbonatadas crece alrededor de crinoideos, erizos de mar, ostrácodos, foraminíferos, conchas de moluscos, etc. , y continúa creciendo hacia afuera de acuerdo con la orientación del eje cristalográfico de los cristales minerales en la capa biológica. Por ejemplo, si hay un monocristal de calcita con alto contenido de magnesio en la capa biológica, entonces los cristales que proliferan fuera de él también son monocristales con la misma orientación óptica, si las partículas biológicas son fibrosas y similares a fibras de vidrio, sus partes proliferativas externas también; tienen * * * ejes de calcita fibrosa y de fibra de vidrio (Figura 8-25(d)).
6) Generación de cemento cristalino brillante: cuando el cemento de poro intergranular cristaliza, el cristal se vuelve más grueso desde la pared del poro hasta el centro del poro y aparece el cemento (Figura 8-25e)). En la cementación del fondo marino, a menudo hay una primera, segunda y tercera generación de cementación intergranular: la calcita de bolsillo (originalmente aragonita o calcita con alto contenido de magnesio) crece en la superficie de partículas verticales en forma de pequeñas agujas o pequeños dientes (conchas de peine), que es un cristal que no contiene Fe2, alto contenido de magnesio, fibroso o en forma de hoja, rico en materia orgánica, que es el producto de la cementación del fondo marino en la etapa inicial de la diagénesis. La calcita de segunda generación a menudo presenta cristales brillantes de grano grande que crecen en el bolsillo exterior; Los cristales monstruosos, que a menudo contienen Fe2, bajo contenido de magnesio, cristales granulares sin materia orgánica, son producto de las últimas etapas de la roca plutónica. Si todavía hay poros entre las partículas, a veces pueden crecer cristales más grandes de tercera generación en los centros de los poros entre las partículas. En la cementación de zonas hiporreicas de agua dulce también pueden ocurrir fenómenos generacionales en la cementación entre partículas. Los Pokémon a menudo crecen en granos, formando anillos de calcita de igual espesor compuestos de cristales escamosos o convirtiéndose en pequeñas calcitas rómbicas. Los cristales de la segunda generación son más gruesos y brillantes de calcita de agua dulce.
7) Cemento sprycet escamoso de borde de igual espesor: se refiere a la calcita sprite distribuida en partículas de borde de igual espesor, y los cristales de fibra de igual espesor se cruzan para formar un límite poligonal. Este tipo de cemento es una característica de los cementos de la zona hiporreica de agua de mar y de agua dulce, pero el cemento isogrueso en la zona hiporreica de agua dulce es calcita, mientras que el cemento isogrueso en la zona hiporreica de agua de mar es calcita o aragonita con alto contenido de magnesio (Figura 8- 25(f)).
Es de gran importancia distinguir entre matriz de micrita (mortero) y cemento sprite en rocas carbonatadas. Porque pueden reflejar las condiciones hidrodinámicas del entorno de depósito. La presencia de una matriz de micrita indica que la roca se formó en un ambiente hidrostático bajo condiciones hidrodinámicas débiles, mientras que el cemento sprite indica que el medio era turbulento. Dado que las fuertes olas, mareas o corrientes costeras pueden arrastrar la matriz de piedra caliza micrítica de las partículas clásticas internas, durante el proceso de diagénesis, la solución acuosa rica en CaCO3 precipita y cristaliza en brillantes cristales intergranulares de calcita.
Las principales diferencias entre el cemento cristalino brillante precipitado y la matriz vitrocerámica recristalizada son las siguientes:
1) Los cristales brillantes de calcita o dolomita son brillantes y limpios, mientras que la calcita recristalizada tiende a ser Marrón turbio.
2) Los límites de contacto entre cristales y partículas son contactos obvios, en su mayoría repentinos, que no destruyen los límites de las partículas. Los límites entre el yeso recristalizado y las partículas no están claros y pueden destruir los límites de las partículas.
3) Los cristales brillantes suelen distribuirse a lo largo de los bordes de las partículas en forma de conchas en forma de peine, mostrando las características de generaciones. A veces pueden tener una estructura granular, pero la interfaz de contacto entre cristales. es recto. Las interfaces de contacto entre la micrita recristalizada son en su mayoría irregulares.
4) En una roca, el contenido de cristales brillantes es menor que el de partículas, generalmente por debajo del 30 al 40%. Se distribuyen entre partículas con alta redondez y buenas propiedades de clasificación. El contenido de matriz de la micrita recristalizada es alto y a menudo puede exceder el número de partículas.
(4) Porosidad
En comparación con la arenisca, los poros de las rocas carbonatadas son más complejos en estructura, tipo, origen y distribución, lo que no solo afecta el almacenamiento de petróleo y gas, pero también afecta el almacenamiento de petróleo y gas. Afecta el enriquecimiento de ciertos minerales metálicos. Los poros de las rocas carbonatadas se dividen principalmente en poros primarios y poros secundarios.
1) Poros primarios: Los poros que existen o se generan durante el proceso de deposición se pueden dividir en las siguientes categorías:
Los poros intergranulares que existen entre las partículas de carbonato varían en forma. Similares a los poros entre los granos de arena de las rocas clásticas, pero más complejos. Dependiendo del tipo de partícula, puede haber poros ooides, poros de desechos de arena, poros de desechos de grava, poros biológicos, etc.
B. Los poros de sombra son poros en los que no quedan sedimentos debido a la sombra de partículas grandes (como organismos).
C. Los poros intrapartículas existen en las propias partículas de carbonato, como en las cavidades corporales de los organismos (gasterópodos, lamelibranquios, ostrácodos, etc.). ).
D. Los poros de los esqueletos biológicos, que generalmente se encuentran en la piedra caliza de los arrecifes.
E. Poros perforadores biológicos, es decir, estructuras de agujeros de gusano sin rellenar.
F. Agujero ojo de pájaro, estructura ojo de pájaro sin rellenar.
2) Poros secundarios: poros generados durante la transformación de las etapas supergénica y supergénica después de la deposición.
Los poros de disolución intrapartículas son poros formados en partículas y producidos por disolución.
B. Los poros. Cuando la disolución continúa, los poros de disolución en las partículas se expanden aún más hasta que toda la partícula o grano de cristal se disuelve por completo y queda un poro con la misma forma y tamaño que la partícula original. Se llama disolución o agujero del troquel. Los más comunes incluyen orificios de moldes ooides, orificios de moldes biológicos y orificios de moldes de yeso.
cLos poros intergranulares disueltos no son primarios, sino poros intergranulares producidos por disolución secundaria.
D. Los poros de las cuevas existen principalmente entre cristales de dolomita en la dolomita cristalina y son poros producidos por la dolomitización de la piedra caliza. Sus poros son pequeños, pero su porosidad puede ser muy alta.
Otros incluyen agujeros disueltos, cavidades y zanjas.
4. Estructuras residuales
Después de la formación de las rocas carbonatadas, debido a la influencia del metasomatismo, a menudo se forman muchas estructuras residuales metasomáticas. Por ejemplo, la dolomita formada por dolomitización a menudo tiene varias estructuras primarias de piedra caliza, como estructura clástica residual, estructura biológica residual, etc.
(2) Estructura
La estructura de las rocas carbonatadas también es muy compleja y está relacionada con el ambiente deposicional y la transformación diagenética. Casi todas las estructuras que se pueden ver en las rocas clásticas se pueden ver en las rocas carbonatadas, y también hay algunas estructuras exclusivas de las rocas carbonatadas. A continuación sólo se describen algunas estructuras especiales.
1. Estructura en capas
Caracterizada por estromatolitos. Está formado por moco secretado por las células filamentosas o esféricas de las algas verdiazules que unen pequeños trozos y luego se endurecen. Debido a los cambios estacionales, su crecimiento forma dos franjas básicas.
1) Patrón rico en algas: también llamado área oscura básica, delgada (0,1 mm). Durante la temporada de reproducción de las algas, hay muchos cuerpos de algas en el sedimento, alto contenido de materia orgánica, color oscuro y están compuestos principalmente de minerales de carbonato de micrita.
Figura 8-26 Estructura apilada
Caliza laminada en forma de columna, altura de columna 2 m; Formación Fengshan del Cámbrico Superior en Runan, Mengyang, Shandong
2) Rich Láminas de detritos: también llamadas láminas pobres en algas o zonas básicas brillantes, más gruesas. Durante la temporada de inactividad de las algas, hay menos algas, menos materia orgánica y un color más claro en el sedimento. Hay muchos sedimentos carbonatados, que son calcita (o dolomita) brillante y microclastos, con una pequeña cantidad de restos de polvo y restos de algas. La estructura en capas (Figura 8-26) consta de estas dos capas que se alternan y producen una textura que sobresale hacia arriba. La capa basal a veces tiene poros entre especies, que están llenos de duendes o microcristales-duendes.
Las estructuras en capas se encuentran comúnmente en sedimentos en ambientes de aguas poco profundas submareales en áreas de mareas planas. La distribución, cantidad y forma de los estromatolitos están controladas por los caudales de agua de mar y las tasas de transporte de sedimentos.
2. Estructura de ojo de pájaro
Figura 8-27 Estructura de ojo de pájaro
(Basado en Lu Fengxiang et al., 2002)
En la micrita, dolomita o piedra caliza microcristalina (o esferulita), hay poros en forma de ojo de pájaro con un tamaño de 1 ~ 3 mm, dispuestos en lechos paralelos, y la estructura llena o semillena de leucita, calcita o anhidrita se llama estructura del ojo de un pájaro (Figura 8-27).
Debido a que a menudo aparecen en grupos, también se les llama estructuras (poros) en forma de ventana, en forma de tamiz o en forma de rejilla, y debido a que aparecen manchas blancas en la matriz gris oscura, también se les llama estructuras en forma de copo de nieve. En las rocas carbonatadas modernas y antiguas existen varias estructuras de ojo de isla:
1) Agujeros planos y aislados, de 1 a 3 mm de alto y varios milímetros de ancho. Se forma por el secado y contracción de los sedimentos expuestos a la superficie del agua, en su mayoría causados por burbujas, es decir, el sedimento originalmente contenía burbujas, que luego se llenaron de cristales brillantes.
2) Poros aislados, en su mayoría en forma de burbujas, con un diámetro de aproximadamente 1 a 3 mm, en su mayoría causados por burbujas, es decir, el sedimento originalmente contenía burbujas y luego se llenó de cristales brillantes.
3) Los ojos de los pájaros están dispuestos paralelos en la caliza de micrita o dolomita estriada. La matriz es esférica, hay sedimentos en los huecos y el relleno tiene una estructura de fondo. Provocada por la desecación, se desarrolla mejor en zonas mareales donde se combinan inundaciones continuas y exposición máxima.
Ilya (1959) realizó un estudio detallado sobre la estructura del ojo de pájaro. Propuso seis posibles razones: ① gotas de agua en el yeso; (2) burbujas en el yeso; ④ algas; ⑤Anhidrita;⑥Recristalización de diagénesis. La mayoría de la gente piensa que la contracción y las burbujas son las razones principales.
Las estructuras de ojo de pájaro se ven principalmente en la zona supramareal, algunas se encuentran en la zona intermareal y son extremadamente raras en la zona submareal. Si los poros del ojo de pájaro no se llenan o luego se disuelven en poros en forma de rejilla, pueden convertirse en espacios de almacenamiento de petróleo y gas.
3. Estructura subyacente
Debido a las diferentes características de los sedimentos en las cuevas carbonatadas, las estructuras que pueden indicar la parte superior e inferior de la formación rocosa se denominan estructuras indicadoras de fondo ( Figura 8-28). La parte inferior de la cueva está hecha de micrita y minerales de carbonato microcristalinos, y la parte superior está hecha de minerales de carbonato brillantes. La interfaz entre los dos es recta. Cada interfaz es paralela al plano de la roca. La interfaz entre ellos representa la interfaz deposicional en ese momento, o la discontinuidad deposicional. La dirección de la interfaz de cada cueva en la misma capa de roca es consistente, lo que no solo indica la dirección del lecho, sino que también indica las direcciones superior e inferior de la capa de roca, por lo que puede indicar la dirección superior e inferior original de la capa de roca.
Figura 8-28 La estructura expuesta en la cavidad del cuerpo de los gasterópodos
(Plioceno-Pleistoceno, Florida, EE. UU., ancho de la foto 0,38 mm)
4 .Suturas
Las suturas son las estructuras más comunes en los carbonatos. Según su relación con la formación de la formación rocosa, se puede dividir en juntas planas (estrato paralelo), juntas oblicuas y juntas verticales.
En general, se cree que las suturas se producen por disolución por presión en la etapa epigenética. Las suturas generalmente se desarrollan en piedra caliza de capa delgada y piedra caliza con capas intermedias arcillosas de capa delgada. Si la piedra caliza es espesa o hay pocas capas intermedias fangosas, habrá menos suturas.
Las suturas se pueden dividir en suturas visibles y microsuturas según su tamaño. El primero es visible a simple vista en las rocas, mientras que el segundo sólo puede distinguirse bajo un microscopio. Las microsuturas ocurren principalmente en los puntos de contacto entre dos partículas. La mayoría de ellas pasan por alto las partículas y algunas pasan a través de las partículas y el cemento. Pueden ser el resultado de la disolución por presión en los puntos de contacto indirectos de las partículas debido a la compactación en la diagénesis tardía. .