碳酸鹽巖微相研究現狀與未來運用研究

引言：碳酸鹽巖是一種重要的儲油巖，碳酸鹽巖油氣勘探工作促進了人們對碳酸鹽巖微相的深入研究，微相分析方法在碳酸鹽巖沉積學的研究中也十分重要。本文介紹了碳酸鹽巖微相研究的簡要歷程，重點介紹了碳酸鹽巖微相研究的方法和技術手段，以及人們對碳酸鹽巖微相分析和解釋的研究成果和應用，并對近年來微相分析研究的新進展進行了總結和展望。

一、碳酸鹽巖微相研究簡要歷程

早期的微相研究主要以巖石學偏光顯微鏡觀察為主要分析手段。最早進行微相研究工作應為奧地利格拉茨大學的peters，在他1863年發表的題為“達斯坦石灰巖中的有孔蟲”論文中，曾評價了薄片在闡明古生態和古地理問題方面的作用。

1927年，udden和walte在發表的論著中闡述了說明他們怎樣利用偏光鏡來描述和研究石灰巖的微相特征，并將鑒定成果最終應用到了得克薩斯的油氣勘探中。

19世紀30年代，sander和pia在碳酸鹽巖的顯微鏡研究方面取得了突破性進展，首次介紹了現代碳酸鹽的綜合研究成果。

1949年，brown最早提出了“微相”這一概念，隨后cuvillier在1952年又對它進行了重新定義。

1962年，folk和dunham根據顆粒類型與泥晶一亮晶一顆粒相對含量，對沉積環境能量進行了分析，并提出了分類方法 。

70年代， wilson系統總結了碳酸鹽巖沉積學與微相研究方法， 提出了24個標準微相和9個相帶的沉積模式。

80年代， 楊承運和卡羅茲用微相方法對碳酸鹽巖進行了分類， 并對微相分析方法進行系統闡述[3]。

二、碳酸鹽巖微相研究方法和技術手段

要合理的進行微相的分析研究，必須進行野外地質研究，通過對野外露頭和巖心的觀察，可以識別的相標志有：巖性標志、巖石結構和顏色、層理、沉積構造、成巖特征、化石和生物構造等。在早期的巖石薄片分析研究中，也強調把野外工作和室內薄片研究結合起來。近十幾年來，微相的研究方法不斷推陳出新，取得了十分顯著的成就。

1.初步分析方法

對巖石樣品最基本的也是最初的操作是磨制成薄片，也可以是制作切片、揭片，或者是鑄體、刻蝕和染色。碳酸鹽巖薄片顯微鏡研究為微相分析提供了必要的基礎資料。 2.精細分析方法 隨著研究的進一步深入，研究沉積微相最有潛力的技術是常規的薄片資料與更為精細的顯微鏡（如：掃描電子顯微鏡、陰極發光顯微鏡和熒光顯微鏡）和礦物學、地球化學綜合研究。tucker（1981）對下列不同的顯微鏡技術做了極好的綜述：掃描電子顯微鏡、陰極發光顯微鏡、x射線衍射和沉積巖化學分析技術[2]。 2.1立體掃描電子顯微鏡 立體掃描電子顯微鏡（簡稱為掃描電鏡，sem）技術的應用，對我們了解碳酸鹽巖沉積、成巖過程及其產物都有很大的幫助。它的優點是能高度聚焦，形成極小表面的三維（微和超微尺度）優秀照片，分辨率高，放大倍數高達10至100000倍。是碳酸鹽巖綜合研究分析中非常重要的手段之一。 2.2熒光顯微鏡 熒光代表物質被可見光或紫外線照射時的發光特征。碳酸鹽巖的熒光可能由有機質形成，可以用拋光切片和厚的薄片進行研究。碳酸鹽巖熒光發光技術主要應用在：（1）識別隱藏的顯微組構；（2）區別原地和異地的微晶灰巖；（3）了解生物的礦化作用過程；（4）研究細紋層狀灰巖的有機組分。 2.3陰極發光顯微鏡 陰極發光顯微鏡（cl）是研究碳酸鹽巖巖石學、成巖顯微構造以及生物沉積的重要工具也是研究海相和非海相碳酸鹽巖的重要工具。它通過電子轟擊拋光薄片和拋光巖石表面激發發光，發光特征取決于被激發固體的物質特征，這些特征包括晶體結構、晶格缺陷以及化學成分等。陰極發光研究通常與巖石學顯微鏡和稀有元素分析相結合，并且已經成為微相分析的重要組成部分。 2.4流體包裹體 礦物流體包裹體常用于研究沉積巖成巖作用、烴類物質的成因和運移、礦物沉積、構造地質學和巖石學等方面的問題，近20年來越來越被研究人員重視。解釋流體包裹體的基本假設條件是流體包裹體發育在封閉體系中，與其形成時的其他流體具有相同的成分和濃度。具有流體包裹體的碳酸鹽晶體在拋光切片和薄片中呈現黑色，在碳酸鹽晶體中由水成液體和氣體組成的霧狀包裹體，可以提供膠結物的成巖環境信息。 流體包裹體的研究需要用到巖石學顯微鏡、加熱和冷凍裝置。實際的研究工作中，還常將陰極發光顯微鏡和穩定同位素分析與之相結合。 三、碳酸鹽巖微相研究新進展與未來展望 近年來，碳酸鹽巖微相的研究和應用也取得了很大的進展，主要體現在以下幾個方面：（1）新技術的應用：為了最愛限度的開發微相分析所應用的資料信息，除了使用偏光顯微鏡以外，還用到了一些新的技術手段，如陰極發光顯微鏡、流體包裹體顯微鏡、掃描電子顯微鏡以及穩定同位素地球化學技術。現在，為了進行沉積微相分析，評價盆地中可能發育的沉積儲集體，對巖石薄片進行定量分析也是不可缺少的方法。（2）新的古、今碳酸鹽巖對比研究資料的應用：由于地質歷史中的生物系統、地質因素以及化學作用都會隨著時間的變化而變化。所以，現代碳酸鹽巖的沉積體系僅能部分反映地史中古地理背景和沉積環境的變化。但是，研究現代碳酸鹽巖的形成過程，能讓我們了解生物對碳酸鹽發育的影響，幫助我們了解和認識在古代碳酸鹽巖中有哪些物理作用、生物和生物遺跡以及化學作用能夠被保存和記錄下來。因此，現代深淺海碳酸鹽巖沉積作用的研究，對古代碳酸鹽微相解釋具有重要的意義。總的來說，微相的研究近年來有很大發展，以由過去的單純的分析環境轉為研究巖石的成因、沉積作用的過程、成巖作用變化及其與巖石孔隙演化關系等，由傳統的定性化研究方法（主要指用巖石學偏光顯微鏡進行的微相研究）發展到定量化研究沉積微相及微相組合，研究內容漸趨豐富并逐步向各學科分散、滲透，不論是從研究內容還是研究方法上都取得了長足的進步。 參考文獻 [1]馮增昭.碳酸鹽巖巖相古地理學[m].石油工業出版社，1989，5. [2]flügel.碳酸鹽巖微相：分析、解釋及應用[m].馬永生，主譯.地質出版社，2006，10. [3]包洪平，楊承運.碳酸鹽巖微相分析及其在巖相古地理研究中的意義[m].巖相古地理，1999，19（6）：23-29. [4]初廣震.塔里木盆地寒武-奧陶系碳酸鹽巖微相與成巖作用研究[d].北京：中國地質大學，2010，5. （作者單位：1、太原理工大學研究生院；2、大同煤炭職業技術學院）

作者簡介

張慧霞，女，1981年 籍貫：河北省阜平縣 學歷：研究生 職稱：講師 單位：山西省太原理工大學研究生院 研究方向：地質工程。