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第1章 引言1

1.1 碳酸盐成岩作用的重要性1

1.2 近年来碳酸盐成岩作用领域重要研究成果回顾2

1.2.1 低温条件下合成白云石获得成功2

1.2.2 白云化作用数值模拟的开展3

1.2.3 已有白云化模式的修正、完善和新模式的建立4

1.2.4 混合水白云化模式受到质疑4

1.2.5 淡水环境的部分成岩机制受到挑战5

1.2.6 锶同位素在碳酸盐研究中得到广泛应用6

1.3 今后的研究方向8

第2章 沉积碳酸盐矿物学9

2.1 沉积岩中常见碳酸盐矿物的总体特征9

2.2 文石11

2.3 镁方解石14

2.4 方解石19

2.5 白云石和原白云石21

第3章 碳酸盐成岩过程中的地球化学27

3.1 海相碳酸盐成岩过程中的元素地球化学27

3.1.1 有关流体的元素构成27

3.1.2 古代碳酸盐岩的元素构成28

3.1.3 现代碳酸盐沉积物中的锶、镁含量29

3.1.4 分配系数33

3.1.5 与成岩过程中碳酸盐矿物转变有关的元素迁移40

3.2 海相碳酸盐成岩过程中的同位素地球化学44

3.2.1 锶同位素44

3.2.2 氧同位素54

3.2.3 碳同位素58

第4章 碳酸盐溶解过程中的化学热力学67

4.1 化学热力学计算过程的推导与计算方法68

4.1.1 化学反应吉布斯自由能增量（△G）的计算68

4.1.2 化学反应平衡常数的计算70

4.1.3 碳酸盐地层中常见矿物的热力学参数72

4.2 与CO2(g)/CO2(aq)/H2CO3/HCO？/H+/CO？有关反应的平衡常数72

4.3 与H2S(g)/H＋/HS-/S2-有关反应的平衡常数76

4.4 不同温度和PCO2分压条件下，H2S和CO2对［H＋］贡献的讨论78

4.5 方解石的溶解过程81

4.6 白云石的溶解过程84

第5章 碳酸盐岩的孔隙87

5.1 碳酸盐岩孔隙类型的划分87

5.2 碳酸盐岩主要孔隙类型的定义和成因90

5.2.1 粒间孔隙90

5.2.2 粒内孔隙91

5.2.3 粒内溶孔和铸模孔92

5.2.4 晶间孔隙94

5.2.5 灰泥岩微孔96

5.2.6 晶洞孔隙97

5.2.7 生物骨架孔隙97

5.2.8 示底孔隙98

5.2.9 其他孔隙100

第6章 海相碳酸盐矿物的成岩蚀变性及其对海水信息的保存性103

6.1 海相碳酸盐矿物成岩蚀变性的定义及研究意义103

6.2 海相碳酸盐矿物成岩蚀变性的鉴别分析方法104

6.2.1 偏光显微镜分析104

6.2.2 扫描电子显微镜分析105

6.2.3 元素分析106

6.2.4 阴极发光分析108

6.2.5 稳定同位素分析111

第7章 近地表环境碳酸盐的成岩作用115

7.1 近地表成岩环境的主要特点115

7.2 Longman提出的近地表环境碳酸盐成岩模式115

7.3 近地表成岩环境的划分117

7.4 海水潜流环境118

7.4.1 海水潜流环境的特征118

7.4.2 海水潜流环境的泥晶化作用121

7.4.3 海水潜流环境的胶结作用122

7.4.4 古代石灰岩中文石和镁方解石胶结物的识别130

7.4.5 海水环境的溶解作用131

7.5 淡水渗流环境132

7.5.1 溶解带的主要特征133

7.5.2 沉淀带的主要特征134

7.6 淡水潜流环境136

7.6.1 淡水潜流环境溶解与沉淀作用138

7.6.2 淡水潜流环境胶结物的组构139

7.6.3 不稳定碳酸盐矿物的新生变形作用140

7.6.4 淡水潜流环境胶结物的地球化学特征142

7.7 淡水与海水混合水环境143

7.7.1 淡水与海水混合水环境的识别144

7.7.2 淡水与海水混合水环境（混合带）的厚度145

7.7.3 淡水与海水混合水环境的成岩特征146

7.7.4 淡水与海水混合水环境成岩作用的驱动力146

第8章 表生（岩溶或喀斯特）环境碳酸盐的成岩作用148

8.1 碳酸盐表生成岩作用的定义、研究意义和一般性问题148

8.2 岩溶环境的划分和岩溶作用的控制因素149

8.2.1 岩溶环境的划分149

8.2.2 岩溶作用的控制因素150

8.3 岩溶作用的流体和碳酸盐的溶解154

8.4 古岩溶的识别157

8.4.1 古岩溶地层特征158

8.4.2 岩溶作用对碳酸盐铁、锰含量的影响及其在古岩溶判断中的意义159

8.4.3 碳酸盐岩的阴极发光分析及其在古岩溶判断中的意义161

8.4.4 高岭石／地开石的存在及其在古岩溶判断中的意义165

8.5 古岩溶环境中碳酸盐的沉淀作用170

8.5.1 控制岩溶水Mg/Ca比值、岩溶碳酸盐矿物相和碳、氧同位素组成的主要因素171

8.5.2 与古岩溶有关的孔洞缝中方解石沉淀物的地球化学特征173

第9章 中-深埋藏环境和热液环境碳酸盐的成岩作用177

9.1 中-深埋藏环境和热液环境的定义177

9.1.1 中-深埋藏环境的定义177

9.1.2 热液环境的定义179

9.2 中-深埋藏环境的一般成岩特征179

9.3 中-深埋藏环境碳酸盐的溶解作用182

9.3.1 中-深埋藏环境中白云石的溶解182

9.3.2 中-深埋藏环境中方解石的溶解184

9.3.3 中-深埋藏环境中碳酸盐的溶解机制186

9.4 中-深埋藏环境碳酸盐的沉淀作用189

9.5 碳酸盐岩的压实与压溶作用192

9.5.1 压实作用193

9.5.2 压溶作用196

9.5.3 影响碳酸盐岩压溶作用的因素197

9.6 热液环境对碳酸盐成岩作用的影响199

9.6.1 热液环境中碳酸盐岩的主要特征199

9.6.2 与碳酸盐溶解作用有关的低点207

第10章 硫酸盐还原作用对碳酸盐成岩作用的影响209

10.1 硫酸盐还原作用的定义和一般性问题209

10.2 硫酸盐还原作用对流体pH值的影响210

10.3 硫酸盐还原作用与碳酸盐溶解作用的关系211

10.3.1 金属硫化物的沉淀211

10.3.2 富氧流体的介入和H2S的氧化作用212

10.3.3 流体的混合作用213

10.3.4 相对低温的环境214

10.3.5 深埋藏环境中高温流体的运移214

10.3.6 与构造抬升有关的降温过程215

10.4 硫酸盐还原过程中固体相体积与孔隙度的变化及对压力的影响215

10.5 硫酸盐还原作用对成岩流体锶含量的影响217

10.6 与TSR有关的碳酸盐沉淀过程及控制因素218

10.7 硫酸盐或硫酸盐还原作用对白云石溶解和沉淀的影响223

10.7.1 硫酸盐还原作用对白云石沉淀的影响223

10.7.2 硫酸盐对白云石溶解的影响223

第11章 白云岩的成因和白云化作用226

11.1 白云石形成环境的化学热力学和动力学条件227

11.2 与白云化作用有关的化学反应和质量平衡230

11.3 白云化作用与岩石孔隙度和渗透率的变化231

11.4 白云岩／白云石的结构236

11.4.1 岩石的结构分类236

11.4.2 白云岩／白云石的结构与形成温度238

11.4.3 白云岩／白云石的结构与岩石物性244

11.4.4 白云岩／白云石结构的演化245

11.5 白云化作用的模式252

11.5.1 与白云化作用模式有关的定义252

11.5.2 准同生白云岩和微生物／有机质模式254

11.5.3 超咸水环境的白云化模式255

11.5.4 亚咸水环境和混合带模式259

11.5.5 海水白云化260

11.5.6 中-深埋藏环境和相应的白云化模式261

参考文献268

附录282