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第六章 碳酸盐岩第六章 碳酸盐岩carbonate rocks第一节第一节 绪言绪言碳酸盐岩碳酸盐岩主要由方解石和白云石等碳主要由方解石和白云石等碳酸盐矿物组成的沉积岩，如石灰岩、白云岩。酸盐矿物组成的沉积岩，如石灰岩、白云岩。碳酸盐岩约占沉积岩总量的碳酸盐岩约占沉积岩总量的20%，仅次于，仅次于粘土岩和砂岩。粘土岩和砂岩。我国沉积岩覆盖面积约我国沉积岩覆盖面积约75%，其中碳酸盐，其中碳酸盐岩占沉积岩覆盖面积的岩占沉积岩覆盖面积的55%，如南方，如南方Z、Pz1、T、北方北方Pt、Pz1。碳酸盐岩的经济价值碳酸盐岩的经济价值主要的生油气岩和储油气岩。主要的生油气岩和储油气岩。冶金熔剂、化工原料、耐火工业原料、提冶金熔剂、化工原料、耐火工业原料、提炼炼Mg的原料。的原料。地下水的储集岩。地下水的储集岩。除油气外，还蕴藏着丰富的金属和非金属除油气外，还蕴藏着丰富的金属和非金属矿产，矿产，Fe、Cu、Pb、Zn、Hg、P。第二节第二节 碳酸盐岩的成分碳酸盐岩的成分一、碳酸盐岩的矿物成分一、碳酸盐岩的矿物成分1主要的主要的碳酸盐矿物为方解石和白云石碳酸盐矿物为方解石和白云石方解石矿物体系：方解石、文石、高镁方解方解石矿物体系：方解石、文石、高镁方解石、低镁方解石石、低镁方解石白云石矿物体系：白云石、原白云石白云石矿物体系：白云石、原白云石2次要的次要的碳酸盐矿物：铁白云石、菱铁矿、菱镁矿等。碳酸盐矿物：铁白云石、菱铁矿、菱镁矿等。3非非碳酸盐的自生矿物：石膏、天青石、重晶石、萤石、石盐等。碳酸盐的自生矿物：石膏、天青石、重晶石、萤石、石盐等。4陆源陆源矿物：粘土矿物、石英、长石、云母、绿泥石、重矿物等。矿物：粘土矿物、石英、长石、云母、绿泥石、重矿物等。5还常含有机质。还常含有机质。二、碳酸盐岩的化学成分二、碳酸盐岩的化学成分1主要的主要的化学成分：化学成分：CaO、MgO、CO2其次其次为：为：SiO2、TiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、K2O、Na2O、H2O等等纯石灰岩纯石灰岩：CaO占占56%、CO2占占44%。纯白云岩纯白云岩：CaO占占30.4%、MgO占占21.7%、CO2占占47.9%。2微量元素微量元素：Sr、Ba、Mn、Co、Ni、Pb、Zn、Cu、Cr、V、Ga、Ti、B等。等。3同位素同位素：（1）氧同位素：）氧同位素：O18、O16。（2）碳同位素：）碳同位素：C14、C13、C12。（3）用途：判断古温度、古盐度、）用途：判断古温度、古盐度、C14可以确定在可以确定在2万年以内碳酸盐岩的年龄。万年以内碳酸盐岩的年龄。第三节第三节 碳酸盐岩的结构组分碳酸盐岩的结构组分主要主要结构组分结构组分颗粒颗粒泥泥胶结物胶结物生物格架生物格架晶粒晶粒次要次要结构组分结构组分陆源物质陆源物质其它化学沉淀物质其它化学沉淀物质有机质有机质派生派生结构组分结构组分孔隙孔隙一、颗粒（一、颗粒（grains）碳酸盐岩中的颗粒，与陆源碎屑岩中的颗碳酸盐岩中的颗粒，与陆源碎屑岩中的颗粒（砾、砂、粉砂）相似。粒（砾、砂、粉砂）相似。碳酸盐岩碳酸盐岩中的颗粒中的颗粒内颗粒内颗粒（盆内颗粒）（盆内颗粒）外颗粒外颗粒（盆外颗粒）（盆外颗粒）非生物碎屑颗粒：内非生物碎屑颗粒：内碎屑、鲕粒、球粒等碎屑、鲕粒、球粒等生物碎屑颗粒生物碎屑颗粒内颗粒内颗粒是指在沉积地区或沉积环境以内形成的碳酸盐成分颗粒。是指在沉积地区或沉积环境以内形成的碳酸盐成分颗粒。内颗粒的内颗粒的成因成因化学沉积化学沉积作用的产物作用的产物机械破碎机械破碎作用的产物作用的产物生物生物作用的产物作用的产物三种三种作用的综合产物作用的综合产物福克（福克（Folk,1959,1962）将这种颗粒称为）将这种颗粒称为“异化颗粒异化颗粒”（allochem）或）或“异化组分异化组分”。1内碎屑内碎屑（intraclast）主要是沉积盆地中沉积不久的、半固结或固结的碳酸盐岩岩层，受波浪、潮汐水流、风暴等的作用，破碎、搬运、磨蚀、再沉积而成的碎屑颗粒，也可以是其他作用形成的。主要是沉积盆地中沉积不久的、半固结或固结的碳酸盐岩岩层，受波浪、潮汐水流、风暴等的作用，破碎、搬运、磨蚀、再沉积而成的碎屑颗粒，也可以是其他作用形成的。根据直径大小，可把内碎屑划分为根据直径大小，可把内碎屑划分为砾屑砾屑、砂屑砂屑、粉屑粉屑和和泥屑泥屑四个级别。四个级别。竹叶状砾屑竹叶状砾屑砾 屑砾 屑砂 屑砂 屑粉 屑粉 屑巴哈马滩巴哈马滩泥屑的泥屑的成因成因机械破碎成因的泥屑机械破碎成因的泥屑化学沉淀成因的泥晶或微晶化学沉淀成因的泥晶或微晶泥级的生物碎屑泥级的生物碎屑泥级的内碎屑泥级的内碎屑泥屑泥屑2鲕粒鲕粒（ooid）鲕粒鲕粒：具有：具有核心核心和和同心层同心层结构的球状颗粒，很象鱼子，大小结构的球状颗粒，很象鱼子，大小20.25mm，多为为，多为为10.5mm（粗砂级）。（粗砂级）。核心核心内碎屑、化石、陆源碎屑等。内碎屑、化石、陆源碎屑等。同心层同心层主要是泥晶方解石，现代主要是文石。主要是泥晶方解石，现代主要是文石。500 m500 m根据鲕粒结构和形态，鲕粒分为：根据鲕粒结构和形态，鲕粒分为：正常鲕正常鲕表皮鲕（表鲕）表皮鲕（表鲕）复鲕复鲕放射鲕放射鲕单晶鲕单晶鲕多晶鲕多晶鲕负鲕（空心鲕）负鲕（空心鲕）藻鲕藻鲕鲕粒的鲕粒的成因成因生物说生物说（藻成因）（藻成因）无机说无机说：将鲕粒的形成与它的结构特征、生成环境联系起来：将鲕粒的形成与它的结构特征、生成环境联系起来卡耶卡耶(Cayeux,1935)提出鲕粒生长的提出鲕粒生长的必要条件必要条件：CaCO3供应丰富且达到饱和，有充分的核心来源，水要受到搅动。供应丰富且达到饱和，有充分的核心来源，水要受到搅动。韦尔韦尔(Wwyl,1967)在巴哈马地区进行的实验观察，对鲕粒的同心层结构的生成有较好的说明。在巴哈马地区进行的实验观察，对鲕粒的同心层结构的生成有较好的说明。卡罗兹卡罗兹(Carozzi,1960)对鲕粒的成因也有较具体的论述。对鲕粒的成因也有较具体的论述。两个两个控制因素控制因素：搬运水流的强度成鲕环境中的水的动荡程度：搬运水流的强度成鲕环境中的水的动荡程度3藻粒藻粒与藻类有成因联系的颗粒，包括藻鲕、藻灰结核、藻团块、藻碎屑等。与藻类有成因联系的颗粒，包括藻鲕、藻灰结核、藻团块、藻碎屑等。藻鲕藻鲕在藻参与下形成的鲕。在藻参与下形成的鲕。藻灰结核藻灰结核：2mm的的“鲕粒鲕粒”（豆粒、核形石）（豆粒、核形石）藻团块藻团块藻类粘结增长而成的颗粒，但它不具同心层结构。藻类粘结增长而成的颗粒，但它不具同心层结构。藻碎屑藻碎屑较大的藻粘结颗粒（包括藻团块）或藻粘结格架被破碎和磨蚀而成的藻颗粒，其形态似砾屑或砂屑。较大的藻粘结颗粒（包括藻团块）或藻粘结格架被破碎和磨蚀而成的藻颗粒，其形态似砾屑或砂屑。4球粒球粒(pellet)和和粪球粒粪球粒(fecal pellet)球粒球粒较细粒的较细粒的(粉砂级或细砂级粉砂级或细砂级)、不具特殊内部结构的、泥晶的、球形卵形的、分选较好的颗粒。、不具特殊内部结构的、泥晶的、球形卵形的、分选较好的颗粒。粪球粒粪球粒呈卵形或椭球形，分选甚好，有机质含量较高，在薄片中呈暗色。呈卵形或椭球形，分选甚好，有机质含量较高，在薄片中呈暗色。二、泥（二、泥（mud）泥泥指泥级的碳酸盐质点，指泥级的碳酸盐质点，“微晶碳酸盐泥微晶碳酸盐泥”、“微晶微晶”、“泥晶泥晶”、“泥屑泥屑”。泥泥灰泥灰泥云泥云泥现代碳酸盐沉积物中，灰泥大多由针状文石组成，针状文石晶体平均长度近于现代碳酸盐沉积物中，灰泥大多由针状文石组成，针状文石晶体平均长度近于0.03mm，宽度约为长度的，宽度约为长度的1/10。灰泥的灰泥的成因成因化学沉淀化学沉淀作用生成的作用生成的针状文石针状文石机械破碎机械破碎作用生成的作用生成的泥屑泥屑生物作用生物作用生成的：生成的：在活的钙质藻中含大量针状文石在活的钙质藻中含大量针状文石云泥的成因更复杂云泥的成因更复杂三、胶结物（三、胶结物（cement）胶结物胶结物沉淀于颗粒之间的结晶方解石或其他矿物。沉淀于颗粒之间的结晶方解石或其他矿物。特点特点：晶粒一般比灰泥粗大，：晶粒一般比灰泥粗大，0.005mm或或0.01mm。由于晶粒较清洁明亮，常称作由于晶粒较清洁明亮，常称作“亮晶方解石亮晶方解石”、“亮晶方解石胶结物亮晶方解石胶结物”、“亮晶。亮晶。胶结物的胶结物的成因成因在颗粒沉积以后，由颗粒之间的粒间水以化学沉淀的方式沉淀生成的，常称为在颗粒沉积以后，由颗粒之间的粒间水以化学沉淀的方式沉淀生成的，常称为“淀晶方解石淀晶方解石”、“淀晶方解石胶结物淀晶方解石胶结物”、“淀晶淀晶”。常具常具世代结构世代结构第一世代：马牙状、栉壳状第一世代：马牙状、栉壳状第二世代：嵌晶粒状第二世代：嵌晶粒状其他成分的胶结物：白云石、石膏。其他成分的胶结物：白云石、石膏。其他胶结类型：晶粒胶结、嵌晶胶结（似花岗胶结）、连晶胶结、新月型重力胶结。其他胶结类型：晶粒胶结、嵌晶胶结（似花岗胶结）、连晶胶结、新月型重力胶结。四、晶粒（四、晶粒（crystalline grain）晶粒晶粒晶粒碳酸盐岩晶粒碳酸盐岩(结晶碳酸盐岩结晶碳酸盐岩)的主要结构组分。的主要结构组分。中中-粗晶粗晶细晶细晶粉晶粉晶按粒度分按粒度分：砾晶、砂晶、粉晶、泥晶。：砾晶、砂晶、粉晶、泥晶。砂晶砂晶分为极粗晶、粗晶、中晶、细晶、极细晶分为极粗晶、粗晶、中晶、细晶、极细晶按晶形分按晶形分：自形晶、半自形晶、他形晶：自形晶、半自形晶、他形晶按相对大小分按相对大小分：斑晶、包含晶：斑晶、包含晶五、生物格架（五、生物格架（organic framework）生物格架生物格架主要是指原地生长的群体生物如珊瑚、苔藓、海绵、层孔虫等，以其坚硬的钙质骨骼所形成的骨骼格架。主要是指原地生长的群体生物如珊瑚、苔藓、海绵、层孔虫等，以其坚硬的钙质骨骼所形成的骨骼格架。骨架礁骨架礁粘结礁粘结礁障积礁澳大利亚现代生物礁障积礁澳大利亚现代生物礁一些藻类，如蓝绿藻和红藻，其粘液可以粘结其他碳酸盐组分，如灰泥、颗粒、生物碎屑等，从而形成一些藻类，如蓝绿藻和红藻，其粘液可以粘结其他碳酸盐组分，如灰泥、颗粒、生物碎屑等，从而形成粘结格架粘结格架，如各种叠层石、其他粘结格架。，如各种叠层石、其他粘结格架。骨骼格架和粘结格架是骨骼格架和粘结格架是礁碳酸盐岩礁碳酸盐岩必不可少的组分。必不可少的组分。六、主要结构类型六、主要结构类型颗粒颗粒(或粒屑或粒屑)结构结构颗粒颗粒+碳酸盐泥碳酸盐泥(+或胶结物或胶结物)生物骨架生物骨架(格架格架)结构结构由造架的生物和粘结的生物与填隙的颗粒或泥晶基质及亮晶胶结物构成由造架的生物和粘结的生物与填隙的颗粒或泥晶基质及亮晶胶结物构成泥晶结构泥晶结构或微晶结构或微晶结构由泥晶方解石组成由泥晶方解石组成晶粒结构晶粒结构及及残余结构残余结构经过强烈重结晶作用或白云化作用经过强烈重结晶作用或白云化作用第四节 碳酸盐岩的研究方法第四节 碳酸盐岩的研究方法一、野外研究方法一、野外研究方法用稀盐酸（用稀盐酸（1:7或或5%）对碳酸盐岩进行鉴别）对碳酸盐岩进行鉴别酸蚀法，观察岩石的结构酸蚀法，观察岩石的结构二、室内研究方法二、室内研究方法1薄片法薄片法2揭片法（揭片法，印膜法）揭片法（揭片法，印膜法）3酸蚀法酸蚀法4染色法染色法茜素红茜素红+HCl方解石、文石、高镁方解石、毒重石方解石、文石、高镁方解石、毒重石深红色深红色铁白云石、菱锶矿、含铁白云石铁白云石、菱锶矿、含铁白云石紫色紫色白云石、白云石、(硬硬)石膏、菱铁矿、菱锰矿、菱镁矿石膏、菱铁矿、菱锰矿、菱镁矿无色无色5全样品的难溶组分分离法全样品的难溶组分分离法6化学分析法化学分析法7差热分析法差热分析法8热重分析法热重分析法9热发光法热发光法10电子显微镜法电子显微镜法11X射线衍射法射线衍射法12同位素法同位素法13放射性碳测定年龄法放射性碳测定年龄法14其他方法其他方法思 考 题思 考 题1、试述碳酸盐岩的主要结构组分的含义及特征、试述碳酸盐岩的主要结构组分的含义及特征2、试述鲕粒类型与形成时水动力条件关系、试述鲕粒类型与形成时水动力条件关系3、对比碳酸盐岩中灰泥和亮晶方解石胶结物的成因与特征、对比碳酸盐岩中灰泥和亮晶方解石胶结物的成因与特征第五节第五节 碳酸盐岩的生物骨骼组分碳酸盐岩的生物骨骼组分一、碳酸盐岩中生物骨骼的主要矿物成分一、碳酸盐岩中生物骨骼的主要矿物成分主要矿物成分主要矿物成分钙碳酸盐钙碳酸盐(钙质钙质)钙磷酸盐钙磷酸盐(磷质磷质)氧化硅氧化硅(硅质硅质)有机化合物有机化合物钙质钙质为为绝大部分无脊椎动物绝大部分无脊椎动物和和藻类藻类植物的造骨物质植物的造骨物质二、钙质生物骨骼的结构二、钙质生物骨骼的结构骨骼结构骨骼结构是指组成生物骨骼的矿物晶体的形状、大小、排列以及晶粒间的相互关系。是指组成生物骨骼的矿物晶体的形状、大小、排列以及晶粒间的相互关系。粒状粒状纤状纤状片状片状柱状柱状按按晶体的空间分布形态晶体的空间分布形态分分晶粒结构晶粒结构按单晶形状按单晶形状连生单晶连生单晶网格单晶网格单晶薄壁单晶薄壁单晶单晶结构单晶结构海百合海百合海百合茎海百合茎海百合茎海百合茎海胆类的主要特征海胆类的主要特征2、纤状结构、纤状结构(Fibrous texture)层层(正正)纤结构纤结构柱纤结构柱纤结构球纤结构球纤结构柱层纤结构柱层纤结构玻纤结构玻纤结构层层(正正)纤结构纤结构柱纤结构柱纤结构玻纤结构玻纤结构3、片状结构、片状结构(Sheetlike texture)平行片状结构平行片状结构倾斜片状结构倾斜片状结构交错片状结构交错片状结构复杂交错片状结构复杂交错片状结构珍珠结构珍珠结构倾斜片状结构倾斜片状结构原生结构原生结构粒状结构（除晶粒结构外）粒状结构（除晶粒结构外）纤、柱、片状结构纤、柱、片状结构次生结构次生结构晶粒结构晶粒结构各种钙质化石原生显微结构存在低级到高级的演化：粒状各种钙质化石原生显微结构存在低级到高级的演化：粒状纤纤(柱柱)状状片状片状单晶结构单晶结构第六节 石灰岩第六节 石灰岩limestone思 考 题思 考 题1、按下列要求阐述福克、按下列要求阐述福克(1962)的石灰岩分类：三端元组分的名称及含义、四种主要岩石类型的名称及存在的主要优点、存在的问题。的石灰岩分类：三端元组分的名称及含义、四种主要岩石类型的名称及存在的主要优点、存在的问题。2、试分析亮晶砂屑灰岩、泥晶鲕粒灰岩、泥晶球粒灰岩、亮晶生物屑灰岩以及泥晶灰岩的形成环境、试分析亮晶砂屑灰岩、泥晶鲕粒灰岩、泥晶球粒灰岩、亮晶生物屑灰岩以及泥晶灰岩的形成环境一、石灰岩的成分分类一、石灰岩的成分分类（一）成分分类（一）成分分类不同的矿物成分组合不同的矿物成分组合不同的岩石系列不同的岩石系列划分依据：方解石和白云石的相对含量划分依据：方解石和白云石的相对含量1石灰岩石灰岩-白云岩系列白云岩系列根据根据方解石方解石和和白云石白云石的相对含量划分的岩石类型的相对含量划分的岩石类型岩 石 类 型方解石白云石岩 石 类 型方解石白云石纯石灰岩纯石灰岩10095%9575%7550%5025%255%50%05%含白云的石灰岩含白云的石灰岩525%白云质石灰岩白云质石灰岩2550%灰质白云岩灰质白云岩5075%含灰的白云岩含灰的白云岩7595%白云岩纯白云岩石灰岩白云岩纯白云岩石灰岩95100%野外常用的四种类型野外常用的四种类型岩石名称岩石名称矿物成分矿物成分1（纯）石灰岩（纯）石灰岩方解石方解石75%2 白云质石灰岩白云质石灰岩方解石方解石7550%，白云石，白云石2550%3 灰质白云岩灰质白云岩白云石白云石7550%，方解石，方解石2550%4（纯）白云岩（纯）白云岩白云石白云石75%2、石灰岩、石灰岩-粘土岩系列粘土岩系列岩 石 类 型方解石粘土矿物岩 石 类 型方解石粘土矿物石 纯石灰岩石 纯石灰岩10095%9575%7550%5025%255%50%05%灰 含泥的石灰岩灰 含泥的石灰岩525%岩 泥质石灰岩岩 泥质石灰岩2550%粘 灰质粘土岩粘 灰质粘土岩5075%土 含灰的粘土岩土 含灰的粘土岩7595%岩 纯粘土岩岩 纯粘土岩95100%注：注：“泥泥”是指粘土成分的泥。是指粘土成分的泥。如果是石灰岩与粉砂岩、砂岩的过渡系列呢？如果是石灰岩与粉砂岩、砂岩的过渡系列呢？3、三组分或多组分的分类、三组分或多组分的分类用三端元或多端元的图解分类，如石灰岩用三端元或多端元的图解分类，如石灰岩-白云岩白云岩-粘土岩系列。粘土岩系列。二、两级或三级分类命名原则二、两级或三级分类命名原则两级两级，即以，即以50%和和5025%的两个含量级别进行分类命名。的两个含量级别进行分类命名。凡含量凡含量50%的，用它定岩石的基本名称以的，用它定岩石的基本名称以“XX岩岩”表示之表示之凡含量凡含量5025%的，用它定岩石基本名称的主要形容词，以的，用它定岩石基本名称的主要形容词，以“XX质质”表示之表示之凡含量凡含量2510%的，用它定岩石基本名称的次要形容词，以的，用它定岩石基本名称的次要形容词，以“含含XX”表示之表示之三级三级，以，以50%，5025%、2510%三个含量级别进行分类命名。三个含量级别进行分类命名。二、石灰岩的结构分类二、石灰岩的结构分类1、福克、福克(Folk,1959,1962)的石灰岩分类的石灰岩分类三端元三端元异化颗粒异化颗粒Allochem微晶方解石泥微晶方解石泥Microcrystalline calcite ooze亮晶方解石胶结物亮晶方解石胶结物Sparry calcite cement三个主要岩类三个主要岩类、亮晶异化石灰岩亮晶异化石灰岩、微晶异化石灰岩微晶异化石灰岩、微晶石灰岩微晶石灰岩水动力条件较弱水动力条件较弱水动力条件很弱水动力条件很弱水动力条件很强水动力条件很强石灰岩石灰岩与陆源碎屑与陆源碎屑砂岩砂岩的对比的对比、类、类异常化学岩异常化学岩，类，类正常化学岩正常化学岩由生物格架所组成的礁石灰岩由生物格架所组成的礁石灰岩生物岩生物岩（类）（类）Folk还根据异化颗粒、微晶方解石泥、亮晶方解石胶结物的相对含量，仿照碎屑岩的结构成熟度的概念，提出了还根据异化颗粒、微晶方解石泥、亮晶方解石胶结物的相对含量，仿照碎屑岩的结构成熟度的概念，提出了石灰岩的结构成熟度石灰岩的结构成熟度的概念。的概念。Folk分类的分类的特点特点：1、将碎屑岩的结构观点系统地引进到碳酸盐岩中来，、将碎屑岩的结构观点系统地引进到碳酸盐岩中来，首先首先提出异化颗粒和异常化学岩的观点，提出异化颗粒和异常化学岩的观点，打破了打破了石灰岩的陈旧一统的石灰岩的陈旧一统的“化学岩化学岩”的概念。的概念。2、创建了创建了一套全新的石灰岩结构分类和术语系统。一套全新的石灰岩结构分类和术语系统。3、未考虑重结晶作用的影响。、未考虑重结晶作用的影响。2、邓哈姆、邓哈姆(Dunham,1962)的石灰岩分类的石灰岩分类颗粒颗粒-灰泥石灰岩灰泥石灰岩两端元两端元组分分类组分分类两个端元两个端元颗粒颗粒grain(异化颗粒异化颗粒)泥泥mud(灰泥或微晶方解石泥灰泥或微晶方解石泥)主要岩石类型主要岩石类型颗粒岩颗粒岩Grainstone泥质颗粒岩泥质颗粒岩Packstone颗粒质泥岩颗粒质泥岩Wackstone泥岩泥岩Mudstone高能环境高能环境低能环境低能环境Dunham还划分出了两种特殊岩类还划分出了两种特殊岩类粘结岩粘结岩Boundstone结晶碳酸盐岩结晶碳酸盐岩Crystalline carbonateDunham的分类的分类Dunham分类的分类的优点优点：(1)简明扼要，有高度的概括性。简明扼要，有高度的概括性。(2)与福克的分类相比，增加了一类结晶碳酸盐岩。与福克的分类相比，增加了一类结晶碳酸盐岩。Dunham分类的分类的缺点缺点：术语系统比较别扭和欠严谨，如术语系统比较别扭和欠严谨，如“泥岩泥岩”易与粘土岩中的易与粘土岩中的“泥岩泥岩”相混。相混。首先把石灰岩分为、大类。首先把石灰岩分为、大类。第第大类：颗粒大类：颗粒-灰泥石灰岩（分布最广）灰泥石灰岩（分布最广）第第大类：晶粒石灰岩大类：晶粒石灰岩第第大类：生物格架大类：生物格架-礁石灰岩礁石灰岩然后再根据具体特征进一步划分。然后再根据具体特征进一步划分。3、冯增昭的石灰岩分类、冯增昭的石灰岩分类3、命名实例、命名实例某石灰岩中，灰泥某石灰岩中，灰泥30%，海百合碎屑，海百合碎屑60%，其它碎屑，其它碎屑10%。灰泥质海百合屑灰岩灰泥质海百合屑灰岩含灰泥砂屑灰岩某石灰岩中，灰泥含灰泥砂屑灰岩某石灰岩中，灰泥22%，砂屑，砂屑70%，生屑，生屑8%。亮晶鲕粒灰岩某石灰岩中，鲕粒亮晶鲕粒灰岩某石灰岩中，鲕粒75%，亮晶方解石，亮晶方解石25%。亮晶砂屑含云灰岩某碳酸盐岩中，方解石亮晶砂屑含云灰岩某碳酸盐岩中，方解石85%，白云石，白云石15%，砂屑，砂屑70%，亮晶，亮晶30%。4、注意事项、注意事项两个两个100%：矿物成分总含量为：矿物成分总含量为100%，结构组分总含量为，结构组分总含量为100%。基本名称基本名称：结构：结构+成分命名成分命名综合命名：综合命名：灰白色白云化具渗流粉砂亮晶鲕粒含云灰岩灰白色白云化具渗流粉砂亮晶鲕粒含云灰岩颜色颜色+成岩作用类型成岩作用类型+特殊矿物特殊矿物+特殊结构构造特殊结构构造+基本名称。基本名称。灰色含海绿石亮晶生物屑石灰岩灰色含海绿石亮晶生物屑石灰岩三、石灰岩的主要类型三、石灰岩的主要类型1、颗粒石灰岩、颗粒石灰岩常呈浅灰色至灰色，中厚层至厚层或块状。常呈浅灰色至灰色，中厚层至厚层或块状。岩石中颗粒含量大于岩石中颗粒含量大于50%。颗粒可以是生物碎屑、内碎屑、鲕粒、藻粒、球粒。颗粒可以是生物碎屑、内碎屑、鲕粒、藻粒、球粒(团粒团粒)等其中的一种或几种。等其中的一种或几种。它们的填隙物可以是灰泥杂基或亮晶胶结物，或两者均有。它们的填隙物可以是灰泥杂基或亮晶胶结物，或两者均有。冲洗干净、分选好的颗粒石灰岩，通常代表水浅、波浪和流水作用较强烈的环境，其中灰泥被簸选走，颗粒被亮晶方解石胶结，波痕、交错层理及冲刷构造常见。冲洗干净、分选好的颗粒石灰岩，通常代表水浅、波浪和流水作用较强烈的环境，其中灰泥被簸选走，颗粒被亮晶方解石胶结，波痕、交错层理及冲刷构造常见。现代巴哈马台地近代沉积物分布现代巴哈马台地近代沉积物分布2、泥晶石灰岩、泥晶石灰岩灰泥石灰岩，一般呈灰色至深灰色，薄至中层为主。灰泥石灰岩，一般呈灰色至深灰色，薄至中层为主。主要由泥晶方解石构成，其中颗粒含量小于主要由泥晶方解石构成，其中颗粒含量小于10%或不含颗粒。或不含颗粒。常发育水平层理，层面常发育水平虫迹，层内可见生物扰动构造。常发育水平层理，层面常发育水平虫迹，层内可见生物扰动构造。主要发育于基本没有簸选的主要发育于基本没有簸选的低能环境低能环境，如浅水潟湖、局限台地或较深水的斜坡和盆地环境等。，如浅水潟湖、局限台地或较深水的斜坡和盆地环境等。泥晶灰岩虫迹 浅水陆棚霍伦布特 P 16层0.5mm3、生物礁石灰岩、生物礁石灰岩主要是由造礁生物骨架及造礁生物粘结的灰泥沉积物等组成的石灰岩。主要是由造礁生物骨架及造礁生物粘结的灰泥沉积物等组成的石灰岩。根据生物骨架及其粘结物的相对含量等，可进一步分出原地沉积的障积岩根据生物骨架及其粘结物的相对含量等，可进一步分出原地沉积的障积岩(baffelstone)、骨架岩、骨架岩(framestone)、粘结岩、粘结岩(bindstone)等。等。生物礁石灰岩在地貌上高于同期沉积物的石灰岩而呈块状岩隆。生物礁石灰岩在地貌上高于同期沉积物的石灰岩而呈块状岩隆。巨厚块状巨厚块状Barrier reefPatch reefs4、晶粒石灰岩、晶粒石灰岩一类较特殊的石灰岩，主要由方解石晶粒组成。一类较特殊的石灰岩，主要由方解石晶粒组成。其中较粗晶的晶粒石灰岩大都是重结晶作用或交代作用的产物。其中较粗晶的晶粒石灰岩大都是重结晶作用或交代作用的产物。这类岩石的原始沉积结构和构造，可以通过阴极发光法等方法识别。这类岩石的原始沉积结构和构造，可以通过阴极发光法等方法识别。第七节白云岩第七节白云岩Dolostones思 考 题思 考 题1、具交代结构的白云石、白云岩有哪些鉴别标志？、具交代结构的白云石、白云岩有哪些鉴别标志？2、白云岩有哪几种生成方式？它们的形成机理如何？、白云岩有哪几种生成方式？它们的形成机理如何？3、原生沉淀作用、毛细管浓缩作用、回流渗透白云化作用与混合白云化作用有什么本质的区别？、原生沉淀作用、毛细管浓缩作用、回流渗透白云化作用与混合白云化作用有什么本质的区别？一、白云岩岩类学一、白云岩岩类学Petrography of dolostones白云岩白云岩主要由白云石组成的沉积碳酸盐岩主要由白云石组成的沉积碳酸盐岩川西北川西北P白云岩白云岩1、石灰岩的结构分类系统和命名原则，基本上也适用于白云岩，因为白云岩也主要是由颗粒、泥、胶结物、生物格架及晶粒等五种结构组分组成的，所不同的是白云岩的成分主要是白云石。、石灰岩的结构分类系统和命名原则，基本上也适用于白云岩，因为白云岩也主要是由颗粒、泥、胶结物、生物格架及晶粒等五种结构组分组成的，所不同的是白云岩的成分主要是白云石。2、白云岩中，、白云岩中，晶粒结构发育晶粒结构发育，泥晶、粉晶、细晶、中晶以至粗晶结构部相当常见；晶粒较粗的，晶形常较好且多呈自形或半自形晶，其集合体常呈砂糖状。，泥晶、粉晶、细晶、中晶以至粗晶结构部相当常见；晶粒较粗的，晶形常较好且多呈自形或半自形晶，其集合体常呈砂糖状。3、在白云岩中，交代结构发育，如，、在白云岩中，交代结构发育，如，根据交代现象的有无，可把白云岩划分为根据交代现象的有无，可把白云岩划分为(1)具交代结构的白云岩具交代结构的白云岩(包括含白云石的石灰岩包括含白云石的石灰岩)交代成因，次生的，非原生化学沉淀成因交代成因，次生的，非原生化学沉淀成因根据交代现象的有无，可把白云岩划分为根据交代现象的有无，可把白云岩划分为(2)不具交代结构或其他交代现象的白云岩不具交代结构或其他交代现象的白云岩原生沉淀成因？还是 次生交代成因？原生沉淀成因？还是 次生交代成因？二、白云岩的生成机理二、白云岩的生成机理Mechanisms of dolomitization白云岩的成因问题，主要是白云岩的生成机理问题，是碳酸盐岩岩石学中最复杂的、争论时间最久的、最难解决的问题之一。白云岩的成因问题，主要是白云岩的生成机理问题，是碳酸盐岩岩石学中最复杂的、争论时间最久的、最难解决的问题之一。1、原生沉淀作用、原生沉淀作用primary precipitation以化学沉淀的方式从水体中直接沉淀出来的白云石。以化学沉淀的方式从水体中直接沉淀出来的白云石。现在，在常温常压条件下，在实验室中现在，在常温常压条件下，在实验室中尚未合成出尚未合成出真正的、化学计量的白云石。真正的、化学计量的白云石。在已发现的近代白云石实例中，最在已发现的近代白云石实例中，最“过硬过硬”的原生白云石的实例有两个。的原生白云石的实例有两个。澳大利亚南部的考龙潟湖中的白云石澳大利亚南部的考龙潟湖中的白云石特点：水很咸、特点：水很咸、PH值很高、植物很茂盛值很高、植物很茂盛通过光合作用，植物从水中吸取通过光合作用，植物从水中吸取CO2，从而使水的，从而使水的PH增高，就促使白云石沉淀。增高，就促使白云石沉淀。湖水中的白色悬浮物是很细的高镁方解石和富钙白云石。湖水中的白色悬浮物是很细的高镁方解石和富钙白云石。据测定，白云石的堆积速度据测定，白云石的堆积速度0.20.5mm/a美国加利福尼亚深泉盐湖中的白云石美国加利福尼亚深泉盐湖中的白云石面积约面积约13km2，冬春季湖水深，冬春季湖水深30cm，在干热的夏秋季，只有少量盐水。，在干热的夏秋季，只有少量盐水。湖底沉积物中，广泛地分布着白云石。湖底沉积物中，广泛地分布着白云石。白云石晶体大多白云石晶体大多1m。内部是化学计量的白云石。内部是化学计量的白云石(Ca50Mg50)，外部是富钙的。，外部是富钙的。白云石的堆积速度为白云石的堆积速度为0.050.09m/ka毛细管浓缩作用毛细管浓缩作用准同生白云化作用准同生白云化作用次生交代成因次生交代成因回流渗透白云化作用回流渗透白云化作用混合白云化作用混合白云化作用调整白云化作用调整白云化作用生物白云化作用生物白云化作用埋藏白云化作用埋藏白云化作用热液白云化作用热液白云化作用2、毛细管浓缩作用、毛细管浓缩作用准同生白云化作用准同生白云化作用Capillary concentrationPenecontemporaneous dolomitization在在热带地区热带地区的的潮上带潮上带，其表层的碳酸盐沉积物中一般会发生准同生白云化作用。，其表层的碳酸盐沉积物中一般会发生准同生白云化作用。这些沉积物还是疏松的，其粒间充满着水。这些粒间水，在开始阶段是正常的海水。现代热带地区这些沉积物还是疏松的，其粒间充满着水。这些粒间水，在开始阶段是正常的海水。现代热带地区潮上带潮上带，刚沉积不久的表层沉积物，刚沉积不久的表层沉积物，主要是文石主要是文石。由于气候干热，由于气候干热，蒸发作用强烈蒸发作用强烈，这些粒间水就不断地向空气中散发。，这些粒间水就不断地向空气中散发。同时，海水又通过同时，海水又通过毛细管作用毛细管作用，源源不断地补充到这些疏松的沉积物的颗粒之间。，源源不断地补充到这些疏松的沉积物的颗粒之间。久而久之，这些粒间水的含盐度就变大了，正常的久而久之，这些粒间水的含盐度就变大了，正常的海水海水就变成了就变成了盐水盐水。从这种盐水中首先沉淀出来的是从这种盐水中首先沉淀出来的是石膏石膏，也可能还有一些其他盐类矿。，也可能还有一些其他盐类矿。石膏的沉淀使粒间水或表层积水的石膏的沉淀使粒间水或表层积水的Mg/Ca比率大大提高比率大大提高。正常海水的正常海水的Mg/Ca约为约为3:14:1，而干热地区潮上地带表层沉积物的粒间水或表层积水，其，而干热地区潮上地带表层沉积物的粒间水或表层积水，其Mg/Ca可达可达20:1，甚至更高。，甚至更高。这种高镁的粒间盐水或表层水经常与文石颗粒相接触，将不可避免地使文石被交代，被白云化，即使文石转化为白云石。这种高镁的粒间盐水或表层水经常与文石颗粒相接触，将不可避免地使文石被交代，被白云化，即使文石转化为白云石。准同生准同生距沉积期很近，刚沉积不久沿未脱离沉积环境就被交代。距沉积期很近，刚沉积不久沿未脱离沉积环境就被交代。Friedman and Sanders(1967)把这一作用叫做把这一作用叫做“毛细管浓缩作用毛细管浓缩作用”。许靖华和西根撒勒许靖华和西根撒勒(Hsu and Siegenthaler，1969)把这一作用叫做把这一作用叫做“蒸发泵作用蒸发泵作用”(evaporative pumping dolomitization)。在加勒比海巴哈马群岛安德鲁斯岛西岸的潮上带，也发育着白云石壳。在加勒比海巴哈马群岛安德鲁斯岛西岸的潮上带，也发育着白云石壳。现代潮上地带的白云石壳就是这样形成的。现代潮上地带的白云石壳就是这样形成的。波斯湾南岸卡塔尔西部费哈潟湖附近的萨布哈及其他沉积环境波斯湾南岸卡塔尔西部费哈潟湖附近的萨布哈及其他沉积环境萨布哈萨布哈(Sabkha)潮上带的盐水沼泽潮上带的盐水沼泽(阿拉伯语阿拉伯语)。准同生白云化的另外一种形式准同生白云化的另外一种形式具潮上环境特征，如蒸发矿物具潮上环境特征，如蒸发矿物(石膏、石盐等石膏、石盐等)。特征特征泥晶、粉晶泥晶、粉晶黄色、土黄色黄色、土黄色含泥质含泥质薄层为主薄层为主3、回流渗透白云化作用、回流渗透白云化作用Dolomitization by seepage-refluxion在潮上地带形成的高镁粒间盐水，当其对表层沉积的的白云化基本完了时，产生这种高镁盐水的地质条件还仍然持续存在，那么多余的高镁盐水在潮上地带形成的高镁粒间盐水，当其对表层沉积的的白云化基本完了时，产生这种高镁盐水的地质条件还仍然持续存在，那么多余的高镁盐水必然会向下回流必然会向下回流。这种向下回流渗透的高镁盐水，在其穿过下伏的碳酸钙沉积物或石灰岩时，这种向下回流渗透的高镁盐水，在其穿过下伏的碳酸钙沉积物或石灰岩时，必然会使它们发生白云石化必然会使它们发生白云石化；从而形成白云岩或部分白云化的石灰岩。；从而形成白云岩或部分白云化的石灰岩。戴菲斯等（戴菲斯等（Deffeyes et al.，1965）曾以拉丁美洲小安的列斯群岛博内尔岛的潮上地区及潟湖为例，对这一作用进行了详细的论述。）曾以拉丁美洲小安的列斯群岛博内尔岛的潮上地区及潟湖为例，对这一作用进行了详细的论述。晶粒一般较粗，多在粉晶以上，如砂糖状白云岩。常与准同生白云岩伴生。晶粒一般较粗，多在粉晶以上，如砂糖状白云岩。常与准同生白云岩伴生。特征特征形成较晚，一般在成岩期的，甚至是成岩期以后的。形成较晚，一般在成岩期的，甚至是成岩期以后的。4、混合白云化作用、混合白云化作用Dorag dolomitization还有一些白云岩，如广泛分布的与陆表海陆棚或构造高地共生的白云岩，并没有蒸发岩，也缺乏潮上环境的成因标志。还有一些白云岩，如广泛分布的与陆表海陆棚或构造高地共生的白云岩，并没有蒸发岩，也缺乏潮上环境的成因标志。前述三种白云石生成的机理，都有一个共同点，即都需要干热的气候，都需要高前述三种白云石生成的机理，都有一个共同点，即都需要干热的气候，都需要高Mg/Ca比率的盐水，都把白云石当作一种蒸发矿物看待。比率的盐水，都把白云石当作一种蒸发矿物看待。巴迪奥札曼尼（巴迪奥札曼尼（Badiozamani，1973)提出了提出了大气水（淡水）与海水混合大气水（淡水）与海水混合的白云化作用的机理。的白云化作用的机理。Badiozamani首先用实验方法证明首先用实验方法证明大气水大气水与与正常海水正常海水的的混合液混合液对方解石和白云石的饱和程度的影响。在海水为对方解石和白云石的饱和程度的影响。在海水为530%的混合液范围内，将发生方解石被白云石交代的作用，即白云化作用。的混合液范围内，将发生方解石被白云石交代的作用，即白云化作用。Badiozamani用这一混合白云化作用的机理解释了美国威斯康星的中奥陶统的白云岩的成因。用这一混合白云化作用的机理解释了美国威斯康星的中奥陶统的白云岩的成因。5、调整白云化作用、调整白云化作用Dolomitization by cannibalization在大气水的影响下，原来的碳酸盐沉积物的成分，经过淋滤、溶解作用和交代作用，在化学成分及矿物成分上进行重新组合或调整，使原来的碳酸盐沉积物发生白云化，从而生成白云岩的作用。在大气水的影响下，原来的碳酸盐沉积物的成分，经过淋滤、溶解作用和交代作用，在化学成分及矿物成分上进行重新组合或调整，使原来的碳酸盐沉积物发生白云化，从而生成白云岩的作用。古德尔和加曼（古德尔和加曼（Goodell and Garman，1969）在对大巴哈马滩上安德罗斯岛上的一口深探井（苏必利尔井）进行详细的岩石学和地球化学研究以后，提出了一个新的白云化作用机理）在对大巴哈马滩上安德罗斯岛上的一口深探井（苏必利尔井）进行详细的岩石学和地球化学研究以后，提出了一个新的白云化作用机理调整白云化作用调整白云化作用。能直接生成白云石的生物，现在只知道一种，即能直接生成白云石的生物，现在只知道一种，即海胆海胆。海胆牙齿的致密轴带含有白云石。海胆牙齿的致密轴带含有白云石。(1)生物白云化作用生物白云化作用但但许多生物可以沉积出镁方解石许多生物可以沉积出镁方解石。在成岩作用过程中，镁方解石中的镁可以释放出来，从而形成富镁的粒间水，这种粒间水可以使其周围的碳酸钙白云化。在成岩作用过程中，镁方解石中的镁可以释放出来，从而形成富镁的粒间水，这种粒间水可以使其周围的碳酸钙白云化。6、其他白云化作用、其他白云化作用在沉积物被埋藏以后，在成岩作用阶段，白云石可以作为砂岩的胶结物而出现。在沉积物被埋藏以后，在成岩作用阶段，白云石可以作为砂岩的