第五章 碳酸盐岩

1、第五章 碳酸盐岩 （Carbonate Rocks）第一节 碳酸盐岩概论（General view of carbonate rocks ）一、概述 碳酸盐岩：主要由方解石和白云石等碳酸盐矿物组成的沉积岩。 规模：占沉积岩总量的20。平面分布： 我国沉积岩占面积75%，而碳酸盐岩占沉积岩覆盖面积的55%。 主要分布于海洋环境，其次为湖泊和其他环境。 二、碳酸盐岩的物质组成及成分分类 （一）碳酸盐岩的矿物成分l 碳酸盐矿物l 非碳酸盐自生矿物l 陆源矿物 1.碳酸盐矿物 方解石矿物体系 文石 高镁方解石 低镁方解石一般方解石，最稳定 白云石矿物体系 白云石（CaMgCO32） 原白云石富钙的白云

2、石，向白云石转化 铁方解石、铁白云石、菱铁矿、菱镁矿2.非碳酸盐的自生矿物 硫酸盐 盐类 氧化物 硅酸盐 其它3.陆源矿物 粘土矿物、陆源碎屑矿物4.有机质1方解石和白云石系列的岩石类型（三）碳酸盐岩的成分分类野外划分为四个系列：石灰岩：方解石75%云质石灰岩：方解石7550，白云石2550灰质白云岩：白云石7550，方解石2550白云岩：白云石75% 2石灰岩-粘土岩系列的岩石类型 （三）碳酸盐岩的成分分类 3碳酸盐岩砂（粉砂）岩系列 （三）碳酸盐岩的成分分类三、碳酸盐岩的结构组分（textual constituents of carbonate rocks） （一）颗粒 碳酸盐岩颗粒：泛

3、指沉积盆地内由化学、生物化学成因的碳酸盐沉积物，在波浪、潮汐等水流作用下就地或经短距离搬运而形成的一系列碳酸盐岩颗粒，简称“颗粒”。福克（1959，1962）：异化颗粒、异化组分分类：内碎屑、鲕粒、藻粒、球粒、生物颗粒 1.内碎屑 内碎屑：主要是沉积盆地中沉积不久的、半固结或固结的碳酸盐沉积物，受波浪、潮汐、风暴等的冲刷、破碎、磨蚀、搬运、再沉积而成的颗粒，也可以是其他作用形成的。砾屑 2mm 砂屑 2-0.1mm 粉屑 0.1-0.01/0.005mm 泥屑 2mm豆状核形石：具不等厚包壳，果核状鲕粒成因：有机成因说：与藻类及细菌作用有关。无机成因说：在碳酸盐过饱和且扰动的环境中，溶液中析出

4、的钙（文石）围绕被搅起的质点而沉淀。 3、藻粒 核形石：也称藻灰结核，为球状叠层石，粒径小者为0.20.3mm，大者25mm或更大。 藻团块: 藻类粘结增长而成的颗粒，不具同心层结构 4、球粒与粪球粒 球粒(pellet) 较细粒的（粉砂或细砂级）、不具特殊内部结构的、泥晶的、分选较好的颗粒。 粪球粒(fecal pellet) 卵形或椭球形，分选很好，有机质含量较高。无脊椎动物吃进碳酸盐软泥后排泄物 并不是所有的球粒都是粪球粒 5.生物碎屑分级：自形，半自形，砂砾级他形，化石碎片二、泥 泥级的碳酸盐质点，与颗粒相对应 与粘土岩/粘土质粉砂岩中的粘土泥相当（0.005mm或0.01mm；l由于

5、晶体清澈明亮，常称作“亮晶胶结物”、“亮晶”。 形成环境： 强水动力条件下，原始细粒沉积物被冲走，成岩期粒间孔内以化学方式沉淀出的方解石。亮晶胶结物（四）晶粒（crystal grain） 晶粒是晶粒碳酸盐岩（结晶碳酸盐岩）的主要结构组分。 碳酸盐岩晶粒粒级的划分 按晶形特征：自形晶、半自形晶、他形晶 （五）生物格架（organic framework） 生物格架是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。 粘结格架：一些藻类（如蓝藻和红藻）的粘液粘结其他碳酸盐组分（灰泥、颗粒、生物碎屑等）形成的一种生物格架。 碎屑岩 碳酸盐岩 碎 屑 颗 粒 杂

6、基 泥 胶结物 胶结物 晶 粒 生物格架 孔 隙 孔 隙四、碳酸盐岩的结构类型 颗粒结构（粒屑结构） ： 与碎屑岩相似，由颗粒、泥、亮晶、孔隙为主，是经波浪、流水作用的搬运、沉积而成的碳酸盐岩。 岩石描述方法同碎屑岩如鲕粒灰岩、竹叶状灰岩、砂屑灰岩等 泥晶结构（相当于碎屑岩中的泥岩） 主要由灰泥组分组成，一般是由化学或生物化学作用沉淀的碳酸盐岩 低能环境下的产物 生物骨架结构 由原地生长的造礁生物钙质骨架形成的岩石 。 晶粒结构 各种结构和成因的灰岩经过重结晶作用和交代作用而形成的晶粒碳酸盐岩。主要由晶粒组成。 按粒级 粗晶结构、中晶结构、细晶结构、泥晶结构 按晶粒相对大小 斑晶结构、不等粒结

7、构、嵌晶结构 按晶粒自形程度 自形结构、半自形结构、它形结构第二节 石灰岩（limestones）一、石灰岩的结构分类1.邓哈姆（Dunham, 1962）的分类 邓哈姆的分类，对于颗粒灰泥石灰岩，采用两端元组分的分类。这两个端元是颗粒和灰泥，根据其相对含量，邓哈姆将颗粒灰泥石灰岩分为四类：颗粒岩、泥质颗粒岩、颗粒质泥岩、泥岩。此外他还分出了两类特殊类型的石灰岩，即粘结岩和结晶碳酸盐岩。2.冯增昭的分类 首先把石灰岩划分为三个大的结构类型：I. 颗粒灰泥石灰岩；II. 晶粒石灰岩；III. 生物格架礁石灰岩。 在颗粒灰泥石灰岩中，根据颗粒的含量，进一步划分为颗粒石灰岩、颗粒质石灰岩、含颗粒石灰

8、岩及无颗粒石灰岩四种岩石类型 。第三节 白云岩（dolostones） 定义：白云岩主要是由白云石矿物所组成的沉积碳酸盐岩。一、白云岩的分类1.白云岩的成分分类方解石和白云石系列的岩石类型（据冯增昭，1993）2.白云岩的结构分类（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。（2）白云岩中晶粒结构发育，泥晶、粉晶、细晶、中晶、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。二、白云岩的形成机理（一、原生沉淀作用 关于白云岩的成因问题，人

9、们最关心的是在近代碳酸盐沉积物中，是否有真正的原生的白云石，即是否真正有以化学沉淀的方式从水体中直接沉淀出来的白云石。到目前为止，在常温、常压条件下，在实验室中尚未合成出真正的、化学计量的白云石。 实例： 澳大利亚考龙泻湖的“原生白云石”； 美国加利福尼亚深泉盐湖中的白云石 （二、毛细管浓缩作用（蒸发泵作用）准同生白云化作用 在现代热带地壳的潮上带，刚沉积不久的松散沉积物，粒间充满海水，易于蒸发作用不断散发，同时，海水通过毛细管作用不断补充，久而久之，这些粒间水的含盐度不断增加，并沉淀出石膏。石膏的沉淀，使粒间水或表层水的Mg：Ca比率大大提高（可达20：1），这种高镁的粒间盐水与文石颗粒经常

10、接触，促使文石被交代，被白云化，使文石转化为白云石。 （二、毛细管浓缩作用（蒸发泵作用）准同生白云化作用 （三.回流渗透白云化作用 机理：潮上带高镁粒间盐水对表层沉积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，多余的高镁盐水必然会向下回流、渗透，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，从而形成白云岩或部分白云化的石灰岩。 白云岩化的渗滤回流作用机制（据白云岩化的渗滤回流作用机制（据K.S.Deffeyes，1965）海面海面强烈蒸发作用强烈蒸发作用潮坪潮坪湖泊湖泊渗滤渗滤回流回流白云岩化区白云岩化区（四.混合白云化作用美国威斯康星中奥陶统米夫林段的白云化作用