沉积岩石学第六章五节ppt课件

1、第五节第五节 白云岩白云岩 Dolostones一一 白云岩岩类学白云岩岩类学Petrography of dolostones一、概念一、概念白云岩白云岩主要由白云石矿物所组成的堆主要由白云石矿物所组成的堆积碳酸盐岩。积碳酸盐岩。一、白云岩的分类一、白云岩的分类二白云岩的成分分类二白云岩的成分分类岩石类型岩石类型方解石方解石白云石白云石CaO:MgO白云岩白云岩类类灰质白云灰质白云岩岩502550754.02.2含灰白云含灰白云岩岩25575952.21.5白云岩白云岩50951001.51.4方解石和白云石系列的岩石类型据冯增昭，方解石和白云石系列的岩石类型据冯增昭，1993三、白云岩的构

2、造分类三、白云岩的构造分类1、石灰岩的构造分类系统和命名原那么，、石灰岩的构造分类系统和命名原那么，根本上也适用于白云岩，由于白云岩也主要是根本上也适用于白云岩，由于白云岩也主要是由颗粒、泥、胶结物、生物格架及晶粒等五种由颗粒、泥、胶结物、生物格架及晶粒等五种构造组分组成的，所不同的是白云岩的成分主构造组分组成的，所不同的是白云岩的成分主要是白云石。要是白云石。2、白云岩中，晶粒构造发育，泥晶、粉、白云岩中，晶粒构造发育，泥晶、粉晶、细晶、中晶以致粗晶构造部相当常见；晶晶、细晶、中晶以致粗晶构造部相当常见；晶粒较粗的，晶形常较好且多呈自形或半自形晶，粒较粗的，晶形常较好且多呈自形或半自形晶，其

3、集合体常呈砂糖状。其集合体常呈砂糖状。3、在白云岩中，交代构造发育，如，、在白云岩中，交代构造发育，如，晶粒较粗的白云石菱形体交代各种颗粒及晶粒较粗的白云石菱形体交代各种颗粒及化石等。化石等。晶形较好的白云石菱形体，常具环带或污晶形较好的白云石菱形体，常具环带或污浊中心等浊中心等交代剩余景象。交代剩余景象。石灰岩中的云斑，白云岩中的石灰岩剩余石灰岩中的云斑，白云岩中的石灰岩剩余体等体等交代作用景象。交代作用景象。四、根据交代景象的有无，四、根据交代景象的有无，可把白云岩划分为两个类型可把白云岩划分为两个类型1、具交代构造的白云岩包括含白云石的、具交代构造的白云岩包括含白云石的石灰岩。石灰岩。2

4、、不具交代构造或其他交代景象的白云、不具交代构造或其他交代景象的白云岩。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原生沉淀成因？还是原生沉淀成因？还是 次生交代成因？次生交代成因？ 五白云岩的成因分类五白云岩的成因分类白云岩白云岩原生白云岩原生白云岩次生白云岩次生白云岩同生白云岩同生白云岩准同生白云岩准同生白云岩成岩白云岩成岩白云岩后生白云岩后生白云岩1、原生白云岩、原生白云岩由以化学沉淀方式从由以化学沉淀方式从水体中直接沉淀出的化学计量的白云石所组成水体中直接沉淀出的化学计量的白云石所组成白云岩。白云岩。 2、次生白云岩、次生白云岩指一切非原生沉淀作指一切非

5、原生沉淀作用构成的白云岩或一切由交代作用或白云化作用构成的白云岩或一切由交代作用或白云化作用生成的白云岩。用生成的白云岩。同生白云岩同生白云岩指刚堆积的碳酸钙堆积指刚堆积的碳酸钙堆积物或者是原白云石堆积物，在堆积环境中，而物或者是原白云石堆积物，在堆积环境中，而且还依然在堆积水体的影响下，在堆积物与水且还依然在堆积水体的影响下，在堆积物与水界面处，经过交代作用或白云化作用所构成的界面处，经过交代作用或白云化作用所构成的白云岩。白云岩。准同生白云岩准同生白云岩指刚堆积不久的碳酸钙堆指刚堆积不久的碳酸钙堆积物，虽然其堆积环境条件并未变化，但它已根本上积物，虽然其堆积环境条件并未变化，但它已根本上脱

6、离了其堆积的水体，根本上不再受其堆积水体的影脱离了其堆积的水体，根本上不再受其堆积水体的影响，是经过交代作用或白云化作用而生成的白云岩。响，是经过交代作用或白云化作用而生成的白云岩。 成岩白云岩成岩白云岩指碳酸钙堆积物在其成岩作用指碳酸钙堆积物在其成岩作用过程中由交代作用或白云化作用所生成的白云岩。过程中由交代作用或白云化作用所生成的白云岩。后生白云岩后生白云岩指在石灰岩构成以后，由交代指在石灰岩构成以后，由交代作用或白云化作用生成的白云岩。作用或白云化作用生成的白云岩。3、其它白云岩术语、其它白云岩术语碎屑白云岩碎屑白云岩生物白云岩生物白云岩化学白云岩化学白云岩风化白云岩风化白云岩地层白云岩

7、地层白云岩 构造白云岩构造白云岩二二 白云岩的生成机理白云岩的生成机理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、最难处理的问题之一。论时间最久的、最难处理的问题之一。20世纪世纪60年代以来，出现了一系列的白云年代以来，出现了一系列的白云化学说。化学说。一、原生沉淀作用一、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以化学沉淀的方式从水体中直接沉淀出来的白云石。的白云石。

8、如今，在常温常压条件下，在实验室中尚如今，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。未合成出真正的、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泻湖中的白云石澳大利亚南部的考龙泻湖中的白云石特点：水很咸、特点：水很咸、PH值很高、植物很茂盛值很高、植物很茂盛经过光协作用，植物从水中汲取经过光协作用，植物从水中汲取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湖水中的白色悬浮物是很细的高镁方解

9、石和富钙白云石。和富钙白云石。据测定，白云石的堆积速度为据测定，白云石的堆积速度为0.20.5mm/年。真是太快了年。真是太快了!二同生白云化作用二同生白云化作用机理：在堆积物机理：在堆积物水界面处构成的方解石被白水界面处构成的方解石被白云石交代。云石交代。环境：环境：浅水冬春浅水冬春30cm深，夏秋仅少量盐水深，夏秋仅少量盐水pH值高值高9.510白云石特征：白云石特征：内部为化学计量的白云石内部为化学计量的白云石Ca50Mg50CO3100，外部富钙。，外部富钙。美国加利福尼亚州深泉湖盐湖美国加利福尼亚州深泉湖盐湖三、毛细管浓缩作用三、毛细管浓缩作用准准同生白云化作用同生白云化作用Capi

10、llary concentrationPenecontemporaneous dolomitization在现代热带地域的潮上带，其表层的碳酸在现代热带地域的潮上带，其表层的碳酸盐堆积物中正在进展着准同生白云化作用。盐堆积物中正在进展着准同生白云化作用。1、原理、原理 热带地域潮上带，刚堆积的疏松的文石颗粒间的正常海水在干热气候中不断蒸发。同时海水又经过毛细管作用，源源不断地补充到这些疏松的堆积物的颗粒之间。久而久之，粒间水的盐度增大，从这种盐水中首先沉淀出来的是石膏，使粒间水或表层积水的Mg/Ca高达20:1甚至更高 正常海水的Mg/Ca约为3:14:1。这种高镁的粒间盐水或表层水经常与文石

11、颗粒相接触，使文石被交代，被白云化，即使文石转化为白云石。准同生白云化的其它表现方式图解准同生白云化的其它表现方式图解具潮上环境特征，如蒸发矿物具潮上环境特征，如蒸发矿物(石膏、石膏、石盐等石盐等)。 2、特征、特征晶粒细小，为泥晶、粉晶晶粒细小，为泥晶、粉晶颜色为黄色、土黄色颜色为黄色、土黄色因离陆源较近，含泥质因离陆源较近，含泥质岩层厚度以薄层为主岩层厚度以薄层为主四、回流浸透白云化作用四、回流浸透白云化作用Dolomitization by seepage-refluxion在潮上地带构成的高镁粒间盐水，当其对在潮上地带构成的高镁粒间盐水，当其对表层堆积的的白云化根本完了时，产生这种高表

12、层堆积的的白云化根本完了时，产生这种高镁盐水的地质条件还依然继续存在，那么多余镁盐水的地质条件还依然继续存在，那么多余的高镁盐水必然会向下回流。的高镁盐水必然会向下回流。1、原理、原理这种向下回流浸透的高镁盐水，在其穿过这种向下回流浸透的高镁盐水，在其穿过下伏的碳酸钙堆积物或石灰岩时，必然会使它下伏的碳酸钙堆积物或石灰岩时，必然会使它们发生白云石化；从而构成白云岩或部分白云们发生白云石化；从而构成白云岩或部分白云化的石灰岩。化的石灰岩。戴菲斯等戴菲斯等Deffeyes et al.，1965曾以拉曾以拉丁美洲小安的列斯群岛博内尔岛的潮上地域及丁美洲小安的列斯群岛博内尔岛的潮上地域及泻湖为例，对

13、这一作用进展了详细的论述。泻湖为例，对这一作用进展了详细的论述。晶粒普通较粗，多在粉晶以上，如砂糖晶粒普通较粗，多在粉晶以上，如砂糖状白云岩。状白云岩。 2、特征、特征构成较晚，普通在成岩期的，甚至是成构成较晚，普通在成岩期的，甚至是成岩期以后的。岩期以后的。常与准同生常与准同生白云岩伴生，底面白云岩伴生，底面参差不齐，呈锯齿参差不齐，呈锯齿状等。状等。 原生沉淀、同生白云化、准同生白云化原生沉淀、同生白云化、准同生白云化毛细管浓缩和回流浸透白云化的共同点：毛细管浓缩和回流浸透白云化的共同点：枯燥炎热的气候高枯燥炎热的气候高Mg/Ca盐水盐水盐水白云石盐水白云石五、混合白云化作用五、混合白云化

14、作用Dorag dolomitization还有一些白云岩，如广泛分布的与陆表海还有一些白云岩，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，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。也缺乏潮上环境的成因标志。前述三种白云石生成的机理，都有一个共前述三种白云石生成的机理，都有一个共同点，即都需求干热的气候，都需求高同点，即都需求干热的气候，都需求高Mg/Ca比率的盐水，都把白云石当作一种蒸发矿物对比率的盐水，都把白云石当作一种蒸发矿物对待。待。 巴迪奥札曼尼巴迪奥札曼尼Badiozamani，1973)提出提出了大气水淡水与海水混合的白云化作用的了大气

15、水淡水与海水混合的白云化作用的机理。机理。Badiozamani首先用实验方法证明大气水首先用实验方法证明大气水与正常海水的混合液对方解石和白云石的饱和与正常海水的混合液对方解石和白云石的饱和程度的影响。程度的影响。1、原理、原理在海水为在海水为530%的混合液的混合液范围内，将发生范围内，将发生方解石被白云石方解石被白云石交代的作用，即交代的作用，即白云化作用。白云化作用。Badiozamani用这一混合白云化作用的机用这一混合白云化作用的机了解释美国威斯康星的中奥陶统的白云岩的成了解释美国威斯康星的中奥陶统的白云岩的成因，得到了称心的效果。因，得到了称心的效果。六、淡水白云化作用六、淡水白

16、云化作用 Folk和和Land指出，在变盐度的环境中，在指出，在变盐度的环境中，在淡水和海水的混合带中，以及在其他淡化或淡淡水和海水的混合带中，以及在其他淡化或淡水作用的环境中，都可以构成白云石，溶液的水作用的环境中，都可以构成白云石，溶液的Mg/Ca比率只需近于比率只需近于1:1即可。即可。七调整白云化作用七调整白云化作用 在大气水的影响下，在大气水的影响下，原来的碳酸盐堆积物的原来的碳酸盐堆积物的成分，经过淋滤、溶解成分，经过淋滤、溶解作用和交代作用，在化作用和交代作用，在化学成分及矿物成分上进学成分及矿物成分上进展重新组合或调整而发展重新组合或调整而发生 白 云 化 。 所 需 的生 白

17、 云 化 。 所 需 的Mg2+来自隆升区高镁来自隆升区高镁方解石的溶解。方解石的溶解。当海平面下降使堆积物中的高镁方解石当海平面下降使堆积物中的高镁方解石暴露于大气淡水中时，高镁方解石就会发生溶暴露于大气淡水中时，高镁方解石就会发生溶解，释放出解，释放出Mg2+，使该处或下伏的碳酸盐堆，使该处或下伏的碳酸盐堆积物发生白云石化。积物发生白云石化。根本原理根本原理这种白云石化作用所需求的镁就来自堆积物本这种白云石化作用所需求的镁就来自堆积物本身，不需求另外的镁来源。身，不需求另外的镁来源。它所需求的条件主要是海平面相对下降，使原生它所需求的条件主要是海平面相对下降，使原生沉淀的不稳定的碳酸盐矿物

18、暴露于大气水作用下，从沉淀的不稳定的碳酸盐矿物暴露于大气水作用下，从而使这些不稳定的碳酸盐矿物发生溶解作用和调整白而使这些不稳定的碳酸盐矿物发生溶解作用和调整白云化作用。云化作用。能直接生成白云石的生物，如今只知道一能直接生成白云石的生物，如今只知道一种，即海胆。海胆牙齿的致密轴带含有白云石。种，即海胆。海胆牙齿的致密轴带含有白云石。1、生物白云化作用、生物白云化作用但许多生物可以堆积出镁方解石。在成岩但许多生物可以堆积出镁方解石。在成岩作用过程中，镁方解石中的镁可以释放出来，作用过程中，镁方解石中的镁可以释放出来，从而构成富镁的粒间水，这种粒间水可以使其从而构成富镁的粒间水，这种粒间水可以使

19、其周围的碳酸钙白云化。周围的碳酸钙白云化。八、其他白云化作用八、其他白云化作用在堆积物被埋藏以后，在成岩作用阶段，在堆积物被埋藏以后，在成岩作用阶段，白云石可以作为砂岩的胶结物而出现。白云石可以作为砂岩的胶结物而出现。2、埋藏白云化作用、埋藏白云化作用4、碎屑白云石、碎屑白云石3、热液白云石和蜕变白云石、热液白云石和蜕变白云石九、控制白云石结晶的主要九、控制白云石结晶的主要要素要素Mg/Ca、盐度和结晶速、盐度和结晶速度度白云石是一种很难构成的矿物，其晶格是白云石是一种很难构成的矿物，其晶格是Ca2+、Mg2+、CO32-离子层相互交替而成。由于离子层相互交替而成。由于Ca2+和和Mg2+性质

20、类似，在自然界的结晶作用过程性质类似，在自然界的结晶作用过程中，很难使他们严厉地分别。中，很难使他们严厉地分别。Folk和和Land(1975)在对各种环境中的白云石结在对各种环境中的白云石结晶作用进展研讨之后，提出了控制白云岩结晶作用晶作用进展研讨之后，提出了控制白云岩结晶作用的主要要素为溶液的的主要要素为溶液的Mg/Ca比率、盐度和结晶速度。比率、盐度和结晶速度。 但是，假设溶液很稀即溶液的盐度很低，但是，假设溶液很稀即溶液的盐度很低，缺乏干扰离子，而且结晶速度很慢，那么缺乏干扰离子，而且结晶速度很慢，那么Mg2+和和Ca2+就能够较好地分别，构成各自的就能够较好地分别，构成各自的离子层，

21、从而有能够构成化学计量的白云石。离子层，从而有能够构成化学计量的白云石。相反，假设溶液盐度较高，干扰或竞争离子较相反，假设溶液盐度较高，干扰或竞争离子较多，结晶速度也较快，那么晶格要求相当严厉的白云多，结晶速度也较快，那么晶格要求相当严厉的白云石就难以构成了。石就难以构成了。例如，在蒸发条件下，虽然有高浓度的例如，在蒸发条件下，虽然有高浓度的Mg2+、Ca2+ 、 CO32-离子，但要它们结晶成晶格构造要求离子，但要它们结晶成晶格构造要求严厉的白云石，却是困难的。严厉的白云石，却是困难的。但在大气淡水环境中，由于离子浓度很低，但在大气淡水环境中，由于离子浓度很低，晶体生长几乎不受杂质干扰。当结晶速很慢时，晶体生长几乎不受杂质干扰。当结晶速很慢时，矿物与周围的溶液将处于近实际上的平衡形状。矿物与周围的溶液将处于近实际上的平衡形状。这时，即使这时，即使Mg/Ca比率很低甚至接近于比率很低甚至接近于1:1，也，也可以构成有序的化学计量成分的白云石。可以构成有序的化学计量成分的白云石。Folk和和Land指出，在变盐度的环境中，在指出，在变盐度的环境中