沉积学第十章

第十章

碳酸盐岩各论第一节

石灰岩一、石灰岩的分类（一）成分分类按碳酸盐岩中矿物的相对含量以三级命名法原则进行分类命名一、石灰岩的分类（二）结构分类1.有代表性的分类的简要评述五十年代末以来，结构—成因观点的分类方案福克（1959,1962）以具成因意义的结构为依据分类邓哈姆（1962）强调结构（1）福克（Folk）分类

——3411343：三端元分类异化颗粒微晶方解石泥亮晶方解石胶结物4：四类石灰岩亮晶异化石灰岩微晶异化石灰岩微晶石灰岩生物岩（礁石灰岩）异常化学岩（1）福克（Folk）

的分类34

11

3411根据异化颗粒类型及其它特征，福克把上述四类石灰岩细分为11种主要的石灰岩类型3三个优点把碎屑岩结构观点系统地引进碳酸盐岩中来首先提出异化颗粒和异常化学岩的观点，打破了石灰岩一统的“化学岩”的观点创建了一整套全新的石灰岩结构分类和术语系统福克的分类具有很重要的意义福克的分类（1）福克（Folk）

的分类341134含义4：4点问题把非独立的单元亮晶方解石胶结物与颗粒和灰泥并列未考虑重结晶作用的影响“清规戒律”太多使用了非描述性的成因术语（二）结构分类碳酸盐岩与碎屑岩（砂岩）的结构组分分类对比异化颗粒——碎屑颗粒灰泥——杂基胶结物——胶结物亮晶异化石灰岩——净砂岩（持续高能）微晶异化石灰岩——杂砂岩（能量较高，速搬速沉）微晶石灰岩——粘土岩（低能环境）（二）结构分类（2）邓哈姆的分类野外、国外广为应用246232：二端元分类颗粒泥（灰泥和福克的微晶方解石泥）4：四类石灰岩泥岩颗粒质泥岩泥质颗粒岩颗粒岩（二）结构分类——

（2）邓哈姆的分类246236：6类碳酸盐岩泥岩颗粒质泥岩泥质颗粒岩颗粒岩粘结岩结晶碳酸盐岩2：两大优点简明扼要，高度概括奠定碳酸盐岩三分格局颗粒-灰泥碳酸盐岩类粘结岩（生物格架礁碳酸盐岩）类结晶碳酸盐岩类3：3个小问题泥岩定量标志术语系统欠严谨（二）结构分类（3）教材中的分类三分三级分类命名原则分类原则分类方案（二）结构分类（3）教材中的分类①分类原则A.反映成因特别能反映沉积环境的水动力条件和其它成因B.实用野外、室内（实验室）均能应用C.必须简明扼要，“大同”“小异”，术语准确（二）结构分类——

（3）教材中的分类②分类方案A.把石灰岩划分为三大结构类型Ⅰ：颗粒—灰泥石灰岩Ⅱ：晶粒石灰岩Ⅲ：生物格架—礁石灰岩B.每大类根据主要结构组分的具体特征和相对含量细分C.各岩石类型划分及命名遵循三级命名法D.分类表中都是岩石类型名称，不是具体岩石名称E.颗粒—灰泥石灰岩的类型划分和命名未使用亮晶F.颗粒与灰泥的相对含量，定量反映沉积水动力或能量，具有重要的成因意义石灰岩的结构分类——表：下→上，水能量小→大。

灰泥含量颗粒含量(%)颗粒晶粒生物格架内碎屑生物颗粒鲕粒球粒石灰岩藻粒Ⅰ颗粒︱灰泥石灰岩Ⅰ(1颗粒石灰岩Ⅰ(2)颗粒石灰岩10902575

5050

7525

9010内碎屑石灰岩生粒石灰岩鲕粒石灰岩球粒石灰岩藻粒石灰岩Ⅱ晶粒石灰岩Ⅲ

生物格架︱礁石灰岩含灰泥颗粒石灰岩含灰泥内碎屑石灰岩含灰泥生粒石灰岩含灰泥鲕粒石灰岩含灰泥球粒石灰岩含灰泥藻粒石灰岩灰泥质颗粒石灰岩灰泥质内碎屑石灰岩灰泥质生粒石灰岩灰泥质鲕粒石灰岩灰泥质球粒石灰岩灰泥质藻粒石灰岩颗粒质石灰岩颗粒质灰泥石灰岩内碎屑质灰泥石灰岩生粒质灰泥石灰岩鲕粒质灰泥石灰岩球粒质灰泥石灰岩藻粒质灰泥石灰岩含颗粒石灰岩含颗粒灰泥石灰岩含内碎屑灰泥石灰岩含生粒灰泥石灰岩含鲕粒灰泥石灰岩含球粒灰泥石灰岩含藻粒灰泥石灰岩无颗粒石灰岩灰泥石灰岩灰泥石灰岩灰泥石灰岩灰泥石灰岩灰泥石灰岩灰泥石灰岩第一节

石灰岩二、主要岩石类型（一）颗粒—灰泥石灰岩——分布最广主要由颗粒和灰泥组成根据颗粒和灰泥的相对百分含量，细分为六个类型颗粒石灰岩、含灰泥颗粒石灰岩、灰泥质颗粒石灰岩、颗粒质灰泥石灰岩、含颗粒灰泥石灰岩、灰泥石灰岩名称着重表现颗粒，不表现灰泥，划分为四类颗粒石灰岩、颗粒质石灰岩、含颗粒石灰岩、无颗粒石灰岩类型划分和命名，除根据颗粒与灰泥（或基质）的相对含量，还要根据颗粒的类型，进一步细分。第一节

石灰岩二、主要岩石类型（一）颗粒—灰泥石灰岩1.竹叶（状砾屑）石灰岩——华北古生界广泛发育（1）粒屑的磨圆度高，分选中等～较好。（2）基质主要为灰泥，很少有亮晶胶结物。（一）颗粒—灰泥石灰岩2.砂屑石灰岩颗粒组分除砂屑外，还常含生物颗粒、粉屑等。亮晶常见，灰泥含量较少，交错层理、波痕及其它水动力构造常见。水动力条件较强。3.粉屑石灰岩基质多为泥晶。反映水动力条件较弱。（一）颗粒—灰泥石灰岩4.生粒石灰岩生物化石种类繁多→多种类型的生粒石灰岩（1）辨清生物颗粒是否完整，若破碎，应辨别出是原地堆积，还是搬运、磨蚀后沉积的。（2）注意基质是灰泥（泥晶）还是亮晶。→分析岩石沉积环境生物屑灰岩，货币虫、有孔虫、棘皮碎屑，粒间溶孔，虫体内孔为原生孔（一）颗粒—灰泥石灰岩5.鲕粒石灰岩鲕粒类型很多→鲕粒岩石的类型很多通常鲕粒石灰岩基质部分大都是亮晶方解石胶结物。若基质主要为灰泥或其它较细的组分→

“结构退变”

（一）颗粒—灰泥石灰岩6.灰泥石灰岩以灰泥组分为主，分布很广泛。水动力条件很弱的环境的产物常与球粒石灰岩、粉屑石灰岩共生，因其沉积条件相似灰泥的成因至少有机械、化学和生物三种灰泥石灰岩的生成机理也至少有三种，不论是哪一种，沉积时的水动力条件都很弱第一节

石灰岩二、主要岩石类型（二）晶粒石灰岩主要由晶粒组成，几乎不含其它结构组分。根据晶粒粗细分为粗晶、中晶、细晶、粉晶和泥晶石灰岩。泥晶石灰岩常见晶粒较粗的石灰岩多是重结晶作用等次生作用的产物。

（三）生物格架石灰岩以原地生长的生物格架组分为主。常是礁的主要组成部分，常称为“礁石灰岩”第二节

白云岩主要由白云石（>50%）组成的沉积碳酸盐岩，叫白云岩。一、白云岩的分类对石灰岩的分类原则基本适用于白云岩。①只需将石灰岩结构分类表中的“石灰岩”改为“白云岩”，“灰泥”改为“云泥”②白云岩中晶粒结构发育，并且晶粒较粗，多呈自形或半自形晶，集合体常呈砂糖状③白云岩中交代结构发育颗粒云岩，

螺化石和藻屑溶孔晶粒白云岩粗—中晶细粉晶细晶粗粉晶二、白云化交代结构及

交代成因白云石的特点（一）白云化（交代）结构指后来的白云石晶体交代原先的各种结构组分，如交代内碎屑、鲕粒、生粒等。（二）交代成因白云石的特点1.晶粒较粗；细晶以上常呈砂糖状；2.晶形较好3.晶体较污浊4.清洁的白云石菱形晶体常是淡水淋滤作用的沉淀产物；5.部分白云化石灰岩中，白云石呈斑状→云斑石灰岩交代结构第二节

白云岩二、白云岩形成机理（白云石化作用）白云岩的成因问题，主要是白云石的生成机理问题，一直是碳酸盐岩岩石学中最复杂、争论时间最长、最难解决的问题之一。讲述现代白云石的几个有代表性的生成机理

二、白云岩形成机理（一）原生沉淀作用指以化学沉淀方式从水体中直接沉淀出白云石模拟自然环境人工合成真正的、化学计量的白云石（Ca:Mg=1:1）至今没有成功，只有在Pco2>4atm条件下人工合成出白云石因此，在正常的沉积环境的海水中，能否直接沉淀出大量白云石是值得怀疑的。二、白云岩形成机理白云石原生沉淀条件①高盐度比正常（海水）盐度高5～8倍②高Mg/Ca比5：1～10：1③高pH值碱性～弱碱性④高温30℃±泻湖、咸化海、局限海二、白云岩形成机理（二）毛细管浓缩作用或蒸发泵作用：准同生白云化作用多数由蒸发作用而成的白云岩出现在热带地区潮上带，如波斯湾南岸、佛罗里达和巴哈马滩等地。潮上带和潮上盐沼（萨布哈，Sabkha）的细粒沉积物表面都存在白云石化薄壳或白云石化深入沉积物浅层内部，潮间带和潮下带沉积物主要是碳酸钙。这些地区的白云化作用被认为是由于潮上带沉积物的孔隙水的高盐度和高Mg/Ca比值的卤水的交代作用造成的。弗里德曼和桑德斯（FriedmanandSanders,1967）、许靖华和西根塞勒（Siegenthalek,1969）研究波斯湾的萨布哈白云化作用，总结出其形成模式。提出潮上带高盐度和高Mg/Ca比值的卤水是一种“向上运移的孔隙水因蒸发作用引起的毛细管浓缩作用”造成的。用实验证明了这一机理，并称之为“蒸发泵作用”。1.毛细管浓缩作用

或蒸发泵作用机理（二）毛细管浓缩作用

或蒸发泵作用（二）毛细管浓缩作用

或蒸发泵作用另外一种形成方式周期性大潮或风暴供给潮上带海水，海水渗入灰泥沉积物中，由于强烈的蒸发，在沉积物孔隙中的海水沿毛细管上升蒸发浓缩，形成高盐度高Mg/Ca比值的卤水，交代钙质沉积物而成为白云岩。二、白云岩形成机理（三）回流渗透白云化作用——亚当斯和罗德斯（1960）潮上带形成的高镁粒间水对表面沉积物的白云化完成后，若仍有富余，由于比重较大，在重力作用下会向下回流渗透，当其流经下伏的碳酸钙沉积物或石灰岩时，将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。形成地点：潮上带形成时间：成岩期（三）回流渗透

白云化作用二、白云岩形成机理原生沉淀作用毛细管浓缩作用—准同生白云化作用回流渗透白云化作用|蒸发环境高Mg/Ca比率的成因介质二、白云岩形成机理有些白云石，例如分布在陆表海陆棚或构造高地的白云岩，没有与蒸发岩共生，也缺乏潮上环境的成因标志。对于这种白云岩，高镁/钙比率的超盐水的白云化模式就不适用了。怎么解释???二、白云岩形成机理（四）混合白云化作用巴迪奥扎曼尼（Badiozamani,1973）用实验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程度的影响程度不同在海水为5～50%的混合液中发生方解石被白云石的交代作用——白云化作用→混合白云化作用（四）混合白云化作用结论白云石交代方解石未必需要蒸发作用和高镁/钙比率的盐水，只要有一定的淡、咸水混合，同样可以发生白云化作用，这样就可以解释分布于陆表海陆棚或构造高地的白云岩的成因问题。淡水透镜带咸水半咸水带二、白云岩形成机理（五）调整白云化作用——古德尔和加曼（GoodellandGarman,1969）大套石灰岩在大气水的影响下，通过淋滤溶解作用和交代作用，化学成分及矿物成分重新组合或调整，发生白云化作用，从而生成白云岩。（六）

淡水白云石白云石由Ca2+、Mg2+和CO32-高度有序互层排列而成。关键条件是结晶速度离子浓度低，干扰离子少，可能构成白云石晶格（七）生物作用生物多间接参与白云石的生成（八）其它变盐度环境中淡水白云石

自形明亮，破坏岩石组构（六）淡水白云石福克和兰德（FolkandLand,1975）控制白云石结晶作用的主要因素溶液的镁/钙比率盐度结晶速度三、白云岩的成因类型原生白云岩

次生白云岩（一）原生白云岩指以化学沉淀方式从水体中直接沉淀而成的白云岩。理论上，这种白云岩或白云石沉积物是存在的超盐度的泻湖或内陆的盐湖应是其生成场所目前为止无过硬的现代沉积实例证明其确实存在

三、白云岩的成因类型（二）次生白云岩类指一切非原生沉淀作用生成的白云岩，即指一切由交代作用或白云化作用生成的白云岩。同生白云岩准同生白云岩成岩白云岩后生白云岩

（二）次生白云岩类1.同生白云岩指刚沉积的碳酸钙沉积物在沉积环境中，而且还仍在其沉积水体的影响下，在沉积物和水体的界面处，通过交代作用或白云化作用所生成的白云岩。成因机理沉积物和水体界面处的白云化作用是沉积期生成的白云岩不是化学沉淀作用直接生成的白云岩（二）次生白云岩类2.准同生白云岩指沉积不久的碳酸钙沉积物，虽然其沉积环境的条件并无变化，但已经基本上脱离其沉积的水体，已经基本上不再受其沉积水体的影响，通过交代作用或白云化作用而生成的白云岩。成因机理潮上毛细管作用或蒸发泵作用回流渗透白云岩化作用（二）次生白云岩类3.成岩白云岩指碳酸钙沉积物在其成岩作用过程中，由交代作用或白云化作用生成的白云岩。成因机理回流渗透白云化作用混合白云化作用调整白云化作用（二）次生白云岩类4.后生白云岩石灰岩形成后，由交代作用或白云化作用生成的白云岩。成因机理回流渗透白云化作用混合白云化作用调整白云化作用热液作用和变质作用白云岩成因分类及其相应的生成机理

白云岩成因分类原生白云岩次生白云岩同生白云岩沉积物准同生白云岩成岩