第五章 碳酸鹽巖

1、第五章 碳酸鹽巖 （Carbonate Rocks）第一節(jié) 碳酸鹽巖概論（General view of carbonate rocks ）一、概述 碳酸鹽巖：主要由方解石和白云石等碳酸鹽礦物組成的沉積巖。 規(guī)模：占沉積巖總量的20。平面分布： 我國(guó)沉積巖占面積75%，而碳酸鹽巖占沉積巖覆蓋面積的55%。 主要分布于海洋環(huán)境，其次為湖泊和其他環(huán)境。 二、碳酸鹽巖的物質(zhì)組成及成分分類 （一）碳酸鹽巖的礦物成分l 碳酸鹽礦物l 非碳酸鹽自生礦物l 陸源礦物 1.碳酸鹽礦物 方解石礦物體系 文石 高鎂方解石 低鎂方解石一般方解石，最穩(wěn)定 白云石礦物體系 白云石（CaMgCO32） 原白云石富鈣的白云

2、石，向白云石轉(zhuǎn)化 鐵方解石、鐵白云石、菱鐵礦、菱鎂礦2.非碳酸鹽的自生礦物 硫酸鹽 鹽類 氧化物 硅酸鹽 其它3.陸源礦物 粘土礦物、陸源碎屑礦物4.有機(jī)質(zhì)1方解石和白云石系列的巖石類型（三）碳酸鹽巖的成分分類野外劃分為四個(gè)系列：石灰?guī)r：方解石75%云質(zhì)石灰?guī)r：方解石7550，白云石2550灰質(zhì)白云巖：白云石7550，方解石2550白云巖：白云石75% 2石灰?guī)r-粘土巖系列的巖石類型 （三）碳酸鹽巖的成分分類 3碳酸鹽巖砂（粉砂）巖系列 （三）碳酸鹽巖的成分分類三、碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分（textual constituents of carbonate rocks） （一）顆粒 碳酸鹽巖顆粒：泛

3、指沉積盆地內(nèi)由化學(xué)、生物化學(xué)成因的碳酸鹽沉積物，在波浪、潮汐等水流作用下就地或經(jīng)短距離搬運(yùn)而形成的一系列碳酸鹽巖顆粒，簡(jiǎn)稱“顆粒”。福克（1959，1962）：異化顆粒、異化組分分類：內(nèi)碎屑、鮞粒、藻粒、球粒、生物顆粒 1.內(nèi)碎屑 內(nèi)碎屑：主要是沉積盆地中沉積不久的、半固結(jié)或固結(jié)的碳酸鹽沉積物，受波浪、潮汐、風(fēng)暴等的沖刷、破碎、磨蝕、搬運(yùn)、再沉積而成的顆粒，也可以是其他作用形成的。礫屑 2mm 砂屑 2-0.1mm 粉屑 0.1-0.01/0.005mm 泥屑 2mm豆?fàn)詈诵问壕卟坏群癜鼩ぃ藸铛b粒成因：有機(jī)成因說(shuō)：與藻類及細(xì)菌作用有關(guān)。無(wú)機(jī)成因說(shuō)：在碳酸鹽過(guò)飽和且擾動(dòng)的環(huán)境中，溶液中析出

4、的鈣（文石）圍繞被攪起的質(zhì)點(diǎn)而沉淀。 3、藻粒 核形石：也稱藻灰結(jié)核，為球狀疊層石，粒徑小者為0.20.3mm，大者25mm或更大。 藻團(tuán)塊: 藻類粘結(jié)增長(zhǎng)而成的顆粒，不具同心層結(jié)構(gòu) 4、球粒與糞球粒 球粒(pellet) 較細(xì)粒的（粉砂或細(xì)砂級(jí)）、不具特殊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的、泥晶的、分選較好的顆粒。 糞球粒(fecal pellet) 卵形或橢球形，分選很好，有機(jī)質(zhì)含量較高。無(wú)脊椎動(dòng)物吃進(jìn)碳酸鹽軟泥后排泄物 并不是所有的球粒都是糞球粒 5.生物碎屑分級(jí)：自形，半自形，砂礫級(jí)他形，化石碎片二、泥 泥級(jí)的碳酸鹽質(zhì)點(diǎn)，與顆粒相對(duì)應(yīng) 與粘土巖/粘土質(zhì)粉砂巖中的粘土泥相當(dāng)（0.005mm或0.01mm；l由于

5、晶體清澈明亮，常稱作“亮晶膠結(jié)物”、“亮晶”。 形成環(huán)境： 強(qiáng)水動(dòng)力條件下，原始細(xì)粒沉積物被沖走，成巖期粒間孔內(nèi)以化學(xué)方式沉淀出的方解石。亮晶膠結(jié)物（四）晶粒（crystal grain） 晶粒是晶粒碳酸鹽巖（結(jié)晶碳酸鹽巖）的主要結(jié)構(gòu)組分。 碳酸鹽巖晶粒粒級(jí)的劃分 按晶形特征：自形晶、半自形晶、他形晶 （五）生物格架（organic framework） 生物格架是原地生長(zhǎng)的群體生物（如珊瑚、苔蘚、海綿、層孔蟲等）以其堅(jiān)硬的鈣質(zhì)骨骼所形成的骨骼格架。 粘結(jié)格架：一些藻類（如藍(lán)藻和紅藻）的粘液粘結(jié)其他碳酸鹽組分（灰泥、顆粒、生物碎屑等）形成的一種生物格架。 碎屑巖 碳酸鹽巖 碎 屑 顆 粒 雜

6、基 泥 膠結(jié)物 膠結(jié)物 晶 粒 生物格架 孔 隙 孔 隙四、碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)類型 顆粒結(jié)構(gòu)（粒屑結(jié)構(gòu)） ： 與碎屑巖相似，由顆粒、泥、亮晶、孔隙為主，是經(jīng)波浪、流水作用的搬運(yùn)、沉積而成的碳酸鹽巖。 巖石描述方法同碎屑巖如鮞粒灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r、砂屑灰?guī)r等 泥晶結(jié)構(gòu)（相當(dāng)于碎屑巖中的泥巖） 主要由灰泥組分組成，一般是由化學(xué)或生物化學(xué)作用沉淀的碳酸鹽巖 低能環(huán)境下的產(chǎn)物 生物骨架結(jié)構(gòu) 由原地生長(zhǎng)的造礁生物鈣質(zhì)骨架形成的巖石 。 晶粒結(jié)構(gòu) 各種結(jié)構(gòu)和成因的灰?guī)r經(jīng)過(guò)重結(jié)晶作用和交代作用而形成的晶粒碳酸鹽巖。主要由晶粒組成。 按粒級(jí) 粗晶結(jié)構(gòu)、中晶結(jié)構(gòu)、細(xì)晶結(jié)構(gòu)、泥晶結(jié)構(gòu) 按晶粒相對(duì)大小 斑晶結(jié)構(gòu)、不等粒結(jié)

7、構(gòu)、嵌晶結(jié)構(gòu) 按晶粒自形程度 自形結(jié)構(gòu)、半自形結(jié)構(gòu)、它形結(jié)構(gòu)第二節(jié) 石灰?guī)r（limestones）一、石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)分類1.鄧哈姆（Dunham, 1962）的分類 鄧哈姆的分類，對(duì)于顆?；夷嗍?guī)r，采用兩端元組分的分類。這兩個(gè)端元是顆粒和灰泥，根據(jù)其相對(duì)含量，鄧哈姆將顆?；夷嗍?guī)r分為四類：顆粒巖、泥質(zhì)顆粒巖、顆粒質(zhì)泥巖、泥巖。此外他還分出了兩類特殊類型的石灰?guī)r，即粘結(jié)巖和結(jié)晶碳酸鹽巖。2.馮增昭的分類 首先把石灰?guī)r劃分為三個(gè)大的結(jié)構(gòu)類型：I. 顆粒灰泥石灰?guī)r；II. 晶粒石灰?guī)r；III. 生物格架礁石灰?guī)r。 在顆粒灰泥石灰?guī)r中，根據(jù)顆粒的含量，進(jìn)一步劃分為顆粒石灰?guī)r、顆粒質(zhì)石灰?guī)r、含顆粒石灰

8、巖及無(wú)顆粒石灰?guī)r四種巖石類型 。第三節(jié) 白云巖（dolostones） 定義：白云巖主要是由白云石礦物所組成的沉積碳酸鹽巖。一、白云巖的分類1.白云巖的成分分類方解石和白云石系列的巖石類型（據(jù)馮增昭，1993）2.白云巖的結(jié)構(gòu)分類（1）石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)分類系統(tǒng)和命名原則，基本上也適用于白云巖，因?yàn)榘自茙r也主要是由顆粒、泥、膠結(jié)物、生物格架及晶粒等五種結(jié)構(gòu)組分組成的，所不同的是白云巖的成分主要是白云石。（2）白云巖中晶粒結(jié)構(gòu)發(fā)育，泥晶、粉晶、細(xì)晶、中晶、粗晶結(jié)構(gòu)部相當(dāng)常見；晶粒較粗的，晶形常較好且多呈自形或半自形晶，其集合體常呈砂糖狀。二、白云巖的形成機(jī)理（一、原生沉淀作用 關(guān)于白云巖的成因問(wèn)題，人

9、們最關(guān)心的是在近代碳酸鹽沉積物中，是否有真正的原生的白云石，即是否真正有以化學(xué)沉淀的方式從水體中直接沉淀出來(lái)的白云石。到目前為止，在常溫、常壓條件下，在實(shí)驗(yàn)室中尚未合成出真正的、化學(xué)計(jì)量的白云石。 實(shí)例： 澳大利亞考龍瀉湖的“原生白云石”； 美國(guó)加利福尼亞深泉鹽湖中的白云石 （二、毛細(xì)管濃縮作用（蒸發(fā)泵作用）準(zhǔn)同生白云化作用 在現(xiàn)代熱帶地殼的潮上帶，剛沉積不久的松散沉積物，粒間充滿海水，易于蒸發(fā)作用不斷散發(fā)，同時(shí)，海水通過(guò)毛細(xì)管作用不斷補(bǔ)充，久而久之，這些粒間水的含鹽度不斷增加，并沉淀出石膏。石膏的沉淀，使粒間水或表層水的Mg：Ca比率大大提高（可達(dá)20：1），這種高鎂的粒間鹽水與文石顆粒經(jīng)常

10、接觸，促使文石被交代，被白云化，使文石轉(zhuǎn)化為白云石。 （二、毛細(xì)管濃縮作用（蒸發(fā)泵作用）準(zhǔn)同生白云化作用 （三.回流滲透白云化作用 機(jī)理：潮上帶高鎂粒間鹽水對(duì)表層沉積的白云化基本完了時(shí)，產(chǎn)生這種高鎂鹽水的地質(zhì)條件還仍然持續(xù)存在，多余的高鎂鹽水必然會(huì)向下回流、滲透，在其穿過(guò)下伏的碳酸鈣沉積物或石灰?guī)r時(shí)，必然會(huì)使它們發(fā)生白云石化，從而形成白云巖或部分白云化的石灰?guī)r。 白云巖化的滲濾回流作用機(jī)制（據(jù)白云巖化的滲濾回流作用機(jī)制（據(jù)K.S.Deffeyes，1965）海面海面強(qiáng)烈蒸發(fā)作用強(qiáng)烈蒸發(fā)作用潮坪潮坪湖泊湖泊滲濾滲濾回流回流白云巖化區(qū)白云巖化區(qū)（四.混合白云化作用美國(guó)威斯康星中奧陶統(tǒng)米夫林段的白云化作用