沉積巖石學(xué)第六章五節(jié)ppt課件

1、第五節(jié)第五節(jié) 白云巖白云巖 Dolostones一一 白云巖巖類學(xué)白云巖巖類學(xué)Petrography of dolostones一、概念一、概念白云巖白云巖主要由白云石礦物所組成的堆主要由白云石礦物所組成的堆積碳酸鹽巖。積碳酸鹽巖。一、白云巖的分類一、白云巖的分類二白云巖的成分分類二白云巖的成分分類巖石類型巖石類型方解石方解石白云石白云石CaO:MgO白云巖白云巖類類灰質(zhì)白云灰質(zhì)白云巖巖502550754.02.2含灰白云含灰白云巖巖25575952.21.5白云巖白云巖50951001.51.4方解石和白云石系列的巖石類型據(jù)馮增昭，方解石和白云石系列的巖石類型據(jù)馮增昭，1993三、白云巖的構(gòu)

2、造分類三、白云巖的構(gòu)造分類1、石灰?guī)r的構(gòu)造分類系統(tǒng)和命名原那么，、石灰?guī)r的構(gòu)造分類系統(tǒng)和命名原那么，根本上也適用于白云巖，由于白云巖也主要是根本上也適用于白云巖，由于白云巖也主要是由顆粒、泥、膠結(jié)物、生物格架及晶粒等五種由顆粒、泥、膠結(jié)物、生物格架及晶粒等五種構(gòu)造組分組成的，所不同的是白云巖的成分主構(gòu)造組分組成的，所不同的是白云巖的成分主要是白云石。要是白云石。2、白云巖中，晶粒構(gòu)造發(fā)育，泥晶、粉、白云巖中，晶粒構(gòu)造發(fā)育，泥晶、粉晶、細(xì)晶、中晶以致粗晶構(gòu)造部相當(dāng)常見；晶晶、細(xì)晶、中晶以致粗晶構(gòu)造部相當(dāng)常見；晶粒較粗的，晶形常較好且多呈自形或半自形晶，粒較粗的，晶形常較好且多呈自形或半自形晶，其

3、集合體常呈砂糖狀。其集合體常呈砂糖狀。3、在白云巖中，交代構(gòu)造發(fā)育，如，、在白云巖中，交代構(gòu)造發(fā)育，如，晶粒較粗的白云石菱形體交代各種顆粒及晶粒較粗的白云石菱形體交代各種顆粒及化石等?；?。晶形較好的白云石菱形體，常具環(huán)帶或污晶形較好的白云石菱形體，常具環(huán)帶或污濁中心等濁中心等交代剩余景象。交代剩余景象。石灰?guī)r中的云斑，白云巖中的石灰?guī)r剩余石灰?guī)r中的云斑，白云巖中的石灰?guī)r剩余體等體等交代作用景象。交代作用景象。四、根據(jù)交代景象的有無，四、根據(jù)交代景象的有無，可把白云巖劃分為兩個(gè)類型可把白云巖劃分為兩個(gè)類型1、具交代構(gòu)造的白云巖包括含白云石的、具交代構(gòu)造的白云巖包括含白云石的石灰?guī)r。石灰?guī)r。2

4、、不具交代構(gòu)造或其他交代景象的白云、不具交代構(gòu)造或其他交代景象的白云巖。巖。交代成因，次生的，非原生化學(xué)沉淀成因交代成因，次生的，非原生化學(xué)沉淀成因原生沉淀成因？還是原生沉淀成因？還是 次生交代成因？次生交代成因？ 五白云巖的成因分類五白云巖的成因分類白云巖白云巖原生白云巖原生白云巖次生白云巖次生白云巖同生白云巖同生白云巖準(zhǔn)同生白云巖準(zhǔn)同生白云巖成巖白云巖成巖白云巖后生白云巖后生白云巖1、原生白云巖、原生白云巖由以化學(xué)沉淀方式從由以化學(xué)沉淀方式從水體中直接沉淀出的化學(xué)計(jì)量的白云石所組成水體中直接沉淀出的化學(xué)計(jì)量的白云石所組成白云巖。白云巖。 2、次生白云巖、次生白云巖指一切非原生沉淀作指一切非

5、原生沉淀作用構(gòu)成的白云巖或一切由交代作用或白云化作用構(gòu)成的白云巖或一切由交代作用或白云化作用生成的白云巖。用生成的白云巖。同生白云巖同生白云巖指剛堆積的碳酸鈣堆積指剛堆積的碳酸鈣堆積物或者是原白云石堆積物，在堆積環(huán)境中，而物或者是原白云石堆積物，在堆積環(huán)境中，而且還依然在堆積水體的影響下，在堆積物與水且還依然在堆積水體的影響下，在堆積物與水界面處，經(jīng)過交代作用或白云化作用所構(gòu)成的界面處，經(jīng)過交代作用或白云化作用所構(gòu)成的白云巖。白云巖。準(zhǔn)同生白云巖準(zhǔn)同生白云巖指剛堆積不久的碳酸鈣堆指剛堆積不久的碳酸鈣堆積物，雖然其堆積環(huán)境條件并未變化，但它已根本上積物，雖然其堆積環(huán)境條件并未變化，但它已根本上脫

6、離了其堆積的水體，根本上不再受其堆積水體的影脫離了其堆積的水體，根本上不再受其堆積水體的影響，是經(jīng)過交代作用或白云化作用而生成的白云巖。響，是經(jīng)過交代作用或白云化作用而生成的白云巖。 成巖白云巖成巖白云巖指碳酸鈣堆積物在其成巖作用指碳酸鈣堆積物在其成巖作用過程中由交代作用或白云化作用所生成的白云巖。過程中由交代作用或白云化作用所生成的白云巖。后生白云巖后生白云巖指在石灰?guī)r構(gòu)成以后，由交代指在石灰?guī)r構(gòu)成以后，由交代作用或白云化作用生成的白云巖。作用或白云化作用生成的白云巖。3、其它白云巖術(shù)語、其它白云巖術(shù)語碎屑白云巖碎屑白云巖生物白云巖生物白云巖化學(xué)白云巖化學(xué)白云巖風(fēng)化白云巖風(fēng)化白云巖地層白云巖

7、地層白云巖 構(gòu)造白云巖構(gòu)造白云巖二二 白云巖的生成機(jī)理白云巖的生成機(jī)理Mechanisms of dolomitization白云巖的成因問題，主要是白云巖的生成白云巖的成因問題，主要是白云巖的生成機(jī)理問題，是碳酸鹽巖巖石學(xué)中最復(fù)雜的、爭機(jī)理問題，是碳酸鹽巖巖石學(xué)中最復(fù)雜的、爭論時(shí)間最久的、最難處理的問題之一。論時(shí)間最久的、最難處理的問題之一。20世紀(jì)世紀(jì)60年代以來，出現(xiàn)了一系列的白云年代以來，出現(xiàn)了一系列的白云化學(xué)說?；瘜W(xué)說。一、原生沉淀作用一、原生沉淀作用primary precipitation以化學(xué)沉淀的方式從水體中直接沉淀出來以化學(xué)沉淀的方式從水體中直接沉淀出來的白云石。的白云石。

8、如今，在常溫常壓條件下，在實(shí)驗(yàn)室中尚如今，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。未合成出真正的、化學(xué)計(jì)量的白云石。在已發(fā)現(xiàn)的近代白云石實(shí)例中，最在已發(fā)現(xiàn)的近代白云石實(shí)例中，最“過硬過硬的原生白云石的實(shí)例有兩個(gè)。的原生白云石的實(shí)例有兩個(gè)。澳大利亞南部的考龍瀉湖中的白云石澳大利亞南部的考龍瀉湖中的白云石特點(diǎn)：水很咸、特點(diǎn)：水很咸、PH值很高、植物很茂盛值很高、植物很茂盛經(jīng)過光協(xié)作用，植物從水中汲取經(jīng)過光協(xié)作用，植物從水中汲取CO2，從而使水的從而使水的PH增高，就促使白云石沉淀。增高，就促使白云石沉淀。湖水中的白色懸浮物是很細(xì)的高鎂方解石湖水中的白色懸浮物是很細(xì)的高鎂方解

9、石和富鈣白云石。和富鈣白云石。據(jù)測定，白云石的堆積速度為據(jù)測定，白云石的堆積速度為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機(jī)理：在堆積物機(jī)理：在堆積物水界面處構(gòu)成的方解石被白水界面處構(gòu)成的方解石被白云石交代。云石交代。環(huán)境：環(huán)境：淺水冬春淺水冬春30cm深，夏秋僅少量鹽水深，夏秋僅少量鹽水pH值高值高9.510白云石特征：白云石特征：內(nèi)部為化學(xué)計(jì)量的白云石內(nèi)部為化學(xué)計(jì)量的白云石Ca50Mg50CO3100，外部富鈣。，外部富鈣。美國加利福尼亞州深泉湖鹽湖美國加利福尼亞州深泉湖鹽湖三、毛細(xì)管濃縮作用三、毛細(xì)管濃縮作用準(zhǔn)準(zhǔn)同生白云化作用同生白云化作用Capi

10、llary concentrationPenecontemporaneous dolomitization在現(xiàn)代熱帶地域的潮上帶，其表層的碳酸在現(xiàn)代熱帶地域的潮上帶，其表層的碳酸鹽堆積物中正在進(jìn)展著準(zhǔn)同生白云化作用。鹽堆積物中正在進(jìn)展著準(zhǔn)同生白云化作用。1、原理、原理 熱帶地域潮上帶，剛堆積的疏松的文石顆粒間的正常海水在干熱氣候中不斷蒸發(fā)。同時(shí)海水又經(jīng)過毛細(xì)管作用，源源不斷地補(bǔ)充到這些疏松的堆積物的顆粒之間。久而久之，粒間水的鹽度增大，從這種鹽水中首先沉淀出來的是石膏，使粒間水或表層積水的Mg/Ca高達(dá)20:1甚至更高 正常海水的Mg/Ca約為3:14:1。這種高鎂的粒間鹽水或表層水經(jīng)常與文石

11、顆粒相接觸，使文石被交代，被白云化，即使文石轉(zhuǎn)化為白云石。準(zhǔn)同生白云化的其它表現(xiàn)方式圖解準(zhǔn)同生白云化的其它表現(xiàn)方式圖解具潮上環(huán)境特征，如蒸發(fā)礦物具潮上環(huán)境特征，如蒸發(fā)礦物(石膏、石膏、石鹽等石鹽等)。 2、特征、特征晶粒細(xì)小，為泥晶、粉晶晶粒細(xì)小，為泥晶、粉晶顏色為黃色、土黃色顏色為黃色、土黃色因離陸源較近，含泥質(zhì)因離陸源較近，含泥質(zhì)巖層厚度以薄層為主巖層厚度以薄層為主四、回流浸透白云化作用四、回流浸透白云化作用Dolomitization by seepage-refluxion在潮上地帶構(gòu)成的高鎂粒間鹽水，當(dāng)其對在潮上地帶構(gòu)成的高鎂粒間鹽水，當(dāng)其對表層堆積的的白云化根本完了時(shí)，產(chǎn)生這種高表

12、層堆積的的白云化根本完了時(shí)，產(chǎn)生這種高鎂鹽水的地質(zhì)條件還依然繼續(xù)存在，那么多余鎂鹽水的地質(zhì)條件還依然繼續(xù)存在，那么多余的高鎂鹽水必然會向下回流。的高鎂鹽水必然會向下回流。1、原理、原理這種向下回流浸透的高鎂鹽水，在其穿過這種向下回流浸透的高鎂鹽水，在其穿過下伏的碳酸鈣堆積物或石灰?guī)r時(shí)，必然會使它下伏的碳酸鈣堆積物或石灰?guī)r時(shí)，必然會使它們發(fā)生白云石化；從而構(gòu)成白云巖或部分白云們發(fā)生白云石化；從而構(gòu)成白云巖或部分白云化的石灰?guī)r?；氖?guī)r。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島博內(nèi)爾島的潮上地域及丁美洲小安的列斯群島博內(nèi)爾島的潮上地域及瀉湖為例，對

13、這一作用進(jìn)展了詳細(xì)的論述。瀉湖為例，對這一作用進(jìn)展了詳細(xì)的論述。晶粒普通較粗，多在粉晶以上，如砂糖晶粒普通較粗，多在粉晶以上，如砂糖狀白云巖。狀白云巖。 2、特征、特征構(gòu)成較晚，普通在成巖期的，甚至是成構(gòu)成較晚，普通在成巖期的，甚至是成巖期以后的。巖期以后的。常與準(zhǔn)同生常與準(zhǔn)同生白云巖伴生，底面白云巖伴生，底面參差不齊，呈鋸齒參差不齊，呈鋸齒狀等。狀等。 原生沉淀、同生白云化、準(zhǔn)同生白云化原生沉淀、同生白云化、準(zhǔn)同生白云化毛細(xì)管濃縮和回流浸透白云化的共同點(diǎn)：毛細(xì)管濃縮和回流浸透白云化的共同點(diǎn)：枯燥炎熱的氣候高枯燥炎熱的氣候高M(jìn)g/Ca鹽水鹽水鹽水白云石鹽水白云石五、混合白云化作用五、混合白云化

14、作用Dorag dolomitization還有一些白云巖，如廣泛分布的與陸表海還有一些白云巖，如廣泛分布的與陸表海陸棚或構(gòu)造高地共生的白云巖，并沒有蒸發(fā)巖，陸棚或構(gòu)造高地共生的白云巖，并沒有蒸發(fā)巖，也缺乏潮上環(huán)境的成因標(biāo)志。也缺乏潮上環(huán)境的成因標(biāo)志。前述三種白云石生成的機(jī)理，都有一個(gè)共前述三種白云石生成的機(jī)理，都有一個(gè)共同點(diǎn)，即都需求干熱的氣候，都需求高同點(diǎn)，即都需求干熱的氣候，都需求高M(jìn)g/Ca比率的鹽水，都把白云石當(dāng)作一種蒸發(fā)礦物對比率的鹽水，都把白云石當(dāng)作一種蒸發(fā)礦物對待。待。 巴迪奧札曼尼巴迪奧札曼尼Badiozamani，1973)提出提出了大氣水淡水與海水混合的白云化作用的了大氣

15、水淡水與海水混合的白云化作用的機(jī)理。機(jī)理。Badiozamani首先用實(shí)驗(yàn)方法證明大氣水首先用實(shí)驗(yàn)方法證明大氣水與正常海水的混合液對方解石和白云石的飽和與正常海水的混合液對方解石和白云石的飽和程度的影響。程度的影響。1、原理、原理在海水為在海水為530%的混合液的混合液范圍內(nèi)，將發(fā)生范圍內(nèi)，將發(fā)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用這一混合白云化作用的機(jī)用這一混合白云化作用的機(jī)了解釋美國威斯康星的中奧陶統(tǒng)的白云巖的成了解釋美國威斯康星的中奧陶統(tǒng)的白云巖的成因，得到了稱心的效果。因，得到了稱心的效果。六、淡水白云化作用六、淡水白

16、云化作用 Folk和和Land指出，在變鹽度的環(huán)境中，在指出，在變鹽度的環(huán)境中，在淡水和海水的混合帶中，以及在其他淡化或淡淡水和海水的混合帶中，以及在其他淡化或淡水作用的環(huán)境中，都可以構(gòu)成白云石，溶液的水作用的環(huán)境中，都可以構(gòu)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。七調(diào)整白云化作用七調(diào)整白云化作用 在大氣水的影響下，在大氣水的影響下，原來的碳酸鹽堆積物的原來的碳酸鹽堆積物的成分，經(jīng)過淋濾、溶解成分，經(jīng)過淋濾、溶解作用和交代作用，在化作用和交代作用，在化學(xué)成分及礦物成分上進(jìn)學(xué)成分及礦物成分上進(jìn)展重新組合或調(diào)整而發(fā)展重新組合或調(diào)整而發(fā)生 白 云 化 。 所 需 的生 白

17、 云 化 。 所 需 的Mg2+來自隆升區(qū)高鎂來自隆升區(qū)高鎂方解石的溶解。方解石的溶解。當(dāng)海平面下降使堆積物中的高鎂方解石當(dāng)海平面下降使堆積物中的高鎂方解石暴露于大氣淡水中時(shí)，高鎂方解石就會發(fā)生溶暴露于大氣淡水中時(shí)，高鎂方解石就會發(fā)生溶解，釋放出解，釋放出Mg2+，使該處或下伏的碳酸鹽堆，使該處或下伏的碳酸鹽堆積物發(fā)生白云石化。積物發(fā)生白云石化。根本原理根本原理這種白云石化作用所需求的鎂就來自堆積物本這種白云石化作用所需求的鎂就來自堆積物本身，不需求另外的鎂來源。身，不需求另外的鎂來源。它所需求的條件主要是海平面相對下降，使原生它所需求的條件主要是海平面相對下降，使原生沉淀的不穩(wěn)定的碳酸鹽礦物

18、暴露于大氣水作用下，從沉淀的不穩(wěn)定的碳酸鹽礦物暴露于大氣水作用下，從而使這些不穩(wěn)定的碳酸鹽礦物發(fā)生溶解作用和調(diào)整白而使這些不穩(wěn)定的碳酸鹽礦物發(fā)生溶解作用和調(diào)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，如今只知道一種，即海膽。海膽牙齒的致密軸帶含有白云石。種，即海膽。海膽牙齒的致密軸帶含有白云石。1、生物白云化作用、生物白云化作用但許多生物可以堆積出鎂方解石。在成巖但許多生物可以堆積出鎂方解石。在成巖作用過程中，鎂方解石中的鎂可以釋放出來，作用過程中，鎂方解石中的鎂可以釋放出來，從而構(gòu)成富鎂的粒間水，這種粒間水可以使其從而構(gòu)成富鎂的粒間水，這種粒間水可以使

19、其周圍的碳酸鈣白云化。周圍的碳酸鈣白云化。八、其他白云化作用八、其他白云化作用在堆積物被埋藏以后，在成巖作用階段，在堆積物被埋藏以后，在成巖作用階段，白云石可以作為砂巖的膠結(jié)物而出現(xiàn)。白云石可以作為砂巖的膠結(jié)物而出現(xiàn)。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、熱液白云石和蛻變白云石、熱液白云石和蛻變白云石九、控制白云石結(jié)晶的主要九、控制白云石結(jié)晶的主要要素要素Mg/Ca、鹽度和結(jié)晶速、鹽度和結(jié)晶速度度白云石是一種很難構(gòu)成的礦物，其晶格是白云石是一種很難構(gòu)成的礦物，其晶格是Ca2+、Mg2+、CO32-離子層相互交替而成。由于離子層相互交替而成。由于Ca2+和和Mg2+性質(zhì)

20、類似，在自然界的結(jié)晶作用過程性質(zhì)類似，在自然界的結(jié)晶作用過程中，很難使他們嚴(yán)厲地分別。中，很難使他們嚴(yán)厲地分別。Folk和和Land(1975)在對各種環(huán)境中的白云石結(jié)在對各種環(huán)境中的白云石結(jié)晶作用進(jìn)展研討之后，提出了控制白云巖結(jié)晶作用晶作用進(jìn)展研討之后，提出了控制白云巖結(jié)晶作用的主要要素為溶液的的主要要素為溶液的Mg/Ca比率、鹽度和結(jié)晶速度。比率、鹽度和結(jié)晶速度。 但是，假設(shè)溶液很稀即溶液的鹽度很低，但是，假設(shè)溶液很稀即溶液的鹽度很低，缺乏干擾離子，而且結(jié)晶速度很慢，那么缺乏干擾離子，而且結(jié)晶速度很慢，那么Mg2+和和Ca2+就能夠較好地分別，構(gòu)成各自的就能夠較好地分別，構(gòu)成各自的離子層，

21、從而有能夠構(gòu)成化學(xué)計(jì)量的白云石。離子層，從而有能夠構(gòu)成化學(xué)計(jì)量的白云石。相反，假設(shè)溶液鹽度較高，干擾或競爭離子較相反，假設(shè)溶液鹽度較高，干擾或競爭離子較多，結(jié)晶速度也較快，那么晶格要求相當(dāng)嚴(yán)厲的白云多，結(jié)晶速度也較快，那么晶格要求相當(dāng)嚴(yán)厲的白云石就難以構(gòu)成了。石就難以構(gòu)成了。例如，在蒸發(fā)條件下，雖然有高濃度的例如，在蒸發(fā)條件下，雖然有高濃度的Mg2+、Ca2+ 、 CO32-離子，但要它們結(jié)晶成晶格構(gòu)造要求離子，但要它們結(jié)晶成晶格構(gòu)造要求嚴(yán)厲的白云石，卻是困難的。嚴(yán)厲的白云石，卻是困難的。但在大氣淡水環(huán)境中，由于離子濃度很低，但在大氣淡水環(huán)境中，由于離子濃度很低，晶體生長幾乎不受雜質(zhì)干擾。當(dāng)結(jié)晶速很慢時(shí)，晶體生長幾乎不受雜質(zhì)干擾。當(dāng)結(jié)晶速很慢時(shí)，礦物與周圍的溶液將處于近實(shí)際上的平衡形狀。礦物與周圍的溶液將處于近實(shí)際上的平衡形狀。這時(shí)，即使這時(shí)，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，也可以構(gòu)成有序的化學(xué)計(jì)量成分的白云石。可以構(gòu)成有序的化學(xué)計(jì)量成分的白云石。Folk和和Land指出，在變鹽度的環(huán)境中，在指出，在變鹽度的環(huán)境中