碳酸鹽巖沉積學(xué)課件

碳酸鹽巖巖石學(xué)

CarbonatePetrology

碳酸鹽巖是大于50％的碳酸鹽沉積物經(jīng)成巖固結(jié)而成的巖石，在地表的分布僅次于陸源碎屑沉積巖。長(zhǎng)期以來，人們對(duì)碳酸鹽巖地層主要偏重于生物化石的采集和鑒定，對(duì)其沉積作用、沉積環(huán)境的知識(shí)極其貧乏。在上世紀(jì)50年代中期以前，人們認(rèn)為碳酸鹽巖主要都是以無機(jī)方式從海水中沉淀的純化學(xué)產(chǎn)物，盡管也區(qū)分了某些生物成因的碳酸鹽巖（如礁灰?guī)r、介殼巖等）。二戰(zhàn)之后，由于在中東以及中美、北美、加拿大、北海等地的碳酸鹽巖中發(fā)現(xiàn)了許多高質(zhì)量、高產(chǎn)量的油氣藏，從而引起了人們對(duì)碳酸鹽沉積學(xué)的極大關(guān)注，導(dǎo)致了碳酸鹽沉積學(xué)領(lǐng)域中的許多理論的發(fā)展和觀念的更新。（高鎂方解石、方解石、文石、白云石）1、高鎂方解石（High-MagnesianCalcite）

含MgCO3：12～17mol%，不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)化為方解石和白云石。因此，古代沉積物中少見。現(xiàn)代或原生高鎂方解石主要產(chǎn)于紅藻和無脊椎動(dòng)物的骨骼中。形成條件：富鎂海水，Mg/Ca>2:12、方解石（Calcite）

MgCO3為2～3mol%，古代碳酸鹽巖的主要成分。形成條件：Mg/Ca<2:1；溫度<16oC；PH值：7～8，鹽度<3.5%。第一節(jié)碳酸鹽巖的礦物成分

CompositionofCarbonate顆粒、基質(zhì)、膠結(jié)物與孔隙一、顆粒（Grain）

生物碎屑、內(nèi)碎屑、鮞粒、團(tuán)粒和藻粒（1）生物碎屑（Bioclast）：不同程度搬運(yùn)與磨蝕的生物硬體（殼體）。（2）內(nèi)碎屑（Intraclast）：是早已沉積于海底的、弱固結(jié)的碳酸鹽巖沉積物，經(jīng)岸流、波浪或潮汐等作用剝蝕出來并再沉積的碎屑。表示在同一沉積盆地“之內(nèi)”或同一地層“之內(nèi)”形成的碎屑，不是從沉積盆地之外搬運(yùn)而來的碎屑。由沉積盆地之外古石灰?guī)r受風(fēng)化剝蝕而來的碎屑則不屬內(nèi)碎屑，應(yīng)叫外碎屑或路屑，即沉積巖的碎屑或巖屑。

礫屑：>2mm，竹葉狀，波浪與風(fēng)暴成因；

砂屑：2～0.05mm；

粉屑：0.05～0.005mm，低能環(huán)境；泥屑：<0.005mm，與泥晶基質(zhì)不易區(qū)分；第二節(jié)碳酸鹽的結(jié)構(gòu)組成鈣質(zhì)動(dòng)物化石形態(tài)分類示意圖（據(jù)余素玉，1978）自形沙礫級(jí)它形粉沙級(jí)它形半自形化石自形程度示意圖（據(jù)余素玉，1982）自形：具有生物的總體形態(tài)特征；半自形：保存有生物的特殊形態(tài)；沙礫級(jí)它形：殼體破碎強(qiáng)烈，但可鑒定出大門類；粉沙級(jí)它形：殼體破碎強(qiáng)烈，難以識(shí)別生物門類。風(fēng)暴礫屑內(nèi)碎屑灰?guī)r的產(chǎn)狀（據(jù)孟祥化，1988素描于北京西山中寒武統(tǒng)）風(fēng)暴擠壓褶皺掀起、破碎就地推積，片狀巖屑呈放射狀排列。風(fēng)暴擠壓褶皺破碎磨蝕就近推積，片狀礫屑呈到“小字形”砥柱構(gòu)造風(fēng)暴流呈漩渦狀，掀起并破碎的片狀碎屑多呈不規(guī)則狀直立，并且底界面平坦而頂界面呈云朵狀外貌。鮞粒類型示意圖第三節(jié)碳酸鹽巖的分類與主要巖石類型

CarbonateClassificationandTypicalTypes一、石灰?guī)r分類（Limestone）1、二礦物成分分類2、結(jié)構(gòu)－成因分類

（1）福克Folk(1959)首次將碎屑巖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)引用到碳酸鹽巖分類中，提出了異化粒、亮晶、微晶等新概念，成為現(xiàn)代碳酸鹽巖分類的基礎(chǔ)或里程碑。

正?；瘜W(xué)巖類（化學(xué)或生物成因）和異?；瘜W(xué)巖類（波浪、水流成因）三元分類（三角形分類）：異化粒、基質(zhì)、膠結(jié)物類型體現(xiàn)了巖石形成的水動(dòng)力強(qiáng)度（2）鄧哈姆（Dunham,1962）分類

強(qiáng)調(diào)巖石的支撐類型，而把各組分的含量放在次要位置。沉積結(jié)構(gòu)能夠辨認(rèn)沉積結(jié)構(gòu)不能辨認(rèn)沉積物中原始組分未被粘結(jié)粘結(jié)巖（沉積過程中原始組分、生物顆粒被粘結(jié)在一起結(jié)晶碳酸鹽巖含泥不含泥泥支撐顆粒支撐顆粒支撐顆粒<10％顆粒>10％泥?；?guī)r粒狀灰?guī)r泥狀灰?guī)r粒泥灰?guī)r3、現(xiàn)今分類

現(xiàn)今流行的碳酸鹽巖分類都是建立在?？朔诸惖幕A(chǔ)之上，基本上采用了顆粒－基質(zhì)－膠結(jié)物三組分。它的量比關(guān)系，能反映沉積物沉積時(shí)的水動(dòng)力條件及沉積環(huán)境：如巖石的顆粒＋淀晶多、基質(zhì)少、顆粒的分選好，則沉積時(shí)的水動(dòng)力強(qiáng)，相當(dāng)于砂巖中的雜基少，則砂巖形成時(shí)的水動(dòng)力強(qiáng)；相反，若灰?guī)r中顆粒少、雜基多，水動(dòng)力則弱。余素玉（1992）顆粒含量亮晶和泥晶相對(duì)含量受水動(dòng)力控制灰?guī)r生物骨骼灰?guī)r化學(xué)灰?guī)r內(nèi)碎屑生物顆粒、加積－凝聚顆粒>50%亮晶>泥晶亮晶礫（砂）屑灰?guī)r亮晶＋顆粒名＋灰?guī)r疊層石灰?guī)r、礁灰?guī)r、生物灰?guī)r（原地）石灰華－鐘乳石；鈣層石－泥晶灰?guī)r亮晶<泥晶泥晶礫（砂）屑灰?guī)r泥晶＋顆粒名＋灰?guī)r25-50%亮晶>泥晶亮晶礫（砂）屑灰?guī)r顆粒名＋亮晶灰?guī)r亮晶<泥晶礫（砂）屑泥晶灰?guī)r顆粒名＋泥晶灰?guī)r25-5%泥晶含礫（砂）屑泥晶灰?guī)r含＋顆粒名＋泥晶灰?guī)r<5%泥晶泥晶灰?guī)r重結(jié)晶結(jié)晶灰?guī)r核形石灰?guī)r，粉沙級(jí)灰質(zhì)基質(zhì)（陰極發(fā)光）Oncoliticcalcarenite,calcisiltitematrix球?；?guī)r，方解石膠結(jié)Pelletoidalcalcarenite,calcitecement鮞?；?guī)r，方解石鑲嵌狀膠結(jié)Ooliticcalcarenite,poikilotopiccalcitecement灰?guī)r礫石limestoneconglomerate礫屑灰?guī)r，亮晶方解石膠結(jié)Lithocalcirudite,sparitecement雙蓋蟲生物聚積灰?guī)rAmphisteginabioaccumulatedlimestone鮞?；?guī)r，亮晶方解石膠結(jié)Ooliticcalcarenite,sparitecement第四節(jié)白云巖（Dolostone）的成因與分類1、咸水白云巖成因

形成條件：高鹽度，高M(jìn)g/Ca比，高溫，如潮上帶薩布哈（Sebkha）

毛細(xì)管濃縮

潮上帶蒸發(fā)海水向上運(yùn)移溫度、鹽度升高，文石、石膏沉淀Ca2+被消耗，Mg2+濃度升高白云石沉淀

滲透回流

蒸發(fā)表層海水濃縮，密度增加，沿斜坡下沉較輕的底層水上浮，接受蒸發(fā)濃縮上述過程反復(fù)進(jìn)行，導(dǎo)致瀉湖鹽度生高，石膏沉淀Ca2+被消耗，Mg2+濃度升高并發(fā)生白云石沉淀。2、混合水白云巖（doragdolomitization）成因

同生期混合：瀉湖內(nèi)，高M(jìn)g/Ca比的淡水與湖底沉積物作用，發(fā)生白云巖化；準(zhǔn)同生期：沉積物上升脫離海水，直接受大氣降水的影響，孔隙中殘留海水與淡水混合，發(fā)生白云巖化；后生－成巖作用：在海水－淡水的混合帶內(nèi)，發(fā)生白云巖化，交代白云巖。3、典型白云巖

同生白云巖：潮上帶、瀉湖藻白云巖：震旦系疊層石成巖白云巖：與灰?guī)r呈過渡關(guān)系后生白云巖：與斷層、褶皺有關(guān)床板珊瑚層孔蟲砂屑灰?guī)r含腹足砂屑灰?guī)r球狀層孔蟲白云巖枝狀層孔蟲白云巖“霧心