沉積巖石學1-25章-cha碳酸鹽巖成分結構

第十一章碳酸鹽巖概論一、碳酸鹽巖及碳酸鹽巖巖石學碳酸鹽巖主要由方解石、白云石等碳酸鹽礦物（含量大于50%）組成的沉積巖。主要巖石類型石灰?guī)r（方解石>50%）白云巖（白云石>50%）碳酸鹽巖巖石學主要研究碳酸鹽巖的巖性特征、成因機理、分類、分布規(guī)律及其中礦產的一門學科。第一節(jié)概述二、研究意義1.分布廣占沉積巖中20%，居第三位2.重要的生油巖和儲油巖3.蘊藏豐富的礦產4.本身就是很有價值的資源5.重要的地下水儲集巖石第一節(jié)概述三、碳酸鹽巖的研究歷史、現狀及展望1、碳酸鹽巖巖石學的知識與人類同輝2、新碳酸鹽巖巖石學理論成因過去：碳酸鹽巖——化學;現在：碳酸鹽巖——化學、生物、生物化學、機械分類單純成分分類→成因分類，成因—結構分類引入能量觀點，以能量高低劃分C/M大，高；C/M小，低白云巖的形成機理觀點和學說越來越多，在對現代沉積物的研究基礎上提出。沉積后作用碳酸鹽巖比碎屑巖、粘土巖更易遭受沉積后作用的影響相模式肖、歐文、拉波特、楊、阿姆斯特朗、威爾遜等第一節(jié)概述2、新碳酸鹽巖巖石學研究領域新學科——化石巖石學范圍：淺水→深水研究手段和技術3、我國碳酸鹽巖巖石學現狀與趨勢巖類學、化石巖石學、現代沉積、沉積后作用、沉積環(huán)境和沉積相、區(qū)域巖相古地理研究、固體礦產的研究、巖溶研究、其它第一節(jié)概述一、碳酸鹽巖的礦物成分盆內礦物碳酸鹽礦物非碳酸鹽礦物盆外礦物陸源礦物有機質（混合物）第二節(jié)碳酸鹽巖的成分及顏色一、碳酸鹽巖的礦物成分方解石和白云石——碳酸鹽巖最基本的礦物成分（一）碳酸鹽礦物1.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2.白云石礦物體系白云石（CaMg[CO3]2）原白云石——富鈣的白云石，向白云石轉化3.鐵方解石、鐵白云石、菱鐵礦、菱鎂礦第二節(jié)碳酸鹽巖的成分及顏色方解石方解石(文石)白云石一、碳酸鹽巖的礦物成分（二）非碳酸鹽的自生礦物硫酸鹽鹽類氧化物硅酸鹽其它（三）陸源礦物粘土礦物、陸源碎屑礦物

（四）有機質第二節(jié)碳酸鹽巖的成分及顏色二、碳酸鹽巖的化學成分（一）含量最多的化學成分主要是CaO、MgO、CO2純石灰?guī)r/純方解石——CaO56%和CO244%；純白云巖/純白云石——CaO30.4%，MgO21.7%，CO247.9%。（二）微量元素鍶、鋇、錳、鈷、鎳、鉛、鋅、銅、釩、鎵、鈦、硼等→地層的劃分和對比＋實際沉積環(huán)境的判斷（三）同位素氧和碳的穩(wěn)定同位素沉積環(huán)境水體含鹽度第二節(jié)碳酸鹽巖的成分及顏色三級分類命名原則不同系列石灰?guī)r——白云巖石灰?guī)r（白云巖）——硅巖石灰?guī)r（白云巖）——粘土巖石灰?guī)r（白云巖）——粉砂巖石灰?guī)r（白云巖）——砂巖碳酸鹽巖的成分分類第二節(jié)碳酸鹽巖的成分及顏色一、顏色的類型（一）淺色類白色、灰白色、淺灰色等；（二）暗色類灰色、深灰色、灰黑色、黑色、灰綠色等；（三）紅色類黃色、褐色、紅色、紫紅色等。第二節(jié)碳酸鹽巖的成分及顏色二、決定顏色的因素（一）主要礦物和次要礦物的相對含量（二）顆粒、晶粒以及基質的粒度（三）色素離子（四）有機質（五）風化作用三、環(huán)境意義（一）淺色類環(huán)境意義——淺水的海灣或瀉湖（二）暗色類環(huán)境意義——停滯缺氧的深水盆地（三）紅色類環(huán)境意義——先前的環(huán)境或沉積環(huán)境第二節(jié)碳酸鹽巖的成分及顏色一、顆粒二、泥三、膠結物四、晶粒五、生物格架。第三節(jié)碳酸鹽巖的結構組分碎屑巖碳酸鹽巖碎屑顆粒雜基泥膠結物膠結物晶粒生物格架孔隙孔隙第三節(jié)碳酸鹽巖的結構組分碳酸鹽巖的結構:結構組分本身的特征＋結構組分之間的相互關系第三節(jié)碳酸鹽巖的結構組分一、顆粒碳酸鹽巖中的顆粒盆外顆粒盆內顆?！铩铩铩铩铮ㄒ唬┡柰忸w粒次要含量增高→碎屑巖過渡陸源碎屑顆粒礫、砂、粉砂、泥（☆☆☆）第三節(jié)碳酸鹽巖的結構組分（二）盆內顆粒在沉積地區(qū)或沉積環(huán)境內形成的碳酸鹽成分顆粒成因化學、機械、生物、綜合（生物化學、生物機械）也叫異化顆粒（allochem）：由異?；瘜W作用所形成的顆?；蚪M分。簡稱為顆粒兩種盆內顆粒生物碎屑顆粒：生物化石碎片非生物碎屑顆粒：內碎屑、鮞粒、藻粒、球粒等一、顆粒組分第三節(jié)碳酸鹽巖的結構組分內碎屑、鮞粒、藻粒、球粒、團塊、生物碎屑什么是？有多少種類？怎么形成的？反映了什么沉積環(huán)境？一、顆粒組分第三節(jié)碳酸鹽巖的結構組分1、內碎屑主要是沉積盆地中沉積不久的、半固結或固結的碳酸鹽沉積物或碳酸鹽巖巖層，由于受波浪、潮汐風暴等作用，破碎、搬運、磨蝕，再沉積而成的。也可以是其他作用形成的?！锏[屑>2mm★★砂屑2-0.1mm★★★粉屑0.1-0.01/0.005mm★★★★泥屑<0.01/0.005mm一、顆粒組分第三節(jié)碳酸鹽巖的結構組分顆粒、晶粒大小問題粒級劃分標準與陸源碎屑顆粒近于統(tǒng)一一、顆粒組分第三節(jié)碳酸鹽巖的結構組分（1）類型礫屑（特殊、典型者如竹葉狀礫屑）成因：淺水高能地區(qū)，半固結或固結的泥晶石灰?guī)r巖層被波浪或水流破碎、搬運、再沉積，形成扁平礫石。

砂屑成分多為泥晶灰?guī)r，分選及磨圓較好，高能環(huán)境產物粉屑與砂屑相似，反映低能環(huán)境，如瀉湖、陸棚泥屑：機械成因，相當于碎屑巖中的雜基與化學沉淀成因泥晶及生物成因泥級生物顆粒難區(qū)分。以“碳酸鹽泥”或“泥”、“灰泥”、“云泥”統(tǒng)稱。1．內碎屑一、顆粒組分第三節(jié)碳酸鹽巖的結構組分一、顆粒組分1．內碎屑第三節(jié)碳酸鹽巖的結構組分（2）成因①機械成因潮下高能帶波浪和水流把海底半固結的石灰?guī)r層破碎，搬運，磨蝕，再沉積而成。水下淺灘，潮汐水道潮間帶和潮上帶泥晶碳酸鈣沉積物暴露在大氣中，發(fā)生泥裂和泥卷，這些泥裂和泥卷再被潮汐水流破碎、搬運、磨蝕、再沉積，即成內碎屑。這種內碎屑表層常具氧化圈。潮下低能帶：風暴回流沖刷而成。一、顆粒組分1．內碎屑第三節(jié)碳酸鹽巖的結構組分②化學成因“葡萄石”飽和碳酸鈣的淺灘海中的碳酸鈣質點在動蕩的水動力條件下，由于結晶力和電荷力的作用，相互粘結和聚集，在開始階段，形似葡萄，故稱“葡萄石”。由于波浪和水流的破壞和磨蝕，逐漸變成圓度很好的顆粒。伊林（Illing,1954）曾對巴哈馬地區(qū)碳酸鹽巖淺灘的碳酸鈣沉積物的形狀、內部結構和成因，進行過詳細的討論。他認為這些碳酸鈣質的砂粒，并不是早期的半固結石灰?guī)r層被波浪或水流破碎、白云、磨蝕和再沉積而成的，而是化學凝聚作用形成“葡萄石”，之后再被破碎、搬運、磨蝕和再沉積，形成內碎屑。一、顆粒組分1．內碎屑第三節(jié)碳酸鹽巖的結構組分內碎屑★★★鮞?！铩铩锷锼樾迹▎为氈v）藻粒球粒團塊一、顆粒組分第三節(jié)碳酸鹽巖的結構組分（1）概念鮞粒:是指具有核心和同心層結構的球狀顆粒。藻灰結核:核心及同心層都不太規(guī)則，有藻參與形成，滾動、懸浮均有。通常較大，大于2mm.一、顆粒組分2、鮞粒及藻灰結核藻灰結核鮞粒（2）鮞粒的組成核心內碎屑、生物化石（完整或破碎）、陸源碎屑同心層成分方解石、白云石（泥晶）、文石（現代）結構同心層狀結構、放射狀結構；全周或局部數層一、顆粒組分2、鮞粒及藻灰結核鮞粒（3）鮞粒的種類按大小2～0.25mm：常鮞>2mm：大鮞或豆粒按形狀正常鮞橢球鮞按結構：同心鮞偏心鮞放射鮞復

鮞表皮鮞表皮鮞正常鮞\同心鮞偏心鮞一、顆粒組分2、鮞粒及藻灰結核復鮞放射鮞一、顆粒組分2、鮞粒及藻灰結核按次生變化變形鮞壓溶鮞單晶鮞、多晶鮞負鮞（空心鮞）——鮞粒內溶蝕孔隙按成因藻鮞、無機成因鮞、洞穴鮞、鍋爐鮞、潮汐鮞變形鮞單晶鮞多晶鮞一、顆粒組分2、鮞粒及藻灰結核鮞內溶孔鮞內溶孔一、顆粒組分2、鮞粒及藻灰結核一、顆粒組分2、鮞粒及藻灰結核（3）鮞粒的成因生物成因說：藻鮞細菌鮞無機成因說：機械水流成因說（4）形成機理核心浸泡在飽和或過飽和碳酸鈣的水中，碳酸鈣將在核心表面發(fā)生沉淀作用，當顆粒的表面沉淀物（即新生成的一個同心層）與海水處于平衡狀態(tài)時，將沉入水底，在水動力的攪動下，再次升起接受碳酸鈣的沉淀，如此周而復始，直到水動力不能將其攪起。韋爾（Weyl,1967）在巴哈馬地區(qū)進行的實驗觀察，

潮汐壩和潮汐三角洲地區(qū)——形成鮞粒的理想環(huán)境

一、顆粒組分2、鮞粒及藻灰結核（5）鮞粒形成的三大條件碳酸鈣過飽和充足的核心動蕩的水流水深(m)沉積物中鮞的含量(%)據Newelletal.(1960).一、顆粒組分2、鮞粒及藻灰結核藻鮞與藻有關而形成的鮞藻灰結核藍綠藻分泌的粘液圍繞核心一邊粘結碳酸鹽沉積物，一邊在水動力下搬運沉積，形成不規(guī)則的同心增長層。藻團塊藻類粘結增長而成的顆粒，不具同心層結構藻碎屑較大的藻粘結顆粒（包括藻團塊）或藻粘結格架被破碎和磨蝕而成的藻顆粒，形態(tài)似礫屑或砂屑。3、藻粒一、顆粒組分3、藻粒一、顆粒組分3、藻粒一、顆粒組分藻灰結核藻團塊3、藻粒一、顆粒組分球粒(pellet)較細粒的（粉砂或細砂級）、不具特殊內部結構的、泥晶的、分選較好的顆粒。糞球粒(fecalpellet)卵形或橢球形，分選很好，有機質含量較高。蠕蟲、軟體動物，低能環(huán)境產物并不是所有的球粒都是糞球粒第二節(jié)碳酸鹽巖的結構組分一、顆粒組分4、球粒與糞球粒球粒一、顆粒組分4、球粒與糞球粒球粒先期形成的顆粒在成巖后生作用階段，在壓溶作用或其它力學作用的影響發(fā)生變形。一、顆粒組分5、變形粒內碎屑★★★鮞?！铩铩锷锼樾荚辶Ｇ蛄F塊第二節(jié)碳酸鹽巖的結構組分一、顆粒組分泥級的碳酸鹽質點與顆粒相對應與粘土巖/粘土質粉砂巖中的粘土泥相當（<0.005mm）第二節(jié)碳酸鹽巖的結構組分二、泥同義語：微晶碳酸鹽泥、微晶、泥晶、泥屑分類灰泥：方解石成分，也稱“微晶方解石泥”云泥：白云石成分成因機械破碎化學沉淀生物成因第二節(jié)碳酸鹽巖的結構組分二、泥二、泥以化學沉淀方式沉淀、結晶于碳酸鹽顆粒之間的方解石或其它礦物。與砂巖中的膠結物類似。亮晶方解石/亮晶方解石膠結物/亮晶＝淀晶方解石/淀晶方解石膠結物/淀晶1.特征粗大(>0.005mm)，結晶狀態(tài)潔凈、明亮→亮晶具有世代現象第一世代--櫛殼、馬牙狀第二世代--嵌晶粒狀第二節(jié)碳酸鹽巖的結構組分三、膠結物第二節(jié)碳酸鹽巖的結構組分三、膠結物以化學沉淀方式沉淀、結晶于碳酸鹽顆粒之間的方解石或其它礦物。與砂巖中的膠結物類似。亮晶方解石/亮晶方解石膠結物/亮晶＝淀晶方解石/淀晶方解石膠結物/淀晶2.亮晶膠結物與灰泥的本質區(qū)別晶體大?。毫辆Т?，灰泥小干凈與否：亮晶干凈明亮，灰泥較為污濁含量：亮晶<50%，灰泥0～100%形成時期：亮晶——成巖階段；灰泥——沉積階段分布狀況：亮晶常具櫛殼狀結構，灰泥絕無此結構巖石形成時的能量：亮晶含量高，反映高能環(huán)境；灰泥含量高，反映低能環(huán)境第二節(jié)碳酸鹽巖的結構組分三、膠結物3.膠結類型櫛殼狀結構晶粒結構（重結晶產物）嵌晶結構（似花崗膠結）連晶結構（成巖期產物）重力膠結、新月形膠結（滲流帶產物）等厚環(huán)邊狀結構三、膠結物櫛殼狀結構（世代型）晶粒結構（重結晶的產物）再生邊膠結，（共軸生長邊）是晶粒碳酸鹽巖或結晶碳酸鹽巖的主要結構組分碳酸鹽沉積物由于成巖作用（重結晶作用、交代作用）而成的較粗大碳酸鹽礦物晶體。按粒級劃分泥晶、粉晶、砂晶、礫晶形態(tài)特征自形晶、半自形晶、他形晶第二節(jié)碳酸鹽巖的結構組分四、晶粒細晶白云巖四、晶粒四、晶粒骨骼格架主要是指原地生長的群體生物如珊瑚、苔蘚、海綿、層孔蟲等，以其堅硬的鈣質骨骼所形成的格架。生物物理沉積作用粘結格架藍藻和紅藻以其粘液粘結其它碳酸鹽組分而形成的一種粘結格架。如疊層石等。生物化學沉積作用第二節(jié)碳酸鹽巖的結構組分五、生物格架五、生物格架海綿骨架礁灰?guī)r，孔隙被方解石充填柱狀疊層云巖，柱體間充填泥云質五、生物格架（一）原生孔隙指在沉積期前及沉積期形成的孔隙（二）次生孔隙在沉積后、固結過程中經改造作用而成的孔隙，大多數為溶蝕孔隙。第二節(jié)碳酸鹽巖的結構組分六、孔隙白云石晶內溶孔及晶?？祝ǘ┝严短妓猁}沉積物固結為巖石后，由于受構造力的作用，發(fā)生破裂而形成裂隙。裂隙細粒純石灰?guī)r比粗?；?guī)r更發(fā)育細粒純石灰?guī)r比含粘土等雜質灰?guī)r更發(fā)育裂隙是油、氣、水的極好的通道。第二節(jié)碳酸鹽巖的結構組分六、孔隙粒間孔隙六、孔隙粒間孔隙六、孔隙粒間孔隙和粒內孔隙粒間孔隙粒內孔隙晶間孔隙六、孔隙晶間孔隙晶間孔隙鑄?？紫读⒖紫惰T?？紫惰T?？紫惰T?？紫惰T?？紫叮ㄒ唬╊w粒結構（粒屑結構）與碎屑巖相似，由顆粒、泥、亮晶、孔隙為主，是經波浪、流水作用的搬運、沉積而成的碳酸鹽巖。巖石描述方法同碎屑巖如鮞?；?guī)r、竹葉狀灰?guī)r、砂屑灰?guī)r等（二）泥晶結構（相當于碎屑巖中的泥巖）主要由灰泥組分組成，一般是由化學或生物化學作用沉淀的碳酸鹽巖低能環(huán)境下的產物普通灰?guī)r第二節(jié)碳酸鹽巖的結構組分七、碳酸鹽巖的結構類型——與成因有密切聯系（三）生物骨架結構由原地生長的造礁生物鈣質骨架形成的巖石骨架巖原地生長的造礁生物構成巖石的堅固骨架，在骨架間充填灰泥雜基、膠結物及生物碎屑等。障積巖原地枝狀造礁生物對灰泥雜基起遮擋作用，使灰泥沉積下來并在數量上占主導地位粘結巖原地生長的板狀或片狀造礁生物粘結和包裹大量灰泥