沉積巖石學(xué)五節(jié)

會計學(xué)1沉積巖石學(xué)五節(jié)一、白云巖的分類（二）白云巖的成分分類巖石類型方解石％白云石％CaO:MgO白云巖類灰質(zhì)白云巖50~2550~754.0~2.2含灰白云巖25~575~952.2~1.5白云巖5~095~1001.5~1.4方解石和白云石系列的巖石類型（據(jù)馮增昭，1993）第1頁/共42頁（三）、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，因為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、中晶以至粗晶結(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。第2頁/共42頁 3、在白云巖中，交代結(jié)構(gòu)發(fā)育，如，

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)帶或污濁核心等——交代殘余現(xiàn)象。

石灰?guī)r中的云斑，白云巖中的石灰?guī)r殘余體等—交代作用現(xiàn)象。第3頁/共42頁第4頁/共42頁第5頁/共42頁第6頁/共42頁第7頁/共42頁（四）、根據(jù)交代現(xiàn)象的有無，可把白云巖劃分為兩個類型 1、具交代結(jié)構(gòu)的白云巖（包括含白云石的石灰?guī)r）。 2、不具交代結(jié)構(gòu)或其他交代現(xiàn)象的白云巖。交代成因，次生的，非原生化學(xué)沉淀成因原生沉淀成因？還是次生交代成因？第8頁/共42頁（五）白云巖的成因分類白云巖原生白云巖次生白云巖同生白云巖準(zhǔn)同生白云巖成巖白云巖后生白云巖第9頁/共42頁

1、原生白云巖——由以化學(xué)沉淀方式從水體中直接沉淀出的化學(xué)計量的白云石所組成白云巖。

2、次生白云巖——指一切非原生沉淀作用形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。

①同生白云巖——指剛沉積的碳酸鈣沉積物或者是原白云石沉積物，在沉積環(huán)境中，而且還仍然在沉積水體的影響下，在沉積物與水界面處，通過交代作用或白云化作用所形成的白云巖。第10頁/共42頁 ②準(zhǔn)同生白云巖——指剛沉積不久的碳酸鈣沉積物，雖然其沉積環(huán)境條件并未變化，但它已基本上脫離了其沉積的水體，基本上不再受其沉積水體的影響，是通過交代作用或白云化作用而生成的白云巖。 ③成巖白云巖——指碳酸鈣沉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。 ④后生白云巖——指在石灰?guī)r形成以后，由交代作用或白云化作用生成的白云巖。第11頁/共42頁

3、其它白云巖術(shù)語①碎屑白云巖②生物白云巖③化學(xué)白云巖④風(fēng)化白云巖⑤地層白云巖⑥構(gòu)造白云巖第12頁/共42頁二白云巖的生成機(jī)理Mechanismsofdolomitization

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、爭論時間最久的、最難解決的問題之一。 20世紀(jì)60年代以來，出現(xiàn)了一系列的白云化學(xué)說。第13頁/共42頁（一）、原生沉淀作用primaryprecipitation

以化學(xué)沉淀的方式從水體中直接沉淀出來的白云石。

現(xiàn)在，在常溫常壓條件下，在實驗室中尚未合成出真正的、化學(xué)計量的白云石。

在已發(fā)現(xiàn)的近代白云石實例中，最“過硬”的原生白云石的實例有兩個。第14頁/共42頁澳大利亞南部的考龍瀉湖中的白云石

特點(diǎn)：水很咸、PH值很高、植物很茂盛

通過光合作用，植物從水中吸取CO2，從而使水的PH增高，就促使白云石沉淀。

湖水中的白色懸浮物是很細(xì)的高鎂方解石和富鈣白云石。

據(jù)測定，白云石的堆積速度為0.2~0.5mm/年。真是太快了!第15頁/共42頁（二）同生白云化作用機(jī)理：在沉積物—水界面處形成的方解石被白云石交代。環(huán)境：淺水（冬春30cm深，夏秋僅少量鹽水）pH值高（9.5～10）白云石特征：內(nèi)部為化學(xué)計量的白云石（Ca50Mg50（CO3）100），外部富鈣。美國加利福尼亞州深泉湖（鹽湖）第16頁/共42頁（三）、毛細(xì)管濃縮作用——準(zhǔn)同生白云化作用Capillaryconcentration——Penecontemporaneousdolomitization

在現(xiàn)代熱帶地區(qū)的潮上帶，其表層的碳酸鹽沉積物中正在進(jìn)行著準(zhǔn)同生白云化作用。第17頁/共42頁1、原理

熱帶地區(qū)潮上帶，剛沉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)。同時海水又通過毛細(xì)管作用，源源不斷地補(bǔ)充到這些疏松的沉積物的顆粒之間。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3:1~4:1）。這種高鎂的粒間鹽水或表層水經(jīng)常與文石顆粒相接觸，使文石被交代，被白云化，即使文石轉(zhuǎn)化為白云石。第18頁/共42頁準(zhǔn)同生白云化的其它表現(xiàn)形式圖解第19頁/共42頁 ②具潮上環(huán)境特征，如蒸發(fā)礦物(石膏、石鹽等)。 2、特征 ①晶粒細(xì)小，為泥晶、粉晶 ③顏色為黃色、土黃色 ④因離陸源較近，含泥質(zhì) ⑤巖層厚度以薄層為主第20頁/共42頁第21頁/共42頁（四）、回流滲透白云化作用Dolomitizationbyseerefluxion

在潮上地帶形成的高鎂粒間鹽水，當(dāng)其對表層沉積的的白云化基本完了時，產(chǎn)生這種高鎂鹽水的地質(zhì)條件還仍然持續(xù)存在，那么多余的高鎂鹽水必然會向下回流。1、原理

這種向下回流滲透的高鎂鹽水，在其穿過下伏的碳酸鈣沉積物或石灰?guī)r時，必然會使它們發(fā)生白云石化；從而形成白云巖或部分白云化的石灰?guī)r。第22頁/共42頁

戴菲斯等（Deffeyesetal.，1965）曾以拉丁美洲小安的列斯群島博內(nèi)爾島的潮上地區(qū)及瀉湖為例，對這一作用進(jìn)行了詳細(xì)的論述。第23頁/共42頁 ②晶粒一般較粗，多在粉晶以上，如砂糖狀白云巖。 2、特征 ①形成較晚，一般在成巖期的，甚至是成巖期以后的。 ③常與準(zhǔn)同生白云巖伴生，底面參差不齊，呈鋸齒狀等。第24頁/共42頁

原生沉淀、同生白云化、準(zhǔn)同生白云化（毛細(xì)管濃縮）和回流滲透白云化的共同點(diǎn)：干燥炎熱的氣候＋高M(jìn)g/Ca鹽水→鹽水白云石第25頁/共42頁（五）、混合白云化作用Doragdolomitization

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，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，都有一個共同點(diǎn)，即都需要干熱的氣候，都需要高M(jìn)g/Ca比率的鹽水，都把白云石當(dāng)作一種蒸發(fā)礦物看待。

巴迪奧札曼尼（Badiozamani，1973)提出了大氣水（淡水）與海水混合的白云化作用的機(jī)理。第26頁/共42頁 Badiozamani首先用實驗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程度的影響。1、原理

在海水為5~30%的混合液范圍內(nèi)，將發(fā)生方解石被白云石交代的作用，即白云化作用。第27頁/共42頁 Badiozamani用這一混合白云化作用的機(jī)理解釋美國威斯康星的中奧陶統(tǒng)的白云巖的成因，得到了滿意的效果。第28頁/共42頁第29頁/共42頁（六）、淡水白云化作用Folk和Land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水作用的環(huán)境中，都可以形成白云石，溶液的Mg/Ca比率只要近于1:1即可。第30頁/共42頁（七）調(diào)整白云化作用

在大氣水的影響下，原來的碳酸鹽沉積物的成分，經(jīng)過淋濾、溶解作用和交代作用，在化學(xué)成分及礦物成分上進(jìn)行重新組合或調(diào)整而發(fā)生白云化。所需的Mg2+來自隆升區(qū)高鎂方解石的溶解。第31頁/共42頁

當(dāng)海平面下降使沉積物中的高鎂方解石暴露于大氣淡水中時，高鎂方解石就會發(fā)生溶解，釋放出Mg2+，使該處或下伏的碳酸鹽沉積物發(fā)生白云石化?；驹?/p>

這種白云石化作用所需要的鎂就來自沉積物本身，不需要另外的鎂來源。

它所需要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)整白云化作用。第32頁/共42頁

能直接生成白云石的生物，現(xiàn)在只知道一種，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

但許多生物可以沉積出鎂方解石。在成巖作用過程中，鎂方解石中的鎂可以釋放出來，從而形成富鎂的粒間水，這種粒間水可以使其周圍的碳酸鈣白云化。（八）、其他白云化作用第33頁/共42頁

在沉積物被埋藏以后，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)。

2、埋藏白云化作用

4、碎屑白云石

3、熱液白云石和變質(zhì)白云石第34頁/共42頁（九）、控制白云石結(jié)晶的主要因素——Mg/Ca、鹽度和結(jié)晶速度

白云石是一種很難形成的礦物，其晶格是Ca2+、Mg2+、CO32-離子層相互交替而成。由于Ca2+和Mg2+性質(zhì)相似，在自然界的結(jié)晶作用過程中，很難使他們嚴(yán)格地分離。 Folk和Land(1975)在對各種環(huán)境中的白云石結(jié)晶作用進(jìn)行研究之后，提出了控制白云巖結(jié)晶作用的主要因素為溶液的Mg/Ca比率、鹽度和結(jié)晶速度。第35頁/共42頁

但是，如果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Mg2+和Ca2+就可能較好地分離，形成各自的離子層，從而有可能形成化學(xué)計量的白云石。

相反，如果溶液鹽度較高，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)格的白云石就難以形成了。

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)造要求嚴(yán)格的白云石，卻是困難的。第36頁/共42頁

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，礦物與周圍的溶液將處于近理論上的平衡狀態(tài)。這時，即使Mg/Ca比率很低甚至接近于1:1，也可以形成有序的化學(xué)計量成分的白云石。 Folk和Land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水作用的環(huán)境中，都可以形成白云石，溶液的Mg/Ca比率只要近于1:1即可。第37頁/共42頁 Folk和Land還設(shè)計了一個鹽度、Mg/Ca與白云石和方解石結(jié)晶范圍圖解。第38頁/共42頁二、白云巖的主要類型1.準(zhǔn)同生（或同生）及早期成巖白云巖（1）與蒸發(fā)巖準(zhǔn)同生白云巖與蒸發(fā)巖共生，微晶，見紋層、鳥眼、干裂等（2）與石灰?guī)r共生的早期成巖白云巖微晶白云巖→豹斑、疙瘩白云巖→生物灰?guī)r（3）與陸源沉積物成互層的同生白云巖無蒸發(fā)巖和灰?guī)r：與紅