沉積巖石學(xué)1-25章-cha碳酸鹽巖成分結(jié)構(gòu)

第十一章碳酸鹽巖概論一、碳酸鹽巖及碳酸鹽巖巖石學(xué)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(xué)主要研究碳酸鹽巖的巖性特征、成因機(jī)理、分類、分布規(guī)律及其中礦產(chǎn)的一門學(xué)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(yùn)藏豐富的礦產(chǎn)4.本身就是很有價(jià)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(xiàn)狀及展望1、碳酸鹽巖巖石學(xué)的知識與人類同輝2、新碳酸鹽巖巖石學(xué)理論成因過去：碳酸鹽巖——化學(xué);現(xiàn)在：碳酸鹽巖——化學(xué)、生物、生物化學(xué)、機(jī)械分類單純成分分類→成因分類，成因—結(jié)構(gòu)分類引入能量觀點(diǎn)，以能量高低劃分C/M大，高；C/M小，低白云巖的形成機(jī)理觀點(diǎn)和學(xué)說越來越多，在對現(xiàn)代沉積物的研究基礎(chǔ)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(xué)研究領(lǐng)域新學(xué)科——化石巖石學(xué)范圍：淺水→深水研究手段和技術(shù)3、我國碳酸鹽巖巖石學(xué)現(xiàn)狀與趨勢巖類學(xué)、化石巖石學(xué)、現(xiàn)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(chǎn)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(nèi)礦物碳酸鹽礦物非碳酸鹽礦物盆外礦物陸源礦物有機(jī)質(zhì)（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(zhuǎn)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(jī)質(zhì)第二節(jié)碳酸鹽巖的成分及顏色二、碳酸鹽巖的化學(xué)成分（一）含量最多的化學(xué)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(shí)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(zhì)的粒度（三）色素離子（四）有機(jī)質(zhì)（五）風(fēng)化作用三、環(huán)境意義（一）淺色類環(huán)境意義——淺水的海灣或?yàn)a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(jié)物四、晶粒五、生物格架。第三節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分碎屑巖碳酸鹽巖碎屑顆粒雜基泥膠結(jié)物膠結(jié)物晶粒生物格架孔隙孔隙第三節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu)組分本身的特征＋結(jié)構(gòu)組分之間的相互關(guān)系第三節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分一、顆粒碳酸鹽巖中的顆粒盆外顆粒盆內(nèi)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(jié)構(gòu)組分（二）盆內(nèi)顆粒在沉積地區(qū)或沉積環(huán)境內(nèi)形成的碳酸鹽成分顆粒成因化學(xué)、機(jī)械、生物、綜合（生物化學(xué)、生物機(jī)械）也叫異化顆粒（allochem）：由異?；瘜W(xué)作用所形成的顆?；蚪M分。簡稱為顆粒兩種盆內(nèi)顆粒生物碎屑顆粒：生物化石碎片非生物碎屑顆粒：內(nèi)碎屑、鮞粒、藻粒、球粒等一、顆粒組分第三節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分內(nèi)碎屑、鮞粒、藻粒、球粒、團(tuán)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(jié)構(gòu)組分1、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)的碳酸鹽沉積物或碳酸鹽巖巖層，由于受波浪、潮汐風(fēng)暴等作用，破碎、搬運(yùn)、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(jié)構(gòu)組分顆粒、晶粒大小問題粒級劃分標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)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(jié)或固結(jié)的泥晶石灰?guī)r巖層被波浪或水流破碎、搬運(yùn)、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(chǎn)物粉屑與砂屑相似，反映低能環(huán)境，如瀉湖、陸棚泥屑：機(jī)械成因，相當(dāng)于碎屑巖中的雜基與化學(xué)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(nèi)碎屑一、顆粒組分第三節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分一、顆粒組分1．內(nèi)碎屑第三節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分（2）成因①機(jī)械成因潮下高能帶波浪和水流把海底半固結(jié)的石灰?guī)r層破碎，搬運(yùn)，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(yùn)、磨蝕、再沉積，即成內(nèi)碎屑。這種內(nèi)碎屑表層常具氧化圈。潮下低能帶：風(fēng)暴回流沖刷而成。一、顆粒組分1．內(nèi)碎屑第三節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分②化學(xué)成因“葡萄石”飽和碳酸鈣的淺灘海中的碳酸鈣質(zhì)點(diǎn)在動蕩的水動力條件下，由于結(jié)晶力和電荷力的作用，相互粘結(jié)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(nèi)部結(jié)構(gòu)和成因，進(jìn)行過詳細(xì)的討論。他認(rèn)為這些碳酸鈣質(zhì)的砂粒，并不是早期的半固結(jié)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(xué)凝聚作用形成“葡萄石”，之后再被破碎、搬運(yùn)、磨蝕和再沉積，形成內(nèi)碎屑。一、顆粒組分1．內(nèi)碎屑第三節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分內(nèi)碎屑★★★鮞?！铩铩锷锼樾迹▎为?dú)講）藻粒球粒團(tuán)塊一、顆粒組分第三節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分（1）概念鮞粒:是指具有核心和同心層結(jié)構(gòu)的球狀顆粒。藻灰結(jié)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(jié)核藻灰結(jié)核鮞粒（2）鮞粒的組成核心內(nèi)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(xiàn)代）結(jié)構(gòu)同心層狀結(jié)構(gòu)、放射狀結(jié)構(gòu)；全周或局部數(shù)層一、顆粒組分2、鮞粒及藻灰結(jié)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(jié)構(gòu)：同心鮞偏心鮞放射鮞復(fù)

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(jié)核復(fù)鮞放射鮞一、顆粒組分2、鮞粒及藻灰結(jié)核按次生變化變形鮞壓溶鮞單晶鮞、多晶鮞負(fù)鮞（空心鮞）——鮞粒內(nèi)溶蝕孔隙按成因藻鮞、無機(jī)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(jié)核鮞內(nèi)溶孔鮞內(nèi)溶孔一、顆粒組分2、鮞粒及藻灰結(jié)核一、顆粒組分2、鮞粒及藻灰結(jié)核（3）鮞粒的成因生物成因說：藻鮞細(xì)菌鮞無機(jī)成因說：機(jī)械水流成因說（4）形成機(jī)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(dāng)顆粒的表面沉淀物（即新生成的一個(gè)同心層）與海水處于平衡狀態(tài)時(shí)，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(fù)始，直到水動力不能將其攪起。韋爾（Weyl,1967）在巴哈馬地區(qū)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)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(jié)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(jù)Newelletal.(1960).一、顆粒組分2、鮞粒及藻灰結(jié)核藻鮞與藻有關(guān)而形成的鮞藻灰結(jié)核藍(lán)綠藻分泌的粘液圍繞核心一邊粘結(jié)碳酸鹽沉積物，一邊在水動力下搬運(yùn)沉積，形成不規(guī)則的同心增長層。藻團(tuán)塊藻類粘結(jié)增長而成的顆粒，不具同心層結(jié)構(gòu)藻碎屑較大的藻粘結(jié)顆粒（包括藻團(tuán)塊）或藻粘結(jié)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(jié)核藻團(tuán)塊3、藻粒一、顆粒組分球粒(pellet)較細(xì)粒的（粉砂或細(xì)砂級）、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(fecalpellet)卵形或橢球形，分選很好，有機(jī)質(zhì)含量較高。蠕蟲、軟體動物，低能環(huán)境產(chǎn)物并不是所有的球粒都是糞球粒第二節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)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(xué)作用的影響發(fā)生變形。一、顆粒組分5、變形粒內(nèi)碎屑★★★鮞?！铩铩锷锼樾荚辶Ｇ蛄F(tuán)塊第二節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分一、顆粒組分泥級的碳酸鹽質(zhì)點(diǎn)與顆粒相對應(yīng)與粘土巖/粘土質(zhì)粉砂巖中的粘土泥相當(dāng)（<0.005mm）第二節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)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(jī)械破碎化學(xué)沉淀生物成因第二節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分二、泥二、泥以化學(xué)沉淀方式沉淀、結(jié)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(jié)物類似。亮晶方解石/亮晶方解石膠結(jié)物/亮晶＝淀晶方解石/淀晶方解石膠結(jié)物/淀晶1.特征粗大(>0.005mm)，結(jié)晶狀態(tài)潔凈、明亮→亮晶具有世代現(xiàn)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(jié)構(gòu)組分三、膠結(jié)物第二節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分三、膠結(jié)物以化學(xué)沉淀方式沉淀、結(jié)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(jié)物類似。亮晶方解石/亮晶方解石膠結(jié)物/亮晶＝淀晶方解石/淀晶方解石膠結(jié)物/淀晶2.亮晶膠結(jié)物與灰泥的本質(zhì)區(qū)別晶體大小：亮晶大，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(shí)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(jié)構(gòu)，灰泥絕無此結(jié)構(gòu)巖石形成時(shí)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(jié)構(gòu)組分三、膠結(jié)物3.膠結(jié)類型櫛殼狀結(jié)構(gòu)晶粒結(jié)構(gòu)（重結(jié)晶產(chǎn)物）嵌晶結(jié)構(gòu)（似花崗膠結(jié)）連晶結(jié)構(gòu)（成巖期產(chǎn)物）重力膠結(jié)、新月形膠結(jié)（滲流帶產(chǎn)物）等厚環(huán)邊狀結(jié)構(gòu)三、膠結(jié)物櫛殼狀結(jié)構(gòu)（世代型）晶粒結(jié)構(gòu)（重結(jié)晶的產(chǎn)物）再生邊膠結(jié)，（共軸生長邊）是晶粒碳酸鹽巖或結(jié)晶碳酸鹽巖的主要結(jié)構(gòu)組分碳酸鹽沉積物由于成巖作用（重結(jié)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(jié)構(gòu)組分四、晶粒細(xì)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(jiān)硬的鈣質(zhì)骨骼所形成的格架。生物物理沉積作用粘結(jié)格架藍(lán)藻和紅藻以其粘液粘結(jié)其它碳酸鹽組分而形成的一種粘結(jié)格架。如疊層石等。生物化學(xué)沉積作用第二節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)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(zhì)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(jié)過程中經(jīng)改造作用而成的孔隙，大多數(shù)為溶蝕孔隙。第二節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分六、孔隙白云石晶內(nèi)溶孔及晶?？祝ǘ┝严短妓猁}沉積物固結(jié)為巖石后，由于受構(gòu)造力的作用，發(fā)生破裂而形成裂隙。裂隙細(xì)粒純石灰?guī)r比粗?；?guī)r更發(fā)育細(xì)粒純石灰?guī)r比含粘土等雜質(zhì)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(jié)構(gòu)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(nèi)孔隙粒間孔隙粒內(nèi)孔隙晶間孔隙六、孔隙晶間孔隙晶間孔隙鑄?？紫读?、孔隙鑄模孔隙鑄?？紫惰T?？紫惰T模孔隙（一）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?；?guī)r、竹葉狀灰?guī)r、砂屑灰?guī)r等（二）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)物普通灰?guī)r第二節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分七、碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)類型——與成因有密切聯(lián)系（三）生物骨架結(jié)構(gòu)由原地生長的造礁生物鈣質(zhì)骨架形成的巖石骨架巖原地生長的造礁生物構(gòu)成巖石的堅(jiān)固骨架，在骨架間充填灰泥雜基、膠結(jié)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(shù)量上占主導(dǎo)地位粘結(jié)巖原地生長的板狀或片狀造礁生物粘結(jié)和包裹大量灰泥