自生沉積巖類

第十章自生沉積巖類

(Authigenicrocks)與它生沉積巖類相反，自生沉積巖類的沉積物直接形成于盆地內(nèi)部。沉積物補(bǔ)給來源太平洋第一節(jié)、碳酸鹽巖碳酸鹽巖(carbonaterock)：一種碳酸鹽類礦物含量超過50%的沉積巖，主要礦物成分是方解石、白云石、鐵白云石，混入的礦物有石英、云母、長石、及各種重礦物和粘土。碳酸巖(carbonatite)：由碳酸鹽礦物（方解石、白云石、菱鎂礦等碳酸鹽礦物占80%以上）酸組成的火成巖。在碳酸巖中，次要礦物種類很多，數(shù)量不等，常見的有輝石、金云母、黑云母、磷灰石、鈦鐵礦、微斜長石、霞石、黑榴石以及含稀有、稀土元素的礦物（如燒綠石、氟碳鈰礦等）。中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，常形成超基性巖-堿性巖-碳酸巖組合。灰?guī)r與白云巖自生碳酸鹽礦物含量超過50%的沉積巖稱碳酸鹽巖，自生碳酸鹽礦物中若一半以上為方解石稱石灰?guī)r或簡稱灰?guī)r，若一半以上為白云石稱白云巖或簡稱云巖。就體積而言，碳酸鹽巖估計(jì)只占所有沉積巖的4%左右，但在大陸地表的沉積巖中它卻可占10-35%（Blatt,1970;Folk,1974），僅次于泥質(zhì)巖（包括粉砂巖）而和砂巖不相上下，是最常見、也是最重要的一類自生沉積巖。碳酸鹽巖的絕大部分都沉積在溫暖氣候帶的海水環(huán)境中，少數(shù)沉積在溫暖的湖泊內(nèi)，它們都是化學(xué)、生物或復(fù)合沉積作用的產(chǎn)物?，F(xiàn)在的大西洋、印度洋和南太平洋中的大片區(qū)域都被碳酸鹽沉積物覆蓋著。碳酸鹽巖是第二大生油巖和產(chǎn)油巖，它蘊(yùn)藏著世界近一半的石油，是生產(chǎn)石灰、水泥等的主要原料，也可直接用于建筑、墊鋪鐵軌的石料。在化學(xué)、鋼鐵工業(yè)中也有廣泛用途。為什么？

碳酸鹽巖的絕大部分都沉積在溫暖氣候帶的海水環(huán)境中CaCO3+CO2+H2OCa2++2HCO3—一、石灰?guī)r的一般特征1、野外宏觀特征幾乎所有石灰?guī)r都是帶有區(qū)域性的穩(wěn)定層狀，尤其是海成石灰?guī)r，有時可連續(xù)分布達(dá)數(shù)省范圍，也可與凈砂巖互層。湖成石灰?guī)r規(guī)模一般不大，且多夾在泥質(zhì)巖或細(xì)碎屑巖之間或在這類巖石中以條帶狀出現(xiàn)。2、顏色與層理構(gòu)造巖石可為灰白、灰、灰黑或紫紅等色，沉積構(gòu)造類型不如砂巖或細(xì)碎屑巖豐富，除水平層理相對常見外，其它紋層狀層理（如交錯層理）較少見于顆粒性巖石中，在風(fēng)暴或濁流等再沉積石灰?guī)r中也有粒序?qū)永沓霈F(xiàn)，而更多見的只是塊狀層理。3、其它構(gòu)造疊層構(gòu)造和鳥眼構(gòu)造可發(fā)育在特定石灰?guī)r中。其它沉積構(gòu)造有泥裂、生痕、生物擾動、結(jié)核、縫合線等，特別是蟲孔、生物擾動、硅質(zhì)（燧石）結(jié)核和縫合線很常見。4、石灰?guī)r的構(gòu)成與成巖作用許多石灰?guī)r幾乎由純的方解石構(gòu)成，其它成分的總含量常在5%以下，其中較為常見的是粘土礦物、石英粉砂、鐵質(zhì)微粒、海綠石、有機(jī)質(zhì)等。在與砂巖過渡的灰?guī)r中可含較多陸源碎屑，白云石化也可使白云石含量增加。石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)以泥晶結(jié)構(gòu)和各種顆粒結(jié)構(gòu)為主，在生物礁、生物丘或生物層中則為特殊的生物骨架結(jié)構(gòu)、粘結(jié)結(jié)構(gòu)或障積結(jié)構(gòu)。鐘乳石、石灰華等次要巖石或一般石灰?guī)r受重結(jié)晶改造可呈結(jié)晶結(jié)構(gòu)。不太強(qiáng)的白云石化或硅化也可使原結(jié)構(gòu)疊加上交代結(jié)構(gòu)。石灰?guī)r的固結(jié)與陸源碎屑巖類似，也以壓實(shí)和膠結(jié)為主，但溶蝕、交代和重結(jié)晶等作用則比陸源碎屑巖常見。二．石灰?guī)r的分類命名1、按礦物成分劃分石灰?guī)r中除方解石（含量＞50%）以外的其它成分超過5%時可采用這種劃分法。以含白云石或砂級陸源碎屑為例，其巖石類型見圖16-1。從圖中可以看出，這種劃分所使用的數(shù)量界線和命名方法與圖15-4和圖15-3最下面的一種劃分是一樣的。實(shí)際上，這種劃分通常用在一種巖石向另一種巖石過渡的情況下而不論相互過渡的是哪兩種巖石。這種劃分稱為三級劃分，其中5%這個界線在歐美國家也有用10%的。需要注意的是，劃分時各界線含量不是指相關(guān)成分在整個巖石中的含量，而是指兩種相互過渡成分之間的相對含量。2、按結(jié)構(gòu)特征劃分石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)最能反映石灰?guī)r的成因，按結(jié)構(gòu)特征劃分理所當(dāng)然地成了當(dāng)今主要的石灰?guī)r劃分方法而被譽(yù)為“現(xiàn)代石灰?guī)r分類”。但石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)特征涉及到許多方面，不同人強(qiáng)調(diào)的側(cè)面可以有很大不同，再加上多少有些人為色彩（如含量界線、巖石名稱擬定等），因而已經(jīng)提出的劃分方案非常多，雖然它們各有特色，但大多是在先面世方案的基礎(chǔ)上或啟發(fā)下修改而成的，常常都有些親緣關(guān)系。自Folk（1959）提出他的具劃時代意義的方案至今，絕大多數(shù)方案已在實(shí)踐中被擱置起來，成為石灰?guī)r研究的歷史見證。分類方案①各英文名為原分類使用的名稱②“基質(zhì)支撐”之下兩種巖石之間的顆粒含量界線在原分類中是10%③“沉積組分被粘結(jié)”中的生物骨架灰?guī)r（Framestone）、粘結(jié)灰?guī)r（Bindstone）和障積灰?guī)r（Bafflestone）按EmbryandKlovan（1971）增補(bǔ)，其中的粘結(jié)灰?guī)r包括疊層石灰?guī)r（Stromatoliticlimestone），但最好將有疊層構(gòu)造的粘結(jié)灰?guī)r獨(dú)立出來稱疊層石灰?guī)r。特別申明原始或新鮮的泥晶大致在4μ以下，但在沉積后不久就可重結(jié)晶成微亮晶（4-10μ左右），以后還經(jīng)常重結(jié)晶得更粗一些。如果將泥晶限定在原始泥晶的范圍，那勢必會給巖石分類命名造成額外麻煩，所以在Folk之后提出的分類都把泥晶粒度的上限提高到了最細(xì)小膠結(jié)物亮晶的粒度下限。本教材取30μ，不到30μ者仍稱泥晶，超過30μ者稱亮晶。在實(shí)際工作中或在某些場合還常常使用一些泛稱，如生物碎屑灰?guī)r、礫屑（竹葉狀）灰?guī)r、鮞?；?guī)r等等。這些灰?guī)r并無嚴(yán)格的顆粒含量、支撐類型、泥晶、亮晶等的限制，但概括性也更強(qiáng)一些。三．石灰?guī)r研究及成因分析由于一般石灰?guī)r幾乎全由方解石構(gòu)成，所以石灰?guī)r鑒定的主要目的是揭示巖石的結(jié)構(gòu)，其中包括顆粒類型、大小的均勻程度、泥晶基質(zhì)、支撐特征以及壓實(shí)（壓溶）、膠結(jié)、溶蝕、交代、重結(jié)晶等。石灰?guī)r經(jīng)常有白云石化現(xiàn)象（形成交代結(jié)構(gòu)）。但僅憑一般光性特點(diǎn)卻很難將白云石與方解石區(qū)分開。為解決這一問題，現(xiàn)在石灰?guī)r（和白云巖）的常規(guī)鑒定都使用染色薄片。最常用的染色劑是茜素紅—S（它是磨片室或?qū)嶒?yàn)室的常備試劑），它可使方解石染成紅色或紫紅色，卻對白云石（和石英、石膏等）不起作用。這種差異染色效果可使很微弱的白云石化也變得清晰。在陸源碎屑巖研究中不止一次提到這些巖石的沉積環(huán)境解釋在很大程度上要依賴沉積序列的發(fā)育特點(diǎn)，這種情況在石灰?guī)r中卻常常要顛倒過來，即石灰?guī)r沉積序列所代表的沉積環(huán)境常常要靠石灰?guī)r沉積條件分析才能被確立。之所以會這樣，主要是因?yàn)殛懺此樾紟r受盆地邊界條件（包括母巖、盆地所在構(gòu)造部位等）影響很大，而具體的環(huán)境條件對巖石的影響往往只處于從屬地位。石灰?guī)r則不然，它并不與特定邊界條件發(fā)生直接聯(lián)系而是由具體沉積環(huán)境“自生”出來的，只對環(huán)境條件的變化反應(yīng)敏感。因此，在環(huán)境研究中，石灰?guī)r就具有某種“先天”優(yōu)勢。1、石灰?guī)r與陸源碎屑巖對環(huán)境響應(yīng)的差別研究石灰?guī)r的沉積環(huán)境除可憑借特殊沉積構(gòu)造（如疊層構(gòu)造、鳥眼構(gòu)造、泥裂等）外，主要是圍繞顆粒和泥晶進(jìn)行的。巖石中泥晶的多少，或者顆粒和泥晶的含量之比（稱粒基比，顆粒中不包括團(tuán)粒、粉屑，但可包括陸源砂）是衡量環(huán)境水動力條件的首要指標(biāo)，就是說，即使巖石中的顆粒只有在高能條件下才能形成（如同心鮞）或明顯帶有被高能條件改造過的痕跡（如破碎比較強(qiáng)的生屑），只要巖石還同時含有較多泥晶，該巖石就只能是較低能環(huán)境的沉積產(chǎn)物。相反，若巖石缺少泥晶，顆粒只被亮晶膠結(jié)，那么無論顆粒自身有何特點(diǎn)都可將其看成是高能或淘洗作用較強(qiáng)的作用結(jié)果。沉積環(huán)境研究內(nèi)容低能環(huán)境：

水深過大的環(huán)境：主要是正常浪基面以下的陸架及陸坡、海盆內(nèi)部等，這里海水常年安靜，即使偶有風(fēng)暴流或濁流活動也因沒有淘洗而成為泥晶的重要聚集地。水深過小的濱海環(huán)境。在海底坡度很平緩的濱海地帶，波浪或潮汐因受底部摩擦，其作用強(qiáng)度會向著陸地方向減弱，所以這里的潮下帶上部、潮間帶和潮上帶都是低能的（稱潮坪環(huán)境），沉積或保留的泥晶也很多，還常有藻疊層發(fā)育。某些背風(fēng)、低凹、瀉湖或海水活動受到限制的部位，這些部位常常以某個高能環(huán)境作為自己的屏障或完全被高能環(huán)境所環(huán)繞，例如礁后，水下隆起（臺地、灘壩等等）的向陸一側(cè)或環(huán)礁頂部的瀉湖、臺地內(nèi)部的局部低地等等。2、低能環(huán)境與高能環(huán)境典型高能環(huán)境主要是在開放水域中或向著開放水域的較淺水環(huán)境，如礁前或?qū)ΨQ礁翼的淺部，臺地、灘壩的頂部，濱海潮下帶或還包括部分潮間帶等等。低能潮間帶中的潮汐水道（成股潮水流動的通道）一般也是高能的。有一點(diǎn)要注意，正常浪基面的最大深度約為幾十米并不是說淺于幾十米的海水環(huán)境就是高能環(huán)境。實(shí)際上，在大多數(shù)時間內(nèi)，浪基面的深度只有幾米到十幾米，所以真正的高能環(huán)境只在這個深度以內(nèi)，即濱海潮下帶，而超過這個深度的外海（即濱外）環(huán)境仍為低能。從總的情況看，海洋中的低能環(huán)境要比高能環(huán)境廣泛得多，所以泥晶灰?guī)r或含有泥晶的顆?；?guī)r也就比不含泥晶的顆粒灰?guī)r常見得多。高能環(huán)境低能環(huán)境和高能環(huán)境都有許多類型，進(jìn)一步區(qū)分這些環(huán)境需結(jié)合泥晶（或顆粒）相對含量、顆粒自身特點(diǎn)以及沉積構(gòu)造等作綜合分析，其中的生物碎屑特別重要，常常是通過顯微沉積特征作沉積環(huán)境分析的主要研究對象。低能與高能環(huán)境的特征幾乎全由泥晶構(gòu)成，僅含零星細(xì)小生屑，可鑒定生屑為自形厚壁有孔蟲，它形雙殼和介形蟲等，均為淺海底棲種類。這說明沉積環(huán)境能量很低，也不適宜生物生存。生屑帶有明顯搬運(yùn)、分選特點(diǎn)，所以最有可能的沉積環(huán)境是瀉湖中的較深水區(qū)。（如果生屑含量稍多，自形到它形混雜也可能為陸坡上部環(huán)境；或者生屑都是浮游或深海底棲生物，則可能為CCD以上深海環(huán)境）。泥晶灰?guī)r（圖16-2-1）巖石為含泥顆粒支撐，生屑以腕足、介形蟲和海百合為主，多半自形到它形，粒度主要在中細(xì)砂級范圍，分選好。富含泥晶說明是低能環(huán)境，但生屑物理改造較強(qiáng)，又帶有高能作用的特點(diǎn)，故生屑不是沉積環(huán)境的原地類型。推測沉積環(huán)境為毗鄰高能生物灘的凹地，生屑是從生物灘上搬運(yùn)進(jìn)來的。泥晶生屑顆粒灰?guī)r（圖16-2-2）巖石為含泥顆粒支撐，生屑以正常鹽度的頭足、海百合為主，自形到半自形，粒度細(xì)到粗砂級，分選中等到差，磨蝕微弱，排列雜亂。生屑未經(jīng)太強(qiáng)物理改造說明基本為原地生物，這與較多泥晶顯示的低能條件吻合，為較典型的濱外正常海水環(huán)境。泥晶生屑顆?；?guī)r（圖16-2-3）巖石為無泥顆粒支撐，亮晶膠結(jié)。生屑以有孔蟲、粗枝藻為主，少量海百合和腕足。有孔蟲自形或半自形；粗枝藻、海百合它形。粒度多為中細(xì)砂級，分選好。巖石不含泥晶和高分選都說明沉積環(huán)境為高能或淘洗較強(qiáng)，可解釋為淺水高能灘環(huán)境。也可能為潮汐水道環(huán)境，（這時可能還會發(fā)育交錯層理）。生屑顆?；?guī)r（圖16-2-4）共生相標(biāo)志顯微沉積特征分析又稱微相分析，是研究石灰?guī)r成因的重要途徑。但許多時候分析并不能給出確切的環(huán)境解釋，只能縮小環(huán)境解釋的可能范圍。因此，在實(shí)際工作中，也要考慮與研究巖石連續(xù)沉積的下伏或上覆巖石的環(huán)境特征。連續(xù)沉積的上下兩種巖石的沉積環(huán)境在水平方向上也是連續(xù)的。這種可作為共生巖石沉積環(huán)境標(biāo)志的特定環(huán)境中的沉積產(chǎn)物稱為共生相標(biāo)志（Syngeneticfaciesindicator）。白云巖是碳酸鹽巖中的另一大類巖石，可單獨(dú)產(chǎn)出，也可與石灰?guī)r或砂巖等共生，或者在石灰?guī)r中以斑塊、條帶形式存在。白云巖風(fēng)化面常布滿方向雜亂的“刀砍紋”，沉積構(gòu)造則與石灰?guī)r相仿。除前寒武紀(jì)白云巖可含結(jié)構(gòu)纖細(xì)的藻細(xì)胞痕跡化石外，寒武紀(jì)和以后的白云巖一般沒有化石，或者只有化石的假像。較純的白云巖多呈結(jié)晶結(jié)構(gòu)，少數(shù)呈鮞粒、內(nèi)碎屑或藻粘結(jié)結(jié)構(gòu)而很像相當(dāng)?shù)氖規(guī)r，有時則與石灰?guī)r有明顯的交代關(guān)系，可在石灰?guī)r和白云巖之間構(gòu)成連續(xù)的過渡巖石系列。四、白云巖及其成因由于現(xiàn)代海水不能直接沉淀白云石，在常溫常壓條件下也不能人工合成出白云石來，所以人們普遍認(rèn)為至少寒武紀(jì)以后的白云巖主要是碳酸鹽沉積物或石灰?guī)r的白云石化產(chǎn)物。但對前寒武紀(jì)和某些以后形成的白云巖（或白云石）以及在某些高鹽瀉湖中沉積的白云石的成因卻有絕然不同的看法，有人認(rèn)為是直接的化學(xué)沉淀（包括生物化學(xué)），也有人認(rèn)為是剛剛沉淀的文石立即就被交代或沉積后才被交代的。這就引出了“沉淀白云巖”、“交代白云巖”和“原生白云巖”、“次生白云巖”的爭議。在沉積學(xué)中，這個問題被稱為“白云巖問題”。現(xiàn)在這個問題還沒有完全解決，即使在交代成因的白云巖中，按交代時間的早晚也有不同的成因性巖石名稱，如同生（交代）白云巖、準(zhǔn)同生（交代）白云巖、成巖（交代）白云巖等。有人把同生或準(zhǔn)同生（交代）白云巖歸于原生白云巖范疇，將淺埋成巖階段交代的白云巖稱成巖（交代）白云巖，而將沉積物固結(jié)之后才交代形成的白云巖稱次生或后生（交代）白云巖。1、“白云巖問題”白云石化的主要作用對象是文石、方解石等貧鎂或無鎂的CaCO3礦物，因此交代時必須要有充足Mg2+的供應(yīng)（同時排除部分Ca2+），已經(jīng)提出的白云石化機(jī)理和模式都可看成是對這個基本要求所作的理論解釋。2、白云石化的主要機(jī)理模式在高溫條件下受高鹽，高鎂鈣比（Mg/Ca）和高pH值的濃縮海水作用所實(shí)現(xiàn)的白云石化，其中最重要的模式是毛細(xì)管濃縮（Capillaryconcentration）模式（FriedmanandSanders,1967），或稱蒸發(fā)泵吸（Evaporativepumping）模式（圖16-3）。其白云石化機(jī)理過程是，在高溫氣候背景中，潮上帶表層CaCO3沉積物，因急劇蒸發(fā)而脫水，緊鄰的海水通過松散沉積物的毛細(xì)作用不斷向這里運(yùn)移補(bǔ)充并在這里被濃縮，文石和石膏先后晶出，Ca2+被大量消耗，剩余孔隙水的Mg/Ca比隨之增高，結(jié)果就使表層沉積物被白云石化。由于這時的作用還是沉積物與海水的作用，只是該海水是稍稍離開了環(huán)境的海水，故被稱為準(zhǔn)同生（Penecontemporaneous）作用，所形成的白云巖也被稱為準(zhǔn)同生白云巖。這種白云巖在現(xiàn)在波斯灣西海岸的潮上帶被最后確立，那里是一片荒蕪的鹽坪地區(qū)，其孔隙水的平均溫度達(dá)30°以上，鹽度是正常海水的5-8倍，Mg/Ca常大于10，pH值則在9以上，當(dāng)?shù)匕⒗朔Q之為薩勃哈（Shbkha）。(1)高鹽水（濃縮海水）白云石化機(jī)理模式現(xiàn)在“薩勃哈”已成為潮上鹽坪的代名詞被廣泛使用。這種白云石化模式也被稱為薩勃哈模式。在古代，典型薩勃哈白云巖的鑒別標(biāo)志是具淺紅或淺黃等氧化色，薄層狀，有時有干裂，均勻的泥晶或極細(xì)晶結(jié)構(gòu)，含石膏或其假晶，無化石（圖16-4）。另外，由于反應(yīng)進(jìn)行太快，所形成的白云石有序度不高，主要是富鈣白云石。(1)高鹽水（濃縮海水）白云石化機(jī)理模式最早由Badiozamani（1973）在研究美國威斯康星州中奧陶統(tǒng)白云巖時提出。他首先用實(shí)驗(yàn)方法證明，含5-30%左右海水的海淡混合水對白云石過飽和而對方解石不飽和，所以，當(dāng)這種混合水作用于方解石時就會引起白云石化。他用海洋中隆升島的形式示意性地表示了這種白云巖的形成模式（圖16-5）。(2)混合水（Mixedwater）機(jī)理模式實(shí)際上，海水和淡水混合還可以有許多種模式，單就混合水作用時原沉積物所處成巖階段而言就有同生混合（如瀉湖海水與大氣降水或高水頭地下淡水混合）、準(zhǔn)同生混合（如潮間或潮上帶孔隙海水與大氣降水混合）和成巖混合（如在被埋藏但尚未完全固結(jié)、沉積物內(nèi)由潛流地下淡水與潛流海水混合）等，圖16-5所示的混合只是成巖混合中的一種可能。正是由于混合水出現(xiàn)的廣泛性使得用混合水機(jī)理解釋古代白云巖也很廣泛。(2)混合水（Mixedwater）機(jī)理模式在混合水中交代形成的白云巖稱混合水白云巖（Doragdolostone），它具有以下特征：巖石一般不具氧化色（可呈灰白、灰、深灰等色），層厚不定（薄層到塊狀層），白云石化強(qiáng)度向著相鄰石灰?guī)r減弱；強(qiáng)交代常形成細(xì)—極細(xì)晶結(jié)構(gòu)，相對較弱的交代可保留一些原石灰?guī)r的殘余；有時交代不均勻，強(qiáng)交代部位可受原石灰?guī)r沉積結(jié)構(gòu)或原生沉積構(gòu)造的控制（大多泥晶基質(zhì)交代更強(qiáng)，有時自生顆粒交代更強(qiáng)）；白云石晶體常有由雜質(zhì)顯示的霧心或環(huán)帶，這可看成是混合水鹽度高低變化的反映（圖16-6）。晶體有序度較高。(2)混合水（Mixedwater）機(jī)理模式圖16-6左為細(xì)晶白云巖，具細(xì)晶結(jié)構(gòu)或鑲嵌菱面體結(jié)構(gòu)，白云石晶體普遍有霧心。右為殘余生屑含灰細(xì)晶白云巖，白云石晶體大小不均勻，較大晶體有霧心。原巖可能為泥晶生屑顆?；?guī)r或生屑顆粒泥晶灰?guī)r，泥晶基質(zhì)已全部被交代，可能有部分生屑也已被交代。安徽淮南寒武紀(jì)，單偏光，視域直徑2.5mm已提出的其它白云石化模式還有高鹽水滲透回流模式（高度濃縮的瀉湖海水順底部松散沉積物向廣海方向滲透回流使途經(jīng)的沉積物白云石化）（戴菲斯等，1965）、調(diào)整模式（上部層位鎂方解石被淡水溶解后提高了孔隙水的鎂鈣比而使下部層位白云石化）（GoodellandGarman,1969）和海水白云石化模式（交代水溶液為較冷的或稍咸化的海水）(Saller,1984)等。上面這些模式都屬于早期成巖階段的白云石化模式，而有些古代白云巖則是在深埋條件下形成的（后生白云巖）。這類深埋成因的白云巖常出現(xiàn)在石灰?guī)r中的斷層，褶曲軸部或構(gòu)造裂隙系統(tǒng)中，有時也可在縫合線基礎(chǔ)上發(fā)展形成，與相鄰石灰?guī)r呈突變接觸或漸變過渡，其交代水溶液主要是壓實(shí)水，深部地下水，也可能與上升的變質(zhì)水或巖漿水有關(guān)。與早期成巖白云石化不同的是，深埋白云石化對交代水溶液Mg/Ca的要求會隨溫度的升高而降低，如在90℃時，只需Mg/Ca=1/4，190℃時，只需Mg/Ca=1/10（BlattandTracy,1995）。這意味著，深埋白云石化可能更容易發(fā)生。深埋白云巖均為結(jié)晶結(jié)構(gòu)，大多還經(jīng)歷過重結(jié)晶，白云石晶體常常比較粗大，有時為鐵白云石或鐵白云石與普通白云石構(gòu)成環(huán)帶，氧化后呈褐色（圖16-7）或因晶格被破壞而溶解成菱面體鑄?？?。由于Fe3+不能進(jìn)入碳酸鹽晶格，所以鐵白云石只能形成在還原條件，這與它的深埋成因顯然是聯(lián)系在一起的。2、白云石化的主要機(jī)理模式由于大多數(shù)白云巖為交代成因，所以一般只按巖石中白云石與方解石的相對含量作三級劃分。BissellandChilingar（1967）曾推薦過一個結(jié)合成分和結(jié)構(gòu)的分類，Raymond（1993）只是在原石灰?guī)r名稱前加上一個前綴來命名白云巖，如Dolomudstone，Dolowackestone等等，而對具結(jié)晶結(jié)構(gòu)的白云巖則統(tǒng)稱結(jié)晶白云巖?？紤]到實(shí)際需要和使用方便，這里在BissellandChilingar（1967）推薦分類的基礎(chǔ)上修改簡化，提出如表16-2的分類。給具體巖石命名可直接采用表內(nèi)的名稱，也可將表中的“顆?！卑搭愋途唧w化或同時考慮白云石晶粒的大小，如殘余生屑灰質(zhì)白云巖，殘余鮞粒狀含灰白云巖，殘余鮞狀含灰極細(xì)晶白云巖、陰影狀細(xì)晶白云巖、亮晶鮞粒白云巖等等。2、白云巖的分類命名白云巖分類太平洋中的環(huán)礁第二節(jié)、硅質(zhì)巖自生硅質(zhì)礦物含量超過50%的沉積巖稱硅質(zhì)巖（Siliceousrocks）或硅巖（Slicastone），歐美國家或國際上則多統(tǒng)稱為燧石（Chert）。在數(shù)量上硅質(zhì)巖雖然被排在沉積巖中的第四位，但較之砂巖、碳酸鹽巖等卻要少得多而且分布極不均勻。前寒武紀(jì)是硅質(zhì)巖的產(chǎn)出高峰期。在北美、歐洲、非洲等地的古老地盾上由燧石和鐵質(zhì)巖共同構(gòu)成的巨厚燧石鐵建造（ChertyironFormation）至今仍大面積地完好保存著。大致從中元古的較早時期開始，硅質(zhì)巖的數(shù)量明顯減少，除了某些造山帶以外，大多只是地層柱中的次要巖石類型。但是，硅質(zhì)巖，特別是原生硅質(zhì)巖的特殊成因卻使它具有重要的理論研究價值。硅質(zhì)巖在工業(yè)上可作為研磨、耐火材料，其中的硅藻土或硅藻巖則是重要的沉積礦床，可廣泛用于漂白、凈化、隔音或作為填料等。一．硅質(zhì)巖的一般特征主要的硅質(zhì)巖均以穩(wěn)定層狀產(chǎn)出，層厚一般不大（細(xì)—中層，少數(shù)厚層）。前寒武紀(jì)的硅質(zhì)巖大多與鐵質(zhì)巖互層，以后則多與碳酸鹽巖、頁巖或火山巖、火山碎屑巖互層或共生。次要卻更常見的硅質(zhì)巖呈結(jié)核、條帶形式產(chǎn)在其它沉積巖內(nèi)，尤其在碳酸鹽巖中比較普遍。層狀硅質(zhì)巖的沉積構(gòu)造較為簡單，多為塊狀層理，有時可見水平紋層，偶爾有交錯紋層、粒序?qū)永砘虔B層構(gòu)造。大多數(shù)硅質(zhì)巖都很致密；硬度很大，可以為乳白、灰白、深灰、灰黑或紅、黃、綠等多種顏色。露頭上，差異風(fēng)化常使它比共生巖石更為突出。1．硅質(zhì)巖的物質(zhì)構(gòu)成硅質(zhì)巖中的硅質(zhì)礦物有三種，即蛋白石、玉髓和石英，但蛋白石較為少見，多出現(xiàn)在結(jié)核狀硅質(zhì)巖中或以硅質(zhì)生物硬體形式出現(xiàn)在層狀硅質(zhì)巖中。硅質(zhì)生物主要是硅藻、放射蟲和硅質(zhì)海綿（常是它的骨針）。一般硅質(zhì)巖幾乎全由硅質(zhì)礦物構(gòu)成，在某些結(jié)核狀或與其它巖石互層的層狀硅質(zhì)巖內(nèi)，其它礦物可能稍多一些并常與相鄰巖石的成分有關(guān)，如與頁巖互層的硅質(zhì)巖可含一些粘土礦物和其它雜質(zhì)（包括有機(jī)質(zhì)），與碳酸鹽巖互層或產(chǎn)在碳酸鹽巖中的結(jié)核狀硅質(zhì)巖可含一些碳酸鹽礦物，燧石鐵建造中的硅質(zhì)巖常含赤鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦等等。2．硅質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)特征絕大多數(shù)硅質(zhì)巖都為結(jié)晶結(jié)構(gòu)，少數(shù)層狀或條帶狀硅質(zhì)巖為顆粒結(jié)構(gòu)，顆粒常為生物硬體、鮞粒、內(nèi)碎屑或團(tuán)粒。有的層狀硅質(zhì)巖幾乎全由生物硬體構(gòu)成，習(xí)慣上也稱為具有生物結(jié)構(gòu)。另外，發(fā)育疊層構(gòu)造的硅質(zhì)巖也可具有粘結(jié)結(jié)構(gòu)。3．硅質(zhì)巖的成巖變化硅質(zhì)巖表現(xiàn)出的成巖變化主要是重結(jié)晶，它會使大多數(shù)硅質(zhì)巖，特別是時代較老的硅質(zhì)巖都變成粒狀石英，原始沉積的特征硅質(zhì)生物也會因此而變得模糊或完全被破壞。1、按產(chǎn)狀劃分層狀硅質(zhì)巖（國內(nèi)也稱燧石巖）：以穩(wěn)定層狀產(chǎn)出結(jié)核或條帶狀硅質(zhì)巖（或燧石結(jié)核或燧石條帶）：以結(jié)核或條帶狀產(chǎn)出2、按主要硅質(zhì)礦物劃分蛋白石硅質(zhì)巖（或蛋白巖、蛋白土）：主要由蛋白石構(gòu)成玉髓硅質(zhì)巖：主要由玉燧構(gòu)成石英硅質(zhì)巖：主要由自生石英構(gòu)成二．硅質(zhì)巖的分類命名3、按結(jié)構(gòu)劃分具結(jié)晶結(jié)構(gòu)：（普通）硅質(zhì)巖或燧石巖對具體巖石可根據(jù)情況或需要作綜合命名，如層狀藻跡硅質(zhì)巖（或燧石巖）蛋白石硅藻巖含放射蟲石英硅質(zhì)巖等等除上述規(guī)范化的分類命名以外，還有一些習(xí)慣性或具特殊成因的硅質(zhì)巖名稱，其中使用較多的有：碧玉巖（Jasperite）：泛指含有鐵的氧化物的硅質(zhì)巖，可以呈各種顏色，但主要為紅色。硅板巖（Lydite）：含一些粘土，強(qiáng)烈壓實(shí)、易呈板狀裂開的黑色硅質(zhì)巖。硅華（Geyserite）：產(chǎn)于溫泉出口處，由熱水溶液沉淀而成，較疏松，雜質(zhì)多。三、硅質(zhì)巖的主要類型幾種常見或典型硅質(zhì)巖的顯微結(jié)構(gòu)示于圖16-8中。1.玉髓硅質(zhì)巖，四川峨眉山二疊紀(jì)2．硅藻巖，據(jù)Raymond（1995），美國加利福尼亞中生代3．海綿巖，據(jù)McBride等（1969），美國得克薩斯泥盆紀(jì)4．放射蟲巖，由夏文臣、張寧提供，廣西欽州泥盆紀(jì)（1為正交偏光，2、3、4為單偏光，視域直徑1、3為1mmm，2為0.2mm，4為2mm）

三、硅質(zhì)巖的主要類型玉髓硅質(zhì)巖主要由粒狀玉髓和少量纖狀玉髓或蛋白石構(gòu)成，部分玉髓可能會轉(zhuǎn)變成石英而向石英硅質(zhì)巖過渡。硅藻巖（或硅藻土）主要由硅藻外殼堆積而成，有時含少量放射蟲或海綿骨針并有粘土、碳酸鹽等等礦物混入。硅藻很小，多在幾到幾十微米左右，形態(tài)變化很大，球、橢球、紡綞、圓錐、節(jié)管狀等等，殼面布滿小孔或溝脊，蛋白石質(zhì)。可以確證的硅藻產(chǎn)生侏羅紀(jì)或以后的地層中。更古老的硅藻則因殼體已向玉髓或石英轉(zhuǎn)化而不易識別。海綿巖主要由海綿骨針構(gòu)成，有時含少量放射蟲，也有粘土、碳酸鹽等等雜質(zhì)。骨針比硅藻粗大一些，長可達(dá)幾百微米，粗細(xì)約幾十微米，蛋白石質(zhì)，變成玉髓質(zhì)后常常仍可辨認(rèn)，若巖石含雜質(zhì)較多，變成石英質(zhì)后也不難鑒別。放射蟲巖主要由放射蟲構(gòu)成，可含少量硅藻和海綿骨針，有時還有鈣質(zhì)生物（如有孔蟲），常見其它混入物也是粘土、碳酸鹽等等。三、硅質(zhì)巖的主要類型放射蟲相對較大，多超過0.1mm最大可達(dá)2.0mm左右，以球或鐘罩形為主，中空，表面多孔，大多有刺，刺的長短多少不一，最長可占?xì)んw一半以上，呈放射狀排列。蟲腔可被雜質(zhì)或硅質(zhì)充填。殼體也是蛋白石質(zhì)，也會向玉髓或石英轉(zhuǎn)化，但在雜質(zhì)背景中一般都不難辨認(rèn)。上述所有生物硅質(zhì)巖若含雜質(zhì)較少、被硅質(zhì)礦物膠結(jié)或有強(qiáng)烈壓實(shí)或重結(jié)晶，其生物結(jié)構(gòu)都將向結(jié)晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。四．硅質(zhì)巖成因在現(xiàn)代海洋和湖泊中生活著5千多種硅藻，少數(shù)還可在大陸濕地生活。在兩極和中緯度地區(qū)的海底廣泛分布有硅藻軟泥（Diatomaceousooze），其中硅藻最高可達(dá)70-90%。這說明，硅藻巖（或硅藻土）可以沉積在多種環(huán)境中，但以海洋環(huán)境為主。在地質(zhì)歷史中，硅藻生活區(qū)有從海洋向淡水?dāng)U展的趨勢。我國山東臨朐縣山旺地區(qū)中新統(tǒng)的著名硅藻土（含大量完整的淡水魚類、兩棲類、爬行類、蝌蚪等化石）就是淡水湖泊成因。四．硅質(zhì)巖成因古生代或更早時期的硅藻，還沒有找到確切的化石證據(jù)，但前國際沉積學(xué)會主席、美藉華人許靖華仍認(rèn)為前寒武紀(jì)的許多硅質(zhì)巖都是硅藻的沉積產(chǎn)物。實(shí)際上，具有硅質(zhì)硬體的藻類并非只有硅藻，已被確證的最古老硅質(zhì)藻類是前寒武紀(jì)和寒武紀(jì)之交的金藻（Allison,1981），大小為16-83μ，而許多人則認(rèn)為是太古代到早元代的始球藻，大小約28-32μ（圖16-9），在海洋營漂浮生活，當(dāng)時許多燧石鐵建造中的硅質(zhì)巖幾乎完全由這類始球藻以“微生物雨”方式堆積而成（LaBerge,1987,Robbinsetal,1987），它們被稱為藻燧石或藻碧玉（Algaljasper）。我國震旦紀(jì)的硅質(zhì)巖也含有相當(dāng)大小的球狀藻細(xì)胞，它們是以殘余有機(jī)質(zhì)的痕跡形式保存的，被看成是淺海底棲型藻類，這種巖石被稱為藻細(xì)胞燧石巖（本教材稱藻跡硅質(zhì)巖）?？磥?，硅質(zhì)藻類（無論有無硬體）都有驚人的富集硅的能力。圖16-9加拿大蘇必利爾湖區(qū)早元古代（19±2億年）硅質(zhì)巖中的始球藻，由石英中的赤鐵礦微?；蛴袡C(jī)質(zhì)的“染色”作用顯現(xiàn)，這些赤鐵礦被看成是始球藻行光合作用時的氧化和粘結(jié)物。

四、硅質(zhì)巖成因我國南方震旦系陡山沱組黑色頁巖中已發(fā)現(xiàn)硅質(zhì)海綿，但硅質(zhì)巖中的海綿則最早見于泥盆紀(jì)，它們與放射蟲巖共生。現(xiàn)代硅質(zhì)海綿極少生活在淡水湖泊，主要分布在海洋中且水深較大，但堆積成海綿軟泥者少見，大多以次要成分混在放射蟲或硅藻軟泥中，一般海綿巖均可看成是深海成因。放射蟲巖是人們最感興趣的生物硅質(zhì)巖。放射蟲在寒武紀(jì)就已出現(xiàn)并一直延續(xù)到今天，全部海生浮游。現(xiàn)代放射蟲軟泥分布緯度比硅藻低，其中放射蟲密度在赤道區(qū)和洋中脊兩側(cè)常常更高，但同時也要受當(dāng)?shù)谻CD的