《岩石学》第14章 内源沉积岩

第一节、碳酸盐岩一、碳酸盐岩的一般特征二、碳酸盐岩的分类三、常见岩石类型第十四章内源沉积岩碳酸盐岩主要由沉积的碳酸盐矿物（方解石和白云石）组成，岩石类型有石灰岩（方解石含量大于50%）和白云岩（白云石含量大50%）。碳酸盐岩本身就是有用矿产：如石灰岩、白云岩、菱铁矿、菱镁矿、菱锰矿等；广泛用于冶金、建筑、装饰、化工等工业。碳酸盐岩中储集有丰富的石油、天然气和地下水。世界上碳酸盐岩型油气田储量占总储量的50%，占总产量的60%。第一节、碳酸盐岩碳酸盐岩主要形成于海相环境中，有少量的陆相沉积。碳酸盐岩的形成即可以是化学成因的，也可以是机械作用形成的。占沉积岩体积20%,在我国沉积岩占全国总面积75%，其中55%为碳酸盐。第一节、碳酸盐岩一、碳酸盐岩的一般特征1、化学成分：主要化学成分：CaO、MgO、CO2次要化学成分：SiO2、TiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、K2O、Na2O、H2O等；石灰岩的化学成分：CaO占42.61%;MgO7.9%;CO2占41.58%;SiO2占5.91%,白云岩的化学成分：CaO占30.4%;MgO占21.8%;CO2占47.8%;第一节、碳酸盐岩2、矿物成分：碳酸盐矿物：方解石和文石、白云石、菱铁矿、菱锰矿、菱镁矿组成；陆源碎屑混入物：粘土矿物、石英、长石及微量重矿物。当陆源碎屑混入物50%则过渡为粘土岩或粉砂岩／砂岩。非碳酸盐自生矿物：石膏、硬石膏，重晶石、天青石、K,Na,Mg卤化物、及蛋白石、自生石英、黄铁矿、白铁矿，斜方晶系，同质多相)、海绿石（K,Fe,Mg的铝硅酸盐矿物）、鲕绿泥石（Fe,Mg的铝硅酸盐矿物）、磷酸盐矿物和有机质。第一节、碳酸盐岩2、酸盐岩结构1、粒屑结构：经波浪或流水搬运、沉积而成的碳酸盐岩；是由颗粒（内碎屑、生物碎屑、包粒、团粒、团块）和填隙物、孔隙构成。2、生物骨架结构：由原地固着生长的生物骨架构成。3、结晶结构／重结晶结构：有化学或生物化学作用而成。4、次生结构：交代作用和重结晶作用形成。碳酸盐岩的结构既可以是机械成因的，又可以是化学、生物化学成因的，与碎屑岩的结构相比，碳酸盐岩的结构要复杂第一节、碳酸盐岩2、碳酸盐岩结构特征分述1、粒屑结构：由颗粒和填隙物组成。颗粒类型包括：内碎屑（无内部结构的碳酸盐岩软泥颗粒）生物碎屑（骨粒）鲕粒和豆粒团粒（不具有内部结构的粪团粒）团块（颗粒集合体）核形石碳酸盐岩的结构填隙物：泥晶方解石（泥晶基质）和亮晶方解石泥晶方解石：为粒度为小于0.004mm的泥晶方解石，机械作用形成；晶体大小不均匀，晶体间界限可直可弯，易重结晶为微晶方解石。亮晶方解石：为粒度通常大于0.01mm的、干净透明的亮晶方解石，化学结晶作用形成。亮晶方解石常发育栉状结构、连生结构。碳酸盐岩的结构注意：粒屑结构的填隙物以碎屑结构填隙物的异同2、生物骨架结构原地生长的底栖固着生物通过生命活动，由生物骨架和伴生的生物化学组分构成的结构，也称生物结构。常见于礁灰岩中。碳酸盐岩的结构3、结晶结构（化学结构）按照结晶程度可分为非晶质结构：非晶质结构见于一些化学或胶体化学成因的岩石类型中，如硅质岩、磷灰岩等。隐晶质结构：隐晶质结构由微晶矿物集合体组成显晶质结构：显晶质结构按照结晶颗粒的大小分为：粗晶（大于2mm）中晶（2-0.062mm）细晶(0.062-0.004mm)微晶(0.004-0.001mm)。碳酸盐岩的结构结晶（化学）结构（何启祥，1978）图中A、B、C依次为半自形结构、自形结构、它形结构矿物成分分类和结构-成因分类＞50％为基本名50－25％××质（白云质灰岩）25－10％含××（含白云石灰岩）＜10％不参加命名二、碳酸盐岩的分类矿物成分分类和结构-成因分类1、按照矿物成分进行分类（方解石、白云石）首先，按照方解石和白云石含量划分岩石类型其次，按方解石(或白云石)与粘土的含量进行划分也可以按照方解石（包括文石）、白云石、粘土（或砂）的含量进行划分二、碳酸盐岩的分类岩类方解石%白云石%岩石名称岩石简称石灰岩类100-9090-7575-500-1010-2525-50石灰岩含白云石石灰岩白云质石灰岩灰岩含云灰岩云灰岩白云岩类50-2525-1010-050-7575-9090-100灰质白云岩含灰白云岩白云岩灰云岩含灰云岩白云岩1、按照碳酸盐岩矿物成分分类根据方解石和白云石相对含量划分的岩石类型碳酸盐岩的分类岩类方解石（%）1或白云石（%）2粘土（%）岩石名称1岩石名称2石灰岩（或白云岩）100~9090~7575~500~1010~2525~50石灰岩含泥石灰岩泥灰岩白云岩含泥白云岩泥云岩泥岩50~2510-250-1050~7575~9090~100灰质泥岩含灰泥岩泥岩白云质泥岩含云泥岩泥岩根据方解石（或白云石）与粘土相对含量划分：碳酸盐岩的分类岩类方解石（%）白云石（%）粘土（砂）%岩石名称石灰岩50~7050~7550~7510~2525~1050~2510~2525~5010~25含泥（砂）含云石灰岩含云泥（砂）灰岩含泥（砂）云灰岩白云岩10~2510~2525~5050~7550~7550~7510~2525~5010~25含泥（砂）含灰白云岩含灰（砂）泥云岩含泥（砂）灰云岩泥（砂）岩类10~2525~5010~2510~2510~2525~5050~7550~7550~70含灰含云泥（砂）岩含云灰质泥（砂）岩含灰云质泥（砂）岩根据方解石、白云石、粘土（或砂）相对含量划分：碳酸盐岩的分类2、石灰岩的结构一成因分类分类前应了解的四个基本概念：（1）原地灰岩／白云岩：未经搬运的灰岩，指微晶灰岩和生物礁灰岩。（2）异地灰岩／白云岩：经过搬运的灰岩，指粒屑灰岩。（3）泥晶：原地机械沉积的、粒度＜0.004mm的灰泥。（4）亮晶／淀晶：化学沉淀的、粒度＞0.004mm的、较为洁净的方解石（胶结物）。碳酸盐岩的分类2、石灰岩的结构一成因分类（1）微晶或泥晶灰岩（正常化学岩）：为化学-生物化学成因，形成于低能环境，具微晶或泥晶结构。（2）颗粒石灰岩或粒屑石灰岩（异常化学岩）：是经过波浪及流水作用或重力作用形成的岩石类型，具有典型的粒屑结构特征。碳酸盐岩的分类碳酸盐岩的分类石灰岩分类（Folk，1959）ⅠⅡⅢⅣ异常化学岩正常化学岩亮晶方解石胶结物微晶方解石基质微晶方解石无异化颗粒内碎屑内碎屑亮晶石灰岩内碎屑微晶石灰岩微晶石灰岩扰动微晶石灰岩原地礁岩鲕粒生物亮晶石灰岩鲕粒亮晶石灰岩生物微晶石灰岩鲕粒微晶石灰岩化石球粒球粒亮晶石灰岩球粒微晶石灰岩生物岩亮晶方解石微晶方解石图13-3石灰岩的结构分类（据福克，1962）异化颗粒类型福克的分类，1959年2、石灰岩的结构一成因分类（3）原地固着生物石灰岩：以生物作用为主形成的石灰岩，具有典型的生物骨架结构。（4）重结晶石灰岩：前三类岩石经过强烈重结晶作用而形成，具有各种化学结构及残余结构。碳酸盐岩的分类颗粒灰岩颗粒百分含量主要填隙物内碎屑骨屑鲕粒团粒团块混合原地固着生物灰岩亮晶亮晶内碎屑灰岩亮晶骨屑灰岩亮晶鲕粒灰岩亮晶团粒灰岩亮晶团块灰岩亮晶颗粒灰岩大于50%泥晶泥晶内碎屑灰岩泥晶骨屑灰岩泥晶鲕粒灰岩泥晶团粒灰岩泥晶团块灰岩泥晶颗粒灰岩50-25%泥晶内碎屑泥晶灰岩骨屑泥晶灰岩鲕粒泥晶灰岩团粒泥晶灰岩团块泥晶灰岩颗粒泥晶灰岩25-10%泥晶含内碎屑泥晶灰岩含骨屑泥晶灰岩含鲕粒泥晶灰岩含团粒泥晶灰岩含团块泥晶灰岩含颗粒泥晶灰岩小于10%泥晶泥晶灰岩或微晶灰岩生物礁灰岩生物层灰岩生物丘灰岩重结晶灰岩具残余结构灰岩结构——成因分类颗粒石灰岩的划分原则和标准：（1）考虑亮晶/灰泥比，利用该比值反映沉积环境水的能量。填隙物中亮晶＞灰泥（2:1）属于亮晶岩类（2）异地灰岩按泥晶或亮晶／颗粒比分为：泥晶或亮晶颗粒灰岩、颗粒泥晶或亮晶灰岩。对颗粒灰岩来说，进一步细分的原则为：A泥晶和亮晶的比值；B颗粒与泥晶的比值：C颗粒的类型。碳酸盐岩的分类3、白云岩的成因分类原生白云岩：准同生或同生的交代白云岩（交代证据不明显）和原生沉淀的白云岩。次生白云岩：石灰岩经过成岩后期白云岩化形成的白云岩或白云质灰岩。参照灰岩的结构成因分类，可作如下的分类：碳酸盐岩的分类由于白云岩的成因一直存在争议，白云岩分类没形成自己的独立体系，并以石灰岩的成分成因分类为参考。颗粒灰岩白云岩化内碎屑白云岩生物白云岩白云岩化强度原生结构类型砾屑白云岩砂屑白云岩粉屑白云岩泥屑白云岩叠层石白云岩、层纹石白云岩、核形石白云岩、凝块石白云岩、弱到中等（白云石＜50%）有结构残余（白云石＞50%）无结构残余（白云石＞90%）强烈变化内碎屑白云化内碎屑灰岩残余内碎屑灰质白云岩、白云岩细晶白云岩中晶白云岩粗晶白云岩巨晶白云岩不等晶白云岩结核状白云岩、孔洞状白云岩、斑块状白云岩、角砾状白云岩生物（屑）白云化生物（屑）灰岩残余生物（屑）灰质白云岩、白云岩鲕（豆）粒白云化鲕（豆）粒灰岩残余鲕（豆）粒灰质白云岩、白云岩团粒白云化团粒灰岩残余团粒灰质白云岩、白云岩团块白云化团块灰岩残余团块灰质白云岩、白云岩微晶白云化微晶灰岩残余微晶灰质白云岩固着生物灰岩白云化白云化生物礁灰岩、生物层灰岩、生物丘灰岩残余生物礁、生物层灰岩、生物丘灰质白云岩、白云岩准同生白云岩微晶、泥晶、极细晶白云岩白云岩分类（曾允孚等，1980）三、碳酸盐岩的常见岩石类型（一）、石灰岩类1、颗粒石灰岩类内碎屑灰岩（内碎屑和填隙物）：（1）亮晶内碎屑灰岩成因：高能、稳定环境，如滨浅海；特征：颗粒支撑、具波痕、交错层理（2）泥晶内碎屑灰岩成因：高能、不稳定环境，如浊流；特征－基质支撑、具粒序层理。内碎屑灰岩内碎屑：大到砾屑级，小到粉屑级。圆度因搬运磨蚀程度而有所差别填隙物：灰泥基质，或亮晶胶结物或者两者均有。形成环境：高能浅滩环境，磨圆好、分选较好、亮晶方解石胶结，常伴生波痕和交错层理以及冲刷充填构造等。高能量环境形成内碎屑而沉积于低能环境时内碎屑含量少并含有大量的灰泥基质的泥晶砾（砂）屑灰岩和粉屑灰岩。碳酸盐岩的岩石类型亮晶内碎屑灰岩粒屑灰岩素描图（何起祥，1978）内碎屑灰岩可以根据粒屑的粒级进一步划分为：粒屑灰岩、砂屑灰岩、粉屑灰岩生物碎屑灰岩（生物碎屑和填隙物）（1）亮晶生物碎屑灰岩成因：高能、稳定环境，如滨浅海；特征：颗粒支撑、具波痕、交错层（2）泥晶生物碎屑灰岩成因：低能、稳定（静水）环境，如潮下带；特征－基质支撑、块状层理。（3）生物碎屑种类海百合茎、珊瑚、介形虫、有孔虫、藻类、层孔虫、双壳、腕足类等。碳酸盐岩的岩石类型鲕粒灰岩：由鲕粒和填隙物构成，填隙物可以是灰泥基质或亮晶胶结物。特征：颗粒支撑、具波痕、交错层理；成因：温暖浅水、中等搅动；一般形成于温暖的、中等能量的浅海环境，如台地边缘浅滩（鲕滩）、潮汐砂坝或潮汐三角洲等环境。碳酸盐岩的岩石类型团粒灰岩：团粒多为细砂屑到粉砂屑级，呈球形或椭球形，有机质含量高。填隙物：多为灰泥，少量为亮晶方解石。一般沉积于低到中等能量的环境，如：开阔的潮坪和相邻的泻湖。碳酸盐岩的岩石类型2、泥晶（微晶）灰岩泥晶（微晶）灰岩中的颗粒含量较低，一般小于10%，还含有少量陆源碎屑。泥晶（微晶）灰岩外观致密、均一。水平层理或微波状层理发育。化学沉淀的微晶灰岩一般为微晶结构，呈稳定的层状分布，具有均匀块状或水平层理。碳酸盐岩的岩石类型2、泥晶（微晶）灰岩白垩：一种特殊的含生物泥晶灰岩，色白而纯净，几乎全由方解石组成，杂质以蒙脱石和伊利石为主。白垩是深海-半深海的沉积物，由微米级微古生物化石堆积而成，常见有孔虫、颗石藻和少量海绵骨针、放射虫等。主要分布在西欧和北美部分上白垩统地层中，我国零星分布。碳酸盐岩的岩石类型3、原地固着生物灰岩类生物礁灰岩：是一种造礁骨架的碳酸盐生物构筑体，骨架将岩石黏在一起，形成固定在海底上的坚硬的具有抗浪性的碳酸盐礁，在地貌上高于同期沉积物的块状岩隆。主要造礁生物有：珊瑚、石枝藻、层孔虫、窗格状苔藓虫等。生物礁可以按造礁生物的种类来命名，如珊瑚礁灰岩等。生物礁灰岩的隆起状礁规模、大小、形态各异，如点礁、丘礁、