第13讲―自生沉积岩

矿物岩石学吉林大学地球科学学院2008年秋季岩石学(Petrology)简介岩浆岩沉积岩√变质岩第十三章内源沉积岩第一节碳酸盐岩概述第二节碳酸盐岩的成分特征第三节碳酸盐岩的结构第四节碳酸盐岩的构造第五节碳酸盐岩的分类第六节碳酸盐岩的主要岩石类型第七节其他内源沉积岩第一节概述1.定义：自生的碳酸盐矿物（方解石和白云石）含量超过50%的沉积岩类称碳酸盐岩。类型：自生碳酸盐矿物中若一半以上为方解石称石灰岩，若一半以上为白云石称白云岩。碳酸盐多为区域性的稳定层状；就体积而言，碳酸盐岩约占所有沉积岩的4%左右，但在大陆地表的沉积岩中它却可占10-35%，仅次于泥质岩(包括粉砂岩)，和砂岩相近，是最常见、也是最重要的一类内源沉积岩。方解石白云石第一节概述矿产资源：油气（约占50%），金属矿产，建筑材料等。理论意义：沉积相标志、古地理再造、古环境恢复、古气候变迁等。形成环境：碳酸盐岩主要形成于温暖气候带的海相环境。形成作用：化学、生物、机械作用或复合沉积作用。产状分布：多为区域性的稳定层状；占沉积岩体积20%,我国沉积岩占全国总面积75%，其中55%为碳酸盐。第二节碳酸盐岩的成分特征1.主要化学成分：CaO、MgO和CO22.次要化学成分：SiO2、TiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、K2O、Na2O及H2O等3.石灰岩的化学成分：CaO占42.61%;MgO占7.9%;CO2占41.58%;SiO2占5.91%4.(纯)白云岩的化学成分：CaO占30.4%;MgO占21.8%;CO2占47.8%;5.极少量的微量元素：SrBaRbVNi等，可作为判别环境的标志。一化学成分：第二节碳酸盐岩的成分特征二矿物成分：1.碳酸盐矿物：方解石和文石、白云石、菱铁矿、菱锰矿、菱锌矿、铁白云石Ca(Mg,Fe)[CO3]22.陆源碎屑混入物：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。3.非碳酸盐自生矿物：石膏、硬石膏，重晶石、天青石、K,Na,Mg的卤化物、及蛋白石、自生石英、黄铁矿、白铁矿、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。第三节碳酸盐岩的结构一碳酸盐岩的结构分类1.粒屑结构：经波浪或流水搬运、沉积而成的碳酸盐岩常具有粒屑结构。它主要由自生颗粒(内碎屑、生物碎屑、包粒、团粒、团块)、填隙物和孔隙构成。2.生物骨架结构：由原地固着生长的生物骨架构成。3.结晶/重结晶结构：由化学或生物化学作用沉淀而成。4.交代残余结构：如白云岩化灰岩，交代白云岩。第三节碳酸盐岩的结构1.粒屑结构自生颗粒类型及结构（1）内碎屑(无内部结构的碳酸盐岩软泥颗粒)结构（2）生物碎屑(骨粒)结构、（3）包粒(鲕粒和豆粒，核形石)结构（4）团粒(不具有内部结构的粪团粒)结构（5）团块(颗粒集合体)结构。二、碳酸盐岩结构特征分述第三节碳酸盐岩的结构1.粒屑结构砾屑：2mm砂屑：2-0.06mm粉屑：0.06mm-0.03mm微屑：0.03mm-0.004mm泥屑：0.004mm(1)内碎屑及内碎屑结构内碎屑：由盆地内部弱固结的碳酸盐沉积物经岸流、潮汐或波浪作用破碎、搬运、沉积的碎屑。微屑或泥屑充填于颗粒之间时称为泥晶基质。内碎屑按直径大小分为：第三节碳酸盐岩的结构1.粒屑结构(2)鲕粒及鲕粒结构基本特征：由核心和同心纹层构成的球体或椭球体。鲕粒直径在2-0.2mm之间，粒度较均匀。鲕粒分类：真鲕、假鲕、复鲕、薄皮鲕、变形鲕、变晶鲕。形成条件：核心、扰动的水体、CaCO3过饱和。形成环境：水深适宜的潮下浅滩或较封闭的浅湖环境。第三节碳酸盐岩的结构1.粒屑结构(3)生物碎屑(骨屑)：破碎的生物骨骼碎屑。骨骼的组分指示水深、水温、盐度和水流特征等；骨骼的门类、生态类型、分选和磨圆，可提供环境标志。(4)团粒:不具内部结构的碳酸盐球状、椭球状的颗粒。一般认为是生物的粪便。(5)团块：由几个碳酸盐颗粒被灰泥或藻类粘结在一起而形成——也称为葡萄石。(6)核形石：由核心和核外藻包壳构成的同心状颗粒，相当于层状叠层石。粒屑类型示意图核形石豆粒团块团粒生物碎屑内碎屑内碎屑—砾屑真鲕,亮晶方解石胶结薄皮鲕变晶鲕复鲕鲕粒及栉状结构生物碎屑第三节碳酸盐岩的结构1.粒屑结构填隙物：（1）泥晶方解石：为粒度为0.001-0.004mm(石化后的粒度为0.001-0.035mm)的泥晶方解石，泥晶方解石常为泥状结构。（2）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。亮晶方解石常发育栉状结构。悬挂式胶结物(针状方解石，视域直径为2.5mm)第三节碳酸盐岩的结构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。第三节碳酸盐岩的结构3.结晶结构按照结晶程度可分为非晶质结构、隐晶质结构和显晶质结构。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。隐晶质结构由微晶矿物集合体组成。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）粗粒结晶结构粗粒结晶灰岩细粒结晶结构化学结构A-半自形结构，B-自形结构，C-他形结构交代结构和重结晶结构是常见的次生结构。各种原生结构经过强烈的交代作用，形成明显的晶粒结构并与残余的原生结构共生。主要出现在白云石化灰岩及硅化灰岩中。第三节碳酸盐岩的结构4.次生结构交代残余结构白云岩化石灰岩第四节碳酸盐岩的构造灰岩常见泥裂、生物痕迹、生物扰动、结核、缝合线等，特别是虫孔、生物扰动、硅质（燧石）结核和缝合线，可见水平层理，多见块状层理，常见叠层构造和鸟眼构造。第五节碳酸盐岩的分类1.常见的碳酸盐岩:灰岩－方解石含量50%白云岩－白云石含量50%2.根据矿物成分碳酸盐岩主要分为：灰岩、白云岩和菱铁岩。菱铁岩只在河口附近的沉积环境生成，数量少。白云岩大多数是同生或成岩期交代成因的，原始结构与灰岩相同。所以主要介绍灰岩的分类。3.分类依据：矿物成分、结构、成因①碳酸盐岩矿物成分分类矿物成分分类常用的界线：10%、25%、50%，当白云石或方解石＜10％时不参加命名。例如：当白云石含量为以下范围时：0-10％灰岩10-25％含白云质灰岩25-50％白云质灰岩第五节碳酸盐岩的分类A.按碳酸盐岩的矿物成分分类:基于方解石和白云石相对含量划分的岩石类型岩类方解石%白云石%岩石名称岩石简称石灰岩类100-9090-7575-500-1010-2525-50石灰岩含白云质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灰质白云岩含灰质白云岩白云岩灰云岩含灰云岩白云岩第五节碳酸盐岩的分类岩类方解石（%）1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50~2550~7510~2550~7575~9090~100灰质泥岩含灰泥岩泥岩白云质泥岩含云泥岩泥岩第五节碳酸盐岩的分类B.按碳酸盐岩的矿物成分分类:基于方解石(或白云石)与粘土相对含量划分的岩石类型岩类方解石（%）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）岩含灰含云泥（砂）岩含灰云质泥（砂）岩第五节碳酸盐岩的分类C.按碳酸盐岩的矿物成分分类:基于方解石、白云石和粘土(或砂)相对含量划分的岩石类型②石灰岩的结构一成因分类a.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。b.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。c.原地固着生物灰岩：以生物作用为主形成的石灰岩，具有典型的生物骨架结构。d.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。第五节碳酸盐岩的分类灰岩结构—成因分类（曾允孚，1980）颗粒灰岩类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类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第五节碳酸盐岩的分类•四个常用的术语：a.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。b.异地灰岩/白云岩：经过搬运的灰岩，指粒屑灰岩。c.泥晶：原地机械沉积的、粒度＜0.0039mm的灰泥。e.亮晶/淀晶：化学沉淀的、粒度＞0.0039mm的、较为洁净的方解石（胶结物）。第五节碳酸盐岩的分类②石灰岩的结构一成因分类第六节碳酸盐岩的主要岩石类型一、石灰岩1、内碎屑灰岩内碎屑：砾屑级-粉屑级。圆度因搬运磨蚀程度有差别填隙物：灰泥基质，或亮晶胶结物或者两者均有。两个基本类型：（1）亮晶内碎屑灰岩高能且稳定环境，如滨浅海；特征：颗粒支撑、具波痕、交错层理（2）泥晶内碎屑灰岩高能但不稳定环境，如浊流；特征－基质支撑、具粒序层理碎屑形成高能环境但沉积于低能环境。亮晶内碎屑灰岩示意图一、石灰岩1、内碎屑灰岩第六节碳酸盐岩的主要岩石类型粒屑灰岩一、石灰岩2、生物碎屑灰岩（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。第六节碳酸盐岩的主要岩石类型生物碎屑灰岩:（1）亮晶生物碎屑灰岩（2）泥晶生物碎屑灰岩3、鲕粒灰岩：主要特征：由鲕粒构成，填隙物可以是灰泥基质或亮晶胶结物。颗粒支撑、具波痕、交错层理；形成条件：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）、潮汐协坝或潮汐三角洲等环境。4、藻灰岩典型的生物－生物化学成因5、生物礁灰岩：主要造礁生物：钙藻、珊瑚、层孔虫、海綿、苔藓虫、厚蛤一、石灰岩第六节碳酸盐岩的主要岩石类型鲕粒灰岩：由鲕粒构成，填隙物可以是灰泥基质或亮晶胶结物。颗粒支撑、具波痕、交错层理。叠层石粘结灰岩：由单细胞或简单多细胞藻类（还有细菌）等在固定基底上周期性繁殖形成的一种纹层状灰岩叠层石粘结灰岩一、石灰岩（6）泥晶（微晶）灰岩颗粒含量较低，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。（7）亮晶灰岩化学沉淀的产物。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。具水平纹理的化学成因的微晶灰岩与发育水平层理的机械或生物成因的泥屑（晶）灰岩难以区分。第六节碳酸盐岩的主要岩石类型二、白云岩白云石含量50％的碳酸盐岩称白云岩。白云岩可单独产出，也可与石灰岩或砂岩等共生，或者在石灰岩中以斑块、条带形式存在。白云岩风化面常布满方向杂乱的“刀砍纹”，沉积构造则与石灰岩相仿。与石灰岩不同，白云岩不仅有沉积成因的，更多的是次生交代成因的。第七节其他内源沉积岩一硅质岩二磷质岩三铁质岩四铝质岩五蒸发岩1.定义：由化学、生物和生物化学作用及某种