9-碳酸盐岩

1《沉积岩石学》第九章碳酸盐岩2第一节概述第二节碳酸盐岩的成分碳酸盐岩的结构第三节第九章、碳酸盐岩第四节碳酸盐岩的分类和命名碳酸盐岩的成岩后生变化第五节第六节碳酸盐岩的主要类型碳酸盐岩的研究方法第七节3第九章、碳酸盐岩第一节、概述碳酸盐岩：主要由方解石、白云石等碳酸盐矿物（含量大于50%）组成的沉积岩。主要岩石类型：石灰岩（方解石50%）；白云岩（白云石50%）。它们经常还和陆源碎屑及粘土组成各种过渡类型的岩石。一、概念二、研究意义1、分布广：占沉积岩总量的20%，居第三位，仅次于泥质岩和砂岩2、重要的生油岩和储集岩3、蕴藏丰富的矿产，本身就是很有价值的资源4、重要的地下水储集岩石蕴含铁、铝、锰、磷、硫、石膏、钾盐等层状矿床；铜、铅、锌、汞、锑、砷、铀等多金属层控矿床4三、现代碳酸盐岩的沉积作用和分布1、赤道两侧的南、北纬30°的范围内2、洁净的浅海水域3、动荡—弱动荡的沉积环境4、生物和生物化学作用的产物5、文石、高镁方解石和低镁方解石第九章、碳酸盐岩第一节、概述5第九章、碳酸盐岩第一节、概述按深度划分的海洋沉积环境碳酸盐岩沉积环境：海洋：浅水沉积，深海软泥，深海浊流；非海洋：湖泊碳酸盐，钙质层、钙质砂丘，钙质泉华、洞穴碳酸盐6现代碳酸盐海岸—浅海沉积环境第九章、碳酸盐岩第一节、概述7沿岸分布的现代丘礁群（碳酸海岸—浅海沉积环境）第九章、碳酸盐岩第一节、概述8礁坪泻湖开阔海现代大堡礁沉积环境第九章、碳酸盐岩第一节、概述滩堤状的堡礁礁坪潮坪9现代碳酸盐潮坪—浅海沉积环境第九章、碳酸盐岩第一节、概述潮间泻湖潮坪海滩浅海10生物礁第九章、碳酸盐岩第一节、概述11第九章、碳酸盐岩第一节、概述生物礁12第九章、碳酸盐岩第一节、概述生物礁13第九章、碳酸盐岩第一节、概述生物礁14造礁生物第九章、碳酸盐岩第一节、概述15生物礁第九章、碳酸盐岩第一节、概述16造礁生物的碎片和灰泥第九章、碳酸盐岩第一节、概述17造礁生物—红藻(珊瑚藻)第九章、碳酸盐岩第一节、概述18造礁生物和灰泥（白垩）第九章、碳酸盐岩第一节、概述19第九章、碳酸盐岩第一节、概述珊瑚20第九章、碳酸盐岩第一节、概述东海南海黄海渤海30º60º30º60º21第一节概述第二节碳酸盐岩的成分碳酸盐岩的结构第三节第九章、碳酸盐岩第四节碳酸盐岩的分类和命名碳酸盐岩的成岩后生变化第五节第六节碳酸盐岩的主要类型碳酸盐岩的研究方法第七节22第九章、碳酸盐岩第二节、碳酸盐岩的成分碳酸盐岩的成分：矿物成分、化学成分、同位素成分一、碳酸盐岩的矿物成分盆内矿物：盆外矿物：有机质陆源矿物碳酸盐矿物非碳酸盐矿物231．主要的碳酸盐矿物为方解石和白云石方解石矿物体系中：方解石、低镁方解石（一般的方解石，很稳定）文石、高镁方解石白云石矿物体系中：白云石、原白云石（富钙的白云石，向白云石转化）第九章、碳酸盐岩第二节、碳酸盐岩的成分（一）、盆内矿物：碳酸盐矿物2．次要的碳酸盐矿物：铁方解石、铁白云石、菱铁矿、菱镁矿等。24文石(又名霰石)第九章、碳酸盐岩第二节、碳酸盐岩的成分文石是方解石的同质异象变体,含Mg[CO3]少于2mol％,属斜方晶系,在现代沉积中常呈针状,有时也呈泥状。{010}解理不完全,硬度3.5,比重2.9。基本特征：(1)在现代沉积物中常呈现针状，有时也呈现泥状。(2)形成有利条件为：温度较高（＞15℃），温暖浅海沉积物以文石为主；pH值8；盐度高，超盐条件有利于形成文石；Mg／Ca＞2：1(3)海水中文石较方解石易沉淀的原因，李普曼（Lippman）认为与文石成核速度和结晶速度比方解石更快有关。(4)稳定性较差(介于高镁方解石和方解石间)，易于转变为方解石，在古老的碳酸岩中不存在。文石主要形成于外生作用。作为生物化学作用的产物，见于许多动物的贝壳或骨骸中。珍珠的主要构成物也是文石，海水中也可以直接形成。25第九章、碳酸盐岩第二节、碳酸盐岩的成分（一）、盆内矿物：非碳酸盐矿物非碳酸盐的自生矿物：石膏、天青石、重晶石、萤石、石盐等。石膏26天青石第九章、碳酸盐岩第二节、碳酸盐岩的成分重晶石重晶石27第九章、碳酸盐岩第二节、碳酸盐岩的成分莹石莹石石盐石盐28陆源矿物：粘土矿物、石英、长石、云母、绿泥石、重矿物等。第九章、碳酸盐岩第二节、碳酸盐岩的成分（二）、盆外矿物：陆源矿物（三）、有机质：石英长石云母绿泥石29二、碳酸盐岩的化学成分1．主要的化学成分：CaO、MgO、CO2其次为：SiO2、TiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、K2O、NaO、H2O纯石灰岩中：CaO占56%、CO2占44%纯白云岩中：CaO占30.4%、MgO占21.7%、CO2占47.9%第九章、碳酸盐岩第二节、碳酸盐岩的成分2．微量元素：Sr、Ba、Mn、Co、Ni、Pb、Zn、Cu、Cr、V、Ga、Ti、B等。碳酸盐岩中的硼含量就可作为古沉积环境水体含盐度的良好标志。3．同位素：。（1）氧同位素：O18、O16（2）碳同位素：C14、C13、C12用途：判断古温度、古盐度、C14可以确定在2万年以内碳酸盐岩的年龄。30第一节概述第二节碳酸盐岩的成分碳酸盐岩的结构第三节第九章、碳酸盐岩第四节碳酸盐岩的分类和命名碳酸盐岩的成岩后生变化第五节第六节碳酸盐岩的主要类型碳酸盐岩的研究方法第七节31第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构碳酸盐岩主要由颗粒、泥、胶结物、生物格架和晶粒五种结构组分组成。碳酸盐的结构与岩石的成因有密切的关系，它不仅是岩石分类命名的主要依据，也是环境分析的重要标志。32一、粒屑结构二、生物骨架结构三、泥微晶结构四、晶粒结构和各种残余结构第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构碳酸盐岩的结构一般经过波浪和流水作用的搬运、沉积而成的碳酸盐岩，常具有粒屑结构由原地生长的生物构成岩石骨架的生物岩或礁灰岩，常具有生物骨架结构由化学作用或生物化学作用沉淀成的石灰岩或白云岩，常具有泥（微）晶结构不同结构类型的岩石经过重结晶作用，或者石灰岩经过白云石化作用形成的白云质灰岩，常具有晶粒结构和各种残余结构。33一般经过波浪和流水作用搬运、沉积而成的碳酸盐岩常具粒屑结构，即由颗粒(内碎屑、生物碎屑、鲕粒、球粒和藻粒等)、泥、胶结物和孔隙四种结构组分构成。第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构一般经过波浪和流水作用搬运、沉积而成的碳酸盐岩常具粒屑结构，即由颗粒(内碎屑、生物碎屑、鲕粒、球粒和藻粒等)、泥、胶结物和孔隙四种结构组分构成。34由原地生长的生物构成岩石骨架的生物岩或礁灰岩，常具有生物骨架结构，即由造架的生物和粘结的生物与填隙的颗粒或泥及胶结物构成。变口目苔藓虫--广纬度、宽深度、窄盐度、中生界冷水、古生界暖水（郑荣才，2005）第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构35条带状泥-微晶灰岩，泥晶方解石条带呈不规则的波状分布(郑荣才，2006)由化学或生物化学作用沉淀的石灰岩或白云岩，常具有泥晶或微晶结构，一般为低能环境产物。第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构36成岩交代成因的白云石的雾心亮边结构（郑荣才，2005）具有粒屑结构、生物结构或泥、微晶结构的岩石经过重结晶作用、或者白云石化作用形成的碳酸盐岩，常具有大小不等的晶粒结构和各种残余结构。第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构37粒屑结构（一）颗粒（二）灰泥（杂基）（三）胶结物（亮晶）（四）孔隙内碎屑鲕粒核形石团粒团块骨粒第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构一、粒屑结构一般经过波浪和流水作用搬运、沉积而成的碳酸盐岩常具粒屑结构，即由颗粒(内碎屑、鲕粒、核形石、团粒和团块)、泥、胶结物和孔隙四种结构组分构成。38内碎屑鲕粒核形石团粒团块骨粒粒屑结构(颗粒结构）颗粒填隙物孔隙亮晶胶结物泥晶基质（灰泥杂基）第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构39第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构（一）颗粒类型碳酸盐岩的颗粒类型主要有内碎屑、鲕粒、核形石、球粒、团块和骨粒。（1)颗粒与砾岩、砂岩、粉砂岩中砾、砂、粉砂相似。（2）按其是否在沉积盆地内生成，可分为盆内颗粒和盆外(碎屑)颗粒两大类(区别:成因、结构、成分)。盆内颗粒又称内颗粒，福克（Folk19591962）称其为“异化颗粒”或“异化组分”，即福克所说的“异常化学作用”所形成的颗粒或组分。碳酸盐岩中的颗粒，主要就是这种内颗粒。盆外颗粒是极少的或是次要的。因此，在碳酸盐岩中，凡提到颗粒，只要不特别注明是陆源的，均系指内颗粒。40第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构内碎屑是沉积盆地中沉积不久的、弱固结或固结的碳酸盐沉积物，受波浪、潮汐水流或风暴等的作用，破碎、搬运、磨蚀、再沉积而成的碎屑。从盆外古陆的石灰岩经过风化剥蚀而来的碎屑则为盆外颗粒或陆源碎屑。1.内碎屑成分几乎均为碳酸盐沉积物(与先期沉积相同)。常具有复杂程度不同(与先期沉积物相同)的内部结构,可含有化石、鲕粒、球粒以及早先形成的内碎屑等；有明显的不同程度的磨蚀改造的痕迹，磨蚀的边缘常切割它所包含的化石、鲕粒等颗粒；常具有塑性变形构造。在潮坪、大陆斜坡等环境下可见大粒级的内碎屑沉积。碳酸盐岩的颗粒类型主要有内碎屑、鲕粒、核形石、球粒、团块和骨粒。41根据直径的大小，把内碎屑划分为砾屑、砂屑、粉屑和泥屑四个级别，砂屑和粉屑还可以进一步细分(如下表)。Biao4-10.0620.003第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构42砾屑（D2mm)砂屑（0.06mmD2mm)粉屑（0.003mmD0.06mm)第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构43竹叶状灰岩：是一种典型的内碎屑灰岩。它是由圆形、椭圆形扇平砾石（平行）排列，被钙质胶结而成的一种砾屑灰岩，在垂直切面上砾屑形状象竹叶，所以称为竹叶状灰岩。（1）粒屑：（60—70%）①砾屑的形状为扁圆或长椭圆形，垂直层面切开形似竹叶；②砾屑的大小不一，磨圆度高，其表皮常有一层紫红色或黄色铁质氧化圈，③砾屑成分单一，多为泥晶方解石（泥晶指泥状碳酸钙细屑或晶体，又称灰泥）；（2）胶结物和填充物（30—40%）：多为微晶或细晶方解石沉积环境：竹叶状灰岩反映了浅水海洋动荡的沉积环境（潮汐和波浪活动频繁的海滩地区，潮间带或潮下带）。先期未固结的碳酸盐（先沉积的泥晶灰岩）经强大的水流、潮汐或风暴作用破坏，形成碎块，并被磨蚀成砾，然后又被CaCO3胶结而成。沉积环境是氧化环境。第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构44潮道冲刷侵蚀面第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构45第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构46第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构47第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构48碳酸盐沉积物中常见的内碎屑有的来自干涸的潮坪泥晶灰岩碎片或石片，大量的这些石片经过潮汐作用，发生相互磨蚀，形成扁平砾石，常产生竹叶状灰岩。微—亮晶砾屑灰岩，典型砾屑结构，微-粉晶灰岩砾屑大部分具铁质氧化边第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构49第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构砂屑灰岩分为亮晶砂屑灰岩和泥晶砂屑灰岩砂屑多为泥晶石灰岩的碎屑，圆度及分选一般都较好，大都近于球形。但也有形状很不规则的砂屑。砂屑灰岩直到近若干年才逐渐被人们重视，人们才逐渐认识到砂屑比砾属的分布还要广泛。这种砂屑在显微镜下极易观察，在岩石风化面上也可以观察出来，但在一般的岩石表面则不易认出。50亮晶砂屑白云岩，典型的砂屑结构，微晶灰泥基质大部分重结晶为亮晶（郑荣才，2006），5×10（-）第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构51第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构亮晶砂屑白云岩，颗粒杂乱堆积，粒内似有藻迹（单偏光*25)52第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构亮晶砂屑灰岩，砂屑粒内溶孔为亮晶方解石充填。（＋）10×2.553第九章、碳酸盐岩第三节、碳酸盐岩的结构粉屑颗粒：其特征与砂屑基本相同，仅粒级较小罢了。但是，圆度和分选均较好的粉屑却与球粒很难区别。粉屑灰岩泥屑：泥级的内碎屑；从理论上讲，肯定是存在的；仍然难以把这种碎屑成因的泥屑与化学沉淀成因的泥晶以及生物成因的泥级生物颗粒区分开。因此，在通常情况下，使用“