沉積學(xué)第十章

第十章

碳酸鹽巖各論第一節(jié)

石灰?guī)r一、石灰?guī)r的分類（一）成分分類按碳酸鹽巖中礦物的相對含量以三級命名法原則進(jìn)行分類命名一、石灰?guī)r的分類（二）結(jié)構(gòu)分類1.有代表性的分類的簡要評述五十年代末以來，結(jié)構(gòu)—成因觀點(diǎn)的分類方案?？耍?959,1962）以具成因意義的結(jié)構(gòu)為依據(jù)分類鄧哈姆（1962）強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)（1）?？耍‵olk）分類

——3411343：三端元分類異化顆粒微晶方解石泥亮晶方解石膠結(jié)物4：四類石灰?guī)r亮晶異化石灰?guī)r微晶異化石灰?guī)r微晶石灰?guī)r生物巖（礁石灰?guī)r）異?；瘜W(xué)巖（1）福克（Folk）

的分類34

11

3411根據(jù)異化顆粒類型及其它特征，福克把上述四類石灰?guī)r細(xì)分為11種主要的石灰?guī)r類型3三個優(yōu)點(diǎn)把碎屑巖結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)系統(tǒng)地引進(jìn)碳酸鹽巖中來首先提出異化顆粒和異?；瘜W(xué)巖的觀點(diǎn)，打破了石灰?guī)r一統(tǒng)的“化學(xué)巖”的觀點(diǎn)創(chuàng)建了一整套全新的石灰?guī)r結(jié)構(gòu)分類和術(shù)語系統(tǒng)福克的分類具有很重要的意義?？说姆诸悾?）?？耍‵olk）

的分類341134含義4：4點(diǎn)問題把非獨(dú)立的單元亮晶方解石膠結(jié)物與顆粒和灰泥并列未考慮重結(jié)晶作用的影響“清規(guī)戒律”太多使用了非描述性的成因術(shù)語（二）結(jié)構(gòu)分類碳酸鹽巖與碎屑巖（砂巖）的結(jié)構(gòu)組分分類對比異化顆粒——碎屑顆?；夷唷s基膠結(jié)物——膠結(jié)物亮晶異化石灰?guī)r——凈砂巖（持續(xù)高能）微晶異化石灰?guī)r——雜砂巖（能量較高，速搬速沉）微晶石灰?guī)r——粘土巖（低能環(huán)境）（二）結(jié)構(gòu)分類（2）鄧哈姆的分類野外、國外廣為應(yīng)用246232：二端元分類顆粒泥（灰泥和?？说奈⒕Х浇馐啵?：四類石灰?guī)r泥巖顆粒質(zhì)泥巖泥質(zhì)顆粒巖顆粒巖（二）結(jié)構(gòu)分類——

（2）鄧哈姆的分類246236：6類碳酸鹽巖泥巖顆粒質(zhì)泥巖泥質(zhì)顆粒巖顆粒巖粘結(jié)巖結(jié)晶碳酸鹽巖2：兩大優(yōu)點(diǎn)簡明扼要，高度概括奠定碳酸鹽巖三分格局顆粒-灰泥碳酸鹽巖類粘結(jié)巖（生物格架礁碳酸鹽巖）類結(jié)晶碳酸鹽巖類3：3個小問題泥巖定量標(biāo)志術(shù)語系統(tǒng)欠嚴(yán)謹(jǐn)（二）結(jié)構(gòu)分類（3）教材中的分類三分三級分類命名原則分類原則分類方案（二）結(jié)構(gòu)分類（3）教材中的分類①分類原則A.反映成因特別能反映沉積環(huán)境的水動力條件和其它成因B.實(shí)用野外、室內(nèi)（實(shí)驗(yàn)室）均能應(yīng)用C.必須簡明扼要，“大同”“小異”，術(shù)語準(zhǔn)確（二）結(jié)構(gòu)分類——

（3）教材中的分類②分類方案A.把石灰?guī)r劃分為三大結(jié)構(gòu)類型Ⅰ：顆粒—灰泥石灰?guī)rⅡ：晶粒石灰?guī)rⅢ：生物格架—礁石灰?guī)rB.每大類根據(jù)主要結(jié)構(gòu)組分的具體特征和相對含量細(xì)分C.各巖石類型劃分及命名遵循三級命名法D.分類表中都是巖石類型名稱，不是具體巖石名稱E.顆粒—灰泥石灰?guī)r的類型劃分和命名未使用亮晶F.顆粒與灰泥的相對含量，定量反映沉積水動力或能量，具有重要的成因意義石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)分類——表：下→上，水能量小→大。

灰泥含量顆粒含量(%)顆粒晶粒生物格架內(nèi)碎屑生物顆粒鮞粒球粒石灰?guī)r藻粒Ⅰ顆粒︱灰泥石灰?guī)rⅠ(1顆粒石灰?guī)rⅠ(2)顆粒石灰?guī)r10902575

5050

7525

9010內(nèi)碎屑石灰?guī)r生粒石灰?guī)r鮞粒石灰?guī)r球粒石灰?guī)r藻粒石灰?guī)rⅡ晶粒石灰?guī)rⅢ

生物格架︱礁石灰?guī)r含灰泥顆粒石灰?guī)r含灰泥內(nèi)碎屑石灰?guī)r含灰泥生粒石灰?guī)r含灰泥鮞粒石灰?guī)r含灰泥球粒石灰?guī)r含灰泥藻粒石灰?guī)r灰泥質(zhì)顆粒石灰?guī)r灰泥質(zhì)內(nèi)碎屑石灰?guī)r灰泥質(zhì)生粒石灰?guī)r灰泥質(zhì)鮞粒石灰?guī)r灰泥質(zhì)球粒石灰?guī)r灰泥質(zhì)藻粒石灰?guī)r顆粒質(zhì)石灰?guī)r顆粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r內(nèi)碎屑質(zhì)灰泥石灰?guī)r生粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r鮞粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r球粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r藻粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r含顆粒石灰?guī)r含顆?；夷嗍?guī)r含內(nèi)碎屑灰泥石灰?guī)r含生粒灰泥石灰?guī)r含鮞?；夷嗍?guī)r含球?；夷嗍?guī)r含藻粒灰泥石灰?guī)r無顆粒石灰?guī)r灰泥石灰?guī)r灰泥石灰?guī)r灰泥石灰?guī)r灰泥石灰?guī)r灰泥石灰?guī)r灰泥石灰?guī)r第一節(jié)

石灰?guī)r二、主要巖石類型（一）顆?！夷嗍?guī)r——分布最廣主要由顆粒和灰泥組成根據(jù)顆粒和灰泥的相對百分含量，細(xì)分為六個類型顆粒石灰?guī)r、含灰泥顆粒石灰?guī)r、灰泥質(zhì)顆粒石灰?guī)r、顆粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r、含顆粒灰泥石灰?guī)r、灰泥石灰?guī)r名稱著重表現(xiàn)顆粒，不表現(xiàn)灰泥，劃分為四類顆粒石灰?guī)r、顆粒質(zhì)石灰?guī)r、含顆粒石灰?guī)r、無顆粒石灰?guī)r類型劃分和命名，除根據(jù)顆粒與灰泥（或基質(zhì)）的相對含量，還要根據(jù)顆粒的類型，進(jìn)一步細(xì)分。第一節(jié)

石灰?guī)r二、主要巖石類型（一）顆?！夷嗍?guī)r1.竹葉（狀礫屑）石灰?guī)r——華北古生界廣泛發(fā)育（1）粒屑的磨圓度高，分選中等～較好。（2）基質(zhì)主要為灰泥，很少有亮晶膠結(jié)物。（一）顆?！夷嗍?guī)r2.砂屑石灰?guī)r顆粒組分除砂屑外，還常含生物顆粒、粉屑等。亮晶常見，灰泥含量較少，交錯層理、波痕及其它水動力構(gòu)造常見。水動力條件較強(qiáng)。3.粉屑石灰?guī)r基質(zhì)多為泥晶。反映水動力條件較弱。（一）顆?！夷嗍?guī)r4.生粒石灰?guī)r生物化石種類繁多→多種類型的生粒石灰?guī)r（1）辨清生物顆粒是否完整，若破碎，應(yīng)辨別出是原地堆積，還是搬運(yùn)、磨蝕后沉積的。（2）注意基質(zhì)是灰泥（泥晶）還是亮晶?！治鰩r石沉積環(huán)境生物屑灰?guī)r，貨幣蟲、有孔蟲、棘皮碎屑，粒間溶孔，蟲體內(nèi)孔為原生孔（一）顆?！夷嗍?guī)r5.鮞粒石灰?guī)r鮞粒類型很多→鮞粒巖石的類型很多通常鮞粒石灰?guī)r基質(zhì)部分大都是亮晶方解石膠結(jié)物。若基質(zhì)主要為灰泥或其它較細(xì)的組分→

“結(jié)構(gòu)退變”

（一）顆?！夷嗍?guī)r6.灰泥石灰?guī)r以灰泥組分為主，分布很廣泛。水動力條件很弱的環(huán)境的產(chǎn)物常與球粒石灰?guī)r、粉屑石灰?guī)r共生，因其沉積條件相似灰泥的成因至少有機(jī)械、化學(xué)和生物三種灰泥石灰?guī)r的生成機(jī)理也至少有三種，不論是哪一種，沉積時的水動力條件都很弱第一節(jié)

石灰?guī)r二、主要巖石類型（二）晶粒石灰?guī)r主要由晶粒組成，幾乎不含其它結(jié)構(gòu)組分。根據(jù)晶粒粗細(xì)分為粗晶、中晶、細(xì)晶、粉晶和泥晶石灰?guī)r。泥晶石灰?guī)r常見晶粒較粗的石灰?guī)r多是重結(jié)晶作用等次生作用的產(chǎn)物。

（三）生物格架石灰?guī)r以原地生長的生物格架組分為主。常是礁的主要組成部分，常稱為“礁石灰?guī)r”第二節(jié)

白云巖主要由白云石（>50%）組成的沉積碳酸鹽巖，叫白云巖。一、白云巖的分類對石灰?guī)r的分類原則基本適用于白云巖。①只需將石灰?guī)r結(jié)構(gòu)分類表中的“石灰?guī)r”改為“白云巖”，“灰泥”改為“云泥”②白云巖中晶粒結(jié)構(gòu)發(fā)育，并且晶粒較粗，多呈自形或半自形晶，集合體常呈砂糖狀③白云巖中交代結(jié)構(gòu)發(fā)育顆粒云巖，

螺化石和藻屑溶孔晶粒白云巖粗—中晶細(xì)粉晶細(xì)晶粗粉晶二、白云化交代結(jié)構(gòu)及

交代成因白云石的特點(diǎn)（一）白云化（交代）結(jié)構(gòu)指后來的白云石晶體交代原先的各種結(jié)構(gòu)組分，如交代內(nèi)碎屑、鮞粒、生粒等。（二）交代成因白云石的特點(diǎn)1.晶粒較粗；細(xì)晶以上常呈砂糖狀；2.晶形較好3.晶體較污濁4.清潔的白云石菱形晶體常是淡水淋濾作用的沉淀產(chǎn)物；5.部分白云化石灰?guī)r中，白云石呈斑狀→云斑石灰?guī)r交代結(jié)構(gòu)第二節(jié)

白云巖二、白云巖形成機(jī)理（白云石化作用）白云巖的成因問題，主要是白云石的生成機(jī)理問題，一直是碳酸鹽巖巖石學(xué)中最復(fù)雜、爭論時間最長、最難解決的問題之一。講述現(xiàn)代白云石的幾個有代表性的生成機(jī)理

二、白云巖形成機(jī)理（一）原生沉淀作用指以化學(xué)沉淀方式從水體中直接沉淀出白云石模擬自然環(huán)境人工合成真正的、化學(xué)計(jì)量的白云石（Ca:Mg=1:1）至今沒有成功，只有在Pco2>4atm條件下人工合成出白云石因此，在正常的沉積環(huán)境的海水中，能否直接沉淀出大量白云石是值得懷疑的。二、白云巖形成機(jī)理白云石原生沉淀?xiàng)l件①高鹽度比正常（海水）鹽度高5～8倍②高M(jìn)g/Ca比5：1～10：1③高pH值堿性～弱堿性④高溫30℃±瀉湖、咸化海、局限海二、白云巖形成機(jī)理（二）毛細(xì)管濃縮作用或蒸發(fā)泵作用：準(zhǔn)同生白云化作用多數(shù)由蒸發(fā)作用而成的白云巖出現(xiàn)在熱帶地區(qū)潮上帶，如波斯灣南岸、佛羅里達(dá)和巴哈馬灘等地。潮上帶和潮上鹽沼（薩布哈，Sabkha）的細(xì)粒沉積物表面都存在白云石化薄殼或白云石化深入沉積物淺層內(nèi)部，潮間帶和潮下帶沉積物主要是碳酸鈣。這些地區(qū)的白云化作用被認(rèn)為是由于潮上帶沉積物的孔隙水的高鹽度和高M(jìn)g/Ca比值的鹵水的交代作用造成的。弗里德曼和桑德斯（FriedmanandSanders,1967）、許靖華和西根塞勒（Siegenthalek,1969）研究波斯灣的薩布哈白云化作用，總結(jié)出其形成模式。提出潮上帶高鹽度和高M(jìn)g/Ca比值的鹵水是一種“向上運(yùn)移的孔隙水因蒸發(fā)作用引起的毛細(xì)管濃縮作用”造成的。用實(shí)驗(yàn)證明了這一機(jī)理，并稱之為“蒸發(fā)泵作用”。1.毛細(xì)管濃縮作用

或蒸發(fā)泵作用機(jī)理（二）毛細(xì)管濃縮作用

或蒸發(fā)泵作用（二）毛細(xì)管濃縮作用

或蒸發(fā)泵作用另外一種形成方式周期性大潮或風(fēng)暴供給潮上帶海水，海水滲入灰泥沉積物中，由于強(qiáng)烈的蒸發(fā)，在沉積物孔隙中的海水沿毛細(xì)管上升蒸發(fā)濃縮，形成高鹽度高M(jìn)g/Ca比值的鹵水，交代鈣質(zhì)沉積物而成為白云巖。二、白云巖形成機(jī)理（三）回流滲透白云化作用——亞當(dāng)斯和羅德斯（1960）潮上帶形成的高鎂粒間水對表面沉積物的白云化完成后，若仍有富余，由于比重較大，在重力作用下會向下回流滲透，當(dāng)其流經(jīng)下伏的碳酸鈣沉積物或石灰?guī)r時，將使它們發(fā)生白云石化，從而形成白云巖或部分白云化的石灰?guī)r。形成地點(diǎn)：潮上帶形成時間：成巖期（三）回流滲透

白云化作用二、白云巖形成機(jī)理原生沉淀作用毛細(xì)管濃縮作用—準(zhǔn)同生白云化作用回流滲透白云化作用|蒸發(fā)環(huán)境高M(jìn)g/Ca比率的成因介質(zhì)二、白云巖形成機(jī)理有些白云石，例如分布在陸表海陸棚或構(gòu)造高地的白云巖，沒有與蒸發(fā)巖共生，也缺乏潮上環(huán)境的成因標(biāo)志。對于這種白云巖，高鎂/鈣比率的超鹽水的白云化模式就不適用了。怎么解釋???二、白云巖形成機(jī)理（四）混合白云化作用巴迪奧扎曼尼（Badiozamani,1973）用實(shí)驗(yàn)證明大氣水與正常海水的混合液對方解石和白云石的飽和程度的影響程度不同在海水為5～50%的混合液中發(fā)生方解石被白云石的交代作用——白云化作用→混合白云化作用（四）混合白云化作用結(jié)論白云石交代方解石未必需要蒸發(fā)作用和高鎂/鈣比率的鹽水，只要有一定的淡、咸水混合，同樣可以發(fā)生白云化作用，這樣就可以解釋分布于陸表海陸棚或構(gòu)造高地的白云巖的成因問題。淡水透鏡帶咸水半咸水帶二、白云巖形成機(jī)理（五）調(diào)整白云化作用——古德爾和加曼（GoodellandGarman,1969）大套石灰?guī)r在大氣水的影響下，通過淋濾溶解作用和交代作用，化學(xué)成分及礦物成分重新組合或調(diào)整，發(fā)生白云化作用，從而生成白云巖。（六）

淡水白云石白云石由Ca2+、Mg2+和CO32-高度有序互層排列而成。關(guān)鍵條件是結(jié)晶速度離子濃度低，干擾離子少，可能構(gòu)成白云石晶格（七）生物作用生物多間接參與白云石的生成（八）其它變鹽度環(huán)境中淡水白云石

自形明亮，破壞巖石組構(gòu)（六）淡水白云石?？撕吞m德（FolkandLand,1975）控制白云石結(jié)晶作用的主要因素溶液的鎂/鈣比率鹽度結(jié)晶速度三、白云巖的成因類型原生白云巖

次生白云巖（一）原生白云巖指以化學(xué)沉淀方式從水體中直接沉淀而成的白云巖。理論上，這種白云巖或白云石沉積物是存在的超鹽度的瀉湖或內(nèi)陸的鹽湖應(yīng)是其生成場所目前為止無過硬的現(xiàn)代沉積實(shí)例證明其確實(shí)存在

三、白云巖的成因類型（二）次生白云巖類指一切非原生沉淀作用生成的白云巖，即指一切由交代作用或白云化作用生成的白云巖。同生白云巖準(zhǔn)同生白云巖成巖白云巖后生白云巖

（二）次生白云巖類1.同生白云巖指剛沉積的碳酸鈣沉積物在沉積環(huán)境中，而且還仍在其沉積水體的影響下，在沉積物和水體的界面處，通過交代作用或白云化作用所生成的白云巖。成因機(jī)理沉積物和水體界面處的白云化作用是沉積期生成的白云巖不是化學(xué)沉淀作用直接生成的白云巖（二）次生白云巖類2.準(zhǔn)同生白云巖指沉積不久的碳酸鈣沉積物，雖然其沉積環(huán)境的條件并無變化，但已經(jīng)基本上脫離其沉積的水體，已經(jīng)基本上不再受其沉積水體的影響，通過交代作用或白云化作用而生成的白云巖。成因機(jī)理潮上毛細(xì)管作用或蒸發(fā)泵作用回流滲透白云巖化作用（二）次生白云巖類3.成巖白云巖指碳酸鈣沉積物在其成巖作用過程中，由交代作用或白云化作用生成的白云巖。成因機(jī)理回流滲透白云化作用混合白云化作用調(diào)整白云化作用（二）次生白云巖類4.后生白云巖石灰?guī)r形成后，由交代作用或白云化作用生成的白云巖。成因機(jī)理回流滲透白云化作用混合白云化作用調(diào)整白云化作用熱液作用和變質(zhì)作用白云巖成因分類及其相應(yīng)的生成機(jī)理

白云巖成因分類原生白云巖次生白云巖同生白云巖沉積物準(zhǔn)同生白云巖成巖