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1、,第九章 碳酸盐岩概论,第一节 序言,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%）,一、碳酸盐岩的矿物成分 （一）碳酸盐矿物 1.方解石矿物体系 文石 高镁方解石 文石和高镁方解石易向低镁方解石/白云石转化 低镁方解石，即一般方解石，最稳定,第二节 碳酸盐岩的成分,2.白云石矿物体系 白云石（CaMgCO32） Ca:Mg=1:1，自然界中很少 原白云石 富钙的白云石，向白云石转化，。 3.铁方解石、铁白云石、菱铁矿、菱镁矿,染色法鉴定矿物类型： 茜素紅S和HCl法 方解石红色 含铁方解石紫色 铁方解石
2、浅紫色 白云石无色 含铁白云石亮蓝色 铁白云石暗蓝色,（二）非碳酸盐的自生矿物 硫酸盐：石膏、硬石膏、重晶石、天青石 盐类：盐岩、钾镁盐 氧化物：赤铁矿、蛋白石、自生石英 硅酸盐：海绿石、长石 其它：黄铁矿、白铁矿、磷酸盐矿物 （三）陆源矿物：粘土矿物、陆源碎屑矿物 （四）有机质（混合物）,二、碳酸盐岩的化学成分 （一）主要化学成分 主要是CaO、MgO、CO2 纯石灰岩（纯方解石）CaO：56%、CO2：44%； 纯白云岩（纯白云石）CaO：30.4%、MgO：21.7%、CO2：47.9%。 （二）微量元素：Sr、Ba、Zn、Cu、V、Ti,第三节 碳酸盐岩的结构组分,一、颗 粒 二、泥
3、三、胶结物 四、晶粒 五、生物格架,碎屑岩 碳酸盐岩 碎 屑 颗 粒 杂 基 泥 胶结物 胶结物 晶 粒 生物格架 孔 隙 孔 隙,一、颗粒 盆外颗粒 盆内颗粒 （一）盆外颗粒 次要 陆源碎屑颗粒：砾、砂、粉砂、泥（）,（二）盆内颗粒 在沉积地区或沉积环境内因化学、机械、生物等因素形成的碳酸盐成分颗粒 两种盆内颗粒： 生物碎屑颗粒：生物化石碎片 非生物碎屑颗粒：内碎屑、鲕粒、藻粒、球粒等,1、内碎屑 沉积盆地中沉积不久的、半固结或固结的碳酸盐沉积物或碳酸盐岩岩层，由于受波浪、潮汐风暴等作用，破碎、搬运、磨蚀，再沉积 而成的。 砾屑 2mm 砂屑 2-0.1mm 粉屑 0.1-0.01mm 泥屑
4、 0.1mm,（1）类型 砾屑（如竹叶状砾屑） 浅水高能地区，半固结或固结，被波浪或水流破碎、搬运、再沉积，形成扁平砾石。 砂屑 成分多为泥晶灰岩 粉屑 小，与砂屑相似 泥屑：相当于碎屑岩中的杂基,内碎屑,（2）成因 机械成因 潮下高能带 波浪和水流的破坏、冲刷作用，如：水下浅滩，潮汐水道 潮间带和潮上带 泥晶碳酸钙沉积物暴露在大气中，发生泥裂。再被潮汐水流搬运、磨蚀、再沉积 潮下低能带：风暴回流冲刷而成。,化学成因 “葡萄石” 饱和碳酸钙海水中的碳酸钙质点在动荡条件下，发生相互粘结和聚集，形似葡萄，故称“葡萄石”。,2. 鲕粒 （1）形态：具有核心和同心层结构 核心： 内碎屑、生物化石、陆源
5、碎屑 同心层 成分 碳酸盐 结构 同心层状、放射状,（2）鲕粒的种类 按大小 20.25mm：鲕，2mm：豆 按结构： 同心鲕：核心居于中心 偏心鲕：核心偏向一侧（底部） 放射鲕：具放射结构，多为重结晶所致 复 鲕：一个鲕粒中包含两个以上小鲕粒 表 鲕：同心层厚度核心直径，甚至仅一层同心层,正常鲕、同心鲕和表皮鲕,核心为石英,正常鲕同心鲕,同心鲕,椭形鲕,偏心鲕、椭形鲕,偏心鲕,椭形鲕,椭形鲕,复鲕,放射鲕,按次生变化 变形鲕： 冲刷或拖曳变形 单晶鲕、多晶鲕 重结晶作用或早期淋滤再充填，只保留了鲕的轮廓。 负鲕（空心鲕） 内部大部或全部被溶蚀，只剩外壳层,变形鲕,压溶鲕,具缝合线边缘的压溶鲕
6、,单晶鲕和多晶鲕,负鲕,鲕内溶孔,鲕内溶孔,（3）形成机理 无机沉淀说： 饱和碳酸钙的水中，碳酸钙将在核心表面发生沉淀作用。在动荡水体搅动下，不断悬起，接受碳酸盐沉淀,一直大到悬不起来为止。,3、藻粒 藻鲕 与藻有关而形成的鲕，同心层清楚。 藻灰结核 在水动力搅动下，蓝绿藻分泌的粘液围绕核心粘结碳酸盐沉积物沉积。同心层和形态不规则，个大。 藻团块 藻类粘结增长而成的颗粒，不具同心层。 藻碎屑 破碎和磨蚀而成的藻颗粒，形态似砾屑或砂屑。,藻鲕,藻灰结核,藻灰结核和藻团块,藻灰结核,藻团块,4、球粒与粪球粒 球粒 较细粒（粉砂或细砂级）、不具特殊内部结构、泥晶、分选较好。 粪球粒 球粒的一种，卵形
7、或椭球形，分选很好，有机质含量较高。,球粒,粉屑 球粒,粪球粒,二、泥（泥晶、泥屑）,分类 灰泥：方解石成分 云泥：白云石成分 成因 机械破碎 化学沉淀：现代海洋中的针状文石泥 生物成因：生物死亡分解,泥晶,泥晶,三、胶结物 以化学沉淀方式沉淀、结晶于碳酸盐颗粒之间的方解石或其它矿物。 常称：亮晶方解石、亮晶方解石胶结物、亮晶,1.特征 （1）晶粒较粗大（0.005mm） （2）洁净、明亮亮晶 （3）产出方式具有世代现象 第一世代： 栉壳状、马牙状 第二世代：嵌晶粒状,胶结物,方解石胶结物马牙状细晶中晶结构,2.亮晶胶结物与灰泥的区别 （1）晶体大小：亮晶大，灰泥小 （2）干净与否：亮晶干净明
8、亮，灰泥较为污浊 （3）含量：亮晶50%，灰泥0100% （4）形成时期：亮晶成岩阶段；灰泥沉积阶段 （5）结构：亮晶常具栉壳状结构，灰泥绝无此结构（重结晶者，呈晶面弯曲镶嵌的粒状结构） （6）岩石形成时的能量： 亮晶含量高，反映高能环境； 灰泥含量高，反映低能环境,三、胶结物,4.胶结类型 栉壳状结构 晶粒结构（重结晶产物） 嵌晶结构（似花岗胶结） 连晶结构（成岩期产物） 重力胶结、新月形胶结（渗流带产物）,亮晶,重力胶结,四、晶粒 是晶粒碳酸盐岩或结晶碳酸盐岩的主要结构组分 重结晶作用、交代作用形成较粗大的碳酸盐矿物晶体。原生结构完全被破坏。,按粒级划分 泥晶、粉晶、砂晶、砾晶 泥晶、细粉
9、晶：原生、准同生 粗粉晶以上：次生或重结晶,细晶白云岩,五、生物格架 生物格架 原地生长的群体生物，如：珊瑚、苔藓、海绵、层孔虫等，以其坚硬的钙质骨骼所形成的骨骼格架。 粘结格架 蓝藻和红藻以其粘液粘结其它碳酸盐组分而形成的一种粘结格架。 生物化学沉积作用,海绵骨架礁灰岩，孔隙被方解石充填,窗格苔藓虫格架 虫室同心圆体壁片状结构,柱状叠层石粘结格架,波纹状叠层白云岩 掌状叠层白云岩,柱状叠层云岩，柱体间泥云质充填物,六、孔隙 （一）原生孔隙 沉积前及沉积期形成，如： 粒内孔隙、粒间孔隙、遮蔽孔隙、生物潜穴孔隙、鸟眼孔隙等。 （二）次生孔隙 在沉积后成岩过程中形成，多为溶蚀孔隙。如： 粒内溶孔、
10、铸模孔、粒间溶孔、晶洞孔、溶沟等,（三）裂隙 岩石发生破裂。 裂隙是油、气、水的极好的通道。,鲕粒云岩粒间溶孔与粒内溶孔,粉晶白云岩鸟眼溶孔,白云石晶内溶孔及晶模孔,七、碳酸盐岩的结构类型与成因有密切联系 （一）颗粒结构（粒屑结构） 由颗粒、泥、亮晶、孔隙等组成。如鲕粒灰岩、竹叶状灰岩、砂屑灰岩等 （二）泥晶结构（相当于碎屑岩中的泥岩） 主要由灰泥组成,（一）颗粒结构鲕粒灰岩,（一）颗粒结构竹叶状灰岩,（三）生物骨架结构 具有生物格架 骨架岩 在骨架间充填灰泥杂基、胶结物及生物碎屑等。 障积岩 枝状造礁生物对灰泥杂基起遮挡作用，使灰泥沉积下来并在数量上占主导地位 粘结岩 板状或片状造礁生物粘结
11、和包裹大量灰泥杂基而成。,珊瑚礁石灰岩,泥晶海绵礁灰岩（海绵障积岩）,（四）晶粒结构 由晶粒组成的碳酸盐岩。 按粒级 粗晶结构、中晶结构、细晶结构、泥晶结构 按晶粒相对大小 斑晶结构、不等粒结构、嵌晶结构 按晶粒自形程度 自形结构、半自形结构、它形结构,晶粒结构等粒细晶白云岩,（五）残余结构 重结晶和交代作用不彻底，仍见部分原岩结构 残余生物结构、残余鲕粒结构、残余砂屑结构等,（五）残余结构,残余鲕粒白云岩,残余颗粒灰质白云岩之淡水白云石,第四节 碳酸盐岩构造,除碎屑岩中常见构造以外，尚有： 一、叠层构造、藻叠层 1.基本组成 蓝绿藻的生长活动所形成的亮暗基本层的交替。 暗层：富藻纹层，富有机
12、质 亮层：富碳酸盐矿物层，富碳酸盐碎屑 2.成因 。 风暴期或高潮期，水流带来碳酸盐颗粒，形成富碳酸盐的纹层。在非风暴期，则形成富藻纹层。,3、形态分类 柱状、层状、锥状、波状 4、潮坪环境 柱状、锥状能量高，潮间下至潮下上； 层状、波状能量低，潮间上、潮上。,叠层石横切面,柱状叠层石粘结格架,现代潮间带叠层石 澳大利亚,叠层石形态类型,二、鸟眼构造 1.概念 在泥晶或粉晶碳酸盐岩中的孔隙，毫米级大小、多呈定向、为方解石、石膏、石英等矿物充填，形似鸟眼 2.成因：干燥收缩孔、生物腐烂气泡孔 3.主要发育在潮坪等浅水暴露环境中,泥晶白云岩纹理似为藻纹层 鸟眼构造为白云石充填,三、示顶底构造 1.
13、在碳酸盐岩的孔隙中，下部主要为泥粉晶方解石，细、色暗；上部主要为亮晶方解石，色浅，明亮，二者界面平直。亮晶指示上层面，微晶指示下层面。,2.成因 底部泥粉晶充填（沉积期） 上部孔隙充填（成岩期） 两种充填物的界面代表了当时（地下水）水平面。,腹足类体腔中的示顶底构造,礁体核部海绵石灰岩中海绵空腔中的示顶底构造,有孔虫体腔内示顶底构造,四、虫孔及虫迹构造 遗迹化石：生物穿孔、生物潜穴、生物爬行痕迹,四、虫孔及虫迹构造,五、缝合线构造 常见的一种裂缝构造。 在垂直层面的切面： 锯齿状微裂缝，称为缝合线 成因 次生论：差异压实压溶构造、特殊裂缝构造 石油地质意义 可作油、气、水运移通道,.缝合线的形态 波型 缝合型 上峰型 下峰型 尖峰型 地震波型,沿泥粉晶灰岩和晶粒鲕灰岩界面分布的 缝合线充填铁泥质,缝合线构造,缝合线被方解石脉切割,缝合线切割方解石脉,缝合线有溶孔，切割早期方解石脉，泥晶灰岩,泥晶灰岩，缝合线内含油， 并有高岭石充填，压实压溶作用,三、现代碳酸盐沉积规律 （一）海洋沉积为主 （二）暖、清、浅的水体条件有利于CaCO3沉淀 （三）水动力条件 对碳酸盐组分的生成和分布起重要的控制作用,