第六章  碳酸盐岩Carbonate rocks... 1

第一节  碳酸盐岩概论... 1

一、绪言... 2

二、碳酸盐岩的成分... 2

三、碳酸盐岩的结构组分(重点)... 3

四、碳酸盐岩的构造(简介、以自学为主)... 4

五、碳酸盐岩的颜色(简介)... 5

六、碳酸盐岩的研究方法(简介)... 5

第二节  碳酸盐岩的生物骨骼组分... 5

一、碳酸盐岩中生物骨骼的主要矿物成... 6

二、钙质生物骨骼的结构分类... 6

三、碳酸盐岩中常见生物门类骨骼鉴定特征... 7

第三节  石灰岩(Limestones... 9

一、石灰岩的成分分类... 9

二、石灰岩的结构分类... 10

三、石灰岩的主要类型... 14

第四节  白云岩(Dolostones) 15

一、白云岩岩类学... 16

二、白云岩的生成机理... 16

三、白云岩和成因分类... 21

  碳酸盐沉积物的沉积后作用... 22

(postsedimentational process of carbonate sediments) 22

一、碳酸盐沉积物沉积后作的主要类型... 23

二、碳酸盐沉积物沉积后作用的环境(重点)... 25

三、成岩序列和成岩阶段(简介)... 27

 

 

 

第六章  碳酸盐岩Carbonate rocks

 

第一节  碳酸盐岩概论

General view of carbonate rocks

学时7学时(其中理论教学3学时、实验4学时)

基本内容

①基本概念:碳酸盐岩、颗粒、内颗粒(异化颗粒)、外颗粒、内碎屑、鲕粒、藻灰结核、球粒、晶粒、生物格架、泥、胶结物、叠层石、鸟眼构造、示底构造、缝合线。

②基本原理:碳酸盐岩的结构组分的类型及其含义、内碎屑的成因、鲕粒的成因、胶结物的特征、灰泥与亮晶方解石的区别、叠层石形态与水动力和关系、碳酸盐岩的研究方法。

重点碳酸盐岩的主要结构组分的特征、内碎屑的成因、鲕粒的成因、胶结物的特征、灰泥与亮晶方解石的区别。

难点内碎屑的成因、鲕粒的成因、灰泥与亮晶方解石的区别。

教学思路首先简要介绍碳酸盐岩的成分特点,并从形成机理上与碎屑岩进行。然后重点讲解碳酸盐岩的结构组分,特别是颗粒、泥和胶结物,在沉积构造部分主要介绍与碎屑岩中不同的沉积构造,最后介绍碳酸盐岩的研究方法、及碳酸盐岩岩石学的最新研究进展。

主要参考书:

①冯增昭主编《沉积岩石学》上册第十一章,石油工业出版社,1993.

②曾允孚、夏文杰主编《沉积岩石学》第九章,地质出版社,1986.

③冯增昭等主编《中国沉积学》第五、六、七章,石油工业出版社,1994.

④贾振远、李之琪编《碳酸盐岩沉积相及沉积环境》,地质大学出版社,1989.

⑤何幼斌编《Sedimentary Petrology》(英文辅助教材)第六章,江汉石油学院,2003.

Greensmith J T主编《Petrology of the sedimentary rocks》(7th ed. Unwin Hyman1989.

复习思考题

碳酸盐岩的矿物成分包括哪些?

碳酸盐岩的主要结构组分有哪些?它们的含义分别是什么?

内碎屑的成因及不同粒级内碎屑的环境意义是什么?

试述鲕粒类型与鲕粒形成的水动力条件的关系

说明碳酸盐岩中灰泥和亮晶方解石胶结物是怎样形成的?对比二者的异同。

教学内容提要

一、绪言

(一)基本概念

(二)碳酸盐岩分布

(三)经济价值

二、碳酸盐岩的成分

(一)碳酸盐岩的矿物成分(重点)

(二)碳酸盐岩的化学成分

                  1.主要化学成分

                  2.微量元素

                  3.同位素

三、碳酸盐岩的结构组分(重点)

(一)颗粒

                  1.内碎屑(重点)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

竹叶状砾屑灰岩

                  2.鲕粒(重点)和藻灰结核

 

 

 

 

 

 

 

 

 

亮晶鲕粒灰岩,川东北飞仙关组,4×10单偏光

3.藻粒

                  4.球粒与粪球粒

                  5.其它颗粒

(二)泥(muds

1.泥的特征

                  2.灰泥的成因

(三)胶结物(重点)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      亮晶鲕粒灰岩,具两世代胶结作用,一世代为纤状等厚环边胶结物,

二世代为粒状胶结物,飞仙关组,单偏光,10×10

1.胶结物的特征

                  2.成因

                  3.与灰泥的区别

(四)晶粒

(五)生物格架

(六)主要结构类型

                  1.颗粒(或粒屑)结构

                  2.生物骨架(格架)结构

                  3.泥晶结构或微晶结构

                  4.晶粒结构及残余结构

四、碳酸盐岩的构造(简介、以自学为主)

五、碳酸盐岩的颜色(简介)

(一)颜色类型

(二)决定因素

(三)与沉积环境的关系

六、碳酸盐岩的研究方法(简介)

(一)野外研究方法

(二)室内研究方法

 

 

第二节  碳酸盐岩的生物骨骼组分

Organic skeletal constituents of carbonate rocks

学时4学时(其中理论教学1学时、实验3学时)

基本内容

基本概念:隐粒结构、微粒结构、晶粒结构、单晶结构、层纤结构、柱纤结构、球纤结构、柱层纤结构、玻纤结构、叶片结构、交错纹结构、珍珠结构、柱状结构。

基本原理:生物骨骼的主要矿物成分、生物骨骼的主要结构类型、常见生物门类骨骼的鉴定特征。

重点生物骨骼的主要结构类型、常见生物门类骨骼的鉴定特征。

难点生物骨骼的主要结构类型。

教学思路在古生物学知识的基础上,利用大量显微照片,重点讲解碳酸盐岩生物骨骼的主要结构类型及特点,然后介绍一些常见生物门类骨骼的鉴定特征。

主要参考书:

①冯增昭主编《沉积岩石学》上册第十二章,石油工业出版社,1993.

②王英华、张秀莲、迟元芩编著《化石岩石学》,中国矿业大学出版社,1990.

③管守锐编《化石岩石学》,石油大学出版社,1989.

④余素玉编著《化石碳酸盐岩微相》,地质出版社,1989.

⑤地质部一普地质综合研究大队编《碳酸盐岩图册》,地质出版社,1981.

中国科学院地质研究所沉积室等编《化石岩石学图版》,北京石油勘探开发科学研究院印,1981.

复习思考题

研究和鉴别碳酸盐岩中生物结构组分有何地质意义?

在碳酸盐岩薄片中各门类生物骨骼的鉴别标志是什么

试述钙质生物骨骼显微结构四种类型的特征。钙质生物由低至高级,其骨骼的显微结构有何演化规律

区别下列各组中生物骨骼的鉴别标志:

a)介形虫、瓣鳃类、腕足类;

b)棘屑:海百合、海胆;

c)藻屑:红藻、伞藻、松藻;

d)虫屑:有孔虫、介形虫;

教学内容提要

一、碳酸盐岩中生物骨骼的主要矿物成分

(一)钙质

(二)磷质

(三)硅质

二、钙质生物骨骼的结构分类

(一)原生结构

1.粒状结构:胶粒或粘粒结构、隐粒结构、微粒结构

2.纤(柱)状结构

①纤状结构:层(正)纤结构、柱纤结构、球纤结构、玻纤结构、柱层纤结构

②柱状结构

③片状结构:平行片状结构、倾斜片状结构、交错片状结构、复杂交错片状结构

④单晶结构:连生单晶结构、网格单晶结构、薄壁单晶结构

 

 

各种纤状结构立体示意图

柱层纤状结构立体示意图

 

 

叶片结构立体示意图

连生单晶和网格单晶结构示意图

 

 

(二)次生结构

1.次生多晶结构

2.次生单晶结构

(三)显微结构的演化规律

1.在不同门类中的演化

2.在同一门类中的演化

3.同一生物个体中的演化

三、碳酸盐岩中常见生物门类骨骼鉴定特征

(一)钙质藻类

1.蓝藻门:孔层藻、藻绵层

2.绿藻门:粗枝藻科、松藻科

3.红藻门:裸松藻科、珊瑚藻科、管孔藻科、翁格达藻

(二)原生动物门(主要讲解骨骼形态和结构特征)

1.有孔虫

2.蜓类

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

含生屑泥晶灰岩,蜓类,川东北二叠系,4×10单偏光

 

(三)海绵动物门

(四)古杯动物门

(五)腔肠动物门

(六)苔藓动物门

(七)腕足动物门

(八)软体动物门

1.软舌螺纲

2.竹节石纲

3.腹足纲

4.瓣鳃纲

5.头足纲

(九)节肢动物门

1.三叶虫纲

2.甲壳纲

(十)棘皮动物门

1.海百合纲

2.海胆纲

 

 

第三节  石灰岩(Limestones

学时4学时(其中理论教学2学时、实验2学时)

基本内容

石灰岩的成分分类、石灰岩的结构分类、石灰岩的主要类型

重点石灰岩的结构分类及综合命名

难点石灰岩的命名

教学思路首先简要介绍石灰岩的成分分类及命名,然后重点介绍石灰岩的结构分类及综合命名,对FolkDunham的结构分类进行重点评述,最后简要介绍一些常见的石灰岩类型及其特征。

主要参考书:

①冯增昭主编《沉积岩石学》上册第十三章,石油工业出版社,1993.

②曾允孚、夏文杰主编《沉积岩石学》第九章,地质出版社,1986.

WW.哈姆等主编,1962,冯增昭等译,1981,《碳酸盐岩分类文集》,科学技术文献出版社重庆分社.

④冯增昭编著《碳酸盐岩石学及岩相古地理学》,石油工业出版社,1989.

⑤何幼斌编《Sedimentary Petrology》(英文辅助教材)第六章,江汉石油学院,2003.

复习思考题

①按下列要求阐述福克(1962)的石灰岩分类:三端元组分的名称及含义;四种主要岩石类型的名称及存在的主要优点;存在的问题。

试将具颗粒结构的石灰岩陆源碎屑岩的结构组分进行对比,并按沉积时的水动力条件的相似性举出三种以上相当的岩石类型

试分析亮晶砂屑灰岩、泥晶鲕粒灰岩、泥晶球粒灰岩、亮晶生物屑灰岩以及泥晶灰岩的形成环境

教学内容提要

一、石灰岩的成分分类

(一)成分分类

            1.石灰岩-白云岩系列

根据碳酸盐岩中的方解石和白云石的相对含量,可首先把碳酸盐岩划分类石灰岩和白云岩两大类,其次,在这两大类中,还可划分出一系列的过渡类型。

野外常用的四种类型:

1)(纯)石灰岩:方解石>75%

2)白云质石灰岩:方解石7550%,白云石2550%

3)灰质白云岩:白云石7550%,方解石2550%

4)(纯)白云岩:白云石>75%

           2.石灰岩-粘土岩系列

石灰岩、含泥石灰岩、泥质石灰岩、含灰粘土岩、粘土岩

           3.石灰岩-粉砂岩系列

石灰岩、含粉砂石灰岩、粉砂质石灰岩、灰质粉砂岩,含灰粉砂岩,粉砂岩

           4.石灰岩-砂岩系列

石灰岩、含砂石灰岩、砂质石灰岩、灰质砂岩、含灰砂岩、砂岩

           5.三组分或多组分的分类

用三端元或多端元的图解分类,如石灰岩-白云岩-粘土岩系列

(二)两级或三级分类命名原则(重点

1.两级,即以>50%5025%的两个含量级别进行分类命名

2.三级,以>50%5025%2510%三个含量级别进行分类命名

凡含量>50%的,用它定岩石的基本名称以“XX岩”表示之

凡含量5025%的,用它定岩石基本名称的主要形容词,以“XX质”表示之

凡含量2510%的,用它定岩石基本名称的次要形容词,以“含XX”表示之

3.复合命名原则:岩石中没有含量大于50%的成分,把含量5025%的成分联合起来定岩石的基本名称。

二、石灰岩的结构分类

(一)代表性的分类简介

1.  福克(Folk,1959,1962)的石灰岩分类(重点)

 

异化颗粒Alochem Grains (allochems)

三个端元   微晶方解石泥(微晶)Microcrystalline Calcite Matrix (ooze)

亮晶方解石胶结物(亮晶)Sparry calcite cement

 

I:亮晶异化石灰岩——水动条件很强

三个主要岩类    Ⅱ:微晶异化石灰岩——水动力条件弱

Ⅲ:微晶石灰岩——水动力条件很弱

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

福克把Ⅰ、Ⅱ类叫做异常化学岩,把Ⅲ类叫做正常化学岩。

把由生物格架所组成的礁石灰岩叫做生物岩——Ⅳ类。

在这四个主要石灰岩类型的基础上,Folk又根据异化颗粒的类型及其他特征,把石灰岩又细分为11种类型。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

此外,Folk还根据异化颗粒的粒度特征、各种异化颗粒的相对含量以及其他成因特点,又制定了一个综合性的碳酸盐岩分类表。

优点:

1)把碎屑岩的结构观点系统地引进到碳酸盐岩中来首先提出异化颗粒和异常化学岩的观点,从而打破了石灰岩的陈旧一统的“化学岩”的概念。

2)创建了一套全新的石灰岩结构分类和术语系统。

缺点:

1)三端元中“亮晶”不是独立的组分,实际上是两端元组分。

2)分类中未考虑重结晶作用的影响

3)综合分类表中“清规戒律”太多,制造了不必要的人为的麻烦。

4)“正常化学岩”和“异常化学岩”为非描述性的成因术语,用它对岩石类型进行概括,并不恰当。

2.邓哈姆(Dunham, 1962)的分类(重点)

1)对于颗粒-灰泥石灰岩来说,是两端元组分分类

两个端元颗粒:grain~异化颗粒、mud~灰泥/微晶方解石泥

颗粒岩Grainstone          高能环境

岩石类型泥质颗粒岩Packstone

颗粒质泥岩Wackstone

泥岩Mudstone              低能环境

2)特殊类型

粘结岩Boundstone

结晶碳酸盐岩Crystallinecarbonate

3)优点:①简明扼要,有高度的概括性;②与福克的分类相比,增加了一类结晶碳酸盐岩

4)缺点:术语系统比较别扭和欠严谨,如“泥岩”易与粘土岩中的“泥岩”相混。

           3.其他分类

1)恩布里和克洛范(Embry and Klovan, 1971

2)莱顿及潘德克斯特(Leighton and Pendexter, 1962

(二)本教材的分类(重点)

           1.原则

1)分类必须反映碳酸盐岩岩类学的最新进展

2)分类必须首先是描述性的

3)分类必须有定量的标志

4)分类必须有广泛的实用性

5)分类必须简明扼要,并且一定的灵活性

6)术语应力求确切中肯,简明扼要,通俗易懂,并适当照顾习惯

           2.分类

第Ⅰ大类:颗粒-灰泥石灰岩(分布最广)

       灰泥

       颗粒(内碎屑、生物颗粒、鲕粒、球粒)

第Ⅱ大类:晶粒石灰岩,可据晶粒粗细进一步划分

第Ⅲ大类:生物格架-礁石灰岩

 

   

   

%

   

晶粒

生物

格架

内碎屑

生物颗粒

鲕粒

球粒

藻粒

I

|

I1

 

颗粒石灰岩

I2

颗粒石灰岩

 

 

10    90

 

25         75

 

50         50

 

75         25

 

90    10

 

 

内碎屑

石灰岩

生粒石灰岩

鲕粒石灰岩

球粒石灰岩

藻粒石灰岩

|

含灰泥

颗粒石灰岩

含灰泥内碎屑石灰岩

含灰泥生粒石灰岩

含灰泥鲕粒灰岩

含灰泥球粒石灰岩

含灰泥藻粒石灰岩

灰泥质

颗粒石灰岩

灰泥质内碎屑石灰岩

灰泥质生粒石灰岩

灰泥质鲕粒灰岩

灰泥质球粒石灰岩

灰泥质藻粒石灰岩

颗粒质

石灰岩

颗粒质

灰泥石灰岩

内碎屑质灰泥石灰岩

生粒质灰泥石灰岩

鲕粒质灰泥石灰岩

球粒质灰泥石灰岩

藻粒质灰泥石灰岩

含颗粒

石灰岩

含颗粒

灰泥石灰岩

含内碎屑灰泥石岩

含生粒灰泥石灰岩

含鲕粒灰泥石灰岩

含球粒灰泥石灰岩

含藻粒灰泥石灰岩

无颗粒

石灰岩

灰泥石灰岩

灰泥石灰岩

灰泥石灰岩

灰泥石灰岩

灰泥石灰岩

灰泥石灰岩

 

命名实例:

1)某石灰岩中,灰泥30%,海百合碎屑60%,其它碎屑10%,灰泥质海百合屑灰岩

2)某石灰岩中,灰泥22%,砂屑70%,生屑8%,含灰泥砂屑灰岩

3)某石灰岩中,鲕粒75%,亮晶方解石25%,亮晶鲕粒灰岩

4)某碳酸盐岩中,方解石85%,白云石15%,砂屑70%,亮晶30%,亮晶砂屑含云灰岩

三、石灰岩的主要类型

(一)颗粒石灰岩

颗粒石灰岩常呈浅灰色至灰色,中厚层至厚层或块状。岩石中颗粒含量大于50%。颗粒可以是生物碎居、内碎屑、鲕粒、藻粒、球粒(团粒)等其中的一种或几种。粒径可以大至漂砾级,最小到粉屑级;它们的填隙物可以是灰泥杂基或亮晶胶结物,或两者均有。

颗粒的分选和圆度可以因搬运磨蚀程度而明显不同,潮上或礁前环境形成的颗粒石灰岩中的颗粒多呈棱角状碎屑,浅水波浪环境的颗粒石灰岩中的颗粒分选磨圆度良好,风成砂丘或海滩颗粒石灰岩的颗粒分选磨圆度特别好。

冲洗干净、分选好的颗粒石灰岩,通常代表水浅、波浪和流水作用较强烈的环境,其中灰泥被簸选走,颗粒被亮晶方解石胶结,波痕、交错层理及冲刷构造常见。

(二)泥晶石灰岩

泥晶石灰岩或称为灰泥石灰岩,一般呈灰色至深灰色,薄至中层为主。岩石主要由泥晶方解石构成,其中颗粒含量小于10%或不含颗粒。这类石灰岩中时常发育水平纹理,其层面常发育水平虫迹,层内可见生物扰动构造。纯泥晶石灰岩常具光滑的贝壳状断口。

这类岩石中颗粒含量很低,但颗粒的类型尤其是生物碎屑的种类为判断岩石沉积环境的重要标志。如含有底栖双壳类、有孔虫及绿藻等局限环境生物,则沉积于浅水环境;如含浮游生物则可能沉积于深水环境。泥晶石灰岩中如有藻类活动及随后发育的鸟眼构造,则为潮间或潮上环境的典型标志。丘状的泥晶石灰岩内如有少量障积生物的支架,则属生物泥丘沉积岩,具有特殊的生态意义及环境意义。总之,泥晶石灰岩主要发育于基本没有簸选的低能环境,如浅水泻湖、局限台地或较深水的斜坡和盆地环境等。

(三)生物礁石灰岩

生物礁灰岩主要是由造礁生物骨架及造礁生物粘结的灰泥沉积物等组成的石灰岩。根据生物礁石灰岩中生物骨架及其粘结物的相对含量等,生物礁石灰岩可进一步分出原地沉积的障积岩(bafflestone)、骨架岩(framestone)、粘结岩(bindstone)及与这三类岩石具有成因联系的异地沉积的漂砾岩(floatstone)和砾屑岩(rudstone),这些岩石的详细特征参见本书的第二十七章。

生物礁石灰岩在地貌上高于同期沉积物的石灰岩而呈块状岩隆。主要的造礁生物有钙藻、珊瑚、海绵动物、苔藓虫、层孔虫、厚壳蛤等,这些生物随着地质时代而变化。根据造礁生物种类的不同,生物礁石灰岩可进一步命名为藻礁石灰岩、珊瑚礁石灰岩等。

(四)晶粒石灰岩

这是一类较特殊的石灰岩,主要由方解石晶粒组成。其中较粗晶的晶粒石灰岩大都是重结晶作用或交代作用的产物。这类岩石的原始沉积结构和构造,可以通过阴极发光法等方法识别。

 

 

 

第四节  白云岩(Dolostones)

学时3学时(其中理论教学2学时、实验1学时)

基本内容

白云岩岩类学,几种主要白云石化的作用机理,白云岩的成因分类

重点与难点白云岩的生成机理

教学思路在白云岩岩类学部分,通过与石灰岩的分类的对比来介绍白云岩的结构分类;在白云岩的生成机理部分,重点讲解几种常见的白云石化机理以及控制白云化作用的因素,如蒸发泵作用、回流渗透作用、混合白云化作用等,最后简要介绍白云岩的成因分类。

主要参考书:

①冯增昭主编《沉积岩石学》上册第十四章,石油工业出版社,1993.

②曾允孚、夏文杰主编《沉积岩石学》第九章,地质出版社,1986.

③冯增昭编著《碳酸盐岩石学及岩相古地理学》,石油工业出版社,1989.

④何幼斌编《Sedimentary Petrology》(英文辅助教材)第六章,江汉石油学院,2003.

复习思考题

具交代结构的白云石、白云岩有哪些鉴别标志?

白云岩有哪几种生成方式?它们的形成要理如何?

③原生沉淀作用、毛细管浓缩作用、回流渗透白云化作用与混合白云化作用有什么本质的区别?

教学内容提要

一、白云岩岩类学

    (一)概念

    (二)白云岩的结构分类(重点)

1)石灰岩的结构分类系统和命名原则,基本上也适用于白云岩,因为白云岩也主要是由颗粒、泥、胶结物、生物格架及晶粒等五种结构组分组成的,所不同的是白云岩的成分主要是白云石。

2)白云岩中,晶粒结构发育,泥晶、粉晶、细晶、中晶以至粗晶结构部相当常见;晶粒较粗的,晶形常较好且多呈自形或半自形晶,其集合体常呈砂糖状

3)在白云岩中,交代结构发育,如

晶粒较粗的白云石菱形体交代各种颗粒及化石等。

晶形较好的白云石菱形体,常具环带或污浊核心等—交代残余现象。

石灰岩中的云斑,白云岩中的石灰岩残余体等—交代作用现象。

根据交代结构与其伴生的其他交代现象的有无,可把白云岩划分为两个类型:

1)具交代结构的白云岩(包括含白云石的石灰岩)

交代成因,次生的,非原生化学沉淀成因的

2)不具交代结构或其他交代现象的白云岩

原生沉淀成因?/次生交代成因?

二、白云岩的生成机理

(一)原生沉淀作用

        1.原理

以化学沉淀的方式从水体中直接沉淀出来的白云石

现在,在常温常压条件下,在实验室中沿未合成出真正的、化学计量的白云石。

        2.实例

(二)毛细管浓缩作用——准同生白云化作用(重点)

1.原理

在现代热带地区的潮上带,刚沉积不久的表层沉积物,主要是文石。这些沉积物还是疏松的,其粒间充满着水。这些粒间水,在开始阶段是正常的海水。由于该地区气候干热,蒸发作用强烈,这些粒间水就不断地向空气中散发。与此同时,海水又通过毛细管作用,源源不断地补充到这些疏松的沉积物的颗粒之间。久而久之,这些粒间水的含盐度就变大了,正常的海水就变成了盐水。从这种盐水中首先沉淀出来的是石膏,也可能还有一些其他盐类矿。如波斯湾南岸的广大潮上地带。

石膏的沉淀使粒间水或表层积水的Mg/Ca比率大大提高。正常海水的Mg/Ca约为3:1~4:1,而干热地区潮上地带表层沉积物的粒间水或表层积水,其Mg/Ca可达20:1,甚至更高。这种高镁的粒间盐水或表层水经常与文石颗粒相接触,将不可避免地使文石被交代,被白云化,即使文石转化为白云石。现代潮上地带的白云石壳就是这样形成的。

准同生——距沉积期很近,刚沉积不久沿未脱离沉积环境就被交代。

费里德曼和桑德斯(FriedmanandSanders1967)把这一作用叫做“毛细管浓缩作用”,许靖华和西根撒勒(HsuandSiegenthaler1969)把这一作用叫做“蒸发泵作用”(evaporativepumpingdolomitization)。

2.特征

1)泥晶、粉晶

2)具潮上环境特征,如蒸发矿物(石膏、石盐等)

3)黄色、土黄色

4)含泥质

5)薄层为主

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

波斯湾南岸卡塔尔西部费哈泻湖附近的萨布哈及其他沉积环境分布图

(据伊林等,1965)图西部的侯赛因泻湖与波斯湾相连

 

(三)回流渗透白云化作用(重点)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        1.原理

在潮上地带形成的高镁粒间盐水,当其对表层沉积的的白云化基本完了时,产生这种高镁盐水的地质条件还仍然持续存在,那么多余的高镁盐水必然会向下回流。这种向下回流渗透的高镁盐水,在其穿过下伏的碳酸钙沉积物或石灰岩时,必然会使它们发生白云石化;从而形成白云岩或部分白云化的石灰岩。

戴菲斯等(Deffeyesetal.1965)曾以拉丁美洲小安的列斯群岛博内尔岛的潮上地区及泻湖为例,对这一作用进行了详细的论述。

        2.白云岩的特征

1)形成较晚,一般在成岩期的,甚至是成岩期以后的。

2)晶粒一般较粗,多在粉晶以上,如砂糖状白云岩。

3)常与准同生白云岩伴生

(四)混合白云化作用(重点)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

地下水与海水混合液对方解石和白云石的饱和程度的影响

 

 

 

 

 

 

 

 

 

美国威斯康星中奥陶统米夫林段的白云化作用示意图

 

(五)控制白云石结晶的主要因素——Mg/Ca、盐度和结晶速度(重点)

1.自然界难以形成化学计量白云石的原因

2.淡水白云石

FolkLand指出,在变盐度的环境中,在淡水和海水的混合带中,以及在其他淡化或淡水作用的环境中,都可以形成白云石,溶液的Mg/Ca比率只要近于1:1即可。

淡水白云石特征:成分较纯,几乎不含杂质,清洁,透明,晶形良好,晶面平整而光滑,抗酸蚀能力强。

淡水白云石广泛存在,但不具地层学意义。

FolkLand还设计了一个盐度、Mg/Ca与白云石和方解石结晶范围图解。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

在常见的天然水中,盐度和Mg/Ca比率与白云石和方解石结晶的范围

(六)调整白云化作用

古德尔和加曼(GoodellandGarman1969)在对大巴哈马滩上安德罗斯岛上的一口深探井(苏必利尔井)进行详细的岩石学和地球化学研究以后,提出了一个新的白云化作用机理——调整白云化作用。

在大气水的影响下,原来的碳酸盐沉积物的成分,经过淋滤、溶解作用和交代作用,在化学成分及矿物成分上进行重新组合或调整,使原来的碳酸盐沉积物发生白云化,从而生成白云岩的作用。

当海平面下降使沉积物中的高镁方解石暴露于大气淡水中时,高镁方解石就会发生溶解,释放出Mg2+,使该处或下伏的碳酸盐沉积物发生白云石化。

这种白云石化作用所需要的镁就来自沉积物本身,不需要另外的镁来源。

它所需要的条件主要是海平面相对下降,使原生沉淀的不稳定的碳酸盐矿物暴露于大气水作用下,从而使这些不稳定的碳酸盐矿物发生溶解作用和调整白云化作用。

(七)其他白云化作用

1.生物白云化作用

        2.埋藏白云化作用

        3.碎屑白云石

        4.热液白云石和变质白云石

三、白云岩和成因分类

1.原生白云岩

2.次生白云岩

        1)同生白云岩。

        2)准同生白云岩。

        3)成岩白云岩。

        4)后生白云岩。

3.其他术语

        1)碎屑白云岩

        2)生物白云岩

        3)化学白云岩

        4)风化白云岩

5)地层白云岩

6)构造白云岩

 

 

 

第五节  碳酸盐沉积物的沉积后作用

(postsedimentational process of carbonate sediments)

学时4学时(其中课堂教学2学时、实验2学时)

基本内容

基本概念:沉积后作用、溶解作用、矿物的转化与重结晶作用、胶结作用、世代胶结、交代作用、压实作用、渗流粉砂、触点-新月型胶结、重力-悬挂胶结、贴面结合、连生胶结、成岩阶段、成岩序列

碳酸盐沉积物沉积后作用的主要类型及其特征,碳酸盐沉积物沉积后作用环境的成岩作用特征;碳酸盐岩成岩阶段及成岩环境的划分及其主要标志。

重点与难点碳酸盐沉积物沉积后作用的主要类型及特征、不同碳酸盐沉积物沉积后作用环境的成岩作用特征

教学思路首先介绍碳酸盐沉积物沉积后作用的主要类型及特征,注意与碎屑沉积物沉积后作用的异同;重点讲解不同碳酸盐沉积物沉积后作用环境的环境特征及其成岩作用特征,最后简要介绍碳酸盐岩成岩阶段及成岩环境的划分及其主要标志。

主要参考书:

①冯增昭主编《沉积岩石学》上册第十五章,石油工业出版社,1993.

②曾允孚、夏文杰主编《沉积岩石学》第三章,地质出版社,1986.

③冯增昭等主编《中国沉积学》第二、八、九章,石油工业出版社,1994.

④刘宝珺、张锦泉主编《沉积成岩作用》,科学出版社,1992.

复习思考题

影响碳酸盐沉积物沉积后变化的因素有哪些?

研究碳酸盐沉积物沉积后作用的意义有哪些?

试述碳酸盐沉积物沉积后作用主要类型的含义。每种作用发生在沉积后的哪些阶段?其鉴别标志是什么?

具颗粒结构的石灰岩中,其胶结物的矿物成分和晶体形态受到哪些因素的影响?

在碳酸盐岩中文石向低镁方解石转化的机理是什么?重结晶作用的机理又是什么?

试述去白云化作用岩石的鉴别标志。在碳酸盐岩中膏化作用的机理是什么?

试比较共轴生长边和共轴交代边的成因特点及其鉴别标。

碳酸盐沉积物沉积后作用的五种环境分别可能出现哪些成岩后生变化的类型?

教学内容提要

一、碳酸盐沉积物沉积后作的主要类型

(一)溶解作用

亮晶鲕粒灰岩,淡水选择性溶解形成粒内溶孔,飞仙关组,单偏光,4×10

具残余鲕粒结构白云岩,粒间溶孔发育,埋藏溶解作用,飞仙关组,单偏光,4×10

(二)碳酸钙矿物的转化作用和重结晶作用(重点)

            1、矿物的转化作用——方解石化作用

           2、重结晶作用:注意讲解“微亮晶”和“微泥晶”

海洋软泥受淡水冲洗,解除了“镁套”的束缚,重结晶为微亮晶方解石的过程

(三)胶结作用(重点)

        1、碳酸盐胶结物的矿物成分和结晶形态

2、溶解离子对碳酸盐胶结物晶出和形态的影响

      

镁方解石成为平行于C轴的纤维状或陡斜面体示意图

3、结晶速度对碳酸盐胶结物结晶形态的影响

 

Mg/Ca比值影响方解石晶体习性

4、底质对碳酸盐胶结物的“矿物学效应”

           5、胶结物的世代

           6、亮晶方解石胶结物与新生变形方解石的区别

           7、碳酸胶结物的来源

亮晶鲕粒灰岩,具两世代胶结作用,一世代为纤状等厚环边胶结物,

二世代为粒状胶结物,飞仙关组,单偏光,10×10

(四)交代作用

           1、去白云化作用

           2、石膏化和硬石膏化作用

        3、去石膏化作用

膏质白云岩,石膏发育,硬石膏作用,飞仙关组,单偏光,4×10

(五)压实作用

1、物理压实作用

           2、化学压实作用——压溶作用

           3、影响压实作用的因素

二、碳酸盐沉积物沉积后作用的环境(重点)

(一)海水环境

           1、海水潜流亚环境及其成岩作用

                  1)溶解作用

                  2)胶结作用

                  3)生物成岩作用——藻钻孔和泥晶化

                  4)新生变形作用

           2、海水渗流亚环境及其成岩作用

                  1)胶结作用

                  2)藻钻孔和泥晶化作用

                  3)交代作用

(二)大气淡水环境

           1、淡水渗流亚环境及其成岩作用

                  1)溶解作用

                  2)胶结作用

           2、淡水潜流亚环境及其成岩作用

                  1)溶解作用

                  2)胶结作用

                  3)新生变形和重结晶作用

(三)海水—淡水混合环境

           1、海水—淡水混合环境

           2、海水—淡水混合成岩作用

                  1)溶解作用

                  2)胶结作用

                  3)白云石化作用

                  4)新生变形作用

(四)埋藏环境

            1、物理压实作用

           2、化学压实(压溶)作用

           3、胶结作用

                  1)浅埋藏环境的胶结作用

                  2)深埋藏环境的胶结作用

                  3)埋藏胶结物的判别标志

                  4)深埋藏胶结物的沉淀条件

                  5)埋藏环境胶结物和水的同位素特征

           4、溶解作用

           5、交代作用

(1)       白云石化作用

细晶白云岩,具雾心结构,飞仙关组,单偏光,4×10

2)硅化作用

           6、热引起的矿物稳定化反应

           7、有机质的生物化学蚀变作用

           8、干酪根的热化学蚀变作用

           9、新生变形和重结晶作用

(五)表生环境

三、成岩序列和成岩阶段(简介)

(一)成岩序列

(二)成岩阶段及其划分标志

1、早期成岩阶段

2、中期成岩作用

3、晚期成岩阶段