第六章 碳酸盐岩概论

称为“异化颗粒”（allochem）或“异化组
分”。
1．内碎屑（intraclast） 主要是沉积盆地中沉积不久的、半固结
或固结的碳酸盐岩岩层，受波浪、潮汐水流、 风暴等的作用，破碎、搬运、磨蚀、再沉积 而成的，也可以是其他作用形成的。 ▪ 根据直径大小，可把内碎屑划分为砾屑、 砂屑、粉屑和泥屑四个级别。
第三节 碳酸盐岩的结构组分 (Textural constituents of carbonate rocks)
主要结构组分
颗粒 泥 胶结物 生物格架 晶粒
次要结构组分
陆源物质 其它化学沉淀物质 有机质
派生的结构组分 孔隙
Байду номын сангаас
一、颗粒（grains）
碳酸盐岩中的颗粒，与陆源碎屑岩中的颗粒 （砾、砂、粉砂）相似。
第六章 碳酸盐岩
（General view of carbonate rocks）
第一节 概述（Introduction）
▪
碳酸盐岩（carbonate rocks）——主要由方解
石和白云石等碳酸盐矿物组成的沉积岩，如石灰岩、
白云岩。
▪ 碳酸盐岩占沉积岩总量的20%，仅次于粘土岩和 砂岩。
▪ 碳酸盐岩占沉积岩覆盖面积的55%，如南方Z、 Pz1、T、北方Pt、Pz1。
碳酸盐岩的经济价值 主要的生油气岩和储油气岩。 冶金熔剂、化工原料、耐火工业原料、 提炼Mg的原料。 地下水的储集岩。 除了油气外，还蕴藏着丰富的金属和非 金属矿产，Fe、Cu、Pb、Zn、Hg、P。
第二节 碳酸盐岩的物质组成及成分分类 （composition of carbonate rocks）
特点：晶粒一般比灰泥粗大，>0.005mm或 >0.01mm
▪
由于晶粒较清洁明亮，常称作“亮晶方
解石”、“亮晶方解石胶结物”、“亮晶”、
“Sparry calcite cement / spar (Sparite,
sparry, spath)。
胶结物的成因
在颗粒沉积以后，由颗粒之间的粒间水 以化学沉淀的方式沉淀生成的，常称为“淀 晶方解石”、“淀晶方解石胶结物”、“淀 晶”。
第一世代：马牙状、栉壳状 常具世代结构
第二世代：嵌晶粒状。
其他成分的胶结物：白云石、石膏。
其他胶结类型：晶粒胶结、嵌晶胶结（似 花岗胶结）、连晶胶结、新月型重力胶结。
四、晶粒（crystalline grains）
▪ 晶粒——晶粒碳酸盐岩（结晶碳酸盐岩） 的主要结构组分。
▪ 按粒度分：砾晶、砂晶、粉晶、泥晶。 砂晶分为极粗晶、粗晶、中晶、细晶、极细 晶。
纯白云岩中：CaO占30.4%、MgO占21.7%、 CO2占47.9%
▪
2．微量元素：Sr、Ba、Mn、Co、Ni、
Pb、Zn、Cu、Cr、V、Ga、Ti、B等。
▪
3．同位素：
▪ （1）氧同位素：O18、O16
▪ （2）碳同位素：C14、C13、C12
▪ （3）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。
▪ 一、碳酸盐岩的矿物成分 ▪ 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、文石、高
镁方解石、低镁方解石
▪ 白云石矿物体系中：白云石、原白云石
▪ 二、碳酸盐岩的化学成分 ▪ 1.主要化学成分：CaO、MgO、CO2 ▪ 其次为：SiO2、TiO2、AlO3、FeO、
Fe2O3、K2O、NaO、H2O等 ▪ 纯石灰岩中：CaO占56%、CO2占44%
▪ 泥级的内碎屑——泥屑
▪
机械破碎成因的泥屑
▪ 泥屑的成因 化学沉淀成因的泥晶或微晶
▪
泥级的生物碎屑
2．鲕粒（ooid）
▪ 鲕粒——具有核心和同心层结构的球状 颗粒，很象鱼子，大小2～0.25mm，常见的为 1～0.5mm（砂级）。
▪ 核心—内碎屑、化石、陆源 碎屑等。
▪ 同心层—主要是泥晶方解石， 现代主要是文石。
3．藻粒 与藻类有成因联系的颗粒，包括藻鲕、 藻灰结核、藻团块、藻碎屑等。
藻鲕 ——在藻参与下形成的鲕。
藻灰结核——〉2mm的鲕粒称为藻灰结核 （豆粒、核形石）。
▪ 藻团块——藻类粘结增长而成的颗粒， 但它不具同心层结构。
▪ 藻碎屑——较大的藻粘结颗粒（包括藻团 块）或藻粘结格架被破碎和磨蚀而成的藻颗 粒，其形态似砾屑或砂屑。
五、生物格架（organic framework）
▪ 生物格架——主要是指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。
▪
一些藻类，如蓝绿藻和红藻，其粘液可
以粘结其他碳酸盐组分，如灰泥、颗粒、生
物碎屑等，从而形成粘结格架，如各种叠层
石，其他粘结格架。
▪ 骨骼格架和粘结格架是礁碳酸盐岩必不 可少的组分。
4．球粒（pellet）与粪球粒（fecal pellet）
▪ （1）球粒——较细粒的（粉砂级或细砂级）、 不具特殊内部结构的、泥晶的、球形卵形的、 分选较好的颗粒。
▪ （2）粪球粒——呈卵形或椭球形，分选甚好， 有机质含量较高，在薄片中呈暗色。
二、泥（muds）
▪ 泥——指泥级的碳酸盐质点，“微晶碳 酸盐泥”、“微晶”、“泥晶”、“泥屑”。
二、室内研究方法
▪ 1．薄片法 ▪ 2．揭片法（揭片法，印膜法） ▪ 3．酸蚀法 ▪ 4．染色法 茜素红+HCl ▪ 方解石、文石、高镁方解石、毒重石——深
红色 ▪ 铁白云石、菱锶矿、含铁白云石——紫色 ▪ 白云石、硬石膏、石膏、菱铁矿、菱锰矿、
菱镁矿——无色
▪ 5．全样品的难溶组分分离法 ▪ 6．化学分析法 ▪ 7．差热分析法 ▪ 8．热重分析法 ▪ 9．热发光法 ▪ 10．电子显微镜法 ▪ 11．X射线衍射法 ▪ 12．同位素法 ▪ 13．放射性碳测定年龄法 ▪ 14．其他方法
六、主要结构类型
▪ 颗粒（或粒屑）结构——由颗粒+碳酸盐 （或胶结物）。
▪ 生物骨架（格架）结构——由造架的生物和 粘结的生物与填隙的颗粒或泥晶基质及亮晶 胶结物构成。
▪ 泥晶结构或微晶结构——由泥晶方解石组成。 ▪ 晶粒结构及残余结构——经过强烈重结晶作
用或白云化作用 。
第四节 碳酸盐岩的颜色 Colors of carbonate rocks
颜色类型
浅色类：白色、灰白色、 浅灰色等
暗色类：灰色、深灰色、灰 黑色、灰绿色等
红色类：黄色、褐色、红色、 紫红色
主要矿物及次要矿物的相对含量
决定因素
颗粒、晶粒以及基质的粒度 色素及有机碳的影响
风化作用
浅水低能环境中生成的碳酸 盐岩，多呈中灰色。
与沉积环 境的关系
停滞缺氧的深水盆地-出现暗
灰、灰黑色、黑色的碳酸盐岩。
红色类——高价铁氧化物引起的。
第六节 碳酸盐岩的研究方法 Research methods of carbonate rocks
▪ 一、野外研究方法
▪ 1．岩类学的研究 ▪ 用稀盐酸（1:7或5%）对碳酸盐岩进行鉴
别. ▪ 酸蚀法，观察岩石的结构.
▪ 2．古生物学的研究 ▪ 3．地层学的研究 ▪ 4．沉积环境及岩相古地理学的研究 ▪ 5．油气生储盖有利层段及地区的判断 ▪ 6．采样
▪ 根据鲕粒结构和形态，鲕粒分为： 正常鲕 表皮鲕（表鲕） 复鲕 鲕粒 放射鲕 单晶鲕 多晶鲕 负鲕（空心鲕） 藻鲕
鲕粒的成因
生物说（藻成因）
无机说：将鲕粒的形成与它的 结构特征、生成环境联系起来
卡耶（Cayeux, 1935）提出鲕粒生长 的必要条件：CaCO3供应丰富且达到饱和， 有充分的核心来源，水要受到搅动。
韦尔（Wwyl, 1967）在巴哈马地区进行 的实验观察，对鲕粒的同心层结构的生成有 较好的说明。
卡罗兹（Carozzi, 1960）对鲕粒的成因 也有较具体的论述。两个控制因素：搬运水 流的强度，或鲕环境中的水的动荡程度。
水动荡强度 > 搬运水流的强度，都可以成鲕。 水动荡强度介于最大和最小颗粒的搬运水流的 强度，形成鲕+非鲕粒。 水动荡强度 < 搬运水流的强度，无鲕粒。
灰泥 泥
云泥
▪ 现代碳酸盐沉积物中，灰泥大多由针状 文石组成，针状文石晶体平均长度近于 0.03mm，宽度约为长度的1/10。 化学沉淀作用生成的—针状文石
灰泥的成因 机械破碎作用生成的—泥屑
生物作用生成的：在活的钙质
藻中含大量针状文石。
云泥的成因更加复杂。
三、胶结物（cements）
胶结物——沉淀于颗粒之间的结晶方解 石或其他矿物
非生物碎屑颗粒：内碎
内颗粒
屑、鲕粒、球粒等
碳酸盐岩
（盆内颗粒）
生物碎屑颗粒
中的颗粒
外颗粒
（盆外颗粒）
▪ 内颗粒——是指在沉积地区或沉积环境 以内形成的碳酸盐成分颗粒。
▪ 成因：可以是化学沉积作用形成的，也 可以是机械破碎作用形成的，也可以是生物 作用形成的，或者是这些作用的综合产物。
▪
福克（Folk, 1959, 1962）将这种颗粒