碳酸盐岩的结构结晶
碳酸盐岩
碳酸盐岩引言：在第二次世界大战以后，由于在西亚地区的石灰岩和白云岩中发现了大量的石油，因而促进了现代碳酸盐沉积物的研究工作。
由于这些发现，石油工业部门感到对浅水碳酸盐的沉积作用、成岩作用和石化作用的基本知识的缺乏，于是展开对现代碳酸盐沉积环境的研究工作。
碳酸盐岩是重要的烃源岩和储集岩，在当前国内外的大油田中，碳酸盐岩占很大比例，据统计，在世界上储量在0.14亿吨以上的546个油田中，就数目而论，以碳酸盐岩为储集层者虽然只占总数的37.9%，但就储量而言，则占57.9%。
碳酸盐岩油气田的平均储量为2亿吨，而砂岩油气田的平均储量仅为0.9亿吨。
碳酸盐岩储集层不仅具有如上所述的高储量，而且往往具有极高的产能。
据统计，目前世界上共有9口日产量达万吨以上的高产井，其中8口属于碳酸盐储集层。
显然，碳酸岩储集层中的石油具有很大的经济价值，激励我们去了解碳酸盐岩作为储油岩所应具有的性质。
我国的碳酸盐岩油气田的勘探与开发有着悠久历史，如四川在碳酸盐岩地层中采气已经有两千多年历史，至今仍为我国重要的碳酸盐岩气田分布区。
此外，近年来在华北盆地老第三系和震旦亚阶至奥陶系中也证实了高产能碳酸盐岩储集层的存在，更进一步开拓了碳酸盐储集层在我国的广阔前景。
随着国内外对碳酸盐岩研究的日益深入，当前已从根本上改变了认为碳酸盐岩是单纯化学沉积的观点，绝大部分的现代海洋碳酸盐都是生物成因的。
与此同时，对碳酸盐岩含油性的研究和认识也获得了新飞跃。
碳酸盐岩孔隙空间特征在碳酸盐岩储集层中常见的和对油气储集作用影响较大的空隙类型，目前已知有以下几种。
①粒间孔隙：是指碎屑碳酸盐岩颗粒之间的孔隙，如内碎屑之间、生物碎屑之间、鲕粒直间的孔隙等。
其特征与碎屑岩的的粒间空隙相似。
碳酸盐岩的粒间孔隙一般是原生的，但也可以是次生的，如大颗粒之间的微晶基质的选择性溶解造成的粒间孔隙。
②粒内孔隙：组成碳酸盐岩的各种颗粒内部的孔隙，如骨屑、团块、内碎屑、鲕粒等颗粒内部的空隙。
碳酸盐岩形成及类型
如某一岩石，含方解石45 45％ 白云石35 35％ 粘土20 20％ 3 ） 如某一岩石 ，含方解石 45 ％， 白云石35 ％，粘土20 ％，则该岩石可称 为“含粘土的云－灰岩”或“含粘土的白云－石灰岩。 含粘土的云－灰岩” 含粘土的白云－石灰岩。
2、石灰岩的结构分类 1）颗粒，相当于通常所说的颗粒； 颗粒，相当于通常所说的颗粒； 2）微晶方解石泥或简称为微晶，相当于通常所说的灰泥或泥晶； 微晶方解石泥或简称为微晶，相当于通常所说的灰泥或泥晶； 3）亮晶方解石胶结物或简称为亮晶。 亮晶方解石胶结物或简称为亮晶。
3、结构的观察描述 碳酸盐岩粒屑结构和砂岩碎屑结构一样， 碳酸盐岩粒屑结构和砂岩碎屑结构一样，也是由颗粒和 填隙物组成，在描述颗粒(内碎屑) 填隙物组成，在描述颗粒(内碎屑)时，注意它的颗粒大小， 注意它的颗粒大小， 最大、最小、一般粒度，内碎屑的分选性，磨圆度。 最大、最小、一般粒度，内碎屑的分选性，磨圆度。它的物 质组成。内碎屑内部的层理与砾屑长轴的关系。 质组成。内碎屑内部的层理与砾屑长轴的关系。内碎屑的表 面特征及红色氧化环的特点。描述内碎屑的组构特点，有无 面特征及红色氧化环的特点。描述内碎屑的组构特点， 定向排列，叠互状排列。还要注意内碎屑的百分含量。 定向排列，叠互状排列。还要注意内碎屑的百分含量。碳酸 盐岩中常见到：无脊椎动物，如三叶虫、介形虫、腕足类、 盐岩中常见到：无脊椎动物，如三叶虫、介形虫、腕足类、 腹足类、头足类、瓣鳃类、珊瑚、棘皮动物等， 腹足类、头足类、瓣鳃类、珊瑚、棘皮动物等，在观察和描 述时，首先鉴别骨屑的各种种属， 述时，首先鉴别骨屑的各种种属，及各种生物门类的含量及 它们的磨圆度，分选性等特征。 它们的磨圆度，分选性等特征。
响声，粉沫或加热可以起泡。所以， 响声，粉沫或加热可以起泡。所以，加盐酸剧烈起泡者为灰 岩类厂不起泡或粉沫起泡者为白云岩类，灰质含量大于50%的 岩类厂不起泡或粉沫起泡者为白云岩类，灰质含量大于50%的 50% 泥灰岩或泥质灰岩，加盐酸后起泡，但有泥质残余。另外白 泥灰岩或泥质灰岩，加盐酸后起泡，但有泥质残余。 云岩的风化面上常见溶沟现象(刀砍状构造) 云岩的风化面上常见溶沟现象(刀砍状构造)，而灰岩中很少 见到这种特征。 见到这种特征。
碳酸盐岩基本特征与分类命名
二、碳酸盐岩的结构特征 1、粒屑结构：
（二）碳酸盐岩结构特征分述
粒屑类型——内碎屑
由盆地内部弱固结的碳酸盐沉积物经岸流、潮汐或波浪作用 破碎、搬运、沉积的碎屑。（没有内部结构源碎屑
曾允孚（1984）
砾屑：＞2mm
砾屑：＞2mm
砂屑：2－0.1mm 砂屑：2－0.06mm
粒屑——团粒: 不具内部结构的碳酸盐球状、椭球状的颗
粒。一般认为是生物的粪便。
粒屑——团块：由几个碳酸盐颗粒被灰泥或藻类粘结在一
起而形成——也称为葡萄石。
粒屑——核形石：特殊形状的藻灰岩
图中A、B、C、D、 E、F依次为内碎屑、 生物碎屑、团粒、团 块、豆粒、核形石
二、碳酸盐岩 结构特征
2、生物骨架结构
Ⅳ
球粒
球粒亮晶石灰岩
球粒微晶石灰岩
亮晶方解石 微晶方解石
生物岩
三 碳 酸 盐 岩 的 分 类
四、碳酸盐岩的岩石类型
（一）石灰岩类
1、内碎屑灰岩：
（1）亮晶内碎屑灰岩
成因：高能、稳定环境，如滨浅海； 特征：颗粒支撑、具波痕、交错层理
（2）泥晶内碎屑灰岩
成因：高能、不稳定环境，如浊流； 特征－基质支撑、具粒序层理。
Na2O、 H2O等
石灰岩的化学成分： CaO占42.61%; MgO占7.9%; CO2占41.58%;
SiO2 占5.91%,
(纯)白云岩的化学成分：CaO占30.4%; MgO占21.8%; CO2占47.8%;
方解石 白云石
菱铁矿 菱镁矿
A.化学式表示：CaCO3、 CaMg(CO3)2、 FeCO3、 MgCO3 B.氧化物表示：CaO（43%)、MgO(8%)、CO２(42%)及SiO2(5.2%),
碳酸盐岩
第六章碳酸盐岩(Carbonate Rocks)学时：6学时基本内容：1、相关概念：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、亮晶、叠层石、鸟眼构造、示底构造、缝合线。
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。
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。
3、基本内容：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。
石灰岩的成分分类、石灰岩的结构分类、石灰岩的主要类型。
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。
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。
教学重点与难点：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。
石灰岩的结构分类及综合命名。
难点：内碎屑的成因、鲕粒的成因、灰泥与亮晶方解石的区别。
石灰岩的命名。
白云岩的生成机理。
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：从碳酸盐岩成分出发，先后介绍碳酸盐岩的结构组分（重点）和构造特征，重点讲解石灰岩的结构分类和白云岩的成因机理，继而介绍碳酸盐岩的主要类型，最后详细解释其沉积后作用的类型和作用方式（重点）。
主要参考书:1、冯增昭主编《沉积岩石学》上册第十一、十二、十三、十四、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、九章，地质出版社，1986.3、冯增昭等主编《中国沉积学》第二、五、六、七、八、九、章，石油工业出版社，1994.4、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.复习思考题：1、简述碳酸盐岩的化学成分和矿物成分？2、碳酸盐岩的主要结构组分有哪些？它们各自有什么含义？3、内碎屑有几种成因？不同粒级内碎屑的环境意义是什么？4、鲕粒有几种类型？它们形成需要什么样的水动力条件？5、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。
碳酸盐岩总论
（2）低镁方解石（或方解石）
含MgCO3 2mol％～3mol％，一般不超过5mol％。 其基本特征：
① 这种结构相态最稳定，是岩石中最终保存下来的矿物相 之一。古代石灰岩主要由方解石组成。 ②其形成条件是：溶液中Mg2+浓度低，Mg／Ca小于2:l； 温度低(＜16℃)；有SO2-4存在；pH值（7～8）和盐度＜3.5 ％；存在有机化合物； ③分布特点：广泛存在于介形虫、三叶虫、有孔虫、层孔虫 以及某些腕足动物和苔藓动物原始骨路之中。
单晶鲕
32
单晶鲕
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（12） 藻鲕：这是在藻参与下形成的鲕粒
34
（三）生物颗粒
1、概念 生物颗粒兼指经过搬运和磨蚀的和没有经过搬运 和磨蚀的生物化石碎屑和完整的生物化了个体。
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没有经过搬运和磨蚀的生物化石碎屑，大都是 原地沉积的化石个体的自然解体或食肉动物的破坏而 引起的。 同义术语很多，如“化石”、“化石颗粒”、 “生物碎屑”、“生屑”、“生物骨骼”、“骨骼”、 “骨骼颗粒”、“骨粒”、“骨屑”、“骨片”“骨 壳”等。 生物颗粒是很重要的颗粒类型之一。特别在石灰 岩中分布极为普遍。
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3、生物颗粒形态特征
生物硬体的形态与环境有关，是生态的反映。 如低级浮游或底洒自游生物多为薄壳球状体，底 栖固着生物则多呈现管状群体。而生物颗粒的形 态往往随各门类无脊椎动物和藻类的生长形态而 变，也与这些生物骨骼在搬运沉积过程中经受的 破碎磨蚀作用的强度有关。
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应当指出的是，在碳酸盐颗粒沉积过程中， 并非介质能量愈高颗粒的磨蚀和分选性就愈好。 理想的磨蚀（圆化）和分选主要形成于持续中等 能量的介质中；在环境能量过高、环境恶化的情 况下，常因颗粒再次破碎、出现圆度补偿作用和 介质搅动作用，而使业已达到理想分选的颗粒粒 度变成为粗细不均的无分选状态。
碳酸盐岩岩石学特征
碳酸盐岩岩石学特征如下：
物理特征。
碳酸盐岩的物理特征主要取决于其成分和结构，一般表现为坚硬、致密、不易溶解以及脆性等性质。
化学特征。
碳酸盐岩主要由碳酸钙组成，其结晶结构具有特殊的晶体结构，在天然条件下，碳酸盐岩晶体结构具有立方、正交和六方三种形式，其中最常见的为方解石和方解石-菱锌矿混晶。
岩石成因。
碳酸盐岩的成因主要取决于其沉积成因和变质成因。
此外，碳酸盐岩还具有良好的物理和化学特征，应用极为广泛，在建筑材料、水泥生产、环境保护等方面都能发挥重要的作用。
碳酸盐岩成岩环境及其成岩特征
三、碳酸盐岩成岩环境特征
成岩作用 溶解作用：溶蚀形成孔、洞； 胶结作用：新月型、重力型（悬挂型）胶结；渗流 粉砂； 矿物的转化、去白云石化、去石膏化等
三、碳酸盐岩成岩环境特征
成岩作用组合特征 受水流方向制约,该带常形成垂直溶孔； 溶解作用强烈时,可形成岩溶或膏盐溶角砾岩； 渗流带的胶结物是无铁低镁方解石,典型标志有新月 型胶结重力胶结或下垂共轴增生胶结等； 渗滤砂、淡水白云石充填； 低B、Sr、Na、Mn, δ13C和δ18O呈负值。
三、碳酸盐岩成岩环境特征
溶解作用 发生于深海文石和方解石 各自溶跃面和补偿深度之 间，深度大。 按深度分为： 部分溶解带：沉淀带底 界（文石溶跃面）到方 解石溶跃面的深海区， 文石溶解，方解石堆积。 积极溶解带：方解石溶 跃面到其补偿深度间的 深海区，全部为生物成 因的方解石堆积
三、碳酸盐岩成岩环境特征
三、碳酸盐岩成岩环境特征
5.表生环境
碳酸盐岩在构造作用下抬升至地表。 成岩作用 溶解作用：大气淡水非组构性溶解，形成孔洞； 交代作用：去石膏化作用、去白云化作用； 孔隙、裂隙的充填作用：晶簇状方解石或方解石脉。
四、碳酸盐成岩作用阶段
根据烃类演化的阶段性，结合成岩环境、岩石学 特征、次生孔隙类型将成岩阶段划分为以下几个阶段： 同生成岩阶段—湖底、海底、潮上、大气淡水及混 合水成岩环境。 早成岩阶段—浅埋藏成岩环境。 早成岩阶段—中-深埋藏成岩环境。 晚成岩阶段—深埋藏成岩环境。 表生成岩阶段—表生成岩环境。
三、碳酸盐岩成岩环境特征
海水环境 大气淡水环境 海水-淡水混合环境 埋藏环境 表生环境
三、碳酸盐岩成岩环境特征
1.海水环境 以正常海平面为界，分为海水渗流和海水潜流两个亚环境。
三、碳酸盐岩成岩环境特征
碎屑岩和碳酸盐岩岩石学特征比较.
三
结构对比————————胶结物
非晶质,显微镜下全消光的胶结物, 蛋白石、铁质、磷酸 盐矿物常形成非晶质结构
非晶质结构
隐晶质结构
结晶细小显微镜下难辨晶粒，如玉髓、隐晶质磷酸盐、碳酸盐等。
嵌晶结构 碎屑岩
胶结物的结晶颗粒较粗大，胶结物晶体大于 碎屑颗粒， 往往将几个碎屑颗粒包含在一个晶体之内，成漂浮状。 方解石、石膏、沸石等易在成岩晚期阶段形成这种结构。
三
结构对比————————概述
碎屑岩的结构是指碎屑岩内各结构组分的特点和相互关系。碎屑岩的结构 组分包括碎屑颗粒 、杂基、胶结物和孔隙。碎屑岩的结构总称碎屑结构，具 体地说包括碎屑颗粒的结构（粒度、球度、形状、圆度、分选性及颗粒表面特 征）、杂基和胶结物的结构、孔隙的结构以及碎屑颗粒与杂基和胶结物之间的 关系。
胶结物
沉淀于颗粒之间的结晶方解石或其他矿物 原地生长的群体生物（如苔藓、珊瑚、海绵、层 孔虫等），以其坚硬的钙质骨骼所形成的骨骼格 架 结晶碳酸盐岩的主要结构组分 按其粒度可大致分为砾晶、 砂晶、粉晶、泥晶
生物格架
晶粒
二 成分对比—————矿物成分和化学成分
碎屑岩 矿物 成分
目前已发现160种，最常见约20种， 一种碎屑岩中主要碎屑矿物3-5种。 主要是石英、长石、云母这三种轻矿 物。
有世代胶结现象，第一世代
常为显晶质结构，第二世代 则变为嵌晶结构。
三
结构对比————————胶结类型
颗粒之间由点接触发展为线接触、凹凸接触，甚至形成缝合 状接触
碎屑颗粒构成支架状，颗粒之间多呈点状接触，胶结物含量 少，只充填在碎屑颗粒之间的孔隙中 颗粒之间呈点接触或线接触，胶结物含量很少，分布于碎屑 颗粒相互接触的地方 填隙物含量较多，碎屑颗粒在其中互不接触而呈漂浮状
碳酸盐岩的矿物成分与结构成分-11.11.6
生物颗粒与生物格架不同，是不具抗浪性的单体生物硬体。
生物颗粒在碳酸盐岩中分布十分广泛，对沉积相研究及古环 境分析有重要意义，近年发展起来的新学科“化石岩石学”，就 详细介绍了各种生物颗粒的鉴定特征。
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2)生物颗粒的结构特征
生物的门类与种属：通过矿物组成、微细结构与形态确定，
通常定出大门类，可能时定出纲目或种属；
为10～20mm；同心层粘结物较多、较模糊而且厚度变化更明
显， 成因：与藻鲕相同，核形石处于静止状态时，同心层在其 与海底接触的部分基本停止生长，而面向上的部分则继续生长。 由于核形石在生长过程中受水动鲕粒、藻鲕粒、藻灰结核等均具有核心及同心层包壳，可 统称为“包粒” 。
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表皮鲕
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（3) 放射鲕 具有放射结构鲕粒，这 种放射结构多是后来重结晶 作用的产物。
放射状鲕粒
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25
(4)复鲕： 在一个鲕粒中，包含两个或多个小鲕粒。
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（5）空心鲕：
内部（核心及同心层的
大部或全部）已选择性溶 蚀的、基本上只保留下一 个外壳的鲕粒。
空心鲕(负鲕)
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空心鲕和表皮鲕
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空心鲕
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（6） 椭形鲕： 有些鲕呈椭球形，这主 要是由其核心的形状决定的。
核心为长条形的鲕常呈椭球
形。
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(7)单晶鲕及多晶鲕
整个鲕粒基本上由一个球
形的外壳和一个方解石晶体或 多个方解石晶体构成，其同心 层不复存在。
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单晶鲕
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多晶鲕
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（8）变形鲕 在同生期受底部水流冲刷或拖曳变形而成。
的大多数属种，节肢动物的肢口纲等；
（3）硅质矿物：例如硅藻、金藻、硅甲藻和放射虫等 （4）镁碳酸盐矿物：前寒武纪的少数蓝藻能分泌原白云石 （多钙白云石）等。 （5） 有机化合物：组成生物硬体的有机化合物，主要有几丁 质、壳蛋白、海绵丝和胶原等。
碎屑岩和碳酸盐岩岩石学特征比较
泥级的碳酸盐质点，小于0.005mm， 又叫“微晶”、“泥晶”、“泥屑”
高岭石、水云母、蒙脱石、绿泥 石、伊利石等粘土矿物；灰泥、 云泥；细粉砂级别的石英、长石 及岩屑
方解石、白云石
机械成因
机械成因：机械破碎磨蚀 化学成因：热带高盐度海水中沉淀生 生物成因：如钙质藻类
杂基的含量和性质可以反映搬运 介质的流动特性及碎屑组分的分 选性——碎屑岩结构成熟度的重 要标志
常发生重结晶 代表低能环境
三 结构对比————碳酸盐岩特有结构
1）晶粒：结晶碳酸盐岩的主要结构组分
2）生物格架：原地生长的群体生 物（如苔藓、珊瑚、海绵、层孔虫 等），以其坚硬的钙质骨骼所形成 的骨骼格架。
内颗粒：来自沉积地区以外的与粪球粒、鲕粒、藻粒、生屑
类 似
外颗粒：在沉积盆地或沉积环境内形成碳酸盐颗粒
碎
屑
泥级的碳酸盐质点，小于0.005mm，又叫“微晶”、“泥晶”、“泥屑”类
岩
泥 似粘土杂基，可分“灰泥”和“云泥”
成
分
胶结物 沉淀于颗粒之间的结晶方解石或其他矿物
碳酸盐岩的胶结物常常 有世代胶结现象，第一世代 常为显晶质结构，第二世代 则变为嵌晶结构。
碎屑岩
三 结构对比————————胶结类型
镶（压）嵌式胶结 颗粒之间由点接触发展为线接触、凹凸接触，甚至形成缝合
（ｄ）
状接触
孔隙式胶结（ｂ）
碎屑颗粒构成支架状，颗粒之间多呈点状接触，胶结物含量 少，只充填在碎屑颗粒之间的孔隙中
四 构造对比————————碎屑岩
对于碎屑岩，按成因可以把它的沉积构造分为机械成因构造（包括流动成因构 造和同生变形构造）、化学成因构造、生物成因构造和其他构造类型（鸟眼构造、 示顶底构造等）等类型。
12-第九章 碳酸盐岩概论
变形颗粒
第三节 碳酸盐岩的结构组分
二、泥 泥级的碳酸盐质点
与颗粒相对应
与粘土岩/粘土质粉砂岩 中的粘土泥相当（<0.005mm）
二、泥
同义语：微晶碳酸盐泥、微晶、泥晶、泥屑 分类 灰泥：方解石成分，也称“微晶方解石泥” 云泥：白云石成分，多为交代灰泥产物 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 要区分它们 困难
正常鲕 同心鲕 核心为 石英
同心鲕
椭形鲕
偏心鲕、椭形鲕
椭形鲕
偏心鲕
椭形鲕
复鲕
放射鲕
一、颗粒——（3）鲕粒的种类
按次生变化 变形鲕：同生期水底部水流冲刷或拖曳变形而成 压溶鲕：压力下变形破裂，局部压溶，常与缝合线形成有关 单晶鲕、多晶鲕 重结晶作用导致核心和同心层消失 早期淋滤，后期被流经充填，保留了鲕的外膜 负鲕（空心鲕）——鲕粒内溶蚀孔隙 核心或同心层大部或全部被溶蚀，只剩外壳层 按成因 藻鲕、无机成因鲕、洞穴鲕、潮汐鲕
二、碳酸盐岩的化学成分 （一）含量最多的化学成分 主要是CaO、MgO、CO2 其余有SiO2、TiO2、FeO、Fe2O3、K2O、Na2O和H2O。 纯石灰岩/纯方解石——CaO56%和CO244%； 纯白云岩/纯白云石——CaO30.4%，MgO21.7%， CO247.9%。 （二）微量元素锶、钡、锰、钴、镍、铅、锌、铜、钒、镓、钛、硼等→地层的划分和对比
骼中
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，三方晶系 古代碳酸盐岩，特别是石灰岩，主要由低镁 方解石组成
第一节 碳酸盐岩的成分
一、碳酸盐岩的矿物成分 2.白云石矿物体系 白云石（CaMg[CO3]2） 理论上的，有序的，Ca:Mg=1:1，自然界中很少 原白云石 富钙的白云石，向白云石转化碳酸盐岩中的白云石通常是富钙的，
碳酸盐岩概论资料讲解
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。
2.白云石矿物体系 白云石（CaMg[CO3]2） 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
（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
②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 2～0.25mm：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
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 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，卵形或椭球形，分选很好，有机质含 量较高。
碳酸盐岩主要成岩作用类型及其特征
单纯的重结晶作用是指在成岩过程中，矿物的
晶体形状和大小发生变化而主要矿物成分不改
变的作用。
碳酸盐岩主要成岩作用类型及其 特征
• 一般情况下趋向于出现晶体长大的现象， 福克称之为“进变新生变形”作用。 • 特殊情况下也可能发生晶体的缩小，或称 之为“退变新生变形”作用。 这两种重结晶类型主要有微亮晶与微泥晶。
用，交代完全时可形成交代石灰岩。 去白云化主要是在近地表、含石膏的白云
岩或有石膏夹层的白云岩地区发生的，其过程 是在富含硫酸盐的地下水的作用下进行的:
CaMg(CO3)2+CaSO碳酸4·盐2岩H主要2成O岩→作用类2型C及a其特C征O3+MgSO4+2H2O
• (2) 石膏化和硬石膏化作用 石膏和硬石膏交代碳酸盐矿物或组分的现 象叫石膏化和硬石膏化。
• (3) 去石膏化作用 石膏和硬石膏晶体被碳酸盐矿物交代的现 象叫去石膏化。
• 去石膏化常与地表淡水和细菌的作用有关。
• 在地下，还原硫细菌与硫酸盐产生下列反 应：
6CaSO4+4H2O+6CO2→6CaCO3+4H2S+11O2+2S
5.压实和压溶作用 (Compaction and Pressure Dissolution)
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谢谢大家！
碳酸盐岩主要成岩作用类型及其 特征
• 碳酸盐沉积物在上覆层的负荷压力下，发生孔 隙流体的减少、孔隙度降低、沉积物密度增加 、体积减小、颗粒变形破裂、甚至引起颗粒和 岩石局部溶解的作用。
(1)物理压实作用(Compaction)
物理压实作用是指碳酸盐沉积物在上覆岩层的 负荷压力下，发生水分减少、孔隙度降低、体 积缩小、晶体和颗粒趋向紧密排列的作用。
碳酸盐岩
另外，一些藻类（如蓝藻、红藻）的粘液可以 粘结其它碳酸盐组分（如泥晶、颗粒、生物碎 屑等），形成粘结格架。
骨骼格架和粘结格架都是生物格架。
五、残余结构
经重结晶或交代作用后，仍保留部分原 生结构特征的痕迹。岩石的原生结构被 重结晶或交代作用形成的晶粒破坏。
2.4.6碳酸盐岩的分类
碳酸盐岩首先可按成分划分为石灰岩和白云 岩两种基本类型。石灰岩、白云岩的进一步划分 应按结构及成因。
在碳酸盐岩中，还常含有一些微量元素或痕 量元素，如Sr、Ba、Mn、Co、Ni、Pb、Zn、Cu、 Cr、V、Ti、B等。开展碳酸盐岩中微量及痕量元 素的研究，对于判别古沉积环境有着重要的意义。 如碳酸盐岩中的硼含量可作为古沉积环境水体含 盐度的良好标志。 在碳酸盐岩中，氧和碳的稳定同位素，尤其 是碳的稳定同位素，对于沉积环境的恢复，尤其 是对古沉积环境水体含盐度的确定，很有实用意 义。
三、石灰岩的命名原则 颜色+孔隙类型+成岩后生变化+ 构造+结构+成分
如：灰色粒内孔白云化亮晶鲕粒含云灰岩
四、白云岩的分类
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一般指准同生(或同生)的交代白云岩(交代证据不明显)及 原生沉淀的白云岩。一般是潮坪毛细管作用（蒸发泵）形成的， 具有以下特征：结晶均一，细粉晶至泥晶；纹层发育，具有干 裂、鸟眼、膏盐假晶、低矮的叠层构造；生物化石稀少；常与
由原地固着生长的群体生物造成骨架（又称 格架）之间被附礁生物和其它颗粒、基质及亮 晶胶结物充填和胶结，构成坚固的、能抗浪的 生态礁，称为骨架岩。
若为原地茎状或树枝状生物（如珊瑚、海绵、海百合等） 对灰泥起障碍和遮挡作用，从而使灰泥堆积作用，构成生 物丘或灰泥丘，一般抗浪能力差，称为障积岩。
实验五 肉眼鉴定碳酸盐岩和硅质岩
实验五 肉眼鉴定碳酸盐岩和硅质岩
一、目的要求
1、掌握肉眼鉴定碳酸盐岩的成分、结构的方 法； 2、认识常见的碳酸盐岩、硅质岩。
二、实验用具
小刀、放大镜、标本、稀盐酸（5～10％）
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地质学基础
三、内容说明
（一）碳酸盐岩的矿物成分
碳酸盐矿物：方解石、白云石。
陆源碎屑混入物：石英、长石和粘土。
非碳酸盐的自生矿物：如海绿石、黄铁矿、石
地质学基础
3、鉴定矿物成分
加稀盐酸在岩石上，或岩石的粉末上，若强烈 起泡，说明岩石以方解石为主；若起泡后留下泥膜， 说明岩石中既由方解石，也有粘土矿物；若微弱起 泡，结构致密，颜色呈灰白色，岩石则为白云石组 成。 4、定名 先按矿物成分定出基本名称，再进一步按结构 命名。如：一岩石加稀盐酸起泡剧烈，具粒屑结构， 粒屑为鲕粒，其含量为70％，填隙物为泥晶，占30 ％，则该岩石为鲕粒灰岩。
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地质学基础
2.生物骨架结构：由原地固着生长的群体造礁 生物构成，如群体珊瑚、海绵、苔藓虫、层孔虫、 钙藻，空隙中可充填有泥晶和亮晶。 3.晶粒结构：是生物化学作用、化学作用、交 代作用和重结晶作用所形成的碳酸盐晶粒，按晶粒 大小分为： 巨 晶：粒度>4mm； 极粗晶：粒度4～1mm； 粗 晶：粒度1～0.5mm； 中 晶：粒度0.5～0.25mm； 细 晶：粒度0.25～0.05mm； 隐 晶：粒度<0.05mm。
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地质学基础
（三）碳酸盐岩肉眼鉴定方法和步骤
1、颜色 2、结构：区分是粒屑结构，还是晶粒结构或 生物骨架结构。 若是粒屑结构，就进一步观察粒屑的类型和胶
结物类型，估计颗粒的含量。
填隙物的类型有两种：泥晶和亮晶。前者，较
碳酸盐岩
第九章 碳酸盐岩第一节 概述一、概念碳酸盐岩：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。
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、重要的地下水储集岩石三、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⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧有机质盆外矿物：陆源物质非碳酸盐矿物碳酸盐矿物盆内矿物（一）、盆内矿物：碳酸盐矿物1．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）2．次要的碳酸盐矿物：铁方解石、铁白云石、菱铁矿、菱镁矿等。
文石(又名霰石)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。
沉积岩之碳酸盐岩的形成、分类、结构及鉴别
沉积岩之碳酸盐岩碳酸盐岩是沉积岩的重要组成部分，属于化学岩及生物化学岩类。
主要在海洋中形成，少数在陆地环境中形成。
古代广阔海洋中形成的碳酸盐岩，约占地表沉积岩分布面积的20%。
那么碳酸盐岩有哪些种类？又具有什么特征？与碎屑岩相比，碳酸盐岩颜色以灰色、灰黑色为主，也含有白色、灰绿色、黄褐色、紫红色等。
碳酸盐岩基本组分主要由颗粒、泥、胶结物、晶粒、生物格架等五类结构类型组成。
此外，还有一些次要的结构组分，如陆源物质、其他化学沉淀物质、有机质等；也有一些派生的结构，如孔隙等。
颗粒：碳酸盐岩中的颗粒，按其是否在沉积盆地中形成，可分内颗粒和外颗粒两类。
外颗粒指来自沉积地区以外的较老的碳酸盐岩碎屑，是陆源碎屑颗粒。
内颗粒指在沉积盆地或沉积环境内形成的碳酸盐颗粒。
这种颗粒可以是化学沉积作用、机械破碎作用或生物作用形成的，也可以是这些作用的综合产物。
内颗粒的类型主要包括内碎屑、鲕粒、藻粒等。
内碎屑主要是沉积盆地中沉积不久的、半固结或固结的各种碳酸盐沉积物，受波浪等的作用，破碎、搬运、磨蚀、再沉积而成的。
鲕粒是具有核心和同心层结构的球状颗粒，通常由核心和同心层组成。
核心可以是内碎屑、化石、球粒、陆源碎屑颗粒等；同心层主要由泥晶方解石组成。
藻粒是与藻类有成因联系的颗粒，包括藻鲕、藻灰结核以及藻团块。
泥：泥是指泥级的碳酸盐质点，是与颗粒相对应的另一种结构组分。
根据其成分，可分为灰泥和云泥。
灰泥是方解石成分的泥，也称微晶方解石泥；云泥是白云石成分的泥。
在现代碳酸盐沉积物中，灰泥大都由针状文石组成。
这种针状文石晶体的平均长度接近0.003mm，宽度约为长度的1/10。
灰泥存在3种成因类型：化学沉淀作用生成的灰泥；机械破碎、磨蚀作用生成的灰泥；生物作用生成的灰泥。
胶结物：胶结物主要是指沉淀于颗粒之间的结晶方解石或其他矿物，与砂岩中胶结物相似。
方解石胶结物晶体较清洁明亮，因此常被称为亮晶方解石、亮晶方解石胶结物或亮晶。
而泥晶级胶结物较少见。
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第四章 内源沉积岩—碳酸盐岩
碳酸盐岩主要由沉积的碳酸盐矿物（方解石和白云 石）组成，岩石类型有石灰岩（方解石含量大于50%） 和白云石（白云石含量大50%）。
碳酸盐岩中的矿产资源丰富;多种金属矿产，建筑 材料、古潜山储层，生烃层系。岩溶地貌及其旅游资源、 水资源和土壤等等。沉积相标志、古地理再造、古环境 恢复、古气候变迁。
碳酸盐岩主要形成于海相环境中，有少量的陆相沉 积。
碳酸盐岩的形成即可以是化学成因的，也可以是机 械作用形成的。占沉积岩体积20%,在我国沉积岩占全国 总面积75%，其中55%为碳酸盐。
第四章 内源沉积岩—碳酸盐岩
一、碳酸盐岩的成分特征
1、化学成分：
主要化学成分：CaO、 MgO、 CO2 次要化学成分：SiO2、 TiO2 、Al2O3、FeO、 Fe2O3、
碳酸盐岩最主要的矿物成分是碳酸盐矿物，有少量的陆源混入物和自生非碳 酸盐矿物。
碳酸盐岩的结构
一、碳酸盐岩结构分类
1、粒屑结构：经波浪或流水搬运、沉积而成的碳酸盐岩； 是由颗粒（内碎屑、生物碎屑、包粒、团粒、团块）和 填隙物、孔隙构成。 2、生物骨架结构：由原地固着生长的生物骨架构成。 3、结晶结构／重结晶结构：有化学或生物化学作用而成。 4、次生结构：交代作用和重结晶作用形成。
泥晶方解石： 为粒度为小于0.004mm的泥晶方解石，机械作用形成；
晶体大小不均匀，晶体间界限可直可弯，易重结晶为微 晶方解石。 亮晶方解石：
为粒度通常大于0.01mm的、干净透明的亮晶方解石， 化学结晶作用形成。 亮晶方解石常发育栉状结构、连生 结构。
注意：粒屑结构的填隙物以碎屑结构填隙物的异同
悬挂式胶结物（针状方解石）（视域直径为2.5mm ） （路凤香等，2002）
海相：重同位素含量高
第四章 内源沉积岩—碳酸盐岩
3、矿物成分：
碳酸盐矿物：方解石（三方晶系）和文石（与方解石同质二相，斜
方晶系）、白云石、菱铁矿、菱锰矿、菱锌矿、铁白云石 Ca(Mg,Fe)(CO3)2
陆源碎屑混入物：粘土矿物、石英、长石及微量重矿物。当陆源
碎屑混入物>50%则过渡为粘土岩或粉砂岩／砂岩。
碳酸盐岩的结构既可以是机械成因的，又可以是化学、生物化学成 因的，与碎屑岩的结构相比，碳酸盐岩的结构要复杂
碳酸盐岩的结构
二、碳酸盐岩结构特征分述 1、粒屑结构：由颗粒和填隙物组成。
颗粒类型包括： 内碎屑（无内部结构的碳酸盐岩软泥颗粒） 生物碎屑（骨粒） 鲕粒和豆粒 团粒（不具有内部结构的粪团粒） 团块（颗粒集合体） 核形石
注意：碎屑结构与粒屑结构的异同
碳酸盐岩的结构
粒屑类型之——内碎屑
由盆地内部弱固结的碳酸盐沉积物经岸流、潮汐或波浪作 用破碎、搬运、沉积的碎屑。
内碎屑按直径大小分为： 砾屑：＞2mm 砂屑：2—0.06mm 粉屑：0.06mm—0.03mm 微屑：0.03mm—0.004mm 泥屑：＜0.004
微屑和泥屑充填于颗粒之间时称为泥晶基质。
碳酸盐岩的过生命活动，由生物骨 架和伴生的生物化学组分构成的结构，也称生物结构。 常见于礁灰岩中。
碳酸盐岩的结构
3、结晶结构（化学结构）
按照结晶程度可分为 非晶质结构：非晶质结构见于一些化学或胶体化学成 因的岩石类型中，如硅质岩、磷灰岩等。 隐晶质结构：隐晶质结构由微晶矿物集合体组成 显晶质结构：显晶质结构按照结晶颗粒的大小分为：
其它氧化物(3%):FeO、Fe2O3、K2O、Na2O、H2O C.微量元素：Sr、Ba, Rb, Ni, Zn,
第四章 内源沉积岩—碳酸盐岩
一、碳酸盐岩的成分特征
２.同位素： A. 18O/16O：区分海陆相、古海水盐度、水温变化、海陆 变迁 B. 13C/12C 和14C ：区分海陆相、古海水盐度、水温变化、 海陆变迁, 14C定年。
非碳酸盐自生矿物：石膏Ca(SO4)2H2O、硬石膏Ca(SO4)，重晶
石Ba(SO4)、天青石Sr(SO4)、K,Na,Mg卤化物、及蛋白石、自生石英、 黄铁矿（ FeS2 ,等轴晶系)、白铁矿（ FeS2 ,斜方晶系，同质多相)、 海绿石（K,Fe,Mg的铝硅酸盐矿物）、鲕绿泥石（ Fe,Mg的铝硅酸盐 矿物）、磷酸盐矿物和有机质。
K2O、 Na2O、 H2O等 石灰岩的化学成分： CaO占42.61%; MgO占7.9%; CO2占
41.58%; SiO2 占5.91%, (纯)白云岩的化学成分：CaO占30.4%; MgO占21.8%;
CO2占47.8%; 极少量的微量元素：Sr、Ba、Rb、V、Ni等，可作为判别环境的标志 A.化学式表示：CaCO3、CaMg(CO3)2、FeCO3、MgCO3 B.氧化物表示：CaO（43%)、MgO(8%)、CO２(42%)及SiO2(5.2%),
粒屑之——团粒: 不具内部结构的碳酸盐球状、椭球
状的颗粒。一般认为是生物的粪便。
粒屑之——团块：由几个碳酸盐颗粒被灰泥或藻类粘
结在一起而形成——也称为葡萄石。
粒屑之——核形石：特殊形状的藻灰岩
图中A、B、C、D、E、F依次为内碎屑、生物碎屑、 团粒、团块、豆粒、核形石
碳酸盐岩的结构
填隙物：泥晶方解石（泥晶基质）和亮晶方解石
内碎屑—砾屑
碳酸盐岩的结构
内碎屑之——鲕粒（豆粒）
由核心和同心纹层构成的球体或椭球体。鲕粒直径在2—0.2mm之间， 大于2mm称为豆粒。 鲕粒的分类：
真鲕： 假鲕： 复鲕： 薄皮鲕； 变形鲕： 变晶鲕：
真鲕,亮晶方解 石胶结
变晶鲕
碳酸盐岩的结构
粒屑之——生物碎屑（骨屑）
破碎的生物骨骼碎屑。骨骼的组分指示水深、水温、盐 度和水流特征等；骨骼的门类、生态类型、分选和磨园， 可提供环境标志。
粗晶（大于2mm） 中晶（2-0.062mm） 细晶(0.062-0.004mm) 微晶(0.004-0.001mm)。
结晶（化学）结构（何启祥，1978） 图中A、B、C依次为半自形结构、自形结构、它形结构
碳酸盐岩的结构
4、次生结构:为交代结构和重结晶结构
碳酸盐岩的分类
矿物成分分类和结构成因分类