沉积学_碳酸盐岩4
沉积学 第六章 碳酸盐岩资料
第二节 碳酸盐岩的结构组分及其组成特征 一般经过波浪和流水作用的搬运、沉积而成的碳酸盐岩，常常具有颗粒 （粒屑）结构，即由颗粒、泥晶基质（或灰泥杂基）、亮晶胶结物、孔隙等 四种结构组分构成。 由原地生长的生物构成岩石骨架的生物岩或礁灰岩，常具有生物骨架结 构，即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。 由化学或生物化学作用沉淀成的石灰岩或白云岩，常具有泥晶或微晶结 构，一般属于低能环境的沉积。 上面的几种结构类型的岩石经过重结晶作用，或者石灰岩经过白云岩化 作用形成的白云质岩石，常具有大小不同的晶粒结构和各种残余结构。下面 介绍碳酸盐岩的各种结构组分及主要结构类型。 一、碳酸盐颗粒组分 相当于陆源碎屑岩的碎屑颗粒组分，但是碳酸盐颗粒内容和函义较为复 杂，泛指盆地内化学、生物化学碳酸盐沉积物在波浪、潮汐等水流作用下就 地或经短距离搬运而形成的一系列碳酸盐颗粒，或叫异化粒。 按碳酸盐颗粒的组成特征和成因分为：内碎屑、鲕粒、球粒、生物颗粒 和藻粒等。 1、内碎屑
六、孔隙 碳酸盐岩的孔隙形成特征和发育程度，主要取决于碳酸盐岩的矿物成 分、结构和形成条件、同时碳酸盐岩孔隙也与成岩作用环境和后期改造有重 要关系。前者主要是指原生孔隙，而后者则指次生孔隙。
第三节 碳酸盐岩的构造 一、缝合线构造 缝合线构造占主导地位的成因说是压溶说。它的理论是：在压力作用下， 颗粒接触的化学势（溶度积常数）升高，造成溶液中离子活化度的增大，形 成浓度梯度，于是溶质离子就从浓度高的接触处扩散到浓度低的溶液所占据 的孔隙中去，并使 CaCO3 沉淀在未应变的颗粒表面上。溶质的扩散速度是缓 慢的，所以主要是通过溶解面进行，并为流动的液体所大量搬运。溶质迁移 有二种方式，一是沿缝合线或从平行于线应力轴的面迁移，二是向缝合线周 围的围岩中扩散。因此，造成缝合线周围岩石的孔隙度和渗透率明显降低。 二、帐篷构造 这是一种碳酸盐潮坪环境形成的脊型背斜构造。这种构造具有柱状裂隙 和极大的干裂状 多角形断面，略呈不谐和的褶皱和类似尖顶状的褶皱或倒转岩层。此外， 还有受压变低的 V 字形裂缝和伴生有角砾岩层的出现。 三、鸟眼构造 鸟眼孔或雪花状、窗格状构造，主要产出于低能条件下所形成的泥晶、 团粒、藻团粒等沉积碳酸盐纹层中。 四、叠层石构造 叠层石构造也称叠层构造或叠层藻构造，简称叠层石。叠层石由两种基 本层组成：（1）富藻纹层，又称暗层，藻类组分含量多，有机质高，碳酸 盐沉积物少，故色暗；（2）富碳酸盐纹层，又称亮层，藻类组分含量少， 有机质少，故色浅。这两种基本层交互出现，即成叠层石构造。 五、示顶底构造 在碳酸盐岩的孔隙中，如在鸟眼孔隙、生物体腔孔隙以及其他孔隙中， 常见两种不同特征的充填物。在孔隙底部或下部主要为泥晶或粉晶方解石，
沉积学与沉积相课件碳酸盐岩各论
在水体中直接沉淀出白云石
模拟自然环境人工合成真正的、化学计量的白云石 （Ca: Mg = 1:1）至今没有成功，
只有在Pco2 > 4atm条件下人工合成出白云石
考龙泻湖光合作用的高镁方解石和富钙白云石。
（二）毛细管浓缩 (蒸发泵)作用：
热带地区潮上带；
准同生白云化，蒸发作用 文石白云化
（四）混合白云化作用－巴迪奥扎曼（Badiozamani,1973）
5%海水和95%地下水混合 白云石已饱和 方解石不饱和
50%海水和50%地下水混合 白云石早已饱和 方解石才开始饱和
5－50％比例的海水只沉淀白云石。
不同因素影响下方解石和白云石溶解度的变化
A
B
C
(据ДCCOКOЛOB,转引自潘钟祥，1986)
灰泥质 颗粒 石灰岩
颗粒质 灰泥 石灰岩
含颗粒 灰泥 石灰岩
灰泥 石灰岩
灰泥 含量
颗粒 内碎屑
含量(%)
10 90
内碎屑 石灰岩
含灰泥
内碎屑 25 75 石灰岩
灰泥质
内碎屑 石灰岩
50 50 内碎屑质 灰泥
石灰岩
75 25 含内碎屑 灰泥
石灰岩
90 10 灰泥
石灰岩
生物 颗粒
生粒 石灰岩
含灰泥 生粒 石灰岩 灰泥质 生粒 石灰岩 生粒质 灰泥 石灰岩 含生粒 灰泥 石灰岩
A-温度影响（在CO2压力为9.80665×104Pa的条件下); B-碳酸含量的影响(温度为25℃); C-CaSO4的影响(CO2压力≈0.0012×9.80665×104Pa,温度为25℃时)
常伴随有暴露过程，缺乏蒸发环境
（五）淡水白云岩（Folk and Land, 1975）
沉积相- 碳酸盐岩概论
方解石胶结物马牙状—细晶、中晶结构
（7）等厚环边片状：纤片晶体等厚环边。
四、晶粒
晶粒碳酸盐岩或结晶碳酸盐岩的主要结构组分。
原生结构完全被破坏。
包括：泥晶、粉晶、砂晶、砾晶 泥晶、细粉晶——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
原地生长的群体生物，如：珊瑚、苔藓、海绵、层孔 虫等，以坚硬的钙质骨骼所形成的骨骼格架。
二、矿物成分
（一）碳酸盐矿物
1.方解石（ CaCO3 ）矿物体系 文石 ：现代沉积 高镁方解石 ：红藻、生物外壳、早期胶结物 文石、高镁方解石 低镁方解石 低镁方解石：最稳定
2.白云石矿物体系 白云石（CaMg[CO3]2） Ca:Mg=1:1 原白云石 富钙的原生无序白云石，自然界中很少。 3.铁方解石、铁白云石、菱铁矿、菱镁矿
第六章 碳酸盐岩—内源岩
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%）
第一节
一、化学成分
主要是CaO、MgO、CO2
碳酸盐岩的成分
纯石灰岩——CaO：56%、 CO2：44%； 纯白云岩——CaO：30.4%、 MgO：21.8%、 CO2：47.8%。
六、硬底构造（硬地面构造？） 海底碳酸盐沉积物表面发生固结，形成同沉积的硬化层。 与固着底栖生物的钙化有关。 包括：浅海被侵蚀（光滑）、深海被溶蚀（不光滑） 的两种面。
七、古岩溶 碳酸盐沉积物暴露地表溶解、风化形成的不规则表面。
二、泥（泥晶、泥屑、灰泥）
包括： 灰泥—方解石 云泥—白云石
成因
波浪、生物机械破碎： 化学沉淀： 现代海洋中的泥状文石针 生物成因：：生物死亡分解
碳酸盐岩沉积学
1.4 .2 微量元素的迁移 受3个因素控制
1、矿物学因素（包括生物因素） 2、碳酸盐沉积环境和成岩环境元素构造的差别 3、化学动力学效应 (1) 海水的主要元素组成
元 素
Ca M n Fe Sr M g
含 量 （ ppm ） 海 水 大 陆 淡 水 4 11 15 0 .0 0 0 4 0 .0 2 0 .0 0 3 4 0 .6 7 8 .1 0 .0 9 1290 4 .1
（3）筛选原始矿物组成为LMC（低镁方解石）的组分 LMC、A、HMC在离开富Mg的海相环境后，都将在成 岩过程中转变成DLMC。因此原始矿物组成为LMC的组分具 有很强的抵抗成岩蚀变的能力，尤其是原始矿物组成为低镁 方解石的生物（如腕足类的全部种属、有孔虫壳和三叶虫的 部分种属等），此外也可选择没有遭受成岩蚀变的微（泥） 晶灰岩和准同生白云岩。
（1）沉积碳酸盐矿物的基本特征 沉积岩中见的碳酸盐矿物包括方解石(或称低镁方解石)、 文石、镁方解石 (或称高镁方解石)、白去石及菱铁矿.菱镁 矿.菱锰矿等.它们都是由碳酸根[Co3]2和Ca2+、Mg2+以及Fe2+、 Mn2+ 、 Ba2+ 、Sr2+ 、Pb2+等结合形成的无水碳酸盐矿物。从结 构上说,碳酴盐矿物有三方晶系和斜方晶系系列。斜方晶系系 列的典型代表矿物是文石,故亦称文石型.三方晶系则有三 方晶系方解石型和三方晶系白云石型两类。离子半径 较小的Mg、Zn、Fe、Mn、Cd 在能量上有利于形成六次配位的 三方晶系;半径较大的Ba、Pb、Sr等则有利于形成9次配位的 斜方晶系。 离子半径中等的Ca既可形成三方晶系方解石型, 也可形成斜方晶系的文石型(表1)。白云石由于其成分和结构 的特殊性,因而在三方晶系中单独将其划为一类。
碳酸盐岩沉积学
核形石泥粒灰岩
核形石灰岩
核形石泥粒灰岩
层孔虫
床板珊瑚
砂屑灰岩
含腹足砂屑灰岩
球状层孔虫白云岩 枝状层孔虫白云岩
“雾心状”白云岩
桂阳则板岭，棋子桥组，细晶白云岩（左）、白云岩 化灰岩（右），白云石负晶形晶间孔
海平面变化与混和水白云石化作用模式
混和水白云石化的水文模式
马田土桥，石炭系石磴子组，生屑 泥粒灰岩，缝合线两侧白云石化， 白云石晶体细小、干净、自形
钙质动物化石形态分类示意图（据余素玉，1978）
自形：具有生物的总体形态特征； 半自形：保存有生物的特殊形态； 沙砾级它形：壳体破碎强烈，但可鉴定出大门类； 粉沙级它形：壳体破碎强烈，难以识别生物门类。
自形
半自形
沙砾级它形
粉沙级它形
化石自形程度示意图
（据余素玉，1982）
风暴挤压褶皱掀起、破碎就地推 积，片状岩屑呈放射状排列。
泥粒灰岩
粒状灰岩
粘结岩 （沉积过 程中原始 组分、生 物颗粒被 粘结在一 起
结晶碳酸盐岩
3、现今分类
现今流行的碳酸盐岩分类都是建立在福克分类的基础之上， 基本上采用了颗粒－基质－胶结物三组分。它的量比关系，能反映 沉积物沉积时的水动力条件及沉积环境：如岩石的颗粒＋淀晶多、 基质少、颗粒的分选好，则沉积时的水动力强，相当于砂岩中的杂 基少，则砂岩形成时的水动力强；相反，若灰岩中颗粒少、杂基多， 水动力则弱。
风暴挤压褶皱破碎磨蚀就近推积， 片状砾屑呈到“小字形”砥柱构造
风暴流呈漩涡状，掀起并破碎的片状碎屑多呈不规则状直立，并且 底界面平坦而顶界面呈云朵状外貌。
风暴砾屑内碎屑灰岩的产状
（据孟祥化，1988 素描于北京西山中寒武统）
第四章 碳酸盐岩
图5-a 负鲕（四川江安，三叠系嘉陵江组，亮晶负鲕粒灰 岩，单偏光，×25）
2.成因 关于鲕粒的成因，有各种各样的学说和观点，但归纳起来不外 两种，即生生物说和无无机说。持生生物说的学者 （ Rothpletz,1982; Drew,1914）认为，鲕粒的形成与藻类以及细菌的作用用有关。无无机沉 淀说主张碳酸盐鲕粒是在碳酸盐过饱和且动荡的水水体环境中由溶液 析出的碳酸钙（主要是文文石石）围绕着被水水扰动浮起的质点为核心心沉
二二、矿物成分
碳酸盐岩主要由方方解石石和白白云石石两种碳酸盐矿物组成，还含有非非碳酸盐自自生生矿物 及陆源碎屑混入入物等。现代碳酸盐沉积物中的主要矿物为文文石石、方方解石石和高高镁方方解石石 和少量白白云石石。 1.文文石石（aragonite） 文文石石又又叫霰石石，是方方解石石的同质异象变体，MgCO3含量小小于2%（摩尔分数），
4. 亮晶胶结物盐岩的结构组分
1.粒度分级 根据内碎屑的直径大大小小，借鉴碎屑颗粒2的几几何级数制分级标 准，可将内碎屑分为砾屑 （ >2mm ） 、砂屑 （ 0.06~2mm ） 、粉屑 （0.06~0.004mm）和泥屑（<0.004mm）四个级别。也有同陆源碎屑 一一样的十十进制粒度分级方方案：砾屑（>2mm）、砂屑（2~0.1mm）、 粉屑（0.1~0.01mm）、泥屑（<0.01mm）。 我国北方方寒武〜～奥陶系中干广广泛分布的竹竹叶状砾屑是砾石石级内碎 屑的最好实例（图1）。这种砾屑多呈扁饼状，分选也较好，其侧 面面呈⻓长条状，似竹竹叶，所以常称其为竹竹叶状砾屑，也可简称为“竹竹 叶”。其扁平面面多与层面面平行行，但也有与层面面斜交，甚至至垂直的； 也有呈叠瓦瓦状排列或旋涡状排列的。有的竹竹叶表面面或表层还常为褐 色色，即所谓氧化圈。砾屑之间多为灰泥，亮晶少⻅见。 当然，碳酸盐岩中非非竹竹叶状的砾屑也是相当常⻅见的。 砂级的内碎屑即砂屑（图2），人人们已经逐渐认识到，砂屑比比 砾屑的分布更干广广泛。砂屑多为泥晶石石灰岩的碎屑，圆度和分选一一般 都较好。粉砂级的内碎屑即粉屑（图2-b），分布也很干广广泛，基本 特征与砂屑相同，仅粒级较小小。 泥级的内碎屑即泥屑。然而而，内碎屑成因的泥屑与化学沉淀成 因的泥晶以及生生物成因的泥级生生物颗粒很难区分。因此，在通常情 况下使用用“碳酸盐泥”或“泥”、“灰泥”、“云泥”等术语统称 这三种成因的碳酸盐泥。
碳酸盐岩的形成和特性
碳酸盐岩的形成和特性碳酸盐岩是一种广泛分布于地球表面的沉积岩，它由碳酸盐类物质在地质历程中形成，在不同的环境条件下具有不同的特性和构造特征。
碳酸盐岩的形成过程和特性因地质环境以及化学特性的不同而不同，下面就碳酸盐岩的形成和特性进行较详细的阐述。
一、碳酸盐岩的形成碳酸盐岩主要是由碳酸盐类物质在各种海陆环境中逐步沉积形成的，主要包括两种类型：一种是生物沉积，例如珊瑚礁、蓝藻池、海洋有孔虫等;另一种是非生物沉积，在海平面上升或萎缩、大气二氧化碳浓度变化、气温等自然因素影响下沉积形成。
碳酸盐岩形成的地理条件主要包括低纬度和浅水沉积，而碳酸盐岩的形成过程主要由三个阶段构成：1、原地沉积：碳酸盐岩是由最初的碎屑岩、红泥岩等沉积岩类物质，通过物理和化学作用沉积在低纬度浅海海底上，形成初始碳酸盐物质。
2、变成碳酸盐：在海洋流水的作用下，钙离子和碳酸根离子经过化学作用结合形成碳酸盐，例如方解石（CaCO3）或白云石（CaMg(CO3)2），这是产生碳酸盐矿物的依据。
3、成岩作用：经过上述两个过程后，碳酸盐岩同样会经历基质硬化过程。
例如在成岩作用过程中，物质和温度压力的变化、水、液体和气体等供体的作用下，基质可形成各种构造特点的碳酸盐岩。
二、碳酸盐岩的特性1、特殊化学组成：碳酸盐岩中的化学组成主要是碳酸盐类，包括方解石、白云石、蜡石、菱镁石等。
碳酸盐岩的化学分子式为CaCO3或CaMg(CO3)2，是由钙离子或镁离子与碳酸根离子结合而成。
2、矿物特性：碳酸盐岩的矿物成分主要是方解石和白云石，在不同的环境和化学条件下会形成不同的矿物特征和纹理，如晶灰石、莫龙斯粘土、灰泥等。
3、岩石纹理：碳酸盐岩的生成过程中，由于现代岩体的化学和物质特性不同，因此在形成后多种不同的岩石纹理。
例如在海洋环境下，具有不同的沉积结构，包括泥灰岩、生物碎屑岩、鸟粪岩等。
在陆地环境下，碳酸盐岩具有不同的岩石纹理，包括坑道结构、溶洞系统、角砾岩等。
碳酸盐岩——精选推荐
第六章 碳酸盐岩碳酸盐岩是指主要由沉积的碳酸盐矿物（方解石、白云石等）组成的沉积岩，主要的岩石类型为石灰岩（方解石含量大于50%）和白云岩（白云石含量大于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。
据统计研究，碳酸盐岩约占沉积岩总量的20%，它在地壳中的分布仅次于泥质岩和砂岩。
在我国，沉积岩占全国总面积的75%，而碳酸盐岩占沉积岩覆盖面积的55%。
南方的震旦系、古生界及三叠系，北方的元古界及古生界，都是以碳酸盐岩为主，分布比较广泛。
碳酸盐岩中的矿产非常丰富，其中层状矿床有铁、铝、锰、磷、硫、石膏及硬石膏、岩盐、钾盐等；而且碳酸盐岩本身包括石灰岩、白云岩、菱镁岩等也是很有价值的资源，广泛用于冶金、建筑、化工、农业等各方面。
碳酸盐岩中蕴藏的石油及天然气资源也很丰富，世界上与碳酸盐岩有关的油气藏储量约占世界总储量的50%，产量占世界总产量的60%。
总之，碳酸盐的研究与许多矿产，特别是与能源的开发和利用有着密切的关系。
绝大部分的碳酸盐岩都是在海洋中沉积的，而且主要的是浅海环境的产物。
在深海环境中，虽然局部有珊瑚环礁提供碳酸钙的堆积，但其规模远不足以和浅水台地及陆棚相比拟。
古生代和前寒武纪的深海沉积物中普遍缺乏碳酸钙，很可能是那时分泌石灰质的浮游生物和自游生物很少，甚至不存在所致。
白垩纪以后，海水地球化学条件改变，远洋的灰质浮游生物和自游生物大量繁殖，深海碳酸盐堆积有大面积分布。
现代深海沉积物中，碳酸钙沉积物约占32.2%（平均含量），主要是抱球虫和翼足类软泥，也有珊瑚泥和砂。
碳酸盐岩的形成作用随着地质历史演变也有不同。
在前寒武纪的海水中，Mg/Ca比值可能较高，pH值可能较低，这就阻止了钙质骨骼生物的形成。
因此，前寒武纪的碳酸盐岩显然不是生物分泌的介壳形成的，而是由藻类的生物化学作用形成的，或者是由海水的直接化学沉淀形成的。
到了寒武纪以后，海水由酸性变为碱性，介壳生物逐渐繁盛，生物成因的碳酸盐岩逐渐超过了化学或生物化学成因的碳酸盐岩，受机械作用或重力作用形成的碳酸盐岩也占有相当大的比例。
沉积岩石学与沉积相-碳酸盐岩
第一节 碳酸盐岩概论 (General view of carbonate rocks)
一,概述(Summary) 碳酸盐岩:主要由方解石和白云石等碳酸盐矿 物组成的沉积岩. 规模:占沉积岩总量的20%.
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第六章 碳酸盐岩 (Carbonate Rocks)
Carbonate shelf in the Bahamas
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内碎屑级别的划分:
内 碎 屑 砾屑 极粗 砂屑 2.0 1.0 粗砂 屑 0.5 砂屑 中砂 屑 细砂 屑 0.1 粉屑 极细 粗粉 砂屑 屑 0.05 细粉 屑 泥屑
mm
0.25
0.01
0.005
陆源碎屑级别的划分
陆 源 碎 屑 mm 砾 砂 粉砂 泥 粘 土
巨砾 粗砾 中砾 细砾 粗砂 中砂 细砂 粗粉砂 细粉砂 1000 100 10 2 0.5 0.25 0.1 0.05 0.01
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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
1.
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。
碳酸盐岩(carbonate rock)
碳酸盐岩（carbonate rock）主要由碳酸盐矿物（大于50％）组成的沉积岩。
主要矿物成分是方解石、白云石、铁白云石、菱镁矿等，其次为石英、云母、长石和粘土矿物等；化学成分主要为CaO、MgO和CO2，其次为SiO2 、TiO2 、FeO、Fe2O3、Al2O3、K2O、Na2O、H2O以及某些微量元素。
通常为灰色、灰白色。
性脆。
具粒屑（如岩屑、生物碎屑等）、生物骨架（如珊瑚、层孔虫等）、晶粒（粗晶、中晶、细晶、微晶等）和残余（残余生物、残余鲕状）结构。
构造类型复杂、多样，有叠层构造（如常见于潮坪地区的叠层石）、乌眼构造和缝合线构造。
多呈厚层或薄层状产出。
可分为石灰岩和白云岩两大岩石类型。
①石灰岩类。
主要矿物为方解石（＞50％），其次为白云石、菱镁矿、石英、长石和粘土矿物等。
常见岩石类型有内碎屑灰岩，生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩、球粒灰岩、泥晶灰岩、石灰华和泉华等。
②白云岩类。
主要由白云石(＞50％)组成，其次为方解石、菱镁矿、石英、长石、粘土矿物等。
常见岩石类型有同生白云岩、碎屑白云岩、成岩白云岩和后生白云岩等。
因受物理化学条件变化的影响，常发生白云岩化、膏化、硅化、重结晶及溶蚀等后生作用。
岩性较脆弱，易遭风化溶蚀，在碳酸盐岩发育地区常形成石林、溶洞、地下暗河等地貌景观，通称喀斯特地形。
碳酸盐岩在地壳中分布仅次于泥质岩和砂岩，约占沉积岩总面积的20％，几乎在各个地史时期都有形成。
中国各地，特别是西南地区，也广泛分布有碳酸盐岩，其成岩时代主要为震旦纪、寒武纪、奥陶纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪。
许多金属矿产（如铜、铅、锌、汞、锑、钼、钴、银等）和非金属矿产（如重晶石、天青石、石棉、自然硫、水晶、萤石、冰洲石等）在成因上都与碳酸盐岩有关。
世界上与碳酸盐岩有关的石油和天然气储量占总储量的50％，产量约占总产量的60％。
流纹岩（rhyolite）一种酸性喷出岩。
成分与花岗岩相当。
灰白色或浅粉红色。
常见有流纹构造和斑状玻璃质、球粒、霏细、显微文象等结构。
碳酸盐岩沉积学
（3）流体中Mg2+离子浓度与碳酸盐矿物晶体形态的关系
流体中Mg2+浓度增加（或称为Mg2+的毒化作用）限制碳酸盐晶体的侧向生 长，因而海相碳酸盐沉积物或海相碳酸盐胶结物常具有一向延长的晶体形 态，而淡水胶结物则有等轴（粒状）的晶体形态 流体中Mg2+浓度 增加
（4）成岩过程中碳酸盐矿物的转变
LMC HMC A DLMC & D
1.3 陆源碎屑矿物
碳酸盐岩中的陆源碎屑矿物包括石英、长石、岩屑碎 屑粘土矿物以及云母等，其研究方法与碎屑岩的研究方法 是类似的。
自 生 二 氧 化 硅 矿 物 ， 残 余 体 腔 孔
1.4 沉积成岩过程中碳酸盐矿物的转变和 微量元素的迁移
1.4 .1 碳酸盐矿物的转变
(1)沉积碳酸盐矿物的晶体化学习性 碳酸盐矿物的结晶类型与其阳离子半径的关系
Ba
1 .2 5 1. 34
6
菱镁 矿
பைடு நூலகம்
6
菱锌 矿
6
菱铁 矿
6
菱锰 矿
6
菱镉 矿
6 9
方 解 石
9
9
白铅 矿物
9
毒重 石
文 天青 石 石
三 方 晶 系 方解 石 型 晶 格
斜 方 晶系 文 型 晶 格
因此，判断原始胶结物应是镁方解石，而还是文石，应依据以下两点： 1）矿物中Sr的含量 2）矿物中是否残留有文石晶体 3) 如果不具有阴极发光且铁、锰含量低则其原始矿物可能是方解石 return
104 (3.402A)
文石属斜方双锥晶类，晶体常为柱 状，集合体多呈纤维状或柱状。在碳酸 盐岩中，文石主要有两种成因： ①海水中的化学沉淀物; ②生物成因,如构成软体类动物的壳。
沉积岩石学—— 碳酸盐岩
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，2003.⑥Greensmith J T主编《Petrology of the sedimentary rocks》（7th ed.），Unwin Hyman，1989.复习思考题：①碳酸盐岩的矿物成分包括哪些？②碳酸盐岩的主要结构组分有哪些？它们的含义分别是什么？③内碎屑的成因及不同粒级内碎屑的环境意义是什么？④试述鲕粒类型与鲕粒形成的水动力条件的关系。
碳酸盐岩地层的沉积与演化过程
碳酸盐岩地层的沉积与演化过程碳酸盐岩是一种由碳酸钙或镁的化学沉淀形成的岩石。
它常见于海洋环境，特别是热带海洋，因为热带地区的海水富含钙离子，并且具有适宜的温度和pH值来促使沉淀的形成。
碳酸盐岩地层的沉积与演化是一个复杂的过程，涉及多个因素的相互作用。
1. 沉积环境碳酸盐岩的沉积环境通常是浅海或较浅的湖泊盆地。
在这些环境中，适宜的温度和盐度使得海洋生物能够活跃地进行生活和繁殖。
这些生物包括珊瑚、藻类、贝类和螺旋类动物。
它们通过吸收海水中的溶解性钙离子，利用其身体外壳或骨骼来沉淀碳酸钙，逐渐形成岩石堆积。
2. 沉积过程碳酸盐岩的沉积过程主要涉及两个方面：生物沉积和化学沉积。
生物沉积是指生物对钙离子进行吸收和利用，通过生物体表面或内部骨骼所沉淀的碳酸钙。
化学沉积是指无生物作用的碳酸盐沉淀，主要依靠溶液饱和度的改变来促使碳酸钙沉淀，如海水浓缩、水体蒸发等。
3. 沉积特征碳酸盐岩地层具有明显的特征，例如粒度细腻、颗粒均匀、质地坚硬等。
这是因为碳酸盐岩的沉积物是由细小的碳酸钙晶体组成的，这些晶体通过水流或风暴的作用聚集在一起，形成坚固的结构。
此外，由于碳酸盐岩主要形成于浅海或湖泊环境，其地层往往呈层状或似石灰岩的结构。
4. 演化过程碳酸盐岩地层的演化是一个长期的过程。
随着时间的推移，地壳的运动和地质力学作用会使得碳酸盐岩地层发生变形和破裂。
此外，碳酸盐岩还容易被化学作用侵蚀，例如酸性降水和地下水的侵蚀。
这些作用会导致碳酸盐岩地层的溶解和溶蚀，形成洞穴和地下河道等地貌特征。
总结起来，碳酸盐岩地层的沉积与演化是一个复杂的过程，包括生物沉积、化学沉积以及地质力学和化学作用等多个因素的相互作用。
通过了解碳酸盐岩的形成和演化过程，可以更好地理解地球历史上的地质变迁，并对地质资源勘探和环境保护提供重要参考。
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–由于碳酸盐沉积物或碳酸盐岩中孔隙水的性质 发生变化而引起碳酸盐矿物或其它成分发生溶解 的作用。是介质溶液的化学平衡遭到了破坏
• 1.发生条件 1.发生条件
–CaCO3不饱和，并为弱酸性 CaCO 不饱和， –孔隙水具有流动性 孔隙水具有流动性
• 2.发生阶段 2.发生阶段
–成岩作用各个阶段 成岩作用各个阶段
–类似碎屑岩 类似碎屑岩 –压实作用 压实作用 –压溶作用 压溶作用
• 缝合线 • 颗粒间缝合接触
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
一、碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型 碳酸盐沉积物（ （五）压实作用和压溶作用
压实作用和压溶作用
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
一、碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型 碳酸盐沉积物（ 硅化作用
一、碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型 碳酸盐沉积物（ （一）溶解作用
非选择性溶解 形成的孔隙
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
一、碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型 碳酸盐沉积物（ （二）碳酸盐矿物的转化和重结晶作用
• 1.矿物的转化作用 矿物的转化作用——方解石化作用 矿物的转化作用 方解石化作用
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
一、碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型 碳酸盐沉积物（ （三）胶结作用
–类似于碎屑岩，把碳酸盐颗粒或矿物粘结起来 类似于碎屑岩， 类似于碎屑岩 使之变成固结的岩石，其途径是形成胶结物。 使之变成固结的岩石，其途径是形成胶结物。
• 孔隙充填作用
–1.胶结物的种类 1.胶结物的种类 1.
• 非选择性溶解
–溶孔、溶缝、溶洞 溶孔、溶缝、
• 4.石油地质意义重要 4.石油地质意义重要
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
一、碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型 碳酸盐沉积物（ （一）溶解作用
选择性溶解 形成的孔隙
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
一、碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型 碳酸盐沉积物（ （一）溶解作用
• 3.成岩各阶段溶解作用的特点 3.成岩各阶段溶解作用的特点
–成岩早期 成岩早期
• 选择性溶解
–不稳定组分（文石、高镁方解石）先被溶解 不稳定组分（文石、高镁方解石） –常形成铸模孔
–成岩晚期 成岩晚期
– 文石、高镁方解石→低镁方解石 文石、高镁方解石→
• 2.重结晶作用 重结晶作用
–晶体长大 晶体长大
• ——进变新生变形作用 进变新生变形作用
–→微亮晶 →
–晶体缩小 晶体缩小
• ——退变新生变形作用 退变新生变形作用
–→微泥晶 →
亮晶鲕粒灰岩，方解石充填负鲕粒， 亮晶鲕粒灰岩，方解石充填负鲕粒， 粒缘为纤维状方解石胶结，纤维长短 粒缘为纤维状方解石胶结， 近似，原为文石或高镁方解石 近似，
– 泥状晶－－文石、高镁方解石 泥状晶－－文石、 －－文石 – 纤维晶－－文石、高镁方解石 纤维晶－－文石、 －－文石 – 粒状晶－－方解石、白云石 粒状晶－－方解石、 －－方解石
• 3.胶结物的结构 胶结物的结构
– 环边状、新月形、晶粒、连晶式 环边状、新月形、晶粒、
• 4.胶结物常具世代（两个或两个以上的世代） 胶结物常具世代（两个或两个以上的世代） 胶结物常具世代
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
三、碳酸盐岩成岩阶段与成岩环境的划分及其主要标志
• 1.同生阶段 同生阶段
– 大气淡水环境 – 海（湖）底（水）环境 – 混合水环境
• 2.早成岩期 早成岩期——浅埋藏成岩环境 早成岩期 浅埋藏成岩环境 • 3.晚成岩期 晚成岩期——深埋藏成岩环境 晚成岩期 深埋藏成岩环境 • 4.表生期 表生期——表生成岩环境 表生成岩环境 表生期
– 早期－－纤维状、马牙状 早期－－纤维状、 －－纤维状 – 后期－－晶粒状 后期－－晶粒状 －－
亮晶鲕粒灰岩， 亮晶鲕粒灰岩， 方解石胶结物 纤维状、叶片 纤维状、 状—细晶粒
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
一、碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型 碳酸盐沉积物（ （四）交代作用
–白云化作用 –去白云化作用（方解石化作用）√ –硅化 –石膏化和硬石膏化√ –去石膏化√ –菱铁矿化 –黄铁矿化
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
去白云化作用
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
去白云化作用
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
一、碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型 碳酸盐沉积物（ （五）压实作用和压溶作用
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
二、碳酸盐沉积物沉积后作用的环境
• 按水的特征及其是否充满孔隙
–（一）海水环境（海水渗流及海水潜流亚环境） 海水环境（海水渗流及海水潜流亚环境） –（二）大气淡水环境（淡水渗流和淡水潜流亚环境） 大气淡水环境（淡水渗流和淡水潜流亚环境） –（三）海水—淡水混合环境 海水— –（四）埋藏环碳酸盐类矿物
–方解石、文石、高镁方解石、白云石、铁方解石、铁白云石 方解石、文石、高镁方解石、白云石、铁方解石、 方解石
• 非碳酸盐矿物
–海绿石、石膏、硬石膏、盐类 海绿石、石膏、硬石膏、 海绿石
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
一、碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型 碳酸盐沉积物（ （三）胶结作用 • 2.胶结物的形态 2.胶结物的形态
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
第六章 碳酸盐岩
第七节 碳酸盐沉积物（岩）的沉积后作用
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
碳酸盐沉积物（ 第七节 碳酸盐沉积物（岩）的沉积后作用
碳酸盐沉积物的 沉积后作用类型及研究方法 与碎屑岩的类似 或基本相同
沉积学_ 沉积学_碳酸盐岩
一、碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型 碳酸盐沉积物（ （一）溶解作用