14第十四章 白云岩

——由以化学沉淀方式从 水体中直接沉淀出的化学计量的白云石所组成 白云岩。 2、次生白云岩——指一切非原生沉淀作 用形成的白云岩或一切由交代作用或白云化作 用生成的白云岩。
①同生白云岩——指刚沉积的碳酸钙沉积物或 者是原白云石沉积物，在沉积环境中，而且还仍然在 沉积水体的影响下，在沉积物与水界面处，通过交代 作用或白云化作用所形成的白云岩。
现代潮上地带的白云石壳就是这样形成的。
在加勒比海巴哈马群岛安德鲁斯岛西岸的潮上带， 也发育着白云石壳。
“萨布 哈”(Sabkha) ——潮上 带的盐水沼泽(阿拉伯 语)。
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
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
2、不具交代结构或其他交代现象的白云
岩。
原生沉淀成因？还是 次生交代成因？
第二节 白云岩的生成机理
Mechanisms of dolomitization 白云岩的成因问题，主要是白云岩的生成 机理问题，是碳酸盐岩岩石学中最复杂的、争 论时间最久的、最难解决的问题之一。
20世纪60年代以来，出现了一系列的白云 化学说。
2、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 Dorag dolomitization
前述三种白云石生成的机理，都有一个共同点， 即都需要干热的气候，都需要高Mg/Ca比率的盐水， 都把白云石当作一种蒸发矿物看待。 还有一些白云岩，如广泛分布的与陆表海陆棚或 构造高地共生的白云岩，并没有蒸发岩，也缺乏潮上 环境的成因标志。 巴迪奥札曼尼（Badiozamani，1973)提出了大气 水（淡水）与海水混合的白云化作用的机理。
一、原生沉淀作用
primary precipitation
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，在实验室中尚 未合成出真正的、化学计量的白云石。 在已发现的近代白云石实例中，最“过 硬”的原生白云石的实例有两个。
澳大利亚南部的考龙泻湖中的白云石
特点：水很咸、PH值很高、植物很茂盛
第十四章 白云岩
Dolostones
第十三章 白云岩
Chapter 6.2 Dolostones
思考题：《实验指导书》P83第165~166题
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？
第一节 白云岩岩类学
Petrography of dolostones
一、概念
Folk和Land还设计了一个盐度、Mg/Ca与 白云石和方解石结晶范围图解。
第三节 白云岩的成因分类
Genetic classification of dolostones
根据白云岩的生成机理，白云岩可分为原 生白云岩和次生白云岩两大类。 原生白云岩 同生白云岩 准同生白云岩 成岩白云岩 后生白云岩
3、其它白云岩术语 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
但在大气淡水环境中，由于离子浓度很低， 晶体生长几乎不受杂质干扰。当结晶速很慢时， 矿物与周围的溶液将处于近理论上的平衡状态。 这时，即使Mg/Ca比率很低甚至接近于1:1，也 可以形成有序的化学计量成分的白云石。 Folk和Land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。
基本原理
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。
4、碎屑白云石
七、控制白云石结晶的主要因素——
Mg/Ca、盐度和结晶速度
Folk和Land(1975)在对各种环境中的白云石结 晶作用进行研究之后，提出了控制白云岩结晶作用 的主要因素为溶液的Mg/Ca比率、盐度和结晶速度 。 白云石是一种很难形成的矿物，其晶格是Ca2+ 、Mg2+、CO32-离子层相互交替而成。由于Ca2+和 Mg2+性质相似，在自然界的结晶作用过程中，很难 使他们严格地分离。
五、调整白云化作用
Dolomitization by cannibalization
古德尔和加曼（Goodell and Garman，1969）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。
戴菲斯等（Deffeyes et al.，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。
他们还做了一个令人信服的模拟试验。
塑料槽1×2ft，宽1/2in
海洋—黑灰色
渗透沉积物—冰晶石砂， 开始为白色 潮上带—略高于海平面 九水硝酸铬，饱和溶液 的相对密度为1.45
六、其他白云化作用
1、生物白云化作用 能直接生成白云石的生物，现在只知道一 种，即海胆。海胆牙齿的致密轴带含有白云石。 但许多生物可以沉积出镁方解石。在成岩 作用过程中，镁方解石中的镁可以释放出来， 从而形成富镁的粒间水，这种粒间水可以使其 周围的碳酸钙白云化。
2、埋藏白云化作用 在沉积物被埋藏以后，在成岩作用阶段， 白云石可以作为砂岩的胶结物而出现。 3、热液白云石和变质白云石
白云岩——主要由白云石组成的沉积碳酸 盐岩。
二、白云岩的结构分类
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。（教材P173）
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。（教材P174）
1、原理 Badiozamani首先用实验方法证明大气水 与正常海水的混合液对方解石和白云石的饱和 程度的影响。
在海水为5~30% 的混合液范围内，将 发生方解石被白云石 交代的作用，即白云 化作用。
Badiozamani用这一混合白云化作用的机 理解释美国威斯康星的中奥陶统的白云岩的成 因，得到了满意的效果。
三、回流渗透白云化作用
Dolomitization by seepage-refluxion
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。
②准同生白云岩——指刚沉积不久的碳酸钙沉 积物，虽然其沉积环境条件并未变化，但它已基本上 脱离了其沉积的水体，基本上不再受其沉积水体的影 响，是通过交代作用或白云化作用而生成的白云岩。 ③成岩白云岩——指碳酸钙沉积物在其成岩作用 过程中由交代作用或白云化作用所生成的白云岩。 ④后生白云岩——指在石灰岩形成以后，由交代 作用或白云化作用生成的白云岩。
白云石晶体大多<1μm。内部是化学计量 的白云石(Ca50Mg50)，外部是富钙的。 白云石的堆积速度为0.05~0.09μm/ka。真 是太慢了!
二、毛细管浓缩作用——准同生 白云化作用
Capillary concentration—— Penecontemporaneous dolomitization 在现代热带地区的潮上带，其表层的碳酸 盐沉积物中正在进行着准同生白云化作用。
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。 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。 Friedman and Sanders(1967)把这一作用 叫做“毛细管浓缩作用”。 许靖华和西根撒勒(Hsu and Siegenthaler， 1969)把这一作用叫做“蒸发泵作用 ”(evaporative pumping dolomitization)。
但是，如果溶液很稀即溶液的盐度很低， 缺乏干扰离子，而且结晶速度很慢，那么Mg2+ 和Ca2+就可能较好地分离，形成各自的离子层， 从而有可能形成化学计量的白云石。 相反，如果溶液盐度较高，干扰或竞争离 子较多，结晶速度也较快，那么晶格要求相当 严格的白云石就难以形成了。
例如，在蒸发条件下，虽然有高浓度的Mg2+、 Ca2+ 、 CO32-离子，但要它们结晶成晶格构造要求严 格的白云石，却是困难的。
1、原理
在这种潮上带， 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。 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。 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。