《沉积岩石学》第十一章 碳酸盐岩概论
沉积岩石学 第十一章 碳酸盐岩概论
（6）区域性碳酸盐岩岩相古地理学研究有了重大的发展。
（7）现代和古代岩溶研究为油气水勘探提供了理论依据。 （8）建材及化工系统对碳酸盐的研究取得效益。Biblioteka 二、碳酸盐岩岩石学研究发展趋势
• 1、海相碳酸盐岩岩石学的基础研究有待加强。 • 2、碳酸盐岩成岩作用研究有待深入。 • 3、加强海相碳酸盐岩层序地层学研究。 • 4、针对碳酸盐岩易变性和易溶性进一步开展成岩作用研究。 碳酸盐成岩作用研究从定性向定量发展仍需加强。 • 5、我国海相碳酸盐岩地层找油工作有待突破。 • 6、完善碳酸盐岩测试技术，提高分析化验精度，开展地质 建模和数值模拟。
• 第十一章 碳酸盐岩概论 • 第一节 概述 • 第二节 碳酸盐岩的成分及颜色 • 第三节 碳酸盐岩的结构组分 • 第四节 碳酸盐岩的构造
本章重点
１、各种碳酸盐结构组分的概念、特征及成因意义
２、常见碳酸盐构造的概念、特征及成因意义
第一节 概述
• 一、碳酸盐岩岩石学研究现状
• 1、国外碳酸盐岩岩石学研究现状 （1）非单一的化学成因。结构－成因分类。碳酸盐岩是多 种作用或多种形成机理的综合产物。岩石类型反映沉积相特征和 水动力条件，碳酸盐岩类学和岩相古地理学联系起来 。 （2）能量观点。定量标志的引入。
（3）白云岩及白云岩形成机理，出现许多全新的白云石及 白云岩生成机理的观点或学说。
（4）碳酸盐沉积物的沉积后作用。碳酸盐沉积物（岩）具 有易变易溶和易成岩等特点。
• 一、碳酸盐岩岩石学研究现状 • 1、国外碳酸盐岩岩石学研究现状 （5）现代碳酸盐沉积模式。出现了新的碳酸盐岩的岩 相古地理学。
（6）化石岩石学。化石岩石学推进了碳酸盐岩类学和 古地理学的研究 。
• ２、鲕粒（鲕石）
11第十一章碳酸盐岩概论2
3、藻粒(藻团块)
泥－亮晶含藻团块砂屑灰岩。照片中部为一藻团块。塔里木盆地解放 127井，上奥陶统吐木休克组，5421.3m，（—）10×2.5。
4、球粒与粪球粒
1)、球粒：通常把较细粒的（粗粉砂级或砂级）、 由灰泥组成的、不具特殊内部结构的、球形或卵形的、 分选较好的颗粒，叫做球粒（pellet）。 成因：球粒的成因主要有两种。一是机械成因， 即是分选和磨圆都较好的粉砂级或砂级的内碎屑；二 是化学凝聚成因。 2)、粪球粒：生物粪便形式排出的、形状近于卵 形和椭球形的富含有机质而大小均匀的颗粒。Faecal pellet 即粪球是典型生物成因。粪球粒中有机质含量较 高，在薄片中呈暗色，这是鉴别粪球粒的重要特征。
5、葡萄石
5、葡萄石
5、葡萄石、豆粒和团块 3)团块：是指通过胶结、凝聚或蓝藻粘液粘结碳 酸盐沉积物而形成的无特殊(规则的)内部结构的复合 颗粒，它既包括葡萄石、藻团块，也包括灰泥相互粘 结凝聚形成的颗粒。 与内碎屑不同，团块是通过胶结或粘结作用原地 形成的，是凝聚成因的，其边缘一般不切割所含的颗 粒（如鲕粒、球粒等）。
三、胶结物基本特征
亮晶方解石胶结物与粒间灰泥的区别： 亮晶晶粒较大，灰泥则较小； 亮晶方解石清洁明亮，灰泥则较污浊； 亮晶胶结物常呈现特征的结构并常有世代和期 次，一世代胶结物常为栉壳状，第二世代多为叶 片状或粒状；灰泥则没有； 亮晶胶结物主要形成有孔隙发育而灰泥很少颗 粒灰岩中，这种颗粒灰岩一般是高能环境下的产 物，灰泥一般为低能或快速堆积。 灰泥重结晶方解石晶体与亮晶方解石区分开， 就有一定困难。
碳酸盐岩的构造
碳酸盐岩构造十分多样，碎屑岩中的构造几乎 都可以出现在碳酸盐岩中；此外，碳酸盐岩还常有 一些自己独有的构造类型，如 叠层石、
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1
（二）分布
1、平面分布：
分布面积占沉积岩总面积的 20% ，仅次于泥质岩和砂岩， 居第三位；在我国则占50%。 主要分布于海洋环境，其次为湖泊和其他环境。 2、垂向（时代）分布： 碳酸盐岩广泛发育于各地质时代，我国最老的碳酸盐岩 产于山西五台山地区二十五亿年前的五台山群底部及其下部 的阜平群。我国南北方的元古代、晚前寒武纪、寒武纪、奥 陶纪以及南方的泥盆纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪均有发育。
第三节 碳酸盐岩的结构组分
碳酸盐岩主要由颗粒、泥晶、亮晶胶结物、生物格 架和晶粒五种结构组分组成。
1.自生颗粒（颗粒） 指在沉积盆地内由化学、生物、机械或它们的复 合作用形成的力度不小于粉砂级的颗粒状矿物集合 体（也可以是单晶体）。
福克（1959，1962）：异化颗粒、异化组分 分类：内碎屑、鲕粒、藻粒、球粒、生物颗粒
（7）生物颗粒
生物碎屑泛指经过搬运和磨蚀或未 经搬运和磨蚀的生物化石碎屑及完整的 生物化石个体。 a未破碎的完整单体生物骨骼化石称骨粒；
b破碎的单体生物骨骼化石碎片称骨屑。
2.泥晶（泥晶基质、灰泥）
泥晶是与颗粒相对应的一种结构组分。泥晶 与颗粒的界限，一般以0.005mm为界。
3.胶结物
2．泥晶结构：
主要由泥晶组成，其它组分小于10%。 形成于低能环境下，由化学或生物化学作 用沉淀形成的灰岩具此结构。
3．生物骨架结构：
由生物骨架或粘结的生物与架间充填 物构成。架间充填物可以是灰泥、亮晶胶 结物或碳酸盐颗粒。
4．晶粒结构：
几乎全部由重结晶或交代形成的晶粒组 成 。岩石经过强烈的重结晶或交代作用， 原生结构特征基本消失。
福克分类的缺点：
（1）亮晶方解石胶结物其实不是一个独立的结构 组分，因此，该分类方案实际是两端元分类 （2）没有考虑重结晶作用 （3）界线过多，且不统一 （4）采用“正常化学岩”和“异常化学岩”这些 非描述性的成因术语并不恰当，甚至有错误，如把 “微晶石灰岩”当作正常化学岩欠妥，因为其成因 有化学沉淀的、机械破碎的和生物的。
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4．多学科的交叉渗透，形成了一些新的分支学科
在学科之间相互渗透已日益普遍的今天，沉积岩石学和沉积学也与一些相
关学科交叉，形成了一些新的分支学科，例如沉积学和砂泥运动力学的结合形 成了沉积动力学，沉积学与物理、化学、热力学及有机化学结合形成了储层沉 积学、有机地球化学，沉积学与地震地层学结合形成了层序地层学，板块构造 学与沉积学结合形成了构造地层学，有机地球化学与沉积—成岩作用理论及层 控矿床学结合形成了生物成矿作用的学说和油藏地球化学，沉积学与测井学的 结合形成了测井沉积学。今后除了进一步完善上述新学科体系、理论水平、应 用范围，还应着眼于21世纪的高新科技的发展，扩大和发展新的交叉学科。
3.水和大气的作用
水和大气是母岩风化的主要营力，也是母岩风化产物以及火山物质等 搬运的主要介质。绝大多数沉积岩都是在水体中沉积的，所以有些人把沉 积岩称作“水成岩”。其实水成岩只是沉积岩的一部分，还有主要由风的作 用形成的“风成岩”和主要由冰川作用形成的“冰碛岩”。相反，这种地表条 件下的水和大气作用，在岩浆岩和变质岩的形成过程中，则是不重要的。
4.生物作用和生物化学作用
生物作用和生物化学作用也是沉积岩形成的重要因素。 有的沉积岩，如生物礁石灰岩、硅藻岩和煤等，主要是由生 物遗体形成的，此即所谓的“生物岩”。还有一些沉积岩，是 在生物作用的影响下或参与下，通过生物化学作用形成的， 这类沉积岩统称为“生物化学岩”。相反，在岩浆岩和变质岩 的生成过程中，生物作用及生物化学作用则是微不足道的。
一、沉积岩的基本概念
沉积岩是组成岩石圈的三大类岩石（岩浆岩、变质岩、 沉积岩）之一。它是在地壳表层条件下，由母岩的风化产 物、火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分，大都经 搬运作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。
11沉积岩沉积相第十一章碳酸盐岩概论2
3、藻粒(藻团块)
泥－亮晶含藻团块砂屑灰岩。照片中部为一藻团块。塔里木盆地解放 127井，上奥陶统吐木休克组，5421.3m，（—）10×2.5。
4、球粒与粪球粒
1)、球粒：通常把较细粒的（粗粉砂级或砂级）、 由灰泥组成的、不具特殊内部结构的、球形或卵形的、 分选较好的颗粒，叫做球粒（pellet）。 成因：球粒的成因主要有两种。一是机械成因， 即是分选和磨圆都较好的粉砂级或砂级的内碎屑；二 是化学凝聚成因。 2)、粪球粒：生物粪便形式排出的、形状近于卵 形和椭球形的富含有机质而大小均匀的颗粒。 即粪球是典型生物成因。粪球粒中有机质含量较 高，在薄片中呈暗色，这是鉴别粪球粒的重要特征。
6、造礁生物（苔藓虫、珊瑚）
藻粘结生物砂砾屑 灰岩，变口目苔藓 虫及扭心珊瑚,藻粘 结现象，塔中16井 4242米,单片光X10
6、造礁生物（海绵）
托盘海绵骨架岩中的托盘海绵，塔中44井4923.26米， 单片光X6
6、造礁生物（群体珊瑚）
珊瑚障积岩，四方管珊瑚, 塔中161井4500.19米,单 片光X6
生物格架
一般认为，生物格架包括生物骨骼格架和生物粘结 格架等类型，而以前者为主。 1、概念：生物骨骼格架是原地生长原地保存的群体 造礁生物如珊瑚、苔薛、海绵、层孔虫等的骼所形成 的坚硬的碳酸盐岩的结构组分。 2、骨骼格架的特征：群体造礁生物的骨骼；原地生 长原地保存，与层面垂直，保持原生长状态。 3、粘结格架：由蓝藻和红藻等藻类的粘液粘结灰泥、 颗粒、生物碎屑等其他碳酸盐组分形成的具有搞浪性 的格架称粘结格架。如各种叠层石。 生物格架和粘结格架均是礁碳酸盐岩的不可缺少的 结构组分，所以也称礁格架。
3、藻粒(藻灰结核)
3、藻粒(藻灰结核)
3、藻粒(藻灰结核)
《沉积岩石学》复习笔记
第一章：绪论沉积岩：他是在地壳表层的条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分，经搬运作用、沉积作用及沉积后作用而形成的一类岩石。
沉积岩石学：沉积岩石学是研究沉积岩的物质成分、结构构造、分类和形成作用，以及沉积环境分布规律的一门科学。
“地壳表层”：是指大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈的上层。
它是包围地球表面的一个圈层，沉积岩就生成在这个圈层中，所以可以把它称为沉积岩生成圈或沉积圈。
沉积岩的原始物质有：母岩的风化产物、火山物质、有机物质、以及宇宙物质等，其中母岩的风化产物是最主要的。
第二章：沉积岩的形成及演化风化作用：是地壳表层岩石的一种破坏作用。
引起岩石破坏的外界因素有温度的变化、水以及各种酸的溶蚀作用、生物作用、各种地质应力的剥蚀作用等。
在这些因素的共同影响下，地壳表层的岩石就处于新的不稳定状态，逐渐地遭受破坏，转变为风化产物。
风化作用按其性质可分为：物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。
物理风化作用：岩石主要发生机械破碎，而化学成分不改变的风化作用，称为物理风化作用。
引起物理风化作用的主要因素有：温度的变化，晶体生长，重力作用，生物的生活活动，水、冰及风的破坏作用。
物理风化的总趋势是使母岩崩解，产生碎屑物质，其中包括岩石碎屑和矿物碎屑等。
化学风化作用：在氧、水和溶于水中的各种酸的作用下，母岩遭受氧化、水解和溶滤等化学变化，使其分解而产生新矿物的过程称为化学风化作用。
碎屑物质（主要是母岩风化物中的碎屑物质）在流体的作用下，将进入搬运状态向它处转移；在一定条件下，还会从搬运状态转变为沉积状态，沉积下来的沉积物可长期固定下来不再移动；也可由于地壳上升、侵蚀基准面下降、使得沉积下来的碎屑物质重新遭受剥蚀而被搬运。
搬运和沉积碎屑物质的流体主要是流水和大气、在高寒地区的冰川和干旱地区的风也是搬运和沉积碎屑物质的地质应力。
一般来说，牵引流搬运颗粒的动力主要是推力，多半是从高处往低处搬运，但有时也从低处往高处搬运。
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）
第十一章 岩相古地理研究与编图
第十一章岩相古地理研究与编图（Study and complilation of lithofacies paleogeography）第一节相标志（Facies markers）学时：1学时基本内容：岩性相标志、地化相标志、古生物相标志重点：岩性相标志难点：地化相标志和古生物相标志教学思路：以前从沉积相讲到沉积特征，包括相标志，因此本节教学以复习回顾为主，先讲相标志在相分析中的意义，再展开讲述三大类相标志。
主要参考书：刘宝珺、曾允孚主编《岩相古地理基础和工作方法》第二、三、八、九、十章，地质出版社，1985赵澄林、朱筱敏主编《沉积岩石学》附录（油区岩相古地理研究方法提纲），石油工业出版社，2001复习思考题：①相标志在相分析中的意义是什么？②常用的岩性相标志有哪些？③哪些岩石类型具有明确的指相意义？④说明B、Sr/Br、Sr/Ca、Th/U、Mn/Fe、O18/O16、C13/C12等主要元素的指相意义⑤说明痕迹化石的形态特征与沉积环境的关系教学内容提要：一、岩性标志1. 颜色颜色是沉积岩最直观、最醒目的标志。
按成因可分为继承色、自生色和次生色。
其中自生色主要取决于岩石中含铁自生矿物及有机质的种类和数量，粘土岩、化学岩和生物化学岩的自生颜色对古水介质的物理化学条件有良好的反映，是良好的地球化学指标。
2. 岩石类型岩石类型本身不是鉴别沉积相的良好标志。
但与陆源碎屑岩共生的碳酸盐岩、硅岩、蒸发岩和红色岩层等具有一定的指相性。
各类岩石的百分比或比率具有重要指相意义，以此类数据编制的岩石类型图是编制油区岩相古地理图的重要基础图件。
特定环境中形成的岩石（如浊积岩等）具有良好的指相性。
3. 自生矿物自生矿物具有良好的指相性。
海绿石和鲕绿泥石都是含铁的硅酸盐矿物，为海相标志。
自生粘土矿物可反映水介质条件，大陆环境主要是酸性介质，以高岭石为主；海洋环境粘土沉积多以伊利石和蒙皂石为主。
自生磷灰石或隐晶质胶磷矿是海相标志。
11第十一章碳酸盐岩概论1
粉屑颗粒：其特征与砂屑基本相同，仅粒级较
小罢了。但是，圆度和分选均较好的粉屑却与 球粒很难区别。
泥屑：泥级的内碎屑；从理论上讲，肯定是存
在的；仍然难以把这种碎屑成因的泥屑与化学 沉淀成因的泥晶以及生物成因的泥级生物颗粒 区分开。因此，在通常情况下，使用“碳酸盐 泥”或“泥”、“灰泥”、“云泥”这些概括 性的术语来概括这三种成因的泥。
重要的生油岩和储油岩。在当前国内外的大油
气田中，碳酸盐岩产层占50％，产量占60％。
1．国外碳酸盐岩岩石学研究现状
在碳酸盐岩成因方面的成果：
1、非单一的化学成因； 2、能量观点； 3、白云石及白云岩生成机理；
4、碳酸盐沉积物的沉积后作用；
5、结构一成因分类。
1．国外碳酸盐岩岩石学研究现状
6.现代碳酸盐沉积模式的建立。
1、内碎屑 （砾屑）
含云石砾砂屑灰岩。砾屑多呈椭圆状。轮南12井，下奥陶统蓬莱坝组， 5596.5m，（－）10×2.5。
竹叶状砾屑灰岩是最好的一个实例。
砾屑多呈扁饼状，其侧面常呈长条状似竹叶，故常 称其为竹叶状砾屑。
其磨圆度通常相当好，分选好到中等。 砾屑之间多为灰泥基质，亮晶胶结物少见，
第二节
碳酸盐岩的物质成分
一、碳酸盐岩的矿物成分
碳酸盐矿物和非碳酸盐矿物
（一）碳酸盐矿物 carbonate mineral
主要由方解石及白云石两种碳酸盐矿物组成 。现代的碳
酸盐沉积物中还常见高镁方解石、文石。此外在一定的
环境条件下还可有 铁白云石、菱镁矿、菱锰矿、菱铁矿 等碳酸盐矿物。
以方解石为主的碳酸盐岩称石灰岩，以白云石为主的碳
第十一章 碳酸盐岩概论
第十一章
资源勘查工程专业《沉积岩石学》教学大纲
资源勘查工程专业《沉积岩石学》教学大纲课程名称：中文名称：沉积岩石学；英文名称：Sedimentary Petrology课程编码：131031学分：5分总学时：80学时，其中，理论学时：56学时，实验学时：24学时适应专业：资源勘查工程专业先修课程：地球科学概论、结晶学与矿物学、普通岩石学、古生物地史学执笔人：何幼斌审订人：李维锋、胡明毅一、课程的性质、目的与任务《沉积岩石学》属于学科基础课。
沉积岩的分布面积很广，大陆表面约有75%的面积被沉积层覆盖，大洋底几乎全部被沉积物和沉积岩所覆盖。
沉积岩石学是研究沉积岩（包括沉积矿产）的特征、生成及其在空间和时间上的分布规律的一门地质科学。
是资源勘查工程专业本科生的一门专业核心课，主要讲授沉积岩和沉积相的基本理论和基本知识、以及研究沉积岩和沉积相的基本方法，使学生掌握沉积岩和沉积相的基础理论、基本知识以及鉴别沉积岩的基本技能，学会开展沉积相研究的基本方法。
培养学生具有沉积岩石学基础理论、基本知识、基本技能，为学生学好后续专业课程和毕业后进行油区岩相古地理研究打下良好的基础。
三、教学内容与学时分配第一章绪论（1学时）沉积岩、沉积岩石学、沉积学的概念（重点）；沉积岩石学的研究历史与现状、沉积岩石学的任务及研究方法。
第二章沉积岩的形成及演化（6学时）本章重点是碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用、沉积岩的分类。
第一节沉积岩原始物质的来源母岩的风化作用及其风化产物类型，碎屑岩的矿物成熟度概念及其研究的地质意义，风化壳的概念及其研究的地质意义第二节碎屑物质的搬运和沉积作用碎屑物质在流水、空气、冰川中的搬运和沉积作用第三节溶解物质的搬运和沉积作用溶解物质（胶体溶液、真溶液）的搬运和沉积作用，生物的搬运和沉积作用，机械沉积分异作用和化学沉积分异作用及其二者关系；正常沉积和事件沉积的概念及关系第四节沉积期后变化沉积后作用概念、基本类型、特征及其阶段划分第五节沉积岩的分类第三章沉积岩的构造和颜色（6学时）本章重点是层理、波痕第一节绪论研究沉积岩构造和颜色的意义，沉积构造分类第二节物理成因的构造流动成因的构造、侵蚀成因的构造、同生变形构造、暴露成因的构造第三节化学成因的构造结晶构造、压溶构造、结核第四节生物成因的构造生物遗迹构造、生物扰动构造、生物生长构造、植物根痕第五节沉积岩的颜色第四章陆源碎屑岩（10学时）本章重点与难点：碎屑岩的成分与结构、砂岩分类第一节碎屑的物质成分碎屑物质（矿物碎屑、岩石碎屑）、化学沉淀物质；碎屑岩的化学成分第二节碎屑岩的结构碎屑岩的结构组分（碎屑颗粒、杂基、化学胶结物、孔隙）的概念及各结构组分的特点；碎屑岩的胶结类型、颗粒支撑性质；碎屑岩的结构成熟度概念及研究的地质意义第三节砾岩和角砾岩砾岩的一般特征，砾岩的分类，砾岩主要成因类型的特点，砾岩研究方法和意义第四节砂岩及粉砂岩砂岩的一般特征，砂岩的分类，各类砂岩（石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩、杂砂岩）的特点及其形成环境，通过砂岩资料研究物源区构造背景，粉砂岩的一般特征及粉砂岩的成因第五节粘土岩粘土岩的一般特征，粘土岩的分类及其主要类型的特点，粘土沉积物的沉积后变化及其与油气关系第五章火山碎屑岩（1学时）火山碎屑岩的概念及岩石的一般特征，火山碎屑岩的分类及各主要岩石类型的特征，火山碎屑岩的成因类型及其识别标志第六章碳酸盐岩（8学时）本章重点是与难点：碳酸盐岩的主要结构组分、石灰岩的分类、白云岩的生成机理第一节碳酸盐岩概论碳酸盐岩岩石学研究新进展，碳酸盐岩的物质成分和结构组分特点，碳酸盐岩的构造和颜色。
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。
碳酸盐岩沉积模式
文献综述引言随着塔里木盆地哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩沉积相带及储层特征的不断深入研究，在上奥陶统良里塔格组良一段和良三段见良好的油气显示，其沉积相带（尤其是台缘滩亚相）成为了近年来研究的重点之一。
通过对哈拉哈塘地区大量录井、测井、岩心、薄片及地震等资料的分析以及探讨了该区上奥陶统良里塔格组的岩石类型、沉积特征及台缘滩的展布规律。
台缘滩是优质储层发育的基础，对研究区域良里塔格组潜在油气储量层位的确定具有指导意义。
1 沉积相的概念相这一概念是由丹麦地质学家斯丹诺（Steno，1669）引入地质文献的，并认为是在一定地质时期内地表某一部分的全貌。
1838年瑞士地质学家格列斯利（Gressly）开始把相的概念用于沉积岩研究中，他认为“相是沉积物变化的总和，它表现为这种或那种岩性的、地质的或古生物的差异”。
自此以后，相的概念逐渐为地质界所接受和使用。
20世纪以来，相的概念随着沉积岩石学和古地理学的发展而广为流行，对相的概念的理解也随之形成了不同的观点。
一种观点认为相是地层的概念，把相简单的看做“地层的横向变化”；另一种观点则把相理解为环境的同义语，认为相即为环境；还有人认为相是岩石特征和古生物的总和。
油气田探勘及其他沉积矿产勘探事业的飞速发展促进了对相的研究，使人们对相这一概念的认识更加深入。
目前较为普遍的看法是，相的概念中应包含沉积环境和沉积特征这两个方面的内容，而不应当把相简单地理解为环境，更不应当把它与地层概念相混淆。
《沉积学》（姜在兴，2003）把相定义为沉积环境及在该环境中形成的沉积岩（物）特征的综合。
沉积环境是在物理上、化学上和生物上均有别于相邻地区的一块地表，是发生沉积作用的场所。
沉积环境是由下述一系列环境条件（要素）所组成的：1）自然地理条件，包括海、陆、河、湖、沼泽、冰川、沙漠等的分布及地势的高低；2）气候条件，包括气候的冷、热、干旱、潮湿；3）构造条件，包括大地构造背景及沉积盆地的隆起与坳陷；4）沉积介质的物理条件，包括介质的性质（如水、风、冰川、清水、浑水、浊流）、运动方式和能量大小以及水介质的温度和深度；5)介质的化学条件，包括介质的氧化还原电位（Eh）、酸碱度（pH）以及介质的含盐度及化学组成等。
碳酸盐岩储层地质学
碳酸盐岩储层地质学参考教材：碳酸盐岩储层地质学，强子同主编石油大学出版社，1998一、研究进展与发展方向■储层地质学的一般概念■储层地质学在石油勘探开发中的作用■储层地质学发展前景1.储层地质学概念储层地质学是研究油气储集岩（Reservoir Rock）的一门学科，它是从石油地质学和开发地质学独立出来的一门学科，它与岩石学、地球化学、测井地质学和地震地层学、以及石油地质学和开发地质学有着密切的关系。
储层地质学研究的主要内容：储集岩的成因（形成的条件—沉积环境）和它的物性特征（孔隙度、渗透率、流体饱和度、油气比及油水界面），储层的形成、发展和演化，有效储层的形成和空间上的分布、形状和大小，控制储层特征的基本因素，以及解决储层中某些地质问题所要使用的岩石学、地球化学、地震和测井的方法。
2.储层研究的本质储层研究的本质就是通过精细的地质认识探寻合乎客观实际的统计方法，从而在杂乱无序的数据中寻找某种规律，并利用各种数学方法表述储渗体的时空分布规律。
3.在石油勘探开发中的作用石油聚集在储层中，油气勘探的目的层就是储层。
因此储层地质学的研究在整个油气勘探开发中都是至关重要的，从第一口成功的探井到三次采油的各个阶段都具有重要意义。
世界上有很多由于对储层地质学的重视不够而造成重大损失的实例。
石油地质工作者和开发工程师若不注意储层地质资料，将会带来严重的后果，从而造成重大的经济损失；相反，深入研究储层，将为油气田带来巨大的经济效益。
4.发展前景一些国家和地区上世纪50年代以前发现的老油田，由于勘探阶段对油气储层研究不够，遗留下许多储层地质方面的重大问题尚未解决；上世纪40年代末至50年代现代沉积研究风起云涌，这些研究成果把沉积岩石学推向一个崭新的阶段。
碳酸盐岩的“结构—成因”分类，以及这些分类的成因解释，把砂岩和碳酸盐岩储层研究的沉积学方面的认识加深了，从而提高了对储层沉积学的研究水平。
实践表明，有些沉积岩体在岩性变化不大时孔隙度和渗透率却有很大差别，这使得我们在研究储层沉积学的同时还必须研究储层的成岩作用和它们对储层孔隙性和渗透率的影响。
《沉积岩石学》课程教学大纲
《沉积岩石学》课程教学大纲一、课程目的与任务《沉积岩石学》课程共104学时，包括《沉积岩》部分64学时（含20学时实验课），《岩相古地理》部分40学时。
《沉积岩石学》是地质工程专业（石油地质专业）重要的专业基础课之一。
通过系统学习，使学生掌握沉积岩形成演化和分布特征以及识别方法、使学生掌握主要沉积类型的沉积特征（相标志）、沉积序列和沉积模式以及沉积体与油气成藏要素之间的关系。
同时，为地层学、层序地层学、地球化学、石油地质学、储层地质学以及测井地质学、地震地层学学习和研究提供沉积学基础。
《沉积岩石学》课程的教学任务是，全面了解沉积岩的物质成分、结构、构造、岩石产状和岩层之间的关系，根据沉积岩的原生沉积特点和时空分布规律，阐明沉积岩的物源、沉积岩的成分、沉积岩的结构和构造、沉积相的概念和分类；总结沉积岩形成的理论，包括风化、搬运、沉积及沉积后变化的理论，特别是研究沉积作用及沉积后作用所形成的物质组分和结构、构造特点，不同碎屑岩和碳酸盐岩沉积相的基本特征、沉积相模式、主要识别标志和与油气分布之间的关系、沉积岩形成的沉积环境、沉积砂体的时空分布，恢复沉积古地理面貌，预测沉积矿产的有利分布地区，搞清沉积物（岩）的成因与油气成藏要素之间的关系。
同时，掌握沉积岩和沉积相的综合研究方法。
二、课程基本要求（包括与相关课程之间的联系与分工）1、掌握沉积岩的形成理论及其分布规律理论知识。
2、掌握主要类型沉积岩的岩性特征，观察和描述方法，分类和命名原则，并初步掌握沉积岩的机械分析，染色分析，普通薄片等常规测试鉴定办法。
了解部分先进测试鉴定方法。
要求学生有矿物学、岩浆岩、变质岩基础知识，熟练掌握矿物、岩石的描述和鉴定方法。
3、掌握沉积相概念、不同沉积相类型沉积特征和沉积相模式以及不同沉积相类型的识别方法。
了解不同沉积相类型与油气富集之间的关系。
《沉积岩》部分共64学时，4学分，其中实验课占20学时。
通过学习，要求掌握沉积岩的物质成分、结构、构造、岩石产状和岩层之间的关系，为阐明沉积岩成因及分布规律提供依据；总结沉积岩形成的理论，包括风化、搬运、沉积及沉积后变化的理论，特别是研究沉积作用及沉积后作用所形成的物质组分和结构、构造特点，搞清沉积物（岩）的成因和油气生成及储集的关系，并兼顾某些沉积矿床的成岩和成矿机理；掌握主要类型沉积岩的岩性特征，观察和描述方法，分类和命名原则，并初步掌握沉积岩的机械分析，染色分析，油浸法等常规测试鉴定办法。
碳酸盐岩概论
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。
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。
可以确定在2万年以内碳酸盐岩的年龄。
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
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。
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。
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”。
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
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两部分：核心、同心层。 核心：可以是内碎屑、化 石（完整的或破碎的）、 球粒、陆源碎屑颗粒等）； 同心层：泥晶方解石
鲕粒类型：正常鲕、放射鲕、单晶鲕及多晶鲕、复 鲕、表皮鲕、负鲕
3、球粒（pellet）
粪球粒（fecal pellet）
4、藻粒
核形石或藻灰结核（oncolite）
一、叠层石
• 富藻纹层和富碳酸盐纹层交互出现，呈叠层构 造或叠层藻构造。
• 两种基本层组成：
• 富藻纹层：暗层，藻类（丝状或球状的蓝绿藻） 组分含量多，有机质高，碳酸盐沉积物少，色 暗（非风暴期或白天）
• 富碳酸盐纹层：亮层，藻类组分含量少，有机 质少，色浅（风暴期或高潮期，被水流带来的 碳酸盐颗粒和泥被富含粘液的藻类捕获形成， 或夜间贫藻 ）
层 状 叠 层 石
波状叠层石
柱状叠层石
二、鸟眼构造
• 鸟眼构造：在泥晶或粉晶石灰岩中,常见一 种毫米级大小的、多呈定向排列的、多为方 解石或硬石膏充填的孔隙，因其形似鸟眼， 故称为鸟眼构造。
• 窗格构造：形似窗格
• 雪花构造：因充填或半充填的孔隙呈白色， 似雪花。--为潮坪的标志：藻类腐烂或干涸 后，被稍后的亮晶方解石充填形成。
六、缝合线构造
碳酸盐岩中常见的一种裂缝构造，呈锯齿 状。在缝合面上的凹凸幅度－毫米到十几 厘米
柱 状 叠 层 石
（1）提出了全新的碳酸盐岩分类—结构成因分类 （2）提出了全新的白云岩形成机理 （3）对碳酸盐岩成岩作用进行了系统研究 （4）出现了一门专门研究和鉴别碳酸盐岩中的生物化石
碎片的科学一化石岩石学 （5）提出了全新的碳酸盐岩沉积相模式
4、80年代以来 （1）地球物理研究手段广泛应用 到碳酸盐岩研究中 （2）出现了碳酸盐岩层序地层学 这一新学科
地域：华北地台 扬子地台 约60%的油气储存在碳酸盐 岩中，但我国例外
●碳酸盐岩油气勘探开发比碎屑岩 难
为什么难？--储层以孔隙次生为主 储层分布不稳定，储层识别预测困难 早期高产，但衰减很快
三、碳酸盐岩岩石学发展历史
1、20世纪40年代之前—研究程度低 2、40年代—开始现代碳酸盐沉积物研究 3、50-70年代—飞速发展阶段
鸟眼构造
三、泥裂构造
四、示顶底构造
• 在鸟眼孔隙、生物体腔孔隙以及其他 孔隙，见两种不同特征的填隙物；
• 孔隙的底部--泥晶或粉晶方解石，色 较暗；
• 孔隙顶部或上部--亮晶方解石，色浅 多呈白色。
五、虫孔及虫迹构造
• 包括生物穿孔、生物潜穴、生物爬迹 等，主要指蠕虫动物和软体动物。
5、生屑
腕足类(brachiopod)、介形虫(ostracod)、 瓣鳃类(bivalve)、 腹足类(gastropod) 、头足类(cephalopod)、 三叶虫 (trilobite)、有孔虫(foraminifera)、 棘皮类(echinoderm)、 层孔虫(stromatoporoid)、 海绵类(sponge)、珊瑚(coral)、 苔鲜虫(bryozoa)、绿藻（green algae）、 红藻（ red algae）
第二节 碳酸盐岩的成分
碳酸盐岩（carbonate rocks）主要是由方 解石（CaCO2）和白云石（CaMg[CO3]2）两种碳 酸盐矿物组成。
方解石（calcite）--石灰岩（limestone） 白云石（dolomite）--白云岩（dolostone）
其它碳酸盐矿物:高镁方解石、文石、 菱铁矿、菱镁矿
第十一章 碳酸盐岩概论
• 第一节 绪言 • 第二节 碳酸盐岩的成分 • 第三节 碳酸盐岩的结构组分 • 第四节 碳酸盐岩的构造
第一节 绪 言
一、碳酸盐岩分布 二、碳酸盐岩与油气 三、碳酸盐岩岩石学发展历史
一、碳酸盐岩分布
地质历史时期：前寒武系、寒武系、奥陶 系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、 三叠系
一、颗粒（grains）
主要有5种： 内碎屑（intraclast） 鲕粒（ooid） 球粒（pellet） 藻粒（algal grain） 生屑（skeletal grain）
1、内碎屑 沉积不久的固结或半固结的碳酸盐沉积物被水流(波 浪、潮汐水流、风暴流、重力流等）打碎、搬运、磨 蚀、再沉积而形成。
砾屑：>2mm 砂屑：2-0.05mm 粉屑：0.05-0.005mm
内碎屑（intraclast） •竹叶状灰岩，砾屑多呈扁饼 状，圆度好，分选也较好，侧 面常似长条状，似竹叶，竹叶 状砾屑。
•排列方式反映了强大的水流 、潮汐或风暴作用。
2、鲕粒
鲕粒：具有核心和同心层结构的球状颗粒，
很象鱼子（即鲕），一般为2-0.25mm，常见为
非碳酸盐自生矿物：石膏、硬石膏、天 青石、重晶石、萤石、石盐、钾石盐、 玉髓、自生石英、黄铁矿、赤铁矿、海 绿石、胶磷矿等
陆源矿物：粘土矿物、石英、长石、云 母等 微量元素：如B、Ba、Sr、Mn等，地层划 分对比及环境分析
第三节 碳酸盐岩结构组分
碳酸盐岩结构组分：碳酸盐岩的组成 部分。
5种结构组分：颗粒、泥、胶结物、生 物格架、晶粒
二、灰泥基质
泥级，小于0.005mm 成因：
机械成因 化学成因 生物成因 常发生重结晶 代表低能环境
三、胶结物
化学沉淀、晶粒较粗（粉晶级以 上）、明亮、高能
形态：粒状、针状、柱状、 次生加大
胶结方式：接触式、孔隙式
四、生物格架
五、晶粒
第四节 碳酸盐岩的构造 各种层理构造 叠层石构造 鸟眼构造 泥裂 地花瓣