第六章第五节 白云岩

6、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，目前只知道 一种——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 岩过程中，其中的镁可以释放出来，形成富 镁的粒间水，其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。
准同生白云岩——指刚沉积不久的碳酸钙沉积物， 准同生白云岩 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。 成岩白云岩——指碳酸钙沉积物在其成岩作用过 成岩白云岩 程中由交代作用或白云化作用所生成的白云岩。 后生白云岩——指在石灰岩形成以后，由交代作 后生白云岩 用或白云化作用生成的白云岩。
思考题：《实验指导书》 思考题：《实验指导书》 P83第165～166题 P83第165～166题 1.原生沉淀作用 1.原生沉淀作用 2.毛细管浓缩作用 2.毛细管浓缩作用 3.回流渗透白云化作用与混合白云化作用 3.回流渗透白云化作用与混合白云化作用 有什么本质区别？
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。 费里德曼和桑德斯（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）。
3.白云岩的成因分类 3.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 白云岩 次生白云岩 同生白云岩 准同生白云岩 成岩白云岩 后生白云岩
原生白云岩——由以化学沉淀方式从水体中直 原生白云岩 接沉淀出的化学计量的白云石所组成白云岩。 次生白云岩——指一切非原生沉淀作用形成的 次生白云岩 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 同生白云岩——指刚沉积的碳酸钙沉积物 同生白云岩 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。
3、毛细管浓缩作用——准同生白云化作用 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 的碳酸岩盐沉积物中正在进行着准同生 白云化作用。
1）原 理
在现代热带地区的潮上带， 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。 由于该地区气候干热，蒸发作用强烈，这些粒 间水就不断地向空气中散发。 与此同时，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。
第五节
白云岩
Dolostones
一、白云岩的分类 白云岩——主要由白云石组成的沉积碳酸 盐岩。
1.白云岩的成分分类
2、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。
4、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。
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5～40%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。
5、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。
澳大利亚南部考龙泻潮中的白云石 特点：水很咸、PH值很高、植物很茂盛 。 通过光合作用，植物从水中吸取CO2，从 而使水的PH值增高，促使白云岩的沉淀。 湖水中的白色悬浮物是很细的高镁方解 石和高钙白云石。 据测定，白云岩的沉积速度为0.2～ 0.5mm/年。
2.同生白云化作用 美国加利福尼亚州的一个盐湖——深泉湖 面积约13km2，冬春湖水深30cm,在干热 的夏秋季节，只有少量的盐水。 湖底沉积物中广泛分布着白云石。 白云石晶体大多<1μm，内部是化学计量 的白云岩，外部是富钙的。 白云岩的堆积速度为0.05～0.09μm/ka, 真是太慢了！
7、控制白云石结晶的主要因素——Ma/Ca、 盐度和结晶速度 Folk,Land(1975)在对各种环境中的白云岩结 晶作用进行研究以后，提出了控制白云岩结 晶作用的主要因素为溶液的Ma/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。
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但是，如果溶液的盐度很低，缺乏干扰 离子，而且结晶速度慢，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，若溶液盐度较高，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 Ca2+、Mg2+、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。
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。
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
3、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。
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。
戴菲斯等（ 戴菲斯等（Deffeyes et al.，1965）曾 al.，1965） 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。
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
基本原理 当海平面下降（地壳上升）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。
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 晶粒较粗的白云石菱形体交代各种颗粒 及化石等。 晶形较好的白云石菱形体，常具环带或 污浊核心等— 污浊核心等—交代残余现象。 石灰岩中的云斑，白云岩中的石灰岩残 余体等— 余体等—交代作用现象。
二、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 20世纪60年代以来，出现了一系列的白 云化学说。
1、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是考龙泻湖。