第十三章 白云岩

• 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 • 澳大利亚南部考龙泻湖；水很咸，pH值很高，植物繁 盛，形成高镁方解石和富钙白云石的混合物。
• 美国加利福尼亚深泉盐湖：浓盐水，白云石内部是化
学计量的白云石，外部则富钙。
白云岩
次生白云岩
成 因 分 类
原 生 白 云 岩
同生 白云 岩沉 积物
准同生白云 岩 回 流 渗 透 白 云 化 作 用
成岩白云岩
后生白云岩
生 成 机 理
直 接 的 水 化 学 沉 淀
水界 面处 的白 云化 作用
毛细 管浓 缩白 云化 作用
回 流 渗 透 白 云 化 作 用
混 合 白 云 化 作 用
地下水与海水的混合液对方解石和白云石的饱和程度的影响 （据巴迪奥札曼尼，1973）
• 特征
– 沿正性单元分布，伴随有不整合，缺乏蒸发环境标志
美国威斯康星中奥陶统米夫林段的白云化作用示意图
（据巴迪奥札曼尼，1973）
• 五、埋藏白云化作用
• 砂岩的胶结物，常含铁。
• 随埋深增大，温度增高而发生白云化作用。镁离子来自页
• 七、控制白云石结晶的因素 • 福克和兰德（Folk and Land,1975)：溶液的Mg/Ca比率、 盐度、结晶速度。 • 盐度低、结晶速度慢，可形成白云石； • 盐度高、 结晶速度快，形成方解石；
• 盐度很高、Mg/Ca比率也很高，形成富钙的原白云石。
• 淡水白云石：结晶速度慢、 Mg/Ca比率近于1:1，成分较纯、 几乎不含杂质、清洁、透明、晶形良好、晶面平整而光滑、 抗酸蚀能力强。（混合白云化机理实质一致）
第十三章 白云岩
第一节 白云岩岩类学 第二节 白云岩生成机理 第三节 白云岩的成因分类
本章重点
１、白云岩的形成机理
第一节 白云岩岩类学
•
• •
1、按照结构组分分类--对沉积成因的白云岩
2、按照晶粒大小分类--对交代成因的白云岩 3、按照残余结构组分分类--对交代后原始结构仍能辨认 的白云岩
• 1、按照结构组分分类 • • --对沉积成因的白云岩 只是把石灰岩分类命名中的石灰岩”变为“白云
岩（粘土矿物转化释放出镁离子）。
• 六、其它白云化机理
• 调整白云化、玄武岩淋滤白云化、正常海水白云化、热液
白云化等。
• 调整白云化作用（Goodell and Garman,1969）：当海平面
下降，沉积物暴露，在大气水的影响下，高镁方解石通过 淋滤溶解释放出Mg2+，使下伏碳酸盐沉积物发生白云化。. 形成薄层白云岩，常与混合白云化作用共生。
白云化作用的交代现象
残余鲕粒白云岩
第二节 白云岩的生成机理
• 一、原生沉淀作用
• 二、毛细管浓缩作用－准同生白云化作用
• 三、回流渗透白云化作用
• 四、混合白云化作用 • 五、埋藏白云化作用 • 六、其它白云化机理 • 七、控制白云石结晶的因素
• 一、原生沉淀作用 –在水体中直接沉淀出白云石
表层沉积 物白云化
白云岩化区
交代完全时， 高镁粒间水 发生回流渗 透
•高Mg/Ca比率的盐水 •高镁粒间水沉淀，白云石化，交代文石 •穿过下伏石灰岩时发生白云化作用
毛细管作用和回流作用 模拟实验（据戴菲斯等，1965） A：实验开始7分钟以后的情况； B：实验开始60分钟以后的情况； C：向上流动的毛细管作用和向 下流动的回流作用模拟图解
粗粉晶白云岩
晶粒白云岩
粗— 中晶
细晶
粗 粉晶
细 粉晶
• 3、按照残余结构组分分类
• --对交代后原始结构仍能辨认的白云岩
•
残余鲕粒白云岩、残余砂屑白云岩等。
wk.baidu.com •
交代成因白云石的特点
１、具交代结构：白云石晶体交代各种颗粒及化石等
２、晶粒较粗，多在粉晶以上； ３、晶形较好，多呈半自形或自形； ４、晶体较污浊，有较污浊的核心，有时具环带 ５、清洁的白云石菱形晶体常出现在岩石的孔隙中或裂 隙中 ６、部分白云化石灰岩中，白云石呈斑状→云斑石灰岩
第三节
白云岩的成因分类
• 原生白云岩:以化学沉淀方式从水体中直接沉淀出的、化学计 量的白云石而组成的岩石。 • 次生白云岩：一切由交代作用或白云化作用而形成的白云岩。 • 同生白云岩：沉积期生成的白云岩。刚沉积的碳酸盐沉积物 在沉积物与水的交界处，通过交代作用形成的白云石。 • 准同生白云石：同沉积环境条件下，沉积不久的碳酸盐沉积 物基本脱离沉积水体，但不受其影响，通过交代作用形成的 白云石。 • 成岩白云岩：是指碳酸钙沉积物在其成岩作用过程中由交代 作用生成的白云岩。 • 后生白云岩：是指在石灰岩形成以后，由交代作用生成的白 云岩。 • 准同生后白云岩: 泛指准同生期以后生成的白云岩。
二、毛细管浓缩作用 • －准同生白云化作用（蒸发泵作用）
• 现代热带地区的潮上带 • 蒸发作用强烈 • 毛细管作用 • 粒间水含盐度增高 • 石膏沉淀，使粒间水或表层积水的Mg/Ca比率提高-20： 1，高镁粒间水，白云石化，交代文石
毛细管浓缩作用－准同生白云化作用
文 石 （ 潮上带，疏松，富含粒间水） 气候干热，粒间水蒸发 海水通过毛细管作用补给
粒间水盐度增大（海水→盐水）
石 膏 等 沉 淀 （ Ca离 子 浓 度 减 小 ）
Mg/Ca比 值 增 大 （ 由 正 常 海 水 3： 1→40： 1） 与 文 石 接 触 ， Mg离 子 将 代 替 Ca离 子
白云石
粒间水
疏松的 表层沉 积物文石为 主
毛细管作用
•现代热带地区的潮上带 •蒸发作用强烈 •毛细管作用 •粒间水含盐度增高 •石膏沉淀，使粒间水或表层积水的Mg/Ca比率提高-20：1 •高镁粒间水沉淀，白云石化，交代文石
• 三、回流渗透白云化作用
– ２、特征
• 晶粒多粉晶以上 。
• 晶体多自形，污浊，雾心亮边 • 常见残余结构，如豹皮灰岩、云斑灰岩（白云石 呈斑块状分布）。
• 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
调 整 白 云 化 作 用
回 流 渗 透 白 云 化 作 用
混 合 白 云 化 作 用
调 整 白 云 化 作 用
热 液 作 用
变 质 作 用
思考题
• 1、试说明白云岩的基本特征、分类和命名方法？
•
2、试述白云岩原生沉淀作用、毛细管浓缩白云化作 用（蒸发泵）、回流渗透白云化作用、混合白云化 作用、调整白云化作用及淡水白云化形成机理及环 境。
3、试述原生白云岩、同生白云岩、准同生白云岩、 成岩白云岩、后生白云岩等的基本概念。
•
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4、镜下和野外如何辨别准同生（同生）、成岩及后 生白云岩？
岩”，“灰泥”变为“云泥”即可，如：云泥白云岩、
颗粒质云泥白云岩、云泥颗粒白云岩、亮晶颗粒白云 岩等
颗粒云岩，螺化石和藻屑溶孔
亮晶鲕粒云岩，压溶作用，鲕粒变形， 鲕内溶孔，胶结物为白云石
亮晶砂屑灰质白云岩
亮晶鲕粒白云岩
• 2、按照晶粒大小分类 • --对交代成因的白云岩 • 泥晶白云岩 • 粉晶白云岩 • 细晶白云岩 • 中晶白云岩 • 粗晶白云岩
巴哈马群岛安德罗斯岛西部一个棕榈树小丘附近的白云石壳（据希恩等，1965）
• 三、回流渗透白云化作用 –１、机理——亚当斯和罗德斯（1960）
• 潮上带形成的高镁粒间水在重力作用下向下回流
渗透，当其流经下伏的碳酸钙沉积物或石灰岩时， 将使它们发生白云石化。
博内尔岛位置及地质图（据戴菲斯等，1965，有修正）