13第十三章白云岩解析
白云岩成因探讨及分布预测
位素组成的分布范围较宽 ( -) 63 一.4 00% (D, 图41 '二 31^+.20 B , C P
下同) 1=1. - . (D,下同) ,5犯 -02^- 5% B 0 24 P 。这反映了下奥陶统白云
岩的成因可能不止一种。实际上,本区在延续几千万年的早奥陶世期 间形成的白云岩,结构类型繁多,厚度可达 10 00多米,分布范围几万
4 1 2 . 1区 ( . 1 近地表混合水成因白云岩区)
塔中 1 塔中 1 塔中 I 塔中 I 塔中 1
-.0 61 -.6 45 - .6 61 - .4 40
13 1 2 . 1 150 2 .7
124 2.9
塔中 1 4 5 . 0 525
45.4 525
残余砂屑云岩
残余砂屑云岩 粉晶藻云岩
3 .9 65
2.9 49
4 5 . 54 1
45. 543
- . 2 52
塔参 1
塔中 1 塔中 1 塔中 1 塔中 1 塔中 1
59. 82 5
35 60 4 1. 8 005
粉一 细晶云岩 残余砂屑云岩
白云岩
1 13 2 .2
12 7 2 .9
蒸
- .6 09 - .2 12 -1 5 .0
1 18 2.6 12 1 2 . 2
12 6 2.8 14 0 2 .7 12 9 2 .2
3 .0 44
3 .6 83
塔中 1
塔中 1
47.3 962
1 14 2.4
12 7 2.4
塔中 I 5 2 . 0 59 7
50 .7 659
45 25
- .9 12 12 因 - . 4 - .9 14 -.3 09 1
岩浆岩岩石学——岩浆岩的成因
第十三章岩浆岩的成因由前面的介绍可以看到,岩浆岩种类繁多,性状各异。
现简要介绍形成岩浆岩的岩浆种类及其来源;形成岩浆岩的地质作用和物理化学作用。
这些都是岩浆岩成因方面的重大问题,也是地质科学中的一些重大问题,目前仍在不断地探索和研究中。
一、原始岩浆的种类和起源根据目前研究,岩浆起源于上地幔和地壳底层,并把直接来自地幔或地壳底层的岩浆叫原始岩浆。
岩浆岩种类虽然繁多,但原始岩浆的种类却极其有限,一般认为仅三、四种而已,即只有超基性(橄榄)岩浆、基性(玄武岩浆)、中性(安山)岩浆和酸性(花岗或流纹)岩浆。
当然,对这个问题的认识也经过一个长期历史发展过程。
在十九世纪中叶布恩森(Bonson,1851)曾提出有玄武岩浆和花岗岩浆两种原始岩浆的主张,但关于花岗岩浆的论点一直未受重视,一些学者却坚持认为只有一种玄武岩浆,而所有的岩浆岩都是由玄武岩浆派生出来的。
这就是本世纪初至20年代期间风行一时的岩浆成因一元论。
最早提出一元论者是戴里(Daly)和鲍文。
但一元论不能解释这样一个众所周知的地质事实,即花岗岩在大陆地壳中的分布要比玄武岩广得多,例如据计算,花岗岩的分布面积比玄武岩大五倍,比其他深成岩大二十倍,并且花岗岩几乎不与玄武岩共生。
进入本世纪三十年代,列文生—列森格和肯尼迪(Kenndy,1933)根据花岗岩和玄武岩同为地壳中分布最广的岩浆岩这一事实,又重新昌导花岗岩浆和玄武岩浆两种原始岩浆的论点,即所谓岩浆成因二元论。
本世纪中期前后,有人针对环太平洋“安山岩线”和阿尔卑斯型超基性侵入岩这种地质事实,又提出了安山岩浆和橄榄岩浆的论点。
于是进入了所谓岩浆成因的多元论阶段。
目前认为种类繁多的岩浆岩就是从橄榄岩浆、玄武岩浆、安山岩浆、花岗岩浆通过复杂的演化作用形成的。
这几种原始岩浆是上地幔和地壳底层的固态物质在一定条件下通过局部熔融(重熔)产生的。
局部熔融是现代岩浆成因方面的一个基本概念,大致解释如下:和单种矿物比较起来,岩石在熔化时有下列两个特点:第一,是岩石的熔化温度低于其构成矿物各自单独熔化时的熔点;第二,是岩石从开始熔化到完全熔化有一个温度区间,而矿物在一定的压力下仅有一个熔化温度。
第十三章-湖泊与沼泽的地质作用
松散沉积层 压力增大底层被压实 沉积物胶结成沉积岩
• 墨西哥湾形 成的沉积岩层。
1.松散沉积物
2.沉积物压固脱水
3.胶结物结晶成矿物 4.碎屑物被胶结成岩石
沉积岩
一、 沉积岩的类型
• 按照沉积岩的物质来源和成因分为: • 陆源碎屑岩(砾岩、砂岩、粉砂岩、页岩) • 碳酸盐岩(砾屑灰岩、砂屑灰岩、粉屑
(二)湖泊化学沉积作用 受气候条件制约: 1、潮湿气候区 化学风化彻底--K、Na、Ca、Mg + Fe、Al、Mn等盐类,易溶盐类不易饱和结晶,而铁、 铝、锰的化合物,因pH值和电荷中和等原因,发生化 学作用以及生物作用而沉淀。形成铁矿、锰矿等。 2、干旱气候区 化学风化不彻底, K、Na、Ca、Mg 等易溶盐类,盐度逐年增加,饱和、结晶沉淀出来。 并具有分异沉积作用。
• 湖滩----粗碎屑物质沉积于湖岸附近,湖面下降,形
成平行湖岸的浅滩。 • 湖泥----粘土物质被搬运至湖心缓慢沉积而成。 • 湖三角洲----河流搬运的泥砂物质,因入湖后流速骤 减,形成三角洲;并可扩大淤满湖盆,形成湖泊-三 角洲平原。 • 湖相沉积可有层理、波痕、泥裂、足迹、雨痕等层 面构造。
• 分异沉积作用----混合溶液发生化学 沉淀时,按溶解度大小依次析出的现 象。 • 可以划分为四个阶段:
•碳酸盐阶段 •硫酸盐阶段 •氯化物阶段 •沙下湖阶段
此外,还有 生物沉积作用存在。 • 湖水生物沉积作用主要发育于潮湿 气候区,干旱气候区,湖水盐度高, 生物少。 • 形成:沥青、腐泥、腐泥煤、沥青 黏土、油页岩、石油、硅藻土等。
沼泽的沉积作用 沼泽水体少,相对静止,只有沉积作用,主 要是生物的沉积,可有泥砂质沉积。
• 有机质和腐泥, • 泥炭。 • 褐煤。 • 烟煤和无烟煤。
沉积岩石学 第十三章 白云岩
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。
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
• 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
• 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)
白云岩化模式PPT课件
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2.1.3 需氧模式
• 海洋中的有机质在好氧微生物作用下发生
有氧氧化作用,通过代谢含氮有机物质(蛋
白质,氨基酸,氨基酸,核酸),释放出CO2和 NH4+:
• C3O3H7N+2.5O2需氧微生物3HCO3-
+2H2O+NH4++2H+
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2.1.4 微生物成因白云岩特征
• 具有球粒状、哑铃状或是花椰菜状的外形 以及放射纤维状的内部构造;
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1.3 白云岩形成有利条件
• 有利于白云石形成的环境: a) 存在被交代的石灰岩;
b) 海水环境及与海源流体有母源关系的的孔 隙流体环境;
c) 长期持续稳定的、活跃的水文学驱动机制,
以保证长期有效的运送Mg2+和CO32-,和Ca2+
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1.4 白云化模式分类
微生物白云化模式 浅埋藏白云化模式
• 如果热液作用携带了足够的 Mg2+穿越可
渗透性灰岩,那么就有可能发生白云化作
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2.6 热液白云化模式
• 热液流体的大规模运移及由此引起的一系 列地质作用都与断裂作用有关,并且对一 些特殊的构造背景有一定的偏好:
a) 伸展(正)断层,特别是断层的上盘;
b) 扭张(深大走滑)断层;
c) 断层交汇处。
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2.4 混合白云化作用
• 海水间隙水和 向海方向运移 的淡水的混合 区发生白云化 作用。
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混合白云岩特征
• 晶体相对干净,大小通常为1-100μm,晶面 平直,自形-半自形,常见菱形晶体;
13第十三章白云岩讲解
四、混合水白云石化作用
对于广泛分布的陆表海陆棚或构造高地中共生的白云岩, 其中没有蒸发矿物或蒸发岩,也缺乏潮上标志,用高镁钙比 率的超盐度卤水的白云石化模式不能解释。
巴迪奥扎曼尼〔Badiozamani,1973〕提出了大气淡水 和海水混合的白云石化作用机理。
依据试验〔图16-12〕15%~30%的海水与地下淡水混合, 将会使方解石不饱和,而对白云石则会增加其饱和度,这样 在盐度降低而Mg/Ca比值乃保持不变的状况下也可以——准同生白云化作用
平均高潮面
潮上带蒸发泵 陆源地下水
潮源地下水
图16-10潮上萨布哈蒸发泵白云石化机理
二、毛细管浓缩作用或蒸发泵作用
——准同生白云化作用
毛细管浓缩作用或蒸发泵作用根本特色: 形成条件:潮间及潮上带(近海的暴露的地表);气
候枯燥、蒸发量大; 镁质来源:经毛细管作用由海水供给 交代特色:高盐度、高镁钙比的孔隙溶液就地交代
第十三章 白云岩
主要由白云石〔含量>50%〕组成的碳酸盐 岩,称为白云岩。
与石灰岩不同,白云岩不仅有沉积成因的, 更多的是次生交代成因的,因此,白云岩的分 类命名与石灰岩有同也有异。
第一节 白云岩岩类学
一、白云岩的(构造组分)分类
1、沉积成因的白云岩
的白云岩〕
-----〔具粒屑构造或骨架构造
其构造分类系统和命名原则与石灰岩的根本 一样,只要把石灰岩构造分类表中的“石灰岩” 改为“白云岩”、“灰泥”改作“云泥”即可。
1、沉积成因的白云岩
亮晶鲕粒云岩,溶扩剩余粒间孔和粒间溶 孔。柯深103井,6361.5m。
2、交代作用特殊彻底的次生交代(成因的)白云岩, 及重结晶白云岩〔具晶粒构造的白云岩〕
依据晶粒大小进展分类命名,如泥晶白云岩、粉晶 白云岩、细晶白云岩、中晶白云岩、粗晶白云岩等,其 划分标准在不同的分类系统中有常有确定的差异。
13.第十三章 白云岩
(2)次生交代成因的白云 岩的分类和命名
次生交代成因的白云岩,通 常按照晶粒大小(晶粒界限见表 11-1)对其分类命名,如泥晶白 云岩、粉晶白云岩、细晶白云岩、 中晶白云岩、粗晶白云岩等(图 13-2),其中细晶白云岩、中晶 白云岩、粗晶白云岩等表面常呈 砂糖状,故又称为砂糖状白云岩。
按照晶粒 大小分类是纯 描述性的,不 仅适用于次生 白云岩,也适 用于沉积成因 的白云岩。
考龙潟湖
澳大利亚南部考龙潟湖中的白云石形成条件: 水很咸、pH值很高、植物很茂盛的条件下形成的。通过光合作用,植物 从水中吸取CO2,使水的pH值增高,这就促使白云石沉淀。白云石以化学沉 淀的方式从水体中直接沉淀出来。
奥尔德曼和斯金纳(Aldeman and Skinner,1957)曾注意到,孤立的湖
二、毛细管浓缩作用-准同生白云化作用
在现代热带地区的潮上带,例如在波斯湾南岸的潮上带,在其表层的碳酸 盐沉积物中,现在正在进行着准同生的白云化交代作用。
这些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物。在波斯湾南岸的广大潮上地带, 这种膏盐沉积物十分发育。这种潮上带经常是干的,但在低凹地区也可积水成 为盐水沼泽。阿拉伯语“萨布哈”就是指这种潮上的盐沼地。
第十三章 晚古生代的古生物、古地理和古构造史
华 南 地 区 茅 口 期 古 地 理 图
华南地区龙潭期古地理图
华 南 地 区 大 隆 期 古 地 理 图
干旱气候条件下的内陆河湖沉积
P3
河湖沉积环境
P2
海退背景下的三角洲平原泥炭沼泽环境
P1
山 西 太 原 二 叠 纪 地 层 剖 面
华北板块二叠纪地层序列
时代 P2 组 石千峰组 上石盒子组 下石盒子组 P1 山西组 太原组中上部 C 太原组下部 岩 性 红色砂泥岩,含石膏,干旱气候条件 杂色砂页岩,少量植物化石,半干旱气候 黄绿、灰绿色砂页岩,下部含不规则煤层, 植物化石丰富 黑色砂页岩含煤沉积及钙质页岩,近海平原 泥炭沼泽
D1莲花山组/Cam3,广西金秀河口美村
交错层理,D1 莲花山组, 广西横县六景
Rusophycus Cruziana D1莲花山组, 广西 横县 六景
泥质砂岩, D1那高岭组, 广西横县六景
砂岩, 黑色页岩, D1郁江组, 广西北流大风门
D2 东 岗 领 组 贵 州 独 山 ,
珊瑚礁,D2东岗领组,贵州独山
蜥螈(P1)—原始爬行类
大异齿龙(P)—背部具帆状构造
爬行类 reptile
中龙的分布与大陆漂移
两栖类一直在减少
以前人们对世界上两栖类动物数量的减少 的印象,主要是来自口耳相传的说道,并 没有多少确切的依据。现在,通过对从 1950年到1997年多达900种以上的两栖类 动物数量的时间序列研究,这些印象得到 了证实。在过去的40多年里,两栖类动物 数量的以每年平均4-5%的速度减少,并 且在1960年代有某些突然的下降。 [Nature, 2000/4/14, p. 752];
华北板块石炭纪地层序列
时代 C2—P1 C2 组名 太原组 本溪组 O1
第十二章 石灰岩 十三 白云岩
第一节 白云岩的分类
●按照晶粒大小分类 ●按照结构组分分类 ●按照残余结构组分分类
一、按照晶粒大小分类
泥晶白云岩(晶粒<0.005mm) 粉晶白云岩 细晶白云岩 中晶白云岩 粗晶白云岩
二、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”,“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
白云岩化模式图
蒸发泵白云化作用 回流渗透白云化作用 混合水白云化作用 深埋藏白云化作用 调整白云化作用 玄武岩淋滤白云化
第三节 白云岩的成因分类
• 原生白云岩:由从水体中直接沉淀出的 白云石组成的岩石。
• 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。
白云岩成因分类及其相应的生成机理
5cm
填隙物为灰色灰泥,含量40%。 砾屑石灰岩呈中层状,与下覆砂屑石灰岩和上覆具氧化圈的砾屑石灰 岩均呈突变接触。接触面为凹凸不平的冲刷面。(宏观构造等特征) 岩石发生选择性白云(石)化,部分灰泥基质被选择性交代。白云石 含量7%,呈斑状富集,风化后呈黄褐色。此外,还见一些缝合线构造。 (成岩现象) 储集特征:孔隙类型和含量,裂缝(长度、密度、组数、走向等)
灰泥 石灰岩
四、推荐的石灰岩分类
基质支撑 (颗粒<50%)
颗粒支撑 (颗粒>50%)
颗粒<10% 颗粒10%- 颗粒25%- 灰泥充填 亮晶充填
25%
50%
为主
为主
灰泥石灰岩 含颗粒灰 颗粒质灰 灰泥颗粒 亮晶颗粒
泥石灰岩 泥石灰岩 石灰岩
石灰岩
第三节 主要的石灰岩类型
一、颗粒石灰岩 二、灰泥石灰岩 三、生物礁石灰岩
白云岩的分类与成因
第32讲白云岩的分类与成因(Classification and causes of dolomite)学时:1学时基本内容:白云岩的成因分类:原生白云岩、次生白云岩,白云岩的石化程度分类:有残余结构、无残余结构。
白云岩的生成机理:原生沉淀作用、毛细管浓缩作用——准同生白云化作用、回流渗透白云化作用、混合白云化作用、淡水白云石、调整白云化作用、生物白云化作用、埋藏白云化作用、海水白云化作用等。
教学重点与难点:重点:白云岩的主要生成机理,和白云岩的成因分类。
难点:白云岩的成因问题,是碳酸盐岩石学中最难解决的问题之一,及其不同生成机理所处的沉积环境和背景。
教学思路:重点讲述白云岩的主要生成机理中的毛细管浓缩作用——准同生白云化作用、回流渗透白云化作用、混合白云化作用和埋藏白云化作用,对其他几种机理概述,并根绝不同的成因机理简述如何对白云岩进行精细的分类。
主要参考书:1、冯增昭主编《沉积岩石学》上册第十一、十二、十三、十四、十五章,石油工业出版社,1993.2、曾允孚、夏文杰主编《沉积岩石学》第三、九章,地质出版社,1986.3、冯增昭等主编《中国沉积学》第二、五、六、七、八、九、章,石油工业出版社,1994.4、冯增昭编著《碳酸盐岩石学及岩相古地理学》,石油工业出版社,1989.复习思考题:1、白云岩有哪几种生成方式?它们的形成要理如何?2、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?3、根据白云岩的生成机理,可以把白云岩划分为哪几类?4、原生沉淀作用、毛细管浓缩作用、回流渗透白云化作用有什么共同之处?5、简述不同类型白云岩的生成机理?教学内容提要:白云岩的分类与成因一、白云岩的结构分类白云岩是主要由白云石组成的沉积碳酸盐岩。
在白云岩的结构分类中,应强调以下三点。
第一,石灰岩的结构分类系统和命名原则,基本上也适用白云岩。
第二,在白云岩中,晶粒结构发育,除泥晶结构外,粉晶、细晶、中晶以至粗晶结构都相当常见。
中国石油大学沉积岩重点整理一霖
中国⽯油⼤学沉积岩重点整理⼀霖蒸发岩蒸发序列:1)碳酸盐、⽯膏沉积阶段:海⽔盐度稍⾼⽅解⽯→⽯膏2)⽯盐沉积阶段:海⽔盐度达26% ⽯盐3)⽯盐、硫酸钠、镁盐沉积阶段:海⽔盐度31~32% 泻利盐4)钾、镁盐沉积阶段:海⽔盐度33~34% 钾⽯盐5)光卤⽯沉积阶段:海⽔盐度35% 光卤⽯6)⽔氯镁⽯沉积阶段:海⽔盐度>35% ⽔氯镁⽯沉积岩: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、沉积作⽤以及沉积后作⽤⽽形成的⼀类岩⽯风化作⽤:是地壳最表层的岩⽯在温度变化、⼤⽓、⽔、⽣物等因素的作⽤下,发⽣机械破碎和化学变化的⼀种作⽤(1)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,称为物理风化作⽤其结果是母岩崩解,产⽣碎屑物质-岩⽯碎屑和矿物碎屑(2)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,分解⽽产⽣新矿物的过程称为化学风化作⽤溶解作⽤、⽔化作⽤、⽔解作⽤、碳酸化作⽤、氧化作⽤化学风化作⽤不仅使母岩破碎,⽽且使其矿物成分和化学成分发⽣本质的改变。
产物包括粘⼟物质和化学沉淀物质(真溶液及胶体溶液物质)(3)⽣物风化作⽤:⽣物的⽣命活动及其分解或分泌物质对岩⽯、矿物的破坏作⽤称为⽣物风化作⽤⽣物对岩⽯的破坏⽅式既有机械作⽤,⼜有化学作⽤和⽣物化学作⽤;既有直接的作⽤,⼜有间接的作⽤产物:岩⽯碎屑、矿物碎屑,粘⼟物质、化学沉淀物质(真溶液和胶体物质)矿物、岩⽯的风化作⽤:1、⽯英:主要的造岩矿物,在风化作⽤中稳定性极⾼,它⼏乎不发⽣化学溶解作⽤,⼀般只发⽣机械破碎作⽤。
⽯英是碎屑岩中的主要矿物成分2、长⽯:稳定性次于⽯英风化稳定性由⾼到低的顺序是:钾长⽯、多钠的酸性斜长⽯、中性斜长⽯、多钙的基性斜长⽯(钾长⽯(正长⽯>微斜长⽯) >斜长⽯(钠长⽯>>钙长⽯)3、云母:⽩云母抗风化能⼒较强,⿊云母的抗风化能⼒⽐⽩云母差得多4、各种粘⼟矿物(如⾼岭⽯、蒙脱⽯、⽔云母等)稳定5、橄榄⽯、辉⽯、⾓闪⽯等铁镁硅酸盐矿物抗风化能⼒低,稳定性由⾼到低:⾓闪⽯、辉⽯(链状)、橄榄⽯(岛状)6、各种碳酸盐矿物(⽅解⽯、⽩云⽯等)稳定性差,极易溶于⽔7、各种硫酸盐矿物(如⽯膏、硬⽯膏)、硫化物矿物(如黄铁矿)、卤化物矿物(如⽯盐),稳定性最低,最易溶于⽔8、岩浆岩及变质岩中的⼀些次要矿物或副矿物风化稳定性的差别很⼤,如锆⽯、⽯榴⽯、磁铁矿、红柱⽯、蓝晶⽯等较稳定,为沉积岩中常见,被称为重矿物风化壳:由风化残留物质组成的地表岩⽯的表层部分,叫风化壳或风化带流体⼒学:(1)⽜顿流体:服从内摩擦定律——牵引流:符合⽜顿流体定律的流体。
13.第十三章 白云岩
在加勒比海巴哈马群岛安德鲁斯岛西岸的潮上带,当地 称做棕桐树小丘,也发育着白云石壳,如图13-4所示。此白 云石壳的年龄最老不过 2200年。它也是现代潮上带“蒸发泵、 白云化作用”的产物。但在这个潮上带中,却没有石膏,很 可能是由于这里气候潮湿,沉淀出的石膏又被溶解掉了。 古代“蒸发泵白 云化作用”形成的白 云岩十分常见,如华 北地台的奥陶系(金 振 奎 、 冯 增 昭 , 1993 ; Feng Zengzhao , Jin Zhenkui , 1994 )、加 拿大西部的泥盆系 (金振奎 、 Spencer , 1993 ) 、 美 国 西 部 的 寒武系。
这两种白云化作用,其驱动原理、运动方向、白云化的时间、 所生成的白云岩的岩性特征等,虽各不相同,但都离不开高镁钙 比率的盐水。高镁钙比率的盐水是这两种白云化作用的共同基础。
白云岩的成因类型:白云岩不仅有沉积成因的,更多的是次生交代成因的。
( 1 )沉积成因的白云 岩的分类和命名:
对于沉积成因的白云岩, 其结构分类系统和命名原则 与石灰岩的基本相同,因为 这些白云岩也主要由颗粒、 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,仅是成分,即石 灰岩的成分主要是方解石, 而白云岩的成分主要是白云 石。因此,只要把石灰岩结 构分类表中的“石灰岩”改 为“白云岩”、“灰泥”改 作 “ 云 泥 ” 即 可 ( 图 13 -
第二节 白云岩的生成机理
二十世纪五、六十年代以来,人们通过对巴晗马台地、波斯湾地区 及其他一些地区现代白云岩的研究和对古代白云岩的研究,相继提出了 一系列白云化学说,这就为解决白云岩成因问题提供了前提。
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
13第十三章白云岩-文档资料
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
• 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。
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。
•
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
白云岩及白云石化作用
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平均高潮面
潮上带蒸发泵 陆源地下水
潮源地下水
图1 潮上萨布哈蒸发泵白云石化机理(许靖 华等,1969)
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5
白云石化作用模式
3.渗透回流白云石化作用(Seepage reflux)
毛细管浓缩或蒸发泵作用形成的富镁盐水完成表层沉积物白 云石化后,其余部分将向下回流渗透引起下伏碳酸钙沉积物或 石灰岩白云石化(图2)。
白云岩及白云石化作用
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1
白云石化作用及其形成的白云岩
白云石化作用模式 黔桂地区白云岩成因模式 白云石化白云岩的交代标志 黔桂地区泥盆系、石炭系细-粗晶白云岩的一些特殊组 构
原生沉积白云岩
现代沉积白云岩 古代沉积白云岩
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白云石化作用模式
1.毛细管浓缩作用(Capillary concentration)
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强烈蒸发作用
海面
潮坪 湖泊
渗透
回流 白云石化
图2 白云石化作用的渗透回流机理(据德菲 斯,1965)
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白云石化作用模式
4.混合白云石化作用(Dorag dolomitization)
对于广泛分布的陆表海陆棚或构造高地中共生的白云岩,其 中没有蒸发矿物或蒸发岩,也缺乏潮上标志,用高镁钙比率的 超盐度卤水的白云石化模式不能解释。巴迪奥扎曼尼( Badiozamani,1973)提出了大气淡水和海水混合的白云石化作 用机理。根据实验(图3)5%~30%的海水与地下淡水混合, 将会使方解石不饱和,而对白云石则会增强其饱和度,这样在 盐度降低而Mg/Ca比值乃保持不变的情况下也可以引起白云石 化作用(图4)。
13白云岩2
28
二、毛细管浓缩作用或蒸发泵作用 ——准同生白云化作用
潮上带蒸发泵
平均高潮面
潮源地下水
陆源地下水
图16-10潮上萨布哈蒸发泵白云石化机理
按照晶粒大小分类是纯描述性的,不仅适用于次生 白云岩,也适用于沉积成因及重结晶的白云岩。
10
教材(赵澄林等)的方案
11
12
粗-中晶白云岩,安徽准南,上寒武统-下奥陶统,
(+)×34
13
细晶白云岩,白云石晶形很好,安徽准安,土坝组,(-) ×34
14
粗粉晶白云岩,山东汶南,奥陶系,(-)×34
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第二节 白云岩(石)生成作用
白云岩成因问题,主要是白云岩生成机理问题。
碳酸盐岩石学中最复杂、争论时间最久、最难 解决的问题之一。近二、三十年来,由于X射线衍射 等新技术的应用,在现代碳酸盐沉积物中发现了大 量的白云石。通过这些正在形成的白云石的大量的 实际观察和研究,相继出现了一些崭新的白云化学 说,这就为解决白云岩的成因问题提供了前提。一 些主要的学说或机理简述如下。
②白云化强烈,白云石数量大于50%,但原灰岩结构 残余明显可辩认者,称残余“××结构”灰质白云 岩;如有些白云岩是由颗粒石灰岩白云化形成的, 但颗粒(缅粒、内碎屑等)轮廓仍清晰可见。应按 照晶粒大小命名,或者加上“残余”修饰语,如残 余颌粒石灰岩、残余破屑白云岩等。
③交代作用十分强烈,无残余结构者,按晶粒白云岩 命名。
13白云岩2
2
3
石油行业标准 SY/5368.51995分类方案
白云岩——精选推荐
第二节 白云岩的生成机理
巴迪奥扎曼尼(Badiozamani, 1973)用实验证明
大气水与正常海水的混合液对方解石和白云石的饱和 程度的影响程度不同 在海水为5~50%的混合液中发生方解石被白云石的交 代作用——白云化作用 →混合白云化作用
第二节 白云岩的生成机理
认识:
白云石交代方解石未必需要蒸发作用和高镁/钙比率的 盐水,只要有一定的淡水、咸水混合,同样可以发生 白云化作用,这样就可以解释分布于陆表海陆棚或构 造高地的白云岩的成因问题。
溶液的镁/钙比率 盐度
结晶速度
在变盐度环境中,缓慢的结晶速度下,低镁/钙比率 (近于1:1)也能形成白云石——淡水白云石。
第二节 白云岩的生成机理
白云石生成的化学动力学障碍:
( 1 ) Mg2+ 与 Ca2+ 的 差 异 水 合 性 ( Mg2+ 对水的静电结合能力大约比Ca2+ 高出20%)
(2)SO42-的限制作用( SO42- 相对 CO32- 静电结合能力更强)
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
毛细管浓缩作用或蒸发泵作用机理
第二节 白云岩的生成机理
毛细管浓缩作用或蒸发泵作用机理
白云岩特征 成分 白云石为主,也有方解石、粘土矿物等 结构 泥晶—粉晶结构 构造 水平层理(纹层状)、叠层石、泥裂、鸟眼 颜色 灰红、紫红、粉红、灰黄等氧化色 产状 (中)薄层为主,分布稳定,侧向延伸远 共生组合 与蒸发岩共生 有时见石膏假晶或石膏溶解后形成的岩溶角砾 形成环境 潮上带低能区 形成时期 准同生期和成岩早期
《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。
白云岩
3、在白云岩中,交代结构发育,如,
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——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—交代作用现象。
三、根据交代现象的有无,可把 白云岩划分为两个类型
1、具交代结构的白云岩(包括含白云石的 石灰岩)。 交代成因,次生的,非原生化学沉淀成因
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。
九、玄武岩淋滤白云岩化(了解)
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。
第十三章 白云岩
Dolostones
第十三章 白云岩
Chapter 6.2 Dolostones
思考题
原生沉淀作用、毛细管浓缩作用、回流渗透白云
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岩,称为白云岩。
白云岩
主要由白云石(含量>50%)组成的碳酸盐 与石灰岩不同,白云岩不仅有沉积成因的, 更多的是次生交代成因的,因此,白云岩的分 类命名与石灰岩有同也有异。
第一节
白云岩岩类学
一、白云岩的(结构组分)分类
1、沉积成因的白云岩
-----(具粒屑结构或骨架结构的白云岩)
其结构分类系统和命名原则与石灰岩的基本相同,
2、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩, 及重结晶白云岩(具晶粒结构的白云岩)
粉晶白云岩中含有大量晶间孔、晶间溶孔(孔隙为红 色),白云石晶粒为自形—半自形。 塔中4井,C,生 屑灰岩段,3546.00m,铸体片,(—)10×6.3。
2、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩, 及重结晶白云岩(具晶粒结构的白云岩)
3、具有交代结构或白云化结构的白云岩:
云斑,白云石交代泥晶灰岩,白云石呈斑块状富集, 即所谓的“豹皮状”,徐州,上寒武统,直拍,×12
第二节
白云岩的生成机理
白云岩成因问题,主要是白云岩生成机理问题。 碳酸盐岩石学中最复杂、争论时间最久、最难解 决的问题之一。近二、三十年来,由于X射线衍射等 新技术的应用,在现代碳酸盐沉积物中发现了大量 的白云石。通过这些正在形成的白云石的大量的实 际观察和研究,相继出现了一些崭新的白云化学说, 这就为解决白云岩的成因问题提供了前提。下面是 一些主要的学说或机理简述如下:
3、具有交代结构Байду номын сангаас白云化结构的白云岩:
3、具有交代结构或白云化结构的白云岩:
白云石交代砾屑和砂屑,徐州,上寒武统,(-)×34
3、具有交代结构或白云化结构的白云岩:
白云石交代棘皮动物屑,徐州,上寒武统,(-)×34
3、具有交代结构或白云化结构的白云岩:
白云石交代鲕粒,鲕粒全部被白云石取代,粒间未白 云石化,徐州,上寒武统,(-)×34
3、具有交代结构或白云化结构的白云岩:
分类命名方法:
①交代结构不发育,交代成因白云石数量少(<50%), 则按石灰岩的名称主名,前加“白云化”为修饰; ②白云化强烈,白云石数量大于50%,但原灰岩结构 残余明显可辩认者,称残余“××结构”灰质白云 岩;如有些白云岩是由颗粒石灰岩白云化形成的, 但颗粒(鲕粒、内碎屑等)轮廓仍清晰可见。应按 照晶粒大小命名,或者加上“残余”修饰语,如残 余颗粒石灰岩、残余碎屑云岩等。 ③交代作用十分强烈,无残余结构者,按晶粒白云岩 命名。
细粉晶白云岩,江苏徐州,马家沟组,(-)×34
2、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩, 及重结晶白云岩(具晶粒结构的白云岩)
含生屑泥粉晶白云岩,生屑铸模孔和白云石晶间孔。 塔中4 井,C,生屑灰岩段,3542.7m,(—)10×2.5。
3、具有交代结构或白云化结构的白云岩:
所谓白云化交代结构,即指后来的白云石晶体交代原先的各
种结构组分,如交代内碎屑、鲕粒、生物组分等所形成的结构。
交代作用的的镜下标志主要有: ①矿物假象,即被交代矿物的原始成分虽已被交代,但其晶
体外形仍较好保存的现象(同于变质岩中的交代假像结构); ②幻影构造,即矿物受到强烈的交代作用,原矿物颗粒的成 分和内部结构甚至其边缘均已消失,但其内部的包裹体或其他难 被交代的组分尚残存而显示原矿物的模糊轮廓,则称“幻影”,
1、沉积成因的白云岩
砂屑白云岩,亮晶胶结,四川石柱,上寒武统,(-)×40
1、沉积成因的白云岩
鲕粒白云岩,鲕粒由细粉晶白云石组成,鲕间为粗粉晶白云 石及溶蚀充填物,江苏徐州,奥陶系马家沟组,(-)×34
1、沉积成因的白云岩
鲕粒白云岩,鲕内鲕间孔隙发育,四川石柱,中寒武统, (-)×70
1、沉积成因的白云岩
只要把石灰岩结构分类表中的“石灰岩”改为“白云
岩”、“灰泥”改作“云泥”即可。 (同样适用三级分 类命名原则)
一、白云岩的(结构组分)分类
石油行业标准SY/5368.5-1995分类方案
石油行业标准SY/5368.5-1995分类方案
1、沉积成因的白云岩
砂屑白云岩,砂屑为泥晶白云石,亮晶方解石胶结,江 苏,奥陶系马家沟组,单偏光×34
其中细晶白云岩、中晶白云岩、粗晶白云岩等表面 常是砂糖状,故又称为砂糖状白云岩。
按照晶粒大小分类是纯描述性的,不仅适用于次生 白云岩,也适用于沉积成因及重结晶的白云岩。
2、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩, 及重结晶白云岩(具晶粒结构的白云岩)
教材(赵澄林等)的方案
2、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩, 及重结晶白云岩(具晶粒结构的白云岩)
如硅化鲕粒、强白云化岩石中的生物骨壳等;
3、具有交代结构或白云化结构的白云岩:
③交叉切割现象 即矿物或颗粒被自形晶体或镶嵌结构的 晶体切割或溶(侵)蚀(类似于交代网格结构); ④残留的被交代矿物的包体 即零星分布在新生成的交代 矿物之中的被交代矿物的细小残余,残留矿物包体表示外面矿 物是交代矿物,被包裹的矿物是被交代矿物(同于变质岩中的交 代残余结构)。 ⑤交代结构的白云石常呈晶形较好的、具环带或污浊核心 的菱形晶体(称亮边雾心结构),部分白云石相对集中形成 “云斑”,白云石中的常有方解石(石灰岩)的残余体。 ⑥与交代结构相伴生的,还常有一些交代构造现象,如在 部分白云化的石灰岩中,白云石菱形体常沿缝合线或裂隙发育; 沿岩层走向,常见白云岩与石灰岩的界限突然变化,有时这一 界限还常切穿层理等。
粗-中晶白云岩,安徽准南,上寒武统-下奥陶统,
2、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩, 及重结晶白云岩(具晶粒结构的白云岩)
细晶白云岩,白云石晶形很好,安徽准安,土坝组,(-) ×34
2、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩, 及重结晶白云岩(具晶粒结构的白云岩)
粗粉晶白云岩,山东汶南,奥陶系,(-)×34
亮晶鲕粒云岩,粒内溶孔及溶扩残余粒间孔。柯 深1井,6336.3m
1、沉积成因的白云岩
亮晶鲕粒云岩 , 溶扩残余粒间孔和粒间溶 孔。柯深103井,6361.5m。
2、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩, 及重结晶白云岩(具晶粒结构的白云岩) 按照晶粒大小进行分类命名,如泥晶白云岩、粉晶 白云岩、细晶白云岩、中晶白云岩、粗晶白云岩等,其 划分标准在不同的分类系统中有常有一定的差异。