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
蒸发作用
渗流带
海平面
潜流带
海水
蒸发泵白云化模式（据Zenger，1972）
2、回流渗透白云化作用 （亚当斯和罗德斯，1960） 机理： •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
白云岩化区
表层沉积 物白云化
交代完全时， 高镁粒间水 发生回流渗 透
用
后生白云岩
混调
合 白 云 化 作
整 白 云 化 作
热变 液质 作作 用用
用用
二、次生白云岩的形成机理
次生白云岩的特征： （1） 晶粒较粗，多在粉晶以上； （2） 交代原先的各种结构组分，如交代内
碎屑、鲕粒、生屑等 （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）沿缝合线分布 （6）部分白云化石灰岩中，白云石呈斑状→
云斑石灰岩
次生白云岩的生成机理
三、碳酸盐岩与砂岩的过渡类型及划分
岩石类型
方解 石
砂(或粉砂)
石
纯石灰岩(或白云岩)
100~95
灰
岩 (或
含砂(或粉砂)的石灰岩(或白云岩)
95~75
白
云 砂(粉砂)质石灰岩(或白云岩) 岩)
75~50
0~5 5~25 25~50
砂 灰质(或白云质)砂(或粉砂)岩 岩
(粉 含灰(或白云)的砂(或粉砂)岩
灰泥 石灰岩
灰泥 石灰岩
球粒 石灰岩
球粒 石灰岩
含灰泥 球粒
石灰岩 灰泥质
球粒 石灰岩 球粒质
灰泥 石灰岩 含球粒
灰泥 石灰岩
灰泥 石灰岩
生 晶物 藻粒 粒 格
架
藻粒 石灰岩
含灰泥
藻粒
Ⅲ
石灰岩
灰泥质 Ⅱ 藻粒 晶 石灰岩 粒 藻粒质 石 灰泥 灰 石灰岩 岩 含藻粒 灰泥 石灰岩
生 物 格 架 ︱ 礁 石 灰 岩
3、混合白云化作用
– 巴迪奥扎曼（Badiozamani,1973）
–机理：
• 5%-30%海水与地下淡水混 合
–白云石已饱和 –方解石不饱和
识别特征： （1）颜色：多样，与原岩有关 （2）岩性较粗：多为粉晶以上 （3）晶体多自形，污浊，雾心亮边 （4）常见残余结构，如豹皮灰岩、云斑灰岩
（白云石呈斑块状分布） （5）与不整合面伴生，缺乏蒸发环境标志 （6）碳氧同位素数值低
白云岩
成 因 分 类
原 生 白 云 岩
同生 白云 岩沉
积物
直
生 成 机 理
接 的 水 化 学 沉
水界 面处 的白 云化 作用
淀
准同生白云 岩
回 流 毛细 渗 管浓 透 缩白 白 云化 云 作用 化 作 用
次生白云岩
成岩白云岩回回Fra bibliotek流 混调流
渗 合整渗
透 白白透
白 云云白
云 化化云
化 作作化
作 用用作
用
•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
识别特征： （1）颜色：多样，与原岩有关 （2）岩性较粗：多为粉晶以上 （3）晶体多自形，污浊，雾心亮边 （4）常见残余结构，如豹皮灰岩、云斑灰岩
（白云石呈斑块状分布） （5）与准同生白云岩或蒸发岩伴生 （6）碳氧同位素数值高
四、冯增昭的石灰岩结构分类
Ⅰ(1 颗
粒
Ⅰ石 颗灰 粒岩
︱
灰 颗粒
泥 质石
石 灰岩
灰 岩
含颗 粒石
灰岩
无颗
粒石
灰岩
Ⅰ(2) 颗粒 石灰岩 含灰泥 颗粒 石灰岩
灰泥质 颗粒 石灰岩
颗粒质 灰泥 石灰岩
含颗粒 灰泥 石灰岩
灰泥 石灰岩
灰泥 含量
颗粒 内碎屑
含量(%)
10 90
内碎屑 石灰岩
含灰泥
内碎屑 25 75 石灰岩
描述循序：颜色、结构、构造、层厚、接触关系、成岩现象、 储集特征等
5cm
5cm
5mm
1mm
1mm
1mm
1mm
1mm
1mm
1mm
1mm
1mm
1mm
海绵骨架礁灰岩，孔隙被方解石充填
第十三章 白云岩
●白云岩—主要由白云石组成 ●石灰岩是沉积成因的, 白云岩 有沉积成因的,但主要是次生交 代成因的
亮晶鲕粒白云岩
三、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
第二节白云岩的形成机理 （白云化作用类型）
原生与次生之争
原生白云岩:由从水中直接沉淀出来的白云 石组成
次生白云岩:由白云石交代石灰岩而形成
一、原生白云岩的形成机理 —原生沉淀作用
粒间水 毛细管作用
疏松的 表层沉 积物-文 石为主
识别特征： （1）颜色浅：浅灰、灰黄 （2）岩性细：泥晶、粉晶 （3）鸟眼、泥裂、水平层理、叠层石常见 （4）泥质含量高：通常在10%以上 （5）石膏结核或假晶常见 （6）碳氧同位素数值高
千米桥潜山蒸发泵白云岩标志
上马家沟组
板深7
板深701
海滩岩及冲洗层理
5cm
灰色砾屑石灰岩： 颗粒含量60%，填隙物含量40%。 颗粒为砾屑（类型），成分为灰
色灰泥石灰岩（成分）。砾屑扁平状 （形态），最大8x0.8cm, 一般 3x0.6—5x0.8cm(粒度)。砾屑分选中 等（分选），棱角-次圆状，多为次 棱角状，磨圆差（磨圆）。砾屑大都 直立或与层面高角度斜交（排列方 式）。
第十二章 石灰岩
第一节 第二节 第三节
碳酸盐岩的成分分类 石灰岩的结构分类 主要的石灰岩类型
第一节 碳酸盐岩成分分类
一、石灰岩与白云岩的过渡类型及划分 二、石灰岩与粘土岩过渡类型及划分 三、碳酸盐岩与砂岩过渡类型及划分
一、石灰岩与白云岩的过
渡类型及划分
岩石类型
方解石 白云石 CaO:MgO
纯石灰岩 100~95 0~5
砂
岩)
纯砂(或粉砂)岩
50~25 25~5 5~0
50~75 75~95 95~100
成分分类
第二节 石灰岩结构分类
一、福克（Folk）的分类 二、邓哈姆（Dunham）的分类 三、恩布里和克落范（Embery
and Klovan）的分类 四、冯增昭的分类 五、建议的分类
一、福克（Folk）的分类
4、深埋藏白云化作用
机理： 地下深处较高温度和压力下 ，有适当的Mg2+、Ca2+、 CO32-来源时，发生的白云化作用。离子来源有三种： （1）粘土岩压实排出来的残留于孔隙中的海水；（2） 粘土矿物的转化；（3）热水溶液。 特征： （1）晶粒较粗； （2）Fe含量较高，阴极发光暗； （3）氧同位素数值低。
>50.1
石灰岩类 含白云的石灰岩 95~75 5~25 50.1~9.1
白云质灰岩 75~50 25~50 9.1~4.0
白云岩类
灰质白云岩 含灰白云岩
纯白云岩
50~25 25~5 5~0
50~75 75~95 95~100
4.0~2.2 2.2~1.5 1.5~1.4
二、石灰岩与粘土岩的过渡类型及划分
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
1、毛细管浓缩白云化或蒸发泵白云化
--准同生白云化作用
机理：
•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
灰泥质
内碎屑 石灰岩
50 50 内碎屑质 灰泥 石灰岩
75 25 含内碎屑 灰泥
石灰岩
90 10 灰泥
石灰岩
生物 颗粒
生粒 石灰岩
含灰泥 生粒 石灰岩 灰泥质 生粒 石灰岩 生粒质 灰泥 石灰岩 含生粒 灰泥 石灰岩
灰泥 石灰岩
颗粒
鲕粒
鲕粒 石灰岩
含灰泥 鲕粒
石灰岩 灰泥质
鲕粒 石灰岩 鲕粒质
灰泥 石灰岩 含鲕粒
三端元： 异化颗粒 微晶方解石泥 亮晶方解石胶结物
四类石灰岩： I 亮晶异化 石灰岩 II 微晶异化 石灰岩 III 微晶石灰 岩 IV 生物岩 （礁石灰岩）
二、邓哈姆（Dunham）的分类
二端元： •颗粒 •泥（灰泥、微晶方解石泥）
四类:泥岩、颗粒质泥岩、泥质颗粒岩、颗 粒岩
三、恩布里和克洛范（Embry and Klovan）的分类
岩石类型
纯石灰岩 石 灰 含泥的石灰岩 岩
泥质石灰岩
粘 灰质粘土岩 土 含灰的粘土岩 岩 纯粘土岩
方解石%
100~95
95~90 95~75
90~75 75~50 50~25 25~5
5~0
5~25
粘土矿物 %
0~5
5~10
10~25 25~50 50~75 75~95 95~100
白云岩-粘土岩系列类似
标志一:泥粉晶结构 标志二:蒸发盐岩空晶
20 18 16 14 12 10
8 6 4 2 0
° å Éî 6
° å Éî 7 0 3
° å Éî 8 ǧ1 2 - 1 8 ° å Éî 7 0 2
° å Éî 7
° å Éî 7 0 1
° å Éî 4
上马家沟组上段含石膏薄片率分布直方图
标志三:蒸发环境膏模孔发育(板深7 )
现代实例： 1、澳大利亚南部的考龙泻湖 强烈蒸发环境，水很咸，PH很高，植物茂盛 2、美国加利福尼亚深泉湖
该机理存在的问题： •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
“原生白云石”的特征： 晶粒细小，为泥晶或细粉晶