14 白云岩类(重点)

2、美国加利福尼亚深泉盐湖中的白云石
面积约13km2，冬春季湖水深30cm，在干 热的夏秋季，只有少量盐水。
湖底沉积物中，广泛地分布着白云石。
白云石晶体大多<1μm。内部是化学计量 的白云石(Ca50Mg50)，外部是富钙的。 白云石的堆积速度为0.05~0.09μm/ka。真 是太慢了!
二、毛细管浓缩作用—— 准同生白云化作用
四、混合白云化作用
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。
可能出现这样条件的地方有：沿正性单元分布的、伴随不 整合的，而又缺乏潮上带或瀉湖等蒸发环境标志，出现超咸 水和大陆淡水的接触，淡水可以和沉积物掩埋的海水相混合。
该模式存在争议？
在此需要指出一点的是，包括渗透回流和混合水白云岩化模 式的应用目前存在较大争议，越来越多的学者在讨论白云岩成 因模式时不再引用这两种模式。关于这个模式更为严酷的事实 是，现今几乎还没有一个正在起作用的混合水白云石化确切例 子。Land（1973）曾提出一个牙买加的Discovery湾大气水-海 水混合的白云石化正在进行的例子，1987年Hardie就对该种解 释的确切性提出了怀疑；在Badiozamani对古生代的工作和 Land对Falmouth模式的描述之后许多年来，一些其他的研究者 都致力于在现代海滩寻找有关的大气水-海水混合带的白云石 （Moore，1973），但是都未能发现，而随后的调查却得出相 反的结果，在那里的混合水带内不存在白云石化现象 （Gebelein et al.，1980）
1、原理
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5-30% 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。
1、原理
Badiozamani用这一混合白云化作用的机理解 释美国威斯康星的中奥陶统的白云岩的成因，得到了 满意的效果。
第十四章 白云岩
Dolostones
第十二章 白云岩
第一节 第二节
白云岩岩类学 白云岩的生成机理（本章重点）
第三节
白云岩的成因分类
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第一节 白云岩岩类学
一、概念
白云岩——主要由白云石(三方晶系)组成 的沉积碳酸盐岩。
二、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
六、构造热液白云化作用
基本原理：富镁热液（特别是卤水）在温度和压
力升高的埋藏条件下沿着拉张断层或转换断层或断裂
系统上升，碰到渗透性差的隔挡层后侧向侵入到渗透 性好的围岩（特别是距地表不到1km的灰岩）中形成 的白云石化作用（Davies et al.，2006）。
该模式的特点
热液作用主要受断层控制； 断层为导致灰岩发生角砾化、淋滤和白云石化的超压热液流 体提供了运移通道。 导致这些断层形成的构造活动多发生在深埋成岩作用阶段， 在该作用阶段，由于先期存在的基底断层的重新活化或由于活 跃的构造背景导致热液疏导体系的形成，并将热流体向上疏导 到较浅的部位。 因此，热液白云石化模式的本质是深部的热液流体沿着深部 断裂运移至浅层灰岩中，由于灰岩上部致密岩层的阻隔而侧向 运移，使灰岩发生白云石化。热液白云石化作用形成的白云岩 通常或沿拉张断层和走滑断层发育，或发育在这些断层的周围。 构造热液白云石化作用形成的白云岩是油气的最有利储集体。 该模式目前越来越引起广大学者的广泛兴趣和重视。
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。
“萨布哈”(Sabkha) ——潮上带的 盐水沼泽(阿拉伯语)。
1、原理
准同生白云化的其它表现形式图解
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
在现代热带地区的潮上带，其表层的碳酸
盐沉积物中正在进行着准同生白云化作用。
1、原理
在这种潮上带，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。 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。
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、不具交代结构或其他交代现象的白云岩。 原生沉淀成因？还是 次生交代成因？
五、埋藏白云化作用
埋藏白云岩化作用的观点在沉寂多年后又重新提出， 许多学者，如Montanez（1994）、Qing and Mountjoy（1994）、Heydari（1997）、Garven et
al.（1999）、Boni et al.（2000）在埋藏白云岩化
研究方面做了大量工作，取得了新的认识和进展，尤
其是Whitaker et al.（2004）应用数字模拟技术研
究了白云岩化过程的流体流动和水岩反应，对白云岩
化的过程认识更加深入。
基本原理
在沉积物被埋藏以后，在成岩作用阶段， 白云石可以作为灰岩的胶结物而出现。
埋藏白云岩化的几个理论问题
①近地表条件下形成的白云石（原白云石）是很不稳定的； ②在温度高于60℃时，富Ca2+离子的孔隙水会伴随Ca2+离子 的消耗会变成富Mg2+离子的白云岩化流体，从而使地下水或埋 藏的孔隙水满足白云岩化的要求； ③很多白云岩的原始沉积组构在埋藏成岩阶段遭到严重的破 坏，白云石的重结晶作用使岩石的整体特征与近地表条件下形 成的白云岩面貌迥然不同； ④形成大规模块状白云岩的Mg2+的来源问题，对埋藏深度的 定义，以及埋藏成因的白云岩与准同生阶段的白云岩如何区别 等。海水作为白云岩化Mg2+离子的主要来源已是不争的事实， 现在讨论更多的是这些富Mg2+离子的白云岩化流体是通过什么 方式来。
三、回流-渗透白云化作用
1、原理
该模式最先由Adams和Rhods于1960年提出，用来解释Texas 西部二叠纪生物礁复合体中（礁后、泻湖、陆架碳酸盐都已白 云石化，而陆架边缘却没有白云岩化）的白云岩成因。 渗透-回流白云石化作用模式的基本过程是：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。
1、原理
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，刚沉积不久尚未脱 离沉积环境就被交代。
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)。
1、原理
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。
该模式存在争议？
该模式尚未找到现代可以类比的实例，但许多国内学者常用 来解释古代白云岩的成因，如邵龙义等（2002）将含“雾心亮 边白云石”的细晶白云岩，梅冥相等（1992）将贵阳附近的早、 中三叠世滩后泻湖相及礁后泻湖相的白云岩都解释为渗流-回 流白云石化的产物。然而，正如Kaufman（1994）指出的，并 非所有的蒸发台地石灰岩都会发生类似的卤水回流白云岩化， 原岩本身的渗透率也是决定白云岩化强度的重要因素；而且， 即使形成了现代卤水回流白云岩，这种水文条件也不一定能使 毗邻的古代蒸发盐岩的礁滩碳酸盐岩白云岩化，这不仅是一个 反应动力学问题，而且还受沉积环境的限制（Warren，2000）， 因此应用这种模式时需谨慎分析。
白云岩的成因问题是碳酸盐岩岩石学中最复杂、争论时
间最久、最难解决的问题之一。20 世纪50 年代以来，人们 通过对许多地区现代白云岩和古代白云岩的大量研究，提出 了多种白云岩成因模式。白云岩的岩石学特征及地球化学特 征、空间分布规律、所产出的古地理及相特征是建立白云石 化模式的基础，根据多年来前人的研究成果，对古代白云岩 的成因大致归纳为下面几种主要成因模式：蒸发泵模式，渗 透回流模式，混合水模式，埋藏白云岩化模式，构造热液白 云岩化模式；每一种白云石化作用均具有不同类型的白云石 化流体、流动方式及地质背景，在同一背景及同一地层中可 以存在几种白云石化作用。
第十二章 白云岩
第一节 第二节
白云岩岩类学 白云岩的生成机理（重点）
第三节
白云岩的成因分类
第二节 白云岩的生成机理
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，出现了一系列的白云 化学说。
“白云岩成因”问题
1、原理
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。
七、调整白云化作用
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。
八、其他白云化作用
白云石和白云岩的成因长期以来是一个未解之谜， 称之为“白云石问题”，前人对白云石问题的研究已 经开展得比较深入和具体，近年来提出的微生物模式 对白云石形成问题研究开拓了新天地，生物地球化学 研究揭示了显生宙地球化学旋回与白云岩形成之间有 着较为可靠的联系，特别是白云岩化广泛发育时期同 大气圈和海洋的低含氧量相对应，而低含氧量环境可 促进厌氧微生物（包括硫酸盐还原细菌）群落的活动， 从而导致海相碳酸盐的广泛白云石化（Burns et al.， 2000）。
基本原理
当海平面下降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。
一、原生沉淀作用
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有两个。
1、澳大利亚南部的考龙泻湖中的白云石
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增高，就促使白云石沉淀。 湖水中的白色悬浮物是很细的高镁方解石 和富钙白云石。 据测定，白云石的堆积速度为0.2~0.5mm/ 年。真是太快了!
构组分组成的，所不同的是白云岩的成分主要
是白云石。
二、白云岩的结构分类
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
集合体常呈砂糖状。
二、白云岩的结构分类
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。