第四章内源沉积岩碳酸盐岩 1、碳酸盐岩的成分特征 2、碳酸盐岩的结构 3、碳酸盐岩的构造 4、碳酸盐岩的分类 5、碳酸盐岩的主要岩石类型 6、碳酸盐岩的成岩作用,第四章 内源沉积岩碳酸盐岩 第一节 概述 碳酸盐岩主要由沉积的碳酸盐矿物（方解石和白云石）组成，岩石类型有石灰岩（方解石含量大于50%）和白云石（白云石含量大50%）。 碳酸盐岩中的矿产资源丰富;多种金属矿产，建筑材料、古潜山储层，生烃层系。岩溶地貌及其旅游资源、水资源和土壤等等。沉积相标志、古地理再造、古环境恢复、古气候变迁。 碳酸盐岩形成于海相环境中。 碳酸盐岩的形成即可以是化学成因的，也可以是机械作用形成的。占沉积岩体积20%,在我国沉积岩占全国总面积75%，其中55%为碳酸盐。,第二节 碳酸盐岩的成分特征 一、化学成分： 主要化学成分：CaO MgO CO2， 次要化学成分：SiO2、 TiO2 、Al2O3、FeO、 Fe2O3、 K2O、 Na2O、 H2O等 石灰岩的化学成分： CaO占42.61%; MgO占7.9%; CO2占41.58%; SiO2 占5.91%, (纯)白云岩的化学成分：CaO占30.4%; MgO占21.8%; CO2占47.8%; 极少量的微量元素：Sr、Ba、Rb、V、Ni等，可作为判别环境的标志。,1.化学成分： A.化学式表示：CaCO3、CaMg(CO3)2、FeCO3、MgCO3 B.氧化物表示：CaO（43%)、MgO(8%)、CO(42%)及SiO2(5.2%), 其它氧化物(3%):FeO、Fe2O3、K2O、Na2O、H3O。 C.微量元素：Sr、Ba, Rb, Ni, Zn, V,.同位素： A.:18O/16O：区分海陆相、古海水盐度、水温变化、海陆变迁 B.13C/12C 和14C ：区分海陆相、古海水盐度、水温变化、海陆变迁, 14C定年。 海相：重同位素含量高,三、矿物成分： 1、碳酸盐矿物：方解石（三方晶系）和文石（与方解石同质二相，斜方晶系）、白云石、菱铁矿、菱锰矿、菱锌矿、铁白云石Ca(Mg,Fe)(CO3)2 2、陆源碎屑混入物：粘土矿物、石英、长石、及微量重矿物。 当陆源碎屑混入物50%则过渡为粘土岩或粉砂岩砂岩。,3、非碳酸盐自生矿物： 石膏Ca(SO4)2H2O、硬石膏Ca(SO4)， 重晶石Ba(SO4)、天青石Sr(SO4)、 K,Na,Mg卤化物、及蛋白石、自生石英、黄铁矿（ FeS2 ,等轴晶系)、白铁矿（ FeS2 ,斜方晶系，同质多相)、海绿石（K,Fe,Mg的铝硅酸盐矿物）、鲕绿泥石（ Fe,Mg的铝硅酸盐矿物）、磷酸盐矿物和有机质。,第三节 碳酸盐岩的结构 一、碳酸盐岩结构分类 1、粒屑结构：经波浪或流水搬运、沉积而成的碳酸盐岩；是由颗粒（内碎屑、生物碎屑、包粒、团粒、团块）和填隙物、孔隙构成。 2、生物骨架结构：由原地固着生长的生物骨架构成；。 3、结晶结构重结晶结构：有化学或生物化学作用而成。 4、交代残余结构：白云岩化灰岩，交代白云岩。,二、碳酸盐岩结构特征分述 1、粒屑结构： 由颗粒和填隙物组成。 （1）颗粒类型包括： 内碎屑（无内部结构的碳酸盐岩软泥颗粒） 生物碎屑（骨粒） 鲕粒和豆粒 团粒（不具有内部结构的粪团粒） 团块（颗粒集合体） 核形石,A 内碎屑 由盆地内部弱固结的碳酸盐沉积物经岸流、潮汐或波浪作用破碎、搬运、沉积的碎屑。 内碎屑按直径大小分为： 砾屑：2mm 砂屑：20.06mm 粉屑：0.06mm0.03mm 微屑：0.03mm0.004mm 泥屑：0.004 微屑和泥屑充填于颗粒之间时称为泥晶基质。,内碎屑砾屑,B 鲕粒 由核心和同心纹层构成的球体会椭球体。鲕粒直径在20.2mm之间，大于2mm称为豆粒。 鲕粒的分类： 真鲕： 假鲕： 复鲕： 薄皮鲕； 变形鲕： 变晶鲕：,真鲕,亮晶方解石胶结,变晶鲕,C 生物碎屑（骨屑） 破碎的生物骨骼碎屑。骨骼的组分指示水深、水温、盐度和水流特征等；骨骼的门类、生态类型、分选和磨园，可提供环境标志。 D、团粒: 不具内部结构的碳酸盐球状、椭球状的颗粒。一般认为是生物的粪便。 E、团块：由几个碳酸盐颗粒被灰泥或藻类粘结在一起而形成也称为葡萄石。 F、核形石：,图中A、B、C、D、E、F依次为内碎屑、生物碎屑、团粒、团块、豆粒、核形石,（2）填隙物 泥晶方解石： 为粒度为0.0010.004mm（石化后的粒度为0.001-0.035mm）的泥晶方解石，机械作用形成；泥晶方解石常为泥晶结构。 亮晶方解石： 为粒度通常大于0.01mm的、干净透明的亮晶方解石，化学结晶作用形成。 亮晶方解石常发育栉状结构、连生结构。,悬挂式胶结物（针状方解石）（视域直径为2.5mm ）（路凤香等，2002）,2、生物骨架结构 原地生长的底栖固着生物通过生命活动，由生物骨架和伴生的生物化学组分构成的结构，也称生物结构。常见于礁灰岩中。,3、结晶结构 按照结晶程度可分为 非晶质结构：非晶质结构见于一些化学或胶体化学成因的岩石类型中，如硅质岩、磷灰岩等。 隐晶质结构：隐晶质结构由微晶矿物集合体组成 显晶质结构：显晶质结构按照结晶颗粒的大小分为： 粗晶（大于2mm） 中晶（2-0.062mm） 细晶(0.062-0.004mm) 微晶(0.004-0.001mm)。,化学结构（何启祥，1978） 图中A、B、C依次为半自形结构、自形结构、他形结构,次生结构 次生结构主要为交代结构和重结晶结构,第四节 碳酸盐岩的分类 矿物成分分类和结构成因分类 50为基本名 5025 质（白云质灰岩） 2510 含（含白云质灰岩） 10 不参加命名,石灰岩与白云岩间过渡类型的岩石,一、碳酸盐岩的矿物成分分类 根据方解石和白云石相对含量划分的岩石类型,根据方解石（或白云石）与粘土相对含量划分的岩石类型,根据方解石、白云石、粘土（或砂）相对含量划分的岩石类型,二、石灰岩的结构一成因分类 1、分类： （1）微晶或泥晶灰岩（正常化学岩）： 为化学生物化学成因，形成于低能环境，具微晶或泥晶结构。 （2）颗粒石灰岩或粒屑石灰岩（异常化学岩）： 是经过波浪及流水作用或重力作用形成的岩石类型，具有典型的粒屑结构特征。 （3）原地固着生物灰岩： 以生物作用为主形成的石灰岩，具有典型的生物骨架结构。 （4）重结晶石灰岩： 前三类岩石经过强烈重结晶作用而形成，具有各种化学结构及残余结构。,石灰岩分类（Folk，1959）,灰岩结构成因分类,50%,2、四个基本概念： （1）原地灰岩白云岩：未经搬运的灰岩，指微晶灰岩和生物礁灰岩。 （2）异地灰岩白云岩：经过搬运的灰岩，指粒屑灰岩。 （3）泥晶：原地机械沉积的、粒度0.0039mm的灰泥。 （4）亮晶淀晶：化学沉淀的、粒度0.0039mm的、较为洁净的方解石（胶结物）。,3、分类级序： （1）按成因类型分为：原地（微晶灰岩和生物礁灰岩）、异地（粒屑灰岩）、重结晶、交代四大类（灰岩白云岩）。 （2）异地灰岩按泥晶或亮晶颗粒比分为：泥晶或亮晶颗粒灰岩、颗粒泥晶或亮晶灰岩。 对颗粒灰岩来说，进一步细分的原则为： A 泥晶和亮晶的比值； B 颗粒与泥晶的比值： C 颗粒的类型。,三、白云岩的分类 按成因分为： 原生白云岩：准同生或同生的交代白云岩（交代证据不明显）和原生沉淀的白云岩。 次生白云岩：石灰岩经过成岩后期白云岩化形成的白云岩或白云质灰岩。 参照灰岩的结构成因分类，可作如下的分类：,白云岩分类（曾允孚等，1980）,第五节 碳酸盐岩的岩石类 一、石灰岩 1、内碎屑灰岩： （1）亮晶内碎屑灰岩 成因：高能、稳定环境，如滨浅海； 特征：颗粒支撑、具波痕、交错层理 （2）泥晶内碎屑灰岩 成因：高能、不稳定环境，如浊流； 特征基质支撑、具粒序层理。,内碎屑：大到砾屑级，小到粉屑级。圆度因搬运磨蚀程度而有所差别 填隙物：灰泥基质，或亮晶胶结物或者两者均有。 形成环境： 高能浅滩环境，磨圆好、分选较好、亮晶方解石胶结，常伴生波痕和交错层理以及冲刷充填构造等。 高能量环境而沉积于低能环境： 内碎屑含量少并含有大量的灰泥基质的泥晶砾（砂）屑灰岩和粉屑灰岩。,亮晶内碎屑灰岩,粒屑灰岩素描图（何起祥，1978）,2、生物碎屑灰岩 （1）亮晶生物碎屑灰岩 成因：高能、稳定环境，如滨浅海； 特征：颗粒支撑、具波痕、交错层 （2）泥晶生物碎屑灰岩 成因：低能、稳定（静水）环境，如潮下带； 特征基质支撑、块状层理。 （3）生物碎屑种类 海百合茎、珊瑚、介形虫、有孔虫、藻类、层孔虫、双壳、腕足类等。,3、鲕粒灰岩： 由鲕粒构成，填隙物可以是灰泥基质或亮晶胶结物。特征：颗粒支撑、具波痕、交错层理； 成因：温暖浅水、中等搅动；一般形成于温暖的、中等能量的浅海环境，如台地边缘浅滩（鲕滩）、潮汐协坝或潮汐三角洲等环境。 4、藻灰岩：典型的生物生物化学成因 5、生物礁灰岩： 主要造礁生物：钙藻、珊瑚、层孔虫、海綿、苔藓虫,6、泥晶（微晶）灰岩 泥晶（微晶）灰岩中的颗粒含量较低，一般小于10%，还含有少量陆源碎屑。泥晶（微晶）灰岩外观致密、均一。 水平层理或微波状层理发育。 化学沉淀的微晶灰岩一般为微晶结构，呈稳定的层状分布，具有均匀块状或水平层理。具水平纹理的化学成因的微晶灰岩与发育水平层理的机械或生物成因的泥屑（晶）灰岩难以区分。,二、白云岩 1、（准）同生白云岩： 海相非海相，与蒸发岩（石膏、硬石膏、岩盐）共生，微晶结构，常见纹层、鸟眼、干裂。 2、交代白云岩 晶粒结构，具交代残余结构,