1、沉积岩岩石学沉积岩岩石学Sedimentary Petrology第四章 内源沉积岩(自生沉积岩)一、一般特征一、一般特征内源沉积岩的物质来源内源沉积岩的物质来源直接来自直接来自沉积盆地沉积盆地的溶液或的溶液或沉积场所沉积场所的溶的溶液，是沉积介质中的溶解物质经过液，是沉积介质中的溶解物质经过化学或生物化学化学或生物化学作用沉淀的。作用沉淀的。1.1.内源沉积岩的物质成分内源沉积岩的物质成分常见的为：常见的为：(1)Al氢氧化物：三水铝石氢氧化物：三水铝石/一水硬铝石一水硬铝石/一水软铝石一水软铝石(2)Fe 氧化物、氢氧化物：针氧化物、氢氧化物：针/褐褐/赤铁矿赤铁矿(3)Mn：软：软/硬硬
2、/水锰矿水锰矿(4)磷酸盐矿物：胶磷矿磷酸盐矿物：胶磷矿/磷灰石磷灰石(5)氧化硅氧化硅：蛋白石：蛋白石/玉髓玉髓/石英石英(6)碳酸盐碳酸盐：方解石：方解石/白云石白云石(7)硫酸盐硫酸盐：石膏：石膏/硬石膏硬石膏/天青石天青石/重晶石重晶石(8)卤化物：石盐卤化物：石盐/钾石盐钾石盐/光卤石光卤石(9)有机质有机质此外，还可以混入少量陆源矿物，如此外，还可以混入少量陆源矿物，如Q，长石，长石每一种内源沉积岩的主要矿物比较简单，原因是一种条件只有一种矿物沉淀每一种内源沉积岩的主要矿物比较简单，原因是一种条件只有一种矿物沉淀2.2.内源沉积岩的结构内源沉积岩的结构由于形成方式：多由于形成方式：
3、多化学、生物化学、生物、交代等，因此结构类型多（讲化学、生物化学、生物、交代等，因此结构类型多（讲4种）。种）。(1)晶粒结构晶粒结构：化学沉淀、重结晶形成，与岩浆岩相似，按照结晶程度分为：化学沉淀、重结晶形成，与岩浆岩相似，按照结晶程度分为：非晶质结构非晶质结构较少，如蛋白石，致密，贝壳状断口较少，如蛋白石，致密，贝壳状断口隐晶质隐晶质/微晶质结构微晶质结构微晶矿物组成，晶粒微晶矿物组成，晶粒0.03mm，致密，贝壳，瓷状，致密，贝壳，瓷状显晶质结构显晶质结构可以按照绝对大小再细分，粗晶可以按照绝对大小再细分，粗晶/中晶中晶/细晶细晶(2)生物骨架结构生物骨架结构：造礁生物形成的礁灰岩所特有
4、的结构。造礁生物形成的礁灰岩所特有的结构。常见的造礁生物常见的造礁生物群体珊瑚，海棉、苔藓虫，层孔虫，藻类群体珊瑚，海棉、苔藓虫，层孔虫，藻类特点：是原地生长的造礁生物遗体组成的岩石骨架，骨架内有许多大小不特点：是原地生长的造礁生物遗体组成的岩石骨架，骨架内有许多大小不同、形状各异的孔隙和空洞，而又被礁体内附生的生物遗体、造同、形状各异的孔隙和空洞，而又被礁体内附生的生物遗体、造礁生物的碎屑物质、化学沉淀物质所充填（柱状，纤维状方解石）礁生物的碎屑物质、化学沉淀物质所充填（柱状，纤维状方解石）(3)粒屑结构粒屑结构内源沉积物内源沉积物 破碎、搬运、再沉积破碎、搬运、再沉积以碳酸盐岩的粒屑结构为
5、例：以碳酸盐岩的粒屑结构为例：A.A.粒屑类型粒屑类型内碎屑内碎屑碳酸盐沉积物再沉积，砾碳酸盐沉积物再沉积，砾/砂砂/粉粉/泥屑，命名泥屑，命名生物碎屑（骨屑）生物碎屑（骨屑）生物遗体破碎、磨蚀、堆积生物遗体破碎、磨蚀、堆积鲕粒（豆粒）鲕粒（豆粒）2mm豆粒，同心层状豆粒，同心层状球粒（团粒）球粒（团粒）微晶碳酸盐，无明显内部构造微晶碳酸盐，无明显内部构造团块团块不规则外形的复合颗粒不规则外形的复合颗粒B.B.微晶基质微晶基质又叫灰泥基质又叫灰泥基质/泥晶基质，由微晶方解石组成，泥晶基质，由微晶方解石组成，0.03mmD.D.胶结类型胶结类型包括胶结物成分、填隙物本身结构和包括胶结物成分、填隙
6、物本身结构和胶结类型胶结类型(基底式基底式/孔隙式孔隙式/接触式接触式)波浪、波浪、潮汐潮汐粒屑为内碎屑粒屑为内碎屑微微晶晶方方解解石石内碎屑颗粒，其中含有内碎屑颗粒，其中含有腕足类动物壳腕足类动物壳的碎片的碎片碎屑周围为碎屑周围为微晶方解石微晶方解石内碎屑内碎屑粒屑为生物碎屑粒屑为生物碎屑 含有大量的含有大量的软体动物骨骼软体动物骨骼；岩石的基质部分为岩石的基质部分为微晶方解石微晶方解石生物碎屑生物碎屑腕足动物碎片，蓝色为含低价铁的方解石胶结物。腕足动物碎片，蓝色为含低价铁的方解石胶结物。粒屑为生物碎屑粒屑为生物碎屑低低价价铁铁胶胶结结物物亮晶胶结物亮晶胶结物粒屑结构粒屑结构生物碎屑生物碎屑
7、生物壳针生物壳针生物壳针生物壳针完整的完整的海胆骨针横剖面海胆骨针横剖面，具椭圆形和放射状结构，具椭圆形和放射状结构，为单晶体。还有一些小的生物碎片为单晶体。还有一些小的生物碎片粒屑为生物碎屑粒屑为生物碎屑灰岩中的鲕粒。鲕粒核心为微晶方解石颗粒。鲕粒灰岩中的鲕粒。鲕粒核心为微晶方解石颗粒。鲕粒之间为碳酸盐、泥混合物基质和亮晶方解石胶结物。之间为碳酸盐、泥混合物基质和亮晶方解石胶结物。鲕粒亮晶灰岩鲕粒亮晶灰岩粒屑为鲕粒粒屑为鲕粒石灰岩中的球粒圆状或椭圆状，无内部构造。石灰岩中的球粒圆状或椭圆状，无内部构造。粒屑为球粒粒屑为球粒含有含有鲕粒、球粒和一些少量生物碎屑，鲕粒、球粒和一些少量生物碎屑，它
8、们由它们由微晶和亮晶微晶和亮晶方解石胶结方解石胶结。上部不透明矿物是沥青。上部不透明矿物是沥青。粒屑为鲕粒球粒少量生物碎屑粒屑为鲕粒球粒少量生物碎屑(4)(4)交代残余结构交代残余结构交代作用交代作用不不彻底，原岩中矿物成分和结彻底，原岩中矿物成分和结构被部分保存下来构被部分保存下来例如：例如：鲕粒灰岩鲕粒灰岩 方解石鲕粒部分或者全部方解石鲕粒部分或者全部被白云石所代替，但是鲕粒的形态、内部同心层状构被白云石所代替，但是鲕粒的形态、内部同心层状构造仍部分或全部保留造仍部分或全部保留称为称为交代残余鲕粒灰岩交代残余鲕粒灰岩白云石化白云石化二、内源沉积岩的分类二、内源沉积岩的分类：8大类大类外源沉
9、积岩外源沉积岩火山碎屑岩火山碎屑岩陆源沉积岩陆源沉积岩内源沉积岩内源沉积岩集块岩集块岩 64 mm火山角砾岩火山角砾岩 64-2 mm凝灰岩凝灰岩 2 mm2砂岩砂岩 2-0.063 mm3粉砂岩粉砂岩 0.063-0.004mm4泥质岩泥质岩 SiO2的岩石，若的岩石，若Al2O340%,Al2O3:SiO2 2:1,则为铝土矿则为铝土矿(2)矿物成分：铝的氢氧化物为主，矿物成分：铝的氢氧化物为主，三水铝石三水铝石Al(OH)3,一水软铝石一水软铝石 -AlO(OH),一水硬铝石一水硬铝石-AlO(OH),其他成分是呈微晶产出的粘土矿物、陆源碎屑矿物等其他成分是呈微晶产出的粘土矿物、陆源碎屑
10、矿物等(3)颜色颜色灰灰-黄黄-褐红色褐红色(4)结构结构内碎屑结构，微晶结构，豆粒内碎屑结构，微晶结构，豆粒/鲕粒结构鲕粒结构(5)按照成因分类按照成因分类A.残余型铝质岩残余型铝质岩(铝土矿铝土矿)原地风化残余堆积原地风化残余堆积福建省漳浦玄武岩风化残余红土型铝土矿福建省漳浦玄武岩风化残余红土型铝土矿B.沉积型铝质岩沉积型铝质岩(铝土矿铝土矿)风化后搬运到盆地沉积风化后搬运到盆地沉积如我国华北石炭系底部如我国华北石炭系底部1.1.铝质岩铝质岩2.2.铁质岩铁质岩(1)指富含指富含含铁矿物含铁矿物的岩石，若的岩石，若Fe2O320%,则为铁矿石则为铁矿石(2)含含Fe矿物：矿物：氧化铁矿物氧
11、化铁矿物针铁矿针铁矿/赤铁矿赤铁矿碳酸铁矿物碳酸铁矿物菱铁矿菱铁矿硅酸铁矿物硅酸铁矿物鲕绿泥石鲕绿泥石硫化铁矿物硫化铁矿物黄铁矿黄铁矿/白铁矿白铁矿(3)常见结构常见结构内碎屑结构，豆粒内碎屑结构，豆粒/鲕粒结构，团粒结构，微晶结构鲕粒结构，团粒结构，微晶结构 构造构造斜层理，粒序层理，波痕，泥裂斜层理，粒序层理，波痕，泥裂(4)主要类型：主要类型：A.氧化铁质岩氧化铁质岩(矿石矿石)褐红色，比重大，常为鲕粒结构褐红色，比重大，常为鲕粒结构如：华北宣龙式铁矿，南方泥盆系宁乡式铁矿如：华北宣龙式铁矿，南方泥盆系宁乡式铁矿B.菱铁矿岩菱铁矿岩(矿石矿石)在地表易风化呈红色，层状、透镜状在地表易风化
12、呈红色，层状、透镜状C.鲕绿泥石铁质岩鲕绿泥石铁质岩(矿石矿石)鲕绿泥石，暗灰色，灰绿色鲕绿泥石，暗灰色，灰绿色如东北浑江地区临江式铁矿如东北浑江地区临江式铁矿(1)富含富含Mn矿物的沉积岩，有工业价值的即为锰矿石矿物的沉积岩，有工业价值的即为锰矿石(2)矿物成分：矿物成分：软锰矿软锰矿 MnO2 鲕粒状，隐晶质集合体鲕粒状，隐晶质集合体硬锰矿硬锰矿 mMnOMnO2H2O 钟乳状，细晶集合体钟乳状，细晶集合体水锰矿水锰矿 Mn2O2(OH)2 鲕粒状鲕粒状,致密块状矿石致密块状矿石菱锰矿菱锰矿 MnCO3 鲕粒状鲕粒状,结晶粒状结晶粒状(3)结构结构豆粒豆粒/鲕粒结构，隐晶质结构鲕粒结构，隐
13、晶质结构(4)主要类型主要类型 A.锰质锰质泥质泥质岩岩水锰矿，硬锰矿水锰矿，硬锰矿B.锰质锰质碳酸盐碳酸盐岩岩菱锰矿，锰方解石菱锰矿，锰方解石C.锰质锰质碎屑碎屑岩岩锰质粉砂岩锰质粉砂岩/砂岩等砂岩等D.锰质锰质硅质硅质岩岩硅质的玉髓、蛋白石，含硅质的玉髓、蛋白石，含Mn的氧化物的氧化物(1)P2O5含量含量7.8%的岩石称为的岩石称为磷质岩磷质岩，19.5%磷块岩磷块岩。(2)矿物成分：矿物成分：磷灰石磷灰石 Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)微晶质微晶质胶磷矿胶磷矿 Ca3(PO4)2 2H2O非晶质非晶质(3)结构结构内碎屑结构，鲕粒，生物碎屑，非晶质，微晶，交代内碎屑结构，鲕粒，生
14、物碎屑，非晶质，微晶，交代 构造构造水平、波状、斜层理，块状，波痕，泥裂水平、波状、斜层理，块状，波痕，泥裂(4)主要类型主要类型 A.原生层状磷块岩原生层状磷块岩工业意义最大，如云南、贵州工业意义最大，如云南、贵州 B.再造磷块岩再造磷块岩 C.结核磷块岩结核磷块岩 D.次生磷块岩次生磷块岩交代，淋滤交代，淋滤(1)(1)主要由主要由K,Na,Ca,MgK,Na,Ca,Mg的易溶盐类组成的易溶盐类组成硫酸盐类：石膏硫酸盐类：石膏CaSO4 2H2O，硬石膏，硬石膏CaSO4,芒硝芒硝Na2SO410H2O杂卤石杂卤石(2CaSO4MgSO4K2SO47H2O)碳酸盐：苏打碳酸盐：苏打Na2C
15、O3 10H2O,天然碱天然碱Na2CO3 NaHCO3硼酸盐硼酸盐:硼砂硼砂Na2B4O7 10H2O硝酸盐：钠硝石硝酸盐：钠硝石NaNO3,钾硝石钾硝石KNO3卤化物：石盐卤化物：石盐NaCl,钾石盐钾石盐KCl，光卤石光卤石KCl MgCl2 6H2O钾盐镁矾钾盐镁矾 4KCl 4MgSO4 11H2O(2)成因成因：化学成因，炎热干燥，闭塞泻湖、盐坪或者内陆盐湖强烈蒸发：化学成因，炎热干燥，闭塞泻湖、盐坪或者内陆盐湖强烈蒸发(3)结构：结构：显晶质粒状显晶质粒状/纤维状纤维状 构造：构造：薄层状，纹层状，有时因塑性变形和流动而成揉皱，角砾状构造薄层状，纹层状，有时因塑性变形和流动而成揉
16、皱，角砾状构造(4)分类分类A.石膏和硬石膏岩（石膏和硬石膏岩（SO42-）B.石盐岩（石盐岩（NaCl)C.钾镁盐类钾镁盐类(K,Mg-Cl,SO42-)6.6.可燃性有机岩可燃性有机岩主要是主要是C、H、O、N的有机化合物组成的岩的有机化合物组成的岩石，包括煤、油页岩石，包括煤、油页岩煤的有机组分煤的有机组分植物转化而来植物转化而来油页岩油页岩不纯的腐泥质沉积物转化而来不纯的腐泥质沉积物转化而来 油页岩一般为棕油页岩一般为棕-黑色，比重小，提炼石油的重要原料黑色，比重小，提炼石油的重要原料1.1.一般特征一般特征(1)化学或生物化学作用形成的富含化学或生物化学作用形成的富含SiO2的沉积岩
17、，的沉积岩，其其SiO2含量含量7090%，甚至，甚至99%。(2)矿物成分：矿物成分：氧化硅矿物，包括：氧化硅矿物，包括：Q显晶质的显晶质的SiO2 玉髓玉髓隐晶质的隐晶质的SiO2 2H2O 蛋白石蛋白石非晶质的非晶质的SiO2 nH2O(3)结构结构多为隐晶质结构，部分为鲕粒结构、骨屑结构多为隐晶质结构，部分为鲕粒结构、骨屑结构 构造构造层状、条带状、结核状层状、条带状、结核状(4)灰黑色灰黑色/灰白色，或红色、绿色，一般致密坚硬，贝壳状断口，化学灰白色，或红色、绿色，一般致密坚硬，贝壳状断口，化学性质稳定，难于风化。性质稳定，难于风化。(5)分布广，在沉积岩中列第分布广，在沉积岩中列第
18、4位（次于泥岩、砂岩、碳酸盐岩）位（次于泥岩、砂岩、碳酸盐岩）2.分类、主要类型分类、主要类型化学成因的化学成因的碧玉岩，燧石岩，硅华碧玉岩，燧石岩，硅华(1)1)碧玉岩：石英和玉髓组成，常混有氧化铁、有机质、粘土矿物，色彩多碧玉岩：石英和玉髓组成，常混有氧化铁、有机质、粘土矿物，色彩多样，隐晶质结构，致密坚硬，贝壳状断口。常与火山岩伴生样，隐晶质结构，致密坚硬，贝壳状断口。常与火山岩伴生。(2)(2)燧石岩：是最常见的硅质岩，由蛋白石、玉髓和石英组成。隐晶质结构，燧石岩：是最常见的硅质岩，由蛋白石、玉髓和石英组成。隐晶质结构，少数为鲕粒结构，致密坚硬，贝壳状断口，颜色多为黑色、灰色。呈结少数
19、为鲕粒结构，致密坚硬，贝壳状断口，颜色多为黑色、灰色。呈结核状、透镜状、条带状。核状、透镜状、条带状。(3)(3)硅华：纯化学成因的硅质岩，火山作用后期温泉喷出地表，多孔，浅色。硅华：纯化学成因的硅质岩，火山作用后期温泉喷出地表，多孔，浅色。生物成因的生物成因的硅藻土，海绵岩，放射虫岩硅藻土，海绵岩，放射虫岩(1)(1)硅藻土：硅藻的遗体，蛋白石，白色或浅黄色，比重小硅藻土：硅藻的遗体，蛋白石，白色或浅黄色，比重小(2)(2)海绵岩：主要由硅质海绵骨针组成，蛋白石为主海绵岩：主要由硅质海绵骨针组成，蛋白石为主(3)(3)放射虫岩放射虫岩 ：硅质放射虫介壳。：硅质放射虫介壳。硅藻土：硅藻土：硅藻
20、的遗体，蛋白石，白色或浅黄色，比重小硅藻的遗体，蛋白石，白色或浅黄色，比重小QUARTZ左侧为燧石岩，右侧为黑燧石岩左侧为燧石岩，右侧为黑燧石岩。（据John H.Gerard，芝加哥自然历史博物馆收藏）隐晶质的石英隐晶质的石英（Cryptocrystalline Quartz）CreedeColorado,USA美国科罗拉多美国科罗拉多Golden Cross新西兰金色谷新西兰金色谷Sleeper,内华达洲内华达洲7号矿带号矿带 巴布亚新几利亚巴布亚新几利亚Sleeper,USALa GuitarraGolden CrossMcLaughlinTEXTURESStockwork,Golden
21、 CrossVein,Golden CrossVein,HishikariVein,La GuitarraChinkuashihLa CoipaAkeshiSulfide vein,El IndioFORMTEXTURES 结构构造结构构造 多孔石英多孔石英Residual quartz,Summitville 残余石英，残余石英，SummitvilleQuartz-alunite,Summitville 石英石英明矾石明矾石,SummitvilleHypogene alunite,El Tambo 浅成浅成(热液热液)明矾石明矾石,El TamboResidual quartz,Pierin
22、a 残余石英，残余石英，Pierina200300400500600700100Depth深度深度mTemp温度温度oC1000150200225250Illite伊利石伊利石Smectite蒙脱石蒙脱石Illite-Smectite伊利石伊利石-蒙脱石蒙脱石Alteration蚀变蚀变Vein textures/Mineralogy脉结构构脉结构构/矿物成份矿物成份硅华硅华SinterChalcedony玉髓玉髓Massive块状块状Banded带状结构带状结构Quartz石英石英quartz-Chalcedony石英石英-玉髓玉髓Banded带状结构带状结构Calcite方解石方解石Lat
23、tice晶格晶格adularia冰长石冰长石Gold金金冷却作用导致冷却作用导致SOSO2 2的沉淀的沉淀隐晶质硅隐晶质硅方石英方石英3.硅质岩的分布与用途硅质岩的分布与用途(1)最多者为燧石岩和碧玉岩最多者为燧石岩和碧玉岩(2)时代上，前寒武纪时代上，前寒武纪新生代均有，但是寒武纪之后新生代均有，但是寒武纪之后 硅质岩逐渐减少硅质岩逐渐减少(3)成因上，愈古老的地层中，化学成因是主要的成因上，愈古老的地层中，化学成因是主要的 愈新的地层中，生物成因的愈多愈新的地层中，生物成因的愈多(4)分布上，我国各地都有，分布广分布上，我国各地都有，分布广(5)用途：用途：硅藻土硅藻土工业上之漂白剂、吸着
24、剂、隔热隔音材料工业上之漂白剂、吸着剂、隔热隔音材料燧石岩燧石岩硬度大，是研磨材料硬度大，是研磨材料碧玉岩碧玉岩石料或宝石石料或宝石A.碳酸盐矿物：主要是方解石、白云石，有时有文石、碳酸盐矿物：主要是方解石、白云石，有时有文石、铁白云石等铁白云石等B.非碳酸盐的自生矿物：如，氧化铁、海绿石、黄铁矿、非碳酸盐的自生矿物：如，氧化铁、海绿石、黄铁矿、Q、有机质等、有机质等 C.陆源矿物：陆源矿物：Q、长石、云母、粘土矿物，一般很少，、长石、云母、粘土矿物，一般很少，若多则过渡为泥质岩和碎屑岩。若多则过渡为泥质岩和碎屑岩。四、碳酸盐岩类四、碳酸盐岩类碳酸盐岩碳酸盐岩是是Ca、Mg碳酸盐矿物为主组成的
25、沉积岩，主要碳酸盐矿物为主组成的沉积岩，主要类型是石灰岩和白云岩类型是石灰岩和白云岩.1.1.一般特征一般特征(1)(1)矿物成分矿物成分四、碳酸盐岩类四、碳酸盐岩类(3)构造：种类很多构造：种类很多源于其形成方式很多源于其形成方式很多机械搬运沉积的机械搬运沉积的与流水作用有关的各种沉积构造，如与流水作用有关的各种沉积构造，如 斜层理、交错层理等斜层理、交错层理等浊流沉积作用形成的浊流沉积作用形成的粒序层理、槽模、沟模粒序层理、槽模、沟模原地沉积的原地沉积的特殊构造特殊构造叠层石、鸟眼构造、示底构造叠层石、鸟眼构造、示底构造1.1.一般特征一般特征(2)碳酸盐岩的结构碳酸盐岩的结构 可有多种结
26、构，如：粒屑结构、晶粒结构、生可有多种结构，如：粒屑结构、晶粒结构、生物骨架结构、交代残余结构物骨架结构、交代残余结构叠层石叠层石(Sromatolites)2.2.碳酸盐岩的分类碳酸盐岩的分类分类方案很多，有几十种，归纳起来有分类方案很多，有几十种，归纳起来有2 2个分类法：个分类法：成分分类和结构成分分类和结构-成因分类成因分类在成分分类中可有：在成分分类中可有：两组分分类两组分分类，如，如 石灰岩石灰岩+白云岩分类白云岩分类 石灰岩石灰岩+砂分类砂分类三组分分类三组分分类，如，如 石灰岩石灰岩+白云岩白云岩+泥岩泥岩 石灰岩石灰岩+白云岩白云岩+粘土粘土很多分类须在室内详细工作，如显微镜
27、下鉴定的基础上完成很多分类须在室内详细工作，如显微镜下鉴定的基础上完成2.2.碳酸盐岩的分类碳酸盐岩的分类白云石含量白云石含量:0 5%25%50%砂含量砂含量 0 5%25%50%按成分划分按成分划分岩石类型：岩石类型：灰岩灰岩 含白云质灰岩含白云质灰岩 白云质灰岩白云质灰岩岩石类型岩石类型 灰岩灰岩 含砂灰岩含砂灰岩 砂质灰岩砂质灰岩结构结构-成因分类成因分类成因类型异地石灰岩原地石灰岩重结晶石灰岩白云岩结构类型粒屑灰岩泥屑灰岩/微晶灰岩生物礁灰岩显晶质灰岩具有原岩残余结构无原岩残余结构粒屑10%粒屑0.03mm结构特征亮晶胶结微晶基质(90%生物骨架结构岩石名称粒屑亮晶灰岩粒屑微晶灰岩结
28、晶灰岩粒屑白云岩晶粒白云岩内碎屑内碎屑亮晶灰岩内碎屑微晶灰岩内碎屑白云岩鲕粒鲕粒亮晶灰岩鲕粒微晶灰岩块状生物礁灰岩鲕粒白云岩骨屑生物亮晶灰岩生物微晶灰岩生物粒白云岩粒屑类型团粒团粒亮晶灰岩团粒微晶灰岩微晶灰岩层状生物礁灰岩粗晶灰岩中晶灰岩细晶灰岩团粒白云岩粗晶白云岩中晶白云岩细晶白云岩微晶白云岩3.碳酸盐岩的主要类型碳酸盐岩的主要类型(1)(1)粒屑亮晶灰岩粒屑亮晶灰岩 由粒屑由粒屑+亮晶组成，粒屑较多，常为接触式胶结亮晶组成，粒屑较多，常为接触式胶结 粒屑包括：内碎屑、鲕粒、豆粒、骨屑、团粒粒屑包括：内碎屑、鲕粒、豆粒、骨屑、团粒 条件：条件：水动力较强，粒屑具有较高的圆度和分选性，有层理、
29、波痕等水动力较强，粒屑具有较高的圆度和分选性，有层理、波痕等常见的：常见的：A.内碎屑亮晶灰岩：内碎屑亮晶灰岩：内碎屑内碎屑+亮晶方解石亮晶方解石B.鲕粒鲕粒(豆粒豆粒)亮晶灰岩：亮晶灰岩：鲕粒鲕粒(豆粒豆粒)+亮晶方解石亮晶方解石 现代鲕粒条件：温暖，现代鲕粒条件：温暖，20 OC，强烈扰动之浅水，水体清洁，盐度高，强烈扰动之浅水，水体清洁，盐度高C.生物亮晶灰岩：生物遗体生物亮晶灰岩：生物遗体(骨屑骨屑)+亮晶方解石亮晶方解石生物遗体生物遗体多为破碎，一定程度的磨圆分选，生物种类很多，若多为破碎，一定程度的磨圆分选，生物种类很多，若为一种生物为主，可以命名该生物，例如：海百合亮晶灰岩为一种
30、生物为主，可以命名该生物，例如：海百合亮晶灰岩砾屑，砂屑，粉屑砾屑，砂屑，粉屑砾屑亮晶灰岩砂屑亮晶灰岩碳酸盐岩分类表（结构碳酸盐岩分类表（结构-成因分类）成因分类）成因类型异地石灰岩原地石灰岩重结晶石灰岩白云岩结构类型粒屑灰岩泥屑灰岩/微晶灰岩生物礁灰岩显晶质灰岩具有原岩残余结构无原岩残余结构粒屑10%粒屑0.03mm结构特征亮晶胶结微晶基质(90%生物骨架结构岩石名称粒屑亮晶灰岩粒屑微晶灰岩结晶灰岩粒屑白云岩晶粒白云岩内碎屑内碎屑亮晶灰岩内碎屑微晶灰岩内碎屑白云岩鲕粒鲕粒亮晶灰岩鲕粒微晶灰岩块状生物礁灰岩鲕粒白云岩骨屑生物亮晶灰岩生物微晶灰岩生物粒白云岩粒屑类型团粒团粒亮晶灰岩团粒微晶灰岩微
31、晶灰岩层状生物礁灰岩粗晶灰岩中晶灰岩细晶灰岩团粒白云岩粗晶白云岩中晶白云岩细晶白云岩微晶白云岩砂屑亮砂屑亮晶灰岩晶灰岩鲕粒亮晶灰岩鲕粒亮晶灰岩鲕粒石灰岩鲕粒石灰岩图据岩石与矿物图鉴，克里斯.佩伦特著，朱静江译，1996 生物灰岩生物灰岩有机体是栗孔虫，其壁都是微晶方解石；有机体是栗孔虫，其壁都是微晶方解石；胶结物为细粒的亮晶方解石，但也有未被充填的空隙胶结物为细粒的亮晶方解石，但也有未被充填的空隙(2)粒屑微晶灰岩粒屑微晶灰岩粒屑粒屑+微晶微晶(灰泥灰泥)基质基质粒屑圆度变化大，棱角粒屑圆度变化大，棱角-圆状都有圆状都有表明水动力条件弱表明水动力条件弱我国我国 南方南方C、P、T北方北方C、O
32、、C=泥屑泥屑+微晶方解石（均微晶方解石（均10%粒屑0.03mm结构特征亮晶胶结微晶基质(90%生物骨架结构岩石名称粒屑亮晶灰岩粒屑微晶灰岩结晶灰岩粒屑白云岩晶粒白云岩内碎屑内碎屑亮晶灰岩内碎屑微晶灰岩内碎屑白云岩鲕粒鲕粒亮晶灰岩鲕粒微晶灰岩块状生物礁灰岩鲕粒白云岩骨屑生物亮晶灰岩生物微晶灰岩生物粒白云岩粒屑类型团粒团粒亮晶灰岩团粒微晶灰岩微晶灰岩层状生物礁灰岩粗晶灰岩中晶灰岩细晶灰岩团粒白云岩粗晶白云岩中晶白云岩细晶白云岩微晶白云岩(3)(3)微晶灰岩微晶灰岩 90%0.03mm的粒屑的粒屑 10%粒屑0.03mm结构特征亮晶胶结微晶基质(90%生物骨架结构岩石名称粒屑亮晶灰岩粒屑微晶灰岩
33、结晶灰岩粒屑白云岩晶粒白云岩内碎屑内碎屑亮晶灰岩内碎屑微晶灰岩内碎屑白云岩鲕粒鲕粒亮晶灰岩鲕粒微晶灰岩块状生物礁灰岩鲕粒白云岩骨屑生物亮晶灰岩生物微晶灰岩生物粒白云岩粒屑类型团粒团粒亮晶灰岩团粒微晶灰岩微晶灰岩层状生物礁灰岩粗晶灰岩中晶灰岩细晶灰岩团粒白云岩粗晶白云岩中晶白云岩细晶白云岩微晶白云岩微晶灰岩微晶灰岩(4)(4)生物礁灰岩生物礁灰岩造礁生物形成的，是原地的造礁生物形成的，是原地的造礁生物造礁生物层孔虫，苔藓虫，珊瑚等层孔虫，苔藓虫，珊瑚等坚固的抗浪骨架坚固的抗浪骨架内部有棘皮动物动物、腕足类等内部有棘皮动物动物、腕足类等还有的骨架被亮晶方解石充填还有的骨架被亮晶方解石充填生物骨架结
34、构生物骨架结构生物礁大小：生物礁大小：1-2 m,1-2 m,甚至几百米甚至几百米碳酸盐岩分类表（结构碳酸盐岩分类表（结构-成因分类）成因分类）成因类型异地石灰岩原地石灰岩重结晶石灰岩白云岩结构类型粒屑灰岩泥屑灰岩/微晶灰岩生物礁灰岩显晶质灰岩具有原岩残余结构无原岩残余结构粒屑10%粒屑0.03mm结构特征亮晶胶结微晶基质(90%生物骨架结构岩石名称粒屑亮晶灰岩粒屑微晶灰岩结晶灰岩粒屑白云岩晶粒白云岩内碎屑内碎屑亮晶灰岩内碎屑微晶灰岩内碎屑白云岩鲕粒鲕粒亮晶灰岩鲕粒微晶灰岩块状生物礁灰岩鲕粒白云岩骨屑生物亮晶灰岩生物微晶灰岩生物粒白云岩粒屑类型团粒团粒亮晶灰岩团粒微晶灰岩微晶灰岩层状生物礁灰岩
35、粗晶灰岩中晶灰岩细晶灰岩团粒白云岩粗晶白云岩中晶白云岩细晶白云岩微晶白云岩石灰岩石灰岩 白云石含量应白云石含量应50%：由粒屑灰岩经过：由粒屑灰岩经过白云石化白云石化形成；形成；同粒屑灰岩一样，具有同粒屑灰岩一样，具有内碎屑、鲕粒、豆粒、骨内碎屑、鲕粒、豆粒、骨屑等屑等但是有破坏；但是有破坏；生物化石经过白云石化后全部消失，仅存部分。生物化石经过白云石化后全部消失，仅存部分。可以根据粒屑类型进一步划分出不同的岩石类型。可以根据粒屑类型进一步划分出不同的岩石类型。碳酸盐岩分类表（结构碳酸盐岩分类表（结构-成因分类）成因分类）成因类型异地石灰岩原地石灰岩重结晶石灰岩白云岩结构类型粒屑灰岩泥屑灰岩/
36、微晶灰岩生物礁灰岩显晶质灰岩具有原岩残余结构无原岩残余结构粒屑10%粒屑0.03mm结构特征亮晶胶结微晶基质(90%生物骨架结构岩石名称粒屑亮晶灰岩粒屑微晶灰岩结晶灰岩粒屑白云岩晶粒白云岩内碎屑内碎屑亮晶灰岩内碎屑微晶灰岩内碎屑白云岩鲕粒鲕粒亮晶灰岩鲕粒微晶灰岩块状生物礁灰岩鲕粒白云岩骨屑生物亮晶灰岩生物微晶灰岩生物粒白云岩粒屑类型团粒团粒亮晶灰岩团粒微晶灰岩微晶灰岩层状生物礁灰岩粗晶灰岩中晶灰岩细晶灰岩团粒白云岩粗晶白云岩中晶白云岩细晶白云岩微晶白云岩 由微晶白云石组成，含少量方解石、泥质和铁质由微晶白云石组成，含少量方解石、泥质和铁质 浅灰浅灰-浅黄灰色，风化后有密集的、纵横交错的刀砍状溶
37、沟浅黄灰色，风化后有密集的、纵横交错的刀砍状溶沟 水平纹理构造或块状构造水平纹理构造或块状构造 分布广，不含或极少含化石，成因尚未解决。分布广，不含或极少含化石，成因尚未解决。中中-粗粒结构，无残留结构，亦无化石。粗粒结构，无残留结构，亦无化石。浅灰浅灰-灰色，断口呈砂糖状，产状为层状、透镜状灰色，断口呈砂糖状，产状为层状、透镜状 成因：是较强烈的白云石化和重结晶作用形成的。成因：是较强烈的白云石化和重结晶作用形成的。碳酸盐岩分类表（结构碳酸盐岩分类表（结构-成因分类）成因分类）成因类型异地石灰岩原地石灰岩重结晶石灰岩白云岩结构类型粒屑灰岩泥屑灰岩/微晶灰岩生物礁灰岩显晶质灰岩具有原岩残余结构
38、无原岩残余结构粒屑10%粒屑0.03mm结构特征亮晶胶结微晶基质(90%生物骨架结构岩石名称粒屑亮晶灰岩粒屑微晶灰岩结晶灰岩粒屑白云岩晶粒白云岩内碎屑内碎屑亮晶灰岩内碎屑微晶灰岩内碎屑白云岩鲕粒鲕粒亮晶灰岩鲕粒微晶灰岩块状生物礁灰岩鲕粒白云岩骨屑生物亮晶灰岩生物微晶灰岩生物粒白云岩粒屑类型团粒团粒亮晶灰岩团粒微晶灰岩微晶灰岩层状生物礁灰岩粗晶灰岩中晶灰岩细晶灰岩团粒白云岩粗晶白云岩中晶白云岩细晶白云岩微晶白云岩白云岩白云岩图据岩石与矿物图鉴，克里斯.佩伦特著，朱静江译，1996白云岩白云岩油浸白云岩（根据王成善等，西藏羌塘地区（根据王成善等，西藏羌塘地区973油气资源研究项目）油气资源研究项目
39、）4.4.白云岩的分类命名白云岩的分类命名白云岩一词来源于德文的白云岩一词来源于德文的dolomie，是，是Saussure于于1792年为纪念最早研究白云年为纪念最早研究白云岩的学者岩的学者Dolimeu而命名的。而命名的。1、根据成因：原生白云岩、次生白云岩、根据成因：原生白云岩、次生白云岩2、根据白云石化程度：、根据白云石化程度：1）有残余结构：残余鲕粒白云岩、残余生屑白云岩）有残余结构：残余鲕粒白云岩、残余生屑白云岩等等 2）无残余结构：巨晶、粗晶、中晶、细晶、粉晶、微）无残余结构：巨晶、粗晶、中晶、细晶、粉晶、微晶白云岩。晶白云岩。5.白云岩成因白云岩成因白云石化机理白云石化机理 蒸
40、发泵吸白云石化（蒸发泵吸白云石化（evaparative pumping）混和水机理模式（混和水机理模式（mixed water）回流渗透白云石化（回流渗透白云石化（seepage refluxion）1.1.人工合成的白云石均需人工合成的白云石均需120120200200度的高温；度的高温；2.2.目前自然界尚没有发现真正意义上的白云石；目前自然界尚没有发现真正意义上的白云石；结论：白云岩是交代成因的结论：白云岩是交代成因的毛细管浓缩毛细管浓缩/蒸发泵吸白云石化蒸发泵吸白云石化(萨勃哈模式萨勃哈模式)（evaporative pumping）高温气候潮上带表层高温气候潮上带表层CaCO3沉积
41、物急剧蒸发脱水沉积物急剧蒸发脱水海水以毛细作用补充继续浓缩海水以毛细作用补充继续浓缩文石（文石（CaCO3）和石膏结晶）和石膏结晶Ca2消耗，孔隙水消耗，孔隙水Mg/Ca比值增大比值增大使得先形成的沉积物被白云石化形成交代白云岩使得先形成的沉积物被白云石化形成交代白云岩回流渗透白云石化回流渗透白云石化白云岩与白云石白云岩与白云石 自然界常见的钙镁碳酸盐有自然界常见的钙镁碳酸盐有4种：文石、方解石、镁方解石种：文石、方解石、镁方解石和白云石。文石和方解石几乎都是纯的和白云石。文石和方解石几乎都是纯的CaCO3，但但方解石方解石为三方晶系，为三方晶系，文石文石为斜方晶系。为斜方晶系。镁方解石和白云
42、镁方解石和白云石石都是三方晶系，可共用都是三方晶系，可共用CaxMg100-x（CO3）来表示，镁）来表示，镁方解石的方解石的x多为多为80-90，晶格中，晶格中Ca、Mg完全无序排列，白云完全无序排列，白云石的石的x 约为约为50-55左右，晶格中左右，晶格中Ca、Mg呈有序或部分有序排呈有序或部分有序排列。列。如果只考虑离子浓度，现代表层海水对这如果只考虑离子浓度，现代表层海水对这4种矿物都是过饱种矿物都是过饱和的，但事实上，直接从海水中沉淀的主要是和的，但事实上，直接从海水中沉淀的主要是文石和少量文石和少量镁方解石镁方解石，很少直接沉淀，很少直接沉淀方解石方解石，尤其，尤其不能不能直接沉
43、淀白云直接沉淀白云石。石。现在认为这种现象与化学动力学因素有关。现在认为这种现象与化学动力学因素有关。白云岩与白云石白云岩与白云石 海水中，海水中，Mg2+与与Ca2+的浓度比平均在的浓度比平均在5 1以上，它们在一定条件下可以上，它们在一定条件下可以呈以呈类质同象替换类质同象替换，但当，但当CaCO3呈呈斜方晶系斜方晶系（文石）成核时，（文石）成核时，Mg2+却却不能替换不能替换Ca2+进入晶格，因而进入晶格，因而文石得以顺利沉淀文石得以顺利沉淀，而当，而当CaCO3呈呈三方三方晶系晶系成核时，成核时，Mg2+就有了较多替换就有了较多替换Ca2+的机会从而就抑制了方解石的的机会从而就抑制了方
44、解石的沉淀。沉淀。另一方面，另一方面，Mg2+的的离子半径离子半径（0.78A）比）比Ca2+的离子半径（的离子半径（1.06 A）小小，而，而Mg2+的水合离子半径（的水合离子半径（10.80 A）又比）又比Ca2+的水合离子半径的水合离子半径（9.60 A）大大，这就使得，这就使得Mg2+从水合离子中挣脱出来进入晶格要比从水合离子中挣脱出来进入晶格要比Ca2+更困难，结果是进入晶格的更困难，结果是进入晶格的Mg2+明显少于明显少于Ca2+，从而沉淀出镁方，从而沉淀出镁方解石，但沉淀难度显然大于沉淀文石。解石，但沉淀难度显然大于沉淀文石。更重要的是，更重要的是，Mg2+对对Ca2+的替换是的
45、替换是随机的随机的，即使进入晶格的，即使进入晶格的Mg2+再再多，也多，也不可能直接沉淀不可能直接沉淀有序的白云石来。有序的白云石来。由此可见，只有在由此可见，只有在Mg2+比比Ca2+的浓度的浓度更低更低的条件下（如在淡水中）才的条件下（如在淡水中）才有可能直接沉淀出方解石。有可能直接沉淀出方解石。6.6.碳酸盐岩的地质意义碳酸盐岩的地质意义(1)占沉积岩总量之占沉积岩总量之1/5,分布广，各个时代都有，可以指分布广，各个时代都有，可以指示古地理和古环境示古地理和古环境(2)重要的工业原料：重要的工业原料：石灰岩石灰岩冶金工业之熔剂、水泥冶金工业之熔剂、水泥白云岩白云岩耐火材料耐火材料(3)矿产：金属，非金属，也是油、气、水的储集层矿产：金属，非金属，也是油、气、水的储集层(4)工程上：不利于工程设施，尤其是水库工程上：不利于工程设施，尤其是水库-会漏水会漏水(5)鉴定方法：稀盐酸鉴定方法：稀盐酸(HCl,5%，10%)CaCO3强烈起泡，有声音强烈起泡，有声音MgCO3不起泡不起泡
