《碳酸盐岩新版》PPT课件.ppt

第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,一、成分 二、结构 三、构造 四、分类 五、主要岩石类型 六、成岩作用,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,一、碳酸盐岩的成分特征 1、矿物成分 主要由方解石和白云石组成。 （1）碳酸盐矿物 文石、方解石、白云石、菱镁矿、菱铁矿和菱锰矿。 现代碳酸钙沉积主要由高镁方解石、文石及少量低镁方解石组成。 古代岩石中的碳酸盐矿物主要为低镁方解石。 （2）非碳酸盐矿物 石膏、重晶石、岩盐、钾镁盐矿物、蛋白石、自生石英、海绿石和磷酸盐矿物等。 （3）陆源混入物 粘土、碎屑石英和长石及微量重矿物。 （4）有机质,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,（3）陆源混入物 粘土、碎屑石英和长石及微量重矿物。 （4）有机质,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,2、化学成分 主要化学成分为CaO、MgO、CO2、SiO2、TiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、K2O、Na2O、H2O。 在石灰岩中，CaO占42.6%，MgO占7.9%，CO2占41.58%，SiO2占5.19%，其他氧化物占2.72。 在白云岩中，CaO占30.4%，MgO占21.8%,CO2占47.8%。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,二、碳酸盐岩的结构 包括粒屑结构，化学结构、生物结构和次生结构。 1、粒屑结构 由粒屑和填隙物两部分组成。 粒屑包括内碎屑、生物碎屑、鲕粒、团粒和团块。 填隙物可分为两类，一类为粒度为0.0010.004mm（石化后的粒度为0.001-0.035mm）的泥晶方解石，另一类为粒度通常大于0.01mm的、干净透明的亮晶方解石。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,粒屑结构类型（何启祥，1978） 图中A、B、C、D、E、F依次为内碎屑、生物碎屑、团粒、团块、豆粒,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,（1）内碎屑 内碎屑由未固结的碳酸盐沉积物经冲刷破碎短距离搬运而形成，由于它形成于盆地内部，因而称为内碎屑。内碎屑可根据粒度进一步划分为砾屑、砂屑、粉屑和泥屑，其粒度与陆源碎屑结构的砾、砂、粉砂和粘土的划分一致： 砾屑：2mm 砂屑：2-0.06mm 粉屑：0.06mm-0.03mm 微屑：0.03mm-0.004mm 泥屑：0.004,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,（2）生物碎屑 由盆地内部的生物骨骼原地或异地堆积而成。生物碎屑一般经过水流破碎、磨蚀或搬运，因而都具有磨圆和分选现象。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,（3）团粒 团粒是由泥晶方解石组成的卵圆形或次卵圆形颗粒，无明显的内部构造，有时含有极细的生物碎屑，粒度一般为粉屑至砂屑。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,（4）团块 团块是一种外形不规则的复合颗粒，常常由泥晶方解石胶结几个鲕粒、团粒或粪粒构成。其成因主要有两种，一种为凝聚作用，另一种为未固结的碳酸盐沉积物的破碎再胶结作用。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,（5）鲕粒 鲕粒是具有核心和同心层结构的球状颗粒，其粒度为2-0.25mm，常见的鲕粒为粗砂级（1-0.05mm），大于2mm和小于0.25mm的鲕粒较少见。 鲕粒的核心可以是内碎屑、生物碎屑、球粒、陆源碎屑颗粒等。同心层主要由泥晶方解石构成。现代海洋环境中的鲕粒由文石组成。有的鲕粒具有放射状结构。根据鲕粒的核心与同心层的大小及鲕粒的形态特征，鲕粒可细分为正常鲕、表皮鲕、负鲕、复鲕、放射鲕、单晶鲕和多晶鲕。 直径大于2mm的由核心和同心层结构的球状颗粒称为豆石。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,2、化学结构 按照结晶程度可分为非晶质结构、隐晶质结构和显晶质结构。 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。 隐晶质结构由微晶矿物集合体组成。 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)和微晶(0.004-0.001mm),第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,化学结构（何起祥，1978） 图中A、B、C依次为半自形结构、自形结构、他形结构,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,3、生物结构 由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，也称生物骨架结构。常见于礁灰岩中。 生物结构一般由造礁生物骨骼、附生生物遗体、造礁生物碎屑和化学沉淀物质构成。 主要的造礁生物为珊瑚、藻类、层孔虫、软体动物及苔藓虫。 附生生物为棘皮动物和有孔虫等。 化学沉淀物质主要为纤维状方解石。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,4、次生结构 次生结构主要为交代结构和重结晶结构 。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,三、碳酸盐岩的构造 1、缝合线 缝合线是指在垂直碳酸盐岩等岩石层理的切面中发育的锯齿状缝缝。在三度空间中，实际上它是许多参差不齐的小柱所组成的复杂曲面。小柱体的柱面上常有明显的滑动擦痕，缝合面上有薄膜状褐黄色的粘土和铁质充填等。 缝合线形态多样，可呈微波状、锯齿状、陡峰状等。其起伏幅度小者低于1mm，大者高于l0厘米，甚至达1米。 近于平行层理分布的多见，但也有新交或垂宜层理的。它既可以切穿化石、鲕粒等，又可以绕过它们。 一般认为是固结的岩石在负荷压力作用下发生差异溶解而形成。缝合线和缝合面上充填的粘土物质和铁质是压溶后留下的不镕残余物。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,缝合线构造（刘和甫，1959） a-缝合线被方解石脉切割（鄂西，建始，三叠系）； b-缝合线切割方解石脉（鄂西，恩施，三叠系）,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,2、鸟眼构造 在细粒碳酸盐岩中产出的一种微小的孔洞，其形状似鸟的眼睛，一股高13毫米，长、宽几毫米，大致平行层理排列。孔洞常为亮晶方解石充填，这种构造称为鸟眼构造。因为它们常成群出现，故又叫窗格状构造。 鸟眼构造的成因还不十分清楚，目前提出的成因假说包括：1)露出水平面的细粒碳酸盐沉积物收缩；2)细粒碳酸盐沉积物中的藻类等有机质腐烂所留下的孔洞以及生成的气泡而造成；3)细粒碳酸盐岩中的硬石膏等易溶盐类矿物的晶体、小眼球状集合体溶解或被交代而生成。 鸟眼构造常产生在潮上带及潮间带碳酸盐沉积物中，尤其是潮上带特别发育。一般不形成于潮下带。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,鸟眼构造（桑隆康，2002）,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,4、叠层构造 叠层构造是由蓝绿藻类分泌的粘液捕获粘结砂、粉砂、泥级颗粒或晶体而组成的一种纹层构造。纹层形态多变，叠层构造主要由富藻纹层和富屑纹层相间组成。 富藻纹层较薄。纹层中藻体多，有机质高，色暗，碳酸盐沉积物少。 富屑纹层较厚。有机质低，色浅；碳酸盐沉积物多。 叠层构造即由这两种纹层交替重叠构成。常见于碳酸盐岩、磷灰岩及铁质岩中。 波状叠层石主要分布在潮上带的泥坪环境。 分叉的环柱状叠层石主要分布在潮间带。 球状藻灰结核或藻球是在水底长期滚动而形成的，它是潮下潜水带的标志。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,1-Weedia Walcott; 2-Collenia Walcott; 3-Cryptozoon Hall; 4-Cryptozoonboreals Wawson; 5-Archaeozoon; 6-Gymnosolen Steinmann,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,5、其他构造 在陆源碎屑岩中常见的构造，在碳酸盐岩中也可出现。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,四、碳酸盐岩的分类 1、矿物成分分类 碳酸盐岩的基本矿物组成方解石、白云石是成分分类的依据。 按照方解石及白云石的含量划分岩石类型：,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,按方解石或白云石与粘土的含量进行划分：,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,按照方解石（包括文石），白云石、粘土（或砂的含量）进行划分：,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,2、结构一成因分类 按照结构成因，石灰岩可划分为微晶或泥晶灰岩、颗粒石灰岩或粒屑石灰岩、原地固着生物灰岩和重结晶石灰岩四类。,代表性石灰岩的结构一成因分类（曾允孚等，1980）,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,微晶或泥晶灰岩亦称为正常化学岩（图12-1），为化学生物化学成因， 形成于低能环境，具微晶或泥晶结构。,图12-1石灰岩分类（Folk，1959）,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,颗粒石灰岩或粒屑石灰岩亦称为异常化学岩（图12-1）、异地石灰岩（表12-5），是经过波浪及流水作用（包括岸流、底流及潮汐流）或重力作用形成的岩石类型，具有典型的粒屑结构特征。,表12-5 Dunham的石灰岩分类（1962；Embry和Klovan，1971补充）石灰岩分类,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,原地固着生物灰岩是以生物作用为主形成的石灰岩，具有典型的生物骨架结构。原地固着生物灰岩原地为原地石灰岩（表12-5）。 重结晶石灰岩为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。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,虽然颗粒石灰岩的进一步划分方案目前尚未取得共识，但是其划分原则或标准无外乎如下几种情况： （1）考虑亮晶/灰泥比 利用该比值反映沉积环境水的能量。填隙物中亮晶灰泥（2：1）属于亮晶岩类，亮晶灰泥（1：2）属泥屑（泥晶）灰岩类，然后按颗粒类型进一步细分。以Folk（1959）的分类为代表。 （2）考虑颗粒/灰泥比 利用该比值反映石灰岩的支撑和填集程度。大部分分类方案都以颗粒/灰泥比定量，作为分类依据和环境的能量指标，以Folk（1959）和Dunham（1962）的分类为代表。 （3）考虑颗粒类型 几乎所有的分类方案都将颗粒类型作为细分的重要标志，同时以颗粒类型反映沉积环境。 在教学中采用曾允孚等（1980）（表12-4）的分类方案。国内其他有影响的分类方案包括冯增昭（1992）、赵澄林等（2001）、桑隆康（2002）等提出的方案。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,3、白云岩的成因分类 白云岩的分类主要根据其成因。 维什尼亚科夫（1951，1956）按成因将白云岩分为：原生白云岩、成岩白云岩、后生白云岩三类； 鲁欣（1935）将白云岩分为：原生沉积白云岩、同生白云岩、成岩白云岩及后生白云岩四类； 福克（1962）在其碳酸盐岩分类中，将白云岩分为原生白云岩和交代白云岩两类； 弗里德曼等（1967）根据白云岩的产状和成因，将白云岩分为同生白云岩，碎屑白云岩、成岩白云岩和后生白云岩。 由于目前能肯定的原生沉积的白云岩尚少，绝大多数白云岩系交代而成，但交代的时间、地点和形成机理都有一定的差别，因此，白云岩的分类目前尚难统一，在教学中采用曾允孚（1980）的分类方案（表12-6）。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,表12-6白云岩分类（曾允孚等，1980）,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,五、主要岩石类型 （一）石灰岩 1、颗粒石灰岩类 (1)内碎屑灰岩 由内碎屑组成。填隙物可以是灰泥基质，也可以是亮晶胶结物或者两者均有。 内碎屑灰岩可根据其中的优势粒屑的粒级进一步划分为砾屑灰岩、砂屑灰岩、粉屑灰岩。,内碎屑灰岩,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,(2)生物碎屑灰岩 生物碎屑灰岩是以生物碎屑为主的灰岩，可混有数量不等的其它类型的颗粒。填隙物一般为亮晶方解石。生物碎屑灰岩一般形成于水体动荡的高能浅滩（生物滩）环境。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,（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。按鲕粒类型不同可进一步命名为正常鲕（同心鲕）灰岩、放射鲕灰岩、变晶鲕灰岩等。鲕粒分选较好，鲕粒灰岩中可发育交错层理和波痕构造等。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。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,（4）团粒灰岩 团粒多为细砂屑到粉砂屑级，呈球形或椭球形，有机质含量高。填隙物多为灰泥，少量为亮晶方解石。一般沉积于低到中等能量的环境，如开阔的潮坪及相邻的泻湖等。 现代团粒沉积见于大巴哈马滩等地。团粒灰岩在我国南方泥盆系和三叠系等地层广泛发育。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,2、泥晶（微晶）灰岩 （1）机械沉积或化学沉淀成因 包括由内碎屑中的泥屑形成的泥屑灰岩和化学作用沉淀的微晶灰岩。由于二者不易区分，因而统称为泥晶（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。 泥晶（微晶）灰岩也包括地表形成的如石灰华和钙泉华等。 如果泥晶灰岩中的粘土含量较高，则为泥灰岩。 （2）生物成因：白垩 白垩是一种特殊的含生物泥晶灰岩，色白而纯净，几乎全由方解石组成（CaCO3含量90%），杂质以蒙脱石和伊利石为主。白垩为深海一半深海沉积物，由微米级微体生物化石堆积而成，常见有孔虫、颗石藻和少量海绵骨针、放射虫等。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,3、原地固着生物灰岩类 （1）生物礁灰岩 生物礁灰岩是一种造骨架的碳酸盐岩生物构筑体，骨架将岩石粘在一起，形成固定在海底上的坚硬的具有抗浪性的碳酸盐礁。 主要造礁生物有珊瑚、石枝藻、层孔虫、窗格状苔藓虫等。生物礁灰岩可按造礁生物的种类来命名，如藻礁灰岩、珊瑚礁灰岩等。 生物礁灰岩其隆起状礁的规模、大小、形态各异，如点礁、礁丘、环礁、层状礁等。,第四章 内源沉积岩：碳酸盐岩,（2）生物丘灰岩 生物丘灰岩是通过原地带根基生物的阻挡作用将灰泥沉积物截获堆积而成。生物丘灰岩主要是灰泥丘（生物丘），常形成规模较大层状晶洞构造和一些有根茎的生物化石（钙藻、