五、白云岩.ppt

1、五、白云岩,白云岩（ dolomite ），自法国博物学家Deodat de Dolomieu 1791年首次描述以来，一直是众多地质学家研究的课题之一。 与石灰岩不同，白云岩不仅有沉积成因的，更多的是次生交代成因的，因此，白云岩的分类命名与石灰岩有同也有异。 （一）白云岩的成因,目前,在常温常压下还不能在实验室中人工合成化学计量的原生白云石,因此,对于在古代现代潮坪、泻湖等环境中与蒸发岩共生的薄层状白云岩,到底是原生沉淀的还是钙质碳酸盐沉积物被交代形成的产物,一直存在争论。 白云岩与灰岩一样,最早都被认为是原生沉积的。因为白云岩与灰岩等其他沉积岩一样,都发育有良好的层状沉积构造,甚至与灰岩、

2、泥质岩或蒸发岩等互层产出,且在白云岩中同样可以发现生物化石。但随着研究的深入,发现白云岩的形成可能与灰岩有所不同,很可能是交代早期方解石或文石形成的。,主要依据是: 在实验室常温常压下很难合成白云石,只有在较高温压条件下才能合成白云石; 时代越老的地层中白云岩越多,而新生界中白云岩很少,可能与交代作用的时间有关; 白云岩并不总是与其他岩层平行产出常常显示出与缝合线及断裂等提供的后期流体作用相关; 白云石常呈斑状发育于灰岩中,可见雾心亮边及其他交代残余结构。 为此,提出了“白云岩化”的概念,即白云岩是灰岩经过“白云岩化”作用形成的,并逐渐成为主流观点,1.原生沉淀作用,奥尔德曼和斯金纳（Alde

3、rman and Skinner，1957),注意到澳大利亚南部考龙泻湖中存在着白色悬浮物，它们是很细的高镁方解石和富钙白云石的混合物，方解石的成分范围为Ca77Mg23到Ca93Mg2，白云石的成分范围为Ca50Mg50到Ca56Mg44。但据14C测定，这里的白云石沉积速度太快,为0.205mm/年。,在美国的加利福尼亚州，有一个叫深泉湖的盐湖，湖底沉积物中，广泛地分布着白云石，晶体大都小于1m。白云石晶体的测定为：其内部是化学计量的白云石，外部则是富钙的；据14C测定，白云石沉积速度0.050.09m/千年；表明很可能不是从水体中以化学沉淀方式直接沉淀出来的，而是在沉积物-水界面处，通过

4、交代作用生成的，这一交代作用所需要的时间为几十和几百年。 从理论上讲，直接化学沉淀的白云石应该是存在的。但到目前为止，还没有不存在争议的实例，来证明具有地层学意义的原生白云石存在。,2、毛细管浓缩作用（蒸发泵作用）,在潮坪区早先沉积的碳酸钙沉积物饱含孔隙水，在强烈蒸发时孔隙水沿毛细管上升，并使沉积物下部与海水沟通的孔隙不断获海洋正常海水的补给，就象泵汲一样。蒸发泵汲作用不断进行，使潮坪沉积物上部孔隙水盐度大大增高，出现文石、高镁方解石及石膏沉淀，从而增高了卤水中Mg/Ca，这些卤水就成为一种交代溶液，逐渐交代碳酸钙沉积物而成白云岩。,毛细管浓缩作用模式示意图,3、回流渗透白云化作用,在蒸发强烈

5、的近岸泻湖，蒸发作用使泻湖盐度不断增高，向岸越近蒸发作用越强，盐度越高。当盐度达到72时，除CaCO3以文石和高镁方解石方式沉淀外，开始出现石膏沉积；当盐度达到199，大量出现石膏、石盐。盐水中Ca2+的沉淀，大大提高了海水中 Mg2+含量，这种重卤水沉降到泻湖底部并顺着泻湖平缓的斜坡向海洋方向流动，浓度差使高盐度高密度的重卤水向含低盐度和低密度正常海水的沉积物中渗透，在流经疏松的钙质沉积物时，Mg2+进入沉积物的CaCO3晶格中，逐渐形成白云石。,渗透回流作用模式示意图,4、混合白云化作用,混合白云化作用发生在既有大气淡水供给，又有海水加入的半咸水带中，当混入5%30%海水时，不需要高镁盐水

6、，Mg/Ca比为31或更低，白云石已达到饱和或过饱和，而方解石不饱和。因此方解石等矿物被白云石交代，石灰岩或碳酸钙沉积物便会发生白云化作用。对于沿正性单元分布的、伴随有不整合而又缺乏潮上或泻湖等蒸发环境标志的白云岩的成因，用混合白云化作用可以得到满意的解释。,5、埋藏白云化作用,常温下不能沉淀出白云石，说明温度升高有利于白云石的形成。在地下较深处，温度较高，白云石可以形成，并常作为砂岩的胶结物出现，这已经是不争的事实。这种白云石常富含Fe，甚至可以是铁白云石，这是由于深埋藏环境是还原环境，Fe以Fe2+的形式出现。但这种机理能否形成大量的白云石却一直是争论的焦点。一般认为，生成大量白云石所需的

7、镁离子来自页岩。随埋藏深度加大，粘土矿物会发生转化，在这转化的过程中，会释放出镁离子。压实作用使Mg离子运移到石灰岩中从而导致白云化 用这种机理可以解释一些既无浓缩海水标志也无混合水标志的白云岩。,6、调整白云化作用,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，高镁方解石发生溶解，释放出镁离子，使该处或下伏的碳酸盐沉积物发生白云化作用。这种白云化作用所需的镁离子来自沉积物本身，所需的条件是海平面相对下降，使原生沉淀的不稳定的碳酸盐矿物在大气淡水作用下，发生溶解、重新组合或调整而发生白云化作用。 此外，白云岩还有其他成因，如生物作用、机械作用、热液作用、变质作用成因等。,（二）白云岩的

8、分类,1.原生白云岩类 一般指准同生(或同生)的交代白云岩(交代证据不明显)及原生沉淀的白云岩。常具以下特征：结晶均一，细粉晶至泥晶；纹层发育，具有干裂、鸟眼、膏盐假晶、低矮的叠层构造；生物化石稀少；常与蒸发岩、红层、石灰岩共生；层位稳定，区域上可进行对比。 “原生白云岩”类的结构分类系统和命名原则与石灰岩的基本相同，因为这些白云岩也主要由颗粒、泥、胶结物等结构组分组成的；所不同的，仅是成分，即石灰岩的成分主要是方解石，而白云岩的成分主要是白云石。因此，只要把石灰岩结构分类表中的“石灰岩”改为“白云岩”、“灰泥”改作“云泥”即可。,2.次生白云岩类,指石灰岩经过成岩后生期白云化形成的白云质灰岩或白云岩。 成岩白云岩 石灰岩在成岩固结过程中经白云石化作用形成的，具有以下特点： 结构 具细晶结构，白云石晶体多呈不规则菱形，晶体晶体较浑浊，中心常有碳酸钙的残余包体，或具交代残余结构； 构造 岩性不均一，白云石化部分常呈斑块状、条带状构造； 分布 有一定层位，呈薄层状、条带状、透镜状产出，与石灰岩的界