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    《碳酸盐岩》PPT课件.ppt

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    《碳酸盐岩》PPT课件.ppt

    第二十一章 碳酸盐岩类,二、分类,1.据混入物的成分和含量分类法 1)方解石、白云石两种组分组成的岩石:(1)含量50%的成分,确定岩石基本名称。(2)混入物含量5%的成分,不参加命名。混入物含量525%的成分,称为“含”。混入物含量2550%的成分,称为“质”。,2)方解石、白云石、粘土三种组分组成的岩石:(1)以含量50%的成分确定岩石基本名称。(2)混入物命名采用“少前多后”原则。如含云泥灰岩、含灰泥云岩、含云含泥灰岩等。,2.石灰岩结构成因分类法 1)最先由福克(Folk 1959)提出,将碎屑岩类的成因 观点引入。随后,1962年顿哈姆()和莱 顿()、彭德克斯特(Pendexter.C)等 人也相继提出不同分类方案。分类方案很多,如颗粒/灰泥、亮晶/泥晶、颗粒类型等,都是反映沉积环境能量。是目前流行和常用方法。,普遍分为四个岩类:(1)波浪/流水/重力作用成因的颗粒(粒屑、异化粒)石灰岩 亮晶胶结,如亮晶鲕粒石灰岩。属于高能环境,相当于净砂岩。微(泥)晶胶结,如微(泥)晶鲕粒石灰岩。环境能量较低,相当于杂砂岩。(2)正常化学和生物化学成因石灰岩 微(泥)晶组成,如微(泥)晶石灰岩。属于低能环境,相当于泥质岩石。(3)生物成因石灰岩如原地礁灰岩。(4)重结晶成因石灰岩如粗晶灰岩、细晶灰岩。,2)本课程分类法1)颗粒灰岩类:(1)一种颗粒组成时:颗粒50%,称为颗粒灰岩,如鲕粒灰岩、砂屑灰岩。亮晶微晶时,称为亮晶鲕粒灰岩、亮晶砂屑灰岩。微晶亮晶时,称为微晶鲕粒灰岩、微晶砂屑灰岩。颗粒5025%,称为颗粒微晶灰岩,如鲕粒微晶灰岩。颗粒2510%,称为含颗粒微晶灰岩,如含鲕粒微晶灰岩。颗粒10%,称为微晶灰岩、泥晶灰岩(包括化学成因)。(2)两种颗粒组成时:采用“少前多后”原则。如鲕粒砂屑微晶灰岩。(3)三种以上颗粒组成时:统称为颗粒微晶灰岩。,颗粒灰岩,颗粒泥晶灰岩,含颗粒泥晶灰岩,泥晶灰岩,2)原地固着生成的生物灰岩类:生物骨架灰岩、叠层石灰岩等。3)重结晶灰岩类:据晶体粒度定名,如粗晶灰岩、细晶灰岩,或具残余结构的粗晶灰岩、细晶灰岩等。注:野外工作时,不区分亮晶、泥晶,填隙物统称为微(泥)晶基质,按上述方法命名。,3.白云岩分类 1)据成因 分为原生白云岩(同生白云岩、内碎屑白云岩、生物白云岩)交代白云岩(成岩白云岩、后生白云岩)2)据结构、构造分类(1)具交代残余结构:白云石50%,称为白云化颗粒灰岩、白云化微晶灰岩。白云石50%,称为残余颗粒灰质白云岩、残余颗粒白云岩。(2)不具残余结构:称为结晶白云岩,如粗晶白云岩、泥晶白云岩等。(3)具内碎屑结构:称为砾屑白云岩、砂屑白云岩等。(4)具生物结构:称为叠层石白云岩、核形石白云岩等。(5)具特殊构造:称为结核状白云岩、角砾状白云岩等。,结晶白云岩,三、常见岩石类型,微晶石灰岩(石印灰岩)浅灰深灰色,含泥、铁时呈浅黄灰色或红灰色,隐晶质微晶质结构,致密,细腻,块状层理,常显贝壳状断口,硬度低,滴稀Hcl后剧烈起泡,响声大。,竹叶状灰岩,鲕状灰岩砾屑鲕状灰岩,生物碎屑灰岩珊瑚礁灰岩叠层石灰岩虫孔灰岩,生物碎屑灰岩,虫孔灰岩,虫孔灰岩,叠层石灰岩,珊瑚礁灰岩,白垩泥灰岩硅质条带灰岩,硅质条带灰岩,白垩,泥灰岩,原生白云岩(微晶白云岩、同生白云岩)特征:黄灰色、灰白色,微(细)晶结构,镜下有时见残余颗粒结构,水平层理或块状层理,以及干裂、鸟眼、假晶、叠层构造,硬度低,滴稀Hcl不起泡或反应极弱,粉末起泡,声音小,一般不含化石。风化面常显示“刀砍纹”。层位稳定,分布广泛,可含有石膏、岩盐或与其共生。成因:干旱炎热(28 35),较浅水体(0 3m),蒸发快,盐度高(Mg2+/Ca 2+=5:1 10:1),ph8.3,形成化学沉淀物或同生阶段方解石被白云石交代。如波斯湾地区。,交代白云岩 在成岩、后生阶段,方解石经交代形成。成岩白云岩 特点:浅灰色灰色,细晶结构,晶体中心具方解石残留体(雾心),岩层条带状、层状,分布受层理控制,未完全破坏原岩结构和构造。后生白云岩 特点:浅灰色灰色,中粗晶结构,晶体粗大,晶形好,自形度高,断口呈“砂糖”状,原岩结构和构造特征消失,无化石,岩层透镜状、不规则状、团块状,沿裂隙、破碎带分布,层位不稳定,可以穿层分布。,阴影白云岩,四、白云岩化作用白云岩成因,形成于沉积期后不同阶段,主要为早期白云岩化(咸水白云岩化、淡水白云岩化)、深埋白云岩化。形成机理多样性。白云岩化后可以增大岩石孔隙度,有利于储集油气水以及金属矿产资源。白云岩化反应式:2CaCO3+Mg2+CaMg(CO)2+Ca2+文石 卤水 白云石 卤水 2CaCO3+Mg2+CO32-CaMg(CO)2 文石 卤水 白云石,1.咸水白云岩化 形成条件:(1)气候干旱,炎热(30),水体浅,蒸发量大。(2)水体中Mg2+/Ca 2+8.4,高于正常海水58倍,CO32-/Ca 2+比值高。ph 8.3。(3)水量充沛。(4)水体流动。主要形成机理:回流渗透白云岩化 蒸发泵白云岩化 混合水白云岩化,(1)回流渗透白云岩化 Adams和Rhodes(1960)研究美国得克萨斯西部二叠纪礁岩系后提出。泻湖蒸发,含盐量增高,岸边水体先后晶出岩盐、石膏致密层,Ca 2+大量析出,富Mg2+重卤水沿湖底回流,遇疏松碳酸钙沉积物下渗,高浓度的富Mg2+重卤水置换出沉积物中Ca 2+,导致白云岩化。,(2)蒸发泵白云岩化(毛细管浓缩白云岩化)Friedman(1966)和许靖华等人提出,又称为萨勃哈白云岩化(Sabkha阿拉伯语,意指荒芜的盐坪)。在气候干燥、炎热,蒸发远大于降雨的潮上带或后滨地带,蒸发使碳酸钙沉积物粒间水体缺失,毛细管作用补充海水,导致潮上带或后滨地带水体盐度增高,发生白云岩化交代。特征:浅红、浅黄色,泥晶或极细晶,干裂,薄层,常 含石膏结核、膏盐层,无化石。,(3)混合水白云岩化(1971)和K.Badizamani(1973)通过实验提出。认为白云石的形成与Mg2+/Ca 2+比值有关。在海岸或岛礁超咸水和淡水接触地带,大量淡水与30%的海水混合,虽然稀释降低盐度,但Mg2+/Ca 2+比值未变化,文石、高镁方解石缓慢结晶,利于白云石形成,导致交代。特征:灰白、灰黑色,薄层到块状层,白云石具雾心或环带结构,交代不均匀,受原岩控制。,2.淡水白云岩化(调整白云岩化)Goodell和German(1969)对巴哈马海滩一眼深井研究提出。认为淡水下渗,淋滤溶解碳酸盐沉积物中的Mg2+,运移到下部或侧面集中,形成高盐度水体,交代本层碳酸盐沉积物。前期为淡水作用,后期为咸水作用,是同层内部成分重新调整的结果。,3.深埋白云岩化(晚期白云岩化、后生白云岩化)Blatt and Tracy(1995)研究提出。认为石灰岩固结成岩后,深部地下水、变质水等水体沿石灰岩层的断层、节理裂隙、缝合线部位活动,在较高温压环境里,交代石灰岩层,发生重结晶,粒度粗大,铁白云石独自或与白云石构成环带构造。特征:白云岩化发育在石灰岩层的断层、节理裂隙、缝合线部位,粒度粗大,具环带构造。,五、研究方法,1.野外研究:描述岩石颜色、结构、构造、成分(稀Hcl反应)、定名、化石、成岩后生变化、产状、厚度、岩石组合关系等。2.室内研究:薄片法、染色法(茜素红S)、醋酸盐揭片法、酸溶后的不溶残余物法、以及油浸法、光谱法等。,第二十二章 硅质岩(燧石),定义 认识1是由盆内自生的硅质矿物组成,含量50%的岩石。认识2是由生物作用、化学作用、生物化学作用以及某种火山作用 形成的,SiO270%的岩石。注:不包括硅质胶结石英砂岩、石英岩等富硅质岩石。一、一般特征 1.颜色:灰黑、灰、灰白、绿、红等色。2.成分:硅质矿物:盆内自生的蛋白石、玉髓、石英。混 入 物:粘土矿物、碳酸盐矿物、氧化铁矿物等。具体混入种类和含 量与相邻岩石有关,甚至形成过渡性岩石,如硅质泥岩、硅 铁质岩。,(1)蛋白石(SiO2nH2O)含不定量水,非晶质结构或胶状结构,组成硅质生物(海绵骨针、放射虫壳、硅藻壳)的骨骼,不稳定,常转变为晶质玉髓或石英,部分为方英石。大量出现在新地层里。成因:化学成因或生物成因。(2)玉髓(SiO22H2O)隐晶质结构,纤维状晶体,集合排列呈放射状、球粒状,较多见。成因:化学成因或蛋白石重结晶成因。(3)石英(SiO2)大量出现在老地层里。成因:化学成因或蛋白石、玉髓重结晶成因。,3.结构 胶状结构、隐晶质结构、微晶结构、生物结构。有时具鲕状结构、内碎屑结构、交代结构,重结晶后颗粒特征消失。4.构造 一般为块状层理、块状构造,结核状、条带状构造、叠层构造,有时条带内具水平层理、交错层理、粒序层理。5.物理性质 致密、细腻、坚硬、性脆、声响、抗风化、贝壳状断口、刀刃状边缘、蜡状光泽等。6.产状 主要为层状,如前寒武纪硅铁质建造。或呈结核状、条带状、透镜状,与泥岩、碳酸盐岩、火山岩、火山碎屑岩组合在一起。,7.分布 广泛分布,位于碳酸盐岩之后,第四位。主要分布于前寒武纪地层里,组成硅铁质建造鞍山式铁矿,以及寒武、奥陶纪的燧石结核、硅质页岩等。8.成因 中生代以前的硅质岩主要为化学成因,以后的硅质岩主要为生物成因。9.意义 硅 藻 土:疏松多孔、吸附性强,用于净化水、糖酒,石油化工领域过滤、漂白、吸收,隔音、隔热、保温材料。其他岩石:用于研磨材料,色泽艳丽的作为工艺品原料。注:岩石性脆,节理裂隙发育,抗压强度降低,透水性增强,工程治理中应加以注意。,寒武系张夏灰岩,二、分类(一)产状 层状硅质岩、结核状硅质岩、条带状硅质岩、透镜状硅质岩。或称为燧石层、燧石结核、燧石条带。(二)硅质矿物 蛋白土(岩)、玉髓硅质岩、石英硅质岩。(三)结构 粘结结构:叠层石硅质岩、藻迹硅质岩。生物结构:硅藻土(岩)、放射虫岩、海绵岩。颗粒结构:鲕状硅质岩、内碎屑硅质岩。结晶结构:粗晶硅质岩、细晶硅质岩等。(四)成因 生物或生物化学:硅藻土(岩)、放射虫岩、海绵岩、叠层石硅质岩。非生物成因:燧石(岩)、碧玉岩、硅华等。,三、主要类型1.硅藻土 主要由硅藻组成,一般0.02mm,硅藻呈三角形、圆形、纺锤形、长方形、正方形等形状。质纯呈白色,土状质软,结构疏松,孔隙度大,吸水性强,强烈粘舌,密度很小,仅0.40.9。具块状构造时,称为硅藻土。具水平层理时,称为板状硅藻土,风化面常因失水翘起,形似翻卷书页状。山东临朐。硅藻仅保存于侏罗纪以后形成的硅藻土中。,200倍水中硅藻,硅藻生物化学作用,2.燧石(岩)灰黑色、灰色。矿物成分与地层形成时代有关,时代越老含石英和玉髓越多,时代较新的含蛋白石多。具体可分为:层状燧石(岩):单层厚几厘米几十厘米,往往与碳酸盐岩、泥质岩、砂岩组成互层共生,厚度达到几十米几百米。有时以规则的条带状、透镜状产出。属于原生化学沉淀成因或交代成因。结核状燧石(岩)主要分布于碳酸盐岩中。一般515cm,呈 球状、棒状、卵状、盘状、葫芦状、串珠状及不 规则状顺层分布。主要为交代成因。常见成岩结核和后生结核。3.碧玉岩 含氧化铁的硅质岩石。以石英为主。色艳,分布不均匀,呈红、绿、黄、黑等鲜明色斑状、条带状,成为宝石、试金石以及工艺品原料。火山成因。与火山岩共生,夹有铁矿,形成“碧玉铁质建造”鞍山式铁矿。,第二十三章 其它自生沉积岩(铝质岩、铁质岩、锰质岩、磷质岩),一、铝质岩类,铝、铁、锰质岩类空间上常紧密共生一起,如本溪组铁铝岩段、上石盒子组的铁锰质岩层。铝质岩是指Al2O3SiO2,铝矿物含量50%的岩石。基本特征 1.粒度细小,显微镜下难以鉴别。主要靠化学分析、X衍射分析等手段鉴定。若Al2O340%,Al2O3/SiO2 2时,称为铝土矿。若 Al2O3/SiO22时,称为铝质岩。若 SiO2 Al2O3时,属于泥质岩。若 SiO2 远大于 Al2O3时,属于硅质岩。,2.铝矿物组成:三水铝石(水铝矿)一水软铝石(勃姆铝矿)一水硬铝石(水铝石)常为胶状结构、隐晶质结构、或颗粒结构(鲕状、豆状、内碎屑)。块状构造。3.成岩后生变化 随成岩后生作用加强,由沉积作用向变质作用过渡。铝矿物一般变化顺序为:三水铝石 一水软铝石 一水硬铝石 刚玉,沉积作用,变质作用,4.分类(1)残积型铝质岩(红土型铝质岩)红色、黄色,有时为灰白色。湿时质地松软,疏松多孔,易切开,干燥时坚硬,难以浸软。由玄武岩、霞石正长岩或碳酸盐岩经红土化作用形成。下伏可见基岩。如广西铝土矿。在热带亚热带地区,旱季岩石机械风化,形成裂缝;雨季水体下渗,化学分解。经强烈风化后,使难溶Fe、Al组分富集。,(2)沉积型铝质岩 灰色、灰黑色、颗粒结构或隐晶质结构,硬度大,比重大。又可分为:海成型沉积铝质岩:分布在滨海、泻湖地带,层状,厚度稳定,具鲕状、豆状结构。河成型沉积铝质岩:分布在湖泊、沼泽地带,似层状、透镜状。(3)红土沉积型铝质岩 强烈风化富集了Al2O3,在强酸、强碱环境中溶解度大易搬运,在中性弱碱性环境中极易沉淀。地表水体多为偏中性条件,Al2O3溶液不可能以真溶液方式搬运,可能为碎屑或胶体方式短距离搬运。大多数都位于碳酸盐岩风化面上,如华北地区G层铝土矿。,二、铁质岩类,是指Fe2O321.4%、或 FeO 19.3%、或Fe 15%的岩石。若赤铁矿30%、或菱铁矿25%时,则称为铁矿石。基本特征 1.矿物成分 氧 化 型赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、针铁矿。碳酸盐型菱铁矿、铁白云石。硫化物型黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿。硅酸盐型鲕绿泥石、鳞绿泥石、黑硬绿泥石。磷酸盐型蓝铁矿。,2.分类(1)据矿物成分 氧化铁质岩 红色、黄色、褐色,鲕状、豆状、肾状结构。如华北震旦纪串岭沟组的宣龙式铁矿、南方泥盆系的宁乡式铁矿。硫化铁质岩 黑色,硫化铁呈分散状分布在页岩或灰岩中。碳酸铁质岩 灰色、青灰色,层状、似层状、结核状,碳酸铁分布在灰岩中,常与燧石伴生。硅酸铁质岩 黑色、暗绿色,主要由鲕绿泥石组成,鲕状结构。,(2)据成因 风化壳型铁质岩铁帽。沉 积 型 铁质岩硅铁质建造。,碳酸铁质岩,硅酸铁质岩,三、锰质岩类,是指含有较多锰矿物的岩石。若氧化锰矿物20%,或碳酸锰矿物 10%时,则成为锰矿石。锰和铁的地球化学行为很相似,成因和分布特征相近,常共生在一起。单独分布数量较少。基本特征1.矿物成分 氧化物和氢氧化物型软锰矿、硬锰矿、水锰矿。碳酸盐型菱锰矿、锰方解石。磷酸盐型锰磷灰石。,2.分类 锰质粘土岩 黑色、暗褐色、紫红色,鲕状、豆状结构。含锰岩石有黑色泥(页)岩、硅质泥(页)岩、钙质泥(页)岩等。锰质碳酸盐岩 浅灰色、粉红色、紫红色,块状、条带状、团块状构造。如锰质灰岩、锰质白云岩、锰质硅质灰岩等。注意:不同于灰岩、泥灰岩,风化面有黑色次生氧化锰矿物。锰质碎屑岩 主要为锰质粉砂岩,以及锰质砂岩。锰质硅质岩 由玉髓和蛋白石组成的硅质岩中,含有锰矿物。,世界大洋锰结核分布图,四、磷质岩类,是指P2O5=7.819.5%,即含磷灰石2050%的岩石。若P2O57.8%时,即磷灰石=520%时,称为含磷沉积岩。若P2O519.5%时,即磷灰石50%时,称为磷块岩。基本特征1.矿物成分 主要为胶磷矿、碳氟磷灰石组成。2.结构、构造 与碳酸盐岩相似。内碎屑结构、鲕状结构、球粒结构、生物碎屑结构、结晶粒状结构、交代结构。胶结物具有胶状结构、放射状结构、环带状结构等。交错层理、粒序层理、波痕、结核等。,鲕状磷块岩砂屑磷块岩砾屑磷块岩磷 质 结 核,3.物化特征 貌似硅质岩、粉砂岩、灰岩。区别为:颜色:新鲜面为灰色、黄棕色、棕色、黑色。风化面具蓝灰色或白色膜。硬度:小于硅质岩。比重:比重大。与P2O5含量呈正相关关系。击打:捶击具韧性,出现坑。化学反应:滴钼酸胺形成黄色沉淀物。4.分类 与碳酸盐岩相同,把“灰岩”改为“磷质岩”、“磷块岩”即可。如泥晶鲕粒磷质岩、砾屑泥晶磷质岩、泥晶磷质岩。5.成因 主要为浅海化学、生物化学、机械成因,以及后期交代成因。,五、蒸发岩(盐岩),是指盐类矿物50%的岩石。在泻湖、内陆湖泊里,强烈蒸发,形成含盐度高的卤水,化学沉淀形成,或由地下上升卤水化学沉淀形成。基本特征1.矿物成分 主要是K、Na、Ca、Mg的各种化合物或水化物。例如:氯化物型石盐、钾盐、光卤石 硫酸盐型石膏、硬石膏、芒硝、无水芒硝 碳酸盐型苏打、天然碱 硼酸盐型硼砂 混入物有方解石、白云石、天青石、菱镁矿、重晶石、粘土矿物等。,2.结构、构造 颗粒结构、结晶粒状结构,交代结构。层状、微层状、条带状构造、块状构造、水平层理、交错层理、波痕、角砾状构造、多孔状构造。3.岩石组合 常与泥质岩、碳酸盐岩组成互层,厚达几百米上千米。如华北地区奥陶系峰峰组地层中,碳酸盐岩与盐岩组合。4.分类 通常以主要矿物命名,如硬石膏岩。若确定成因后,则命名为硬石膏蒸发岩。常见有石膏岩、硬石膏岩、岩盐(石盐岩)、钾盐岩等。注:岩盐主要由石盐(NaCl)组成。盐岩蒸发岩。,结晶硬石膏纤维状石膏石盐采矿场,5.成因,6.分布 自古生代以来,每个地质时期都有形成。我国主要时期为三叠纪、白垩纪、第三纪,其次是奥陶纪。据调查,西藏238个盐湖中含有铷、钍、锂、铯的丰度,大于正常海水浓度的数百倍1万余倍,含有大量的碳酸锂和含锂菱镁矿。是矿产资源的“万宝盆”。,沉积岩篇结束,

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