《碳酸盐岩》PPT课件.ppt

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1、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

2、.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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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。,（

12、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

13、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

14、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0.02

15、mm，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

16、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

17、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

18、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，Al2

19、O3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

20、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

21、。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

22、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

23、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,