第十章

碳酸鹽巖各論第一節

石灰巖一、石灰巖的分類（一）成分分類按碳酸鹽巖中礦物的相對含量以三級命名法原則進行分類命名一、石灰巖的分類（二）結構分類1.有代表性的分類的簡要評述五十年代末以來，結構—成因觀點的分類方案福克（1959,1962）以具成因意義的結構為依據分類鄧哈姆（1962）強調結構（1）福克（Folk）分類

——3411343：三端元分類異化顆粒微晶方解石泥亮晶方解石膠結物4：四類石灰巖亮晶異化石灰巖微晶異化石灰巖微晶石灰巖生物巖（礁石灰巖）異常化學巖（1）福克（Folk）

的分類34

11

3411根據異化顆粒類型及其它特征，福克把上述四類石灰巖細分為11種主要的石灰巖類型3三個優點把碎屑巖結構觀點系統地引進碳酸鹽巖中來首先提出異化顆粒和異常化學巖的觀點，打破了石灰巖一統的“化學巖”的觀點創建了一整套全新的石灰巖結構分類和術語系統福克的分類具有很重要的意義福克的分類（1）福克（Folk）

的分類341134含義4：4點問題把非獨立的單元亮晶方解石膠結物與顆粒和灰泥并列未考慮重結晶作用的影響“清規戒律”太多使用了非描述性的成因術語（二）結構分類碳酸鹽巖與碎屑巖（砂巖）的結構組分分類對比異化顆粒——碎屑顆粒灰泥——雜基膠結物——膠結物亮晶異化石灰巖——凈砂巖（持續高能）微晶異化石灰巖——雜砂巖（能量較高，速搬速沉）微晶石灰巖——粘土巖（低能環境）（二）結構分類（2）鄧哈姆的分類野外、國外廣為應用246232：二端元分類顆粒泥（灰泥和福克的微晶方解石泥）4：四類石灰巖泥巖顆粒質泥巖泥質顆粒巖顆粒巖（二）結構分類——

（2）鄧哈姆的分類246236：6類碳酸鹽巖泥巖顆粒質泥巖泥質顆粒巖顆粒巖粘結巖結晶碳酸鹽巖2：兩大優點簡明扼要，高度概括奠定碳酸鹽巖三分格局顆粒-灰泥碳酸鹽巖類粘結巖（生物格架礁碳酸鹽巖）類結晶碳酸鹽巖類3：3個小問題泥巖定量標志術語系統欠嚴謹（二）結構分類（3）教材中的分類三分三級分類命名原則分類原則分類方案（二）結構分類（3）教材中的分類①分類原則A.反映成因特別能反映沉積環境的水動力條件和其它成因B.實用野外、室內（實驗室）均能應用C.必須簡明扼要，“大同”“小異”，術語準確（二）結構分類——

（3）教材中的分類②分類方案A.把石灰巖劃分為三大結構類型Ⅰ：顆粒—灰泥石灰巖Ⅱ：晶粒石灰巖Ⅲ：生物格架—礁石灰巖B.每大類根據主要結構組分的具體特征和相對含量細分C.各巖石類型劃分及命名遵循三級命名法D.分類表中都是巖石類型名稱，不是具體巖石名稱E.顆粒—灰泥石灰巖的類型劃分和命名未使用亮晶F.顆粒與灰泥的相對含量，定量反映沉積水動力或能量，具有重要的成因意義石灰巖的結構分類——表：下→上，水能量小→大。

灰泥含量顆粒含量(%)顆粒晶粒生物格架內碎屑生物顆粒鮞粒球粒石灰巖藻粒Ⅰ顆粒︱灰泥石灰巖Ⅰ(1顆粒石灰巖Ⅰ(2)顆粒石灰巖10902575

5050

7525

9010內碎屑石灰巖生粒石灰巖鮞粒石灰巖球粒石灰巖藻粒石灰巖Ⅱ晶粒石灰巖Ⅲ

生物格架︱礁石灰巖含灰泥顆粒石灰巖含灰泥內碎屑石灰巖含灰泥生粒石灰巖含灰泥鮞粒石灰巖含灰泥球粒石灰巖含灰泥藻粒石灰巖灰泥質顆粒石灰巖灰泥質內碎屑石灰巖灰泥質生粒石灰巖灰泥質鮞粒石灰巖灰泥質球粒石灰巖灰泥質藻粒石灰巖顆粒質石灰巖顆粒質灰泥石灰巖內碎屑質灰泥石灰巖生粒質灰泥石灰巖鮞粒質灰泥石灰巖球粒質灰泥石灰巖藻粒質灰泥石灰巖含顆粒石灰巖含顆粒灰泥石灰巖含內碎屑灰泥石灰巖含生粒灰泥石灰巖含鮞粒灰泥石灰巖含球粒灰泥石灰巖含藻粒灰泥石灰巖無顆粒石灰巖灰泥石灰巖灰泥石灰巖灰泥石灰巖灰泥石灰巖灰泥石灰巖灰泥石灰巖第一節

石灰巖二、主要巖石類型（一）顆粒—灰泥石灰巖——分布最廣主要由顆粒和灰泥組成根據顆粒和灰泥的相對百分含量，細分為六個類型顆粒石灰巖、含灰泥顆粒石灰巖、灰泥質顆粒石灰巖、顆粒質灰泥石灰巖、含顆粒灰泥石灰巖、灰泥石灰巖名稱著重表現顆粒，不表現灰泥，劃分為四類顆粒石灰巖、顆粒質石灰巖、含顆粒石灰巖、無顆粒石灰巖類型劃分和命名，除根據顆粒與灰泥（或基質）的相對含量，還要根據顆粒的類型，進一步細分。第一節

石灰巖二、主要巖石類型（一）顆粒—灰泥石灰巖1.竹葉（狀礫屑）石灰巖——華北古生界廣泛發育（1）粒屑的磨圓度高，分選中等～較好。（2）基質主要為灰泥，很少有亮晶膠結物。（一）顆粒—灰泥石灰巖2.砂屑石灰巖顆粒組分除砂屑外，還常含生物顆粒、粉屑等。亮晶常見，灰泥含量較少，交錯層理、波痕及其它水動力構造常見。水動力條件較強。3.粉屑石灰巖基質多為泥晶。反映水動力條件較弱。（一）顆粒—灰泥石灰巖4.生粒石灰巖生物化石種類繁多→多種類型的生粒石灰巖（1）辨清生物顆粒是否完整，若破碎，應辨別出是原地堆積，還是搬運、磨蝕后沉積的。（2）注意基質是灰泥（泥晶）還是亮晶。→分析巖石沉積環境生物屑灰巖，貨幣蟲、有孔蟲、棘皮碎屑，粒間溶孔，蟲體內孔為原生孔（一）顆粒—灰泥石灰巖5.鮞粒石灰巖鮞粒類型很多→鮞粒巖石的類型很多通常鮞粒石灰巖基質部分大都是亮晶方解石膠結物。若基質主要為灰泥或其它較細的組分→

“結構退變”

（一）顆粒—灰泥石灰巖6.灰泥石灰巖以灰泥組分為主，分布很廣泛。水動力條件很弱的環境的產物常與球粒石灰巖、粉屑石灰巖共生，因其沉積條件相似灰泥的成因至少有機械、化學和生物三種灰泥石灰巖的生成機理也至少有三種，不論是哪一種，沉積時的水動力條件都很弱第一節

石灰巖二、主要巖石類型（二）晶粒石灰巖主要由晶粒組成，幾乎不含其它結構組分。根據晶粒粗細分為粗晶、中晶、細晶、粉晶和泥晶石灰巖。泥晶石灰巖常見晶粒較粗的石灰巖多是重結晶作用等次生作用的產物。

（三）生物格架石灰巖以原地生長的生物格架組分為主。常是礁的主要組成部分，常稱為“礁石灰巖”第二節

白云巖主要由白云石（>50%）組成的沉積碳酸鹽巖，叫白云巖。一、白云巖的分類對石灰巖的分類原則基本適用于白云巖。①只需將石灰巖結構分類表中的“石灰巖”改為“白云巖”，“灰泥”改為“云泥”②白云巖中晶粒結構發育，并且晶粒較粗，多呈自形或半自形晶，集合體常呈砂糖狀③白云巖中交代結構發育顆粒云巖，

螺化石和藻屑溶孔晶粒白云巖粗—中晶細粉晶細晶粗粉晶二、白云化交代結構及

交代成因白云石的特點（一）白云化（交代）結構指后來的白云石晶體交代原先的各種結構組分，如交代內碎屑、鮞粒、生粒等。（二）交代成因白云石的特點1.晶粒較粗；細晶以上常呈砂糖狀；2.晶形較好3.晶體較污濁4.清潔的白云石菱形晶體常是淡水淋濾作用的沉淀產物；5.部分白云化石灰巖中，白云石呈斑狀→云斑石灰巖交代結構第二節

白云巖二、白云巖形成機理（白云石化作用）白云巖的成因問題，主要是白云石的生成機理問題，一直是碳酸鹽巖巖石學中最復雜、爭論時間最長、最難解決的問題之一。講述現代白云石的幾個有代表性的生成機理

二、白云巖形成機理（一）原生沉淀作用指以化學沉淀方式從水體中直接沉淀出白云石模擬自然環境人工合成真正的、化學計量的白云石（Ca:Mg=1:1）至今沒有成功，只有在Pco2>4atm條件下人工合成出白云石因此，在正常的沉積環境的海水中，能否直接沉淀出大量白云石是值得懷疑的。二、白云巖形成機理白云石原生沉淀條件①高鹽度比正常（海水）鹽度高5～8倍②高Mg/Ca比5：1～10：1③高pH值堿性～弱堿性④高溫30℃±瀉湖、咸化海、局限海二、白云巖形成機理（二）毛細管濃縮作用或蒸發泵作用：準同生白云化作用多數由蒸發作用而成的白云巖出現在熱帶地區潮上帶，如波斯灣南岸、佛羅里達和巴哈馬灘等地。潮上帶和潮上鹽沼（薩布哈，Sabkha）的細粒沉積物表面都存在白云石化薄殼或白云石化深入沉積物淺層內部，潮間帶和潮下帶沉積物主要是碳酸鈣。這些地區的白云化作用被認為是由于潮上帶沉積物的孔隙水的高鹽度和高Mg/Ca比值的鹵水的交代作用造成的。弗里德曼和桑德斯（FriedmanandSanders,1967）、許靖華和西根塞勒（Siegenthalek,1969）研究波斯灣的薩布哈白云化作用，總結出其形成模式。提出潮上帶高鹽度和高Mg/Ca比值的鹵水是一種“向上運移的孔隙水因蒸發作用引起的毛細管濃縮作用”造成的。用實驗證明了這一機理，并稱之為“蒸發泵作用”。1.毛細管濃縮作用

或蒸發泵作用機理（二）毛細管濃縮作用

或蒸發泵作用（二）毛細管濃縮作用

或蒸發泵作用另外一種形成方式周期性大潮或風暴供給潮上帶海水，海水滲入灰泥沉積物中，由于強烈的蒸發，在沉積物孔隙中的海水沿毛細管上升蒸發濃縮，形成高鹽度高Mg/Ca比值的鹵水，交代鈣質沉積物而成為白云巖。二、白云巖形成機理（三）回流滲透白云化作用——亞當斯和羅德斯（1960）潮上帶形成的高鎂粒間水對表面沉積物的白云化完成后，若仍有富余，由于比重較大，在重力作用下會向下回流滲透，當其流經下伏的碳酸鈣沉積物或石灰巖時，將使它們發生白云石化，從而形成白云巖或部分白云化的石灰巖。形成地點：潮上帶形成時間：成巖期（三）回流滲透

白云化作用二、白云巖形成機理原生沉淀作用毛細管濃縮作用—準同生白云化作用回流滲透白云化作用|蒸發環境高Mg/Ca比率的成因介質二、白云巖形成機理有些白云石，例如分布在陸表海陸棚或構造高地的白云巖，沒有與蒸發巖共生，也缺乏潮上環境的成因標志。對于這種白云巖，高鎂/鈣比率的超鹽水的白云化模式就不適用了。怎么解釋???二、白云巖形成機理（四）混合白云化作用巴迪奧扎曼尼（Badiozamani,1973）用實驗證明大氣水與正常海水的混合液對方解石和白云石的飽和程度的影響程度不同在海水為5～50%的混合液中發生方解石被白云石的交代作用——白云化作用→混合白云化作用（四）混合白云化作用結論白云石交代方解石未必需要蒸發作用和高鎂/鈣比率的鹽水，只要有一定的淡、咸水混合，同樣可以發生白云化作用，這樣就可以解釋分布于陸表海陸棚或構造高地的白云巖的成因問題。淡水透鏡帶咸水半咸水帶二、白云巖形成機理（五）調整白云化作用——古德爾和加曼（GoodellandGarman,1969）大套石灰巖在大氣水的影響下，通過淋濾溶解作用和交代作用，化學成分及礦物成分重新組合或調整，發生白云化作用，從而生成白云巖。（六）

淡水白云石白云石由Ca2+、Mg2+和CO32-高度有序互層排列而成。關鍵條件是結晶速度離子濃度低，干擾離子少，可能構成白云石晶格（七）生物作用生物多間接參與白云石的生成（八）其它變鹽度環境中淡水白云石

自形明亮，破壞巖石組構（六）淡水白云石福克和蘭德（FolkandLand,1975）控制白云石結晶作用的主要因素溶液的鎂/鈣比率鹽度結晶速度三、白云巖的成因類型原生白云巖

次生白云巖（一）原生白云巖指以化學沉淀方式從水體中直接沉淀而成的白云巖。理論上，這種白云巖或白云石沉積物是存在的超鹽度的瀉湖或內陸的鹽湖應是其生成場所目前為止無過硬的現代沉積實例證明其確實存在

三、白云巖的成因類型（二）次生白云巖類指一切非原生沉淀作用生成的白云巖，即指一切由交代作用或白云化作用生成的白云巖。同生白云巖準同生白云巖成巖白云巖后生白云巖

（二）次生白云巖類1.同生白云巖指剛沉積的碳酸鈣沉積物在沉積環境中，而且還仍在其沉積水體的影響下，在沉積物和水體的界面處，通過交代作用或白云化作用所生成的白云巖。成因機理沉積物和水體界面處的白云化作用是沉積期生成的白云巖不是化學沉淀作用直接生成的白云巖（二）次生白云巖類2.準同生白云巖指沉積不久的碳酸鈣沉積物，雖然其沉積環境的條件并無變化，但已經基本上脫離其沉積的水體，已經基本上不再受其沉積水體的影響，通過交代作用或白云化作用而生成的白云巖。成因機理潮上毛細管作用或蒸發泵作用回流滲透白云巖化作用（二）次生白云巖類3.成巖白云巖指碳酸鈣沉積物在其成巖作用過程中，由交代作用或白云化作用生成的白云巖。成因機理回流滲透白云化作用混合白云化作用調整白云化作用（二）次生白云巖類4.后生白云巖石灰巖形成后，由交代作用或白云化作用生成的白云巖。成因機理回流滲透白云化作用混合白云化作用調整白云化作用熱液作用和變質作用白云巖成因分類及其相應的生成機理

白云巖成因分類原生白云巖次生白云巖同生白云巖沉積物準同生白云巖成巖