第五章 碳酸盐岩

碳酸盐岩的矿物组成一、碳酸盐岩的定义和形成碳酸盐岩是由氧化碳（CO2）和碳酸盐（如方解石、方镁石等）组成的沉积岩。

它是地球上最常见的岩石之一，广泛分布于海洋和陆地上。

碳酸盐岩的形成主要与生物作用、化学作用和物理作用有关。

生物作用指的是生物体（如藻类、有孔虫等）的代谢活动导致的沉积；化学作用主要是由水中的溶解物质沉积形成；物理作用包括风化和溶解等自然过程。

二、碳酸盐岩的主要矿物组成碳酸盐岩的主要矿物组成包括方解石、方镁石、白云石和菱镁矿等。

下面将对每种矿物的特征和形成条件进行详细介绍。

1. 方解石方解石是一种由碳酸钙（CaCO3）组成的矿物，化学式为CaCO3。

它是最常见的碳酸盐矿物之一，具有白色、透明到半透明的外观。

方解石是碳酸盐岩中最常见的矿物之一，通常以块状或晶粒状形态存在。

方解石的形成需要一定的溶解度和沉积条件。

在碳酸盐饱和度较高的环境中，方解石会以晶体的形式沉积下来。

当环境条件发生变化时，方解石晶体的形态和结构也会发生改变。

2. 方镁石方镁石是一种由碳酸镁（MgCO3）组成的矿物，化学式为MgCO3。

它与方解石非常相似，具有类似的外观和性质。

方镁石常呈白色、灰色或黄色，硬度较低。

方镁石的形成需要相对较高的镁离子浓度和碱度较高的环境条件。

在海洋中，方镁石主要形成于较寒冷的浅海区域，如深海沉积和深层海底湖。

3. 白云石白云石是一种由碳酸钙和碳酸镁组成的矿物，化学式为CaMg(CO3)2。

白云石具有类似于方解石和方镁石的结构和性质，形态多为板状或柱状。

白云石的形成主要与水体中镁离子和钙离子的浓度和沉积环境有关。

在海洋环境中，白云石主要形成于暖水沉积区域，如珊瑚礁和滩岸地带。

4. 菱镁矿菱镁矿是一种由碳酸镁组成的矿物，化学式为MgCO3。

它是一种针状或板状结构的矿物，常呈白色、灰色或黄色。

菱镁矿的形成需要相对较高的镁离子浓度和适宜的环境条件。

在海洋中，菱镁矿主要形成于较寒冷的深海沉积区域。

三、碳酸盐岩的分类和特征碳酸盐岩根据不同的成因和矿物组成可以分为多种类型，其中最常见的是石灰岩、白云岩和霰石等。

碳酸盐岩引言：在第二次世界大战以后，由于在西亚地区的石灰岩和白云岩中发现了大量的石油，因而促进了现代碳酸盐沉积物的研究工作。

由于这些发现，石油工业部门感到对浅水碳酸盐的沉积作用、成岩作用和石化作用的基本知识的缺乏，于是展开对现代碳酸盐沉积环境的研究工作。

碳酸盐岩是重要的烃源岩和储集岩，在当前国内外的大油田中，碳酸盐岩占很大比例，据统计，在世界上储量在0.14亿吨以上的546个油田中，就数目而论，以碳酸盐岩为储集层者虽然只占总数的37.9%，但就储量而言，则占57.9%。

碳酸盐岩油气田的平均储量为2亿吨，而砂岩油气田的平均储量仅为0.9亿吨。

碳酸盐岩储集层不仅具有如上所述的高储量，而且往往具有极高的产能。

据统计，目前世界上共有9口日产量达万吨以上的高产井，其中8口属于碳酸盐储集层。

显然，碳酸岩储集层中的石油具有很大的经济价值，激励我们去了解碳酸盐岩作为储油岩所应具有的性质。

我国的碳酸盐岩油气田的勘探与开发有着悠久历史，如四川在碳酸盐岩地层中采气已经有两千多年历史，至今仍为我国重要的碳酸盐岩气田分布区。

此外，近年来在华北盆地老第三系和震旦亚阶至奥陶系中也证实了高产能碳酸盐岩储集层的存在，更进一步开拓了碳酸盐储集层在我国的广阔前景。

随着国内外对碳酸盐岩研究的日益深入，当前已从根本上改变了认为碳酸盐岩是单纯化学沉积的观点，绝大部分的现代海洋碳酸盐都是生物成因的。

与此同时，对碳酸盐岩含油性的研究和认识也获得了新飞跃。

碳酸盐岩孔隙空间特征在碳酸盐岩储集层中常见的和对油气储集作用影响较大的空隙类型，目前已知有以下几种。

①粒间孔隙：是指碎屑碳酸盐岩颗粒之间的孔隙，如内碎屑之间、生物碎屑之间、鲕粒直间的孔隙等。

其特征与碎屑岩的的粒间空隙相似。

碳酸盐岩的粒间孔隙一般是原生的，但也可以是次生的，如大颗粒之间的微晶基质的选择性溶解造成的粒间孔隙。

②粒内孔隙：组成碳酸盐岩的各种颗粒内部的孔隙，如骨屑、团块、内碎屑、鲕粒等颗粒内部的空隙。

碳酸盐岩（carbonate rock）主要由碳酸盐矿物（大于50％）组成的沉积岩。

主要矿物成分是方解石、白云石、铁白云石、菱镁矿等，其次为石英、云母、长石和粘土矿物等；化学成分主要为CaO、MgO和CO2，其次为SiO2 、TiO2 、FeO、Fe2O3、Al2O3、K2O、Na2O、H2O以及某些微量元素。

通常为灰色、灰白色。

性脆。

具粒屑（如岩屑、生物碎屑等）、生物骨架（如珊瑚、层孔虫等）、晶粒（粗晶、中晶、细晶、微晶等）和残余（残余生物、残余鲕状）结构。

构造类型复杂、多样，有叠层构造（如常见于潮坪地区的叠层石）、乌眼构造和缝合线构造。

多呈厚层或薄层状产出。

可分为石灰岩和白云岩两大岩石类型。

①石灰岩类。

主要矿物为方解石（＞50％），其次为白云石、菱镁矿、石英、长石和粘土矿物等。

常见岩石类型有内碎屑灰岩，生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩、球粒灰岩、泥晶灰岩、石灰华和泉华等。

②白云岩类。

主要由白云石(＞50％)组成，其次为方解石、菱镁矿、石英、长石、粘土矿物等。

常见岩石类型有同生白云岩、碎屑白云岩、成岩白云岩和后生白云岩等。

因受物理化学条件变化的影响，常发生白云岩化、膏化、硅化、重结晶及溶蚀等后生作用。

岩性较脆弱，易遭风化溶蚀，在碳酸盐岩发育地区常形成石林、溶洞、地下暗河等地貌景观，通称喀斯特地形。

碳酸盐岩在地壳中分布仅次于泥质岩和砂岩，约占沉积岩总面积的20％，几乎在各个地史时期都有形成。

中国各地，特别是西南地区，也广泛分布有碳酸盐岩，其成岩时代主要为震旦纪、寒武纪、奥陶纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪。

许多金属矿产（如铜、铅、锌、汞、锑、钼、钴、银等）和非金属矿产（如重晶石、天青石、石棉、自然硫、水晶、萤石、冰洲石等）在成因上都与碳酸盐岩有关。

世界上与碳酸盐岩有关的石油和天然气储量占总储量的50％，产量约占总产量的60％。

流纹岩（rhyolite）一种酸性喷出岩。

成分与花岗岩相当。

灰白色或浅粉红色。

常见有流纹构造和斑状玻璃质、球粒、霏细、显微文象等结构。

碳酸盐岩形成碳酸盐岩是一类由碳酸盐矿物主导的沉积岩，由一种或多种碳酸盐所构成。

这些碳酸盐矿物主要包括方解石（CaCO3）和白云石（MgCO3）。

碳酸盐岩的形成过程复杂而多样，涉及到多种地质作用和环境条件。

碳酸盐岩的形成始于岩石圈上的表面地壳，通过沉积作用逐渐形成和积累。

沉积作用是指在各种地质过程中，岩石材料在地表或地下水环境中的沉积过程。

碳酸盐岩通常形成于热带或亚热带的浅水区，因为这些区域的水温、盐度和养分含量都有利于碳酸盐矿物的生长和沉积。

碳酸盐岩的形成主要受到以下几个因素的影响：1. 生物作用：碳酸盐岩的形成与生物作用密切相关。

海洋中存在着大量的有机生物，它们通过光合作用吸收二氧化碳，并将其转化为碳酸盐。

这些有机生物的遗骸和碎屑形成了可沉积的有机物，进而促进了碳酸盐矿物的形成。

2. 化学作用：水是碳酸盐岩形成过程中的关键因素之一。

水中存在着大量的二氧化碳和溶解的离子，这些离子可以与岩石中的钙和镁离子结合，并通过溶解和再沉积的作用促进碳酸盐矿物的形成。

3. 水文作用：水文作用是指地下水流动对碳酸盐岩形成的影响。

当地下水穿过含有碳酸盐矿物的岩石时，它们会溶解部分碳酸盐矿物并将其搬运到其他地方。

当地下水流到地表时，水分会蒸发，残留下来的碳酸盐矿物会逐渐沉积形成碳酸盐岩。

在碳酸盐岩的形成过程中，还有其他一些地质作用发挥了重要的作用，例如压实作用、溶蚀作用、烃生成作用等。

这些作用可以改变原有的岩石结构，促进碳酸盐矿物的生长和沉积。

与其他沉积岩相比，碳酸盐岩具有独特的特征和广泛的应用价值。

它们往往具有良好的储集性能，形成了重要的石油和天然气储集体。

此外，碳酸盐岩还是许多重要矿产资源的产地，如石灰石、白云石等。

总结而言，碳酸盐岩的形成是一个复杂而多样的过程，受到多个地质作用和环境因素的综合影响。

生物作用、化学作用和水文作用在其中起到了重要的作用。

了解碳酸盐岩的形成机制对于研究地质过程和资源勘探具有重要的意义。

碳酸盐岩的成因与演化碳酸盐岩是一种由碳酸钙主要组成的沉积岩，它在地质历史上起着重要的作用。

碳酸盐岩的成因与演化涉及到多种地质过程和环境条件。

本文将从碳酸盐岩的形成机制、主要类型和演化过程进行论述，旨在全面解析碳酸盐岩的成因与演化。

一、碳酸盐岩的形成机制碳酸盐岩的主要成分是碳酸钙（CaCO3），它的形成机制与生物作用、化学沉淀和物理作用密切相关。

1. 生物作用：生物活动是碳酸盐岩形成的重要机制之一。

海洋中存在着丰富的生物，如藻类、珊瑚和贝类等，它们通过吸收溶解在水中的二氧化碳进行光合作用，使得海水中的碳酸钙浓度增加，进而促进了碳酸盐岩的形成。

2. 化学沉淀：在一些特殊的环境条件下，溶解在水中的碳酸钙会发生化学反应，形成固体的沉淀物质，最终形成碳酸盐岩。

例如，在湖泊或洞穴中，通过水中物质的饱和度降低，碳酸钙沉淀形成石笋、石钟乳等。

3. 物理作用：碳酸盐岩的物理作用主要包括风化、侵蚀和沉积等。

例如，当河流或湖泊流经含有大量碳酸钙的地层时，会将这些物质搬运到新的地方，沉积形成碳酸盐岩。

二、碳酸盐岩的主要类型碳酸盐岩包括石灰岩、白云石、大理石等多种类型，它们的形成机制和物理特征有所不同。

1. 石灰岩：石灰岩是最常见的碳酸盐岩之一，它由大量碳酸钙沉积而成，通常呈灰白色或黄白色。

石灰岩可以根据成岩环境的不同分为珊瑚石灰岩、生物碎屑石灰岩和化学沉积石灰岩等。

2. 白云石：白云石是一种由纯度较高的碳酸钙组成的碳酸盐岩，呈白色或浅灰色。

白云石常见于热液沉积、岩洞和喀斯特地貌等特殊环境中。

3. 大理石：大理石是由石灰岩等碳酸盐岩经过高温和高压作用转化而成的岩石。

它通常呈现出丰富的颜色和纹理，是一种常用的建筑材料。

三、碳酸盐岩的演化过程碳酸盐岩在演化过程中受到多种地质作用的影响，包括压实、溶蚀、抬升和再沉积等。

1. 压实作用：碳酸盐岩在沉积过程中会受到压实作用，即沉积物中的颗粒在重力的作用下逐渐紧密并形成岩石。

压实作用会增加碳酸盐岩的密度和强度。

常见碳酸盐岩的认识目的：1．学会观察和描述常见碳酸盐岩的基本特征，加深对碳酸盐岩成因的了解。

2．掌握碳酸盐呀的肉眼鉴定方法和分类命名原则。

3．认识常见碳酸盐岩，并能根据其基本特征，对未知岩石进行初步分类命名。

碳酸盐岩：由化学沉积的碳酸盐矿物（方解石、白云石）组成的岩石。

主要的岩石类型为石灰岩和白云岩。

古老的石灰岩经机械风化剥蚀下来的碳酸盐岩碎屑经搬运再沉积形成的岩石不属于碳酸盐岩。

一、碳酸盐岩的成分1．矿物成分和化学成分组成碳酸盐岩的矿物主要为方解石和白云石，前者化学成分为CaCO3，后者化学成分为CaMg(CO3)2，如果以氧化物表示，组成碳酸盐岩的化学成分主要有：CAO、MgO、CO2。

2．结构组分(1) 颗粒：相当于碎屑岩中的碎屑颗粒，但它是在盆地内形成，在水盆地内就地形成或经短距离搬运再沉积的。

a 内碎屑：是已形成的弱固结的碳酸盐沉积物，经岸流、波浪和潮汐等的作用而破碎再沉积形成的碎屑。

内碎屑按粒径大小可分为：砾屑：>2mm砂屑：0.05～2mm粉屑：0.05～0.005mm内碎屑粒径越大，代表形成内碎屑时的水动力越强。

b 鲕粒：是具核心和同心层（包壳）结构的球状和似球状颗粒，直径<2mm的称鲕粒，>2 mm 称豆粒c 生物碎屑：由生物死亡后遗体的钙质硬体部分组成的颗粒。

d 球粒：是由泥晶碳酸盐矿物组成的颗粒，多呈卵圆形，内部结构均匀，粒径约在0.03～0.2mm，0.2mm大于的称团粒。

(2) 泥晶：为泥级的碳酸盐质点。

(3) 胶结物：充填在颗粒之间的结晶的方解石。

(4) 生物骨架：由原地生长的造礁群体生物所组成的一种坚硬的碳酸钙骨架。

二、碳酸盐岩的分类及结构（一）按矿物成分：1．灰岩：主要由方解石组成，进一步按含泥质的多少分为灰岩、含泥灰岩、泥质灰岩、泥灰岩2．白云岩：主要由白云石组成，通常具晶粒结构。

（二）按结构组分：鲕粒灰岩：鲕粒结构生物碎屑灰岩：生物碎屑结构砾屑灰岩：砾屑结构内碎屑灰岩砂屑灰岩：砂屑结构粉屑灰岩：粉屑结构泥晶灰岩：泥晶结构生物岩系列：礁灰岩：生物骨架结构三、实习指导（1）颜色：灰—灰白色居多，但往往随混入物而变化。

碳酸盐岩地质学引言：碳酸盐岩地质学是地质学领域的一个重要分支，研究的是由碳酸盐矿物主导的岩石体系及其相关的地质过程。

碳酸盐岩是一种由碳酸盐矿物组成的沉积岩，其中最常见的矿物是方解石和白云石。

碳酸盐岩广泛分布于地球表面，具有重要的经济和环境意义。

本文将介绍碳酸盐岩的形成、分类、分布以及与其他地质过程的关系。

一、碳酸盐岩的形成碳酸盐岩的形成与大气、水体和生物作用密切相关。

在地球的早期演化过程中，海洋中的浮游生物通过吸收二氧化碳形成了大量的钙质壳体，这些壳体最终堆积形成了碳酸盐岩。

此外，在沉积过程中，水体中的钙离子和碳酸根离子结合生成了碳酸钙，进而沉积形成了碳酸盐岩。

二、碳酸盐岩的分类根据碳酸盐岩的组成、结构和成因，可以将其分为多种类型。

最常见的碳酸盐岩类型包括：晶体碳酸盐岩、微晶碳酸盐岩和骨架碳酸盐岩。

晶体碳酸盐岩由颗粒状的方解石和白云石晶体组成，微晶碳酸盐岩则由颗粒较小的方解石和白云石晶体组成，骨架碳酸盐岩则有生物遗骸、化石和珊瑚礁构成。

三、碳酸盐岩的分布碳酸盐岩广泛分布于全球各大洲，尤其在热带和亚热带地区较为常见。

碳酸盐岩沉积环境多样，可以在陆地、湖泊及浅海域中形成。

由于碳酸盐岩对环境的敏感性，地质学家通过对不同地区碳酸盐岩分布的研究，可以推测过去的古气候条件、沉积环境以及地质过程等。

四、碳酸盐岩与其他地质过程的关系碳酸盐岩与其他地质过程之间存在着相互影响和制约关系。

首先，碳酸盐岩的形成与大气中二氧化碳的含量和沉积环境有关。

生物活动和气候变化会造成大量二氧化碳的释放，从而影响碳酸盐岩的沉积。

其次，碳酸盐岩在构造运动和地下水侵蚀等地质过程中也起到了重要作用。

碳酸盐岩的溶解性较大，在地下水的作用下，容易形成溶洞和地下水的流动通道。

五、碳酸盐岩的经济和环境意义碳酸盐岩作为一种重要的沉积岩，具有重要的经济和环境意义。

首先，碳酸盐岩是建筑材料和工业原料的重要来源。

方解石和白云石可用于制造水泥、玻璃和化肥等。

沉积岩之碳酸盐岩碳酸盐岩是沉积岩的重要组成部分，属于化学岩及生物化学岩类。

主要在海洋中形成，少数在陆地环境中形成。

古代广阔海洋中形成的碳酸盐岩，约占地表沉积岩分布面积的20%。

那么碳酸盐岩有哪些种类？又具有什么特征？与碎屑岩相比，碳酸盐岩颜色以灰色、灰黑色为主，也含有白色、灰绿色、黄褐色、紫红色等。

碳酸盐岩基本组分主要由颗粒、泥、胶结物、晶粒、生物格架等五类结构类型组成。

此外，还有一些次要的结构组分，如陆源物质、其他化学沉淀物质、有机质等；也有一些派生的结构，如孔隙等。

颗粒：碳酸盐岩中的颗粒，按其是否在沉积盆地中形成，可分内颗粒和外颗粒两类。

外颗粒指来自沉积地区以外的较老的碳酸盐岩碎屑，是陆源碎屑颗粒。

内颗粒指在沉积盆地或沉积环境内形成的碳酸盐颗粒。

这种颗粒可以是化学沉积作用、机械破碎作用或生物作用形成的，也可以是这些作用的综合产物。

内颗粒的类型主要包括内碎屑、鲕粒、藻粒等。

内碎屑主要是沉积盆地中沉积不久的、半固结或固结的各种碳酸盐沉积物，受波浪等的作用，破碎、搬运、磨蚀、再沉积而成的。

鲕粒是具有核心和同心层结构的球状颗粒，通常由核心和同心层组成。

核心可以是内碎屑、化石、球粒、陆源碎屑颗粒等；同心层主要由泥晶方解石组成。

藻粒是与藻类有成因联系的颗粒，包括藻鲕、藻灰结核以及藻团块。

泥：泥是指泥级的碳酸盐质点，是与颗粒相对应的另一种结构组分。

根据其成分，可分为灰泥和云泥。

灰泥是方解石成分的泥，也称微晶方解石泥；云泥是白云石成分的泥。

在现代碳酸盐沉积物中，灰泥大都由针状文石组成。

这种针状文石晶体的平均长度接近0.003mm，宽度约为长度的1/10。

灰泥存在3种成因类型：化学沉淀作用生成的灰泥；机械破碎、磨蚀作用生成的灰泥；生物作用生成的灰泥。

胶结物：胶结物主要是指沉淀于颗粒之间的结晶方解石或其他矿物，与砂岩中胶结物相似。

方解石胶结物晶体较清洁明亮，因此常被称为亮晶方解石、亮晶方解石胶结物或亮晶。

而泥晶级胶结物较少见。