第六章 碳酸盐岩

第六章碳酸盐岩(Carbonate Rocks)学时：6学时基本内容：1、相关概念：碳酸盐岩、颗粒、内颗粒（异化颗粒）、外颗粒、内碎屑、鲕粒、藻灰结核、球粒、晶粒、生物格架、泥、胶结物、亮晶、叠层石、鸟眼构造、示底构造、缝合线。

沉积后作用、溶解作用、矿物的转化与重结晶作用、胶结作用、世代胶结、交代作用、压实作用、渗流粉砂、触点-新月型胶结、重力-悬挂胶结、贴面结合。

2、基本原理：碳酸盐岩的结构组分的类型及其含义、内碎屑的成因、鲕粒的成因、胶结物的特征、灰泥与亮晶方解石的区别、叠层石形态与水动力和关系、碳酸盐岩的研究方法。

3、基本内容：生物骨骼的主要矿物成分、生物骨骼的主要结构类型、常见生物门类骨骼的鉴定特征。

石灰岩的成分分类、石灰岩的结构分类、石灰岩的主要类型。

白云岩岩类学，几种主要白云石化的作用机理，白云岩的成因分类。

碳酸盐沉积物沉积后作用的主要类型及其特征，碳酸盐沉积物沉积后作用环境的成岩作用特征；碳酸盐岩成岩阶段及成岩环境的划分及其主要标志。

教学重点与难点：重点：碳酸盐岩的主要结构组分的特征、内碎屑的成因、鲕粒的成因、胶结物的特征、灰泥与亮晶方解石的区别。

石灰岩的结构分类及综合命名。

难点：内碎屑的成因、鲕粒的成因、灰泥与亮晶方解石的区别。

石灰岩的命名。

白云岩的生成机理。

碳酸盐沉积物沉积后作用的主要类型及特征、不同碳酸盐沉积物沉积后作用环境的成岩作用特征教学思路：从碳酸盐岩成分出发，先后介绍碳酸盐岩的结构组分（重点）和构造特征，重点讲解石灰岩的结构分类和白云岩的成因机理，继而介绍碳酸盐岩的主要类型，最后详细解释其沉积后作用的类型和作用方式（重点）。

主要参考书:1、冯增昭主编《沉积岩石学》上册第十一、十二、十三、十四、十五章，石油工业出版社，1993.2、曾允孚、夏文杰主编《沉积岩石学》第三、九章，地质出版社，1986.3、冯增昭等主编《中国沉积学》第二、五、六、七、八、九、章，石油工业出版社，1994.4、冯增昭编著《碳酸盐岩石学及岩相古地理学》，石油工业出版社，1989.复习思考题：1、简述碳酸盐岩的化学成分和矿物成分？2、碳酸盐岩的主要结构组分有哪些？它们各自有什么含义？3、内碎屑有几种成因？不同粒级内碎屑的环境意义是什么？4、鲕粒有几种类型？它们形成需要什么样的水动力条件？5、说明碳酸盐岩中灰泥和亮晶方解石胶结物是怎样形成的？对比二者的异同。

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。

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。

第六章 碳酸盐岩碳酸盐岩是指主要由沉积的碳酸盐矿物（方解石、白云石等）组成的沉积岩，主要的岩石类型为石灰岩（方解石含量大于50%）和白云岩（白云石含量大于50%）。

它们经常还和陆源碎屑及粘土组成各种过渡类型的岩石。

据统计研究，碳酸盐岩约占沉积岩总量的20%，它在地壳中的分布仅次于泥质岩和砂岩。

在我国，沉积岩占全国总面积的75%，而碳酸盐岩占沉积岩覆盖面积的55%。

南方的震旦系、古生界及三叠系，北方的元古界及古生界，都是以碳酸盐岩为主，分布比较广泛。

碳酸盐岩中的矿产非常丰富，其中层状矿床有铁、铝、锰、磷、硫、石膏及硬石膏、岩盐、钾盐等；而且碳酸盐岩本身包括石灰岩、白云岩、菱镁岩等也是很有价值的资源，广泛用于冶金、建筑、化工、农业等各方面。

碳酸盐岩中蕴藏的石油及天然气资源也很丰富，世界上与碳酸盐岩有关的油气藏储量约占世界总储量的50%，产量占世界总产量的60%。

总之，碳酸盐的研究与许多矿产，特别是与能源的开发和利用有着密切的关系。

绝大部分的碳酸盐岩都是在海洋中沉积的，而且主要的是浅海环境的产物。

在深海环境中，虽然局部有珊瑚环礁提供碳酸钙的堆积，但其规模远不足以和浅水台地及陆棚相比拟。

古生代和前寒武纪的深海沉积物中普遍缺乏碳酸钙，很可能是那时分泌石灰质的浮游生物和自游生物很少，甚至不存在所致。

白垩纪以后，海水地球化学条件改变，远洋的灰质浮游生物和自游生物大量繁殖，深海碳酸盐堆积有大面积分布。

现代深海沉积物中，碳酸钙沉积物约占32.2%（平均含量），主要是抱球虫和翼足类软泥，也有珊瑚泥和砂。

碳酸盐岩的形成作用随着地质历史演变也有不同。

在前寒武纪的海水中，Mg/Ca比值可能较高，pH值可能较低，这就阻止了钙质骨骼生物的形成。

因此，前寒武纪的碳酸盐岩显然不是生物分泌的介壳形成的，而是由藻类的生物化学作用形成的，或者是由海水的直接化学沉淀形成的。

到了寒武纪以后，海水由酸性变为碱性，介壳生物逐渐繁盛，生物成因的碳酸盐岩逐渐超过了化学或生物化学成因的碳酸盐岩，受机械作用或重力作用形成的碳酸盐岩也占有相当大的比例。

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。

亮晶（或泥晶或微晶）鲕粒灰岩镜下鉴定一、组分（矿物组分和结构组分）颗粒和填隙物染色呈红色，说明岩石化学成分为碳酸钙（方解石）。

1、颗粒：由鲕粒组成，鲕粒大小1.5~2mm，呈椭圆状，圆状，含量约65%（不同薄片有变化）。

多为真鲕，见少量复鲕，多数同心圈层发育，核心多由单晶方解石组成，呈负鲕，少量鲕粒核心见介形虫等生屑碎片。

外缘由微晶方解石组成。

真鲕（或者叫正常鲕）：其同心层厚度大于核心的直径的鲕粒。

表皮鲕（或者叫薄皮鲕）：其同心层厚度小于其核心直径，有的表皮鲕只有一层同心层。

放射鲕：具有放射结构鲕粒，是重结晶作用形成的。

空心鲕（或者叫负鲕）：鲕粒内部（核心及同心层的大部或全部）已选择性溶蚀的、基本上只保留下一个外壳的鲕粒。

单晶鲕：鲕核为一个晶体颗粒，正交偏光下消光方位一致，单晶染色后呈紫色，为方解石；多晶鲕：整个鲕粒基本上由一个球形的外壳和内部多个方解石晶体构成，其同心层已不存在的鲕粒。

椭形鲕：由于其核心为长条形，导致其外形呈椭球形的鲕粒。

复鲕：在一个鲕粒中，包含两个或多个小鲕的鲕粒。

变形鲕：在同生期受底部水流冲刷或拖曳变形的鲕粒。

2、填隙物（灰泥、胶结物）胶结物：由亮晶方解石组成，分布于粒间孔中可发育两期。

第一期的胶结物由细粒状、叶片状、栉壳状或呈薄环边状；第二期的胶结物呈粒状，镶嵌状，马牙状。

胶结物染色后均呈紫色，为方解石，含量约23%，。

灰泥：为微晶方解石，分布于鲕粒之间，呈斑团状，分布不均匀，含量8%。

二、岩石结构类型鲕粒大小较均一，1.5 mm ~2mm，分选好。

岩石结构呈颗粒支撑。

孔隙类型以粒内溶孔、铸模孔为主。

三、成岩作用1、压实作用弱：部分颗粒表现为点接触；2、压溶作用较强：缝合线构造发育；3、溶解作用较强：发育粒内溶孔和鲕模孔和粒间溶孔。

鲕粒核心大多被溶解，有些鲕粒甚至被溶空，粒间溶孔多表现为灰泥微晶被溶蚀。

4、胶结充填作用强：表现方解石对粒内溶孔和粒间溶孔的全充填。

对鲕粒粒内溶孔的充填，多由单晶、细～中晶多晶方解石组成。