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。

碳酸盐岩地质碳酸盐岩地质是地球地壳中重要的地质类型之一，它由碳酸盐矿物构成，包括方解石、白云石、菱苦土石等。

碳酸盐岩地质具有广泛的分布和重要的地球科学意义，不仅是制约石油、天然气等资源的重要载体，还是重要的工程材料和旅游资源。

在本文中，我们将详细介绍碳酸盐岩地质的形成过程、特征、分类以及相关的地质现象。

碳酸盐岩地质的形成过程主要有两种：沉积和变质。

沉积是指碳酸盐岩在地壳表面或地下盆地中通过生物和物理化学作用在长时间内沉积积聚形成的过程。

变质是指碳酸盐岩在地壳深部因高温、高压等条件发生变质作用，形成大理岩、大理岩麋状岩等。

碳酸盐岩地质一般形成在大洋盆、古海湖盆以及海洋沉积物沉积区等地，这些地区通常富含钙离子和碳酸盐离子，有利于碳酸盐岩的形成。

碳酸盐岩地质具有独特的特征，其最显著的特点是岩石中含有大量的碳酸盐矿物，具有相对较高的硬度和密度，并且容易溶解。

由于碳酸盐矿物的溶解性质，碳酸盐岩地质在地下水和包括酸雨在内的大气降水的作用下，容易发生溶蚀作用，形成各种地下溶洞、地下溶蚀河道和喀斯特地貌等。

此外，碳酸盐岩地质还具有脆性强、可塑性差等特点，容易发生断裂和折叠等构造变形。

根据碳酸盐岩的物质组成和形成过程，可以将其细分为多种类型，常见的有石灰岩、白垩纪石灰岩、多石级石灰岩和大理岩等。

石灰岩是由方解石或白云石主要组成的碳酸盐岩地质，广泛分布在地球各个地区。

白垩纪石灰岩是白垩纪时期沉积的石灰岩，常见于地球上许多地区的山脉和高原上。

多石级石灰岩是由多种碳酸盐矿物和其他沉淀物组成的碳酸盐岩地质，广泛分布在包括中国在内的许多国家和地区。

大理岩是由大理石经过变质作用形成的碳酸盐岩地质，常见于地壳深部，是中高温和高压下的产物。

与碳酸盐岩地质相关的地质现象有很多，其中最重要的是喀斯特地貌。

喀斯特地貌是碳酸盐岩地区地表和地下发育的特殊地形，包括天坑、溶洞、地下河等。

喀斯特地貌的形成与碳酸盐岩的溶蚀作用密切相关，地表水和地下水对碳酸盐岩的溶蚀作用形成了独特的地下溶蚀通道。

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。

碳酸盐岩的特征与应用碳酸盐岩是由碳酸盐矿物组成的沉积岩，主要成分是方解石和白云石。

碳酸盐岩具有一些独特的特征和广泛的应用。

1.特征：（1）岩石组成：碳酸盐岩的主要成分是方解石和白云石，同时还含有少量的黄铁矿、硫化物、膨润土等。

（2）岩石结构：碳酸盐岩通常以晶粒或胶结体的形式存在，晶粒可以是细粒状、块状、针状等。

碳酸盐岩也常见于层状、柱状、块状等构造。

（3）岩石颜色：碳酸盐岩的颜色多样，有白色、灰色、黄色、棕色、绿色等。

这些颜色的变化与岩石中含有的杂质和氧化程度有关。

（4）溶解性：碳酸盐岩具有较强的溶解性，容易被地下水溶解形成洞穴、溶洞等地貌。

2.应用：（1）建筑材料：碳酸盐岩是一种常见的建筑材料，被广泛应用于建筑、装饰、纪念碑等。

其质地坚硬、耐久，色泽美观，可以制作出各种花纹和雕塑作品。

（2）石灰制品：碳酸盐岩中的方解石可以炼制成石灰石，并且经过煅烧反应制成石灰、石灰石粉等石灰制品。

石灰制品被广泛应用于建筑、冶金、化工、环保等领域。

（3）矿产资源：碳酸盐岩中常常夹带有金、银、铅、锌、铜等有价值的金属矿物，这使得碳酸盐岩成为一种重要的矿产资源。

同时，碳酸盐岩也是石油和天然气等石油类矿藏的顶盖岩层。

（4）地下水工程：由于碳酸盐岩的溶解性，形成了众多的地下洞穴和溶洞。

这些地下空间可以作为地下水的储集和流动区域，利用碳酸盐岩的特性可以开展地下水资源的调查、开采和利用。

（5）环境工程：碳酸盐岩在环境修复和废弃物处理方面具有重要应用。

例如，将二氧化碳（CO2）以固态形式储存在碳酸盐岩中，可以减少大气中的温室气体含量。

综上所述，碳酸盐岩具有广泛的应用领域，不仅可以作为建筑材料、石灰制品和矿产资源使用，还可以用于地下水工程和环境工程等方面。

对于碳酸盐岩的深入研究和开发利用，对于经济发展和环境保护都具有重要意义。