自生沉积岩类讲解

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1、第十章第十章 自生沉积岩类自生沉积岩类 ( (AuthigenicAuthigenic rocks) rocks) 与与它生沉积岩类相反，自生沉积岩类的沉积物直它生沉积岩类相反，自生沉积岩类的沉积物直 接形成于盆地内部。接形成于盆地内部。 沉积物补给来源沉积物补给来源 太平洋 第一节、碳酸盐岩第一节、碳酸盐岩 碳酸盐岩碳酸盐岩( (carbonate rock)carbonate rock)：一种碳酸盐类矿物含量一种碳酸盐类矿物含量 超过超过50%50%的沉积岩，主要矿物成分是方解石、白的沉积岩，主要矿物成分是方解石、白 云石、铁白云石，混入的矿物有石英、云母、长云石、铁白云石，混入的矿物有石

2、英、云母、长 石、及各种重矿物和粘土。石、及各种重矿物和粘土。 碳酸岩碳酸岩( (carbonatitecarbonatite) )：由碳酸盐矿物（方解石、白云由碳酸盐矿物（方解石、白云 石、菱镁矿等碳酸盐矿物占石、菱镁矿等碳酸盐矿物占80%80%以上）酸组成的以上）酸组成的 火成岩。在碳酸岩中，次要矿物种类很多，数量火成岩。在碳酸岩中，次要矿物种类很多，数量 不等，常见的有辉石、金云母、黑云母、磷灰石不等，常见的有辉石、金云母、黑云母、磷灰石 、钛铁矿、微斜长石、霞石、黑榴石以及含稀有、钛铁矿、微斜长石、霞石、黑榴石以及含稀有 、稀土元素的矿物（如烧绿石、氟碳铈矿等）。、稀土元素的矿物（如烧

3、绿石、氟碳铈矿等）。 中粗粒结构，块状构造，常形成超基性岩中粗粒结构，块状构造，常形成超基性岩- -碱性岩碱性岩- - 碳酸岩组合。碳酸岩组合。 灰岩与白云岩灰岩与白云岩 自生碳酸盐矿物含量超过50%的沉积岩称碳酸盐岩，自生 碳酸盐矿物中若一半以上为方解石称石灰岩或简称灰岩，若一 半以上为白云石称白云岩或简称云岩。 就体积而言，碳酸盐岩估计只占所有沉积岩的4%左右， 但在大陆地表的沉积岩中它却可占10-35%（Blatt, 1970; Folk, 1974），仅次于泥质岩（包括粉砂岩）而和砂岩不相上下，是 最常见、也是最重要的一类自生沉积岩。碳酸盐岩的绝大部分 都沉积在温暖气候带的海水环境中，

4、少数沉积在温暖的湖泊内 ，它们都是化学、生物或复合沉积作用的产物。现在的大西洋 、印度洋和南太平洋中的大片区域都被碳酸盐沉积物覆盖着。 碳酸盐岩是第二大生油岩和产油岩，它蕴藏着世界近一半 的石油，是生产石灰、水泥等的主要原料，也可直接用于建筑 、垫铺铁轨的石料。在化学、钢铁工业中也有广泛用途。 为什么？ 碳酸盐岩的绝 大部分都沉积 在温暖气候带 的海水环境中 CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ 2HCO3 一、石灰岩的一般特征一、石灰岩的一般特征 1 1、野外宏观特征、野外宏观特征 几乎所有石灰岩都几乎所有石灰岩都 是带有区域性的稳是带有区域性的稳 定层状，尤其是海定层状，尤其是海

5、成石灰岩，有时可成石灰岩，有时可 连续分布达数省范连续分布达数省范 围，也可与净砂岩围，也可与净砂岩 互层。湖成石灰岩互层。湖成石灰岩 规模一般不大，且规模一般不大，且 多夹在泥质岩或细多夹在泥质岩或细 碎屑岩之间或在这碎屑岩之间或在这 类岩石中以条带状类岩石中以条带状 出现。出现。 2 2、颜色与层理构造、颜色与层理构造 岩石可为灰白、岩石可为灰白、 灰、灰黑或紫红灰、灰黑或紫红 等色，沉积构造等色，沉积构造 类型不如砂岩或类型不如砂岩或 细碎屑岩丰富，细碎屑岩丰富， 除水平层理相对除水平层理相对 常见外，其它纹常见外，其它纹 层状层理（如交层状层理（如交 错层理）较少见错层理）较少见 于颗

6、粒性岩石中于颗粒性岩石中 ，在风暴或浊流，在风暴或浊流 等再沉积石灰岩等再沉积石灰岩 中也有粒序层理中也有粒序层理 出现，而更多见出现，而更多见 的只是块状层理的只是块状层理 。 3 3、其它构造、其它构造 叠层构造和鸟叠层构造和鸟 眼构造可发育眼构造可发育 在特定石灰岩在特定石灰岩 中。其它沉积中。其它沉积 构造有泥裂、构造有泥裂、 生痕、生物扰生痕、生物扰 动、结核、缝动、结核、缝 合线等，特别合线等，特别 是虫孔、生物是虫孔、生物 扰动、硅质（扰动、硅质（ 燧石）结核和燧石）结核和 缝合线很常见缝合线很常见 。 4 4、石灰岩的构成与成岩作用、石灰岩的构成与成岩作用 许多石灰岩几乎由纯的

7、方解石构成，其它成分的总含量常在许多石灰岩几乎由纯的方解石构成，其它成分的总含量常在 5%5%以下，其中较为常见的是粘土矿物、石英粉砂、铁质微粒以下，其中较为常见的是粘土矿物、石英粉砂、铁质微粒 、海绿石、有机质等。在与砂岩过渡的灰岩中可含较多陆源、海绿石、有机质等。在与砂岩过渡的灰岩中可含较多陆源 碎屑，白云石化也可使白云石含量增加。碎屑，白云石化也可使白云石含量增加。 石灰岩的结构以泥晶结构和各种颗粒结构为主，在生物礁、石灰岩的结构以泥晶结构和各种颗粒结构为主，在生物礁、 生物丘或生物层中则为特殊的生物骨架结构、粘结结构或障生物丘或生物层中则为特殊的生物骨架结构、粘结结构或障 积结构。钟乳

8、石、石灰华等次要岩石或一般石灰岩受重结晶积结构。钟乳石、石灰华等次要岩石或一般石灰岩受重结晶 改造可呈结晶结构。不太强的白云石化或硅化也可使原结构改造可呈结晶结构。不太强的白云石化或硅化也可使原结构 叠加上交代结构。叠加上交代结构。 石灰岩的固结与陆源碎屑岩类似，也以压实和胶结为主，但石灰岩的固结与陆源碎屑岩类似，也以压实和胶结为主，但 溶蚀、交代和重结晶等作用则比陆源碎屑岩常见。溶蚀、交代和重结晶等作用则比陆源碎屑岩常见。 二石灰岩的分类命名二石灰岩的分类命名 1 1、按矿物成分划分、按矿物成分划分 石灰岩中除方解石（含量石灰岩中除方解石（含量50%50%）以外的其它成分超过）以外的其它成分

9、超过5%5%时时 可采用这种划分法。以含白云石或砂级陆源碎屑为例，其岩石可采用这种划分法。以含白云石或砂级陆源碎屑为例，其岩石 类型见图类型见图16-116-1。从图中可以看出，这种划分所使用的数量界线。从图中可以看出，这种划分所使用的数量界线 和命名方法与图和命名方法与图15-415-4和图和图15-315-3最下面的一种划分是一样的。实最下面的一种划分是一样的。实 际上，这种划分通常用在一种岩石向另一种岩石过渡的情况下际上，这种划分通常用在一种岩石向另一种岩石过渡的情况下 而不论相互过渡的是哪两种岩石。这种划分称为三级划分，其而不论相互过渡的是哪两种岩石。这种划分称为三级划分，其 中中5%

10、5%这个界线在欧美国家也有用这个界线在欧美国家也有用10%10%的。需要注意的是，划分的。需要注意的是，划分 时各界线含量不是指相关成分在整个岩石中的含量，而是指两时各界线含量不是指相关成分在整个岩石中的含量，而是指两 种相互过渡成分之间的相对含量。种相互过渡成分之间的相对含量。 2、按结构特征划分 石灰岩的结构最能反映石灰岩的成因，按结构特征 划分理所当然地成了当今主要的石灰岩划分方法而 被誉为“现代石灰岩分类现代石灰岩分类”。但石灰岩的结构特征涉 及到许多方面，不同人强调的侧面可以有很大不同 ，再加上多少有些人为色彩（如含量界线、岩石名 称拟定等），因而已经提出的划分方案非常多，虽 然它们

11、各有特色，但大多是在先面世方案的基础上 或启发下修改而成的，常常都有些亲缘关系。自 Folk（1959）提出他的具划时代意义的方案至今， 绝大多数方案已在实践中被搁置起来，成为石灰岩 研究的历史见证。 分类方案 各英文名为原分类使用的名称各英文名为原分类使用的名称 “基质支撑基质支撑”之下两种岩石之间的颗粒含量界线在原分类中是之下两种岩石之间的颗粒含量界线在原分类中是10%10% “沉积组分被粘结沉积组分被粘结”中的生物骨架灰岩（中的生物骨架灰岩（FramestoneFramestone）、）、粘结灰岩（粘结灰岩（ BindstoneBindstone）和障积灰岩（和障积灰岩（Bafflest

12、oneBafflestone）按按Embry andEmbry and Klovan Klovan（19711971）增补增补 ，其中的粘结灰岩包括叠层石灰岩（，其中的粘结灰岩包括叠层石灰岩（StromatoliticStromatolitic limestone limestone），），但最好将但最好将 有叠层构造的粘结灰岩独立出来称叠层石灰岩。有叠层构造的粘结灰岩独立出来称叠层石灰岩。 特别申明特别申明 原始或新鲜的泥晶大致在原始或新鲜的泥晶大致在4 4 以下，但在沉积后不久就可重结晶成微亮晶（以下，但在沉积后不久就可重结晶成微亮晶（ 4-104-10 左右），以后还经常重结晶得更粗一些

13、。如果将泥晶限定在原始左右），以后还经常重结晶得更粗一些。如果将泥晶限定在原始 泥晶的范围，那势必会给岩石分类命名造成额外麻烦，所以在泥晶的范围，那势必会给岩石分类命名造成额外麻烦，所以在FolkFolk之后之后 提出的分类都把泥晶粒度的上限提高到了最细小胶结物亮晶的粒度下限提出的分类都把泥晶粒度的上限提高到了最细小胶结物亮晶的粒度下限 。本教材取。本教材取3030 ，不到不到3030 者仍称泥晶，超过者仍称泥晶，超过3030 者称亮晶。者称亮晶。 在实际工作中或在某些场合还常常使用一些泛称，如生物碎屑灰岩、砾屑在实际工作中或在某些场合还常常使用一些泛称，如生物碎屑灰岩、砾屑 （竹叶状）灰岩、

14、鲕粒灰岩等等。这些灰岩并无严格的颗粒含量、支撑（竹叶状）灰岩、鲕粒灰岩等等。这些灰岩并无严格的颗粒含量、支撑 类型、泥晶、亮晶等的限制，但概括性也更强一些。类型、泥晶、亮晶等的限制，但概括性也更强一些。 三石灰岩研究及成因分析 由于一般石灰岩几乎全由方解石构成，所以石灰岩由于一般石灰岩几乎全由方解石构成，所以石灰岩 鉴定的主要目的是揭示岩石的结构，其中包括颗粒鉴定的主要目的是揭示岩石的结构，其中包括颗粒 类型、大小的均匀程度、泥晶基质、支撑特征以及类型、大小的均匀程度、泥晶基质、支撑特征以及 压实（压溶）、胶结、溶蚀、交代、重结晶等。石压实（压溶）、胶结、溶蚀、交代、重结晶等。石 灰岩经常有白

15、云石化现象（形成交代结构）。但仅灰岩经常有白云石化现象（形成交代结构）。但仅 凭一般光性特点却很难将白云石与方解石区分开。凭一般光性特点却很难将白云石与方解石区分开。 为解决这一问题，现在石灰岩（和白云岩）的常规为解决这一问题，现在石灰岩（和白云岩）的常规 鉴定都使用染色薄片。最常用的染色剂是茜素红鉴定都使用染色薄片。最常用的染色剂是茜素红S S （它是磨片室或实验室的常备试剂），它可使方解它是磨片室或实验室的常备试剂），它可使方解 石染成红色或紫红色，却对白云石（和石英、石膏石染成红色或紫红色，却对白云石（和石英、石膏 等）不起作用。这种差异染色效果可使很微弱的白等）不起作用。这种差异染色效

16、果可使很微弱的白 云石化也变得清晰。云石化也变得清晰。 在陆源碎屑岩研究中不止一次提到这些岩石的沉 积环境解释在很大程度上要依赖沉积序列的发育特点 ，这种情况在石灰岩中却常常要颠倒过来，即石灰岩 沉积序列所代表的沉积环境常常要靠石灰岩沉积条件 分析才能被确立。之所以会这样，主要是因为陆源碎 屑岩受盆地边界条件（包括母岩、盆地所在构造部位 等）影响很大，而具体的环境条件对岩石的影响往往 只处于从属地位。石灰岩则不然，它并不与特定边界 条件发生直接联系而是由具体沉积环境“自生”出来的 ，只对环境条件的变化反应敏感。因此，在环境研究 中，石灰岩就具有某种“先天”优势。 1、石灰岩与陆源碎屑岩对环境响应的差别 研究石灰岩的沉积环境除可凭借特殊沉积构造（ 如叠层构造、鸟眼构造、泥裂等）外，主要是围绕颗 粒和泥晶进行的。 岩石中泥晶的多少，或者颗粒和泥晶的含量之比 （称粒基比，颗粒中不包括团粒、粉屑，但可包括陆 源砂）是衡量环境水动力条件的首要指标，就是说， 即使岩石中的颗粒只有在高能条件下才能形成（如同 心鲕）或