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1、第二节第二节 白云岩的生成机理白云岩的生成机理白云岩形成机理（白云石化作用）白云岩形成机理（白云石化作用） 白云岩的成因问题，主要是白云岩的成因问题，主要是白云石的生成机理白云石的生成机理白云石的生成机理白云石的生成机理问问题，一直是碳酸盐岩岩石学中最复杂、争论时间题，一直是碳酸盐岩岩石学中最复杂、争论时间最长、最难解决的问题之一。最长、最难解决的问题之一。 讲述现代白云石的几个有代表性的生成机理讲述现代白云石的几个有代表性的生成机理 指以化学沉淀方式从水体中直接沉淀出白云石指以化学沉淀方式从水体中直接沉淀出白云石 模模拟拟自然自然环环境人工合成真正的、化学境人工合成真正的、化学计计量的白云石
2、（量的白云石（Ca: Mg = 1:1）至今没有成功，）至今没有成功， 只有在只有在Pco2 4atm条件下人工合成出白云石条件下人工合成出白云石 因因此此，在在正正常常的的沉沉积积环环境境的的海海水水中中，能能否否直直接接沉沉淀淀出出大大量量白云石是白云石是值值得得怀怀疑的。疑的。一、原生沉淀作用一、原生沉淀作用白云石原生沉淀条件白云石原生沉淀条件 高高盐盐度度 比正常（海水）比正常（海水）盐盐度高度高58倍倍 高高Mg/Ca比比 5：110：1 高高pH值值 碱性弱碱性碱性弱碱性 高温高温 30 泻泻湖、咸化海、局限海湖、咸化海、局限海 二、毛细管浓缩作用二、毛细管浓缩作用准同生白云化作用
3、机理：准同生白云化作用机理：热带地区潮上带，刚沉积的疏松的文石颗粒间的正常海水在干热气候中不断蒸发。同时海水又通过毛细管作用，源源不断地补充到这些疏松的沉积物的颗粒之间,就象泵汲一样。蒸发泵汲作用不就象泵汲一样。蒸发泵汲作用不断进行，使潮坪沉积物上部孔隙水盐度大大增高，断进行，使潮坪沉积物上部孔隙水盐度大大增高，从这种盐水中首先沉淀出来的是石膏，使粒间水或表层积水的Mg/Ca高达20:1甚至更高（正常海水的Mg/Ca约为3:1-4:1）。这种高镁的粒间盐水或表层水经常与文石颗粒相接触，使文石被交代，被白云化，即使文石转化为白云石。这这种种白白云云石石化化形形成成的的白白云云岩岩多多呈呈薄薄层层
4、、有有暴暴露露标标志志、与与膏膏盐共生或含石膏结核。盐共生或含石膏结核。三、回流渗透白云化作用三、回流渗透白云化作用机理：机理：潮上带高镁粒间盐水对表层沉积的白云化基本完了时，潮上带高镁粒间盐水对表层沉积的白云化基本完了时，产生这种高镁盐水的地质条件还仍然持续存在，产生这种高镁盐水的地质条件还仍然持续存在，多余的高镁多余的高镁盐水必然会向下回流、渗透，盐水必然会向下回流、渗透，在其穿过下伏的碳酸钙沉积物在其穿过下伏的碳酸钙沉积物或石灰岩时，或石灰岩时，必然会使它们发生白云石化，必然会使它们发生白云石化，从而形成白云岩从而形成白云岩或部分白云化的石灰岩。或部分白云化的石灰岩。有些白云石，例如分布
5、在陆表海陆棚或构有些白云石，例如分布在陆表海陆棚或构造高地的白云岩，没有与蒸发岩共生，也造高地的白云岩，没有与蒸发岩共生，也缺乏潮上环境的成因标志。缺乏潮上环境的成因标志。 对于这种白云岩，高镁对于这种白云岩，高镁/ /钙比率的超盐水的钙比率的超盐水的白云化模式就不适用了。白云化模式就不适用了。 怎么解释怎么解释? ? ? ? ?四、混合白云化作用四、混合白云化作用巴迪奥扎曼尼（巴迪奥扎曼尼（Badiozamani,1973）用）用实验证实验证明明 大气水与正常海水的混合液对方解石和白云石的饱和程度的影大气水与正常海水的混合液对方解石和白云石的饱和程度的影响程度不同响程度不同 在海水为在海水为
6、5 550%50%的混合液中发生的混合液中发生方解石被白云石的交代作用方解石被白云石的交代作用方解石被白云石的交代作用方解石被白云石的交代作用白云化作用白云化作用白云化作用白云化作用 对于沿正性单元分布的、伴随有不整合而又缺乏潮上对于沿正性单元分布的、伴随有不整合而又缺乏潮上或泻湖等蒸发环境标志的白云岩的成因，用混合白云化作或泻湖等蒸发环境标志的白云岩的成因，用混合白云化作用可以得到满意的解释用可以得到满意的解释。五、调整白云化作用五、调整白云化作用 当当海海平平面面下下降降使使沉沉积积物物中中的的高高镁镁方方解解石石暴暴露露于于大大气气淡淡水水中中时时，高高镁镁方方解解石石发发生生溶溶解解，
7、释释放放出出镁镁离离子子，使使该该处处或或下下伏伏的的碳碳酸酸盐盐沉沉积积物物发发生生白白云云化化作作用用。这这种种白白云云化化作作用用所所需需的的镁镁离离子子来来自自沉沉积积物物本本身身，所所需需的的条条件件是是海海平平面面相相对对下下降降，使使原原生生沉沉淀淀的的不不稳稳定定的的碳碳酸酸盐盐矿矿物物在在大大气气淡淡水水作作用用下下，发发生生溶溶解解、重重新新组组合合或或调调整整而发生白云化作用。而发生白云化作用。 六、埋藏白云岩化作用六、埋藏白云岩化作用n深海沉积的泥岩的压实作用和富深海沉积的泥岩的压实作用和富MgMg2+2+流体对台流体对台地边缘的石灰岩的侵入。地边缘的石灰岩的侵入。n解
8、释一些既无浓缩海水标志也无混合水标志解释一些既无浓缩海水标志也无混合水标志的白云岩。的白云岩。此外，白云岩还有其他成因，如生物作用、机械作用、热液此外，白云岩还有其他成因，如生物作用、机械作用、热液作用、变质作用成因等。作用、变质作用成因等。七、控制白云石结晶的因素第三节第三节 白云岩的成因分类白云岩的成因分类碎屑白云岩碎屑白云岩白云岩破碎后经搬运再沉积白云岩破碎后经搬运再沉积碎屑岩碎屑岩毛细管浓缩作用毛细管浓缩作用准同生白云化机理（重点）准同生白云化机理（重点）回流渗透白云化机理（重点）回流渗透白云化机理（重点）混合白云化机理（重点）混合白云化机理（重点）调整白云化机理调整白云化机理埋藏白云
9、化机理埋藏白云化机理控制白云石结晶的因素（重点）控制白云石结晶的因素（重点）第十四章第十四章 碳酸盐沉积物的成岩作用碳酸盐沉积物的成岩作用第一节第一节 主要的成岩作用类型主要的成岩作用类型一、溶解作用一、溶解作用（Solution）定义：定义：碳酸盐沉积物或碳酸盐岩中孔隙水的性质碳酸盐沉积物或碳酸盐岩中孔隙水的性质发生变化，引起碳酸盐矿物或其他成分溶解发生变化，引起碳酸盐矿物或其他成分溶解特征：特征：在各成岩阶段都可以发生在各成岩阶段都可以发生成岩作用早期的溶解具有选择性成岩作用早期的溶解具有选择性成岩作用晚期的溶解不具有选择性成岩作用晚期的溶解不具有选择性选择性溶解形成的孔隙选择性溶解形成的
10、孔隙非选择性溶解形成的孔隙非选择性溶解形成的孔隙二、碳酸盐矿物的转化作用二、碳酸盐矿物的转化作用三、重结晶作用（Recrystallization）单纯的重结晶作用是指在成岩过程中，矿物的晶单纯的重结晶作用是指在成岩过程中，矿物的晶体形状和大小发生变化而主要矿物成分不改变的体形状和大小发生变化而主要矿物成分不改变的作用。作用。一般情况下趋向于出现晶体长大的现象，福克称一般情况下趋向于出现晶体长大的现象，福克称之为之为“进变新生变形进变新生变形”作用。作用。特殊情况下也可能发生晶体的缩小，或称之为特殊情况下也可能发生晶体的缩小，或称之为“退变新生变形退变新生变形”作用。作用。泥晶基质经重结晶作用
11、可形成较大的晶体（假亮晶）。泥晶基质经重结晶作用可形成较大的晶体（假亮晶）。四、胶结作用四、胶结作用碳酸盐岩中常见的交代作用有白云石化、去白碳酸盐岩中常见的交代作用有白云石化、去白云石化、硅化、石膏化和硬石膏化、去石膏化、云石化、硅化、石膏化和硬石膏化、去石膏化、菱铁矿化和黄铁矿化等。菱铁矿化和黄铁矿化等。在碳酸盐沉积物或碳酸盐岩中，原来的矿物和在碳酸盐沉积物或碳酸盐岩中，原来的矿物和组分为新矿物取代的作用叫交代作用。组分为新矿物取代的作用叫交代作用。五、交代作用五、交代作用（Replacement）(1)(1)白云石化作用：白云石化作用： 白云石交代方解石白云石交代方解石(或文石和高镁方解或
12、文石和高镁方解石石)的作用称为白云石化作用，交代完全则称的作用称为白云石化作用，交代完全则称白云岩化。白云岩化。 白云石化可发生在沉积期后的不同阶段。白云石化可发生在沉积期后的不同阶段。早期白云石化一般呈泥晶、极细晶结构；晚早期白云石化一般呈泥晶、极细晶结构；晚期白云石化一般形成较粗大自形的晶粒结构，期白云石化一般形成较粗大自形的晶粒结构，还会使岩石的孔隙度增大。还会使岩石的孔隙度增大。方解石被白云石交代的证据：方解石被白云石交代的证据：自自形形的的白白云云石石晶晶体体处处在在未未被被交交代代的的方方解石背景中。解石背景中。自自形形的的白白云云石石晶晶体体切切穿穿原原石石灰灰岩岩中中颗颗粒粒轮
13、轮廓廓边边缘缘；在在结结晶晶白白云云岩岩中中有有由由大大小小、形形状状或或洁洁净净度度不不同同的的白白云云石石晶晶体体组组成成的的集集合合体体；有有时时可可显显示示原原石石灰灰岩岩的的粒粒屑屑外外形形(负负残余残余)。 白白云云石石菱菱形形晶晶体体具具有有残残余余方方解解石石组组成成的的“雾雾状状”中中心心和和较较明明净净的的周周边边；有有时时整整个个晶晶体体透透明明度度均均一一，但但染染色色后后或或在在阴阴极极发光下却显示出中心为方解石。发光下却显示出中心为方解石。 白白云云石石分分布布受受层层理理、虫虫孔孔、缝缝合合线线、裂裂隙隙等等构构造造控控制制。俗俗称称“豹豹皮皮灰灰岩岩”者者，就是
14、石灰岩不均匀白云石化的结果。就是石灰岩不均匀白云石化的结果。 (2)(2)去白云石化作用：去白云石化作用：CaMg(CO3)2CaSO42H2O2CaCO3MgSO42H2O去白云石化作用的鉴别标志去白云石化作用的鉴别标志： 1）方方解解石石大大晶晶体体内内有有被被交交代代的的白白云云石石残残余余物；物； 2）方解石具白云石菱面体假象；）方解石具白云石菱面体假象； 3）方解石晶体内有白云石的氧化铁环带；）方解石晶体内有白云石的氧化铁环带； 4）可可见见菱菱形形溶溶孔孔，被被方方解解石石或或天天青青石石、石石膏充填。膏充填。(3) (3) 硅硅 化化 ： 碳酸盐矿物被硅质矿物碳酸盐矿物被硅质矿物
15、( (主要是玉髓主要是玉髓) )交交代的过程称硅化。代的过程称硅化。 硅化的标志：硅化的标志：硅质矿物具有原石灰岩中硅质矿物具有原石灰岩中粒屑粒屑( (如方解石质的化石、鲕粒如方解石质的化石、鲕粒) )或白云石菱或白云石菱形晶假象；硅化的化石甚至还有原始壳层的形晶假象；硅化的化石甚至还有原始壳层的痕迹；硅质岩中有时保存了叠层石的结构构痕迹；硅质岩中有时保存了叠层石的结构构造特征。造特征。 石灰岩和白云岩中常见的燧石结核有些石灰岩和白云岩中常见的燧石结核有些也是硅化而成的。也是硅化而成的。(4)石膏化和硬石膏化作用石膏和硬石膏交代碳酸盐矿物或组分的现象叫石膏化和硬石膏化。(5)去石膏化作用石膏和
16、硬石膏晶体被碳酸盐矿物交代的现象叫去石膏化。6CaSO44H2O6CO26CaCO34H2S11O22S碳酸盐沉积物在上覆层的负荷压力下，发碳酸盐沉积物在上覆层的负荷压力下，发生生孔隙流体的排出孔隙流体的排出、孔隙度降低孔隙度降低、沉积物沉积物密度增加密度增加、体积减小体积减小、颗粒变形破裂颗粒变形破裂、甚、甚至引起颗粒和岩石局部溶解的作用。至引起颗粒和岩石局部溶解的作用。五、压实和压溶作用成岩作用的主要类型及特征成岩作用的主要类型及特征 （溶解作用、碳酸盐矿物转化和重结晶作用、胶结（溶解作用、碳酸盐矿物转化和重结晶作用、胶结作用、交代作用、压实压溶作用作用、交代作用、压实压溶作用 ）本节重点本节重点
