碳酸盐岩全解PPT课件

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，主要是问题，一直是碳酸盐岩岩石学中最复杂、争论时问题，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。间最长、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 第1页/共49页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 模拟自然环境人工合成真正的、化学计量的白云石（模拟自然环境人工合成真正的、化学计量的白云石（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 因此，在正常的沉积环境的海水中，能否直接沉淀出大量因此，在正常的沉积环境的海水中，能否直接沉淀出大量白云石是值得怀疑的。白云石是值得怀疑的。一、原生沉淀作用一、原生沉淀作用第2页/共49页第3页/共49页白云石原生沉淀条件白云石原生沉淀条件 高盐度高盐度 比正常（海水）盐度高比正常（海水）盐度高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 泻湖、咸化海、局限海泻湖、咸化海、局限海 第4页/共49页二、毛细管浓缩作用二、毛细管浓缩作用准同生白云化作用机理：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。第5页/共49页这种白云石化形成的白云岩多呈薄层、有暴露标志、与膏这种白云石化形成的白云岩多呈薄层、有暴露标志、与膏盐共生或含石膏结核。盐共生或含石膏结核。第6页/共49页三、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。第7页/共49页第8页/共49页有些白云石，例如分布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? ? ? ? ?第9页/共49页四、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）用实验证明）用实验证明 在海水为在海水为5 550%50%的混合液中发生的混合液中发生第10页/共49页第11页/共49页 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。第12页/共49页五、调整白云化作用五、调整白云化作用 当海平面下降使沉积物中的高镁方解石暴露于当海平面下降使沉积物中的高镁方解石暴露于大气淡水中时，大气淡水中时，高镁方解石发生溶解，释放出镁离高镁方解石发生溶解，释放出镁离子，使该处或下伏的碳酸盐沉积物发生白云化作用。子，使该处或下伏的碳酸盐沉积物发生白云化作用。这种白云化作用所需的镁离子来自沉积物本身，这种白云化作用所需的镁离子来自沉积物本身，所所需的条件是海平面相对下降，使原生沉淀的不稳定需的条件是海平面相对下降，使原生沉淀的不稳定的碳酸盐矿物在大气淡水作用下，发生溶解、重新的碳酸盐矿物在大气淡水作用下，发生溶解、重新组合或调整而发生白云化作用。组合或调整而发生白云化作用。 第13页/共49页六、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解释一些既无浓缩海水标志也无混合水标志的解释一些既无浓缩海水标志也无混合水标志的白云岩。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。第14页/共49页七、控制白云石结晶的因素第15页/共49页第三节第三节 白云岩的成因分类白云岩的成因分类第16页/共49页第17页/共49页第18页/共49页第19页/共49页第20页/共49页碎屑白云岩白云岩破碎后经搬运再沉积碎屑岩第21页/共49页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22页/共49页第十四章第十四章 碳酸盐沉积物的成岩作用碳酸盐沉积物的成岩作用第23页/共49页第24页/共49页第25页/共49页第一节第一节 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第26页/共49页选择性溶解形成的孔隙选择性溶解形成的孔隙第27页/共49页非选择性溶解形成的孔隙非选择性溶解形成的孔隙 第28页/共49页二、碳酸盐矿物的转化作用二、碳酸盐矿物的转化作用第29页/共49页三、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）。第30页/共49页第31页/共49页第32页/共49页四、胶结作用四、胶结作用第33页/共49页第34页/共49页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）第35页/共49页(1)(1)白云石化作用：白云石化作用： 白云石交代方解石(或文石和高镁方解石)的作用称为白云石化作用，交代完全则称白白云岩化。云岩化。 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。第36页/共49页方解石被白云石交代的证据：方解石被白云石交代的证据：自形的白云石晶体处在未被交代的方解石背景中。自形的白云石晶体切穿原石灰岩中颗粒轮廓边缘；在结晶白云岩中有由大小、形状或洁净度不同的白云石晶体组成的集合体；有时可显示原石灰岩的粒屑外形(负残余)。第37页/共49页 白云石菱形晶体具有残余方解石组成的“雾状”中心和较明净的周边；有时整个晶体透明度均一，但染色后或在阴极发光下却显示出中心为方解石。 白云石分布受层理、虫孔、缝合线、裂隙等构造控制。俗称“豹皮灰岩”者，就是石灰岩不均匀白云石化的结果。 第38页/共49页(2)(2)去白云石化作用：去白云石化作用：CaMg(CO3)2CaSO42H2O2CaCO3MgSO42H2O第39页/共49页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）方解石大晶体内有被交代的白云石残余物； 2）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； 4）可见菱形溶孔，被方解石或天青石、石膏充填。第40页/共49页(3) (3) 硅硅 化化 ： 碳酸盐矿物被硅质矿物( (主要是玉髓) )交代的过程称硅化。 硅化的标志：硅质矿物具有原石灰岩中粒屑( (如方解石质的化石、鲕粒) )或白云石菱形晶假象；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造特征。 石灰岩和白云岩中常见的燧石结核有些也是硅化而成的。第41页/共49页(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硬石膏晶体被碳酸盐矿物交代的现象叫去石膏化。6CaSO44H2O6CO26CaCO34H2S11O22S第42页/共49页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、压实和压溶作用第43页/共49页第44页/共49页第45页/共49页第46页/共49页第47页/共49页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 ）本节重点本节重点第48页/共49页感谢您的观看！第49页/共49页