沉积岩石学五节.pptx

一、白云岩的分类一、白云岩的分类（二）白云岩的成分分类（二）白云岩的成分分类岩石类型岩石类型方解石方解石 白云石白云石CaO:MgO白云岩类白云岩类灰质白云岩灰质白云岩502550754.02.2含灰白云岩含灰白云岩25575952.21.5白云岩白云岩50951001.51.4方解石和白云石系列的岩石类型（据冯增昭，方解石和白云石系列的岩石类型（据冯增昭，1993）第1页/共42页（三）、白云岩的结构分类（三）、白云岩的结构分类1、石灰岩的结构分类系统和命名原则，、石灰岩的结构分类系统和命名原则，基本上也适用于白云岩，因为白云岩也主要是基本上也适用于白云岩，因为白云岩也主要是由颗粒、泥、胶结物、生物格架及晶粒等五种由颗粒、泥、胶结物、生物格架及晶粒等五种结构组分组成的，所不同的是白云岩的成分主结构组分组成的，所不同的是白云岩的成分主要是白云石。要是白云石。2、白云岩中，、白云岩中，晶粒结构发育晶粒结构发育，泥晶、粉，泥晶、粉晶、细晶、中晶以至粗晶结构部相当常见；晶晶、细晶、中晶以至粗晶结构部相当常见；晶粒较粗的，晶形常较好且多呈自形或半自形晶，粒较粗的，晶形常较好且多呈自形或半自形晶，其集合体常呈砂糖状。其集合体常呈砂糖状。第2页/共42页3、在白云岩中，交代结构发育，如，、在白云岩中，交代结构发育，如，晶粒较粗的白云石菱形体交代各种颗粒及晶粒较粗的白云石菱形体交代各种颗粒及化石等。化石等。晶形较好的白云石菱形体，常具环带或污晶形较好的白云石菱形体，常具环带或污浊核心等浊核心等交代残余现象。交代残余现象。石灰岩中的云斑，白云岩中的石灰岩残余石灰岩中的云斑，白云岩中的石灰岩残余体等体等交代作用现象。交代作用现象。第3页/共42页第4页/共42页第5页/共42页第6页/共42页第7页/共42页（四）、根据交代现象的有无，（四）、根据交代现象的有无，可把白云岩划分为两个类型可把白云岩划分为两个类型1、具交代结构的白云岩（包括含白云石的、具交代结构的白云岩（包括含白云石的石灰岩）。石灰岩）。2、不具交代结构或其他交代现象的白云、不具交代结构或其他交代现象的白云岩。岩。交代成因，次生的，非原生化学沉淀成因交代成因，次生的，非原生化学沉淀成因原生沉淀成因？还是原生沉淀成因？还是 次生交代成因？次生交代成因？第8页/共42页（五）白云岩的成因分类（五）白云岩的成因分类白白云云岩岩原生白云岩原生白云岩次生白云岩次生白云岩同生白云岩同生白云岩准同生白云岩准同生白云岩成岩白云岩成岩白云岩后生白云岩后生白云岩第9页/共42页1、原生白云岩、原生白云岩由以化学沉淀方式从由以化学沉淀方式从水体中直接沉淀出的化学计量的白云石所组成水体中直接沉淀出的化学计量的白云石所组成白云岩。白云岩。2、次生白云岩、次生白云岩指一切非原生沉淀作指一切非原生沉淀作用形成的白云岩或一切由交代作用或白云化作用形成的白云岩或一切由交代作用或白云化作用生成的白云岩。用生成的白云岩。同生白云岩同生白云岩指刚沉积的碳酸钙沉积物或指刚沉积的碳酸钙沉积物或者是原白云石沉积物，在沉积环境中，而且还仍然在者是原白云石沉积物，在沉积环境中，而且还仍然在沉积水体的影响下，在沉积物与水界面处，通过交代沉积水体的影响下，在沉积物与水界面处，通过交代作用或白云化作用所形成的白云岩。作用或白云化作用所形成的白云岩。第10页/共42页准同生白云岩准同生白云岩指刚沉积不久的碳酸钙沉指刚沉积不久的碳酸钙沉积物，虽然其沉积环境条件并未变化，但它已基本上积物，虽然其沉积环境条件并未变化，但它已基本上脱离了其沉积的水体，基本上不再受其沉积水体的影脱离了其沉积的水体，基本上不再受其沉积水体的影响，是通过交代作用或白云化作用而生成的白云岩。响，是通过交代作用或白云化作用而生成的白云岩。成岩白云岩成岩白云岩指碳酸钙沉积物在其成岩作指碳酸钙沉积物在其成岩作用过程中由交代作用或白云化作用所生成的白云岩。用过程中由交代作用或白云化作用所生成的白云岩。后生白云岩后生白云岩指在石灰岩形成以后，由交代指在石灰岩形成以后，由交代作用或白云化作用生成的白云岩。作用或白云化作用生成的白云岩。第11页/共42页3、其它白云岩术语、其它白云岩术语碎屑白云岩碎屑白云岩生物白云岩生物白云岩化学白云岩化学白云岩风化白云岩风化白云岩地层白云岩地层白云岩 构造白云岩构造白云岩第12页/共42页二二 白云岩的生成机理白云岩的生成机理Mechanisms of dolomitization白云岩的成因问题，主要是白云岩的生成白云岩的成因问题，主要是白云岩的生成机理问题，是碳酸盐岩岩石学中最复杂的、争机理问题，是碳酸盐岩岩石学中最复杂的、争论时间最久的、最难解决的问题之一。论时间最久的、最难解决的问题之一。20世纪世纪60年代以来，出现了一系列的白云年代以来，出现了一系列的白云化学说。化学说。第13页/共42页（一）、原生沉淀作用（一）、原生沉淀作用primary precipitation以化学沉淀的方式从水体中直接沉淀出来以化学沉淀的方式从水体中直接沉淀出来的白云石。的白云石。现在，在常温常压条件下，在实验室中现在，在常温常压条件下，在实验室中尚尚未合成出未合成出真正的、化学计量的白云石。真正的、化学计量的白云石。在已发现的近代白云石实例中，最在已发现的近代白云石实例中，最“过硬过硬”的原生白云石的实例有两个。的原生白云石的实例有两个。第14页/共42页澳大利亚南部的考龙泻湖中的白云石澳大利亚南部的考龙泻湖中的白云石特点：水很咸、特点：水很咸、PH值很高、植物很茂盛值很高、植物很茂盛通过光合作用，植物从水中吸取通过光合作用，植物从水中吸取CO2，从，从而使水的而使水的PH增高，就促使白云石沉淀。增高，就促使白云石沉淀。湖水中的白色悬浮物是很细的高镁方解石湖水中的白色悬浮物是很细的高镁方解石和富钙白云石。和富钙白云石。据测定，白云石的堆积速度为据测定，白云石的堆积速度为0.20.5mm/年。真是太快了年。真是太快了!第15页/共42页（二）同生白云化作用（二）同生白云化作用机机理理：在在沉沉积积物物水水界界面面处处形形成成的的方方解解石石被被白白云石交代。云石交代。环境：环境：l浅水（冬春浅水（冬春30cm深，夏秋仅少量盐水）深，夏秋仅少量盐水）lpH值高（值高（9.510）白云石特征：白云石特征：内内部部为为化化学学计计量量的的白白云云石石（Ca50Mg50（CO3）100），外部富钙。），外部富钙。美国加利福尼亚州深泉湖（盐湖）美国加利福尼亚州深泉湖（盐湖）第16页/共42页（三）、毛细管浓缩作用（三）、毛细管浓缩作用准准同生白云化作用同生白云化作用Capillary concentrationPenecontemporaneous dolomitization在现代在现代热带地区热带地区的的潮上带潮上带，其表层的碳酸，其表层的碳酸盐沉积物中正在进行着准同生白云化作用。盐沉积物中正在进行着准同生白云化作用。第17页/共42页1、原理原理 热带地区潮上带，刚沉积的疏松的文石颗粒间的正常热带地区潮上带，刚沉积的疏松的文石颗粒间的正常海水在海水在干热气候干热气候中不断蒸发。同时海水又通过毛细管作用，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。久而久源源不断地补充到这些疏松的沉积物的颗粒之间。久而久之，粒间水的盐度增大，从这种盐水中首先沉淀出来的是之，粒间水的盐度增大，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石膏，使粒间水或表层积水的Mg/Ca高高达达20:1甚至更高甚至更高（正常海水的（正常海水的Mg/Ca约为约为3:14:1）。这种高镁的粒间）。这种高镁的粒间盐盐水水或表层水经常与文石颗粒相接触，使文石被交代，被白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。云化，即使文石转化为白云石。第18页/共42页准同生白云化的其它表现形式图解准同生白云化的其它表现形式图解第19页/共42页具潮上环境特征，如蒸发矿物具潮上环境特征，如蒸发矿物(石膏、石膏、石盐等石盐等)。2、特征、特征晶粒细小，为泥晶、粉晶晶粒细小，为泥晶、粉晶颜色为黄色、土黄色颜色为黄色、土黄色因离陆源较近，含泥质因离陆源较近，含泥质岩层厚度以薄层为主岩层厚度以薄层为主第20页/共42页第21页/共42页（四）、回流渗透白云化作用（四）、回流渗透白云化作用Dolomitization by seepage-refluxion在潮上地带形成的高镁粒间盐水，当其对表层沉在潮上地带形成的高镁粒间盐水，当其对表层沉积的的白云化基本完了时，产生这种高镁盐水的地质积的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，那么多余的高镁盐水条件还仍然持续存在，那么多余的高镁盐水必然会向必然会向下回流下回流。1、原理原理这种向下回流渗透的高镁盐水，在其穿过下伏的这种向下回流渗透的高镁盐水，在其穿过下伏的碳酸钙沉积物或石灰岩时，碳酸钙沉积物或石灰岩时，必然会使它们发生白云石必然会使它们发生白云石化化；从而形成白云岩或部分白云化的石灰岩。；从而形成白云岩或部分白云化的石灰岩。第22页/共42页戴菲斯等（戴菲斯等（Deffeyes et al.，1965）曾以）曾以拉丁美洲小安的列斯群岛博内尔岛的潮上地区拉丁美洲小安的列斯群岛博内尔岛的潮上地区及泻湖为例，对这一作用进行了详细的论述。及泻湖为例，对这一作用进行了详细的论述。第23页/共42页晶粒一般较粗，多在粉晶以上，如砂糖晶粒一般较粗，多在粉晶以上，如砂糖状白云岩。状白云岩。2、特征、特征形成较晚，一般在成岩期的，甚至是成形成较晚，一般在成岩期的，甚至是成岩期以后的。岩期以后的。常与准同生常与准同生白云岩伴生，底面白云岩伴生，底面参差不齐，呈锯齿参差不齐，呈锯齿状等。状等。第24页/共42页 原原生生沉沉淀淀、同同生生白白云云化化、准准同同生生白白云云化化（毛细管浓缩）和回流渗透白云化的共同点：（毛细管浓缩）和回流渗透白云化的共同点：干燥炎热的气候高干燥炎热的气候高Mg/Ca盐水盐水盐水白云石盐水白云石第25页/共42页（五）、混合白云化作用（五）、混合白云化作用Dorag dolomitization还有一些白云岩，如广泛分布的与陆表海陆棚或还有一些白云岩，如广泛分布的与陆表海陆棚或构造高地共生的白云岩，并没有蒸发岩，也缺乏潮上环构造高地共生的白云岩，并没有蒸发岩，也缺乏潮上环境的成因标志。境的成因标志。前述三种白云石生成的机理，都有一个共同点，前述三种白云石生成的机理，都有一个共同点，即都需要干热的气候，都需要高即都需要干热的气候，都需要高Mg/Ca比率的盐水，都比率的盐水，都把白云石当作一种蒸发矿物看待。把白云石当作一种蒸发矿物看待。巴迪奥札曼尼（巴迪奥札曼尼（Badiozamani，1973)提出了提出了大大气水（淡水）与海水混合气水（淡水）与海水混合的白云化作用的机理。的白云化作用的机理。第26页/共42页Badiozamani首先用实验方法证明首先用实验方法证明大气大气水水与与正常海水正常海水的的混合液混合液对方解石和白云石的饱对方解石和白云石的饱和程度的影响。和程度的影响。1、原理原理在海水为在海水为530%的混合液的混合液范围内，将发生方范围内，将发生方解石被白云石交代解石被白云石交代的作用，即白云化的作用，即白云化作用。作用。第27页/共42页Badiozamani用这一混合白云化作用的用这一混合白云化作用的机理解释美国威斯康星的中奥陶统的白云岩的机理解释美国威斯康星的中奥陶统的白云岩的成因，得到了满意的效果。成因，得到了满意的效果。第28页/共42页第29页/共42页（六）、淡水白云化作用（六）、淡水白云化作用 Folk和和Land指指出出，在在变变盐盐度度的的环环境境中中，在在淡淡水水和和海海水水的的混混合合带带中中，以以及及在在其其他他淡淡化化或或淡淡水水作作用用的的环环境境中中，都都可可以以形形成成白白云云石石，溶溶液液的的Mg/Ca比率只要近于比率只要近于1:1即可。即可。第30页/共42页（七）调整白云化作用（七）调整白云化作用 在在大大气气水水的的影影响响下下，原原来来的的碳碳酸酸盐盐沉沉积积物物的的成成分分，经经过过淋淋滤滤、溶溶解解作作用用和和交交代代作作用用，在在化化学学成成分分及及矿矿物物成成分分上上进进行行重重新新组组合合或或调调整整而而发发生生白白云云化化。所所需需的的Mg2+来来自自隆隆升升区区高高镁镁方方解解石石的溶解。的溶解。第31页/共42页当海平面下降使沉积物中的高镁方解石暴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，高镁方解石就会发生溶解，露于大气淡水中时，高镁方解石就会发生溶解，释放出释放出Mg2+，使该处或下伏的碳酸盐沉积物发，使该处或下伏的碳酸盐沉积物发生白云石化。生白云石化。基本原理基本原理这种白云石化作用所需要的镁就来自沉积物本身，这种白云石化作用所需要的镁就来自沉积物本身，不需要另外的镁来源。不需要另外的镁来源。它所需要的条件它所需要的条件主要是海平面相对下降主要是海平面相对下降，使原生，使原生沉淀的不稳定的碳酸盐矿物暴露于大气水作用下，从而沉淀的不稳定的碳酸盐矿物暴露于大气水作用下，从而使这些不稳定的碳酸盐矿物发生溶解作用和调整白云化使这些不稳定的碳酸盐矿物发生溶解作用和调整白云化作用。作用。第32页/共42页能直接生成白云石的生物，现在只知道一能直接生成白云石的生物，现在只知道一种，即种，即海胆海胆。海胆牙齿的致密轴带含有白云石。海胆牙齿的致密轴带含有白云石。1、生物白云化作用生物白云化作用但许多生物可以沉积出镁方解石。在成岩但许多生物可以沉积出镁方解石。在成岩作用过程中，镁方解石中的镁可以释放出来，作用过程中，镁方解石中的镁可以释放出来，从而形成富镁的粒间水，这种粒间水可以使其从而形成富镁的粒间水，这种粒间水可以使其周围的碳酸钙白云化。周围的碳酸钙白云化。（八）、其他白云化作用（八）、其他白云化作用第33页/共42页在沉积物被埋藏以后，在成岩作用阶段，在沉积物被埋藏以后，在成岩作用阶段，白云石可以作为砂岩的胶结物而出现。白云石可以作为砂岩的胶结物而出现。2、埋藏白云化作用埋藏白云化作用4、碎屑白云石、碎屑白云石3、热液白云石和变质白云石、热液白云石和变质白云石第34页/共42页（九）、（九）、控制白云石结晶的主要因控制白云石结晶的主要因素素Mg/Ca、盐度和结晶速度、盐度和结晶速度白云石是一种很难形成的矿物，其晶格是白云石是一种很难形成的矿物，其晶格是Ca2+、Mg2+、CO32-离子层相互交替而成。由于离子层相互交替而成。由于Ca2+和和Mg2+性质相似，在自然界的结晶作用过程中，很难性质相似，在自然界的结晶作用过程中，很难使他们严格地分离。使他们严格地分离。Folk和和Land(1975)在对各种环境中的白云石在对各种环境中的白云石结晶作用进行研究之后，提出了控制白云岩结晶作结晶作用进行研究之后，提出了控制白云岩结晶作用的用的主要因素主要因素为溶液的为溶液的Mg/Ca比率比率、盐度盐度和和结晶速结晶速度度。第35页/共42页但是，如果溶液很稀即但是，如果溶液很稀即溶液的盐度很低溶液的盐度很低，缺乏干扰离子，而且缺乏干扰离子，而且结晶速度很慢结晶速度很慢，那么，那么Mg2+和和Ca2+就可能较好地分离，形成各自的离子层，就可能较好地分离，形成各自的离子层，从而有可能形成化学计量的白云石。从而有可能形成化学计量的白云石。相反，如果溶液相反，如果溶液盐度较高盐度较高，干扰或竞争离，干扰或竞争离子较多，子较多，结晶速度也较快结晶速度也较快，那么晶格要求相当，那么晶格要求相当严格的白云石就难以形成了。严格的白云石就难以形成了。例如，在蒸发条件下，虽然有高浓度的例如，在蒸发条件下，虽然有高浓度的Mg2+、Ca2+、CO32-离子，但要它们结晶成晶格构造要求严离子，但要它们结晶成晶格构造要求严格的白云石，却是困难的。格的白云石，却是困难的。第36页/共42页但在大气淡水环境中，由于但在大气淡水环境中，由于离子浓度很低离子浓度很低，晶体生长几乎不受杂质干扰。当晶体生长几乎不受杂质干扰。当结晶速很慢结晶速很慢时，时，矿物与周围的溶液将处于近理论上的平衡状态。矿物与周围的溶液将处于近理论上的平衡状态。这时，即使这时，即使Mg/Ca比率很低甚至接近于比率很低甚至接近于1:1，也，也可以形成有序的化学计量成分的白云石。可以形成有序的化学计量成分的白云石。Folk和和Land指出，在变盐度的环境中，指出，在变盐度的环境中，在淡水和海水的混合带中，以及在其他淡化或在淡水和海水的混合带中，以及在其他淡化或淡水作用的环境中，都可以形成白云石，溶液淡水作用的环境中，都可以形成白云石，溶液的的Mg/Ca比率只要近于比率只要近于1:1即可。即可。第37页/共42页Folk和和Land还设计了一个盐度、还设计了一个盐度、Mg/Ca与白云石和方解石结晶范围图解。与白云石和方解石结晶范围图解。第38页/共42页二、白云岩的主要类型二、白云岩的主要类型1.准同生（或同生）及早期成岩白云岩准同生（或同生）及早期成岩白云岩（1）与蒸发岩准同生白云岩）与蒸发岩准同生白云岩与蒸发岩共生，微晶，见纹层、鸟眼、干裂等与蒸发岩共生，微晶，见纹层、鸟眼、干裂等（2）与石灰岩共生的早期成岩白云岩）与石灰岩共生的早期成岩白云岩微晶白云岩微晶白云岩豹斑、疙瘩白云岩豹斑、疙瘩白云岩生物灰岩生物灰岩（3）与陆源沉积物成互层的同生白云岩）与陆源沉积物成互层的同生白云岩无蒸发岩和灰岩：与红层共生的同生白云岩无蒸发岩和灰岩：与红层共生的同生白云岩（4）分散在陆源沉积物中的同生白云石晶体）分散在陆源沉积物中的同生白云石晶体蒸发潮坪砂粒间析出的白云石晶体蒸发潮坪砂粒间析出的白云石晶体（5）生物作用生成的同生白云岩）生物作用生成的同生白云岩第39页/共42页2.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3.晚期成岩及后生白云岩晚期成岩及后生白云岩（1）层内白云岩）层内白云岩（2）沿地层不连续面形成的白云岩）沿地层不连续面形成的白云岩（3）后生白云岩）后生白云岩第40页/共42页本节要点：l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）l回流渗透白云化机理（重点）回流渗透白云化机理（重点）l混合白云化机理（重点）混合白云化机理（重点）l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41页/共42页谢谢您的观看！第42页/共42页