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第四章 自生沉积岩类(碳酸盐)

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第三章 自生沉积岩类一、碳酸盐的定义二、碳酸盐岩的成分特征三、碳酸盐岩的结构四、碳酸盐岩的孔隙五、碳酸盐岩的成岩后生作用及沉积构造六、碳酸盐的分类和命名七、碳酸盐的类型1. 碳酸盐岩 —— 由沉积的碳酸盐矿物 (成,主要的岩石类型为石灰岩 (0%)和白云石 (0%)。2. 统计资料 :A.碳酸盐岩约占沉积岩总量 20%,在地壳中分布仅次于泥质岩和砂岩。B.在我国,沉积岩占全国总面积 75%,而碳酸盐岩占沉积岩覆盖面积的 55%。南方: Z、 T;北方: 、碳酸盐岩的定义第三章 自生沉积岩类一、碳酸盐的定义二、碳酸盐岩的成分特征三、碳酸盐岩的结构四、碳酸盐岩的孔隙五、碳酸盐岩的成岩后生作用及沉积构造六、碳酸盐的分类和命名七、碳酸盐的类型1、化学成分:主要化学成分: (纯 )白云岩的化学成分: 极少量的微量元素: V、 作为判别环境的标志。 、 43%)、 %)、 42%)及 ,其它氧化物(3%): 、碳酸盐岩的成分特征1、化学成分:可用 18O/1613C/12确定环境。即:(1) 同位素 (18O/16O):物成因与无机成因(2) 同位素 ( 13C/12C ):区分海水与淡水二、碳酸盐岩的成分特征2.矿物成分 :(1) 碳酸盐岩的矿物成分:碳酸盐矿物文石 —— 斜方晶系 太稳定高镁方解石 —— 三方晶系,含 1低镁方解石 —— 三方晶系,含 2白云石 —— 自生碳酸盐矿物 : 菱镁矿、菱铁矿、菱锰矿等非碳酸盐矿物自生矿物 : 石膏、硬石膏、岩盐、钾镁盐矿物等陆源矿物混入物2.矿物成分 :(2) 矿物的转化:文石 遇淡水作用 方解石 析出 高镁方解石被埋藏生成岩变化因此在地质历史时期中石灰岩的主要碳酸盐矿物都是方解石。第三章 自生沉积岩类一、碳酸盐的定义二、碳酸盐岩的成分特征三、碳酸盐岩的结构四、碳酸盐岩的孔隙五、碳酸盐岩的成岩后生作用及沉积构造六、碳酸盐的分类和命名七、碳酸盐的类型(一 ) 碳酸盐岩结构分类1、 粒屑结构 : 经波浪或流水搬运、沉积而成的碳酸盐岩;是由颗粒 (内碎屑、生物碎屑、包粒、团粒、团块 )和填隙物、孔隙构成。2、 生物骨架结构 : 由原地生长的生物骨架构成的生物灰岩、礁灰岩。3、 泥晶结构/微晶结构 : 有化学或生物化学作用沉淀的灰岩、白云岩。4、 残余结构 : 交代作用和重结晶作用形成 。二、碳酸盐岩的结构1、 粒屑结构 :由颗粒、泥晶基质 (或灰泥杂基 )、亮晶胶结物、孔隙等四种结构组分构成,也称 “ 颗粒结构 ” 。颗粒类型包括: 内碎屑 (无内部结构的碳酸盐岩软泥颗粒 ) 鲕粒和豆粒 生物碎屑 (骨粒 ) 团粒 (不具有内部结构的粪团粒 ) 团块 (颗粒集合体 ) 核形石注意:碎屑结构与粒屑结构的异同(二 ) 碳酸盐岩结构特征 内碎屑由盆地内部弱固结的碳酸盐沉积物经岸流、潮汐或波浪作用破碎、搬运、沉积的碎屑。内碎屑按直径大小分为:砾屑:> 2 屑结构亮晶内碎屑灰岩粒屑灰岩素描图(何起祥, 1978)由粉级 (碳酸盐在弱水动力条件下沉积形成的。球状 一圈或多圈规则的同心纹围绕一个核心组成,核心通常是一个碳酸盐颗粒或陆源碎屑。鲕粒直径在 鲕粒的分类:真鲕; 假鲕; 复鲕;薄皮鲕; 变形鲕; 变晶鲕;负鲕 鲕粒 (豆粒 )真鲕粒被亮晶方解石胶结而成。鲕粒具同心纹层,鲕心多为生物或碳酸盐颗粒或陆源碎屑,可见方解石沿同心层交代呈星散状,鲕粒被亮晶方解石胶结。真鲕 ,亮晶方解石胶结指几个鲕粒粘结在一起,其外又被大的包壳包围的鲕粒,是在原生沉积时形成的。鲕粒的一种,当包壳厚度小于核心半径的称为薄皮鲕,包壳同心层数可少至一层,呈薄皮包覆于核心之外。大于核心半径则为正常鲕。指已经沉积的鲕粒,在胶结之前,受底流冲刷或拖拽作用,使之变形而成变形鲕。但这种变形鲕与正常鲕在成岩后期多受压溶变形所形成的“压溶变形鲕”不同,后者的特点是鲕粒破碎,并伴有包壳碎片,常与缝合线伴生。变形鲕属于同生变形的鲕粒。鲕粒重结晶后呈单晶或多晶的球形颗粒就叫变晶鲕,变晶鲕的形成时间较早,多是重结晶的方解石晶体。负鲕灰岩的鲕内孔洞(叫负鲕孔 )可以储积油气,成为油气储积层。变晶鲕破碎的生物骨骼碎屑。骨骼的组分指示水深、水温、盐度和水流特征等;骨骼的门类、分选和磨园,可提供环境标志。 生物碎屑 (骨屑 )不具内部结构的碳酸盐球状、椭球状的颗粒。一般认为是生物的粪便。 团粒由几个碳酸盐颗粒被灰泥或藻类粘结在一起而形成 —— 也称为葡萄石。 团块特殊形状的藻灰岩 核形石与鲕粒的区别:圈层不规则,核心颗粒较大,已厘米级区别。图中 A、 B、 C、 D、 E、 物碎屑、团粒、团块、豆粒、核形石泥晶方解石 :为粒度为小于 械作用形成;晶体大小不均匀,晶体间界限可直可弯,易重结晶为微晶方解石。亮晶方解石 :为粒度通常大于 净透明的亮晶方解石,化学结晶作用形成。 亮晶方解石常发育栉状结构、连生结构。注意:粒屑结构的填隙物以碎屑结构填隙物的异同填隙物 : 泥晶方解石(泥晶基质)和亮晶方解石悬挂式胶结物 (针状方解石 )(视域直径为 (路凤香等, 2002)2、 生物骨架结构原地生长的底栖固着生物通过生命活动,由生物骨架和伴生的生物化学组分构成的结构,也称生物结构。常见于礁灰岩中。(二 ) 碳酸盐岩结构特征3、结晶结构(化学结构)按照结晶程度可分为 :非晶质结构:非晶质结构见于一些化学或胶体化学成因的岩石类型中 , 如硅质岩 、 磷灰岩等 。隐晶质结构:隐晶质结构由微晶矿物集合体组成显晶质结构:显晶质结构按照结晶颗粒的大小分为:粗晶 ( >2晶 ( 晶 (晶 ((二 ) 碳酸盐岩结构特征结晶(化学)结构(何启祥, 1978)图中 A、 B、 形结构、它形结构第三章 自生沉积岩类一、碳酸盐的定义二、碳酸盐岩的成分特征三、碳酸盐岩的结构四、碳酸盐岩的孔隙五、碳酸盐岩的成岩后生作用及沉积构造六、碳酸盐的分类和命名七、碳酸盐的类型四、碳酸盐岩的孔隙1.按孔隙大小分:洞2.按成因分:(1) 原生孔隙:粒间孔隙、生物骨架孔、粒内孔、遮蔽孔、生物虫孔(虫穴)、鸟眼孔。(2) 次生孔隙:铸模孔、粒内溶孔、粒间溶孔、晶间孔、裂缝。第三章 自生沉积岩类一、碳酸盐的定义二、碳酸盐岩的成分特征三、碳酸盐岩的结构四、碳酸盐岩的孔隙五、碳酸盐岩的成岩后生作用及沉积构造六、碳酸盐的分类和命名七、碳酸盐的类型五、碳酸盐岩的成岩后生作用及沉积构造1、成岩后生变化(1) 胶结作用; (2) 压实作用;(3) 重结晶作用; (4) 白云石化作用。2、几种沉积构造(1) 示底构造(2) 鸟眼构造(窗孔构造)(3) 缝合线构造(4) 叠层构造(1) 示底构造在碳酸盐岩的原生孔洞中 , 有两种不同的充填物 , 在孔洞的底部或下部 , 为泥屑 、 粉屑等内碎屑充填 , 色较暗;孔洞的顶部或上部为亮晶方解石充填 , 色较浅 , 两者之间界面平直 , 能表示岩层的顶和底 。(2) 鸟眼构造 (窗孔构造 )主要出现在泥晶灰岩 、 微晶白云岩 、 球粒灰岩 、 粉屑 、 砂屑灰岩中的原生小孔洞 , 被亮晶方解石或硬石膏充填 。出现在潮上带和潮间带上部的沉积物中。成因:气泡、收缩、生物成因等 。(3) 缝合线构造缝合线是一种裂缝构造 。 常见于碳酸盐岩中 , 但也出现在石英砂岩 、 硅质岩及蒸发岩中 。在岩层的切面上,它呈现为锯齿状的曲线 —— 缝合线;在平面上,它呈现的参差不齐凹凸起伏的面 —— 缝合面;从立体上看,这些凹下或凸起的大小不等的柱体 —— 缝合柱。(3) 缝合线构造缝合线大小: 1十厘米(起伏)产状:有的与层面平行,甚至与层面一致,有的则与层面交叉。(4) 叠层构造具有叠层构造的岩石称叠层石。叠层石的形态变化多样 , 明显地受环境因素的制约 。 基本形态有层状 、 波状 、 柱状及锥状 。山东汶南寒武系安徽淮南寒武系叠层石的形态与水动力条件有关第三章 自生沉积岩类一、碳酸盐的定义二、碳酸盐岩的成分特征三、碳酸盐岩的结构四、碳酸盐岩的孔隙五、碳酸盐岩的成岩后生作用及沉积构造六、碳酸盐的分类和命名七、碳酸盐的类型1. 化学成分分类:碳酸盐占 50%以上 (, 主要用于经济地质上的分类 , 区分矿与非矿 , 在岩类学研究上一般不以此为分类标准 。六、碳酸盐岩的分类和命名2. 矿物成分分类:内源 ( 盆地 ) — 方解石 、 白云石 、 菱铁矿等物质组成 ( 来源 ) 外源 ( 陆源碎屑 ) 碎屑粘土矿物 陆源的自生的(1) 石灰岩:方解石 >50%;白云岩:白云石 >50%,而对于纯的碳酸盐来说量须达 90%或 95%以上 。(2) 灰岩与白云岩的过渡类型(3) 灰岩 、 白云岩与粘土岩的过渡类型(4) 方解石 、 白云石粘土 /砂混合的岩类举一个例子:泥质 15%、 白云石 30%、 方解石 55%→ 含泥云灰岩六、碳酸盐岩的分类和命名岩类 方解石 % 白云石 % 岩石名称 岩石简称石灰岩类100酸盐岩的分类和命名岩类 方解石( %) 1或白云石( %) 2粘土( % ) 岩石名称 1 岩石名称 2石灰岩(或白云岩)100~9090~7575~50 0~1010~2525~50 石灰岩含泥石灰岩泥灰岩白云岩含泥白云岩泥云岩泥岩50~2550~7510~25 50~7575~9090~100 灰质泥岩含灰泥岩泥岩白云质泥岩含云泥岩泥岩方解石 (或白云石 )与粘土矿物见过渡类型的岩石六、碳酸盐岩的分类和命名岩类 方解石( %) 白云石( %) 粘土(砂) % 岩石名称石灰岩 50~7050~7550~7510~2525~1050~2510~2525~5010~25含泥(砂)含云石灰岩含云泥(砂)灰岩含泥(砂)云灰岩白云岩 10~2510~2525~50 50~7550~7550~7510~2525~5010~25含泥(砂)含灰白云岩含灰(砂)泥云岩含泥(砂)灰云岩泥(砂)岩类10~2525~5010~2510~2510~2525~5050~7550~7550~70 含灰含云泥(砂)岩含云灰质泥(砂)岩含灰云质泥(砂)岩根 据方解石、白云石、粘土(或砂)的混合岩类六、碳酸盐岩的分类和命名3. 结构 、碳酸盐岩的分类和命名(1) 福克 (0年代的分类:强调亮晶方解石 (高能 )与灰泥① 颗粒灰岩: 是经过波浪及流水作用或重力作用形成的岩石类型,具有典型的粒屑结构特征。 (异常化学岩 )② 微晶灰岩: 为化学 — 生物化学成因,形成于低能环境,具微晶或泥晶结构。 (正常化学岩 )③ 生物灰岩:以生物作用为主形成的石灰岩,具有典型的生物骨架结构。④ 重结晶改造的晶粒灰岩 (成岩改造 )A.主要贡献:① 把碎屑岩的成因观点引入碳酸盐岩的分类;② 把灰泥与杂基等同;③ 把颗粒类型细分。B.不足:① 只强调灰泥的带走,亮晶 /灰泥比,不强调环境中灰泥的产出(因为灰岩形成时,灰岩颗粒的磨损也可以形成灰泥 );② 不符合岩石学一般分类原则,无矿物的主次关系 (背离了少前多后的原则 );③ 没有强调颗粒 /灰泥的比值。石灰岩分类( 1959)Ⅰ Ⅱ ⅢⅣ异常化学岩正常化学岩亮晶方解石胶结物 微晶方解石基质 微晶方解石 无异化颗粒内碎屑内碎屑亮晶石灰岩 内碎屑微晶石灰岩 微晶石灰岩扰动微晶石灰岩原地礁岩鲕粒生物亮晶石灰岩鲕粒亮晶石灰岩生物微晶石灰岩鲕粒微晶石灰岩化石球粒球粒亮晶石灰岩 球粒微晶石灰岩生物岩亮晶方解石微晶方解石图1 3 - 3 石灰岩的结构分类(据福克,1 9 6 2 )异化颗粒类型福克的分类,1959年颗粒灰岩 颗 粒 百分含量 主 要 填隙物 内碎屑 骨屑 鲕粒 团粒 团块 混合 原 地 固着 生 物灰岩 亮晶 亮 晶 内碎 屑 灰岩 亮 晶 骨屑灰岩 亮 晶 鲕粒灰岩 亮 晶 团粒灰岩 亮 晶 团块灰岩 亮 晶 颗粒灰岩 大于5 0 % 泥晶 泥 晶 内碎 屑 灰岩 泥 晶 骨屑灰岩 泥 晶 鲕粒灰岩 泥 晶 团粒灰岩 泥 晶 团块灰岩 泥 晶 颗粒灰岩 50 - 25% 泥晶 内 碎 屑泥 晶 灰岩 骨 屑 泥晶灰岩 鲕 粒 泥晶灰岩 团 粒 泥晶灰岩 团 块 泥晶灰岩 颗 粒 泥晶灰岩 25 - 10% 泥晶 含 内 碎屑 泥 晶灰岩 含 骨 屑泥 晶 灰岩 含 鲕 粒泥 晶 灰岩 含 团 粒泥 晶 灰岩 含 团 块泥 晶 灰岩 含 颗 粒泥 晶 灰岩 小于10% 泥晶 泥晶灰岩或微晶灰岩 生 物 礁灰岩 生 物 层灰岩 生 物 丘灰岩 重结晶灰岩 具残余结构 灰岩结构 —— 成因分类4. 白云岩的分类:六、碳酸盐岩的分类和命名按成因分为:原生白云岩 :准同生或同生的交代白云岩 (交代证据不明显 )和原生沉淀的白云岩。次生白云岩 :石灰岩经过成岩后期白云岩化形成的白云岩或白云质灰岩。由于白云岩的成因一直存在争议,白云岩分类没形成自己的独立体系,并以石灰岩的成分成因分类为参考。颗粒灰岩白云岩化 内碎屑白云岩生物白云岩白云岩化强度原生结构类型弱到中等(白云石< 50% )砾屑白云岩砂屑白云岩粉屑白云岩泥屑白云岩叠层石白云岩 、层纹石白云岩 、核形石白云岩 、凝块石白云岩 、有结构残余(白云石> 50%)无结构残余(白云石> 90%) 强烈变化内碎屑 白云化内碎屑灰岩残余内碎屑灰质白云岩、白云岩细晶白云岩中晶白云岩粗晶白云岩巨晶白云岩不等晶白云岩结 核 状 白云岩 、 倥侗 状 白 云岩 、 斑块状白云岩 、角 砾 状 白云岩生物(屑) 白云化生物 ( 屑 )灰岩残余生物 ( 屑 ) 灰质白云岩 、 白云岩鲕(豆)粒 白云化鲕 ( 豆 )粒灰岩残余鲕 ( 豆 ) 粒灰质白云岩 、 白云岩团粒 白云化团粒灰岩 残余团粒灰质白云岩 、 白云岩团块 白云化团块灰岩 残余团块灰质白云岩 、 白云岩微晶 白云化微晶灰岩 残余微晶灰质白云岩固 着 生物 灰岩白云化白云化生物礁灰岩 、 生物层灰岩 、生物丘灰岩残余生物礁 、 生物层灰岩 、 生物丘灰质白云岩 、 白云岩准 同 生白 云岩微晶、泥晶、极细晶白云岩白云岩分类(曾允孚等, 1980)5. 灰岩命名的原则:六、碳酸盐岩的分类和命名灰岩的命名原则:颗粒结构 : 颜色 +填隙物 +结构 +矿物成分 (基本矿物成分 ),应结合岩石的矿物成分、结构构造、成岩后生变化及颜色等进行综合命名。微 )晶结构: 颜色 +结构 +生沉积岩类一、碳酸盐的定义二、碳酸盐岩的成分特征三、碳酸盐岩的结构四、碳酸盐岩的孔隙五、碳酸盐岩的成岩后生作用及沉积构造六、碳酸盐的分类和命名七、碳酸盐的类型(一 ) 石灰岩类七、碳酸盐岩的类型1、内碎屑灰岩:( 1)亮晶内碎屑灰岩成因:高能、稳定环境,如滨浅海;特征:颗粒支撑、具波痕、交错层理( 2)泥晶内碎屑灰岩成因:高能、不稳定环境,如浊流;特征-基质支撑、具粒序层理。(一 ) 石灰岩类内碎屑: 大到砾屑级,小到粉屑级。圆度因搬运磨蚀而有所差别填隙物: 灰泥基质,或亮晶胶结物或者两者均有。形成环境: 高能浅滩环境,磨圆好、分选较好、亮晶方解石胶结,常伴生波痕和交错层理以及冲刷充填构造等。七 、碳酸盐岩的类型2、生物碎屑灰岩:1)亮晶生物碎屑灰岩成因:高能、稳定环境,如滨浅海;特征:颗粒支撑、具波痕、交错层( 2)泥晶生物碎屑灰岩成因:低能、稳定(静水)环境,如潮下带;特征-基质支撑、块状层理。( 3)生物碎屑种类海百合茎、珊瑚、介形虫、有孔虫、藻类、层孔虫、双壳、腕足类等。七、碳酸盐岩的类型3、鲕粒灰岩:由鲕粒构成,填隙物可以是灰泥基质或亮晶胶结物。特征:颗粒支撑、具波痕、交错层理;成因: 温暖浅水、中等搅动;一般形成于温暖的、中等能量的浅海环境,如台地边缘浅滩 (鲕滩 )、潮汐协坝或潮汐三角洲等环境。4、藻灰岩: 典型的生物-生物化学成因5、生物礁灰岩: 主要造礁生物:钙藻、珊瑚、层孔虫、海綿、苔藓虫七、碳酸盐岩的类型6、泥晶 (微晶 )灰岩:泥晶 (微晶 )灰岩中的颗粒含量较低,一般小于 10%,还含有少量陆源碎屑。泥晶 (微晶 )灰岩外观致密、均一。水平层理或微波状层理发育。思考题1、组成碳酸盐岩的矿物成分是什么 ?2、碳酸盐岩的结构类型?粒屑结构与碎屑结构的异同?3、方解石与白云石在显微镜下怎样区别 ?4、亮晶方解石与泥晶方解石在显微镜下的区别?5、碳酸盐岩的分类原则?6、常见的碳酸盐岩的岩石类型有哪些 ?各有什么特征?砂屑亮晶灰岩鲕粒 (或豆粒 )亮晶灰岩生物碎屑灰岩微晶灰岩泥晶粉屑白云岩粉晶白云岩细晶白云岩粗晶灰岩
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