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第十一章碳酸盐岩概论(一)
主要研究讨论碳酸盐岩的矿物成分、化学成分、结构组分、碳酸盐岩的构造和颜色及其成因
第一节绪言
碳酸盐岩是主要由方解石和白云石等碳酸盐矿物组成的沉积岩。
石灰岩和白云岩是碳酸盐岩的主要岩石类型。
碳酸盐岩分布很广,在沉积岩中居第三位;
重要的生油岩和储油岩。在当前国内外的大油气田中,碳酸盐岩产层占50%,产量占60%。
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在碳酸盐岩成因方面的成果:
非单一的化学成因;能量观点;白云石及白云岩生成机理;碳酸盐沉积物的沉积后作用。
在碳酸盐岩特征与分类方面:
化石岩石学;结构一成因分类。
在各类碳酸盐岩的分布与组合方面:
现代碳酸盐沉积模式。
在研究方法方面:
碳酸盐岩的研究方法;深水海洋碳酸盐沉积的研究。
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在成因研究方面:碳酸盐沉积后作用的研究取得了重要成果。
在特征和分类方面:现代碳酸盐研究取得了可喜的进展;发展了我国自己的化石岩石学或化石碎片岩石学;建立了具有我国特点的碳酸盐岩分类方案。
在沉积环境和沉积相研究方面:古代碳酸盐岩的沉积环境及沉积相的研究也日益深入了;区域性的碳酸盐岩岩相古地理学研究也有了重大的发展。
在研究手段方面:碳酸盐岩研究手段日趋完善。
在矿产资源勘探方面:在油气勘探中得到广泛应用;在许多金属与非金属矿产勘探中日益受到重视;在建材及化工勘探方面也取得了显著效益。
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3、今后研究要点
1)加强海相碳酸盐岩层序地层学研究。结合国外理论和实践,进一步深化我国海相层序地层学基础理论研究,按照不同大地构造单元,建立较完整的理论体系。
2)探索和建立海相碳酸盐岩高分辨率层序地层学,有效地为石油勘探和矿产预测服务,创造新思路,开拓新领域。
3) 完善碳酸岩岩相古地理研究及制图工作。中一小比例尺岩相古地理研究及制图从理论到方法已有了很大发展,从矿产预测角度,以后应加强大一中比例尺碳酸盐岩岩相古地理研究及制图,为勘探地层一岩性油气藏提供地质依据。
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第二节碳酸盐岩的物质成分
一、碳酸盐岩矿物成分
(一)碳酸盐矿物
主要由方解石(低镁方解石)及白云石两种碳酸盐矿物组成。现代的碳酸盐沉积物中还常见高镁方解石、文石。此外在一定的环境条件下还可有铁白云石、菱镁矿、菱锰矿、菱铁矿等碳酸盐矿物。
以方解石为主的碳酸盐岩称石灰岩,以白云石为主的碳酸盐岩称白云岩。
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(一)碳酸盐矿物
方解石(Ca[CO3]), [CO3]2-络阴离子和Ca2+组成,常含少量Mg[CO3],一般<4mol%。三方晶系,常见棱面体、复三方偏三角面体及微晶、隐晶质集合体。三组菱面体解理完全,硬度为3,,活度积常数在25℃时为10-。显微镜下具极明显的闪突起、三组完全解理,双晶纹常见且平行于菱形解理的长对角线,高级白干涉色。
方解石是Ca[CO3]最稳定的最终保存下来的矿物相之一,在古老的碳酸盐岩中广泛分布。
广泛存在于介形虫、三叶虫、有孔虫、层孔虫以及某些腕足动物和苔藓动物原始骨骼之中。
1、方解石(或低镁方解石)
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其化学成分和晶体结构与方解石相似,唯MgCO3含量一般大于 10mol%,有时可达30mol%。其特点:
①镁含量虽高,方解石的晶格并未破坏。
②溶解度较大,稳定性远较方解石为差;
③容易向低镁方解石或白云石转化,所以只能存在于现代碳酸盐沉积物中。
④福克(1976)曾指出,高镁方解石形成于富镁的海水中(Mg/Ca的比值大于2:1)。如果有细菌作用参于,多形成晶面弯曲的晶体。
2、高镁方解石(或称镁方解石)
(一)碳酸盐矿物
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3、文石(又名霰石)
文石是方解石的同质异象变体,含 Mg[CO3]少于 2mol%,属斜方晶系,在现代沉积中常呈针状,有时也呈泥状。{010}解理不完全,,,活度积常数在25℃时为10-。基本特征:
(1)在现代沉积物中常呈现针状,有时也呈现泥状。
(2)形成有利条件为:温度较高(>15 ℃),温暖浅海沉积物以文石为主;pH值> 8;盐度高,超盐条件有利于形成文石;Mg/Ca>2:1
(3)海水中文石较方解石易沉淀的原因,李普曼(Lippman)认为与文石成核速度和结晶速度比方解石更快有关。
(4)稳定性较差(介于高镁方解石和方解石间),易于转变为方解石,在古老的碳酸岩中不存在。
(一)碳酸盐矿物
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