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第十一章 碳酸盐岩概论 第一节 绪 言 碳酸盐岩：carbonatite 碳酸盐岩主要是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％。 第二节 碳酸盐岩的物质成分 一、碳酸盐岩的矿物成分 碳酸盐矿物和非碳酸盐矿物 （一）碳酸盐矿物 carbonate mineral 主要由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。 （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，相对密度为2.71。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。 3、文石 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,硬度3.5,比重2.9。 4、白云石 dolomite 化学式为CaMg[CO3]2，理想白云石是Mg2+：Ca2+=1∶1；且高度有序，即络阴离子[CO3]22- 、镁离子Mg2+和钙离子Ca2+均分别成层沿c轴方向彼此相间排布。 属三方晶系，常见的晶形为菱面体,菱形晶面常弯曲,硬度为3.5～4，相对密度为2.87。 5、原白云石 是一种富钙的白云石，其化学式大体变化在CaMg[CO3]2 ~ Ca(Mg0.84Ca0.16)[CO3]2之间，当然其晶体构造也就不是最理想有序了，但仍保持白云石的晶体结构及相关性质。 原白云石主要分布在现代沉积物中，这种富钙的白云石在自然界中是欠稳定的，在埋藏成岩过程中它们都有向更稳定的（更加化学计量的或更加有序的）白云石转化的趋势。 （二）非碳酸盐矿物 1、非碳酸盐自生矿物： 石膏、硬石膏、天青石、重晶石、萤石、石盐。钾石盐、玉髓、自生石英、黄铁矿、赤铁矿、海绿石、胶磷矿等。 2、还常含一些陆源矿物： 如粘土矿物、石英、长石、云母、绿泥石，以及一些重矿物等。 3、有机质： 以上这些非碳酸盐矿物成分在判断碳酸盐岩的成因及沉积环境上，都是很有用处。 二、碳酸盐岩化学成分 碳酸盐岩的化学成分与其矿物组成及形成环境有关： 纯石灰岩(纯方解石)的理论化学成分为CaO(56％)和CO2(44％);纯白云岩(纯白云石)的理论化学成分为CaO(30.4％),MgO(21.7％),CO2(47.9％)。但是，实际上自然界中的碳酸盐岩总是或多或少地含有其他的化学成分。 碳酸盐岩的化学成分对碳酸盐岩的各种工业用途来说是很重要的。例如水泥用的石灰岩，MgO的含量需小于3%～5％，K2O+Na2O的含量需小于1％，SO3含量需小于3％，SiO2含量需小于3％～4％；冶金熔剂用的白云岩，MgO需大于16％，SiO2需小于7％； 二、碳酸盐岩化学成分 在碳酸盐岩中还常含有一些微量元素或痕量元素，如 Sr， Ba， Mn，Co，Ni，Ph，Zn，Cu，Cr，Ga，Ti，B等。这些元素在地层划分和对比以及沉积环境分析上，有时很有意义。 例如硼(B），开阔海石灰岩的硼含量约为0.05％，局限海石灰岩的棚含量约为0.14％，潮上云坪准同生白云岩的棚含量约为0.24％。这说明碳酸盐岩中的棚含量随其沉积环境的水体含盐度的增高而增高，碳酸盐岩中的硼含量可作为古沉积环境水体含盐度的良好标志。 因此，开展碳酸盐岩中微量及痕量元素的研究是有意义的。 第三节 碳酸盐岩结构组分 碳酸盐岩主要由颗粒、泥、胶结物、晶粒、以及生物格架五种主要的结构组分组成。 此外，还有一些次要的结构组分，如陆源物质、其它化学沉积矿物、有机质等； 派生的结构组分如孔隙等。 这些次要的和派生的结构组分对岩石性质也有一定的影响，对岩石的成因分析有重要意义. 一、颗粒 在碳酸盐岩中，常见颗粒类型有内碎屑、鲕粒、生物颗粒、球粒、藻粒、团块等。 说明： （1)颗粒与砾岩、砂岩、粉砂岩中砾、砂、粉砂相似。 （2）按其是否在沉积盆地内生成，可分