自生沉积岩类.

第十章自生沉积岩类(Authigenicrocks)与它生沉积岩类相反，自生沉积岩类的沉积物直接形成于盆地内部。沉积物补给来源太平洋第一节、碳酸盐岩碳酸盐岩(carbonaterock)：一种碳酸盐类矿物含量超过50%的沉积岩，主要矿物成分是方解石、白云石、铁白云石，混入的矿物有石英、云母、长石、及各种重矿物和粘土。碳酸岩(carbonatite)：由碳酸盐矿物（方解石、白云石、菱镁矿等碳酸盐矿物占80%以上）酸组成的火成岩。在碳酸岩中，次要矿物种类很多，数量不等，常见的有辉石、金云母、黑云母、磷灰石、钛铁矿、微斜长石、霞石、黑榴石以及含稀有、稀土元素的矿物（如烧绿石、氟碳铈矿等）。中粗粒结构，块状构造，常形成超基性岩-碱性岩-碳酸岩组合。灰岩与白云岩自生碳酸盐矿物含量超过50%的沉积岩称碳酸盐岩，自生碳酸盐矿物中若一半以上为方解石称石灰岩或简称灰岩，若一半以上为白云石称白云岩或简称云岩。就体积而言，碳酸盐岩估计只占所有沉积岩的4%左右，但在大陆地表的沉积岩中它却可占10-35%（Blatt,1970;Folk,1974），仅次于泥质岩（包括粉砂岩）而和砂岩不相上下，是最常见、也是最重要的一类自生沉积岩。碳酸盐岩的绝大部分都沉积在温暖气候带的海水环境中，少数沉积在温暖的湖泊内，它们都是化学、生物或复合沉积作用的产物。现在的大西洋、印度洋和南太平洋中的大片区域都被碳酸盐沉积物覆盖着。碳酸盐岩是第二大生油岩和产油岩，它蕴藏着世界近一半的石油，是生产石灰、水泥等的主要原料，也可直接用于建筑、垫铺铁轨的石料。在化学、钢铁工业中也有广泛用途。为什么？碳酸盐岩的绝大部分都沉积在温暖气候带的海水环境中CaCO3+CO2+H2OCa2++2HCO3—一、石灰岩的一般特征1、野外宏观特征几乎所有石灰岩都是带有区域性的稳定层状，尤其是海成石灰岩，有时可连续分布达数省范围，也可与净砂岩互层。湖成石灰岩规模一般不大，且多夹在泥质岩或细碎屑岩之间或在这类岩石中以条带状出现。2、颜色与层理构造岩石可为灰白、灰、灰黑或紫红等色，沉积构造类型不如砂岩或细碎屑岩丰富，除水平层理相对常见外，其它纹层状层理（如交错层理）较少见于颗粒性岩石中，在风暴或浊流等再沉积石灰岩中也有粒序层理出现，而更多见的只是块状层理。3、其它构造叠层构造和鸟眼构造可发育在特定石灰岩中。其它沉积构造有泥裂、生痕、生物扰动、结核、缝合线等，特别是虫孔、生物扰动、硅质（燧石）结核和缝合线很常见。4、石灰岩的构成与成岩作用许多石灰岩几乎由纯的方解石构成，其它成分的总含量常在5%以下，其中较为常见的是粘土矿物、石英粉砂、铁质微粒、海绿石、有机质等。在与砂岩过渡的灰岩中可含较多陆源碎屑，白云石化也可使白云石含量增加。石灰岩的结构以泥晶结构和各种颗粒结构为主，在生物礁、生物丘或生物层中则为特殊的生物骨架结构、粘结结构或障积结构。钟乳石、石灰华等次要岩石或一般石灰岩受重结晶改造可呈结晶结构。不太强的白云石化或硅化也可使原结构叠加上交代结构。石灰岩的固结与陆源碎屑岩类似，也以压实和胶结为主，但溶蚀、交代和重结晶等作用则比陆源碎屑岩常见。二．石灰岩的分类命名岩石类型灰岩含白云质灰岩白云质灰岩白云石含量05%25%50%岩石类型灰岩含砂灰岩砂质灰岩砂含量05%25%50%图16-1两种按成分划分的石灰岩分类1、按矿物成分划分石灰岩中除方解石（含量＞50%）以外的其它成分超过5%时可采用这种划分法。以含白云石或砂级陆源碎屑为例，其岩石类型见图16-1。从图中可以看出，这种划分所使用的数量界线和命名方法与图15-4和图15-3最下面的一种划分是一样的。实际上，这种划分通常用在一种岩石向另一种岩石过渡的情况下而不论相互过渡的是哪两种岩石。这种划分称为三级划分，其中5%这个界线在欧美国家也有用10%的。需要注意的是，划分时各界线含量不是指相关成分在整个岩石中的含量，而是指两种相互过渡成分之间的相对含量。2、按结构特征划分石灰岩的结构最能反映石灰岩的成因，按结构特征划分理所当然地成了当今主要的石灰岩划分方法而被誉为“现代石灰岩分类”。但石灰岩的结构特征涉及到许多方面，不同人强调的侧面可以有很大不同，再加上多少有些人为色彩（如含量界线、岩石名称拟定等），因而已经提出的划分方案非常多，虽然它们各有特色，但大多是在先面世方案的基础上或启发下修改而成的，常常都有些亲缘关系。自Folk（1959）提出他的具划时代意义的方案至今，绝大多数方案已在实践中被搁置起来，成为石灰岩研究的历史见证。分类方案①各英文名为原分类使用的名称②“基质支撑”之下两种岩石之间的颗粒含量界线在原分类中是10%③“沉积组分被粘结”中的生物骨架灰岩（Framestone）、粘结灰岩（Bindstone）和障积灰岩（Bafflestone）按EmbryandKlovan（1971）增补，其中的粘结灰岩包括叠层石灰岩（Stromatoliticlimestone），但最好将有叠层构造的粘结灰岩独立出来称叠层石灰岩。特别申明原始或新鲜的泥晶大致在4μ以下，但在沉积后不久就可重结晶成微亮晶（4-10μ左右），以后还经常重结晶得更粗一些。如果将泥晶限定在原始泥晶的范围，那势必会给岩石分类命名造成额外麻烦，所以在Folk之后提出的分类都把泥晶粒度的上限提高到了最细小胶结物亮晶的粒度下限。本教材取30μ，不到30μ者仍称泥晶，超过30μ者称亮晶。在实际工作中或在某些场合还常常使用一些泛称，如生物碎屑灰岩、砾屑（竹叶状）灰岩、鲕粒灰岩等等。这些灰岩并无严格的颗粒含量、支撑类型、泥晶、亮晶等的限制，但概括性也更强一些。三．石灰岩研究及成因分析由于一般石灰岩几乎全由方解石构成，所以石灰岩鉴定的主要目的是揭示岩石的结构，其中包括颗粒类型、大小的均匀程度、泥晶基质、支撑特征以及压实（压溶）、胶结、溶蚀、交代、重结晶等。石灰岩经常有白云石化现象（形成交代结构）。但仅凭一般光性特点却很难将白云石与方解石区分开。为解决这一问题，现在石灰岩（和白云岩）的常规鉴定都使用染色薄片。最常用的染色剂是茜素红—S（它是磨片室或实验室的常备试剂），它可使方解石染成红色或紫红色，却对白云石（和石英、石膏等）不起作用。这种差异染色效果可使很微弱的白云石化也变得清晰。在陆源碎屑岩研究中不止一次提到这些岩石的沉积环境解释在很大程度上要依赖沉积序列的发育特点，这种情况在石灰岩中却常常要颠倒过来，即石灰岩沉积序列所代表的沉积环境常常要靠石灰岩沉积条件分析才能被确立。之所以会这样，主要是因为陆源碎屑岩受盆地边界条件（包括母岩、盆地所在构造部位等）影响很大，而具体的环境条件对岩石的影响往往只处于从属地位。石灰岩则不然，它并不与特定边界条件发生直接联系而是由具体沉积环境“自生”出来的，只对环境条件的变化反应敏感。因此，在环境研究中，石灰岩就具有某种“先天”优势。1、石灰岩与陆源碎屑岩对环境响应的差别研究石灰岩的沉积环境除可凭借特殊沉积构造（如叠层构造、鸟眼构造、泥裂等）外，主要是围绕颗粒和泥晶进行的。岩石中泥晶的多少，或者颗粒和泥晶的含量之比（称粒基比，颗粒中不包括团粒、粉屑，但可包括陆源砂）是衡量环境水动力条件的首要指标，就是说，即使岩石中的颗粒只有在高能条件下才能形成（如同心鲕）或明显带有被高能条件改造过的痕迹（如破碎比较强的生屑），只要岩石还同时含有较多泥晶，该岩石就只能是较低能环境的沉积产物。相反，若岩石缺少泥晶，颗粒只被亮晶胶结，那么无论颗粒自身有何特点都可将其看成是高能或淘洗作用较强的作用结果。沉积环境研究内容低能环境：水深过大的环境：主要是正常浪基面以下的陆架及陆坡、海盆内部等，这里海水常年安静，即使偶有风暴流或浊流活动也因没有淘洗而成为泥晶的重要聚集地。水深过小的滨海环境。在海底坡度很平缓的滨海地带，波浪或潮汐因受底部摩擦，其作用强度会向着陆地方向减弱，所以这里的潮下带上部、潮间带和潮上带都是低能的（称潮坪环境），沉积或保留的泥晶也很多，还常有藻叠层发育。某些背风、低凹、泻湖或海水活动受到限制的部位，这些部位常常以某个高能环境作为自己的屏障或完全被高能环境所环绕，例如礁后，水下隆起（台地、滩坝等等）的向陆一侧或环礁顶部的泻湖、台地内部的局部低地等等。2、低能环境与高能环境典型高能环境主要是在开放水域中或向着开放水域的较浅水环境，如礁前或对称礁翼的浅部，台地、滩坝的顶部，滨海潮下带或还包括部分潮间带等等。低能潮间带中的潮汐水道（成股潮水流动的通道）一般也是高能的。有一点要注意，正常浪基面的最大深度约为几十米并不是说浅于几十米的海水环境就是高能环境。实际上，在大多数时间内，浪基面的深度只有几米到十几米，所以真正的高能环境只在这个深度以内，即滨海潮下带，而超过这个深度的外海（即滨外）环境仍为低能。从总的情况看，海洋中的低能环境要比高能环境广泛得多，所以泥晶灰岩或含有泥晶的颗粒灰岩也就比不含泥晶的颗粒灰岩常见得多。高能环境低能环境和高能环境都有许多类型，进一步区分这些环境需结合泥晶（或颗粒）相对含量、颗粒自身特点以及沉积构造等作综合分析，其中的生物碎屑特别重要，常常是通过显微沉积特征作沉积环境分析的主要研究对象。低能与高能环境的特征几乎全由泥晶构成，仅含零星细小生屑，可鉴定生屑为自形厚壁有孔虫，它形双壳和介形虫等，均为浅海底栖种类。这说明沉积环境能量很低，也不适宜生物生存。生屑带有明显搬运、分选特点，所以最有可能的沉积环境是泻湖中的较深水区。（如果生屑含量稍多，自形到它形混杂也可能为陆坡上部环境；或者生屑都是浮游或深海底栖生物，则可能为CCD以上深海环境）。泥晶灰岩（图16-2-1）岩石为含泥颗粒支撑，生屑以腕足、介形虫和海百合为主，多半自形到它形，粒度主要在中细砂级范围，分选好。富含泥晶说明是低能环境，但生屑物理改造较强，又带有高能作用的特点，故生屑不是沉积环境的原地类型。推测沉积环境为毗邻高能生物滩的凹地，生屑是从生物滩上搬运进来的。泥晶生屑颗粒灰岩（图16-2-2）岩石为含泥颗粒支撑，生屑以正常盐度的头足、海百合为主，自形到半自形，粒度细到粗砂级，分选中等到差，磨蚀微弱，排列杂乱。生屑未经太强物理改造说明基本为原地生物，这与较多泥晶显示的低能条件吻合，为较典型的滨外正常海水环境。泥晶生屑颗粒灰岩（图16-2-3）岩石为无泥颗粒支撑，亮晶胶结。生屑以有孔虫、粗枝藻为主，少量海百合和腕足。有孔虫自形或半自形；粗枝藻、海百合它形。粒度多为中细砂级，分选好。岩石不含泥晶和高分选都说明沉积环境为高能或淘洗较强，可解释为浅水高能滩环境。也可能为潮汐水道环境，（这时可能还会发育交错层理）。生屑颗粒灰岩（图16-2-4）共生相标志显微沉积特征分析又称微相分析，是研究石灰岩成因的重要途径。但许多时候分析并不能给出确切的环境解释，只能缩小环境解释的可能范围。因此，在实际工作中，也要考虑与研究岩石连续沉积的下伏或上覆岩石的环境特征。连续沉积的上下两种岩石的沉积环境在水平方向上也是连续的。这种可作为共生岩石沉积环境标志的特定环境中的沉积产物称为共生相标志（Syngeneticfaciesindicator）。白云岩是碳酸盐岩中的另一大类岩石，可单独产出，也可与石灰岩或砂岩等共生，或者在石灰岩中以斑块、条带形式存在。白云岩风化面常布满方向杂乱的“刀砍纹”，沉积构造则与石灰岩相仿。除前寒武纪白云岩可含结构纤细的藻细胞痕迹化石外，寒武纪和以后的白云岩一般没有化石，或者只有化石的假像。较纯的白云岩多呈结晶结构，少数呈鲕粒、内碎屑或藻粘结结构而很像相当的石灰岩，有时则与石灰岩有明显的交代关系，可在石灰岩和白云岩之间构成连续的过渡岩石系列。四、白云岩及其成因由于现代海水不能直接沉淀白云石，在常温常压条件下也不能人工合成出白云石来，所以人们普遍认为至少寒武纪以后的白云岩主要是碳酸盐沉积物或石灰岩的白云石化产物。但对前寒武纪和某些以后形成的白云岩（或白云石）以及在某些高盐泻湖中沉积的白云石的成因却有绝然不同的看法，有人认为是直接的化学沉淀（包括生物化学），也有人认为是刚刚沉淀的文石立即就被交代或沉积后才被交代的。这就引出了“