13第十三章白云岩讲解

主要由白云石（含量＞50％）组成的碳酸盐岩，称为白云岩。与石灰岩不同，白云岩不仅有沉积成因的，更多的是次生交代成因的，因此，白云岩的分类命名与石灰岩有同也有异。第十三章白云岩第一节白云岩岩类学一、白云岩的(结构组分)分类1、沉积成因的白云岩-----（具粒屑结构或骨架结构的白云岩）其结构分类系统和命名原则与石灰岩的基本相同，只要把石灰岩结构分类表中的“石灰岩”改为“白云岩”、“灰泥”改作“云泥”即可。(同样适用三级分类命名原则)一、白云岩的(结构组分)分类石油行业标准SY/5368.5-1995分类方案石油行业标准SY/5368.5-1995分类方案砂屑白云岩，砂屑为泥晶白云石，亮晶方解石胶结，江苏，奥陶系马家沟组，单偏光×341、沉积成因的白云岩砂屑白云岩，亮晶胶结，四川石柱，上寒武统，(－)×401、沉积成因的白云岩鲕粒白云岩，鲕粒由细粉晶白云石组成，鲕间为粗粉晶白云石及溶蚀充填物，江苏徐州，奥陶系马家沟组，（－）×341、沉积成因的白云岩鲕粒白云岩，鲕内鲕间孔隙发育，四川石柱，中寒武统，（－）×701、沉积成因的白云岩亮晶鲕粒云岩，粒内溶孔及溶扩残余粒间孔。柯深1井，6336.3m1、沉积成因的白云岩亮晶鲕粒云岩,溶扩残余粒间孔和粒间溶孔。柯深103井，6361.5m。1、沉积成因的白云岩2、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩，及重结晶白云岩（具晶粒结构的白云岩）按照晶粒大小进行分类命名，如泥晶白云岩、粉晶白云岩、细晶白云岩、中晶白云岩、粗晶白云岩等，其划分标准在不同的分类系统中有常有一定的差异。其中细晶白云岩、中晶白云岩、粗晶白云岩等表面常是砂糖状，故又称为砂糖状白云岩。按照晶粒大小分类是纯描述性的，不仅适用于次生白云岩，也适用于沉积成因及重结晶的白云岩。教材（赵澄林等）的方案2、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩，及重结晶白云岩（具晶粒结构的白云岩）粗－中晶白云岩，安徽准南，上寒武统－下奥陶统，2、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩，及重结晶白云岩（具晶粒结构的白云岩）细晶白云岩，白云石晶形很好，安徽准安，土坝组，（－）×342、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩，及重结晶白云岩（具晶粒结构的白云岩）粗粉晶白云岩，山东汶南，奥陶系，（－）×342、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩，及重结晶白云岩（具晶粒结构的白云岩）粉晶白云岩中含有大量晶间孔、晶间溶孔（孔隙为红色），白云石晶粒为自形—半自形。塔中4井，C，生屑灰岩段，3546.00m，铸体片，（—）10×6.3。2、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩，及重结晶白云岩（具晶粒结构的白云岩）细粉晶白云岩，江苏徐州，马家沟组，（－）×342、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩，及重结晶白云岩（具晶粒结构的白云岩）含生屑泥粉晶白云岩，生屑铸模孔和白云石晶间孔。塔中4井，C，生屑灰岩段，3542.7m，（—）10×2.5。2、交代作用十分彻底的次生交代(成因的)白云岩，及重结晶白云岩（具晶粒结构的白云岩）所谓白云化交代结构，即指后来的白云石晶体交代原先的各种结构组分，如交代内碎屑、鲕粒、生物组分等所形成的结构。交代作用的的镜下标志主要有：①矿物假象，即被交代矿物的原始成分虽已被交代，但其晶体外形仍较好保存的现象(同于变质岩中的交代假像结构)；②幻影构造，即矿物受到强烈的交代作用，原矿物颗粒的成分和内部结构甚至其边缘均已消失，但其内部的包裹体或其他难被交代的组分尚残存而显示原矿物的模糊轮廓，则称“幻影”，如硅化鲕粒、强白云化岩石中的生物骨壳等；3、具有交代结构或白云化结构的白云岩：③交叉切割现象即矿物或颗粒被自形晶体或镶嵌结构的晶体切割或溶（侵）蚀(类似于交代网格结构)；④残留的被交代矿物的包体即零星分布在新生成的交代矿物之中的被交代矿物的细小残余，残留矿物包体表示外面矿物是交代矿物，被包裹的矿物是被交代矿物(同于变质岩中的交代残余结构)。⑤交代结构的白云石常呈晶形较好的、具环带或污浊核心的菱形晶体（称亮边雾心结构），部分白云石相对集中形成“云斑”，白云石中的常有方解石（石灰岩）的残余体。⑥与交代结构相伴生的，还常有一些交代构造现象，如在部分白云化的石灰岩中，白云石菱形体常沿缝合线或裂隙发育；沿岩层走向，常见白云岩与石灰岩的界限突然变化，有时这一界限还常切穿层理等。3、具有交代结构或白云化结构的白云岩：分类命名方法：①交代结构不发育，交代成因白云石数量少(50%),则按石灰岩的名称主名，前加“白云化”为修饰；②白云化强烈，白云石数量大于50%，但原灰岩结构残余明显可辩认者，称残余“××结构”灰质白云岩；如有些白云岩是由颗粒石灰岩白云化形成的，但颗粒（鲕粒、内碎屑等）轮廓仍清晰可见。应按照晶粒大小命名，或者加上“残余”修饰语，如残余颗粒石灰岩、残余碎屑云岩等。③交代作用十分强烈，无残余结构者，按晶粒白云岩命名。3、具有交代结构或白云化结构的白云岩：3、具有交代结构或白云化结构的白云岩：白云石交代砾屑和砂屑，徐州，上寒武统，（－）×343、具有交代结构或白云化结构的白云岩：白云石交代棘皮动物屑，徐州，上寒武统，（－）×343、具有交代结构或白云化结构的白云岩：白云石交代鲕粒，鲕粒全部被白云石取代，粒间未白云石化，徐州，上寒武统，（－）×343、具有交代结构或白云化结构的白云岩：云斑，白云石交代泥晶灰岩，白云石呈斑块状富集，即所谓的“豹皮状”，徐州，上寒武统，直拍，×123、具有交代结构或白云化结构的白云岩：第二节白云岩的生成机理白云岩成因问题，主要是白云岩生成机理问题。碳酸盐岩石学中最复杂、争论时间最久、最难解决的问题之一。近二、三十年来，由于X射线衍射等新技术的应用，在现代碳酸盐沉积物中发现了大量的白云石。通过这些正在形成的白云石的大量的实际观察和研究，相继出现了一些崭新的白云化学说，这就为解决白云岩的成因问题提供了前提。下面是一些主要的学说或机理简述如下：一、原生沉淀作用二、毛细管浓缩作用或蒸发泵作用——准同生白云化作用三、渗透回流白云石化作用四、混合水白云石化作用五、调整白云石化作用六、控制白云石结晶的因素——淡水白云石（化）七、埋藏白云化作用白云岩的生成机理假说一、原生沉淀作用人们最关心的是在近代碳酸盐沉积物中，是否有真正的原生白云石，即是否真正有以化学沉淀的方式从水体中直接沉淀出来的白云石。现在，常温常压的条件下，在实验室中尚未合成出真正的化学计量白云石。澳大利亚南部考龙泻湖中和美国加利福尼亚深泉盐湖中的白云石可能是已发现的近代白云石的实例中最“过硬”的原生白云岩的实例，但仍有许多疑问。澳大利亚南部考龙泻湖中的白云石是在水很咸、PH值很高、植物很茂盛的地方形成的。奥尔德曼和斯金纳（AldermanandSkinner，1957）曾注意到，孤立的湖水由于慢慢下沉的细而白的沉淀物的影响，有时竟然变白了。这种很细的白色悬浮物已被确定是高镁方解石和富钙白云石的混合物。这些方解石和白云石大都不是化学计量成分的。方解石的成分范围为Ca77Mg23到Ca93Mg2，白云石的成分范围为Ca50Mg50（化学计量的白云石）到Ca56Mg44（原白云石）。一、原生沉淀作用在美国加利福尼亚州，有一个深泉湖，面积约13km2。常年的浓盐水约占湖面积的三分之二。在此湖的底部沉积物中，广泛地分布着白云石。此白云石晶体大都小于lμm。与其共生的矿物有方解石、文石、无水芒硝、石盐等，这些矿物大都呈环带从湖边缘到中心分布。白云石的14C年龄表明，较粗的年龄较大。这些白云石的生长速度为0.05～0．09μm／千年。这一速度与其他大多数的盐类矿物的生长速度相比，显然是太慢了。内部是化学计量的白云石，其外部则是富钙的。这些资料都表明，是在沉积物一水界面处，通过交代作用生成的。这一交代作用所需要的时间为几十年或几百年。这一交代作用可称为同生交代作用或同生白云化作用。一、原生沉淀作用根据现代热带地区的波斯湾南岸及巴哈马地区的潮上带，在其表层碳酸盐沉积物中正在进行着准同生的白云化交代作用而提出的机理。在波斯湾南岸潮上萨布哈（SabHa）蒸发作用很强，广泛发育白云石化作用。许靖华，西根撒勒（HsuandSiegenthaler,1969）称其为蒸发泵作用。他们认为海水是由于萨布哈潮上带蒸发泵作用，从泻湖侧向被抽汲入潮上的沉积物内，通过强蒸发作用和石膏沉淀，使孔隙水Mg/Ca比值提高而引起白云石化。阿拉伯语“萨巴哈”就是指的这种潮上的盐沼地。二、毛细管浓缩作用或蒸发泵作用——准同生白云化作用石膏的沉积使粒间水或表层积水的Mg／Ca比率大大提高。正常海水的Ma／Ca比率约为3：1，而干热地区潮上地带表层沉积物的粒间水或表层积水，其Mg／Cg比率可达20：1，甚至更高。这种高镁的粒间盐水或表层水经常与文石颗粒相接触，将不可避免地使文石被交代，被白云化，即使文石转变为白云石。现代潮上地带的白云石壳就是这样生成的。二、毛细管浓缩作用或蒸发泵作用——准同生白云化作用二、毛细管浓缩作用或蒸发泵作用——准同生白云化作用图16-10潮上萨布哈蒸发泵白云石化机理潮上带蒸发泵平均高潮面陆源地下水潮源地下水毛细管浓缩作用或蒸发泵作用基本特色：形成条件：潮间及潮上带(近海的暴露的地表)；气候干燥、蒸发量大；镁质来源：经毛细管作用由海水供应交代特色：高盐度、高镁钙比的孔隙溶液就地交代先期沉积物；交代产物白云石晶体细小(隐、微晶)；不破坏原有结构与构造；常有石膏等蒸发矿物共生二、毛细管浓缩作用或蒸发泵作用——准同生白云化作用图16-11白云石化作用的渗透回流机理（据德菲斯，1965）海面强烈蒸发作用潮坪湖泊渗透白云石化回流三、渗透回流白云石化作用毛细管浓缩或蒸发泵作用形成的富镁盐水完成表层沉积物白云石化后，其余部分将向下回流渗透引起下伏碳酸钙沉积物或石灰岩白云石化渗透回流白云化作用的基本特征：形成条件：气候干燥、蒸发量大；高盐高镁钙比溶液形成于潮间及潮上带(暴露地表)；交代作用发生于潮下带镁质来源：经毛细管作用由海水供应交代特色：高盐度、高镁钙比的孔隙溶液在重力作用下回流异地交代先期沉积物；交代产物白云石晶体较细小(微晶、粉晶、粗粉晶、)（较蒸发泵作用的白云石略粗）；基本不破坏原有结构与构造。四、混合水白云石化作用对于广泛分布的陆表海陆棚或构造高地中共生的白云岩，其中没有蒸发矿物或蒸发岩，也缺乏潮上标志，用高镁钙比率的超盐度卤水的白云石化模式不能解释。巴迪奥扎曼尼（Badiozamani,1973）提出了大气淡水和海水混合的白云石化作用机理。根据实验（图16-12）15%~30%的海水与地下淡水混合，将会使方解石不饱和，而对白云石则会增强其饱和度，这样在盐度降低而Mg/Ca比值乃保持不变的情况下也可以引起白云石化作用（图4）。图16-12地下水与海水的混合液对方解石和白云石的饱和程度的影响（据巴迪奥札曼尼，1973）请注意:5%的海水与95%的地下水的混合液，对白云石已饱和了，但对方解石则不饱和；30%的海水与70%的地下水的混合液，对白云石已过饱和许多倍，但对方解石仍不饱和。因此，在海水为5~30%的混合液中，将发生方解石被白云石交代，即白云石作用。海水为平均海水。地下水为墨西哥尤卡坦的地下水。102030405060708090100-0.6-0.4-0.2012468饱和程度白云石方解石过饱和不饱和白云化作用海水%图4美国威斯康星中奥陶统米林段的白云化作用示意图（据巴迪奥札曼尼，1973）此图表示在威斯康星背斜，在岩石出露水面以后，淡水透镜体及其下伏的半咸水带的位置，混合白云化作用就在此透镜体以下的半咸水带中进行。海平面淡水透镜体半咸水带混合水白云化作用的基本特色：形成条件：潮湿多雨；地表及近地表(有雨水补充)；交代作用发生于淡水与海水的混合带(潮下带)镁质来源：混合海水供应交代特色：低盐度、低镁钙比的混合水孔隙溶液就地交代先期沉积物；交代产物白云石晶体较粗大(粗粉晶、细晶)；可破坏原有结构与构造(受混合带控制)。五、调整白云石化作用古德尔和加曼（