沉积岩之碳酸盐岩的形成、分类、结构及鉴别

沉积岩之碳酸盐岩
碳酸盐岩是沉积岩的重要组成部分，属于化学岩及生物化学岩类。

主要在海洋中形成，少数在陆地环境中形成。

古代广阔海洋中形成的碳酸盐岩，约占地表沉积岩分布面积的20%。

那么碳酸盐岩有哪些种类？又具有什么特征？
与碎屑岩相比，碳酸盐岩颜色以灰色、灰黑色为主，也含有白色、灰绿色、黄褐色、紫红色等。

碳酸盐岩基本组分主要由颗粒、泥、胶结物、晶粒、生物格架等五类结构类型组成。

此外，还有一些次要的结构组分，如陆源物质、其他化学沉淀物质、有机质等；也有一些派生的结构，如孔隙等。

颗粒：
碳酸盐岩中的颗粒，按其是否在沉积盆地中形成，可分内颗粒和外颗粒两类。

外颗粒指来自沉积地区以外的较老的碳酸盐岩碎屑，是陆源碎屑颗粒。

内颗粒指在沉积盆地或沉积环境内形成的碳酸盐颗粒。

这种颗粒可以是化学沉积作用、机械破碎作用或生物作用形成的，也可以是这些作用的综合产物。

内颗粒的类型主要包括内碎屑、鲕粒、藻粒等。

内碎屑主要是沉积盆地中沉积不久的、半固结或固结的各种碳酸盐沉积物，受波浪等的作用，破碎、搬运、磨蚀、再沉积而成的。

鲕粒是具有核心和同心层结构的球状颗粒，通常由核心和同心层
组成。

核心可以是内碎屑、化石、球粒、陆源碎屑颗粒等；同心层主要由泥晶方解石组成。

藻粒是与藻类有成因联系的颗粒，包括藻鲕、藻灰结核以及藻团块。

泥：
泥是指泥级的碳酸盐质点，是与颗粒相对应的另一种结构组分。

根据其成分，可分为灰泥和云泥。

灰泥是方解石成分的泥，也称微晶方解石泥；云泥是白云石成分的泥。

在现代碳酸盐沉积物中，灰泥大都由针状文石组成。

这种针状文石晶体的平均长度接近0.003mm，宽度约为长度的1/10。

灰泥存在3种成因类型：化学沉淀作用生成的灰泥；机械破碎、磨蚀作用生成的灰泥；生物作用生成的灰泥。

胶结物：
胶结物主要是指沉淀于颗粒之间的结晶方解石或其他矿物，与砂岩中胶结物相似。

方解石胶结物晶体较清洁明亮，因此常被称为亮晶方解石、亮晶方解石胶结物或亮晶。

而泥晶级胶结物较少见。

亮晶方解石胶结物是在颗粒沉积以后，由颗粒之间的粒间水以化学沉淀的方式生成的，所以又常称淀品方解石、淀晶方解石胶结物或淀晶。

灰泥和胶结物的成因是根本不同的。

灰泥是在安静环境中沉积的;而胶结物则是颗粒沉积以后，粒间水的化学沉淀产物，它存在的前提
是必须有粒间孔隙。

晶粒：
晶粒是晶粒碳酸盐岩的主要结构组分。

晶粒可首先根据其粒度划分为砾晶、砂晶、粉晶、泥晶等。

砂晶还可再细分为极粗晶、粗晶、中晶、细晶及极细晶；粉晶还可再细分为粗粉晶和细粉晶。

泥晶和细粉晶的方解石和白云石，主要是原生或准同生的；粗粉晶以上的方解石和白云石，主要是次生的，即重结晶或交代作用的产物。

生物格架：
生物格架类型主要包括生物骨骼格架和生物粘结格架两种。

生物骨骼格架主要是指原地生长的群体生物，如海绵、层孔虫等，以其坚硬的钙质骨骼所形成的骨骼格架。

另一种生物粘结格架一般为部分藻类，如蓝藻和红藻，粘结其他碳酸盐组分，如灰泥、颗粒、生物碎屑等，从而形成的粘结格架，如各种叠层石。

碳酸盐岩的特征：
碳酸盐岩具有丰富多彩的构造特征，按成因可划分为：水流成因构造、重力成因构造、生物成因构造、溶解一渗滤成因构造以及叠加成因构造。

其中典型的构造包括叠层石、鸟眼构造、示顶底构造、虫迹构造、缝合线构造等。

叠层石是是由藻类在生命活动过程中，将海水中的钙、镁碳酸盐及其碎屑颗粒粘结、沉淀而形成的一种岩石。

随着季节变化、生长沉淀的快慢，形成深浅相间的复杂色层构造。

其色层构造，包括纹层状、球状、半球状、柱状、锥状及枝状等。

鸟眼构造主要发育于泥晶或粉晶石灰岩及白云岩中，由单个或成群的毫米级鸟眼状孔隙被亮晶方解石或石膏等胶结物充填而成。

它们常呈浅色斑点出现在暗色的基底中，如果成群定向排列，则形成筛状、窗格状或网格状构造。

关于鸟眼构造的成因有以下多种说法：在碳酸盐岩的孔隙中，如在鸟眼孔隙、生物体腔孔隙以及其他孔隙中。

不同特征的充填物：
在孔隙底部或下部主要为泥晶或粉晶方解石，颜色较暗；在孔隙顶部或上部为亮晶方解石，色浅且多呈白色。

根据这一充填孔隙构造，可以判断岩层的顶底，故称示顶底构造，或简称示底构造。

虫迹构造(或称遗迹化石)包括生物穿孔、生物潜穴(或生物掘穴、虫穴)、生物爬行痕迹等，这里说的生物主要是蜗虫动物或软体动物等。

生物穿孔是指生物在固结或半固结的岩石或生物组分中，通过穿孔方式所形成的一种孔状或管状构造。

生物潜穴是指在尚未固结的沉积物中，由于生物的生活、活动所造成的一种洞穴、孔穴、管穴构造。

生物爬行痕迹是指生物在尚未固结的沉积物表面上爬行的痕迹。

缝合线主要产于比较纯净的碳酸盐岩中，是横剖面中将相邻两个岩层或同一岩层的两个相邻部分连接起来的锯齿状接缝。

它实际上是缝合面在横剖面上的反映。

这种线两侧的岩石大多呈不规则犬牙交错状或
相互穿插状连接起来。

缝合线中常富集该种岩石的不溶残余物，如粘土、有机质、砂等。

缝合线的几何形状：简单波曲形、复杂弯曲形、尖齿形、方齿形、震波曲线形。

除此之外，它们之间还存在着许多过渡形状。

碳酸盐岩的组成：
碳酸盐岩主要由方解石和白云石两种碳酸盐矿物组成。

因此碳酸盐岩的两个最基本岩石类型为以方解石为主的碳酸盐岩称为石灰岩，以白云石为主的碳酸盐岩称为白云岩。

石灰岩有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物，有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色。

硬度一般不大，可与稀盐酸发生剧烈化学反应。

石灰岩是地壳中分布最广的矿产之一。

按其沉积地区，石灰岩又分为海相沉积和陆相沉积，以前者居多。

按其成因，石灰岩可分为生物沉积、化学沉积和次生三种类型。

按矿石中所含成分不同，石灰岩可分为硅质石灰岩、粘土质石灰岩和白云质石灰岩三种。

组成石灰岩的矿物成分主要为方解石、伴有白云石、菱镁矿和其他碳酸盐矿物，还混有其他一些杂质。

石灰岩矿产在每个地质时代都有沉积，各个地质构造发展阶段都有分布。

白云岩是一种沉积碳酸盐岩。

主要由白云石组成，常混入石英、长石、方解石和粘土矿物，多呈灰白色，性脆，硬度大。

按成因可分为原生白云岩、成岩白云岩和后生白云岩。

按结构可分为结晶白云岩、残余异化粒子白云岩、碎屑白云岩、微晶白云岩等。

白云岩外观与石灰岩非常相似，但风化面上常有白云石粉及纵横交错的刀砍状溶沟。

这是野外肉眼识别白云岩最重要特征。