碳酸盐岩概述与物质成分

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1、第十五章碳酸盐岩总论碳酸盐岩的矿物成分、化学成分、结构组分、碳酸盐岩的构造等1碳酸盐岩(carbonaterocks)——主要由方解石和白云石等碳酸盐矿物组成的沉积岩，如石灰岩、白云岩。碳酸盐岩占沉积岩总量的20%，仅次于粘土岩和砂岩。我国沉积岩占面积75%，碳酸盐岩占沉积岩覆盖面积的55%，如南方Z、P、T。第一节概述2碳酸盐岩的经济价值主要的烃源岩和储集岩：在当前国内外的大油气田中，碳酸盐岩储层层占50％，产量占60％。冶金熔剂、化工原料、耐火工业原料、提炼Mg的原料。地下水的储集岩。除油气外，还蕴藏着丰富的金属和非金属矿产

2、，Fe、Cu、Pb、Zn、Hg、P。3第二节碳酸盐岩物质成分一、碳酸盐岩矿物成分（一）碳酸盐矿物主要由方解石及白云石两种碳酸盐矿物组成。以方解石为主称石灰岩，以白云石为主称白云岩。铁方解石、铁白云石、菱镁矿、菱锰矿、菱铁矿等碳酸盐矿物。4一、碳酸盐岩的矿物成分（一）碳酸盐矿物总的来说，碳酸盐矿物系由二价络阴离子[CO3]-2(其离子半径为2.57×10-10m)与一个或一个以上的二价阳离子（如Mg，Ca，Zn，Mn，Fe等）结合而形成无水碳酸盐矿物。（有水碳酸盐矿物：孔雀石Cu2[CO3](OH)、蓝铜矿Cu3[CO3]2(OH

3、)2、……等。5高镁方解石方解石（也称低镁方解石）文石等矿物白云石6MgCO3含量一般大于10mol％,有时可达30mol％。其特点：①其镁含量虽高，但方解石的晶格并未破坏。②溶解度很大，在PH值降低条件下不稳定；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）。如果有细菌参与作用，多形成晶面弯曲的晶体。高镁方解石见于瓣鳃类、腹足类、…等生物骨骼。（1）高镁方解石7（2）低镁方解石（或方解石）含MgCO32mol％～3mol％，

4、一般不超过5mol％。其基本特征：①这种结构相态最稳定，是岩石中最终保存下来的矿物相之一。古代石灰岩主要由方解石组成。②其形成条件是：溶液中Mg2+浓度低，Mg／Ca小于2:l；温度低(＜16℃);有SO2-4存在;pH值(7～8)和盐度＜3.5％；存在有机化合物；③分布特点：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路之中。8（3）文石又名霰石含MgCO3少于2mol％。是方解石的同质异象变体。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

5、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。9（4）白云石化学式：CaMg（CO3）2理想白云石是Mg2+：Ca2+=1:1理想的白云石是有序结构的碳酸盐矿物，白云石区别于其它碳酸盐矿物，不仅在于Mg的含量，而在于具有这种有序的结构。在自然界中，这种理想的白云石是很少的。碳酸盐岩中的白云石通常都是富钙的，有序程度也有所降低。现代碳酸盐沉积物中的白云石更是如此。10用染色法区分方解石

6、与白云石★混合液＝茜素红－S＋铁氰化钾＋盐酸11（二）非碳酸盐矿物及其它物质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、黄铁矿等。另外，还常含一些陆源矿物，如粘土矿物、石英、长石、云母、以及一些重矿物等。2、有机质：这些非碳酸盐矿物及有机质等物质在判断碳酸盐岩的成因及沉积环境上，都是很有用处。12二、碳酸盐岩化学成分纯方解石:CaCO3----CaO(56％)和CO2(44％)纯白云石:CaMg（CO3）2---CaO(30.4％)，MgO(21.7％),CO2(47.9％)。实际上自然界中碳酸

7、盐岩总或多或少含有其它化学成分;常含有一些微量元素或痕量元素，如Sr、Ba、Mn、Co、Ni、Pb、Zn、Cu、Cr、V、Ga、Ti、B等。13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％，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14