（一）主要岩石类型及其沉积环境分析 实验十四 碳酸盐岩的观察描述

华北地区下古生界岩石类型种类多，有碳酸盐岩、碎屑岩、蒸发岩及硅质岩，其中以碳酸盐岩为主，其次为碎屑岩。现将主要岩石类型及其形成环境分述如下：

1.泥晶灰岩

各类泥晶灰岩在华北地区下古生界中分布广泛，自寒武系辛集组至奥陶系峰峰组均有产出。

该类岩石主要包括含颗粒泥晶灰岩、含泥泥晶灰岩、泥质泥晶灰岩、条带状灰岩、豹皮状泥晶灰岩、云斑泥晶灰岩及狭义的泥晶灰岩等。岩石主要由＜0.01mm的泥级碳酸盐矿物组成，可含有少量的生屑、鲕粒、砂泥及陆源泥、粉砂等。其颜色、结构、构造与混入物质有关，如颜色可呈灰色-深灰色，当混入较多泥质时呈黄灰色，一般为薄层或中厚层状，水平至水平波状层理发育。当泥晶灰岩中混入的泥质聚集成斑块状、条带状分布时，泥质和云质混杂形成云斑泥晶灰岩和泥质条带泥晶云灰岩，此种岩石在华北地区上寒武统中尤为常见。本类岩石形成于静水至弱动荡水的低能环境中，如潟湖、局限海、开阔海及潮坪的低能环境中均可形成，在具体分析其沉积环境时应根据各种相标志综合判断。

2.颗粒灰岩

华北地区各类颗粒灰岩较为发育，尤其在寒武系中为主要岩石类型，如张夏组及上寒武统中含量很高，在奥陶系中也有一定量的分布。华北地区下古生界颗粒灰岩以鲕粒灰岩、竹叶状灰岩、砂屑灰岩为主，次为砾屑灰岩、核形石灰岩、生屑灰岩。

（1）鲕粒灰岩

鲕粒灰岩是华北地区碳酸盐岩中的主要岩石类型之一。集中分布于张夏组中，徐庄组、崮山组及长山组也有一定比例的鲕粒灰岩。鲕粒的类型有正常鲕、表皮鲕、复鲕、藻鲕、椭形鲕、单晶鲕及多晶鲕以及豆鲕等。徐庄组上部和张夏组底部多见泥晶胶结的鲕粒灰岩，鲕粒多呈放射鲕或藻鲕。张夏组中、上部的鲕粒灰岩多为亮晶胶结，并可见世代（图版1—4），鲕的内部结构变化较大，常见放射鲕、复鲕、单晶鲕及多晶鲕、椭形鲕、云质鲕等。与鲕粒伴生的常见颗粒有砂屑、砾屑、生屑及藻屑等。一般认为沉积环境及水动力条件是控制鲕粒灰岩结构特征的重要因素，不同环境下形成的鲕粒灰岩，其岩石类型、沉积构造、鲕粒内部结构、颗粒组合及其填隙物等方面均能出现具指相意义的明显差别。因此，鲕粒是能够灵敏反映沉积和成岩环境的颗粒。

（2）核形石灰岩

核形石灰岩是本区常见的岩石类型，尤以张夏组较多见，在淮南洞山剖面见有厚度大于4m的典型核形石灰岩，核形石椭形单体长径达8mm以上，在河北峰峰、河南登封、内蒙古海渤湾、河北抚宁及京西斋堂等地张夏组中也有产出，至于与鲕粒伴生的核形石颗粒则遍布华北各地。核形石与鲕粒同属包粒结构的颗粒，其包壳中可见藻丝状体，以葛万藻最为常见。一般认为属弱-中等动荡浅水沉积产物，多形成低能浅滩、沙坝、潮渠或潮坪等间歇能量带中。核形石有反转堆叠和同心包裹等不同的内部结构，但包壳层紧密不一，其粒经大小也差别甚大，典型的核形石灰岩以颜色深并富含有机质为特征，伴生颗粒除鲕粒外，还有砂屑及生屑等。

填隙物因其形成环境的水动力条件不同而为亮晶或泥晶。

（3）砾屑灰岩

砾屑灰岩是本区常见的岩石类型之一，尤其是在南部的淮南、宿县及徐州一带，其分布遍及寒武系及奥陶系的各组段地层中，砾屑成分多为台地沉积的具纹层、鸟眼构造的泥晶灰岩或粉晶云质灰岩等，砾间常有同成分的砂屑，粉屑或陆源泥，常常是颗粒密集，大小混杂，颗粒间被泥屑和粉屑填隙，砾屑形状有圆形、棱角状、板状等，排列无规律，纵向上有时具一定程度的正粒序，这反映台缘沉积物垮塌后，砾屑受重力作用沿斜坡堆积的过程。在安徽肖县及徐州一带肖县组（即下马家沟组），常有具一定分选和磨圆的砾屑灰岩，其砾屑直径一般2～3cm左右，砾屑不具氧化边，其新鲜断口中不易观察到颗粒轮廓，但在风化面上十分清晰，砾屑成分以泥晶灰岩为主，常有同成分的砂屑相伴生，泥晶或亮晶填隙，有时有生屑伴生，这些砾屑灰岩可能形成于台地浅滩环境。

综上所述，产于台地斜坡和台地浅滩上的砾屑，据其分选性、圆度及其填隙情况等特征，是可以区别的，因而砾屑也是重要的指相标志。

（4）竹叶状灰岩

竹叶状灰岩是砾屑灰岩的一种，由于此名称在我国已延用很久，且在华北地台稳定分布于上寒武统，是一个明显的地层标志，所以将这个岩石类型保留下来。竹叶状灰岩经常与泥晶灰岩、薄层云、泥质条带灰岩共生，并同为潮坪沉积区间歇能量作用带的产物，其磨圆度一般较好，但分选较差。圆度、分选均较好，且无红色氧化边的竹叶状砾屑灰岩，多为水下浅滩沉积。竹叶状砾屑的大小、排列方式和内部结构，与竹叶状灰岩的形成环境直接相关，潮坪沉积序列中的砾屑多以泥晶结构为主，有时可见具纹层和藻席构造的砾屑，砾屑内部或边缘可见虫孔构造，虽因分选不佳而大小混积，但长径超过10cm者较少见，常见生物屑和球粒等伴生颗粒，砾屑多呈叠瓦状或顺层排列，砾间多为泥晶或陆源物质填充；高能滩的竹叶状灰岩砾屑较细小，分选亦佳，并呈杂乱或涡流状排列。砾间多有砂屑、鲕粒或生屑等高能颗粒，亮晶胶结；风暴成因的竹叶状灰岩，砾屑成分复杂，砾径大小不一，分选极差，山东莱芜新泰上寒武统长山组的竹叶状砾屑大者长径达15cm，北京西山丁家滩的风暴岩中砾屑长径达30～40cm。风暴成因的竹叶状灰岩排布往往呈放射状、扇状或菊花状；潮汐沟槽中沉积的砾屑，多杂乱排列，分选亦差，伴生颗粒复杂，并多为泥晶填隙。

还有一种竹叶状灰岩与薄层泥质条带灰岩间过渡的岩石，称“准竹叶”，其特征是断而不离、离而不移的砾屑，呈短条形、扁菱形紧密排列，并可拼合；少数虽离移但多不变位而平行于层面分布，有的砾屑可有轻微变形，内部以泥晶结构为主，砾屑间则多为灰泥填隙，有的时有陆源泥。准竹叶状砾屑多形成于水动力条件相对较弱的潮坪环境中，在这里较弱的流水或波浪作用虽可使先期半固结的薄层泥晶灰岩碎裂，但沉积水体的能量不足以使这些碎裂物产生较大位移，其磨圆、分选亦较差，如水体能量继续加强，准竹叶状灰岩可过渡为竹叶状灰岩。这种准竹叶在徐州、山东及河北峰峰、北京西山的寒武系、奥陶系均有广泛分布。

（5）砂屑灰岩

砂屑灰岩见于华北寒武系、奥陶系各组地层中，是分布最为广泛的岩石类型。砂屑含量不等，可由15%～80%，圆度虽不相同，但分选一般较好，常见砾屑、鲕粒、球粒和生屑等伴生颗粒。砂屑多具泥晶结构或球粒泥晶结构，填隙物以亮晶为主，结构退变环境中则泥晶填隙者较常见。砂屑灰岩一般形成于潮下高能带和潮间带。徐庄期局部水下隆起区，张夏期潮下浅滩，崮山期潮间间歇能量作用带及亮甲山、冶里期的潮下高能滩均有砂屑灰岩分布。

其中北京西山斋堂、河北井陉地区夹于鲕、豆粒或核形石灰岩中的砂屑灰岩，以及安徽淮南崮山组、河北平泉冶里组、河北唐山亮甲山组、曲阳下马家沟组、京西色树坟上马家沟组的砂屑灰岩均较典型。

（6）粉屑灰岩

粉屑灰岩是华北地台中常见岩石类型之一，属低能沉积环境产物。粉屑粒度细小而内部多为泥晶结构，粉屑间多为泥晶填隙。粉屑灰岩中常见陆源石英粉砂及粘土矿物混入，潮坪沉积的粉屑灰岩中，酸不溶物含量可高达8%～10%；滩间海或局限台地形成的粉屑灰岩中，酸不溶物则多居4%～7%之间。

（7）生屑灰岩

生屑灰岩是华北地台寒武、奥陶系常见岩石类型，但不同层位的岩石生物组合和结构特征相差悬殊。常见生物以三叶虫、腕足类、腹足类、瓣鳃类、棘皮动物、头足类、介形虫、牙形石等为主，但厚层生物碎屑灰岩亦不发育。例如徐庄组所夹生物碎屑灰岩中以三叶虫、腕足类为主，并伴有石英砂、海绿石等颗粒，岩层厚度一般小于1m，泥晶填隙。张夏组的生物碎屑灰岩具有生物组合复杂，磨圆分选较好，与鲕粒、砂屑等高能颗粒共生，填隙物多为亮晶。峰峰地区有少量潮间或开阔海沉积的泥晶生物灰岩，其中多属正常海相生物，生物类型亦较复杂并以原地沉积为主。局限台地中形成的生屑灰岩，生屑种属单一，含量较少，以介形虫、棘皮和腹足类碎屑最常见。潮坪环境泥质岩中所夹的泥晶生屑灰岩多呈透镜状、断续条带状或薄层产出，其生物组合亦较单一，具磨蚀痕迹，但分选差，伴生颗粒以球粒为主，有时有砂屑。本区的生屑灰岩按生屑的含量＜25%者称为含生屑灰岩，也是一种常见岩石类型，其填隙物因水动力条件的差异或为亮晶或为泥晶。

通过生屑灰岩和含生屑灰岩中的生物组合、含量、生物颗粒大小、磨蚀破碎程度、分选性、排布方式以及颗粒共生组合、填隙物性质和填隙方式等方面的研究可以帮助我们分析水动力条件、水体深度、含盐度等。对生屑灰岩的详细观察研究，是恢复沉积环境的重要依据之一。

3.叠层藻灰岩

核形石、藻团、藻屑、藻球粒及叠层石均为常见藻碳酸盐岩。本区各类叠层藻灰（云）岩在各组地层中亦广泛分布，并以寒武系较多见。叠层石灰岩既是藻类沉积的岩石类型，也是常见的沉积构造，岩石的结构特征和叠层石的构造形态均具重要的指相意义。

本区寒武纪沉积环境多变，因此，寒武系中的叠层石灰岩远较奥陶系发育，叠层构造的类型亦较复杂。潮上带和上潮间带等低能环境中一般形成藻席构造或层纹构造（水平叠层石）；弱动荡环境下为水平波状、半球状或小型单体柱状叠层石；中-强动荡水动力条件下，如潮下高能带则为球状群体、分叉柱状或锥状叠层石（图1-3-1）。

图1-3-1 受沉积环境控制的藻结构示意图

在沉积环境控制下，各类叠层石的伴生组分差异很大，如藻席或水平叠层石中常见陆源粉砂；而分叉柱状叠层石内或柱间多混有砂屑、鲕粒和生物介壳等高能颗粒，但因藻的粘结和障积作用较强，柱间也常有灰泥出现。

层纹石或藻席多见于下寒武统和上寒武统的凤山组，下奥陶统冶里组、中奥陶统底部亦有分布。张夏组和崮山组中与鲕粒灰岩伴生的多为柱状、半球状和球状叠层石。柱体规模随沉积环境不同而相差甚大，北京西山张夏组顶部柱高可达70cm，宽为20～25cm不等，局部地区可形成墙状、网状，规模更大的叠层石柱高达1～2cm，宽可达30～40cm，呈群体柱状，由于此种叠层石具较强抗浪性，实际上属藻礁沉积。

在山东、河北、河南等地张夏组、崮山组中有泥晶表附藻灰岩分布，群体枝状的钙藻结构清晰，粘结、障积作用明显，山东、江苏、安徽等地产于崮山组、长山组泥晶灰岩中的涡卷状叠层石层位基本稳定，可能有环境和地层意义。

4.白云岩

白云岩是本区最常见的岩石类型之一，几乎各时代地层中均有分布。白云岩虽可按其结晶颗粒大小命名为粗晶白云岩、细晶白云岩等，但成因命名更具环境意义，故可划分为准同生和准同生后白云岩。

准同生白云岩形成于潮上、上潮间等干燥气候带中，并可归入蒸发岩范畴，它可以作为典型环境的典型微相恢复古气候和古环境。各地馒头组下部夹于紫色页岩中的准同生白云岩，以及亮甲山组和马家沟组底部的准同生白云岩均较典型，地台南部也有这种岩石类型分布。准同生白云岩的结构特征为泥粉晶结构较为多见，在颗粒石灰岩中准同生白云石化的另一种表现形式是白云石化作用仅限于颗粒内部，基质或填隙物一般无白云石化作用，并构成白云石质颗粒和方解石质填隙的云质灰岩或灰质云岩，这种岩石多发育在浅滩或潮坪沉积中，在山东的张夏剖面、江苏徐州大北望及安徽淮南和河北峰峰中寒武统张夏组鲕粒灰岩中这种特征十分明显。鲕粒云化后由于所混入的铁离子氧化，在风化露头上颗粒表现为锈点十分醒目。这种经准同生白云石化所形成的岩石，多能完整地保存原始沉积结构，如层理、冲刷等。颗粒云化的事实，反映水浅，偶尔暴露，气候干燥、粒间水咸化或淡化等环境特征。

本区准同生白云岩，包括准同生云质颗粒可形成于超高盐度蒸发坪中，也可因淡水与海水混合，使镁方解石快速溶解，Mg²⁺相对集中于粒间水而导致颗粒白云石化。对地台中、上寒武统和冶里组、亮甲山组、马家沟组底部的准同生白云岩和准同生云质鲕粒的碳氧同位素测试结果表明：中、下寒武统和冶里组的泥粉晶白云岩和云质鲕粒的δ¹³C多为负值，而亮甲山组和马家沟组一段底的准同生白云岩δ¹³C多为正值，表明前者因海退或暴露遭受天水淡化，在低盐度环境中形成；后者则应是由于蒸发、咸化作用而白云石化的。华北很多地方产于亮甲山组和马家沟组一、三、五段泥粉晶白云岩中的膏盐或其假晶，也是很好的佐证。

准同生后白云岩多为咸化海水经回流渗透作用交代早期沉积组分形成的，因此，交代作用首先发生在粒间，继之破坏颗粒边缘，进而使颗粒全部白云石化，强烈时原始沉积结构可以全部消失，形成晶粒白云岩。上寒武统常见的竹叶云质灰岩和竹叶细晶白云岩即可反映程度不同的白云石交代作用，前者白云石化集中于填隙物中，有的竹叶边缘亦受到不同程度的破坏；后者白云石化作用已深入粒内，竹叶状砾屑已全部云化，这种作用在地台南部的徐州大北望剖面凤山组中是很典型的。对细粒碳酸盐岩，这种成岩交代作用的顺序亦使成岩早期自形白云石呈浸染状分布于灰泥中，山东莱芜中奥陶统马家沟组的豹斑灰岩不乏这种云化结构，云化作用剧烈时可形成晶粒白云岩。本区各组段所见各类残余结构的白云岩如残余鲕粒云岩、残余生物云岩、云斑灰岩、云质条带灰岩和细晶云岩等均为准同生后白云岩。

华北地台所见的准同生白云岩多分布于海退沉积序列的顶部或海进沉积序列的底部，前者在上寒武统中和亮甲山组均甚常见；后者则以马家沟组底部的泥粉晶白云岩为代表，有时含陆源粉砂和粘土可作为海进序列底部的辅助标志。由于蒸发泵作用和回流渗透作用经常相伴出现，因此，在地层垂向层序中，常出现上面为准同生白云岩，其下为完全云化的准同生后糖粒状白云岩（包括斑状白云岩），再向下是含灰的或灰质云斑岩，再下是云斑石灰岩或含云斑石灰岩，最下面是不含云斑的石灰岩，即未云化的石灰岩。在华地地台下古生界中，例如北京西山上寒武统、河北峰峰的马家沟组，这种垂向分布规律是经常见到的。

华北南部下奥陶统及上寒武统中广泛分布的“三山子白云岩”，基本上是准同生后白云岩。其上覆地层为马家沟组底部的准同生白云岩，二者之间有一个不整合，这有利于潮上环境的高镁水及混合水向下渗透。三山子白云岩的顶界为不整合面，其底界不平整，并逐渐过渡为部分云化的石灰岩和未云化的石灰岩。

5.角砾岩

本区角砾岩分布较广，主要分布于马家沟组一、三段和峰峰组底部，辛集组底部及华北北部馒头组中也有分布。按岩石类型可分为石灰岩角砾岩和白云岩角砾岩两大类，石灰岩角砾岩角砾较大一般直径达20～50cm，在安徽萧县马家沟组厚层灰岩中较为发育，角砾的岩石类型单一杂乱堆集，洞穴直径可＞5m，大多发育在同一层位，显然，此种洞穴充填的角砾岩是岩溶垮塌作用形成的。

与石膏溶解作用有关的角砾岩见于徐州贾汪及山西等地。多分布于马家沟组一、三、五段，这种角砾岩石类型主要由白云岩组成，角砾含量一般70%～80%，有的达90%，杂乱堆集，角砾大小从几毫米至几十厘米，基质为泥云质，横向分布不稳定。角砾岩往往与准同生白云岩共生或位于准同生白云岩之下，实际上白云岩角砾岩的原岩即为准同生白云岩。这种白云岩角砾岩可能是石膏的溶解留下了空间，与石膏伴生的准同生白云岩垮塌后形成的。

6.蒸发岩

本区蒸发岩的类型主要是石膏，在华北各地馒头组紫色泥页岩中的石盐假晶仅仅是一种环境标志，它们零星分布于紫色页岩中。形成矿产的石膏主要分布在中奥陶统马家沟组，下寒武统的辛集组亦有分布。

马家沟组的石膏赋存于第一、三、五段，以山西吕梁山地区最为发育，最大厚度达几百米，在山东泗水以及河南这一层位石膏也有分布。

马家沟组的石膏主要是在潮上云坪（萨巴哈）及其洼地、潟湖中形成的。这些潮上云坪中的洼地和潟湖或大或小，若断若继，星罗棋布，形成了现在层位上大体相当但厚度和横向变化上显著差异以至减薄为零的特点。按照潟湖的发展阶段，这些潟湖大都发展到石膏阶段就停止了，因此，大都没有卤化物沉积。潟湖中浓缩的高矿化度水在形成石膏沉淀时，向下伏岩层渗透。使下伏的岩层在回流渗透作用下发生准同生后白云石化作用，因此，在石膏发育地区，在石膏层之下的层位中，如马家沟组第二、四段及亮甲山组，准同生后白云岩特别发育。

除潟湖沉积形成的石膏外，还有瘤状石膏、肠状石膏、鸡笼铁丝状石膏（图版Ⅲ—2）、鲕粒石膏等均为次生石膏，即交化型石膏。这些石膏中可见到大量白云岩残余体。

7.碎屑岩

华北地台下古生界碎屑岩不如碳酸盐岩发育，其中细碎屑岩即泥质岩、粉砂岩又多于粗碎屑岩。

泥质岩多出现于下寒武统辛集组、馒头组和毛庄组，其他层位如上寒武统崮山组、长山组及下奥陶统亦有少量出现，下寒武统的馒头组、毛庄组以紫色页岩、黄绿色页岩较多见，常含粉砂，风化后往往呈碎片，层理面往往有较多白云母片，为局限环境下如潟湖、潮坪环境产物，常含石盐假晶。中、上寒武统往往是黄绿色页岩或粉砂质页岩，主要是滩间海或局限海沉积。

中寒武统徐庄组广泛存在石英细砂岩、泥质细砂岩。常含粘土或长石，而为泥质或长石细砂岩，广含海绿石，时而含磷，一般薄层状，很多地方如山东张夏、徐淮见有生物遗迹及生物搅动构造，形成于陆棚或沙坝环境下的沉积。

砾岩主要出现在地台南缘的寒武系底部。如淮南的猴家山组（相当于辛集组）底部，山西的寒武系底部亦有出现。这些砾岩主要是复成分砾岩，砾石成分主要为石英岩、脉石英、燧石、各种变质岩等，这些砾岩位于下寒武统与其下伏古老岩系之间的不整合面上，代表寒武纪海侵初期的产物。

【预习内容】
常见碳酸盐岩的类型及特征，形成沉积环境分析。
【实验目的与要求】
1. 学习观察和描述石灰岩的基本方法和内容。
2. 掌握碳酸盐岩的分类及命名原则和主要岩石类型。
3. 鉴定几种常见的主要岩石类型，并初步分析其成因。
【实验内容】
观察和描述常见的几种碳酸盐岩类型的手标本及薄片特征，给予正确命名，并初步分析其形成条件。
石灰岩类 白云岩化灰岩、微晶灰岩、生物碎屑灰岩、铁质鲕粒灰岩、砾屑泥晶灰岩、介壳灰岩、鲕粒亮晶灰岩、砂屑亮晶灰岩、泥灰岩等。
白云岩类 微晶白云岩、细晶白云岩、灰质白云岩等。
【实验指导】
一、碳酸盐岩观察和描述的一般程序
碳酸盐岩标本的观察描述通常包括以下几方面内容: ①岩石的颜色; ②组成成分; ③结构类型; ④沉积构造; ⑤生物化石; ⑥成岩后生变化; ⑦岩石定名; ⑧形成条件分析。
二、碳酸盐岩观察和描述的内容及方法
( 一) 观察和描述岩石的颜色
岩石颜色描述时其方法同陆源碎屑岩，要分清新鲜面颜色和风化面颜色，因为颜色反映组成物质成分、形成环境以及后生变化等。描述时可采用复合色，如灰白色、黑灰色等。主要颜色放后，次要颜色放前。
( 二) 观察和描述组成成分
1. 鉴定岩石中碳酸盐矿物的种类和含量
碳酸盐矿物的种类和含量是岩石定名的基础，碳酸盐矿物较多，其鉴定特征如表 14-1，但常见的矿物为方解石和白云石，其特征相似，鉴定时可根据以下几点加以区别: ①加冷稀盐酸起泡程度; ②晶形及其内部构造; ③双晶带与菱形解理对角线关系等，即可将方解石和白云石区别开，然后根据其含量确定岩石成分名称 ( 表 14-2) ，如灰岩、白云岩及其一系列过渡岩石名称。
表 14-1 几种主要碳酸盐矿物肉眼鉴定特征表


2. 鉴定岩石中黏土矿物的含量
碳酸盐岩中经常混有黏土矿物，其含量的多少影响岩石成分和定名。要获得准确的含量通常是做不溶解残余测定，即是用 10% 的盐酸溶解样品得到不溶解的黏土后称重，计算百分含量。标本鉴定可以根据岩石致密细腻程度和滴酸后留下泥痕程度。起泡越弱并留泥痕越明显含泥越多。根据含泥质的多少定岩石名称时参见表 14-2。
表 14-2 碳酸盐岩成分分类表


3. 鉴定陆源混入物的成分和含量
陆源混入物主要是石英和长石的碎屑，粒度比较小，多为砂或粉砂。
4. 鉴定非碳酸盐自生沉积矿物的种类和含量
非碳酸盐自生沉积矿物常有石膏、硬石膏、重晶石、海绿石等。它们都具有反映成因的意义。
在岩石成分鉴定的基础上，按方解石、白云石和黏土三种成分含量分类定名( 表 14-2) 。
( 三) 观察和描述岩石的结构
碳酸盐岩的结构与岩石成因关系密切，因此按其成因分为: 粒屑结构、晶粒结构、生物骨架结构、残余结构。
1. 粒屑结构的观察及描述
与波浪和流水作用有关的碳酸盐岩，常常具有粒屑结构。即由颗粒 ( 内碎屑、鲕粒、生物碎屑、球粒、藻粒等) 、泥晶基质 ( 或灰泥杂基) 、亮晶胶结物、孔隙等四种结构组分构成。
( 1) 内碎屑
主要是大小不同的碳酸盐岩碎屑，内碎屑的大小反映一定的形成环境。砾屑常形成于高能环境; 粉屑、泥屑多出现于低能环境。实习时应注意观察内碎屑的形态、大小、磨圆度、排列方式、百分含量及分选性等。形态常见有如下三种 ( 图 14-1) ，大小则采用下列的标准划分:
砾屑 直径 >2mm，呈椭圆形、扁圆形，在平面上呈扁平砾石，在纵截面上可多见呈细长竹叶状。另外也有不规则形状。
砂屑 直径 2 ～0. 05mm，呈圆状或椭圆状。
粉屑 直径 0. 05 ～0. 005mm，呈圆粒状。
泥屑 直径 <0. 005mm，呈圆粒状。
排列方式 ( 主要对砾屑而言) : 常见以下几种方式，见图 14-2。

图 14-1 内碎屑形态分类示意图( 据余素玉，1989)


图 14-2 砾状内碎屑灰岩的砾屑排列方位和类型

内碎屑自身多为泥晶结构，但可随母体沉积物结构而变，有的内碎屑边缘有氧化圈，有的则无。
( 2) 鲕粒
是在水体搅动情况下边转动边凝聚而形成的，当其重量大于水的浮力和水体搅动上举力之和时便沉积下来，因此一般大小都近相等，大小在 2 ～0. 25mm 之间，常见为 1 ～0. 5mm，大于2mm 者称为豆粒。鲕粒按形态、内部结构及结晶特点可分为: 真鲕、表鲕 ( 薄皮鲕) 、复鲕、偏心鲕、放射鲕、藻鲕、假鲕、压溶鲕、多晶鲕、单晶鲕、充填鲕、连生鲕等( 图14-3) 。

图 14-3 鲕粒类型示意图( 据余素玉，1989)

( 3) 生物碎屑 ( 骨屑)
是由生物体破碎而形成的，有的因破碎不严重还具有一定的生物外形和内部构造。因此可根据生物特征鉴定种属，加以定名，有的则破碎强烈，无法鉴定种属。
( 4) 球粒 ( 团粒)
由泥晶碳酸盐矿物组成的颗粒。一般呈卵圆形，内部结构均一，颗粒大小为 0. 03 ～0. 02mm。根据成因分为藻球粒、真球粒、假球粒、似球粒。
( 5) 团块
由小生物和小球粒聚合的颗粒，外形不规则。
( 6) 亮晶胶结物 ( 淀晶)
亮晶胶结物是以化学方式沉淀的碳酸盐矿物，充填于颗粒之间起胶结作用。晶粒常大于 0. 01mm，常存在于颗粒分选好、数量多的岩石中，而且与颗粒间界线清楚，呈突变接触。亮晶之间界面平直，有时可见世代关系。
( 7) 泥晶基质 ( 灰泥)
泥晶基质相当于陆源碎屑岩的杂基，但它不是陆源的，而是在盆地内形成的细小的碳酸盐矿物碎屑，充填于颗粒间。泥晶基质易重结晶似亮晶胶结物，要注意它们彼此的区别。亮晶胶结物与重结晶的泥晶基质的主要区别如下:
⊙亮晶胶结物晶体明亮、清洁、不含或少含杂质。重结晶的泥晶晶体昏暗，常可见泥晶残余，晶粒间也常有残余的泥晶。
⊙亮晶的胶结物晶体间的接触面多是平直的，而泥晶重结晶的晶体之间的接触面是不规则的，多呈锯齿状。
⊙亮晶胶结物晶体可见生成先后的世代关系，常见呈两三个世代，一般第一世代晶体较小，围绕颗粒呈栉状结构的针状或小柱状晶体; 第二世代晶体充填于孔洞中呈较大的晶体。如有孔洞还可生长第三、四世代晶体，而泥晶重结晶的晶体无世代关系。
⊙亮晶胶结物与颗粒之间的接触界线明显清晰，多呈突变接触，不破坏颗粒边界。泥晶重结晶后与颗粒的界线不清，可穿切破坏颗粒边界呈复杂的齿状。
⊙亮晶胶结物充填于颗粒磨圆好、分选好的颗粒支撑的粒间孔隙中，胶结物少于颗粒含量。重结晶的泥晶含量常多于颗粒。
( 8) 支撑关系与胶结类型
支撑关系与陆源碎屑岩相似，分基质支撑和颗粒支撑。胶结类型也可分为基底胶结、孔隙胶结和接触胶结。
2. 生物骨架结构的观察及描述
生物骨架结构是指原地生长的底栖生物和造礁生物所具有的结构，是由生物骨架和生物化学组分组成的。应描述造架生物的种属及其结构特征; 充填于骨架间的附架生物的种属及组构特征; 泥晶基质和亮晶胶结物的组构等特征。
3. 晶粒结构的观察及描述
化学沉淀方式形成的碳酸盐矿物和上述各种原生结构的石灰岩经过强烈重结晶作用形成的碳酸盐矿物，常具有明显的晶粒结构。晶粒可根据其粒度划分为: 砾晶( > 2mm) 、砂晶 ( 2 ～ 0. 05mm) 、粉晶 ( 0. 05 ～ 0. 005mm) 及泥晶 ( < 0. 005mm) 。砂晶还可细分为极粗晶、粗晶、中晶、细晶及极细晶。粉晶还可细分为粗粉晶和细粉晶。
晶粒结构按晶体形状不同可分为: 他形晶 ( 无晶面) 、半自形晶 ( 具有部分晶面) 、自形晶 ( 具有良好晶面) 。
晶粒结构应分别观察和描述结晶程度、晶粒大小、自形程度和晶粒之间的关系 ( 详见表 14-3) ，然后给予综合命名，如中细粒不等粒半自形晶结构等。
4. 残余结构的观察及描述
前述各种结构的灰岩发生不彻底的白云岩化或重结晶后，保留下原来的结构称残余结构。如残余砂屑结构、残余鲕粒结构、残余生物碎屑结构以及幻影结构等。
在描述时，新生结构和残余结构均要描述。注意观察重结晶程度及其特征，白云化的程度及其特征，矿物晶体彼此的交代关系和形态变异等。
5. 在对碳酸盐岩结构进行观察和描述时可按以下步骤进行:
( 1) 首先观察粒屑含量的多少或颗粒与填隙物的支撑关系，确定是粒屑结构还是结晶结构或泥晶结构。
表 14-3 碳酸盐岩晶粒结构鉴定表


( 2) 如果是粒屑结构，应观察颗粒的类型及含量; 亮晶胶结物成分和含量; 泥晶基质特征及含量。
( 3) 如果是结晶结构，应观察晶粒大小、自形程度、相互关系和形成阶段，并注意是否有残余结构，从而判断是否是重结晶作用或交代作用形成的。
( 4) 如果是生物结构，则应观察主要和次要生物种属及结合方式和填隙物特征。
( 5) 观察孔隙大小、形态及成因。
总之，在正确识别与描述碳酸盐岩结构的基础上，根据上述结构成因分类，确定所观察的结构成因类型，给予正确的结构名称，如亮晶鲕粒结构等。
( 四) 观察和描述岩石的沉积构造
在碳酸盐岩中也常见各种层理构造、层面构造、结核和缝合线构造等。
( 五) 观察和描述生物化石特征
碳酸盐岩中常含有生物化石，观察和描述生物化石的形态特征，确定种属、生态和化石的保存情况等。
( 六) 观察和描述成岩后生变化
( 七) 岩石综合定名
在上述观察、描述的基础上进行综合命名，岩石名称应包括: 颜色 + 结构 + 成分名称。如紫红色泥晶竹叶状砾屑灰岩; 深灰色亮晶鲕粒灰岩等。
【编写实验报告】
按照碳酸盐岩的鉴定描述方法及要求对下列岩石的手标本和薄片进行详细的鉴定描述:
1. 手标本: 白云岩化灰岩、微晶灰岩、生物碎屑灰岩、铁质鲕粒灰岩、砾屑泥晶灰岩、介壳灰岩、鲕粒亮晶灰岩、砂屑亮晶灰岩、微晶白云岩、细晶白云岩、灰质白云岩、泥灰岩。
2. 镜下: 白云岩化灰岩、铁质鲕粒灰岩、鲕粒亮晶灰岩、砂屑亮晶灰岩、细晶白云岩、灰质白云岩、泥灰岩。
每次任选其中 2 ～3 件标本观察描述并交实验报告。
【思考题】
1. 砂屑灰岩和砂岩有何不同?
2. 竹叶状灰岩形成的水动力条件如何?
3. 鲕粒灰岩形成的水动力条件如何?
4. 如何区分白云岩和灰岩?

1.沉积构造类型
沉积构造是沉积岩和变余沉积岩的成因标志，是恢复古环境、古气候及古地理的重要依据，这类构造在野外大多都可看到，因此必须认真仔细观察，做好必要的记录，重要的构造应照相或素描。
沉积构造主要包括层理构造、层面构造、准同生变形构造、生物及化学成因构造。
（1）层理构造
层理由纹层、层系和层系组组成（图6-2）。根据其形态特征可划分为以下几种类型（图6-3）。

图6-2 层理的基本术语图示

（据刘宝珺，1980）

图6-3 水平层理、平行层理和交错层理

（据杜远生等，1998）
（a）水平层理（左）和平行层理（右）；（b）板状交错层理；（c）楔状交错层理（冲洗交错层理）；（d）鱼骨状交错层理；（e）槽状交错层理；（f）波状交错层理
1）平行层理和水平层理：二者的纹层均相互平行且与层面一致，但平行层理是高流态环境下的沉积，沉积物粒度粗（中粗砂级），纹层不清晰、不连续，沿层面易剥开。水平层理反映水能量低的宁静环境，沉积物粒度细（泥质），层理清晰且连续。
2）交错层理：交错层理是由一系列与层面斜交的内部纹层组成层系，层系之间由层系面分隔。根据其形态可分为板状、楔状、波状和槽状交错层理等多种类型。依据交错层理的形态、大小、前积层倾角和方向等可判断出水动力特征和古水流方向，进而帮助识别古环境。流水作用一般形成较高角度的板状交错层理；而冲洗作用则形成低角度（＜10°）的楔状交错层理（冲洗层理）；进退潮流作用则形成双向的鱼骨状（或羽状）交错层理。
3）递变层理：也称粒序层理。是在同一岩石层内由下而上粗细粒度递变纹层所显示的层理，层面基本上相互平行，底部常具冲刷面。一般认为递变层理是由重力流作用形成。
4）潮汐层理：包括脉状层理、波状层理和透镜状层理（图6-4）。它们是涨潮流与退潮流所造成的砂质沙纹与平潮期所沉积的不同数量的泥质交互而形成。
脉状层理是泥质沉积物呈脉状体分布在砂质沉积物中，透镜状层理是砂质沉积物呈透镜体被包在泥质沉积物之中断续分布，而波状层理则是介于脉状和透镜状层理之间的过渡类型，砂层与泥层波状交替分布。

图6-4 潮汐层理类型

（据H.E.Relneck，1977；转引自杨逢清等，1990）
1—脉状层理；2—波状层理；3—透镜状层理
（2）层面构造
主要包括波痕、冲刷痕、刻压痕构造和暴露构造。波痕是指流水、波浪或风作用于非黏性沉积物表面留下的波状起伏的痕迹。按其成因可分为流水波痕、浪成波痕及风成波痕。水能量加强，常在下伏沉积物尤其是泥质沉积物表面形成冲蚀的槽状痕迹，称为冲刷痕，冲刷形成的沟槽被沉积物充填后则形成槽模和沟模。沉积物中携带的粗粒物质（如砾石、生物介壳）在下伏沉积物顶面刻划出各种痕迹，称为刻压痕。冲刷痕和刻压痕是重力流沉积中常见的沉积构造。暴露构造是指沉积物间歇期暴露于大气中，在沉积物表面形成的沉积构造，如泥裂、雨痕、食盐假晶及足迹。通常反映沉积盆地间歇性暴露环境，如潮上带、湖滨环境等。
（3）准同生变形构造

图6-5 滑塌构造

（据何起祥，1978；转引自杨逢清等，1990）
准同生变形构造是指沉积物在沉积之后、固结之前发生塑性变形所形成的构造。常见的有负载构造、包卷层理、滑塌构造等。发育于快速堆积（沉积物来不及脱水）或具有原始倾斜的沉积层中。差异压实作用或构造不稳定（如地震的颤动）性，常导致上覆粗粒层下陷到下伏松软沉积层中形成负载构造、枕状构造和球状构造。由于沉积物的液化和侧向流动，可形成具复杂揉皱的包卷层理。滑塌构造一般是沉积物沿原始陡倾斜坡滑塌、滑动或位移产生的，沉积层可变形形成简单或复杂的褶曲，并伴有滑动面或重力小断层（图6-5）。根据准同生变形构造的类型和强度可以帮助认识沉积盆地性质及堆积速度、古斜坡坡向等。
（4）化学及生物成因构造
这种构造类型繁多，常见的有鸟眼构造和叠层构造。鸟眼构造指白云岩或灰岩中大小约1mm的蠕虫状或不规则状亮晶方解石充填体。一般认为鸟眼构造形成于潮坪环境，由藻类腐解留下孔隙或气泡，经亮晶方解石和石膏填充而成。叠层构造是地质历史时期中常见的一种生物成因构造，以藻纹层和沉积纹层交替出现为特征，其形态多样，多形成在潮坪环境。
2.沉积环境分析
野外进行沉积环境分析时，主要依据以下标志：
1）岩矿标志：沉积物组分能反映沉积历史、物源及沉积介质的特征。如纯净的石英砂岩形成于浅水高能条件（如海滩环境）；富含长石、不稳定岩屑的杂砂岩形成于颗粒未经充分簸选的快速沉积场所（如断陷盆地）。一些特殊的沉积岩和沉积矿产具有较好的指相意义，如礁灰岩、鲕状灰岩、含菊石或放射虫的硅质岩、含笔石的黑色页岩、煤和铝土矿等。此外，一些自生矿物（沉积期或同生期形成的原生矿物）能明显地反映环境，如海绿石、磷灰石主要形成于浅海环境；石膏、岩盐形成于盐分过饱和的干旱气候环境。
2）生物标志：不同类别的生物对环境因素的要求是不一样的，因此生物组合和生态特征是判别古环境的重要标志。
3）沉积构造标志：沉积构造类型复杂多样，为不同沉积环境的产物。根据它们的一些特征可进行沉积环境的分析（表6-4）

表6-4 沉积构造分类

（据余素玉等，1991，略改）
沉积环境分析的野外工作主要包括测制沉积相剖面，系统观察研究沉积岩的成分、结构、构造、古生物组合、古生态特征和遗迹化石等各种成因标志，以及对古流向和古坡向的测量。

18264638810：常见的沉积岩有哪些?
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18264638810：主要岩石类型有哪些?
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18264638810：岩性与岩石类型特征
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18264638810：岩石的分类以及各自的特点?
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18264638810：碳酸盐岩沉积相
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