第十二章石灰岩

石灰岩（Limestone）简称灰岩，以方解石为主要成分的碳酸盐岩 。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，与稀盐酸有剧烈的化学反应。按成因分类属于沉积岩。

第十二章 石灰岩

• 第一节 石灰岩的成分分类
  • 一、成分分类
    • 1. 石灰岩与白云岩过渡类型的划分
      • 根据碳酸盐岩中方解石和白云石的相对含量, 可首先把碳酸盐岩划分为石灰岩和白云岩两大类; 其次, 在此两大类中还可划分出一系列的过渡类型
      • 也可以用90％，75％，50％，25％，10％为界限划分。在野外工作中，通常把石灰岩—白云石系列划分为以下四个类型： 1）（纯）石灰岩：方解石大于75％； 2）白云质石灰岩（云质灰岩）：方解石占75%～50%，白云石占25%～50%； 3）灰质白云岩（灰质云岩）：白云石占75％～50％，方解石占25％～50％； 4）（纯）白云岩：白云石大于75％。
    • 2、石灰岩与粘土岩过渡类型的划分
      • 碳酸盐岩常含有一定量的粘土矿物，因此，在碳酸盐岩和粘土岩之间，也存在着一系列的过渡类型岩石。
      • 在野外工作阶段,对于灰岩（白云岩）－粘土岩系列的岩石类型，可根据 90%、75％、50％、25％、10％的界限,划分出以下六个类型： 1)纯灰岩（白云岩） 2)含泥灰岩（白云岩） 3)泥质灰岩（白云岩） 4)灰质（白云质）粘土岩 5)含灰质（云质）粘土岩 6)纯粘土岩
    • 3.石灰岩与砂岩过渡类型的划分
      • 碳酸盐岩还常含一定量的陆源砂和粉砂。因此, 在碳酸盐岩和砂岩 (或粉砂岩) 之间,也存在着一系列的过渡岩石类型
      • 在野外工作阶段,可根据75%,50%，25%的界限,划分出以下四个类型: 1)(纯)石灰岩(或白云岩) 2)砂质石灰岩(或白云岩) 3)灰质(或白云质)砂岩（钙质砂岩) 4)(纯)砂岩。
  • 二、两级或三级分类命名原则
    • 所谓两级分类，即以大于50％和50％～25％的两个含量级进行分类命名；所谓三级分类，即再加上25％～10％或25％～5％的一个含量级，以此三个含量级进行分类命名 凡含量大于50％的，即用它定岩石的基本名称，以“××岩”表示之； 凡含量为50％～25％的，用它定岩石基本名称的主要形容词，以“××质”表示之，写在基本名称之前； 凡含量为25％～10％（或25％～5％）的，用它定岩石基本名称的次要形容词，以“含×× （的）”表示之，写在最前面； 含量小于10％（或小于5％）的，一般不反映在岩石名称中。
    • 例如某一岩石，含白云石7O％，方解石30％，则该岩石属白云岩范畴，可称为“灰质白云岩”。 又如某一岩石，含白云石60％，方解石30％，粘土10％，则该岩石仍属白云岩范畴，可称为“含泥的灰质白云岩”。 假如岩石中没有含量大于 50％的成分，则采用复名原则，即把含量50％～25％的成分联合起来定岩石的基本名称；含量小于25％的，原则同上。 例如某一岩石，含方解石 45％，白云石35％，粘土20％，则该岩石可称为“含粘土的云－灰岩”或“含粘土的白云－石灰岩”。请注意，含量较高的写在后面，含量较低的写在前面，两者用一字线相连。
• 第二节 石灰岩的结构分类
  • 一、有代表性的石灰岩分类方案
    • 1、福克的石灰岩分类方案
      • 福克的石灰岩分类基本上是一个三端元的分类。这三个端元是： 1）异化颗粒，相当于通常所说的颗粒； 2）微晶方解石泥或简称为微晶，相当于通常所说的灰泥或泥晶； 3）亮晶方解石胶结物或简称为亮晶。 福克以这三种主要结构组分当作三角形图解的三个端点，把石灰岩划分为三个主要的类型，即亮晶异化石灰岩、微晶异化石灰岩和微晶石灰岩。
    • 2. 邓哈姆的石灰岩分类方案
      • 邓哈姆根据颗粒和泥的相对含量，把常见的颗粒一灰泥石灰岩分为四类，即颗粒岩、泥质颗粒岩、颗粒质泥岩、泥岩。 此外邓哈姆还分出两类特殊的石灰岩类型，即粘结岩和结晶碳酸盐岩。 邓哈姆的分类简明扼要，有高度的概括性。在颗粒一灰泥石灰岩大类中，仅仅根据颗粒和泥把石灰岩划分为四类，这是很恰当的。邓哈姆的颗粒岩、泥质颗粒岩、颗粒质泥岩、泥岩，与福克的亮晶异化石灰岩、微晶异化石灰岩、微晶石灰岩，从形式上看互不相同，实质上是一致的，但邓哈姆的岩石类型却比福克的简明多了。
    • 3. 冯增昭的石灰岩分类方案
      • 冯增昭首先把石灰岩划分为三个大的结构类型： I．颗粒一灰泥石灰岩； Ⅱ．晶粒石灰岩； Ⅲ．生物格架一礁石灰岩。 在第I大类即颗粒一灰泥石灰岩类型中，他根据颗粒的含量，把颗粒一灰泥石灰岩划分为：颗粒石灰岩、颗粒质石灰岩、含颗粒石灰岩以及无颗粒石灰岩四种岩石类型。 冯增昭还根据颗粒一灰泥的相对含量和颗粒类型 ，以90％, 75％,50％,25％,10％为界限,把颗粒一灰泥石灰岩再细分为六种岩石类型30个小类。
    • 4.(赵澄林等)推荐分类方案
      • 首先把石灰岩划分为三个大的结构类型：Ⅰ．颗粒一灰泥石灰岩；Ⅱ．晶粒石灰岩；Ⅲ．生物格架一礁石灰岩。
      • 第Ⅰ大类颗粒一灰泥石灰岩分布最广，按灰泥与颗粒的比例依三级命名法进行细分命名。它的分类是两端元的，两个端元组分即颗粒与灰泥。颗粒与灰泥的相对百分含量定量地反映了沉积环境的水动力条件和能量，因此表12—8的颗粒一灰泥石灰岩部分，从下往上水能量逐渐增强，即从静水逐步变为强动荡水。因此，这一定量标志有重要的成因意义。
      • 在颗粒石灰岩中，如果能够较确切地把基质中的亮晶方解石胶结物和灰泥(或泥晶）区分开，也可以使用亮晶颗粒石灰岩和灰泥（或泥晶）颗粒石灰岩的术语 第Ⅱ大类晶粒石灰岩可根据晶粒的粗细，再细分为粗晶石灰岩、中晶石灰岩、粉晶石灰岩、泥晶石灰岩等。此处的泥晶石灰岩与颗粒一次泥石灰岩中的灰泥石灰岩是一种岩石。除泥晶石灰岩外，其他较粗的晶粒石灰岩大都是次生变化即重结晶作用或交代作用的产物。 第Ⅲ大类生物格架一礁石灰岩，是一个独特类型的石灰岩，其特征是含有原地的生物格架组分。
    • 5. 石油行业标准SY/5368.5-1995分类方案
  • 二、石灰岩结构分类的基本原则
    • 石灰岩分类的一些重要的原则： 第一，分类必须反映碳酸盐岩岩类学的最新成果。 第二，分类必须首先是描述性的，即必须把第一性的、可观察到的、可以计量的各种结构组分放在第一位，并反映到岩石的名称中去。 第三，分类必须有定量的标志，而反映沉积环境水动力条件或能量的颗粒与灰泥的相对含量以及生物格架的相对含量尤为重要。 第四，分类必须有较广泛的实用性，即必须是在野外、井队、实验室等均能应用。 第五，分类必须简明扼要，并有一定的灵活性。
• 第三节石灰岩的主要类型
  • 岩石中颗粒含量大于50%，颗粒可以是内碎屑、生物碎屑、鲕粒、球粒、藻粒等，填隙物可以是灰泥或亮晶胶结物。
  • 内碎屑灰岩
    • 粒度：漂砾←→粉屑 填隙物：灰泥杂基←→亮晶胶结物 磨圆：棱角状←→圆状 分选性：好←→差
      • 各种级别的 水动力条件 下都可出现
  • 一、颗粒石灰岩
    • 1.竹叶状砾屑灰岩
      • 1)两个重要的特征：成因上相互矛盾。 ①砾屑的磨圆度甚高，分选中等一较好； ②基质部分主要为灰泥，很少有亮晶胶结物。
      • 2)成因解释：在正常的浅水海洋中形成的薄层石灰岩，在其刚形成后不久，有的可能尚处于半固结状态，被强烈的水动力破碎，搬运和磨蚀，并在搬运不太远的地方，在水动力条件相对较弱的环境下堆积下来，再经成岩作用，从而形成竹叶状灰岩（白云岩）。在华北的下古生界地层中，广泛发育各种各样的竹叶石灰岩。
      • 3)环境条件：范围广阔，早古生代的华北陆表海，其近岸地带，或者其水下的一些高地（广阔的“竹叶浅滩”）。
    • 2.角砾状砾屑灰岩
      • ①正常内碎屑成因角砾石灰岩：它与竹叶石灰岩的不同主要在于它的砾屑是棱角状的；假如再进一步演化，它就会变成竹叶石灰岩。 ②礁屑角砾石灰岩。 ③滨海陡崖角砾石灰岩。 ④山麓堆积的或洪积的角砾石灰岩。 ⑤洞穴坍塌角砾石灰岩。 ⑥膏岩的成岩后生变化引起的角砾石灰岩。 ⑦构造角砾石灰岩。
    • 3.砂屑灰岩
      • 比较常见。在颗粒组分中，除砂屑之外，还常含有一些生物颗粒、粉屑等；亮晶常见，灰泥含量一般较少；交错层理、波痕、以及其它水动力构造常见。这种岩石多是水动力条件较强的环境中的产物。
    • 4.生物碎屑石灰岩
      • 生物碎屑石灰岩的种类很多。 沉积环境分析应注意两点： 第一，应尽可能辨明它们是原地堆积还是经过搬运、磨蚀后才沉积下来的。 第二，应注意其基质是灰泥（泥晶）还是亮晶。
      • （亮晶珊瑚藻灰岩）、（泥晶介壳灰岩）（泥晶生物灰岩）。
    • 5.鲕粒石灰岩
      • 1)亮晶鲕粒灰岩：不论其鲕粒类型如何，都是在水动力条件很强或相当强的条件下形成的。
      • 2)泥晶鲕粒灰岩：强水动力形成的鲕粒，被风浪或其他营力搬运到低能量环境中沉积下来。
  • 二、泥晶石灰岩
    • 以灰泥组分为主的岩石类型。 重要的石灰岩类型，分布很广泛，水动力条件很弱的环境中的产物，常与球粒石灰岩、粉屑石灰岩共生，因为它们的沉积条件近似。 关于灰泥的成因，至少有三种成因，即内碎屑成因的（泥屑）、生物成因的、化学沉淀成因的（泥晶）； 泥晶石灰岩、微晶石灰岩、隐晶石灰岩等是同义词。
    • 分类
      • (1)含生屑泥晶灰岩：溶洞中底部充填渗流粉砂，之上为两期方解石，粉砂和方解石之间发育后期交代黄铁矿，生屑见三叶虫棘刺。
      • (2）亮晶砾屑砂屑灰岩－含云石粉屑泥晶灰岩，之间发育冲蚀面，冲蚀面下发育生物潜穴，充填有粉～细晶白云石、砂屑和方解石等。
      • (3）灰色泥晶灰岩，生物潜穴，孔隙不发育。罗南1井，C，生屑灰岩段，4110m。
      • (4）粉晶云岩，全自形晶，少量柱状石英，马家沟组
  • 三、生物礁石灰岩
    • 生物礁石灰岩主要是由造礁生物骨架及造礁生物粘结的灰泥沉积物等组成石灰岩。 根据生物骨架及粘结物的相对含量，进一步分为原地沉积障积岩、骨架岩、粘结岩。 生物礁在地貌上高于同期沉积物的呈块状岩隆。主要的造礁生物有钙藻、珊瑚、海绵动物、苔藓虫、层孔虫、厚壳蛤等，这些生物岁地质时代而变化。 根据造礁生物种类不同，进一步命名为藻礁灰岩、珊瑚礁灰岩。
    • ①粘结岩-叠层石 ②枝状珊瑚粘结石灰岩;
  • 四、晶粒石灰岩
    • 主要由晶粒组成，几乎不含其它结构组分。可根据晶粒的粗细，分为粗晶石灰岩、中晶石灰岩、细晶石灰岩、粉晶石灰岩、泥晶石灰岩。主要是重结晶作用或交代作用产物。 在石灰岩中，常见的是泥晶石灰岩，粉晶石灰岩也较常见，其它晶粒较粗的石灰岩就少见了。晶粒较粗的石灰岩大都是重结晶作用或其它次生作用的产物。 在白云岩中，各种粒级的晶粒白云岩都很常见。
    • 1.晶粒石灰岩
    • 2. 粗粉晶白云岩，白云石自形，具雾心亮边，晶间孔油浸。轮南11井，下奥陶统蓬莱坝组，5501.8m