石灰岩經過什麼地質
1. 泥岩,砂岩,石灰岩的土層描述(一般)
樓主你問的都是沉積岩的內容:下面的就是相關的資料~~~沉積岩按成因及組成成分,可以分為兩類,即碎屑岩類、化學岩和生物化學岩類一、碎屑岩類根據碎屑物質的來源,又分為沉積碎屑岩和火山碎屑岩兩個亞類。(一)沉積碎屑岩亞類這一類岩石是由母岩風化和剝蝕作用的碎屑物質所形成的岩石,又稱陸源碎屑岩。除小部分在原地沉積外,大部分都經過搬運、沉積等過程。根據組成碎屑岩的碎屑顆粒大小,本類岩石又可分為:礫岩類——碎屑直徑在2mm以上。砂岩類——碎屑直徑在2—0.05mm之間。粉砂岩類——碎屑直徑在0.05—0.005mm之間。粘土岩類——碎屑直徑小於0.005mm。上述各碎屑岩類的相應粒級,碎屑含量必須占碎屑總量的50%以上,如礫岩中大於2mm的礫石碎屑含量應佔一半以上;如果其中含有25—50%的砂,則可稱為砂質礫岩;如果其中含有5—25%的砂,則可稱為含砂礫岩。其餘岩類命名原則,依此類推。1.礫岩類凡直徑在2mm以上的碎屑(含量大於50%)組成的岩石都屬此類。礫岩中礫的成分一般是比較堅硬的岩石碎屑。根據碎屑的磨圓程度可分為角礫岩和礫岩兩類。(1)角礫岩組成角礫岩的礫帶有稜角,分選情況一般不好,或未經分選,多為搬運距離很近或未經搬運堆積而成。根據成因,它們可能是由山崩重力堆積而成;由海浪沖擊海岸而成;由母岩風化在原地殘積而成;或者由冰川搬運的冰磧堆積而成(稱冰磧岩);也可能因斷層作用而成(稱斷層角礫岩,碎屑多呈尖棱狀)。(2)礫岩組成礫岩的礫多為次圓狀或圓狀。根據成因,礫岩可能是在海濱潮間帶由海浪反復沖刷磨蝕堆積而成,分選和磨圓度都比較好,成分比較單純;也可能是由河流短距離搬運而成,分選和磨圓度較差,礫石成分也比較復雜。礫岩中一般少有化石,或含貝殼等生物碎屑化石。2.砂岩類由2—0.05mm的碎屑(含量大於50%)膠結而成的岩石統稱砂岩。砂岩的礦物成分通常以石英顆粒為主,其次為長石、白雲母、粘土礦物以及各種岩屑。根據粒級大小,砂岩可以分為:粗粒砂岩(2—0.5mm)中粒砂岩(0.5—0.25mm)細粒砂岩(<O.25mm)根據礦物成分,砂岩可分為:(1)石英砂岩砂岩中石英顆粒含量佔90%以上,稱石英砂岩。砂粒純凈,SiO2含量可達95%以上,磨圓度高,分選性好。岩石常為白、黃白、灰白、粉紅等色。這種砂岩是原岩經過長期破壞沖刷分選而成。(2)長石砂岩砂岩主由石英和長石顆粒組成,而長石顆粒含量一般在25%以上。通常為粗粒或中粒,常呈淡紅、米黃等色,碎屑多為稜角或次稜角狀,膠結物多為碳酸鹽或鐵質。此種砂岩多為花崗岩類岩石經風化殘積而成,或在構造上升地區強烈風化、迅速堆積而成。砂岩可以作為建築材料,純凈石英砂岩可用為玻璃工業原料;膠結不好的砂岩可形成含水層或含油層。3.粉砂岩類由0.05—0.005mm的碎屑膠結而成的岩石稱粉砂岩。礦物成分比較復雜,以石英為主,次為長石,並有較多的雲母和粘土類礦物,顯微鏡下觀察多具稜角。膠結物以鐵質、鈣質、粘土質為主。(1)粉砂岩岩石質地緻密、顏色多樣,隨膠結物和混入物而變異。具輕微砂感,或具貝殼狀斷口。湖成粉砂岩常具水平薄層理,河成粉砂岩或具細斜層理,海成粉砂岩常具復雜的層理。粉砂岩多是細顆粒懸浮物質在水動力微弱條件下,緩慢沉積而成。其沉積環境為河漫灘、三角洲、潟湖、沼澤或海湖的較深水部位。(2)黃土是一種未充分膠結或半固結的粘土粉砂岩。黃灰色或棕色,粉砂含量一般為40—60%,其次為粘土,並多含有10%以下的砂粒。礦物成分以石英和長石為主,此外還有白雲母、角閃石、輝石等。黃土中含有這些易於分解而未分解的礦物,說明黃土的形成與乾燥氣候有關。膠結物以粘土及CaCO3為主,多鈣是黃土的重要特徵之一。一般沒有層理,但發育有直立節理,常形成峭壁。黃土在我國分布很廣,堆積很厚,形成晉、陝、甘等省黃土高原,還有些地區分布有沖積或洪積黃土。4.粘土岩類由直徑小於0.005mm的微細顆粒(含量大於50%)組成的岩石。礦物成分以粘土礦物為主,如高嶺石、水雲母、蒙脫石等,結晶微小(0.001—0.002mm),多呈片狀、板狀、纖維狀等。粘土礦物主要來源於母岩的風化產物,即陸源碎屑粘土礦物;還有一部分來源於沉積或成岩過程中的自生粘土礦物。此外還含有粉砂級的陸源碎屑如石英、長石、白雲母等顆粒。除此,在沉積和成岩過程中還形成一些膠體和化學沉積物(如鐵、錳、鋁的氧化物,碳酸鹽、硫酸鹽、硅質礦物、硫化物、有機質等)。從宏觀看多具緻密均一、質地較軟的泥質結構。粘土岩是介於碎屑岩和化學岩之間的過渡岩石,在沉積岩中分布最廣。(1)頁岩為粘土岩類中固結較強的岩石,具薄層狀頁理構造,頁理主要是鱗片狀粘土礦物層層累積、平行排列並壓緊而成。常含石英、長石、白雲母等細小碎屑。緻密,不透水。可有各種顏色,含有機質者呈黑色,含氧化鐵者呈紅色,含綠泥石、海綠石等呈綠色。性軟,抵抗風化能力弱,在地形上常表現為低山低谷。(2)泥岩 是一種厚層狀、緻密、頁理不發育的粘土岩。(3)粘土主要由粘土礦物組成、固結程度較差的粘土岩。細膩質軟,顏色淺淡為主。分布較多的為高嶺石粘土,簡稱高嶺土,具吸水性(粘舌)、可塑性(加水成泥)、吸收性(從溶液中吸收各種礦物質及有機質的性質)、耐火性(熔點:<1350°—1770℃)、燒結性(煅燒後變硬)等一系列特點,是陶瓷工業、耐火材料工業的重要原料。還有一種粘土叫膨潤土,主由蒙脫石(膠嶺石)組成,蒙脫石是粘土礦物的一種,為含水層狀結構的硅酸鹽礦物,化學組成為(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2[Si4O10](OH)2·nH2O,吸水後體積可膨脹10—30倍,廣泛用於鑄模、陶瓷、鑽探、紡織工業等方面。此外還有漂白土,與膨潤土相似,但含鈣較多,含鈉較少,吸水性和膨脹性較差,而具強吸附力,可吸收大量色素、膠狀物、各種雜質等,在煉制石油和植物油工業中,可作脫色劑和漂白劑。(二)火山碎屑岩亞類主要是火山噴發碎屑由空中墜落就地沉積或經一定距離的流水沖刷搬運沉積而成。從物質來源看它與火山活動有關,但從成岩過程來看又從屬於沉積岩的形成規律。有些火山碎屑岩的組成以各種火山碎屑為主;還有些火山碎屑岩中夾有很多熔岩,同時火山碎屑為熔岩所膠結;另有一些是由火山碎屑和正常碎屑(礫、砂、粉砂、泥等)混合堆積而成,其中夾有砂、頁岩等,並常含有化石。由此可見,火山碎屑岩與熔岩之間,火山碎屑岩與正常碎屑岩之間,包含許多過渡岩石,根據火山碎屑粒度大體可以分為:1.火山集塊岩是主要由粗火山碎屑(大於64mm)如熔岩碎塊等(佔50%以上),固結而成的岩石。熔岩碎塊帶稜角或經搬運磨圓,填充物和基質為熔岩、火山灰、泥砂、鈣質、硅質等。分選性一般不好,層理不清,常形成厚層和塊狀層。根據岩石中熔岩碎塊的成分,可以命名為安山集塊岩、流紋集塊岩等。此種岩石質地較堅硬,堆積厚度從數百米可達數千米,我國東部在中生代中後期形成大量火山碎屑岩,常形成高山。2.火山角礫岩是主要由粒徑為2—64mm的熔岩碎塊或角礫(含量50%以上)固結而成的岩石,也常含其它岩石的角礫,多數具明顯稜角,分選差,大小不等。填充物和基質為熔岩、火山灰或泥砂等,也可以是鈣質、硅質等。根據角礫成分可命名為流紋角礫岩、安山角礫岩、玄武角礫岩等。3.凝灰岩是主要由粒徑小於2mm的火山灰(岩屑、晶屑、玻屑)及火山碎屑等(含量50%以上)固結而成的岩石。分選差,碎屑多具稜角。岩石外貌有粗糙感,可具清楚的層理。根據碎屑成分可分為玻屑凝灰岩、晶屑凝灰岩、岩屑凝灰岩、混合型凝灰岩等。玻屑凝灰岩常保存於時代較新的火山碎屑岩中,經過脫玻作用和蝕變作用可以形成膨潤土或漂白土等。凝灰岩可有黃、灰、白、棕、紫等不同顏色。有時凝灰岩中含有正常碎屑,而形成砂質凝灰岩、凝灰質砂岩等。上述各類火山碎屑岩,多形成於火山口附近或其周圍的有水盆地中。在地層剖面中火山碎屑岩可以反映地史發展過程中的火山活動情況和古地理環境。二、化學岩及生物化學岩類這類岩石是岩石風化產物和剝蝕產物中的溶解物質和膠體物質通過化學作用方式沉積而成的岩石和通過生物化學作用或生物生理活動使某種物質聚集而成的岩石,前者屬於化學岩,後者屬於生物化學岩。這類岩石大多是在海、湖盆地中形成,有一小部分也可以在地下水的作用下形成。成分常較單一,具有結晶粒狀結構、隱晶質結構、鮞狀結構、豆狀結構或具有生物結構、生物碎屑結構等。其中有許多岩石本身就是有重要意義的沉積礦產,如石鹽、鉀石鹽、石膏、芒硝、石灰石、白雲石、鐵礦、錳礦、鋁土、磷礦、硅藻土等。根據化學沉積分異的一般順序,簡述主要岩類和岩石如下。(一)鋁、鐵、錳質岩類是富含鋁、鐵、錳質礦物的化學或生物化學岩。Al、Fe、Mn是溶液中活動性較差的元素,往往以膠體形式在原地或海湖邊緣沉積,但在深海盆Fe、Mn等也有大量沉積。1.鋁土岩 又稱鋁礬土。主要由三水鋁石(Al[OH]3)、軟水鋁石和硬水鋁石(AlO[OH])等組成,故根據成分有一水硬鋁石、一水軟鋁石、三水鋁石之分。常含有SiO2、Fe2O3等混入物。鋁土岩和粘土岩外貌和性質相似,一般稱Al2O3/SiO2>1者為鋁質岩;≥2.6者稱鋁土礦;若<1者則稱粘土岩。和粘土岩相比,鋁土岩岩性緻密,硬度和比重較大,沒有可塑性。緻密塊狀、鮞狀或豆狀結構。因含雜質不同,顏色有白、灰、黃等。成因不一,主要由鋁硅酸鹽礦物(如長石等)化學風化分解後形成的氧化鋁經搬運在海、湖盆中沉積而成,也有一部分是殘積而成。是煉鋁的主要原料。我國河北、遼寧、山東、河南、貴州、雲南等省分布甚廣。2.鐵質岩為富含鐵礦物的化學岩或生物化學岩。主要礦物成分有赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等。常混入砂質、粘土、硅質等。緻密塊狀、鮞狀、豆狀或腎狀結構。含鐵在30%以上即可稱為鐵礦。在地質時代的陸地表面,更主要是在淺海邊緣形成。我國中、上元古界、泥盆系、石炭系等地層中常富含沉積型的鐵質岩(鐵礦)。3.錳質岩為富含錳礦物的沉積岩,一般含錳20%以上即成錳礦。主要礦物有軟錳礦、硬錳礦、菱錳礦等,常混入砂、粘土、氧化鐵、二氧化硅等雜質。多呈黑、黑褐、黑紫等色。有的性軟、染手、呈土狀;有的很硬,呈鮞狀、腎狀等。在地質時代錳質岩多在海、湖盆邊緣形成,也可在風化殼中形成。目前全世界都在矚目一種現代海底形成的金屬礦源,即錳結核。1873年被英國海洋調查船首先在大西洋發現,但到1958年世界上才對錳結核進行正式有組織的調查,並逐步開展錳結核的勘探、試采和提煉技術的研究工作。錳結核廣泛分布於世界各大洋3000至6000m深的洋底表層,估計儲量達3萬億噸,太平洋約佔一半,其次為印度洋,故被稱為世界上最大的金屬資源,並被預測是人類下一個世紀的主要礦產之一。據最近分析,錳結核中含有56種元素(據McKel-vey,1983),其中錳、銅、鎳、鈷等金屬蘊藏總量分別是陸地儲量的幾十倍到1000多倍。按目前世界年消耗量計算,這些金屬可供全世界使用上千年至數萬年。而且錳結核是年有形成,僅太平洋每年就能增長1000萬噸,相當於一個大型礦床。關於錳結核的成因問題,尚未得出確切結論,有人認為在洋底淤泥表層因為有機物頻繁沉降,促使底土沉積物中的錳和有色金屬層層堆積形成結核,由於底層淤泥具有一種彈性,因此把錳結核總是擠出淤泥,位於底土之上。還有人認為錳和其它金屬來源可能與從洋底噴出的熱水礦液有關。也有人認為由海洋中脊(裂縫)噴出的高溫熔岩,經海水沖洗、析出含金屬的熱液,形成「重金屬泥」,在一定條件下形成錳結核或熱液多金屬礦床。(二)硅、磷質鹽類硅質岩是一種以二氧化硅為主要化學成分的岩石。二氧化硅是通過化學或生物化學沉積作用或某些火山作用生成的,主要礦物成分是玉髓、蛋白石、石英,常混入碳酸鹽、氧化鐵、粘土礦物等。磷質岩是一種富含磷酸鹽礦物的岩石。主要礦物成分為磷灰石,常混入砂、粉砂、粘土、方解石、石英、海綠石等。大多數為經海洋生物化學作用沉積而成的。1.燧石岩一種緻密堅硬的硅質岩石,俗稱「火石」。主要礦物成分為玉髓、微粒石英、蛋白石等。常為淺灰至黑灰色,具蠟狀光澤和貝殼狀斷口。主要產於石灰岩中,形成燧石結核、不規則團塊或燧石條帶(夾層),很少成為獨立穩定的岩層。我國中、上元古界碳酸鹽岩層中常含有燧石結核或薄層。多為海洋沉積或成岩交代而成。2.碧玉岩也是一種緻密堅硬的硅質岩石,主要礦物成分為玉髓、細粒石英,常混入氧化鐵等,呈紅、棕、綠、玫瑰等色,具貝殼狀斷口,蠟狀光澤。其性質和燧石岩基本相同,但碧玉岩常產於火山岩、火山碎屑岩中,其成因與火山沉積有關。質佳的碧玉可作各種工藝品。3.硅藻土是一種疏鬆粉狀的硅質岩石,由硅藻遺體組成,硅藻含量可達70—90%。主要成分為蛋白石,常和粘土或碳酸鹽混在一起。白或淺黃色,質輕而軟,孔隙度可達90%左右,粘舌,吸咐力很強,是良好的吸附劑,可作煉油、製糖的吸附劑和凈化劑,也是優良的隔音、隔熱材料。多分布於新生代沉積層中,我國山東臨朐、吉林、湖南等皆產硅藻土。4.磷塊岩 通常把含P2O5大於5—8%的岩石統稱磷塊岩或磷質岩,其結構變化很大,有砂狀結構、泥狀結構等,外表有時以砂岩、頁岩或碳酸鹽岩,一般需用化學鑒別方法(與磷灰石同)。(三)碳酸鹽岩類碳酸鹽礦物含量大於50%,主要礦物成分為方解石、白雲石等,常混入二氧化硅、氧化鐵、粘土、砂等。常具結晶粒狀結構、鮞狀結構、豆狀結構、生物結構或碎屑結構等。過去認為本類岩石主要形成於海湖盆地中的較深淺水環境,成因和形成環境比較簡單。近來研究結果認為其沉積環境可以是淺水、較深水,也可以是潮上帶,有許多是在有豐富生物和極淺水條件下形成的;其成因可以是化學沉積、生物化學沉積、生物沉積,也可以是機械作用的碎屑沉積,後一種雖然也具有碎屑岩類的特點,但其碎屑並非來源於陸地,而是由海盆內形成的碎屑,即內碎屑。本類岩石分布很廣,僅次於粘土岩和其它碎屑岩,約占沉積岩總量的20%,在我國約占沉積岩總面積的55%。本類岩石的代表岩石為石灰岩和白雲岩,但二者間有許多過渡類型的岩石,如表4-6。表4-6石灰岩與白雲岩及其過渡岩石的劃分 1.石灰岩類一類以方解石為主要組分的岩石,有灰、灰白、灰黑、黑、淺紅、淺黃等顏色,性脆,硬度不大,小刀能刻動,滴鹽酸劇烈起泡。由於石灰岩易溶,在石灰岩發育地區常形成石林、溶洞等,稱喀斯特地貌。石灰岩是制石灰、水泥的主要原料和冶煉鋼鐵的熔劑,也是制化肥、電石的原料,並廣泛用於制鹼、製糖、陶瓷、玻璃、印刷等工業中。根據結構和成因,主要種類有:(1)竹葉狀灰岩(礫屑灰岩)是一種典型的內碎屑灰岩。所謂內碎屑,也稱盆地碎屑、同生碎屑,是沉積於水盆地底部的未完全固結或已固結的碳酸鹽沉積物,經水流或波浪作用破碎、搬運、磨蝕而成的碎屑,這些碎屑根據大小可以稱為礫屑、砂屑、粉屑、泥屑等。它們再沉積形成岩石,就是內碎屑灰岩。而竹葉狀灰岩是由灰岩扁礫被鈣質膠結而成的典型礫屑灰岩,其礫屑為扁圓或長橢圓形,垂直層面切開形似竹葉,故名。礫屑大小不一,磨圓度高,其表皮常有一層紫紅色或黃色鐵質氧化圈,礫屑約佔60—70%。礫屑成分單一,多為泥晶方解石(泥晶指泥狀碳酸鈣細屑或晶體,又稱灰泥);膠結物和填充物多為微晶或細晶方解石,約佔30—40%。我國華北寒武繫上部和奧陶系下部有廣泛分布。一般認為這種灰岩是在潮汐和波浪活動頻繁的海灘地區(潮間帶或潮下帶),先沉積了泥晶灰岩,然後被潮汐或波浪破壞,形成碎塊,並被磨蝕成礫,然後又被CaCO3膠結而成。沉積環境是氧化環境。有些灰岩是由砂屑或粉屑膠結而成的,可以稱為砂屑灰岩或粉屑灰岩。這類灰岩可具交錯層理、乾裂、波痕等構造。(2)生物碎屑灰岩是由各種生物碎屑被碳酸鈣膠結而成的灰岩,常見的有生物貝屑(貝殼碎屑)灰岩。它多形成於水流或波浪作用強烈的地區或生物礁的側翼。(3)鮞狀灰岩(鮞粒灰岩)指鮞粒含量大於50%的灰岩。鮞粒直徑小於2mm,大於2mm者則稱豆粒。這種灰岩的形成條件,一般認為是海水中溶解的CaCO3成過飽和狀態,沉積環境為潮汐和波浪作用強烈的淺海,並且海水中富含泥砂等陸源碎屑、內碎屑、生物碎屑且比較混濁。潮汐和波浪作用經常引起水介質的攪動,每攪動一次,水中各種碎屑便處於懸浮狀態,並促使CO2從水中逸出,這樣就導致海水中過飽和的CaCO3發生沉澱,並以各種細小碎屑為結核中心,層層圍繞,形成鮞粒。如此周而復始,鮞粒越來越大,當其重量超過波浪、水流攪動的能量,便堆積在海底,並為CaCO3所膠結,形成鮞狀灰岩。所以,這種灰岩是一種化學成因和機械成因的灰岩。我國北方中寒武統有典型的鮞狀灰岩。(4)化學石灰岩指通過化學及生物化學方式由海湖中沉澱而成的石灰岩。多具隱晶或結晶結構,緻密均一,或具貝殼狀斷口。這種灰岩多形成於溫暖淺海地區,氣候溫暖,有利於蒸發及水生植物進行光合作用,使海水中CO2釋出或被植物吸收,導致CaCO3沉澱。另外,在泉水出口處,由於溫度升高和壓力減小,使水中CO2逸出,也導致CaCO3的沉澱,形成疏鬆多孔的石灰華。(5)結晶灰岩指主要由方解石晶粒組成的灰岩,它常由泥晶灰岩(由0.001—0.004mm的灰泥組成)及其它灰岩重結晶形成。2.白雲岩類指以白雲石為主要組分(50%以上)的碳酸鹽岩。常混入方解石、粘土礦物、石膏等雜質。外貌與石灰岩相似,但硬度略大,較堅韌,滴稀鹽酸(5%)不起泡或微弱發泡,風化面常有白雲石粉及縱橫交叉的刀砍狀溶溝。按結構分,有碎屑白雲岩、微晶白雲岩、結晶白雲岩等。按成因,可分為原生白雲岩、交代白雲岩(或次生白雲岩)等。原生白雲岩是在乾熱氣候條件下的高鹽度海灣、潟湖、咸化海或內陸鹹水湖泊中通過化學沉澱而成的白雲岩;或者是鹹水中Mg2+離子交代置換底部CaCO3灰泥中一部分Ca2+離子(這種作用叫同生交代作用)而成的白雲岩。原生白雲岩的特徵是成層穩定,生物化石稀少,常和石膏等共有些白雲岩是在成岩過程中沉積的碳酸鈣和被滲透下來的鹹水中的硫酸鎂、氯化鎂等反應交代而成。這種作用叫白雲岩化作用,這種白雲岩叫成岩白雲岩或交代白雲岩。白雲岩化的條件一般認為必須是水溶液中Mg/Ca比值相當大。這種白雲岩層位不甚穩定,常呈似層狀、透鏡狀、斑塊狀產於灰岩中,橫向常過渡為白雲質灰岩或灰岩。由於方解石被白雲石交代後,體積縮小13%,故成岩白雲岩孔隙發育,可為良好的儲油層或某些礦床的控礦層。白雲岩在冶金工業中可作熔劑和耐火材料,部分用來提煉金屬鎂,也可用作化肥、陶瓷、玻璃工業的配料和建築石材。在上述石灰岩和白雲岩之間,因二者含量比例不同,可有多種過渡岩石,如含白雲質灰岩、白雲質灰岩、灰質白雲岩、含灰質白雲岩等,其成分變化如表4-6所列。3.泥灰岩類是碳酸鹽岩與粘土岩之間的一類過渡類型岩石。石灰岩中泥質(粘土)成分增加到25—50%,即可稱泥灰岩;若白雲岩中泥質(粘土)成分增加到25—50%,則稱泥雲岩。岩石緻密,呈微粒或泥狀結構,黃、灰、綠、紫等色。常分布於石灰岩和粘土岩的過渡地帶,或夾於薄層灰岩和粘土岩之間,多呈薄層狀或透鏡體狀產出。加冷鹽酸起泡(泥雲岩起泡微弱或不起泡),並有泥質殘余物出現。(四)蒸發鹽岩類指由鉀、鈉、鈣、鎂等鹵化物及硫酸鹽礦物為主要組份的純化學沉積岩,又稱鹽類岩。這種岩石廣泛分布於閉塞海灣、潟湖、內陸鹽湖等沉積中。它們是在乾燥氣候條件下,由於海、湖水分強烈蒸發,鹵水濃度增大,致使其中鹽類結晶析出沉澱而成。常見的有石鹽(NaCl)、鉀石鹽(KCl)、石膏(CaSO4·2H2O)、硬石膏(CaSO4)、芒硝(Na2SO4·10H2O)、蘇打(Na2CO3·10H2O)、硼砂(Na2B4O7·10H2O)等,混入物有粘土、碎屑物以及方解石、白雲石、氧化鐵凝膠等,還經常伴生溴、碘等元素。這類岩石在沉積岩中所佔比重很小,但其本身常構成重要的礦產。如青海柴達木盆地中有許多鹽湖,估計鹽類儲量可達500多億噸,其中鉀鹽達1億多噸。新疆吐魯番盆地艾丁湖是我國最低的地方(-154m),就是一個以芒硝為主的鹽湖。(五)可燃有機岩類這是由各種生物(動物、植物)堆積,經過復雜變化所形成的、含有可燃性有機質的一類沉積岩,它們本身也是非常重要的地殼能源礦產。按照成分可分為二類:一是碳質可燃有機岩,包括煤、褐炭、泥炭等;一是瀝青質可燃有機岩,化學成分以碳氫化合物為主,包括石油、天然氣、地蠟、地瀝青等。本類岩石的存在形式多種多樣,有固體、液體和氣體。在礦床一章將要進一步介紹。
2. 石灰岩礦床地質
一、成礦地質條件
構成石灰岩的主要礦物成分是方解石,它在地殼中產出較廣。主要的工業石灰岩礦床是在海盆中由生物和生物化學沉積作用形成的。生物提供了各種粒級的碳酸鈣質碎屑。灰泥的形成是由鈣藻、浮游生物遺體的堆積、大的碳酸鈣顆粒的磨蝕、藻類光合作用吸收大量CO2引起CaCO3直接沉澱生成的。砂及礫粒的碳酸鈣顆粒是由腕足類、介形蟲、珊瑚、棘皮動物等的貝殼殘體、藻席開裂後的碎片和團塊等組成。此外,珊瑚、海綿、苔蘚蟲等還在其組織內部及周圍分泌出碳酸鈣,形成堅硬的灰質骨架和包殼並堆積,造成生物礁。上述碳酸鈣質沉積物基本上是就地生成的,它包括了懸浮質點、浮游生物遺體的下沉、底棲生物介殼堆積及生物礁的向上生長。沿岸流和陡的水下斜坡可導致已沉積的碳酸鹽碎屑側向遷移,並被風浪搬運較遠,堆積在深水或淺水盆地內。
碳酸鈣質的沉積發生在溫暖的氣候條件下。鈣藻和無脊椎動物在溫暖的水中大量繁殖,沉積形成較厚的方解石和文石質的介殼遺體。海水中CO2的含量對碳酸鈣的沉積有重要影響。CO2含量高,pH值下降,使碳酸鈣的溶解度加大,不利於碳酸鈣沉積物的生成。CO2的含量與海水的溫度有關。在現代兩極地區的海水中,因含CO2多而缺少碳酸鹽沉積。在赤道兩側南北緯30°范圍內的熱帶海域中,碳酸鈣是過飽和的,任何CO2的逸出,都可導致重碳酸鈣轉變為碳酸鈣而沉積下來。
碳酸鈣質的沉積發生在水體清潔的海域。混濁海水中含有大量的懸浮粘土質點和粉砂,減弱了陽光的照射和光合作用,抑制了鈣藻生長,對於底棲動物,粘土質點堵塞了它們的攝食器官,也抑制它們的繁衍生存。
碳酸鈣質的沉積主要發生在海盆邊緣的淺海環境。淺水和水的上層是大量鈣質生物活動的場所,一些提供碳酸鈣的重要藻類都生活在10~15m的水域中。通過波浪攪動和海水壓力的變化,使海水中溶解的CO2迅速釋放,這些都是碳酸鈣沉積的有利因素。碳酸鈣沉積物生成後,便受到水動力條件的影響。沉積物被海流和波浪簸選淘洗,將細粒帶走,而在濱海區留下粗粒級的沉積物。被帶走的細粒則堆積在比較平靜的海域,如瞧石、潟湖和陸棚邊緣的較深處。在高能環境下,形成較純凈的分選好的粗粒碳鹽鈣質沉積物;在低能環境下,形成細粒的、含骨屑很少的碳酸鈣質沉積物。
二、主要成因類型及礦床地質特徵
按成因石灰岩礦床分為:化學或生物化學沉積礦床、機械碎屑沉積礦床及生物化學沉積礦床3種類型。
1.化學或生物化學沉積石灰岩礦床
該類型礦床是最主要的水泥石灰岩礦床類型,探明儲量佔全國累計探明儲量的90%以上。按其岩性又可分為泥晶石灰岩礦床和鮞狀石灰岩礦床兩種。泥晶石灰岩礦床的成礦時代與分布范圍廣泛,幾乎各主要賦礦地層中均有產出,多數水泥石灰岩礦床都屬於此類型,典型礦床有河北邯鄲峰峰、四川峨眉黃山及安徽銅陵傘形山等水泥石灰岩礦床。此類型礦床礦體形態一般較簡單,呈層狀或似層狀,走向延伸可達幾千米,厚度幾米至幾十米甚至上百米,礦床規模以大、中型為主。礦石一般呈灰—深灰色,泥晶結構,塊狀構造,化學成分純凈,雜質含量少,CaO含量高的可達55%,MgO含量低,是優質水泥石灰質原料。泥晶石灰岩一般在水能量較低的淺海、潟湖環境中較發育。泥晶顆粒一般小於0.01mm,其來源一是由於海水中CaCO3飽和而產生化學沉澱;二是生物遺體的分解或粒屑機械磨蝕而成。
鮞粒石灰岩的形成與波浪水流作用有關,常具大型交錯層理。鮞粒是在潮汐作用下的沙壩或三角洲地區形成的,其外殼是由無機沉澱下來的文石在運動的鮞粒的鮞核上短期間斷性沉澱而成。鮞粒石灰岩礦床在中國北方分布較廣,例如,山東滕縣馬山、河北獲鹿王屋、北京昌平文殊峪、遼寧遼陽小屯等水泥石灰岩礦床屬於此種類型,在浙江、廣西、雲南及四川等地也有此種礦床分布。此種礦床礦體形態以層狀為主,層位較穩定,厚度幾米至幾十米,礦床規模以大、中型為主。礦石顏色從淺至暗色均有,粒屑結構,亮晶膠結為主,塊狀構造,化學成分中CaO含量48%~50%,MgO含量因易於白雲岩化而變化較大,含量過高時形成夾石,使礦體結構復雜化。
礦床實例:河北邯鄲峰峰水泥石灰岩礦床
該礦床位於邯鄲市區南西29km,礦區出露地層有第四系黃土、上石炭統鋁土質粘土或灰岩、中奧陶統石灰岩,單斜產出,走向北東20°,傾角5°~30°。區內斷裂發育,常錯斷礦層,但對礦石質量影響很小。
礦體賦存於中奧陶統石灰岩中。岩性較復雜,粉—泥晶石灰岩與白雲石化豹斑狀粉—泥晶石灰岩呈互層出現(圖20-1)。自上而下礦體頂板為黃色土狀泥質石灰岩、灰白色砂質石灰岩、灰色緻密狀粉—泥晶石灰岩及礫岩等,各處厚度不等,有的已被剝蝕掉,最厚的可達幾十米。Ⅰ號礦層岩性為灰色緻密狀粉—泥晶石灰岩,灰黃色土狀泥質灰岩,灰色粉—泥晶石灰岩夾豹斑狀石灰岩,以泥晶石灰岩為主,厚度58m。Ⅰ號礦層與Ⅱ號礦層之間的夾層岩性為黃色土狀白雲質石灰岩夾灰色結晶石灰岩,厚度6~9m。Ⅱ號礦層岩性為灰色粉—泥晶石灰岩,厚度27.92m。礦體底板岩性為泥質、白雲質灰岩等。
圖20-1 河北邯鄲峰峰水泥石灰岩礦地質剖面簡圖
礦石類型主要有兩種:①灰色粉—泥晶石灰岩,粉—泥晶結構,塊狀構造,含少量砂屑、生物屑、鮞粒等。礦物成分中方解石含量達99%,含少量石英、泥質及褐鐵礦。②灰色夾褐色斑狀白雲石化豹斑狀石灰岩,粉—泥晶結構,豹斑狀構造。礦物成分以方解石為主,含較多白雲石及少量石英、褐鐵礦。白雲石呈自形菱形晶體,顆粒較小,彼此以平直的晶面鑲嵌產出,形成礦石中的「豹斑」。
礦石質量穩定,Ⅰ、Ⅱ礦層礦石化學成分:w(CaO)54.31%~54.39%,w(MgO)0.66%~0.70%,w(SiO2)1.2%,w(Al2O3)1%~1.1%,w(Fe2O3)0.9%~1.2%,w(SO3)0.07%,是優良的水泥石灰質原料。礦床規模為大型,已開采利用,為邯鄲水泥廠的原料基地。
2.機械碎屑沉積石灰岩礦床
該類型礦床主要分布於中國北方寒武繫上統和奧陶系下統,南方上泥盆統和下三疊統也有產出。一般是在海水進退頻繁,振盪運動強烈,沉積環境常常變化的條件下,由於潮汐波浪對碳酸鹽沉積物反復剝蝕、搬運、沉積的結果,在潮上帶或潮間帶成礦。岩性以礫屑、砂屑、粉屑石灰岩為主,常夾有泥晶石灰岩和鮞粒石灰岩。例如,山西大同七峰山、山東青州明祖山、廣西柳江勞稿山等水泥石灰岩礦床均屬於此類型。礦體形態呈層狀、似層狀,厚幾米至十幾米,礦床規模為小到大型。礦石呈淺灰,灰褐或灰黃色,粒屑結構、薄層狀構造,泥晶或亮晶膠結,泥質、鐵質含量較高,常見生物碎屑如腕足類、三葉蟲、介形蟲、棘皮屑等,化學成分變化較大,CaO含量一般較低,由於沉積環境蒸發作用較強烈,易形成高鎂鹵水使石灰岩發生白雲岩化,因而MgO含量往往偏高,SiO2,Al2O3含量也較高。
礦床實例:廣西柳江勞稿山水泥石灰岩礦床
該礦床屬機械碎屑沉積礦床。礦體賦存於泥盆繫上統融縣組中,呈厚層狀單斜產出,傾向南西,傾角32°~64°,分布長度1030m,寬度650m,厚度1000m。自下而上分為3層(圖20-2)。一礦層為灰色亮晶鮞粒石灰岩,厚214m;二礦層為灰色亮晶鮞粒石灰岩,厚275m;三礦層為淺灰色、灰色亮晶砂屑石灰岩,厚476m。礦層中夾石為高鎂質的白雲質灰岩、白雲岩團塊、條帶和透鏡體,一般長度大於8m,寬度大於6m,個別大的可達300m,多順層產出,以三礦層中夾石較多,二礦層中較少。礦石類型分為亮晶鮞粒石灰岩和亮晶砂屑石灰岩兩種,主要是鮞粒與碎屑結構的差異,均具塊狀構造,礦物成分和化學成分變化不大。主要礦物成分為方解石,佔99%,含少量白雲石,化學成分分別為:CaO54.7%~54.9%,MgO0.84%~0.90%,SiO20.34%~0.39%,Al2O30.07%~0.08%,Fe2O30.07%。本礦床礦石質量好且穩定,是良好的水泥原料,礦床規模為大型。礦區岩溶較發育,岩溶率6.7%,開采中要引起注意。
圖20-2 廣西柳江勞稿山水泥石灰岩礦床地質剖面簡圖
3.生物化學沉積石灰岩礦床
常以富含生物碎屑為標志,在南方和北方都有分布,尤其是南方地區的上古生界中最發育。例如,浙江、江蘇、安徽、江西等地石炭系中統的黃龍灰岩是以海百合化石等為主的生物碎屑石灰岩,其上的上石炭統船山灰岩是以核形石及其他生物碎屑為主的生物碎屑石灰岩;廣西、貴州、雲南等地泥盆系中上統藻球粒石灰岩和陝西、四川、雲南等地二疊系生物碎屑石灰岩;遼寧前寒武系、河北薊縣中-新元古界疊層石灰岩及藻灰岩等,所構成的水泥石灰岩礦床均屬於此類型。礦體常呈層狀產出,形態較穩定,厚度幾米至幾十米甚至幾百米,礦床規模以大、中型為主。礦石呈灰—黑色,粉屑結構,塊狀構造,含有的生物碎屑種類多,如有孔蟲、介形蟲、腕足類、腹足類、層孔蟲等,常夾有泥晶、粉晶石灰岩。由生物骨骼堆積而成的生物碎屑石灰岩礦石中,CaO含量一般在50%以上,MgO含量低,是優良的水泥石灰原料。
礦床實例:浙江杭州石龍山水泥石灰岩礦床
該礦床是生物作用沉積的。礦區位於杭州市南西17km,為石龍山向斜的一部分,軸向自西而東由北北西逐漸轉向東西向。核部地層為石炭繫上統船山組石灰岩,兩翼為下石炭統珠藏塢組砂頁岩,傾角南翼為38°~56°,北翼為50°~68°。區內斷裂較發育,北翼地層受構造影響而缺失較多。
礦體賦存於石炭系中統黃龍組和上統船山組中,呈長條帶分布。共分6層礦:第一礦層為含生物碎屑泥—粉晶石灰岩,第二礦層為粉晶生物屑石灰岩,第三礦層為生物屑泥—粉晶石灰岩,第四礦層為亮晶球(團)粒生物碎屑石灰岩,含硅、鈣質結核,第五礦層為生物碎屑石灰岩,第六礦層為灰黑色中厚層石灰岩。其中第四礦層為主礦體,長2900m,厚64~105m。
礦石類型主要有兩種:①粒屑粉晶石灰岩,呈灰色,球粒生物碎屑粉晶結構,塊狀構造。生物碎屑含量20%~30%,有介形蟲、苔蟲、腕足類等多種,球粒由泥晶方解石組成,含量不定,粉晶含量約為60%,亮晶約為10%,礦物成分中方解石佔95%~99%,白雲石1%~5%,偶見石英。②生物碎屑石灰岩,呈灰色,亮晶球(團)粒生物屑結構,塊狀構造。生物碎屑種類同前,含量為30%~35%,球粒含量10%~20%,核形石含量有時達20%,粉晶、亮晶含量10%~35%。礦物成分以方解石為主,含少量白雲石。礦石化學成分:w(CaO)54.69%,w(MgO)0.26%,w(K2O+Na2O)0.05%,w(SiO2)1.65%,w(SO3)1.65%,燒失量41.7%,礦石質量好,礦床規模大,是良好的水泥石灰質原料,已開采利用,供應杭州市第二水泥廠等。
三、石灰岩礦床的分布
我國是世界上石灰岩礦資源豐富的國家之一,石灰岩資源分布范圍廣、儲量大、質量優。石灰岩礦產在每個地質時代都有沉積,各個地質構造發展階段都有分布,但質量好、規模大的石灰岩礦床往往賦存於一定的層位中。在華北地區,石灰岩礦床幾乎全都產在早古生代寒武紀和奧陶紀;東北地區石灰岩產在寒武紀、奧陶紀、石炭紀和二疊紀;華南地區石灰岩主要產在石炭紀、二疊紀和中生代早期。中上泥盆系石灰岩分布於湖南、湖北、廣東、廣西、福建和江蘇南部。
我國石灰岩按用途可劃分為水泥用石灰岩、冶金用石灰岩、石灰用石灰岩、化工用石灰岩、建築用石灰岩、飾面用石灰岩等。截至2005年底,我國查明石灰岩礦產地2050處,其中水泥用石灰岩1554處,建築和飾面用石灰岩礦產地65處,其餘礦產地43l處。建築用石灰岩查明資源儲量13116萬m3,飾面用灰岩查明資源儲量11040.77萬m3,其餘礦產查明資源儲量914.62億t。
3. 石灰岩的主要工程地質特徵是什麼
推薦《西部探礦工程》發表的石灰岩地區的工程地質特點與岩土勘察研究
4. 石灰岩屬於地質作用的什麼作用
溶洞的形成是石灰岩地區地下水長期溶蝕的結果,石灰岩里不溶性的碳酸鈣受水和二氧化碳的作用能轉化為微溶性的碳酸氫鈣.
5. 石灰岩地質為什麼容易下滲
因為石灰岩的質地比較薄,密度不大,間隙多,很容易下滲的。
6. 石灰岩經過什麼地質作用變成大理岩
石灰岩和大理岩都是碳酸鈣,經過變質作用形成的
7. 貴州的一個山峰的岩性是石灰岩,這岩石可能是什麼地質年代
貴州的一個山峰的岩石性質一般來說都是石灰岩,這岩石可能是什麼樣的地質,大部分都是形容在幾萬年以前的一些圖紙,經過圖紙的壓力以後最後慢慢形成。
8. 石灰岩地質問題
向斜是儲水構造,只要地下有隔水層,就可以通過打機井的方式解決該地的缺水問題
9. 石灰岩地質產鑽石嗎
石灰岩地質不具備鑽石形成條件。
1:鑽石形成的地質條件:
鑽石形成於火山岩,而且主要產出於金伯利岩,另一種含有鑽石的原岩稱鉀鎂煌斑岩(lamproite),它是一種過鹼性鎂質火山岩,主要由白榴石、火山玻璃形成,可含輝石、橄欖石等礦物,典型產地為澳大利亞西部阿蓋爾(Argyle).
2:鑽石形成的條件:
科學家們經過對來自世界不同礦山鑽石及其中原生包裹體礦物的研究發現,鑽石的形成條件一般為壓力在4.5-6.0Gpa(相當於150-200km的深度),溫度為1100-1500攝氏度.雖然理論上說,鑽石可形成於地球歷史的各個時期/階段,而目前所開採的礦山中,大部分鑽石主要形成於33億年前以及12-17億年這兩個時期.如南非的一些鑽石年齡為45億左右,表明這些鑽石在地球誕生後不久便已開始在地球深部結晶,鑽石是世界上最古老的寶石.鑽石的形成需要一個漫長的歷史過程,這從鑽石主要出產於地球上古老的穩定大陸地區可以證實.另外,地外星體對地球的撞擊,產生瞬間的高溫、高壓,也可形成鑽石,如1988年前蘇聯科學院報道在隕石中發現了鑽石,但這種作用形成的鑽石並無經濟價值.
3:石灰岩的形成條件:
石灰岩的形成過程漫長,主要是在淺海環境中形成的。當有封閉的地理環境(如湖盆、瀉湖、海灣等),乾燥的氣候條件,水的蒸發量超過補給量,並有鹽類的補給時,就會發生蒸發沉積作用。
以福建省三明永安市為例。位於永安縣城西北方向的大湖鎮以西,分布著上石炭系灰岩。石炭紀地殼運動非常活躍,海平面升降相對頻繁,且氣候條件溫暖濕潤,存在大規模的森林。在這個大地理環境下,該地質時期的永安處於濱海向淺海環境過渡的時期,石炭系地層中沉積的石灰岩既具有濱海相又具有淺海相。因此,石灰岩岩性往往為薄層條帶狀灰岩、泥灰岩或二者互層,並夾有薄層泥岩,例如永安黑風口地區內石炭中統黃龍組地層的石灰岩。
10. 石灰岩地質的特點
石灰岩地質的特點,土壤肥沃,適宜種植稻穀(含水稻、陸稻)、玉米、冬蕎、花生、油菜、甘蔗、茶葉等作物