文档介绍：碳酸盐岩岩类学(1-27)
第三章碳酸盐岩岩类学
冯增昭张荫本
第一节概述
一、碳酸盐岩
碳酸盐岩是主要由方解石和白云石等碳酸盐矿物组成的沉积岩。石灰岩和白云岩是碳酸盐岩最主要的岩石类型。
碳酸盐岩是重要的生油岩和储油岩。在当前的国内外的大油气田中,碳酸盐岩产层占很大比重。碳酸盐岩还是重要的冶金熔剂、化工原料、建工原料、耐火工业原料以及提炼金属镁的原料,也是重要的地下水的储集岩。在碳酸盐岩中,还蕴藏着丰富的金属和非金属矿产,如铅、锌、汞、磷、铁、锰等。因此,加强碳酸盐岩的岩石学研究,并在此基础上进行油、气、地下水以及各种金属与非金属矿产或工业原料的勘探与开发的实践,就有着十分重要的理论意义及实际意义。
二、碳酸盐岩的知识及早期的碳酸盐岩岩石学
人们关于碳酸盐岩以及其他岩石的知识早在人类一出现的时代就有了,因为人类有文字记载的历史以前的漫长历史时代,就是用“石”器划分的。我们的祖先——旧石器时代早期的中国猿人即北京人的住所,就是石灰岩的溶洞。但北京人所使用的石器的石料,却主要是细砂岩、火成岩、脉石英、燧石等,很少是石灰岩(裴文中,1954);这说明当时的北京人至少已经知道这些岩石的硬度等物理性质了。这些知识当然是很原始的和
很简单的,但这却是岩石学甚至地质学知识的萌芽。因此可以说,人们关于碳酸盐岩以及其他岩石的知识是源远流长,与人同寿。
到了旧石器时代晚期的山顶洞人时代,已经出现了以白色石灰岩为原料的工艺品石珠。这种石珠甚小,其直径均不大于1cm,中有穿孔,表面涂有赤铁矿,从而被染成红色(裴文中,1954)。多么难以钻凿琢磨的石珠啊!这是山顶洞人的艺术杰作!这说明当时的人类已经有了相当高的文化爱好和工艺水平,而这一杰出的工艺品的原料就是石灰岩。
在碳酸盐岩岩石学的历史中,把石灰岩烧成石灰以及把石灰岩当作冶炼铁矿石的熔剂使用,是人类利用自然资源的两件大事。这两件大事始于何时,我曾请教过不少专家,现尚无最后定论。
在我国古代的一些医药书籍中,保存了不少有关碳酸盐岩或碳酸盐矿物的资料。如在我国最古的医药书《神农本草》中,就已对石钟乳、石灰、白垩、孔公孽、殷孽等的性质描述甚详。这里所谓的孔公孽和殷孽都是石钟乳的变种(见清·顾观光重辑,神农本草经)。《神农本草》的成书年代尚无定论,但至少不晚于公元一、二世纪,即东汉年间。而在明李时珍的名著《本草纲目》中,关于碳酸盐岩与碳酸盐矿物的记载就更为详细了,仅石钟乳,就划分出石乳、竹乳、鹅管石、殷孽、土殷孽、孔公孽、石床、石脑等8个亚种(王嘉荫,1957)。
明末地理学家徐霞客对我国西南地区碳酸盐岩的岩溶地貌的形态及成因,已有了很详细的描述和深刻的认识(丁文江,1927)。这已经是较系统的碳酸盐岩岩石学的知识了。 1
以上这些都是我们中国人的祖先,在其生活、劳动和生产实践的历史
过程中创造和积累出来的关于认识和利用碳酸盐岩的宝贵知识。
英国地质学家索比(Sorby,1826—1908)是碳酸盐岩岩石学的开拓者(Folk,1973)。早在1879年,索比在他的名著《石灰岩的构造和成因》(Sorby,1879)中就指出,绝大多数的石灰岩都是由4种机械搬运的颗粒,即化石碎屑、鲕粒、较老的碳酸盐碎屑以及无构造的球粒组成的。当时,索比还对巴哈马和百慕大等地的现代碳酸盐沉积、英国的从新近纪到志留纪的古代碳酸盐岩、甚至已经变质的碳酸盐岩进行了认真的研究。可以这么说,在19世纪80年代,索比关于石灰岩的结构组分及其成因的论述已经达到了现代碳酸盐岩岩石学的理论水平。但是,十分遗憾,索比的先进思想和科学成果却没有得到顺利的发展。索比的光辉竟被埋没了半个世纪。直到20世纪50年代末和60年代初,索比的先进的碳酸盐岩岩石学观点才得到发展。
总之,在20世纪50年代以前,人类关于碳酸盐岩的认识或知识,虽然在某些方面已经达到了相当高的水平,但总体看来,尚未出现全面的和系统的理论体系,一个独立的沉积岩石学分支学科——碳酸盐岩岩石学尚未形成。
三、碳酸盐岩岩石学的诞生
在第二次世界大战以后,由于在西亚地区的碳酸盐岩中发现了大油田,这就迫使人们对碳酸盐岩进行全面的和深入的研究。这是一个规模空前的科研大进军,这一研究主要是从现代碳酸盐沉积物开始的。在现代沉积研究的基础上,将今论古,古代碳酸盐岩的研究也有了新的进展。到20世纪50年代末和60年代初,一些有代表性的科研成果和专著问世了。
福克(Folk,1959)的《石灰岩的实用分类》以及哈姆(1962)主编的《碳酸盐岩分类文集》中的一些文章,如福克(1962)、邓哈姆(1962)、莱顿及潘德克斯特(1962)、普拉姆利等(1962)的分类,都是用新的结构成因观点,对碳酸盐岩进行分类和解释的。
这些著作,尤其