碳酸鹽巖是地球表面分布較廣的一種重要的巖石類型，是由沉積的文石（方解石、白云石等）組成的一種沉積巖，主要巖石類型為大理石（方解石含量大于50%）和白云巖（白云石含量大于50%）。
截至2018年，碳酸鹽巖分布很廣，約占沉積巖總量的20%，僅次于泥質(zhì)巖和碎屑巖，居第三位。在中國(guó)，沉積巖占全國(guó)總面積的75%，而碳酸鹽巖占沉積巖覆蓋面積的55%。北方的元古宇和古生界，南方的震旦系、古生界及三疊系，都是以碳酸鹽巖為主。
碳酸鹽巖中的礦產(chǎn)資源豐富，除了其本身是很好的冶金、建筑、化工、農(nóng)業(yè)原材料以及裝飾品、工藝品以外，巖石中還含有其他非金屬礦物及金屬礦物，如鐵、鋁、錳、磷、石鹽、鉀鹽等；碳酸鹽巖中蘊(yùn)藏的石油及天然氣資源也很豐富，世界上與碳酸鹽巖有關(guān)的油氣藏儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的50%以上，產(chǎn)量占總產(chǎn)量的60%以上。
簡(jiǎn)介
碳酸鹽巖沉積形成的碳酸鹽礦物組成的巖石的總稱。主要為石灰?guī)r和白云巖兩類。碳酸根巖和碳酸鹽沉積物從前寒武紀(jì)到現(xiàn)在均有產(chǎn)出，分布極廣，約占沉積巖總量的1/5～1/4。碳酸鹽巖中儲(chǔ)集有豐富的石油、天然氣和地下水。世界上碳酸鹽巖型油氣田儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的50％，占總產(chǎn)量的60％。與碳酸鹽巖共生的固體礦產(chǎn)有石膏、石鹽、鉀鹽及汞、銻、銅、鉛、鋅、銀、、鈷、、釩等。
礦物結(jié)構(gòu)
、菱鎂礦、菱鐵礦、菱錳礦組成。現(xiàn)代碳酸鈣沉積主要由高鎂方解石、文石及少量低鎂方解石組成。低鎂方解石最穩(wěn)定，文石不穩(wěn)定，高鎂方解石最不穩(wěn)定。后兩者在沉積后易轉(zhuǎn)變成低鎂方解石。因此，古代巖石中的碳酸鹽礦物多是低鎂方解石。碳酸鹽礦物的結(jié)晶習(xí)性和晶體特征與形成環(huán)境有關(guān)。
碳酸根巖中混入的非碳酸鹽成分有：石膏、重晶石、石鹽及鉀檸檬酸鎂礦物等，此外還有少量蛋白石、自生石英、海綠石、磷酸鹽礦物和有機(jī)質(zhì)。常見(jiàn)的陸源混入物有粘土、碎屑石英和長(zhǎng)石及微量重礦物。陸源礦物含量超過(guò)50%時(shí)，則碳酸鹽巖過(guò)渡為粘土或碎屑巖。
包括下列幾種。
①粒屑結(jié)構(gòu)，按粒徑大小分為：礫屑（粒徑>2毫米）、砂屑（粒徑2～0.062毫米）、粉屑（粒徑0.062～0.032毫米）、微屑（粒徑0.032～0.004毫米）和泥屑(粒徑<0.004毫米)。礫屑的排列方位、粒度組成和分選性是分析碳酸根沉積物沉積環(huán)境的重要標(biāo)志。由核心和包殼組成的粒徑小于2毫米的球形或橢球形的顆粒為粒。由富藻紋層組成的球形包粒為藻包粒。由微晶文石組成的不具內(nèi)部構(gòu)造的、表面光滑的球形或卵形顆粒稱球粒或團(tuán)粒。外形不規(guī)則的復(fù)合顆粒集合體為團(tuán)塊及凝聚顆粒等。
②鈣質(zhì)生物化石顯微結(jié)構(gòu)，按方解石（文石）晶體的空間形態(tài)，分為由光性方位不一致、三向大致等軸的方解石（文石）幾何體組成的粒狀結(jié)構(gòu)，廣泛見(jiàn)于低等生物中；由平行或放射狀排列，一向延長(zhǎng)的細(xì)柱或針狀方解石（文石）晶體組成的纖（柱）狀結(jié)構(gòu)，為刺胞動(dòng)物門(mén)、節(jié)肢動(dòng)物門(mén)、輪藻頸卵器的主要結(jié)構(gòu)；由厚度小于1～2微米、近于平行的方解石（文石）薄片疊積而成的片狀結(jié)構(gòu)，常見(jiàn)于軟體動(dòng)物門(mén)、腕足動(dòng)物門(mén)、苔蘚蟲(chóng)和植物病原線蟲(chóng)棲管中；全部或局部由一致消光的單一晶體或雙晶組成的單晶結(jié)構(gòu)，是棘皮動(dòng)物的主要特征。鈣質(zhì)生物化石的顯微結(jié)構(gòu)有從粒狀→纖（柱）狀→片狀→單晶結(jié)構(gòu)的演化趨勢(shì)。
③晶粒結(jié)構(gòu)，根據(jù)粒度劃分為礫晶、砂晶、玫瑰晶和泥晶。晶粒也可根據(jù)其自形程度劃分為自形晶、半自形晶和它形晶。
④生物骨架，指原地生長(zhǎng)的群體生物，如珊瑚、苔蘚蟲(chóng)、海綿、層孔蟲(chóng)等堅(jiān)硬鈣質(zhì)骨骼所形成的格架。另外，一些藻類，如藍(lán)藻和紅藻，其粘液可以粘結(jié)其他碳酸根組分，形成粘結(jié)骨架。
除上述結(jié)構(gòu)外，碳酸鹽巖還發(fā)育孔隙結(jié)構(gòu)，包括①原生孔隙，形成于沉積同生階段，如粒間孔隙、遮蔽孔隙、體腔孔隙、生物鉆孔、窗格和層狀空洞等；②次生孔隙，形成于成巖及后生作用的溶解改造，如粒內(nèi)孔、鑄模孔、晶間孔及其他溶蝕孔隙。
包括生物成因構(gòu)造和特殊構(gòu)造：1、生物成因構(gòu)造。A疊層石：由藍(lán)藻形成的疊層構(gòu)造，表現(xiàn)為富藻紋層與富碳酸鹽紋層交互疊置。不同類型的疊層構(gòu)造可反映形成環(huán)境的水動(dòng)力條件的強(qiáng)弱，層狀疊層石代表水動(dòng)力條件較弱，屬于潮間帶上部產(chǎn)物，而柱狀疊層代表水動(dòng)力條件較強(qiáng)，屬于潮間帶下部或者潮下帶上部產(chǎn)物；B蟲(chóng)孔及蟲(chóng)跡構(gòu)造：由生物活動(dòng)形成的各種蟲(chóng)孔和蟲(chóng)跡構(gòu)造，可指示生物特征及活動(dòng)情況。2、特殊構(gòu)造。A鳥(niǎo)眼構(gòu)造：如毫米級(jí)大小的、常呈定向排列的、多為方解石或硬石膏充填的形似鳥(niǎo)眼的鳥(niǎo)眼構(gòu)造，主要出現(xiàn)于潮上帶；B示頂?shù)讟?gòu)造：碳酸根沉積物充填在碳酸鹽巖孔隙中形成的示頂?shù)讟?gòu)造，表現(xiàn)為孔隙下部首先充填暗色的泥晶或玫瑰晶方解石，其后上部為淺色的亮晶方解石或鹽類礦物充填，二者界面平直，并平行于水平面，此構(gòu)造可判斷巖層頂?shù)住縫合線構(gòu)造：巖層斷面上呈鋸齒狀曲線（縫合線），它在平面上是一個(gè)起伏不平的面。一般認(rèn)為縫合線是在壓溶作用下形成的。還有與碎屑巖相似的構(gòu)造（見(jiàn)沉積巖）。
主要類型
①成分分類，采用白云石、方解石和非文石的三端元圖解，將碳酸鹽巖分成8種類型（見(jiàn)圖）。②結(jié)構(gòu)成因分類，可將碳酸鹽巖分成亮晶異常化學(xué)巖、泥晶異常化學(xué)巖、泥晶巖（正常化學(xué)巖）、原地礁大理石、交代白云巖等類型。
基本內(nèi)容
碳酸鹽巖
carbonate rock
主要由碳酸鹽礦物（大于50％）組成的沉積巖。主要礦物成分是方解石、白云石、鐵白云石、菱鎂礦等，其次為石英、云母、長(zhǎng)石和粘土礦物等；化學(xué)成分主要為CaO、MgO和CO2，其次為SiO2 、TiO2 、FeO、氧化鐵、Al2O3、K2O、Na2O、H2O以及某些微量元素。通常為灰色、灰白色。性脆。具粒屑（如巖屑、生物碎屑等） 、生物骨架（如珊瑚、層孔蟲(chóng)等）、晶粒（粗晶、中晶、細(xì)晶、微晶等）和殘余（殘余生物、殘余鮞狀）結(jié)構(gòu)。構(gòu)造類型復(fù)雜、多樣，有疊層構(gòu)造（如常見(jiàn)于潮坪地區(qū)的疊層石）、烏眼構(gòu)造和縫合線構(gòu)造。多呈厚層或薄層狀產(chǎn)出。可分為石灰?guī)r和白云巖兩大巖石類型。①石灰?guī)r類。主要礦物為方解石（＞50％），其次為白云石、菱鎂礦、石英、長(zhǎng)石和粘土礦物等。常見(jiàn)巖石類型有內(nèi)碎屑大理石，生物碎屑灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r、球粒灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、鈣華和泉華等。②白云巖類。主要由白云石(＞50％)組成，其次為方解石、菱鎂礦、石英、長(zhǎng)石、粘土礦物等。常見(jiàn)巖石類型有同生白云巖、碎屑白云巖、成巖白云巖和后生白云巖等。因受物理化學(xué)條件變化的影響，常發(fā)生白云巖化、膏化、硅化、重結(jié)晶及溶蝕等后生作用。巖性較脆弱，易遭風(fēng)化溶蝕，在碳酸鹽巖發(fā)育地區(qū)常形成天峻石林、溶洞、暗河等地貌景觀，通稱喀斯特地形。碳酸鹽巖在地殼中分布僅次于泥質(zhì)巖和砂巖，約占沉積巖總面積的20％，幾乎在各個(gè)地史時(shí)期都有形成。中國(guó)各地，特別是西南地區(qū)，也廣泛分布有碳酸鹽巖，其成巖時(shí)代主要為震旦紀(jì)、寒武紀(jì)、奧陶 紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)和二 疊紀(jì)。許多金屬礦產(chǎn)（如銅、鉛、鋅、汞、銻、、鈷、銀等）和非金屬礦產(chǎn)（如重晶石、天青石、石棉、自然硫、水晶、螢石、方解石晶體等）在成因上都與碳酸鹽巖有關(guān)。世界上與碳酸鹽巖有關(guān)的石油和天然氣儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的50％，產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的60％。
成因
碳酸鹽巖是自然界中碳酸氫鈣溶液發(fā)生過(guò)飽和，從水體中沉淀形成。現(xiàn)代和古代碳酸鹽沉積主要分布于低緯度帶無(wú)河流注入的清澈而溫暖的淺海大陸架環(huán)境以及濱岸地區(qū)。這是因?yàn)?a href="/hebeideji/363511354180197963.html">碳酸根過(guò)飽和沉淀需要排出CO2氣，海水溫度升高和海水深度變小都有利于水中CO2分壓降低，促進(jìn)重碳酸鈣過(guò)飽和沉淀。另外，溫暖淺海環(huán)境，生物發(fā)育，藻類光合作用均需要吸收CO2，也促進(jìn)CaCO3的飽和和沉淀。底棲和浮游生物還通過(guò)生物化學(xué)和生物物理作用直接建造鈣質(zhì)骨骼，形成生物碳酸鹽巖。機(jī)械作用在碳酸鹽巖形成中占有重要位置。在淺海帶中一經(jīng)沉淀的碳酸鹽沉積物就受到水動(dòng)力帶能量的改造、簸選和沉積分異，形成以機(jī)械作用為主的各種灘、壩顆粒碳酸鹽沉積體。同時(shí)，波浪、潮汐流、風(fēng)暴流攪動(dòng)海盆地，促使海水中CO2迅速釋放，由新鮮的水流帶來(lái)充分的養(yǎng)料，加速生物繁殖，因而使碳酸根沉積。
在有陸源輸入的淺海盆地，碳酸鹽沉積受到排斥和干擾，形成不純的泥質(zhì)和砂質(zhì)碳酸鹽巖。在有障壁的潟湖和海灣，常常因海水中Mg2+濃度增加，形成高鎂碳酸鹽巖和白云巖。在大陸淡水環(huán)境，碳酸鹽過(guò)飽和時(shí)常常形成各種結(jié)殼狀碳酸鹽巖──鈣結(jié)巖。
最新發(fā)現(xiàn)
2014年5月11日，塔里木油田近年來(lái)依靠科技創(chuàng)新和尖端配套技術(shù)應(yīng)用，攻克油氣高效開(kāi)發(fā)的世界級(jí)難題，截至目前碳酸鹽巖原油產(chǎn)量累計(jì)突破1000萬(wàn)噸，探明地質(zhì)儲(chǔ)量逾3億噸。
據(jù)中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司塔里木油田公司介紹，連日來(lái)，油田碳酸鹽巖原油日產(chǎn)量保持在5600噸以上水平，先后投產(chǎn)的551口生產(chǎn)井累計(jì)產(chǎn)量1010．29萬(wàn)噸，突破千萬(wàn)噸大關(guān)
碳酸鹽巖是指碳酸鹽礦物組成的巖石的總稱，具有多重孔隙特征。雖然這些埋藏在地下5000米的巖隙中蘊(yùn)藏著豐富的原油資源，但其難度很大。塔里木盆地中碳酸鹽巖油氣藏約占盆地油氣資源總量的三分之一。
自2005年以來(lái)，塔里木油田碳酸鹽巖原油年產(chǎn)量從24萬(wàn)噸增至目前的190萬(wàn)噸左右，年均增長(zhǎng)率超過(guò)12%，塔里木油田油氣三級(jí)地質(zhì)儲(chǔ)量連續(xù)9年保持高位增長(zhǎng)。
參考書(shū)目
何鏡宇、孟祥化：《沉積巖和沉積相模式及建造》，地質(zhì)出版社，北京，1987。
E.Flugel, Microfacies Analysisof limestone,Springer-Verlag,Berlin,1982.
海洋碳酸鹽沉積物主要有三種來(lái)源：生物來(lái)源、化學(xué)來(lái)源、陸源。最重要的是生物來(lái)源。在碳酸根的沉積作用中，生物和生物化學(xué)作用比化學(xué)作用大數(shù)百-數(shù)千倍。化學(xué)來(lái)源碳酸鹽在海洋中發(fā)育有限。大部分碳酸鹽是在“淺，暖，清”的特殊水域環(huán)境中經(jīng)生物或生物化學(xué)作用形成的。
參考資料 >