白雲岩花斑狀

㈠ 鮞狀結構的鮞狀白雲岩

（oolitic dolomite）又來稱鮞粒白雲岩，是一自種具鮞狀結構的白雲岩。鮞粒具有核心及泥晶白雲石的同心紋包殼，膠結物為亮晶白雲石。按鮞粒的大小可分為鮞粒白雲岩、豆粒白雲岩。它常出現於震旦紀地層中。是一種交代特徵不明顯的白雲岩。

㈡ 白雲岩（Dolomite）

一、概述

白雲岩是一種以白雲石為主要礦物成分的碳酸鹽岩，含少量的方解石、粘土礦物、石膏等雜質。顏色一般為灰白色，外貌類似石灰岩，當滴稀鹽酸時微弱發泡或不發泡，風化表面呈糖粒狀並有刀砍狀溶溝，可與石灰岩相區別。

二、礦物性質

白雲岩的物理性質：白雲石的晶體呈菱面體，顏色以灰白色為主，或略帶淺黃、淺紅、淺褐色，玻璃光澤，白色條痕，密度為2.8～2.9g/cm³，硬度為3.5～4.0。

白雲岩的化學性質：白雲岩是鈣和鎂碳酸鹽的化合物，其化學式為CaCO₃·MgCO₃。從理論上講，純白雲岩含CaO 30.4%、MgO 21.7%。典型礦區白雲石的化學成分見表2-55-1。

三、用途

白雲岩的主要用途有下述幾方面。

1）在冶金工業中用作冶金熔劑及耐火材料，有時用作提煉金屬鎂的原料。

2）在化學工業中用來制鹼、含水碳酸鎂和硫酸鎂。

3）在建材工業中用來製造高鎂水泥，作鑄石原料，用作玻璃和陶瓷的配料。

4）在農業中用來製造鈣鎂磷肥和土壤酸度中和劑。

5）在畜牧業中用作飼料添加劑。

6）在環保工業中作水的過濾和處理材料、礦井降粉塵的防燥材料；在燃煤中添加白雲石粉可解決煙氣脫硫問題。

7）一定粒度的白雲石碎石可作水磨石的原料。

8）可作橡膠、塗料等的填料。

表2-55-1 中國部分地區白雲石的化學成分（w_B/%）

四、地質特徵

白雲岩礦床產於海相碳酸鹽岩-硫酸鹽岩建造中，與石灰岩、泥灰岩、天青石、石膏、岩鹽、雜鹵石等礦床形成成礦系列。從成因上看，白雲岩礦床系沉積礦床，可細分為海相沉積型和潟湖相沉積型白雲岩礦床兩類，其中以海相沉積型白雲岩礦床最具工業價值。海相沉積型白雲岩礦床一般產於石灰岩的頂部，有時與石灰岩、石膏互層產出，礦體呈層狀或透鏡狀，厚幾米至幾十米，長幾十米至幾百米。礦石緻密塊狀，質量較好。這種礦床在湖北、湖南、廣西、貴州等地分布較廣，以石炭系中產出較多，三疊系中也有產出。

貴州水城堰塘白雲岩礦床產於下中三疊統中。礦床賦存於中三疊統關嶺組四段中下部。底板為關嶺組三段的石灰岩夾泥質灰岩，頂板為關嶺組四段上部的灰色白雲質石灰岩。礦層由淺灰色白雲岩和紅色塊狀泥晶白雲岩組成，長1200 m，淺灰色白雲岩礦層厚100～200 m，紅色白雲岩礦層厚140～180 m。礦區為一向斜構造。礦石質量好，MgO含量一般為21%左右，CaO含量為30%～31%，SiO₂小於0.5%，SO₃小於0.05%，P₂O₅小於0.008%，酸不溶物含量小於0.5%。

其他礦床的簡單地質特徵歸納於表2-55-2。

表2-55-2 中國白雲岩礦床的地質特徵

五、礦床分布

我國白雲岩礦床分布在碳酸鹽岩系中，時代愈老的地層賦存的礦床愈多，且多集中於前震旦系地層中，如東北的遼河群、內蒙古的桑乾群、福建的建甌群中都有白雲岩礦床產出。其次，震旦系、寒武系中白雲岩礦床也比較廣泛，如遼東半島、冀東、內蒙古、山西、江蘇等地也有大型礦床產出。石炭系、二疊系中的白雲岩礦床多分布於湖北、湖南、廣西、貴州等地。

我國白雲岩資源豐富，各礦床都已開發利用，產地遍布各省，其中尤以遼寧營口大石橋、海城一帶產量最多。

六、可供資源

根據國土資源部《全國礦產資源儲量通報》，全國共探明白雲岩礦床243個，其中用於冶金的白雲岩礦床216個，查明資源儲量87×10⁸t；用於玻璃的白雲岩礦床19個，查明資源儲量13027×10⁴t；用於化工的白雲岩礦床8個，查明資源儲量26493×10⁴t，詳見表2-55-3。

根據近年來白雲岩的產供銷情況和對今後十年供需的預測，白雲岩礦產資源可以滿足生產需要。

表2-55-3 中國白雲岩礦床查明資源儲量的情況

（據國土資源部《全國礦產資源儲量通報》，2005）

㈢ 四川盆地北部棲霞組-茅口組熱液白雲岩特徵與成因

張軍濤¹ 龍勝祥¹ 李國蓉² 李宏濤¹ 吳世祥1

（.中國石化石油勘探開發研究院，北京 100083；2.成都理工大學，成都 610059）

摘 要 熱液白雲岩形成機制及其油氣儲層地質研究是當前白雲岩研究領域的重要科學問題。本文以四川盆地北部的廣元峽溝煤礦剖面白雲岩為研究對象。該剖面由下部地層向上，白雲岩化程度逐漸增強，顏色由深到淺，岩性由生屑灰岩逐漸過渡到斑狀白雲岩，然後再到中粗晶白雲岩，上部覆蓋茅口組泥灰（雲）岩。中粗晶白雲岩，發育於棲霞組頂部和茅口組底部，由中晶到粗晶的半自形-自形白雲石組成，其中可見鞍狀白雲石。岩石中溶蝕孔洞發育，孔隙內有瀝青充填。微晶灰岩的δ¹³C_VPDB值為3.23‰，δ¹⁸O_VPDB值為-5.03‰；白雲石樣品的碳氧同位素具有一定的差異，但明顯低於灰岩樣品值，δ¹³C_VPDB值為3.29‰～4.14‰，δ¹⁸O_VPDB值為-6.07‰～-6.75‰。流體來源可能為經歷了深循環的大氣降水。在斷裂活動時，深部熱液流體沿斷裂向上運移，當運移到棲霞組和茅口組時，由於有吳家坪組泥灰岩和泥雲岩的封堵，流體的運移被減緩甚至停滯，促使圍岩發生白雲岩化，溶蝕作用也同時發生，產生溶蝕孔隙。由此在棲霞組頂部和茅口組底部可能形成熱液白雲岩儲層，具有一定的儲集意義。

關鍵詞 熱液白雲岩 形成機理 儲集意義 中二疊統 四川盆地

Characteristics and Origin of Hydrothermal Dolomite of the QixiaFormation and Maokou Formation in northern Sichuan Basin

ZHANG Juntao¹，LONG Shengxiang¹，LI Guorong²，LI Hongtao¹，WU Shixiang¹（1.SINOPEC Exploration ＆ Proction Research Institute，Beijing 100083，China；2.Cheng University of Technology，Cheng 610059，China）

Abstract The forming mechanism of hydrothermal dolomite reservoir is a scientific problem in geology.In this paper the dolomite from Xiagou Coal Mine in Guangyuan，northern Sichuan Basin was studied，which dolomitization degree enhanced graally，color changed from shallow to deep while from down to up.Coarse dolomite developed both in the top of Qixia Formation and the bottom of Maokou Formation，which is composited by coarse-euhedral dolomite，and a little saddle dolomite.Caverns and asphalt filling are developed in the rock.δ¹³C_vPDB of microcrystalline limestone is 3.23‰，δ¹⁸ O_VPDB is -5.03‰，the carbon and oxygen isotopes of different dolomite samples have certain difference，but are significantly lower than the limestone samples，δ¹³ C_VPDB are3.29‰～4.14‰，δ¹⁸ O_VPDB are -6.07‰～ -6.75‰ .A fluid source may be magmatic hydrothermal fluid，or experienced a deep circulating meteoric.When the faults activited，deep hydrothermal fluid migrated up along faults.When they migrated to Qixia Formation and Maokou Formation，because of resisting of Wujiaping Formation，the migration of fluid flow is slow down even stopped，which caused the rock dolomitization，and dissolution also occurred atthe same time，then pores were proced.Thus hydrothermal dolomite reservoir may be formed in the top of Qixia Formation and the bottom of Maokou Formation.

國家科技部基礎研究發展規劃（973）項目《下古生界碳酸鹽岩優質儲層形成與分布預測》（編號2012CB214802）國家科技重大專項《海相碳酸鹽岩層系優質儲層分布與保存條件評價》（編號2011ZX05005002）資助成果

Key words hydrothermal dolomite；forming mechanism；reservoir；Qixia Formation and MaokouFormation；Sichuan Basin

熱液白雲岩作為一種特殊的白雲岩類型，備受關注^［1］，又因其形成過程中通常伴有熱水溶蝕發生^［2］，可形成優質油氣儲層，近來也成為石油地質學研究的一個熱點^［3］。

中二疊統在四川盆地部分區域發育有一定規模的白雲岩化，川西地區中二疊統鑽遇白雲岩有4口井，其中獲工業氣井、小氣井和氣測異常井各1口，另一口無異常。川中女基井棲霞組鑽有中-粗晶白雲岩11.5m，並獲工業氣流。前人對其成因已有了初步探索：峨眉、漢旺及寶興一帶白雲岩形成於海水、淡水混合作用，繼後又受地殼升降、褶皺、火山等影響，是多種、多期成岩作用疊加的產物^［4］；華鎣山灰岩中的透鏡狀、團塊狀白雲岩是來自玄武岩風化所產生的富Mg水及岩漿殘余水經構造活動，對周圍石灰岩交代或結晶的產物^［5］；盆地及其周緣地區發育的細晶至粗晶白雲岩和白雲質灰岩主要是由埋藏白雲石化作用形成的^{［6 ］}；川西南一帶次生白雲岩屬埋藏熱液成因，而在其以東的廣大地區則以混合水成因為主^［7］；滇東—川西地區有塊狀白雲岩和斑狀白雲岩兩種類型，都形成於玄武岩淋濾白雲化，即白雲岩是在埋藏環境中較高溫度條件下形成的，白雲化流體來自淋濾峨眉山玄武岩的大氣降水，Mg來自玄武岩中鐵鎂礦物的風化分解^［8］。前人研究表明，四川盆地中二疊統白雲岩可能形成於埋藏期熱液作用，但白雲岩化流體性質與白雲岩化模式仍存在爭議，其儲集意義仍缺乏充分研究。因而，研究四川盆地中二疊統發育的白雲岩，可以為熱液白雲岩這一研究熱點與難點提供新的制約，並可探索其在四川盆地的儲集意義。

1 岩石學特徵

研究對象為四川盆地北部廣元峽溝煤礦剖面的棲霞組與茅口組（圖1）。野外產狀上，由下部地層向上，白雲岩化程度逐漸增強（圖2），顏色由深到淺，從深灰色到灰色，岩性由生屑灰岩（圖3A）逐漸過渡到斑狀白雲岩（圖3B），然後再到中粗晶白雲岩（圖3C），白雲岩縱向上厚度在100m左右，橫向展布受現今的峽溝控制，范圍未知，上部覆蓋茅口組泥灰（雲）岩，其中見有一套輝綠岩侵入體（圖3D）。

生物碎屑灰岩：是棲霞組中原始未經蝕變的基質岩石。深灰色，中厚層，生物碎屑發育，富含腹足類、頭足類、有孔蟲、棘皮類和珊瑚等生物化石，生屑多為亮晶方解石，粒間為泥晶膠結，未見白雲岩化，但常見有泥質夾層，各種孔隙均不發育（圖4A）。

斑狀雲灰岩：是灰岩和白雲岩的過渡岩類，發育於棲霞組中上部和茅口組的底部，表現為灰岩中白雲石呈花斑狀產出，手標本中晶體較粗的白雲石與泥晶方解石差異明顯，界線分明，其中斑塊內的白雲石多為半自形—自形中晶—粗晶，可見有少量的鞍狀白雲石。生屑灰岩原岩中泥晶膠結物易於白雲岩化，而生屑較難白雲岩化，呈殘余產出。晶間孔、溶孔、裂隙、縫合線發育。白雲石晶間可見有灰岩的殘余（圖4B）。

圖1 四川盆地北部地質簡圖

圖2 峽溝煤礦棲霞組-茅口組岩性剖面簡圖

圖3 川北中二疊統熱液白雲岩的野外特徵

中粗晶白雲岩：發育於棲霞組頂部，由中晶到粗晶的半自形—自形白雲石組成，多為鑲嵌接觸，並可見鞍狀白雲石，鞍狀白雲石表現為粗大的晶體，彎曲的晶面，霧心亮邊，正交光下波狀消光，基本不見灰岩殘余，溶孔發育（圖4C）。

輝綠岩：見於茅口組中，呈岩體產出。鏡下具有明顯的輝綠結構，即輝石的平均粒徑大於斜長石平均長度，表現為板條狀斜長石組成的格架內填充一粒或幾粒與其大小相當的輝石。輝綠岩是典型的淺成侵入岩（圖4D）。

2 岩石儲集空間

在川北廣元峽溝煤礦的野外剖面中，熱液白雲岩中孔隙非常發育，其中主要的孔隙類型有溶孔溶洞、晶間孔隙和裂縫三大類。

溶孔溶洞：集中於棲霞組的頂部，在中粗晶白雲岩中尤為發育，最大的溶洞直徑可達十幾厘米，呈橢圓形，孔隙邊緣充填有少量的鞍狀白雲石、方解石以及瀝青等，是本區熱液白雲岩中最重要的儲集空間。

晶間孔隙：發育在中粗晶白雲岩和花斑狀白雲岩中，在一些中粗晶白雲岩中一些晶間孔隙由於瀝青的充填而呈花斑狀。其常與溶孔、裂縫相伴生，其中多有瀝青充填，是本區重要的儲集空間。

裂縫：發育在峽溝煤礦棲霞組的各類岩石中，特別是在溶孔發育的部位，呈網狀發育，其中多為瀝青充填，也有部分為方解石充填。

圖4 川北中二疊統岩石顯微特徵

3 形成條件分析

3.1 沉積環境

四川盆地中二疊統屬於開闊台地碳酸鹽岩沉積。王宓君等（1989）認為其主要為開闊台地-廣海陸棚沉積環境，廣元—萬縣—黔江一帶、貴州遵義一帶發育廣海陸棚相帶；而據馬永生、陳洪德等（2009）發現，這一時期發育的碳酸鹽岩台地規模巨大，涉及整個中上揚子區域，這一台地由中央向四周，由局限台地→開闊台地→斜坡盆地過渡。中二疊統時期，海水由南、東南、北、西北多方向入侵四川地區，古陸范圍顯著縮小，陸源物質供給作用弱，圍繞古陸缺乏陸相或陸源碎屑岩沉積相帶，四川地區主要為淺水台地碳酸鹽岩沉積，僅在四川盆地以南貴州遵義一帶，以東萬縣—利川一帶及巫溪—興山一帶有陸棚沉積，淺水台地規模宏大，具有陸表海台地性質，同時，中二疊統普遍發育珊瑚、苔蘚蟲、腕足、

油氣成藏理論與勘探開發技術：中國石化石油勘探開發研究院2011年博士後學術論壇文集.4

類生物化石，淺水台地上海水鹽度正常，具有開闊海台地特徵，淺水台地與陸棚接觸地帶是高能相帶的優勢發育區域。在川北的廣元地區，棲霞組—茅口組為生屑灘沉積環境。中二疊統不具有沉積生成白雲岩化的環境，由此可以推測其白雲岩可能是後期形成的。

3.2 白雲岩化作用

川北地區棲霞組沉積時期的沉積環境不具備發生大規模白雲岩化的條件，同時，白雲岩的岩石學特徵也顯示本區的白雲岩並非是在同生或准同生期形成的，其很可能形成於埋藏條件下的熱液環境中。

本區白雲岩的主要組成礦物為中-粗晶白雲石（圖4B，C），不同於准同生期白雲岩的粉細晶白雲石，反映其形成於埋藏環境下，或者早期形成後經歷了後期的重結晶作用改造。另外，雲灰岩呈花斑狀白雲岩化，並呈現出泥晶膠結物白雲岩化、生屑未白雲岩化的選擇性白雲岩化特徵（圖4C），這是埋藏期白雲岩化的典型特徵。

另外，鞍狀白雲石的存在，也是埋藏條件下熱液白雲岩化的標志之一。鞍狀白雲石在本區多以孔隙充填物的形式存在（圖5），也常見於白雲岩基質中（圖4C）。鞍狀白雲石晶體巨大，一般為粗晶，甚至巨晶，晶面彎曲，呈馬鞍狀，常具有霧心亮邊，在正交光下呈波狀消光。一般認為鞍狀白雲石多形成於80～160℃、高鹽度的流體中，為低溫熱液礦物，其特殊的晶體形態是快速結晶的結果。

圖5 熱液白雲岩中的鞍狀白雲石

本區白雲岩的地球化學特徵也顯示其形成於熱液環境中。通過碳氧同位素分析可以初步確定白雲岩化流體的性質。一個棲霞組微晶灰岩的δ¹³C_VPDB值為3.23‰，δ¹⁸O_VPDB值為-5.03‰（表1；圖6）；白雲石樣品的碳氧同位素具有一定的差異，但明顯低於灰岩樣品，δ¹³C_VPDB值為3.29‰～4.14‰，δ¹⁸O_VPDB值為-6.07‰～-6.75‰（表1；圖6）。兩者間碳同位素值相近，反映其具有相似的碳來源，應該為交代作用形成的；白雲岩中偏負的氧同位素值，說明其形成於高溫流體中，但差異並非十分迥異，因此應該不是岩漿熱液，很可能是經歷了深循環的大氣降水，在循環過程與圍岩發生了充分的分餾，使得具有了相近的碳氧同位素特徵。而後期方解石充填物的碳氧同位素變化較大，δ¹³C_VPDB值從0.43‰到5.17‰，δ¹⁸O_VPDB值從-10.72‰到-1.95‰（表1；圖6），這些差異反映了流體來源的多樣性，既有早期海水膠結的產物，與灰岩值相近，又有與白雲岩同源的流體，與白雲岩值相近，也存在有後期大氣降水的產物，具有極低的氧同位素值。

圖6 川北中二疊統白雲岩碳氧同位素交會圖

表1 川北中二疊統白雲岩碳氧同位素數據

本區白雲岩的有序度也相對較低，花斑狀雲灰岩中白雲石最低值僅為0.50，在細晶白雲岩中最高為0.78（表2），且晶體越粗有序度越低，說明白雲岩形成時，結晶速度較快。反映了白雲岩為熱液環境的產物，是典型的熱液白雲岩。

表2 川北中二疊統白雲岩有序度數據

綜合分析認為，白雲岩為熱液白雲岩化作用形成，但熱液可能並不是岩漿熱液，很可能來源於深層的熱鹵水或深循環的大氣降水。

4 白雲岩儲層形成模式

熱液白雲岩以較大溶蝕孔隙（一般可見溶蝕擴大縫）、中粗晶白雲岩以及溶蝕孔內有少量的鞍狀白雲石充填物為特徵。對於其形成模式國內外已有了較為詳盡的闡述，一般受斷層控制，溶蝕發生在斷裂破碎強烈處或流體運移遇到堵塞的區域。除了熱液白雲岩化外，斷裂和封蓋層是其形成的另外兩個條件（圖7）（Esteban and Taberner，2003）。

圖7 熱液溶蝕改造模型

熱液溶蝕並非越熱越溶解。白雲石在水中的溶解度極小，而H₂S和CO₂可能是碳酸鹽最為重要的溶解介質（黃思靜等，2008）。但是H₂S和CO₂都是中性氣體，如果不溶解於水，其化學反應能力很弱，且這兩種氣體在水中的溶解度都是隨溫度的增加而降低的，因而H₂S和CO₂在深埋藏的高溫條件下都更趨向於以氣體形式存在；在相對低溫條件下，H₂S和CO₂對碳酸鹽礦物的溶解能力反而較強，這就是所謂的低溫倒退溶解模式，即冷卻水溶蝕模式。碳酸鹽溶解需要熱流體冷卻的過程，造成這種冷卻的一個重要的地質過程就是斷裂活動引起熱流體的向上運移。

斷裂活動是發生熱溶蝕作用的關鍵，以斷裂為通道的熱流體可以通過冷卻、混合等多種方式對白雲岩進行溶蝕，形成溶蝕孔隙，在中二疊統沉積以後，四川盆地經歷了多期次的構造活動，為熱液白雲岩的形成提供了條件。結合川北的地質背景，可以建立起儲層形成模式：在斷裂活動中，深部熱液流體沿斷裂向上運移，當運移到棲霞組頂部時，由於茅口組和吳家坪組泥灰岩和泥雲岩的封堵，流體的運移被減緩甚至停滯，促使圍岩發生白雲岩化，溶蝕作用也同時發生，產生溶蝕孔隙，在棲霞組頂部和茅口組底部形成熱液白雲岩儲層。因此在四川盆地中二疊統中可能發育有此類熱液白雲岩儲層，具有一定的勘探前景。

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㈣ 白雲岩夾層（或包體）鈉閃石岩產出地質概況和樣品主元素、微量元素組成

鈉閃石岩是稀土礦石的一種類型，呈夾層或包體產於厚層白雲岩中。樣品B9435為鈉閃石岩，采自主礦北白雲岩與H₄石英砂岩接觸帶白雲岩一側。呈包體產出。H₄石英砂岩為白色，深灰色，幾乎由純石英組成。白雲岩淺黃色，層狀，與H₄石英砂岩接觸處呈互層狀分布。鈉閃石岩為淺綠色，纖維變晶結構，塊狀構造，礦物顆粒細小，主要由鈉閃石組成，次要礦物為白雲石，微量礦物有磷灰石、褐鈰釔礦、獨居石等。長柱狀鈉閃石礦物定向排列，其間分布粒狀白雲石，或由粒狀白雲岩鑲嵌成的豆莢狀集合體，稀土礦物不均勻分布於其間。

樣品主元素、微量元素組成見表5-7。與白雲岩相比，主元素SiO₂、P₂O₅、Na₂O、K₂O偏高，MgO、CaO偏低，Na₂O>K₂O>O。主元素SiO₂、Al₂O₃、CaO、Na₂O、K₂O（Fe₂O₃+FeO）-MgO關系表明（圖5-10），鈉閃石岩、白雲岩、石英砂岩關系密切，鈉閃石岩可能為類似白雲岩組成流體交代石英砂岩產物。樣品稀土分布模式與白雲岩相似（圖5-11），La為球粒隕石8571倍，Yb為38倍，（La/Yb）_N為226。原始地幔標准化微量元素分布模式與白雲岩樣品差不多完全相同，Rb、K、Sr、Zr、Ti相對於Ba、Th、Nb、REE強烈虧損，形成大的負異常。Ti、Zr含量甚至比原始地幔值還低（圖5-12）。

表5-7白雲鄂博礦床主礦北白雲岩包體鈉閃石岩樣品（B9435）主元素、微量元素的組成（w_B）

圖5-10白雲鄂博礦床主礦北白雲岩包體鈉閃石岩樣品SiO₂、Al₂O₃、（Fe₂O₃+FeO）、CaO、K₂O、Na₂O-MgO關系圖（據表5-1，表5-7，表7-1數據繪制）

●—主礦、東礦，菠蘿頭白雲岩樣品；O—主礦北白雲岩包體鈉閃石岩樣品 B9435；□—H₄石英砂岩樣品B9134

Fig.5-10SiO₂,Al₂O₃,（Fe₂O₃+FeO）,CaO,K₂O and Na₂O vs Mg diagrams of the riebeckite rock B9435 （○）fordolomite enclaves from the north Main orebody in the Bayan Oho ore deposit

Dolomites（●）from the Main orebody,East orebody and Boluotou and quartz sandstone B9134（□）from the H₄formation in the Bayan Obo Group are also shown for comparison（Data from Table 5-1,Table 5-7 and Table 7-1）

圖5-11白雲鄂博礦床主礦北白雲岩包體鈉閃石岩樣品稀土分布模式

Fig.5-11Chondrite-normalized REE distribution patterns of riebeckite rock B9435 for dolomite enclaves from the north Main orebody in the Bayan Obo ore deposit

圖5-12白雲鄂博礦床主礦北白雲岩包體鈉閃石岩樣品原始地幔標准化微量元素分布模式

B9113為主礦、東礦鈮－稀土鐵礦石樣品；B9131為主礦、東礦白雲岩樣品；B9435主礦北白雲岩包體鈉閃石岩樣品

Fig.5-12Primitive mantle-normalized spidergrams of the riebeckite rock B9435 for dolomite enclaves from the north Mainorebody in the Bayan Obo ore deposit

B9113 of Nb-REE-Fere sample and B9131 of dolomite sample from the Main orebody and East orebody are also shown for comparison

㈤ 白雲岩的礦物組成 顏色 構造 結構

白雲復岩，是一種沉積碳酸鹽岩。主要由制白雲石組成，常混入石英、長石、方解石和粘土礦物。呈灰白色，性脆，硬度小，用鐵器易劃出擦痕。遇稀鹽酸緩慢起泡或不起泡，外貌與石灰岩很相似。按成因可分為原生白雲岩、成岩白雲岩和後生白雲岩；按結構可分為結晶白雲岩、殘余異化粒子白雲岩、碎屑白雲岩、微晶白雲岩等。白雲岩含鎂較高，風化後形成白色石粉。較石灰岩堅韌。在冶金工業中可作熔劑和耐火材料，在化學工業中可製造鈣鎂磷肥、粒狀化肥等。此外，也用作陶瓷、玻璃配料和建築石材。

㈥ 白雲岩的基本性質

①泥晶白雲岩：由小於0.005毫米的泥晶白雲石組成，結構均勻，具顯微層理，生物殘體很少，有時可見介形類化石，多為原生白雲岩。
②微- 細晶白雲岩：晶體大小不一，晶形頗佳，外貌頗似砂糖，野外可用砂糖狀白雲岩稱之，往往由其他類型的白雲岩重結晶而成。
③藻白雲岩：與藻灰岩相似，即由藻類化石組成的白雲岩，我國元古代和震旦紀地層中的白雲岩大多屬於此類，可能是原生白雲岩類型。
④生物白雲岩及生物碎屑白雲岩：可見其中的化石殘體，多由生物碎屑灰岩經白雲岩化交代作用而成。
⑤內碎屑白雲岩：根據其中的碎屑
大小又可分為礫屑、砂屑、粉屑白雲岩。它們常以夾層的形態見於一般白雲岩層中。形成於淺海上部或潮間帶以上的環境中，其碎屑即由波浪或水流沖擊而成。
⑥鮞狀白雲岩：這是一類次生的白雲岩，即由鮞粒石灰岩經白雲岩化作用而成。
由於白雲岩的孔隙度較大，常為石油或地下水的理想儲藏層。 按形成條件可將白雲岩分為三類：
原生白雲岩：原地沉積的白雲岩，是在乾燥炎熱的氣候（28℃～35℃）下蒸發作用而成。鹽度高，水淺（0 ～3 米深的潮汐帶上），PH值高於8.3 的咸化潟湖或海灣中形成，也可在陸上鹹湖中形成，並常伴生有膏鹽層。
成岩白雲岩：在碳酸鈣沉澱過程中，被白雲石交代而成，通常分布不連續，在石灰岩層中呈透鏡體狀或斑塊狀，有時也成層狀分布，延伸一定距離。
次生白雲岩：或稱後生白雲岩，分布局限，常見於斷裂構造帶。
可參考網路【白雲石化】詞條 白雲岩的主要用途白雲石廣泛用於建材、陶瓷、焊接、橡膠、造紙、塑料等工業中。另外在農業、環保、節能、葯用及保健等領域也得到了應用。
在冶金工業上的利用
白雲岩在冶金工業中主要用做熔劑、耐火材料、提煉金屬鎂和鎂化物。
用作熔劑白雲岩作為煉鐵和煉鋼的熔劑，可起中和酸性爐渣的作用，提高爐渣的鹼度、降低爐渣中FeO的活度，以減輕爐渣對爐襯的侵蝕作用。輕燒白雲石主要用於煉鋼，可提高鋼渣的流動性，作造渣劑使用，不僅可延長轉爐的壽命，提高爐渣的流動性，並可改善脫硫、脫磷反應的進行，還可節省大量螢石。目前我國生產1t鋼需消耗170kg白雲岩。而在煉鐵時加入白雲石可稀釋爐渣，降低爐渣熔點，降低燃料的消耗，提高生鐵質量。
用作耐火材料 白雲岩作為鹼性耐火材料，主要用於煉鋼的馬丁爐、托馬氏回轉爐的爐襯，也用作為鹼性平爐爐底和爐坡材料及冶煉過程中的補爐材料。在冶煉優質鐵錳合金、硅鐵合金時，白雲岩常為專用的爐料。同時在煉鋼造渣過程中，加入適量的輕燒白雲石或生白雲石，這是近年來一項新方法，以取代一部分生石灰，從而抑制爐襯中的MgO向渣中溶解。加入白雲石可促使早期化渣，使渣中MgO達到飽和狀態，以提高渣的粘性，對爐襯有較好的粘附性，起到保護爐襯的作用。
提取金屬鎂及鎂化物利用白雲岩生產金屬鎂和鎂化合物，其生產工藝為電解法或高溫冶金法。電解法是通過煅燒白雲石與海水作用析出氫氧化鎂，然後與鹽酸反應轉變為氧化鎂，最後乾燥的氯化鎂和氯化鈉、氯化鈣一起在外加熱電解池熔融。高溫冶金法是將白雲岩與硅鐵做成球團，在小直徑真空爐中，於1100℃下熔融，形成硅酸鈣爐渣，而鎂變成蒸氣，再用凝聚法回收。利用同樣方法，可生產氧化鎂、氫氧化鎂。氧化鎂是良好的耐火材料，而氫氧化鎂用作生產一系列其它有用的鎂化合物和用做塑料填料。國外還用白雲岩生產碳酸鎂。
在建材工業上的利用
白雲岩經適當煅燒後，可加工製成白雲灰，它具潔白、強粘著力、凝固力及良好的耐火、隔熱性能，適於做內外牆塗料。將白雲岩煅燒後，可用作氯化鎂水泥和硫化鎂水泥，因其具良好的抗壓強度、抗撓曲強度，且能防火、防蟲蛀的優良性能，在添加其它填料後可起到很好的防水作用，故可作地板材料，而且價格低廉。白雲岩粉可用於裂隙處理和作路面鋪料及水泥砂漿燒結渣。水泥中加入40%白雲岩可加快水泥水化的速度。白雲岩還可直接用來作建築材料。此外，白雲岩在建築行業中用做水泥以及玻璃、陶瓷的配料，它能增加玻璃的強度和光澤。據悉，國外已用白雲岩經半煅燒後製成了無機氧化鎂泡沫及硅酸鹽磚。
在化學工業的利用
白雲石主要用於生產硫酸鎂、輕質碳酸鎂等化工原料。
30%的稀硫酸和白雲石按一定比例混合、反應、分離濃縮，在溫升條件下使硫酸鈣沉析，所獲硫酸鎂溶液冷卻結晶，即得硫酸鎂（MgSO4×7H2O）。
從海水中提取Mg（OH）2，當用煅燒白雲石作沉澱劑時，也同時回收了白雲石中的MgO，使產量增加。
白雲石以煅燒、消化、碳化、過濾分離，得重鎂水，再加熱分解過濾，得輕質碳酸鎂[xMgCO3×yMg（OH）2×zH2O]。輕質碳酸鎂分解得輕質氧化鎂，用它可燒制高純鎂砂。
在農業上的利用
白雲岩可以用作土壤酸度的中和劑，亦可中和因使用尿素一類肥料而造成的酸性，使農作物增產。白雲岩主要用作酸性土壤的中和劑，使用它能補償由於農作物吸收而帶來的土壤中鈣和鎂的損失，施用白雲岩可使農作物增產15-40%。方解石質白雲石經處理後的農用石灰，可作為農葯來防冶害蟲。
用作填料
白雲岩可用於橡膠、造紙的填料。優質的白雲岩粉可作昂貴的二氧化鈦填料的代用品，用作一些製品的填料，可改善製品的色度、耐風化能力，提高機械穩定性，減少收縮性和內部張力，降低吸水、吸油能力及裂縫的擴張，這類製品主要包括粘合劑、密封塑料、油漆、洗滌劑和化妝品等。

㈦ （一）白雲岩/白雲石的結構與分類

從交代成因的角度出發，我們可以認為白雲岩有兩類端元結構類型，即原始結構保存的白雲岩（圖版8-16）和原始結構不保存的白雲岩（圖版8-17），前者較好地保留了被交代石灰岩的原始結構，包括泥晶或微晶白雲岩，粒屑白雲岩和生物礁白雲岩等（表8-2）。原始結構不保存的白雲岩主要為結晶白雲岩，根據晶體大小可進一步劃分其類型（表8-3）。在這兩類端元結構之間，應存在較多的過渡類型，過渡類型的白雲岩不同程度地保留了被交代石灰岩的原始結構。另外，粉晶白雲岩往往具有雙重性，一些粉晶白雲岩的粉晶結構本身就是原始結構，而另外一些則可能完全是交代結構。

表8-2 白雲岩結構-成因分類方案

註：同時存在一定數量的具原始結構的粒屑（生物礁）白雲岩與結晶白雲岩之間的過渡類型，以及碎屑白雲岩。

（據黃思靜，2010）

表8-3 白雲石晶體大小劃分方案

（據Bissell和Chilingar，1967）

在白雲岩的結構描述中，尤其是對於原始結構不保存的白雲岩的結構描述中，除晶體大小（表8-3）以外，晶體的自形程度也用於劃分白雲岩或白雲石的類型，如我們經常使用的自形細晶，半自形中晶和他形微晶等術語，這些簡單實用的術語和描述方法仍然可以繼續使用。

Machel（2004）認為，在薄片二維空間范圍內描述白雲岩中交錯的晶體關系時，上述方法不太合適，並推薦了Sibley和Gregg（1987）所提出的白雲岩/白雲石結構分類術語（圖8-7）。該分類在國內還並不十分流行，但仍具有較好的可描述性，也具有一定的成因意義，其缺點是這種分類和相應的術語被局限於顯微鏡的微觀尺度。白雲石晶體結晶大小的分布被分為單峰或多峰等類型，晶體形態則分為平直晶面自形晶，平直晶面半自形晶和非平直晶面他形晶等類型（圖版8-18，圖版8-19）；依次類推，還可以有平直晶面膠結物，平直晶面斑狀晶和非平直晶面斑狀晶等類型；非平直晶面是鞍形白雲石的基本特徵，因而顯然是非平直晶面鞍形晶，若作為膠結物，也為非平直晶面膠結物，鞍形白雲石更多的是作為膠結物產出。

圖8-7 白雲岩/白雲石的結構分類

（Machel（2004），根據Gregg和Sibley（1984），Sibley和Gregg（1987）綜合，並補充了過渡類型）

㈧ 岩石地層特徵

2.2.1.1 下奧陶統

早奧陶世南華北盆地主要沉積台地潮坪—局限台地相的碳酸鹽岩，在河南省主要為冶里組和亮甲山組兩個沉積地層單元，在安徽地區主要為韓家組一個沉積地層單元。

（1）冶里組

主要為灰及灰黃色厚層含燧石條帶細晶白雲岩，難於風化，常突出地表，地貌特徵明顯。其底部以含燧石條帶白雲岩出現作為與上寒武統鳳山組的分界，頂界以含燧石團塊白雲岩出現作為與亮甲山組分界。該組主要出露於三門峽、博愛、商丘淮北一線以北地區。產牙形石Scolopos restrictus，Teridontus gracilis，見於河南平泉、渤海海域、天津大港、遼寧本溪下寒武統冶里組，也與河南揚子地層區淅川白龍廟組可對比，國外也可與北美威斯康星州Shakopee組、西伯利亞地台Chunstage層位對比。

（2）亮甲山組

本組下部為灰、灰白色厚層含燧石團塊白雲岩，上部為灰白色中厚層含灰質泥晶白雲岩。所含Paraserratognathus paltodiformisAn是華北亮甲山組上部的帶化石，見於河北唐山、平泉、遼寧本溪及山西中陽等地亮甲山組。Scoloposrex huolianzhaiensis是亮甲山組的主要分子，見於遼寧本溪、河北唐山、平泉及山東等地亮甲山組，國外見於朝鮮南部莫洞組下部。可見，南華北地區亮甲山組與整個華北地台亮甲山組層位一致。本組分布范圍較窄，主要分布於三門峽、焦作、新鄉、商丘、宿州一線以北。厚度較薄，從幾米到幾十米不等，一般在30m左右，自南往北逐漸加厚。

（3）韓家組

安徽宿縣夾溝韓家組下段為灰黃色中厚層白雲岩及紫灰色含泥質白雲岩，厚12m，含牙形石Oneotos nakamurai Nogami，Cordylos proavus Muller及腕足類Linguella sp.。上段為灰黃色中薄層硅質條帶白雲岩夾竹葉狀白雲岩，厚8m。含頭足類Cyrtovaginocerassp.，Oderoceras sp.，Kaipingoceras sp.，與山東紙坊庄組中段及河北、東北南部的亮甲山組相當。

（4）賈汪組

層位穩定分布較廣。在宿縣韓家剖面，其岩性變化不大，為紫、黃綠色頁岩與含泥質白雲質灰岩互層，僅淮南地區白雲質略高。淮北地區厚4～19m，淮南地區厚4～34m。因受早加里東運動影響，本組在大部分地段假整合覆於韓家組或寒武系之上。

2.2.1.2 中奧陶統（圖2.14）

（1）下馬家溝組

下馬家溝組主要分布於三門峽、禹縣、確山一線以北地區。主要岩性為細晶、微晶、泥晶白雲岩、白雲質灰岩、泥灰岩。該組在安徽淮南等地稱為蕭縣組，主要為灰色中厚層灰岩、白雲質灰岩、豹皮狀灰岩。其底部普遍見有微層理發育的角礫狀灰岩，頂部以黃色中薄層頁狀泥質灰岩與下馬家溝組分界，厚157～250m。

一段主要為灰黃色薄層粉晶白雲岩、白雲質灰岩、黃綠色頁岩，底部常有一層砂礫岩覆於寒武系或下奧陶統之上。該段層位穩定，分布廣泛，是良好的劃分標志。在豫西厚11.73～33m，在淮北厚4～19m，淮南厚4～34m。自北向南白雲質增加，為海岸氧化—弱氧化環境、局限台地相砂泥坪沉積。

二段為中厚層灰岩夾白雲質灰岩、角礫狀灰岩、泥質灰岩和含硅質結核灰岩。下部常具有一層灰色厚層角礫狀灰岩，是與一段分界的良好的標志。該段在禹州方山、新密市石板崗、鞏義市涉村以北及兩淮地區發育完整。在鞏義市涉村厚41.3～101m，在蕭縣老虎山厚108.61m，蕭縣小家峪厚80.3m，淮北市滂汪厚67.52m，宿縣武家厚107.39m，宿縣韓家厚107.61m，淮南市洞山厚112.53m。

三段主要分布在新安縣廟上—鞏義市大凹岩—新密市崔廟以北地區和兩淮地區。在豫西地區主要為灰黑色白雲質灰岩、白雲岩、花斑狀白雲岩。厚55.6～148m。

在蕭縣老虎山厚68.11m，淮北發電廠厚65.17m，蕭縣尤庄厚153.84m，宿線夾溝厚142.70m，淮南市老龍眼水庫厚24.51m，淮南市洞山厚100.74m。整個下馬家溝組在澠池縣雷雁坡厚14.1m，禹縣方山厚16.5m，密縣石板崗厚79.1m，新安西沃厚95.2m，鞏縣小關厚106.7m，濟源蓮東厚128.2m。在太康—周口地區，太參1井厚度大於102m，太參2井厚148.5m，太參3井厚138.5m，周參7井厚107m，可見由西南向東北逐漸增厚。在兩淮及霍丘地區，該組厚度由北向南逐漸變厚，蕭縣老虎山厚度大於185.59m，蕭縣小家峪厚170.39m，蕭縣龍庄厚249.22m，宿縣韓家夾溝厚264.42m，淮南市洞山厚217.03m，定遠縣將軍山僅一段和二段厚度就大於258.59m。

（2）上馬家溝組

上馬家溝組主要出露於新安西沃、鞏縣小關、確山一線以北及兩淮地區。一段主要為灰黃色薄層微晶白雲岩夾中層含白雲質灰岩，局部夾灰岩透鏡體；二段主要為深灰色厚層花斑狀泥晶灰岩、含白雲質灰岩、白雲岩等；三段為淺灰色、淺黃色中薄層灰質白雲岩、白雲岩與深灰色厚層泥晶灰岩互層。

在豫西地區，本組在鞏縣小關厚70.5m、新安西沃厚168.9m、沁陽雲台山厚191m。由西南向東北加厚。在太康—周口地區，新太參1井厚243m，太參2井厚225m，太參3井厚236.5m，周參7井厚258m，周參8井厚224.5m，厚度變化極小。在兩淮地區，蕭縣老虎山厚241.57m，蕭縣小家峪厚241.12m，淮北市發電廠厚180.85m，濉溪縣大山頭厚258.58m，淮南市老龍眼水庫厚72.24m，淮南市洞山厚156.78m。由淮南向淮北厚度逐漸增大。

南華北奧陶系層序地層格架內古岩溶研究

2.2.1.3 上奧陶統

峰峰組由角礫狀灰岩、泥灰岩、白雲質灰岩、含膏假晶白雲質灰岩組成。主要分布於博愛以北地區，厚度變化較大，從幾米到幾百米，在南華北其他地區缺失。