石灰巖

　　主要由方解石組成的碳酸鹽巖。常簡稱灰巖。古代石灰巖則是由低鎂方解石組成。石灰巖成分中經常混入有白雲石、石膏、菱鎂礦、黃鐵礦、蛋白石、玉髓、石英、海綠石、螢石、磷酸鹽礦物等。此外還常含有粘土、石英碎屑、長石碎屑和其他重礦物碎屑。現代碳酸鈣沉積物由文石、高鎂方解石組成。

　　分類　主要有兩種：一種是化學成分的分類，多被化工等部門採用；另一種是結構多級分類，多被地質、石油等部門採用。

　　20世紀50年代末至60年代初提出的石灰巖結構分類主要有：①福克分類。該分類根據異化顆粒、泥晶基質、亮晶膠結物為三角圖的三端員組分，將石灰巖劃分為淀晶粒屑灰巖、泥晶粒屑灰巖和以泥晶方解石為主的正常化學灰巖。此外還劃分出原地礁灰巖和重結晶灰巖。②頓哈姆的結構分類。是以顆粒和泥晶（或灰泥）為兩端員組分的分類。將石灰巖分為4類，即顆粒巖、泥質顆粒巖、顆粒質泥巖、泥巖。③中國學者的結構成因分類方案。

　　石灰巖主要類型分述如下：①顆粒灰巖。由顆粒組分形成的石灰巖。大部分顆粒組分，如內碎屑、骨屑、鮞粒以及部分團粒和團塊都是明顯經過水流搬運作用形成的，但是一部分團粒、團塊的形成並沒有水流作用。因此，有人主張用異化粒表示此類石灰巖。通常按顆粒直徑2毫米界限值分為細顆粒灰巖和粗顆粒灰巖。細顆粒灰巖主要由碳酸鈣砂屑組成。又可按顆粒類型分為：砂屑灰巖、鮞粒灰巖、團粒灰巖、團塊灰巖。砂屑灰巖和鮞粒灰巖通常由亮晶膠結，主要堆積於高能環境，如波浪和水流作用很強的開闊濱淺海陸棚區的砂嘴、砂壩、淺灘以及潮汐通道等沉積單元。粗顆粒灰巖主要由準同生碳酸鈣礫石組成。典型的粗顆粒灰巖是礫石磨圓程度好，有氧化圈的竹葉狀灰巖，產出於高能氧化的濱淺海環境。②泥晶灰巖。無粘結作用的極細粒泥狀碳酸鈣組成的石灰巖。按成因包括泥屑灰巖和鈣質極細粒灰巖。前者指水流沉積的灰泥，是一種碳酸鹽顆粒磨蝕到最細的產物；後者是指從水體中化學沉淀出來的細晶（泥晶）沉淀物。這兩種石灰巖，在實際工作中鑒定上存在很大困難，所以泥晶灰巖一詞通常泛指極細粒石灰巖，而不考慮它們的成因。它們都屬於靜水和低能帶環境的產物。③疊層灰巖。主要由分泌粘液的藻類（藍、綠藻），通過分泌碳酸鈣，沉淀和捕集、粘結碳酸鹽顆粒物質形成的巖石。因為它不是靠石化鈣藻形成的，所以又稱隱藻粘結灰巖。根據隱藻粘結作用的組構特征，將其分為層紋灰巖和疊層灰巖。層紋灰巖為明顯水平隱藻紋層構造的粘結石灰巖。隱藻紋層系富含藻類有機質紋層和貧藻類的碳酸鹽沉積紋層組成的雙紋層構造。這種石灰巖主要產出於潮上和潮間低能環境。疊層灰巖是由向上穹起的隱藻紋層構造的粘結石灰巖。藻類作用成因的顯微結構證據有藻類絲狀體、藻細胞、藻類生長物形成的扇狀或放射狀微晶構造束以及藻類腐解留下的空洞（即海綿狀構造、層狀晶洞）。④凝塊灰巖。無隱藻紋層的凝塊狀石灰巖。隱藻凝塊體雖無內部紋層，但是具有疊層石的宏觀外貌和類似向上生長的構造（見圖）。

與疊層灰巖相比，表面粗糙而欠光滑，常呈疙瘩狀皺紋狀或麻點狀。凝塊的內部顯微組構為不均勻雲霧狀和海綿狀，其中常含1厘米大小微晶方解石，並含少量碎屑顆粒和偶爾顯不清楚的同心紋層。凝塊之間具有亮晶方解石、粉砂級和砂級方解石沉積物充填。有時在凝塊中有少量鈣藻（葛萬藻、附枝藻）微細絲狀體。凝塊灰巖的產出環境比較寬廣，從潮間帶至較深的潮下帶。⑤障積灰巖。指海底含有原地帶根莖的生物（鈣藻、海百合、層孔蟲、苔蘚蟲），通過自身的阻擋作用將攜入的碳酸鈣泥晶截獲堆積而成。組成障積灰巖的基本物質是灰泥－泥晶方解石。障積灰巖巖體通常呈丘狀，故又稱灰泥丘或生物丘。丘體內部常見層狀晶洞構造和有根莖的生物化石。⑥骨架灰巖，又稱生物礁灰巖。這是一種造骨架的碳酸鹽生物構築體。骨架將碳酸巖沉積物粘在一起，形成固定在海底上的堅硬的具有抗浪性的碳酸鹽巖礁。造骨架的生物有珊瑚、石枝藻、層孔蟲、窗格狀的苔蘚蟲和厚殼蛤類等，並形成不同的生物骨架灰巖。古代的骨架灰巖隨著地質歷史和生物演化而變化。每一個時期都有它特有的組合： 寒武紀以古杯和鈣藻為主；中－晚奧陶世以苔鮮蟲、層孔蟲、板狀珊瑚為主； 志留紀和 泥盆紀以層孔蟲、板狀珊瑚為主；晚三疊世和晚侏羅世以珊瑚、層孔蟲為主；晚白堊世以厚殼蛤類為主；漸新世、上新世和更新世以六射珊瑚為主。骨架灰巖通常在海底形成一個隆起，超出於同期沉積物。隆起塊體有點礁、礁丘、環礁、層狀礁等，其形態和規模，決定於海水深度、溫度、地形、盆地的升降速度以及海進海退變化等。⑦豹皮灰巖，一種具黃色、紅褐色不規則斑狀的石灰巖。貌似豹皮，故名。基質為隱晶或微晶方解石，斑紋主要為白雲石。一般認為它是由白雲化作用而成。中國寒武、奧陶系地層中常見。⑧燧石灰巖。含有深灰色或黑色燧石結核或條帶，這種燧石可以是成巖期的，也可以是同生期的。中國震旦亞界常見。⑨白堊，是一種細粒白色疏松多孔易碎的石灰巖，質極純，其 CaCO ₃含量>97％，礦物成分主要為低鎂方解石，可含少量 粘土礦物及細粒石英碎屑，生物組分主要是顆石藻（2～25μm）和少量鈣球。白堊生成於溫暖海洋環境，其沉積深度從幾十米到幾百米。⑩結晶灰巖。泛指由結晶方解石或重結晶方解石組成的石灰巖。大部分結晶灰巖都是原生石灰巖經成巖重結晶作用改變瞭原生顆粒組分和生物粘結組分而形成的。因此，大部分結晶灰巖就是重結晶灰巖。重結晶灰巖可以不同程度的保留變餘的原始結構特征。結晶灰巖也有原生的，如大陸地表泉水、巖洞或河水由蒸發作用形成的石灰華和泉華。石灰華是一種致密的帶狀鈣質沉淀物。通常呈不規則塊狀構造的鐘乳石和石筍，發育有從溶液中依次沉淀的方解石或 文石晶體所組成的皮殼狀紋層。多產出於石灰巖洞穴表面。鈣泉華專指地表上海綿狀多孔疏松的方解石或文石晶體沉淀物。多呈樹枝狀、放射狀或半球狀等構造特征，內部常保留有植物莖、葉的痕跡。產出於溫泉、 裂隙水出露的地表。（11）鈣結巖，一種發育於幹旱或半幹旱地區土壤和細砂中的富石灰質沉積物。呈同心環帶的似枕狀體。顯微鏡下觀察，可見由方解石組成的同心豆狀和小結核。同心環充滿收縮裂縫和溶蝕狀態的碎屑石英和長石。鈣結巖是沿毛細管上升的含灰質的水，經蒸發作用沉淀形成的。溶蝕狀的石英和長石顆粒代表不同程度被鈣質交代作用造成的。

　　石灰巖的構造　見碳酸鹽巖。

　　用途　石灰巖主要用於混凝土骨料和鋪路基石，制造水泥和石灰，冶金工業中作熔劑，環保中用於軟化飲用水及污水處理，農業中作土壤調節劑、傢禽飼料添加劑，還可用於輕工、化工、紡織、食品等工業。由於石灰巖易溶蝕，在石灰巖發育地區，常形成石林、溶洞等優美風景區，如中國貴州、廣西、雲南、湖南等省區，是寶貴的旅遊資源。（見彩圖）

竹葉狀石灰巖　4×6厘米　產地：河北贊皇 中國地質博物館標本工廠供稿

　　

參考書目

何鏡宇、孟祥化：《沉積巖和沉積相模式及建造》，地質出版社，北京，1987。

　E.Flügel，Microfacies Analysis of Limestone，Springer-Verlag，Berlin，1982.