[量子晶選] 碳酸鹽岩（Carbonate Rock）

　　碳酸鹽岩（Carbonate Rock）是火成岩下的一個物種，是一種重要的沉積岩，其岩石的主要成分是碳酸鹽礦物。它在全球地表廣泛分佈，在地球歷史、生物演化和人類社會中都扮演著關鍵角色。

        碳酸鹽岩是一種沉積岩，主要由碳酸鹽礦物（通常是方解石CaCO₃和白雲石CaMg(CO₃)₂）組成，其中含量超過50%。 這類岩石通常在淺海環境中，經由生物或化學作用，沉澱鈣質碳酸鹽而形成。 最常見的碳酸鹽岩是石灰岩，它由碳酸鈣的晶體形式（方解石或霰石）所組成。

碳酸岩的物理特性

質地	顯晶質構造
顏色	黑色，棕色，無色，綠色，灰色，粉紅色，白色
磁性	可能含有磁性
晶粒大小	中等至粗晶粒大小
硬度	3 - 4 , 柔軟
密度	2.6 - 2.9 g/cm³, 正常重量

碳酸鹽礦物 方解石

碳酸鹽岩的組成與形成

　　碳酸岩主要由碳酸鹽礦物組成，與矽酸鹽火成岩相比，其主要元素組成極為不同，顯然是因為它主要由Na₂O和CaO加CO₂組成。大多數碳酸鹽岩傾向於包括一些矽酸鹽礦物成分；根據定義，含碳酸鹽礦物含量> 50％的火成岩被歸類為碳酸鹽岩。與這種組合物有關的矽酸鹽礦物是輝石，橄欖石和二氧化矽含量低的礦物，例如霞石和其他長石類。

• 主要礦物：碳酸鹽岩最主要的組成礦物是方解石（CaCO3​）和白雲石（CaMg(CO3​)2​）。

方解石

白雲石

• 形成方式：作為沉積岩的重要組成部分，碳酸鹽岩屬於化學岩及生物化學岩類。大多數碳酸鹽岩形成於溫暖、清澈的淺海環境，主要有兩種形成途徑：

• 生物化學沉澱：這是最常見的方式。海洋生物（如珊瑚、貝殼、有孔蟲等）從海水中提取碳酸鈣來建造它們的骨骼和外殼。這些生物死亡後，它們的硬體殘骸在海底堆積，經過數百萬年的壓實和膠結作用，最終形成了岩石。
• 碳酸鹽岩主要在海洋中形成，少數在陸地環境中形成。古代廣闊海洋中形成的碳酸鹽岩，約佔地表沉積岩分佈面積的20%。

• 化學沉澱：碳酸鹽岩也可以直接從富含碳酸鈣的水中沉澱出來。例如，溶洞中的鐘乳石和石筍就是由這種方式形成的。

常見的碳酸鹽岩種類與特徵

• 石灰岩（Limestone）：這是最常見的碳酸鹽岩。

• 主要成分：由方解石（CaCO3​）組成。
• 形成方式：主要由海洋生物（如珊瑚、貝類等）的碳酸鈣骨骼和外殼殘骸堆積、膠結而成，因此常含有豐富的化石。
• 外觀特徵：通常呈灰色或淺色，質地較軟。與稀鹽酸反應會產生劇烈的氣泡，這是因為方解石與酸反應會釋放出二氧化碳。
• 用途：是生產水泥、石灰和玻璃的主要原料，也是重要的建築和裝飾材料（變質後形成大理石）。

• 白雲岩（Dolostone）：它通過替換石灰石中的鈣而形成，並用於道路骨料、農業石灰、製造水泥和生產岩棉等用途。

• 主要成分：白雲石是一種主要由白雲石礦物（碳酸鈣鎂，CaMg(CO₃)₂)組成的沉積岩，與石灰石相似但含有鎂。
• 形成方式：大多數白雲岩是從石灰岩轉變而來，在成岩過程中，方解石中的鈣離子被富含鎂的地下水或海水部分取代。
• 外觀特徵：通常呈灰色、淺黃色或褐色，質地比石灰岩更堅硬。與稀鹽酸的反應較為微弱，通常需要磨成粉末才會產生明顯氣泡。
• 用途：主要作為建築石材和化工原料。

除了上述兩種常見類型，碳酸鹽岩還可以根據其形成環境、結構和雜質含量進一步細分：

• 生物礁灰岩 (Reef Limestone)：由造礁生物（如珊瑚、藻類）原地生長、膠結形成的，其結構堅固，具有抗浪性。

• 顆粒灰岩 (Grainstone)：由顆粒狀的碳酸鹽沉積物（如鮞粒、生物碎屑等）膠結而成，代表著水流作用較強的淺海環境。在岩石學中，Grainstone 是一種以顆粒為主要結構（顆粒支撐）的碳酸鹽岩，其中包含微量的泥質（通常少於1%），並且顆粒之間的孔隙空間可能被膠結物填充或為空。它與其他石灰岩類型不同，因為其膠結材料（例如微晶方解石）的比例非常低，顆粒之間的接觸點是顆粒與顆粒直接相接觸。

• 泥晶灰岩 (Mudstone)：主要由極細小的碳酸鈣泥晶組成，代表了水流平靜、沉積作用較弱的環境。泥岩（Mudstone）是一種由泥土和黏土等細小顆粒組成的沉積岩，與頁岩類似，但缺乏頁岩特有的層理和易碎性。 泥岩成分複雜，可能含有機物質、鈣質、鐵質或水雲母等，常形成於深水環境，是生油岩系或構成儲層的封蓋岩。

• 白堊石（Chalk stone）：一種鬆軟、多孔的石灰岩，主要由微小的海洋浮游生物（如球石藻）的遺骸組成。指由微小的、主要成分為碳酸鈣的有機沉積物（如浮游生物殘骸）經地質作用形成的一種軟質、白色、多孔的石灰岩。 它是一種沉積岩，與其他石灰岩一樣，主要用於生產石灰、波特蘭水泥，或作為土壤改良劑。

        總結來說，碳酸鹽岩是一類以方解石和白雲石為主的岩石，其種類和特徵多樣，反映了其不同的形成環境和地質歷史。

碳酸鹽岩的重要性

• 地質學意義：碳酸鹽岩是古氣候和古生物的「檔案庫」。由於它們通常含有豐富且保存完好的化石，地質學家可以通過研究這些化石來了解古代的海洋生態和氣候變遷。

• 經濟價值：碳酸鹽岩具有重要的經濟價值。石灰岩是生產水泥、石灰和玻璃的主要原料。同時，它也是重要的建築石材，例如大理石（由石灰岩變質而來）。

大理石

• 能源儲藏：許多油氣田都是儲藏在碳酸鹽岩地層中。

應用與用途

• 水泥生產：: 石灰岩是生產水泥（混凝土的關鍵成分）的來源。路基材料：: 可用作道路基礎的骨料。
• 化工原料：: 可用作生產石灰的化學原料。
• 其他用途：: 也可用作牙膏或油漆的白色顏料或填充物、土壤改良劑，以及庭院裝飾石。

        總而言之，碳酸鹽岩是一種以方解石和白雲石為主要成分的岩石，它在地球歷史中扮演著關鍵角色，不僅具有重要的地質意義，其經濟價值也無可取代。