一、岩石的化学特征
岩石成分变化很大，主要特点是：①SiO2＜20%，Al含量低，故硅酸盐矿物很少；②Fe2＋/Fe3＋比值近于1，存在大量赤铁矿、霓石；③K大于Na，表现在矿物成分上是云母多于辉石，正长石多于钠长石和霞石；④P2O5含量特别高，有时可达工业品位；⑤含有少量的TiO2、MnO、BaO、SrO、Nb2O5。
二、矿物成分
碳酸岩的矿物成分复杂多样，已发现的有182种。主要矿物是方解石、白云石、铁白云石，其总量在80%以上；次要矿物有碱性长石、霓石、钠闪石、霞石、黄长石。常见的副矿物是磷灰石。稀土元素矿物种类很多，主要有铌铁矿、独居石、铌金红石、铀-铌钽矿及硅灰石等。
碳酸岩中的矿物具有几大特点：
（1）方解石、白云石、铁白云石都以含Ba、Sr、REE、Mn为特征，与沉积的、变质的、热液成因的上述矿物有明显不同。
（2）出现矿物异常伴生现象，如石英-橄榄石、石英-霞石组合，说明碳酸岩形成过程具有多期性和复杂性。
（3）含典型的热液矿物，如闪锌矿、磁黄铁矿、重晶石等，说明其形成有热液参与。
（4）既出现高温矿物，如钙钛矿、独居石，又出现低温矿物，如重晶石、天青石等。
三、结构构造
大部分为结晶粒状结构，粒度为2～5 mm。方解石碳酸岩主要为粗粒结构，而白云石碳酸岩、铁白云石碳酸岩则多为细粒结构。多为块状构造，也有条带状构造及瘤状构造；在熔岩中常见气孔构造。
四、种属划分及主要种属描述
根据国际地科联1979年的建议，碳酸盐矿物＞50%（体积）者才称碳酸岩，进一步可根据方解石和白云石的相对含量命名（图1-5-15）；而对于碳酸盐矿物含量在50%～10%之间的，则在岩石基本名称前冠以碳酸或方解石或白云石等前缀，如碳酸霓辉岩或方解石霓霞岩等。当原生碳酸盐矿物＜10%而又必须强调时，则在岩石基本名称前加“含”字，如含方解石霓霞岩等。
现将常见的种属描述如下：
（1）黑云母碳酸岩：灰白色，半自形粒状结构，块状构造，有时由黑云母与方解石相间分布构成不明显的条带状构造。矿物主要有方解石（90%）、黑云母（4%±）、磷灰石等，其次有少量的微斜长石、绢云母（白云母）、白云石、黄铁矿等。稀土矿物有铌铁矿、铌铁金红石、独居石等。
图1-5-15 含混合碳酸盐矿物的碳酸岩分类
（据IUGS，1979）
（2）方解石碳酸岩：浅灰白色，其成分、结构、构造均与黑云母碳酸岩相似，仅黑云母＜3%，副矿物中铌金红石比铌铁矿多。
（3）白云石碳酸岩：白云石占90%的碳酸岩，其他特征与黑云母碳酸岩的一致。
（4）铁白云石碳酸岩：主要由铁白云石和少量的方解石组成，其次为微斜长石、绢云母（白云母）、褐铁矿，副矿物是氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、独居石和铌金红石等。
（5）稀土碳酸岩：为含氟碳铈矿-氟碳钙铈矿型的稀土碳酸盐矿物，并含独居石型的稀土磷酸盐矿物及重晶石和天青石等的岩石。
（6）碳酸岩熔岩：在矿物成分上碳酸盐矿物含量很高，具条带状构造、气孔构造，结构以他形粒状为主，有时具斑状结构。
五、产状、分布及相关矿产
侵入岩常呈岩株、岩脉、环状岩墙、锥状岩墙等，常见流动构造、带状构造，有时见捕虏体或深源包体。根据地质产状，碳酸岩体可分为三种基本类型：
（1）中心型碳酸岩杂岩体：常与超基性-碱性岩构成环状杂岩体（图1-5-16），碳酸岩位于杂岩体内部且往往是最后期产物。我国四川南江分布的超基性杂岩体，为一复式环状侵入体，岩石形成由早到晚为：钛铁霞辉岩、霓霞岩、磷霞岩、霞石正长岩、碱性正长岩，最后为碳酸岩侵入。
图1-5-16 湖北庙垭碳酸岩杂岩体地质略图
（据李石，1980）
1.黑云母碳酸岩；2.方解石碳酸岩；3.含方解石碳酸岩；4.铁白云石碳酸岩；5.正长岩；6.变石英角砾岩；7.碳质绢云母片岩；8.断层
（2）脉状碳酸岩岩体：分布于杂岩体内部或周围硅质岩中，常与超基性碱性岩和煌斑岩伴生，其厚从0.1 m至数十米，长从几十米至1～2 km不等。
（3）喷出的碳酸岩岩体：除呈熔岩流、火山碎屑岩外，还有呈火山颈产出的岩体。目前已发现的碳酸岩火山岩有多处，如东非裂谷（乌干达、坦桑尼亚）、美国西部、法国拉凯尔湖等，其中肯尼亚西部凯辛格里火山中部的角砾岩筒，被锥状碳酸岩墙切穿，岩筒边部是一套霓霞岩、霞石正长岩、玄霞黄长岩等碱性岩类，附近出露有碳酸熔岩。
近几年来，我国地质工作者先后在湖北的竹山、四川南江、山西临县、云南、甘肃等地发现了与碱性岩有关的碳酸岩体及其矿产。
与其有关的矿产主要是稀有元素矿床（Nb、Ta、REE、Ce族稀土和铀等），非金属原料（磷灰石、金云母、蛭石矿床等），同时碳酸岩本身是很好的水泥原料。