岩石学(沉积岩部分)

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1、第二篇沉积岩第一章总论1.1 概述1.1.1 ）沉积岩的定义沉积岩是地壳表层常温常压下条件下，由风化产物、深部来源物质、有机物质及少量 宇宙物质经搬运、 沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石。分布最广的是泥质岩、砂岩和碳酸盐岩。 1.2 沉积岩的形成作用分为几个阶段：沉积物质的来源- 沉积原始物质的形成阶段；沉积岩原始物质的搬运和沉积作用阶段；沉积物质的同生、成岩作用和沉积岩的后生作用阶段。1.2.1 ）沉积物质的形成作用阶段1）母岩风化作用形成的沉积物- 陆源碎屑物及粘土物质2）生物成因的沉积物-生物残骸及有机质3）深部来源的沉积物-火山碎屑物、深部来的卤水、温泉水、喷气物质等 4）宇

2、宙来源的沉积物-陨石及宇宙尘埃以下以 1) 介绍：1.2.1.1）风化作用 地壳表层的岩石，在水、空气、太阳能以及生物的作用和影响下，发生机械破碎和化学变化的作用。分为物理、化学、生物风化作用。1.2.2 ）沉积物的搬运和沉积作用母岩风化的产物有碎屑物质、粘土物质和溶解物质三类。搬运方式有机械搬运、化学搬运和生物搬运。沉积的分异作用： 沉积岩的原始物质经过搬运、沉积而分化为比较简单的沉积物类型的作用。 1.2.3 ）沉积期后的变化和作用1.2.3.1）阶段划分：同生阶段、成岩阶段、后生阶段、退后阶段。 同生阶段：指沉积物沉积于水底， 它与水体的底层水之间所发生的反应和变化的总过程。成岩阶段：

3、指沉积物上面被新的沉积物覆盖后，所遭受的一切物理的和化学的变化，并使松散的沉积物转变成固结岩石的过程。后生阶段：指沉积物固结成岩石之后，至变质作用发生前一切作用。 退后阶段：埋藏较深的岩层，被抬升到潜水面以下，在常温常压条件下，在渗透水和浅部地下水影响下所发生的变化的时期。1.2.3.2）主要的沉积期后的变化： 。压溶作用、压实作用、胶体的陈化及重结晶作用、 交代作用、结核的形成、自生矿物的形成、胶结作用 1.3 沉积岩的一般特征1.3.1 ）化学成分特征由于沉积岩的原始物质主要来源于岩浆岩，故其平均化学成分与岩浆岩的总平均化学成分很相似。1.3.2 ）矿物成分特征 组成矿物成分160 余种，

4、比较重要仅仅二十余种，如石英、长石、云母、粘土矿物、碳酸盐矿物、卤化物及含水的氧化铁、锰、铝矿物等。1.3.3 ）结构特征多见为晶粒结构，碎屑结构，泥状结构，颗粒结构等。1.3.4 ）构造特征1.3.4.1）层理构造层理是沉积岩最重要的一种构造特征。是沉积岩区别于岩浆岩和变质岩的最主要标志。 细层：是层理的最基本、最小组成单位。层系：由一组成分、结构、厚度和产状上都相似的同类型的细层组成。层系组：由若干个同类型的层系组成。 层或岩层：组成沉积岩的地层的基本单位。1.3.4.2）主要层理类型水平层理：主要见于细粒岩石中，系由平直、彼此层面平行的细层组成的层理。平行层理：主要见于砂岩中。波状层理：

5、细层呈对称或不对称的波状起伏，但总的方向平行层面，前积层和后积层均保存了的层理。交错层理： 在层内由一系列倾斜的细层与层面或层系界面相交，又称斜层理。 有板状、 楔状、槽状等。递变层理：具有粒度递变的一种特殊层理。韵律层理： 在成分、 结构与颜色方面不同的薄层作有规律的、简单重复出现而组成的 层理。块状层理：在层内物质均匀，组分和结构均无分异现象，不显示细层构造的层理。1.3.4.2）层面构造1.3.4.2.1）顶面构造在岩层顶面发育的构造有：波痕、干裂、雨痕、冰雹痕、晶体印痕、虫痕等。1.3.4.3）同生变形构造1.3.4.4）生物成因构造 1.3.4.5）化学成因构造结核：同生、成岩、后生

6、、假结核、龟背石等。缝合线：最常见于碳酸盐岩中。其特征是在垂直层面的切面上有呈头盖骨接缝样子的 锯齿状裂痕。1.3.5 ）沉积岩的颜色继承色、自生色、次生色等。第二章各论2.1 ）沉积岩的分类物源类 别火山源陆源内源大类火山碎屑岩陆源碎屑岩内源碎屑岩碎屑岩泥质岩岩类集块岩砾岩，角砾岩高岭石粘土岩石膏、硬石膏火山角砾岩 凝灰岩砂岩 粉砂岩水云母粘土岩 蒙脱石粘土岩泥岩、页岩石岩盐 钾镁盐岩2.2 碎屑岩碎屑岩或称陆源碎屑岩，是由母岩机械搬运破碎产生的碎屑物质经过搬运、沉积及压实胶结等作用而形成的岩石。2.2.1 ）碎屑岩的一般特征碎屑岩的物质成分主要由碎屑物质、化学物质和杂基三部分组成。2.2.

7、1.1）碎屑岩的物质成分1）碎屑物质占整个岩石组分的50% 以上。分为矿物碎屑（石英、长石、云母），岩石碎屑即是岩屑。2）化学物质化学沉淀物类型：硅质矿物：蛋白石、石英、玉髓 碳酸盐矿物：石膏、硬石膏、重晶石、天青石等磷酸盐矿物：磷灰石、胶磷矿等硅酸盐矿物：海绿石、沸石、云母等其他：铁的氧化物、卤化物、硫化物等1） 杂基 又称基质或碎屑杂基，它们是充填于碎屑颗粒间的细粒的机械混入物，对碎屑也起胶结作用，但它们不是化学成因的矿物。包括：粘土物质（指小于0.005mm的粘土矿物），细粉砂等2.2.2 ）碎屑岩的结构2.2.2.1）碎屑岩本身结构1 ）粒度：碎屑颗粒大小2 ）圆度：指的是碎屑颗粒的棱

8、和角被磨蚀圆化的程度，分为棱角状、次棱角状、次圆状、圆状3 ）球度：指的是碎屑颗粒接近球体的程度。4 ）表面特征2.2.2.2）填隙物的结构位于碎屑颗粒之间、对碎屑可起胶结作用或充填作用的物质。1 ）杂基的结构杂基主要指粘土和25%,岩屑 1/19 1/19-1/3 1/3-1/2 泥含粉砂泥粉砂质泥高岭石 粘土蒙脱石粘土水云母粘土固结无纹层无页理泥岩含粉砂泥岩粉砂质泥岩高岭石 粘土岩伊利石粘土岩高岭石 - 伊利石 粘钙质泥 岩硅质泥岩铁质泥 岩炭质泥黄色泥 岩灰色泥岩红色泥 岩黑色泥土岩岩 锰质泥岩岩 褐色泥岩有纹层有页理页岩含粉砂质页岩粉砂质页岩高岭石 页岩伊利石页岩钙质页 岩硅质页岩铁质

9、页岩炭质页岩油页岩黄色页 岩灰色页岩红色页岩黑色页岩灰褐页岩强固 结泥板岩在实际工作中，往往要综合上述原则对泥质岩进行分类和命名。2.3.3 ）粘土（弱固结的）1 ）高岭石粘土：主要由高岭石组成，其含量90% 以上，含有多水高岭石和水云母，常混有黄铁矿、长石等。一般为白色、浅灰色、浅黄色。当含有有机质及细分散黄铁矿时呈深灰 -黑色。呈致密状，贝壳状断口，有滑感，性脆，硬度不高。2) 蒙脱石粘土： 又称膨润土、 漂白土等， 主要由蒙脱石组成。一般呈粉红色、 淡黄色、淡灰绿色等。具有胶状外貌，硬度不大。吸收性强，潜入水中强烈膨胀，可塑性不好，耐火度低。3 ）水云母粘土：成分比较复杂，除了水云母外，

10、还有其他的粘土矿物，以及石英、云母、重矿物等碎屑矿物， 有时还有其他自生矿物和有机质。多具有水平层理及微细的波状层理。呈黄、灰、绿、红色等。呈粉砂泥质结构。化学成分特点K2O含量高。 2.3.4 ）泥岩和页岩弱固结的粘土经过中等程度的后生作用，可形成强固结的泥岩和页岩。泥岩已经固结成岩，但层理不明显，或呈块状，局部失去可塑性，遇水不立即膨胀。页岩已经固结成岩，但具有明显的页状层理，已经大部分失去可塑性。泥岩：一般以复成分泥岩及水云母泥岩为主。泥岩在野外常按机械及化学混入物来命名，如钙质粉砂质泥岩、铁质泥岩、炭质泥岩等。在我国中生代地层中广泛分布。页岩：多为具页状层理的水云母粘土岩，其机械的及化

11、学的混入物较多。分为：钙质页 岩、铁质页岩、硅质页岩、黑色页岩、炭质页岩、油页岩等。 2.4 碳酸盐岩2.4.1 ）概述主要由沉积的碳酸盐岩矿物（方解石、白云石等）组成，主要岩石类型为石灰岩和白云岩。2.4.2 ）碳酸盐岩的物质成分 2.4.2.1）化学成分主要是 Cao、Mgo及 co2，其余由硅、铁、铝、钾、钠等的氧化物。2.4.2.2）矿物成分 有三类：碳酸盐矿物、自生的非碳酸盐岩矿物及陆源矿物。碳酸盐岩矿物：主要是方解石和白云石，还可有文石、菱镁矿等。自生的非碳酸盐岩矿物：石膏、硬石膏、重晶石、萤石、岩盐等。陆源矿物：粘土矿物、碎屑物质及微量的重矿物，当陆源矿物含量超过50%,碳酸盐岩

12、即过渡为泥质岩和碎屑岩。2.4.3 ）碳酸盐岩的结构2.4.3.1）结构类型： 1)由波浪和流水搬运沉积而成的灰岩、白云岩具有类似于碎屑岩的粒屑结构。2）由原地生长的生物骨架组成的生物灰岩、礁灰岩，具有生物骨架结构。3）由化学、生物化学作用沉积的灰岩、白云岩具有泥晶、微晶结构。 4）白云岩化灰岩、白云岩具有残余结构及晶粒结构。5）重结晶的灰岩、白云岩具有晶粒结构及残余结构。2.4.3.2）粒屑结构：包括粒屑、泥晶基质和亮晶胶结物三部分。1）粒屑：内碎屑、生物碎屑、鲕粒、核形石、球粒、团块等。内碎屑：砾屑（颗粒直径2mm ）, 沙屑（ 2-0.062mm） ，粉屑（ 0.062-0.031mm

13、）, 微屑（0.031-0.004mm ） ，泥屑（ 2mm 称豆 粒。根据内部构造，分为：真鲕、变形鲕、变晶鲕等。核形石：具有同心层状的圆球或椭球状颗粒，主要是蓝藻生命活动的痕迹。球粒：由泥晶碳酸盐矿物组成的颗粒。一般呈卵圆形，内部结构均匀，常成群出现。 团块：具有不规则的外形的复合颗粒。2）泥晶基质：又叫微晶基质、微晶杂基或灰泥，与碎屑岩的杂基相当，但它不是陆源的，而是盆内形成的灰泥，而且成分单一的碳酸盐岩矿物、呈泥晶或微屑结构。3）亮晶胶结物：；亮晶是充填于石灰岩原始颗粒间孔隙中的化学沉淀物质，对碳酸盐颗粒起胶结作用， 相当于碎屑岩中的化学胶结物。亮晶是由干净的、 较粗大的方解石或其他化

14、学沉淀矿物的晶体组成，晶体0.01mm 。4）胶结类型：胶结物成分、填隙物结构、胶结类型。 2.4.3.3）晶粒结构巨晶2mm 、极粗晶 2-1mm 、粗晶 1-0.5mm、中晶 0.5-0.2mm、细晶 0.25-0.1mm 、泥晶或隐晶 2mm 极粗晶 灰岩2- 1mm 粗晶灰岩1-0. 5mm 中晶灰岩0.5-0 .25mm 细晶灰岩0.25- 0.1mm 极细晶灰岩0.1-0. 062mm 粉晶灰岩0.062-0.031mm 微晶灰岩0.031-0 .004mm 泥晶灰岩5% 残余砂屑灰岩残余生物灰岩、碎 屑灰岩残余鲕粒灰岩残余核形石灰岩残余球粒灰岩残余团块灰岩残余颗粒灰岩残余礁灰岩变

15、动（生物搅动）泥晶灰岩2.4.6.2）白云岩的主要类型1）泥晶白云岩：由20%的岩石叫石盐岩；大于80% 的叫纯石岩盐。3）钾镁盐岩：钾盐岩、光卤石岩、其它还有杂卤石岩、钾盐镁矾岩等。 2.5.2 ）硅质岩2.5.2.1）概述指由化学作用、生物化学作用和某些火山作用所形成的，富含Sio2(70-90%) 的岩石。 不包括主要由机械沉积作用所形成的石英砂岩和沉积石英岩。主要矿物成分有非晶质的蛋白石、隐晶质的玉髓。此外，还有粘土矿物，碳酸盐岩矿物及氧化铁等。硅质岩的结构有非晶质结构、隐晶质结构， 有时可呈微晶、 鲕状、内碎屑及生物结构。常呈薄层状、透镜状及结核状产出。岩石多呈灰黑色，少数呈白色或红

16、色。岩性坚硬、性脆、化学性质稳定，不易风化。在沉积岩中，位居第四。2.5.2.2）硅质岩的主要类型：硅藻土、海绵岩、放射虫岩、碧玉岩、燧石岩等。第三章沉积相3.1 概述3.1.1 ）沉积环境、沉积相的定义3.1.1.1）沉积环境：是发生沉积作用的地貌单元，按塞利的定义，有以下几种：1）物理的：主要指搬运和沉积介质的动力条件，如水、空气或冰川，流水、波浪、潮汐或风、流动速度、方向和稳定性、流体的密度、粘度和能量、水深等，以及气候、雨量、湿度等。2）化学的：沉积介质的Ph、Eh、盐度等。 3）生物的：动物或植物的门类种属特征、生态特征等。3.1.1.2）沉积相沉积物特征与沉积环境的关系。 3.1.2 ）沉积相的分类根据自然地理条件，分为大陆相、海相及海陆过渡相。3.1.2.1）大陆相组：河流相（河床、河漫等），冲积扇相，湖泊相，沼泽相，沙漠相，冰川相。3.1.2.2）海陆过渡相组：三角洲相（三角洲平原、前缘斜坡和前缘三角洲亚相），河口湾相。3.1.2.3）海相组：天障壁海岸相: 后滨、前滨、近滨亚相，有障壁海岸相（潮坪、泄湖 和障壁岛亚相），浅海相，半深海相，深海相。3.1.3 ）沉