沉积学第一章概论

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1、课 时 教 学 实 施 方 案课程：沉积岩及沉积相授课班级：资源专1201-1202 授课学期： 2012-2013 学年 2 学期课题第一章概论计划学时2 教学目的1. 理解并掌握沉积岩的概念和基本特征2. 掌握沉积岩的一般特点3. 了解沉积学的研究意义和研究方法重 点1. 理解并掌握沉积岩的概念和基本特征难点1 沉积岩的结构、构造教具 准备多媒体教学后记教学进程设计（包括教学要点、步骤、方法、时间安排及板书设计、作业布置等）导入新课 ：沉积岩在地球表面分布非常广泛，据统计，地壳表面约有 75% 面积被沉积岩所覆盖，而在我国沉积岩分布面积占77.3%，在沉积岩中蕴 藏着十分丰富的沉积矿产，因

2、此，我们必须进一步认识沉积岩，掌握其 特征，分布规律从而研究它与石油天然气的关系。一、概述 1.沉积岩定义： 2.沉积圈的定义： 二、沉积岩的特点 1. 沉积岩的化学成分 2. 沉积岩的颜色 3. 沉积岩的矿物成分 4. 沉积岩的结构、构造 三、沉积岩的研究意义 1.沉积岩中蕴含大量矿产 2.沉积岩是重要的工业原料和建筑材料 3.研究沉积岩对油气勘探开发实践意义重大 4.在环保、基建、国防建设等方面具有重要影响 四、沉积岩的研究方法 1.宏观与微观相结合 2.现代与古代相结合 3.常规测试技术与先进测试技术相结合本课主要要点的回顾与总结作业的布置：沉积岩形成环境的特点备注教案第一章 沉积岩的概

3、述导入新课 ：沉积岩在地球表面分布非常广泛，据统计，地壳表面约有75%面积 被沉积岩所覆盖，而在我国沉积岩分布面积占77.3%，在沉积岩中蕴藏着十分 丰富的沉积矿产，因此，我们必须进一步认识沉积岩，掌握其特征，分布规律 从而研究它与石油天然气的关系。第一节 沉积岩的一般特征一、沉积岩的定义1）沉积岩（ sedimentary rock)：是在地壳表层条件下由母岩风化产物、生物来源的物质、火山物质、宇宙物质等原始物质，经过搬运作用、沉积作用和沉积后作用而形成的岩石。2）特征：1、地壳表层条件 -形成环境2、沉积岩的原始物质 -物质基础3、一系列作用 -形成作用4、一类岩石 -结果二、沉积岩的物质

4、成分在化学成分上，沉积岩中Fe2O3多于 FeO ，K2O多于 Na2O ，岩浆岩则与此相反。因为地表环境富含水和二氧化碳，所以沉积岩中水和二氧化碳的含量也明显比岩浆岩中的高。矿物成分的特征：1. 高温矿物罕见： 橄榄石、辉石、角闪石等铁镁矿物及基性斜长石不出现/甚少。2. 低温矿物富集：钾长石、酸性斜长石和石英在沉积岩中也广泛存在。3. 沉积岩中有特有的自生矿物：氧化物和氢氧化物、 粘土矿物、盐类矿物、碳酸盐矿物在地表的常温、常压并富含O2 、CO2 、H2O的条件下生成，又称为自生矿物。三、沉积岩的颜色颜色是沉积岩重要的直观特征，它不仅反映岩石本身的物质成分、沉积环境及成岩后的次生变化，

5、对鉴定岩石具有重要意义， 而且还可作为地层划分与对比和推断沉积环境的重要标志之一。其中起决定作用的是岩石中所含色素（染色物质）。沉积岩的颜色按成因可分为原生色和次生色。原生色又进一步分为继承色和自生色。1、原生色：1 ）继承色主要取决于岩石中所含矿物碎屑的颜色，常为碎屑岩所具有， 如长石砂岩呈红色是继承了母岩中红色长石颗粒的颜色；2 ）自生色是在沉积成岩阶段由自生矿物造成的，为大部分粘土岩、 化学岩所具有。2、次生色是在沉积岩形成后由于次生变化而产生的，如在露头上海绿石砂岩常被风化成黄褐色、褐红色等。研究沉积岩要注意区分原生色和次生色。次生色常沿裂隙、孔洞和破碎带分布，呈斑点状。原生色分布均匀

6、、稳定，且与岩层的界线一致。原生色常能指示沉积环境。一般来说，粒度越细、越潮湿，观察面越阴暗，颜色越深；反之则浅。因此，描述颜色必须观察岩石的新鲜面，并说明是在怎样的状态下观测的。四、沉积岩的构造沉积岩的构造是指沉积岩各组分在空间的分布、排列和充填方式。一般包括层理、层面构造和层内构造。（一）层理1、概念：层理是由岩石的成分、颜色、结构等在垂直于沉积层方向上的变化所形成的一种构造现象。 层理是沉积岩所具有的重要特征，是区别于岩浆岩的主要标志。根据层理可以确定岩层产状即正确判断地质构造。2、层理的组成：层理由细层、层系、层系组等要素组成。1）细层又称纹层，是组成层理的最小单位，其厚度极小，常以毫

7、米计。2）层系组也称层组，由两个或两个以上相似的层系或成因上有联系的层系叠覆而成。 由若干个纹层、 层系或层组构成一个层。 层是由成分基本一致的岩石组成的沉积地层的基本单位。 它以成分或结构上的不一致性与上下邻层分开。层与层之间有层面分隔。层的厚度可分为块状层（大于1m ）、厚层（1.00.5m）、中层（0.50.1m）、薄层（0.10.01m）、微细层或页状层（小于 0.01m）。3、常见的层理构造有下列几种类型：1 ）水平层理和平行层理水平层理和平行层理的特点是细层平直且与层面平行。平行层理多形成于河道、湖岸、海滩等高能环境。2 ）波状层理波状层理由许多波状起伏的纹层重叠在一起组成，是由于

8、波浪引起沙纹的移动造成的。其特点是纹层呈波状，但总的方向平行层面，当沉积速率较高时， 可保存连续的波状。 波状层理常形成于海、 湖的浅水区及河漫滩。3 ）交错层理（斜层理）交错层理由一系列彼此交错、重叠、切割的细层组成。按其层系厚度可分小型 （小于 3cm ） 、 中型（310cm ） 、 大型（10200cm ） 、特大型（大于 200cm ）四种；按其层系形态可分板状、楔状、槽状三种基本类型。板状交错层理的层系界面为平面，且彼此平行。 大型板状交错层理常见于河流沉积之中， 其层系底界有冲刷面， 纹层内常有下粗上细的粒度变化，有的纹层向下收敛； 楔状交错层理的层系界面也为平面，但互不平行。

9、楔状交错层理常见于海、 湖的浅水区和三角洲沉各保； 槽状交错层理的层系底界为槽形冲刷面。大型槽状交错层理多见于河床沉积中，其层系底界冲刷面明显， 底部常有泥砾。4）递变层理递变层理又称粒序层理。其特点是由底至顶颗粒逐渐变化，除了粒度变化之外， 无任何内部纹层。 根据递变层的内部构造特征， 主要分两种基本类型。5）透镜状层理和压扁层理这是砂、泥沉积中的一种复合层理。 在水流或波浪作用较弱、 砂质供应不足、 对泥质沉积与保存都较有利的情况下，可形成泥包砂的透镜状层理； 当水流或波浪作用较强， 有利于砂质沉积和保存的情况下，因波峰处泥质缺乏或较薄， 形成被砂质包围的泥质压扁体，称压扁层理或脉状层理；

10、这类层理常见于潮汐环境中。6）韵律层理和沉积旋回韵律层理和沉积旋回是由不同成分、结构或颜色的沉积物有规律的交替叠置而成。大规模的沉积韵律常称为沉积旋回。沉积旋回是指地壳运动引起的, 在沉积岩层的剖面上，相似岩性的岩石有规律重复出现的现象。当沉积区地壳下降、水体面积扩大时，可形成水进旋回，即沉积物由浅水相变为深水相，沉积物由下至上由粗变细；当地壳上升、水体面积缩小时，则形成水退旋回，即沉积物由深水相变为浅水相，沉积物由下至上由细变粗。因此，沉积旋回是地层划分对比和推断地壳运动情况的重要依据之一。7）块状层（均匀层理）块状层是一种不显示任何纹层构造的层理。其特点是外貌大致均匀， 组分和结构无分异，

11、 也称无层理。 块状层理可由悬浮物质快速堆积而成（沉积物来不及分异），如洪水沉积，也可由沉积物重力流快速堆积而成。 有时强烈的生物扰动， 重结晶或交代作用破坏原生层理，而造成块状层理。严格说来，真正的块状层理，使用仪器也辨认不出内部纹层。2层面构造层面构造是指岩层表面呈现出的各种构造痕迹，沉积岩中常见的层面构造有波痕、冲刷痕迹、泥裂等。1 ）波痕 波痕是指由于波浪、流水、风等介质的运动，在沉积物表面形成的一种波状起伏的痕迹。按成因可分三种类型。浪成波痕，常见于海、湖浅水地带。其特点是波峰尖、波谷圆，形状对称。流水波痕由定向水流形成，见于河流或有底流存在的海、湖近岸地带。波峰、波谷都较圆滑，不对

12、称，陡坡倾向水流方向，在海、湖滨岸地段，陡坡朝向陆地。风成波痕由定向风形成，见于沙漠及海、湖滨岸沙丘沉积中，呈极不对称状，陡坡的倾斜方向与风向一致。2 ）冲刷痕迹由于流速加大或河流改道，先沉积的较细沉积物被冲蚀形成凹坑；当流速减缓时， 凹坑又被沉积物充填， 在充填物底部常有来自下伏岩层的岩块。在河床沉积中常见有冲刷痕迹。3 ）泥裂 泥裂亦称干裂，由未固结的沉积物被阳光暴晒、脱水收缩形成的多角型龟裂纹。 其平面是不规则多边形裂块， 横剖面呈 V字形，常位于粘土岩和石灰岩的顶面， 在上覆岩层的底板上可留下印模。泥裂主要出现在间歇性曝晒的潮汐带、 滨岸带和河漫等地区， 是干旱气候条件下的产物， 因此

13、可以作为鉴定沉积相的标志。借助泥裂的产状（下尖的V形），还可判别岩层的顶面和底面。3层内构造1 ）结核 结核是一种与围岩成分有明显不同的自生矿物团块，属化学成因的构造。其形态有球状、卵状及各种不规则状；内部构造样式很多，有同心圆状、放射状等；大小不一，结核按形成时期可分为三种类型。（1）同生结核即与沉积作用同时形成的结核， 它可以是胶体物质围绕某些质点凝聚， 或呈凝块状析出。 其特点是结构不切穿层理， 层理绕过结核呈弯曲状，如现代海底的铁锰结核。（2）后生结核形成于沉积物成岩之后， 外来溶液沿裂隙或层理渗入岩石内沉淀而成。其特点是结核形状不规则并切穿围岩层理。（3）成岩结核 即成岩阶段物质重新

14、分配的产物。结核切穿部分层理及部分层理绕结核弯曲。研究结核有助于了解岩石形成的地球化学环境，结核还可作为找矿及地层划分对比的标志之一。2 ）缝合线缝合线在地层剖面中呈锯齿状曲线，在平面上是一个起伏不平的面，沿此面较易劈开。缝合线裂隙中常充填有粘土、沥青或其他物质。它常见于碳酸盐岩地层中。4生物成因的构造1 ） 生物痕迹是指动物在未固结的沉积物表面活动所保留在岩层中的痕迹。常见的生物痕迹有动物足迹、爬痕、虫孔等。2 ） 生物扰动构造自然界中还存在着大量的不具确定形态的生物搅动构造，人们可借助发育良好的层理被生物搅动所破坏来识别它们。斑点构造就是一种常见的生物搅动构造， 其特点是在泥质沉积物中有呈

15、不规则斑点状分布的砂质潜穴。当生物搅动强烈时，会使层理全部破坏，形成生物搅动岩。3 ）叠层构造在碳酸盐岩中常见叠层构造（简称叠层石），它主要由蓝绿藻等生物分泌的粘液， 粘结沉积物形成的一种生物沉积构造。它是由暗色的富藻纹层和浅色的贫藻纹层交替叠置而成，其形态特征取决于形成环境的水动力条件。4 ）植物根痕迹陆相地层中常见碳化植物根痕迹，或枝叉状矿化植物根。 它们在煤系地层中尤为常见，并且常常是陆相沉积的重要标志。四、沉积岩的结构沉积岩的结构是指岩石组分的大小、 结晶程度、形态及其排列方式等微观特征。沉积岩的结构按成因可分三类。1机械作用形成的结构由机械作用形成的结构既可见于陆源碎屑岩（包括粘土岩

16、） 中，也可见于碳酸盐岩中。其主要特点是岩石由碎屑颗粒与基质或胶结物组成，如陆源碎屑结构、粒屑结构、粘土结构等。2化学结构化学结构是由化学沉淀作用形成的，如隐晶质结构、 显晶质结构等。 显晶质结构按晶粒大小可分粗晶、中晶、细晶、粉晶、泥晶等。其中较粗的晶粒结构主要是在成岩及后生阶段由交代作用或重结晶作用形成的次生结构。化学结构可见于碳酸盐岩中，亦可见于碎屑岩的胶结物中。3、生物结构生物结构主要由生物骨架及生物化学组分构成，如珊瑚礁结构、藻礁结构等。生物骨架结构常见于生物礁灰岩中。五、沉积岩的分类沉积岩分类的主要依据是岩石的成因、成分、结构、构造等。岩石的成因是指沉积作用的性质和环境，沉积物质的来源，沉积分异的顺序，成岩作用，沉积方式等。根据这个原则，将沉积岩划分为三大类：1碎屑岩：主要由碎屑物质组成的岩石。2粘土岩粘土岩是介于碎屑岩和化学岩之间的过渡型岩石，主要由50% 以上粒径小于 0.01mm的粘土矿物组成，其中常含少量细碎屑物质。它是沉积岩中分布最广的一类。3化学岩和生物化学岩根据其成分可分为：1）铝质岩如铝土矿岩。2）铁