沉积岩石学总论

《沉积岩石学总论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沉积岩石学总论（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、沉积岩石学,沉积岩,沉积岩是在地表和接近地表的条件下，在常温常压下由风化作用、生物作用和某些火山作用形成的物质经过搬运作用、沉积作用和成岩作用形成的一类岩石。,常温常压指地表条件下，与岩浆岩和变质岩形成温度压力条件有所区别，并非指普通物理学中的25和1大气压。 在地表条件下，极地地区最低气温可达-70。在深水地区压力一般在20大气压以内。 地表环境O2、CO2，因而沉积岩中含CO2、H2O成分较多。 生物作用在石灰岩、硅质岩等沉积岩的形成过程中，生物作用很重要。 某些火山作用指火山活动可形成大量火山碎屑，火山碎屑经过搬运、沉积和成岩作用后形成沉积岩（火山碎屑岩）。,几点说明,沉积岩的基本特征,

2、岩浆岩中大量存在的矿物橄榄石、普通辉石、普通角闪石和基性斜长石等，在沉积岩中非常少见 岩浆岩中较常见的矿物钾长石、酸性斜长石及石英在沉积岩中也广泛存在 地表条件下的自生矿物，如某些氧化物和氢氧化物、粘土矿物、岩类矿物和碳酸盐矿物，他们是沉积岩主要组成矿物，但在岩浆岩中极少或缺乏。,1、矿物成分特征：,2、化学成分特点,沉积岩和岩浆岩的平均化学成分比较接近，但是： 岩浆岩中FeO的含量高于F2O3 沉积岩中碱金属含量远低于岩浆岩，尤其是Na，一般K2ONaO 沉积岩中富含CO2和H2O；沉积岩富含有机质。,3、结构构造特征,沉积岩特有的结构构造：碎屑结构、粒屑结构、生物结构、泥状结构 层理构造及

3、各种层面构造、缝合线、结核和叠层构造等皆为沉积岩所特有。,沉积岩石学,沉积岩石学是研究沉积岩（物）的物质成分、结构构造、分类及其形成作用，以及沉积环境和分布规律的一门学科,沉积学的任务,研究沉积岩的物质组成、结构构造、分类命名等岩 类学内容。 研究沉积岩的形成机理，包括岩石的风化作用、搬 运作 用、沉积作用以及成岩作用等。 进行沉积环境分析，恢复古气候和古地理特征，分 析岩 相古地理性质。 进行盆地分析，将沉积学与大地构造学结合起来， 恢复大地构造环境。 层序地层学研究，将野外地层沉积与钻井地质和地 震地层学结合起来。,沉积岩的形成,沉积物的来源 沉积物的搬运和沉积作用 沉积物的成岩作用,沉积

4、物的来源,沉积物的来源方式有风化作用、生物作用、深源物质（火山碎屑与热卤水）和宇宙物质（陨石），其中母岩风化作用的产物是沉积物的主要来源，其它为次要来源。重点介绍母岩的风化作用。 风化作用 风化作用的阶段性 常见造岩矿物在风化中的稳定性 母岩风化的产物,1、风化作用,风化作用是地壳表层岩石在温度变化、大气、水和生物等各种因素作用下，发生机械破碎和化学变化的作用。分为物理风化、化学风化和生物风化作用。 物理风化作用由各种因素造成岩石发生机械破碎，而没有成分的改变。 母岩经过物理风化作用形成的碎屑矿物为陆源碎屑矿物。 在沉积岩形成过程中产生的新生矿物称为自生矿物。 化学风化作用母岩的矿物在富含O2

5、、CO2、H2O和有机质等条件下发生化学分解，一部分被带走，一部分形成新生矿物，这种作用叫做化学风化作用。 常见的化学风化作用有氧化作用、水化作用、水解作用和酸解作用。 生物风化作用由生物不同造成的岩石风化，即有机械破碎，又有化学分解，其中生物化学风化是主要的。,2、风化作用的阶段性,母岩风化作用可具有阶段性。据玄武岩和花岗岩的风化特征，母岩风化分为四个阶段： 破碎阶段母岩发生机械风化，形成岩屑和矿物碎屑。 在干旱沙漠地区，母岩风化长期处于机械破碎阶段。 饱和硅铝阶段岩石中的氯化物和硫酸盐分解，Cl- 和SO2-4被水带走。然后在大气水的H2O和CO2作用下， 硅酸盐和铝硅酸盐分解，析出K+、

6、Na+、Ca2+和Mg2+， 水溶液pH值升高，使介质呈碱性或中性。在这一阶段 形成蒙脱石、伊利石和绿泥石等自生粘土矿物。,酸性硅铝阶段碱金属和碱土金属等易迁移元素大量 流失，一部分Si游离出来。有机质分解形成有机酸和 CO2，使介质呈酸性环境。蒙脱石、伊利石等粘土矿 物不稳定，转变成高岭石。 粘土型风化壳在温暖潮湿的环境中母岩风化达到酸性硅铝阶段后形成。 铝铁土阶段铝硅酸盐矿物彻底分解，介质呈中性或 碱性，可迁移元素全部被带走，高岭石分解。残余 矿物主要为Fe、Al、Si的氧化物：Fe2O3H2O（褐铁 矿）、Al2O3H2O（水铝石）和SiO2H2O（蛋白石）， 形成红色疏松铝质或铁质土壤

7、。 红土型风化壳在潮湿炎热的气候环境中，母岩风化 达到铝铁土阶段后形成。 不整合面可形成：铝土矿 次生孔隙,3、常见造岩矿物在风化中的稳定性,长石：在酸的作用下易分解 长石（H2O+CO2）层状水云母高岭石 铁镁矿物：橄榄石、辉石角闪石等在地表不稳定。 铁镁矿物（H2CO3/水解+强碱性/强还原）蒙脱石（酸性）高岭石 铁镁矿物（H2CO3/水解+弱还原）绿泥石 云母：较稳定 白云母水云母高岭石（碱性）蒙脱石 黑云母水云母或绿泥石高岭石 石英、玉髓、蛋白石等SiO2，稳定性强。 pH9：SiO2+2H2O（pH9）H4SiO4，H4SiO4H+H3SiO4- 粘土矿物：地表条件稳定。 碳酸盐矿物

8、：在 CO2+H2O条件下溶解。,4、母岩风化的产物,分为三类： 碎屑物质石英、长石、其它矿物、 岩屑。 不溶残余物Al2O3、SiO2、Fe2O3 等 残留原地形成的粘土或铁矿物。 溶解物质河水带走。形成石灰岩、 盐岩，锰、铁、磷质矿物等。,沉积岩的构造和颜色,沉积构造的分类 流动成因的构造 其它成因的构造 沉积岩的颜色,沉积构造的分类,据形态并结合成因，我们将沉积构造分为四大类。 1、物理成因的构造 （1）流动成因的构造 层理构造 包括块状层理；韵律层理；粒序层理；水平层理；平行层理；波状层理；交错层理 层面构造 顶面构造波痕 底面构造侵蚀模；刻蚀模 其它构造 如冲刷充填构造；侵蚀面构造,

9、构造沉积物沉积时，或沉积之后，由于物理作用、化学作用及生物作用形成的各种构造,（2）同生变形构造 包括重荷模；包卷构造；滑塌构造；帐蓬构造；砂球砂枕构造等 （3）曝露成因的构造 包括干裂；雨痕；冰雹痕等 2、化学成因的构造 常见有结核；缝合线；叠锥；晶体印痕等 3、生物成因的构造 常见有生物生长构造；叠层构造；生物遗迹构造等 4、复合成因的构造 （1）孔洞充填构造 包括示底构造；窗孔与鸟眼构造；层状孔洞构造 （2）硬底构造,流动成因的构造,流动成因的构造沉积物在搬运沉积过程中，由于流体的流动而在沉积物内部及表面形成的构造，主要为层理和层面构造。 层理构造 层面构造,1、层理构造,层理沉积物沉积

10、时形成的成层构造。层理由沉积物的成分、结构、颜色及层的厚度、形状在垂向上的变化而显示出来。（层理要素：细层、层系、层系组） 岩层的一个单层是在一段时间内流体条件较稳定的情况下沉积形成的。 层理的形成-在河床或水槽实验中，随着流水流动条件的不同，可在砂质沉积物表面形成不同的几何形态。这些不同几何形态沙体（床沙形态）发生迁移，依次出现不同的层理构造。 （常见床沙形态有：无运动平坦床沙沙纹沙浪沙丘上部平坦床沙逆行沙丘冲坑冲槽）,常见层理类型 块状层理层内物质分布均匀，结构和成分无明显差异 的层理构造。 一般为快速堆积或生物扰动破坏层理之后形成的。 韵律层理由两种或两种以上岩性互相重复出现 形成的层理

11、构造。 在浊积岩中常见。 粒序层理岩层中，碎屑粒度从下而上有规律地发生变 化形成。 正粒序自下而上碎屑由粗变细。例河道砂坝 反粒序自下而上碎屑由细变粗。例三角洲前缘 水平层理存在于细粒泥质岩或泥晶灰岩中，纹 层平行于层面，是在水动力较弱的条件下由悬浮物质 沉积形成的。例：深湖、泻湖、深海沉积。,平行层理存在于砂岩中，是在较强水动力条件下由砂质物迁移形成的，纹层平行于层面。 波状层理纹层成连续的波浪状起伏分布。其形成需要大量悬移物质沉积。 交错层理层内纹层与层面斜交，又叫斜层理。按形态可分为： 板状交错层纹层互相平行 槽状交错层纹层底界面呈槽状 波状交错层纹层层系底面、顶面呈波状 楔状交错层层系

12、顶底界面呈楔状,2、层面构造,指在沉积岩层顶面和底面出现的沉积构造。 顶层面构造 波痕非粘性的砂质沉积粉表面由流水波动形成的波状起伏的构造。在砾岩和泥岩中见不同。 波痕的形成原因有流水、浪成和风成波痕。 剥离线理在发育平行层理的砂岩中，沿层理剥开，在层面上出现的线状的沟和条纹即剥理线理。,底层面构造 印模水流冲刷底部沉积物（泥质）形成凹坑和冲 槽，被后期砂质沉积物充填。沉积物固结成岩之 后，沿层面打开，在砂岩底部形成印模。 常见有： 侵蚀模（槽模）砂岩底分布的规则但不连续的舌 状凸状，呈伸长状，较高处呈浑圆状，指向水流 的逆方向。这些凸起常成群出现。如浊积岩。 刻蚀模水流在流动中携带的介壳、砂

13、粒等在底部 泥质沉积物表面上刻划形成坑槽，被后期砂质物 充填形成的印模。,（三）其它成因的构造,1、同生变形构造 2、暴露成因的构造 3、化学成因的构造 4、生物成因的构造 5、复合成因的构造,1、同生变形构造,同生变形构造在沉积物未固结成岩之前，在富 含水的条件下，受各种作用发生的变形。 常见有重荷模、包卷构造、滑塌构造、砂火山、碟状构造和砂球砂枕构造等。 重荷模砂岩底部大小相近的圆状或瘤状突起， 没有方向性。 其原因是在负荷压力不均时，砂质沉积物局部下陷至下部泥质沉积物中形成。 包卷构造在同一沉积层中，层理发生扭曲、旋 转等柔皱现象，表现为开阔的“向斜”和紧密的“背 斜”，而上下沉积物不发

14、生变化。包卷构造一般出现 于粉、细砂岩中。没有发生纹层错断和角砾化现象。,滑塌构造指已沉积的沉积层在重力作用下发生移动变形形成的变形构造，可发生纹层的错层、错断和角砾化现象。 例：三角洲前缘，礁前，大陆斜坡及海底峡谷前缘。 帐逢构造潮坪白云岩与石膏、硬石膏互层时，由于石膏脱水或硬石膏吸水引起收缩或膨胀，或由于晶体生长、温度变化引起岩石破裂，造成在岩石的纵切面上的倒“V”字形构造。,2、暴露成因的构造,指沉积物暴露在水面，在大气中干缩或受撞击之后形成的各种构造。常见有干裂、雨痕、冰雹痕、流痕和泡沫痕。 干裂泥质 沉积物暴露 干涸收缩产 生的“V”字 型裂纹。,3、化学成因的构造,指在化学溶解、沉

15、淀过程中形成的各种构造。 结核次生矿物的团块集合体。常见硅质、钙质、磷质、铁质结核。 缝合线在压力作用下岩石发生溶解形成，在垂向切面上呈锯齿状，在立体上呈参差不齐的小柱状。常见于碳酸盐、石英砂岩、硅质岩、蒸发岩中。 叠锥由一连串漏斗状锥体叠加而成，在层面上呈同心圆状，在纵切面上呈“V”字形叠套。常出现于泥灰岩及钙质泥岩中。,4、生物成因的构造,生物生长构造叠层构造 具有叠层构造的岩石叫叠层石，由薄细胞分泌粘结 质点形成，由富藻纹层（ 层）和富屑纹层（亮层）叠置出现形成。 例：潮汐环境 层状叠层石潮间带 柱、锥状叠层石潮下带 生物遗迹构造生物活动的遗迹在沉积物中包留下来之后形成。,5、复合成因的

16、构造,孔洞充填构造灰岩在同生成岩阶段产生的孔洞，被机械沉积的粉屑或化学沉积的亮晶碳酸盐充填形成。 示底构造碳酸盐的原生孔洞中，下部为泥屑、粉屑等充填物（早期）；上部为浅色亮晶碳酸盐充填物（晚期），两者之间平直界面反映岩层的顶底界面。 鸟眼构造干化收缩为孔隙及藻类腐烂的气泡形成的孔洞被亮晶方解石充填形成，常见于泥晶灰岩、白云岩及粒屑灰岩中。 硬底构造在正常沉积中断的间断面上，由于生物作用和同生胶结形成的坚硬层。反映沉积间断；水体较浅；有海退；或深水中有海底潜山。,（四）沉积岩的颜色,1、分类:沉积岩的颜色可分为 继承色陆源碎屑物质显示的颜色 自生色在沉积成岩中形成的自生矿物显示的颜色 次生色在岩石