第九章 沉積巖特征及主要巖石類型

1、第九章 沉積巖特征及主要巖石類型,地質(zhì)學基礎,沉積巖：由外動力地質(zhì)作用(風化剝蝕搬運作用)及部分火山作用形成的沉積物(沉積作用)，經(jīng)成巖作用后形成的巖石,沉積巖在地殼中的分布特征,巖漿巖約占地殼總體積的三分之二（67.6%）。 變質(zhì)巖約占地殼總體積的四分之一(27.4%)。 沉積巖僅占地殼總體積的5%，但由于它廣泛分布于陸地表面及海洋盆地中，因而它占據(jù)了地表面積的75,沉積巖的基本特征 化學成分 礦物成分 結構 構造 顏色 沉積巖的分類 陸源沉積巖 火山源沉積巖 內(nèi)源沉積巖,一、沉積巖的基本特征,化學成分 礦物成分 結構 構造 顏色,1. 沉積巖的化學成分,沉積巖的原始物質(zhì)主要來自巖漿巖，因而

2、沉積巖的平均化學成分與巖漿巖很接近。但沉積巖與巖漿巖的生成條件不同，所以某些化學成分仍有較大差別,2. 沉積巖的礦物成分,沉積巖中已知的礦物達160種以上，而組成巖石的90%以上的礦物只有20余種(造巖礦物一般13種)，最常見的是氧化物、硅酸鹽、碳酸巖和粘土礦物以及鹽類礦物等。 沉積巖與巖漿巖在礦物成分既有繼承性，又有差異性,3. 沉積巖的結構,沉積巖的結構，指組成物質(zhì)的顆粒性質(zhì)(粒度、表面特征)、形狀、大小及相互關系等。沉積巖的結構類型及其特點取決于巖石的形成作用，是沉積巖的幾個主要堅定特征(成分、結構、構造、顏色)之一。主要結構類型有： 碎屑結構 泥質(zhì)結構 火山碎屑結構 粒屑結構/晶粒結構

3、 生物結構,碎屑結構,碎屑結構：由機械破碎產(chǎn)生的各種碎屑物被膠結起來形成巖石的一種基本結構。包括碎屑顆粒的結構、雜基或膠結物的結構以及碎屑和填隙物之間的關系等諸多特征。 各種碎屑巖，特別是礫巖、砂巖常具有，主要有礫狀、砂狀結構。 顆粒的大小(mm)：礫級 2-1000，砂級0.05-2，粉砂級 0.005-0.05，粘土級 0.005(泥質(zhì)結構) 碎屑巖的結構與巖漿巖和變質(zhì)巖有很大的不同，后者的礦物顆粒之間是連續(xù)接觸的；而在碎屑巖中，顆粒之間以點接觸，顆粒之間有孔隙，這些孔隙被膠結物或者細粒填隙物質(zhì)充填。因此，具有孔隙是碎屑巖重要的結構特征,礫狀結構(礫巖,粉砂巖,砂狀結構,石英砂巖,泥質(zhì)結構

4、,泥質(zhì)結構：由極細小的碎屑和粘土質(zhì)礦物(粒度0.005mm)經(jīng)膠體凝聚作用形成的一種結構。粘土巖。 泥質(zhì)結構是沉積巖中特有的結構,粘土巖,火山碎屑結構,火山碎屑結構：由火山碎屑經(jīng)沉積作用形成的巖石所構成的一種結構,火山碎屑巖,粒屑結構,粒屑結構：有機械沉積作用參與形成的內(nèi)源沉積巖?；?guī)r、白云巖、硅質(zhì)巖等,竹葉狀灰?guī)r,泥質(zhì)條帶灰?guī)r,晶粒結構,晶粒結構：由化學或生物化學沉積作用形成的結晶巖石所具有的結構。碳酸鹽巖、硅質(zhì)灰?guī)r等,結晶灰?guī)r,鮞?；?guī)r,生物結構,生物結構：由生物遺體或生物碎屑(含量30%)組成的一種結構。生物礁灰?guī)r 泥質(zhì)結構是沉積巖中特有的結構,生物礁灰?guī)r,生物碎屑(灰)巖,4. 沉積巖

5、的構造,沉積巖的構造，指沉積物沉積時或沉積后，物理、化學或生物作用形成的，組成巖石的各種組分的空間分布和排列方式所顯示出來的宏觀形貌特征。在沉積過程中及沉積物固結成巖之前形成的構造為原生構造；固結成巖之后形成的構造為次生構造。 意義：原生沉積構造可以確定沉積介質(zhì)的營力和水動力狀態(tài)，有助于分析沉積環(huán)境；確定底層的頂?shù)缀蛯有?4. 沉積巖的構造,沉積巖(原生)構造的主要類型： 層理構造 面理構造 暴露成因構造 化學成因構造 生物成因構造,層理構造,層理構造：沉積物在搬運和沉積過程中，由介質(zhì)(水流、風等)的流動，在沉積巖內(nèi)部形成的成層構造，由沉積物的顏色、成分、粒度、結構、層厚以及形態(tài)沿垂向上的變化

6、顯示出來。 它是沉積巖中最重要的一種構造，是區(qū)別于巖漿巖、變質(zhì)巖最重要的標志。由紋層、層系和層系組構成,1) 層理的構成要素,紋層：是層理的最小組成單位，它是在相同條件下同時形成的，在成分、結構上具有一定的均一性。厚度毫米級。 層系：由結構、成分、厚度和產(chǎn)狀相似的紋層組合而成，在相同條件下不同時間內(nèi)形成的。各層系的界面可以平行或斜交。 層系組：在相似環(huán)境下形成的層系組合，是沉積環(huán)境連續(xù)變化的產(chǎn)物，代表一套層理的基本單位,2) 層理的厚度分類,層理的厚度分類是以層系的厚度為標準的。 小型層理：層系厚度200cm,3) 層理的形態(tài)分類,按層理的形態(tài)及其與層系界面的關系，分為： 水平層理 平行層理

7、波狀層理 交錯層理 粒序?qū)永?塊狀層理,水平層理：紋層彼此平行并與巖層面平行，薄紋層(1-2mm)。出現(xiàn)在細粒沉積巖如粉砂巖和粘土巖中，反映穩(wěn)定、寧靜的水動力條件，以懸浮方式緩慢沉積，如湖泊深水區(qū)、瀉湖和深海區(qū)等,平行層理：由彼此平行并與巖層面平行的紋層組成，碎屑力度比水平層理粗大，紋層較厚。是在水流較快的淺水環(huán)境中形成的，如河道、湖岸和海灘，常與大型交錯層理共生,波狀層理：層內(nèi)細層成連續(xù)的波狀、或薄的紋層與砂紋層成波狀的互層。需要有大量的懸浮物堆積，并沉積速率大于流水的侵蝕速率,交錯層理：由一系列斜交層系界面的紋層組成,板狀交錯層理,楔狀交錯層理,粒序?qū)永恚河址Q遞變層理，每個紋層內(nèi)均呈現(xiàn)下粗

8、上細逐漸變化的特點，并且紋層之間大致平行,塊狀層理：又稱均勻?qū)永?，巖層內(nèi)部物質(zhì)均勻，不顯層理性，通常是快速堆積條件下的產(chǎn)物,面理構造,面理構造：發(fā)育在沉積巖層頂面和底面的構造。主要有 波痕：是沉積物或沉積巖層面上有規(guī)律的起伏現(xiàn)象，是在水或風的作用下，沉積物表層砂質(zhì)在遷移過程中形成的沙波在層面上留下的痕跡?？煞譃?1)風成波痕、(2)流水波痕和浪成波痕。 槽模：是一種底面構造，一端渾圓狀突起，指向上游；一端向下游方向張開。是泥質(zhì)沉積物表面被流水沖刷出槽穴后，被后來的砂質(zhì)沉積物充填，保留在砂巖的底面上,流水波痕,浪成波痕,浪成波痕,風成波痕,暴露成因構造,泥裂：未固結的沉積物露出水面，受暴曬發(fā)生收

9、縮和裂開，多呈“V”字型。粉砂質(zhì)泥巖和粘土巖。 雨痕/冰雹痕：雨點或冰雹落在濕潤而松軟的泥質(zhì)或砂質(zhì)沉積物表面所形成的圓形或橢圓形凹坑,泥裂,化學成因構造,鳥眼構造：是灰?guī)r白云巖中，一種形似鳥眼的空洞，其長軸平行層面排列，空洞內(nèi)充填有清亮、結晶好的方解石和石膏。又稱示底構造。 結核：是一種成分、顏色、結構等方面與圍巖顯著區(qū)別的自生礦物集合體。 縫合線：在垂直層面的切面中呈鋸齒狀的裂縫，在碳酸鹽中最為常見，認識是壓溶作用的產(chǎn)物,結核,縫合線,鮞?；?guī)r,結晶灰?guī)r,生物成因構造,疊層構造：藍綠藻在生長過程中粘結細碎屑物質(zhì)而形成的一種成層構造?？梢灾皇琼?、底層，向光性。 痕跡構造：生物在沉積物表面或內(nèi)部

10、活動時，遺留下來的具有一定形態(tài)的痕跡,疊層構造,疊層石,痕跡構造,恐龍足跡,5. 沉積巖的顏色,沉積巖的顏色，是沉積巖鑒別沉積巖的重要標志之一，與礦物的顏色相同，沉積巖的顏色可分為繼承色、自生色和次生色。 繼承色：碎屑巖類碎屑物的顏色。如，當碎屑物大部分由正長石組成時，呈現(xiàn)紅色，由石英組成則呈現(xiàn)白色等。碎屑巖具有。 自生色： 沉積盆地中自生物質(zhì)及粘土礦物構成的顏色。多為化學巖類以及粘土巖類具有。 次生色：由于風化、侵染等次生變化形成的顏色。如肉紅色的正長石顆粒風化后成為白色的高齡石等,沉積巖的基本特征 沉積巖的分類 陸源沉積巖 火山源沉積巖 內(nèi)源沉積巖 陸源沉積巖 火山源沉積巖 內(nèi)源沉積巖,二

11、、沉積巖的分類,由于沉積巖的種類繁多，在成因和成分等具有復雜性，目前對沉積巖的分類尚有不同觀點。 一般認為，物質(zhì)來源是劃分沉積巖最重要的依據(jù)。因為物源不同，其成分和性質(zhì)也不同，其搬運和沉積作用的方式以及成巖后生階段的作用方式和特點也不同。按沉積物的來源分為陸源沉積巖、火山源沉積巖和內(nèi)源沉積巖三大類。成分和結構是進一步劃分的依據(jù),二、沉積巖的分類,陸源沉積巖：主要由機械搬運沉積的陸源物質(zhì)組成，如礫巖砂巖粉砂巖粘土巖。 火山源沉積巖：主要由火山噴發(fā)的火山碎屑物質(zhì)經(jīng)機械搬運沉積而成，如集塊巖、火山角礫巖和凝灰?guī)r。 內(nèi)源沉積巖：由發(fā)生在沉積盆地內(nèi)的生物沉積作用和化學沉積作用所形成的沉積物組成，如碳酸鹽

12、巖、硅質(zhì)巖等,二、沉積巖的分類,沉積巖的基本特征 沉積巖的分類 陸源沉積巖 一般特征 主要巖石類型 火山碎屑巖 內(nèi)源沉積巖,三、陸源沉積巖,一般特征 碎屑巖的基本組成部分 碎屑的物質(zhì)成分 碎屑結構 主要巖石類型 礫巖/角礫巖 砂巖 粉砂巖 粘土巖,陸源沉積巖分為兩大類：碎屑巖和粘土巖。 碎屑巖，為母巖風化后的各種機械破碎的固體碎屑組成，包括礫巖、砂巖、粉砂巖； 粘土巖(泥質(zhì)巖) ，為粒徑小于0.005毫米的細粒粘土礦物組成,1. 碎屑巖的基本組成部分,碎屑顆粒：破碎的固體碎屑，占巖石組分的50%以上，如礫巖中的礫石，砂巖中的砂。 雜基：碎屑顆粒之間的機械混入物，又稱基質(zhì)，常見為粘土、粉砂等。雜

13、基與礫石、砂等碎屑顆粒同時沉積同時形成。 膠結物：充填于碎屑顆?？紫秲?nèi)的化學物質(zhì)(鈣、硅、鐵質(zhì)等)，使巖石更堅硬。 孔隙：碎屑之間未被其它物質(zhì)占具的空間，可以是原生也可以是次生,一般特征,膠結物,雜基,碎屑顆粒,孔隙,1. 碎屑巖的基本組成部分,一般特征,2. 碎屑的物質(zhì)成分,1) 碎屑顆粒，包括礦物碎屑和巖屑兩種。 礦物碎屑，一個碎屑顆粒只由一種礦物單晶組成的，最常見的有抗風化能力強的礦物如石英、斜長石、白云母，以及部分重礦物如鋯石、榍石、磷灰石等； 巖屑：由兩種以上礦物構成，是母巖機械破碎形成的巖石碎塊，多出現(xiàn)在礫巖中。 (2) 填隙物 雜基和膠結物合稱碎屑巖的填隙物,一般特征,礦屑,巖屑

14、,填隙物,2. 碎屑的物質(zhì)成分,一般特征,3. 碎屑結構,碎屑結構，是指碎屑巖內(nèi)各組分的特點和相互關系，主要包括： 碎屑顆粒的結構 填隙物(雜基、膠結物)的結構,一般特征,1) 碎屑顆粒的結構,包括碎屑的粒度、形態(tài)和表面特征。 1）粒度： 礫砂粉砂粘土(見下張PPT) 分選性，碎屑顆粒的均勻程度。某一粒級顆粒大于75%稱為分選好，50%-75%稱為分選中等，若各種粒度顆粒均小于50%稱為分選差。碎屑顆粒的分選性可以反映沉積環(huán)境的水動力條件等特征。 2)形態(tài)： 一般用圓度表示,分為圓、次圓、次棱角、棱角(見下張PPT)。同樣圓度也可以反映搬運距離和沉積時的水動力狀態(tài),一般特征,碎屑巖,礫巖,砂巖

15、,粉砂巖,粘土巖,巨礫巖 d1000mm,粗礫巖 1000-100mm,中礫巖 100-10mm,細礫巖 10-2mm,粗砂巖 2-0.5mm,中砂巖 0.5-0.25mm,細砂巖 0.25-0.05mm,0.05-0.005mm,0.005mm,一般特征,1) 粒度,圓,次圓,次棱,棱,一般特征,2) 圓度,2) 填隙物(雜基、膠結物)的結構,1) 雜基的支撐類型： 顆粒支撐，雜基少，碎屑顆粒彼此接觸； 雜基支撐，雜基多，碎屑顆?；旧匣ゲ唤佑|。 2) 膠結類型(主要通過顯微鏡觀察，了解)： 基底式膠結，碎屑顆粒彼此不接觸，呈游離狀分散在膠結物內(nèi)； 孔隙式膠結，碎屑顆粒彼此接觸，膠結物充填于

16、粒間空隙中； 接觸式膠結，膠結物量少，僅在顆粒接觸處分布,一般特征,雜基支撐，雜基多，碎屑顆?；旧匣ゲ唤佑|,顆粒支撐，雜基少，碎屑顆粒彼此接觸,1. 礫巖/角礫巖,礫巖，次圓、圓狀的礫石大于50%，穩(wěn)定巖屑經(jīng)歷長距離搬運或長時間改造,主要巖石類型,1. 礫巖/角礫巖,角礫巖，棱角、次棱角狀礫石大于50%，不穩(wěn)定巖屑在近源區(qū)堆積,主要巖石類型,1) 礫巖的基質(zhì)類型,無基質(zhì)，泥或砂含量2%; 砂質(zhì)基質(zhì)，泥質(zhì)5%,以砂質(zhì)為主； 混合基質(zhì)，砂和泥含量相近； 泥質(zhì)基質(zhì)，砂質(zhì)5%，泥質(zhì)為主,主要巖石類型,2) 礫巖的主要巖石類型,石英巖質(zhì)礫巖，成分簡單，分選和磨圓好，多為細礫,主要巖石類型,2) 礫巖的

17、主要巖石類型,石灰?guī)r質(zhì)(角)礫巖，成分簡單，分選和磨圓差，多為中粗礫巖,主要巖石類型,2) 礫巖的主要巖石類型,復成分礫巖，成分復雜，分選和磨圓差，粒度變化大,主要巖石類型,3) 礫巖的主要成因類型,主要巖石類型,濱岸礫巖，多為石英巖質(zhì)礫巖 河成礫巖，多為復成分礫巖 冰磧角礫巖，多為復成分礫巖，以巨粒為主 巖溶角礫巖，多為石灰?guī)r質(zhì)礫巖,濱岸礫巖,河成礫巖,冰磧角礫巖,巖溶角礫巖,2. 砂巖,砂巖，砂級碎屑(0.05-2 mm)含量50%的碎屑巖。 成熟度：表示砂巖中碎屑物趨于終極狀態(tài)的程度。分為以下兩種成熟度： 礦物成熟度：穩(wěn)定礦物/不穩(wěn)定礦物(石英+燧石/長石+巖屑)； 結構成熟度： 用砂巖

18、中的雜基含量、分選和磨圓的程度表示。 分類：粗粒(2-0.5mm)、中粒(0.5-0.25mm)和細粒(0.25-0.05mm)。 主要類型：石英砂巖、長石砂巖和巖屑砂巖,主要巖石類型,Q石英,F長石,R巖屑,5,25,25,25,50,巖屑砂巖,石英砂巖,巖屑石英砂巖,長石石英砂巖,混積砂巖,長石質(zhì)巖屑砂巖,巖屑質(zhì)長石砂巖,長石砂巖,砂巖分類三角圖,石英砂巖，石英含量95%，磨圓和分選好，大小均一，缺少雜基，以接觸式硅質(zhì)膠結為主，顏色多為灰白色。礦物成熟度和結構成熟度高。波痕、交錯層理等沉積構造發(fā)育,主要巖石類型,長石砂巖，長石的含量50%，石英25%，巖屑25%,以石英和長石為主，分選和磨

19、圓變化大；填隙物有雜基，膠結物以鈣質(zhì)和鐵質(zhì)為主，顏色因含鉀長石多呈淺黃色或肉紅色,主要巖石類型,巖屑砂巖，巖屑25%，長石的含量25%，石英75%，巖屑成分復雜，分選和磨圓差，填隙物有雜基，膠結物以鈣質(zhì)和硅質(zhì)為主，顏色一般呈較暗的色調(diào),主要巖石類型,3. 粉砂巖、粘土巖,自學,主要巖石類型,沉積巖的基本特征 沉積巖的分類 陸源沉積巖 火山碎屑巖 一般特征 主要巖石類型 內(nèi)源沉積巖,四、火山碎屑巖,一般特征 火山碎屑物質(zhì) 火山碎屑巖的結構和構造 火山碎屑巖的分類 主要巖石類型 熔結凝灰?guī)r 火山角礫巖 凝灰?guī)r,火山碎屑巖,火山碎屑巖，是指火山噴發(fā)作用中產(chǎn)生的碎屑物，經(jīng)過搬運、沉積作用后，固結或熔結

20、而成的巖石,一般特征,1. 火山碎屑物質(zhì),按巖屑的成分和結構分類 巖屑：火山爆發(fā)時，火山通道周圍的巖石（沉積巖、變質(zhì)巖、早期的巖漿巖）碎屑。 晶屑：巖漿中早期晶出的斑晶，在火山噴出時形成的碎屑。 玻屑：火山噴發(fā)時，玻璃質(zhì)形成的碎塊（中酸性巖漿具有,一般特征,晶屑,晶屑凝灰?guī)r,玻屑凝灰?guī)r,玻屑凝灰?guī)r,1. 火山碎屑物質(zhì),火山碎屑的粒度(單位：mm)分類,一般特征,2. 火山碎屑的結構和構造,結構 集塊結構：64mm的火山碎屑50%; 火山角礫結構：2-64mm的火山碎屑50%; 凝灰結構：70%，以0.064-2mm為主; 火山塵結構：0.064mm的細小火山碎屑為主,一般特征,凝灰結構,集塊結

21、構,火山角礫結構,2. 火山碎屑的結構和構造,構造(參見課本P159) 假流紋構造 火山泥球構造 斑雜構造 層理構造,一般特征,3. 火山碎屑的分類,火山碎屑巖的形成條件、碎屑物的成分、成巖方式和碎屑物的粒級，是進行分類的四個依據(jù)。但目前沒有統(tǒng)一的分類方案！ 見課本P159,一般特征,熔結凝灰?guī)r，70%，熔結凝灰結構，假流紋構造，火山碎屑以晶屑和玻屑為主，填隙物為火山塵,主要巖石類型,火山角礫巖，2-64mm的火山角礫50%，火山角礫結構，斑雜構造，火山碎屑以巖屑為主，填隙物為火山灰、火山塵?；鹕浇堑[為棱次棱，分選差,主要巖石類型,凝灰?guī)r，70%，凝灰結構，塊狀或斑雜構造，疏松多孔，有粗糙感，

22、火山碎屑有巖屑、晶屑和玻屑，填隙物為火山塵,主要巖石類型,晶屑凝灰?guī)r,玻屑凝灰?guī)r,沉積巖的基本特征 沉積巖的分類 陸源沉積巖 火山碎屑巖 內(nèi)源沉積巖 碳酸鹽巖的一般特征 碳酸鹽巖的巖石類型,碳酸鹽巖,碳酸鹽巖，由碳酸鹽礦物(方解石、白云石等)組成的沉積巖。 方解石為主的巖石稱為灰?guī)r； 以白云石為主的巖石稱為白云巖,1. 碳酸鹽巖的物質(zhì)成分,化學成分：CaO、MgO和CO2為主，其次SiO2、Al2O3和Fe2O3等。 礦物成分： 自生碳酸鹽礦物，如方解石、白云石、菱鐵礦、菱鎂礦等； 其它自生礦物，如石膏、重晶石、蛋白石等； 陸源碎屑礦物，如粘土礦物、石英、長石等,一般特征,2. 碳酸鹽巖的結構,粒屑結構