y第講沉積巖概念及特征學(xué)時(shí)

1、2009.2鄢 繼 華沉積巖石學(xué)及巖相古地理Sedimentary petrography and lithofacies paleogeography1油區(qū)巖相古地理、儲層沉積學(xué)、物理沉積模擬 鄢 繼 華2002年7月礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)碩士學(xué)位2006年2月礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)博士學(xué)位辦公室: E-mail: 電 話：研究方向：自我介紹：C座7282課程簡介課程性質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)性課程學(xué)習(xí)要求一個(gè)要求 課堂聽課為主，課外鞏固為輔課程組成-兩大部分： 沉積巖石學(xué)部分（碎屑巖和碳酸鹽巖） 巖相古地理部分課程內(nèi)容三個(gè)基本： 基本概念、基本理論、基本技能課程學(xué)習(xí)方法四個(gè)結(jié)合： 理論講解與實(shí)踐學(xué)習(xí)相結(jié)

2、合 課堂學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合 理解性記憶與記憶性理解相結(jié)合 專業(yè)知識學(xué)習(xí)與素質(zhì)培養(yǎng)相結(jié)合3沉積巖石學(xué) 巖相古地理巖類學(xué) 巖理學(xué)環(huán)境 沉積（物）巖特征教 材：沉積學(xué)，2003，姜在興主編，石油工業(yè)出版社。沉積學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)，2003，操應(yīng)長,姜在興編寫，石油工業(yè)出版社。主要參考書：沉積巖石學(xué),1993,（上、下）第二版，馮增昭主編，石油工業(yè)出版社。沉積巖石學(xué)（第三版），2001，趙澄林、朱筱敏主編，石油工業(yè)出版社沉積巖石學(xué)，1986，曾允孚、夏文杰主編，地質(zhì)出版社。中國沉積學(xué)，1994，馮增昭等著，石油工業(yè)出版社。油區(qū)巖相古地理，1987，趙澄林、吳崇筠編著，石油工業(yè)出版社。沉積巖和沉積相模式

3、及建造，1987，何鏡宇、孟祥化等主編，地質(zhì)出版社。相關(guān)期刊：沉積學(xué)報(bào)，石油學(xué)報(bào)，古地理學(xué)報(bào)，AAPG，Sedimentology4教學(xué)計(jì)劃理論講解40學(xué)時(shí)巖相古地理 16學(xué)時(shí)沉積相基本概念和分類 1學(xué)時(shí)沖積扇相 2學(xué)時(shí)河流相 2學(xué)時(shí)湖泊相 2學(xué)時(shí)三角洲相 2學(xué)時(shí)扇三角洲 2學(xué)時(shí)海相組 3學(xué)時(shí)碳酸鹽巖沉積環(huán)境（相） 2學(xué)時(shí)沉積巖石學(xué) 24學(xué)時(shí)緒論 1學(xué)時(shí)沉積巖的形成與演化 4學(xué)時(shí)陸源碎屑巖的成分 1學(xué)時(shí)碎屑巖構(gòu)造和顏色 3學(xué)時(shí)碎屑巖結(jié)構(gòu)及粒度分析 1學(xué)時(shí)陸源碎屑巖各論 4學(xué)時(shí)碎屑沉積物沉積后作用 1學(xué)時(shí)火山碎屑巖 1學(xué)時(shí)碳酸鹽巖概論 3學(xué)時(shí)碳酸鹽巖各論 4學(xué)時(shí)其他沉積巖 1學(xué)時(shí)實(shí)踐教學(xué)8學(xué)時(shí)5

4、第一章 緒論第一篇 總 論 本章學(xué)習(xí)要求： 全面、熟練掌握 沉積巖的概念和基本特征 理解 沉積巖的分類、沉積巖石學(xué)及巖相古地理學(xué)幾 個(gè)相關(guān)概念 了解 沉積巖石學(xué)歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢61、地殼表層條件-形成環(huán)境2、沉積巖的原始物質(zhì)-物質(zhì)基礎(chǔ)3、一系列作用-形成作用4、一類巖石-結(jié)果一、沉積巖（sedimentary rocks)的概念： 組成巖石圈的三大類巖石（巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖）之一。是在地殼表層條件下，由母巖的風(fēng)化產(chǎn)物、火山物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)等沉積巖的原始物質(zhì)成分，經(jīng)搬運(yùn)作用、沉積作用和沉積后作用而形成的一類巖石。第一節(jié) 沉積巖的概念和基本特征7水圈生物圈巖石圈地殼表層沉積圈大氣圈地球外圈內(nèi)

5、圈地核地幔地殼沉積巖殼花崗巖質(zhì)殼（Si、Al）玄武巖質(zhì)殼（Si、Mg、Al）大氣圈下部、巖石圈上部、水圈和生物圈的全部 地殼表層1、地殼表層條件形成環(huán)境（1）地殼表層的定義8 地殼表層條件：常溫、常壓，存在水和大氣的作用，生物和生物化學(xué)的作用以及重力作用。1、地殼表層條件-形成環(huán)境（2）地殼表層條件的特征 A 溫度：常溫 B 壓力：常壓 C 水和大氣的作用 D 生物和生物化學(xué)作用 E 重力作用91、地殼表層條件-形成環(huán)境（2）地殼表層條件的特征A 溫度 地表最高溫度85 地表最低溫度北極70B 壓力 地表1atm 海（洋）底最大約1000atm 一般小于20atm常 溫常 壓（相對于巖漿巖、變

6、質(zhì)巖）101922，El Azizia ，Libya： 58，（136華氏度） 加利福尼亞的死亡谷（Death Valley）：1913年7月10日為134華氏度。 Hot!11-89,1983，Vostok Station俄羅斯南極內(nèi)陸高原東方站“沃斯托站”Cold!12C 水和大氣的作用 水成巖、風(fēng)成巖、冰磧巖D 生物和生物化學(xué)作用 生物遺體“生物巖”生物礁石灰?guī)r和煤 生物化學(xué)作用“生物化學(xué)巖”E 重力作用 洪水、泥石流、水底滑塌、雪崩、地震1、地殼表層條件-形成環(huán)境（2）地殼表層條件的特征13水冰風(fēng)水和大氣的作用14生物和生物化學(xué)作用1516重力的作用雪崩崩塌172、沉積巖的原始物質(zhì)成分

7、-物質(zhì)基礎(chǔ)母 巖： 地表上出露的供給沉積巖原始物質(zhì)成分的巖石，主要指早于該沉積巖而存在的巖漿巖、變質(zhì)巖和較老的沉積巖。母巖所分布的地區(qū)叫做母巖區(qū)或陸源區(qū)、物源區(qū)，簡稱源區(qū)。18(1) 母巖的破壞（風(fēng)化）產(chǎn)物陸源物質(zhì)2、沉積巖的原始物質(zhì)成分-物質(zhì)基礎(chǔ)A 物理風(fēng)化和機(jī)械破壞生成的碎屑物質(zhì)B 化學(xué)分解生成的粘土物質(zhì)(2) 其他A 地表水和淺水溶液中的化學(xué)沉淀物質(zhì)B 火山噴出的碎屑物質(zhì)C 生物物質(zhì)D 宇宙物質(zhì)天上掉，地下冒，自己生產(chǎn)最重要19克拉瑪依吐孜阿克內(nèi)溝母巖的風(fēng)化產(chǎn)物20Mount St. Helens 40 km NNE of Mount St. Helens 1980-5-18火山噴出的碎

8、屑物質(zhì)21宇宙物質(zhì)22原始物質(zhì) 沉積物 沉積盆地 沉積巖3、一系列作用-形成作用沉積后作用沉積作用風(fēng)化作用、搬運(yùn)作用、沉積作用、沉積后作用風(fēng)化作用等搬運(yùn)作用234、一類巖石-結(jié)果自然界中有三大巖石：沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖三大類巖石在成因上的關(guān)系巖漿巖巖漿巖變質(zhì)巖沉積巖沉積物沉積作用搬運(yùn)作用隆升-暴露巖漿變質(zhì)作用成巖作用熔融作用結(jié)晶作用固結(jié)作用風(fēng)化作用巖石循環(huán)24 組成沉積巖的原始物質(zhì)通過機(jī)械的、化學(xué)的或生物的沉積作用形成松散沉積物，再經(jīng)埋藏改造作用（即成巖作用）在地下不很深處固結(jié)形成沉積巖。 從成因角度說，沉積巖是在地殼表層的溫度和壓力條件下，在水、大氣、生物和生物化學(xué)以及重力的作用下，主要由

9、母巖的風(fēng)化產(chǎn)物，同時(shí)也有火山物質(zhì)、生物以及宇宙物質(zhì)等，大都經(jīng)過搬運(yùn)作用、沉積作用以及沉積后的成巖作用所形成的巖石。25（一）礦物成分 地殼中已知礦物3000，沉積巖中礦物達(dá)160種以上，常見的只有20余種。一種巖石中主要（造巖）礦物只有13種，通常不過56種。沉積巖的礦物成份與巖漿巖相比，有以下幾個(gè)特點(diǎn)：二、沉積巖的基本特征26沉積巖中礦物成分的基本特征 1.高溫礦物罕見 橄欖石、輝石、角閃石等 鐵鎂礦物及基性斜長石不出現(xiàn)/甚少。 2.低溫礦物富集 鉀長石、酸性斜長石和石英（碎屑巖中平均含量66.8）在沉積巖中也廣泛存在。 3.沉積巖中有特有的自生礦物 氧化物和氫氧化物、粘土礦物、鹽類礦物、碳

10、酸鹽礦物 在地表的常溫、常壓并富含O2、CO2、H2O的條件下生成，又稱為自生礦物。27（二）沉積巖的化學(xué)成分特征 沉積巖和巖漿巖的平均化學(xué)成分十分接近。 1.兩者鐵的總含量大體相等 巖漿巖中的FeO高于Fe2O3，而在沉積巖中則相反。 2. 沉積巖中堿金屬含量遠(yuǎn)低于巖漿巖，尤其是鈉含量。 巖漿巖中，Na+K+ 沉積巖中，Na+K+ Na在地表?xiàng)l件易于從母巖中析出，大量流失進(jìn)入到海水中。 3.沉積巖中富含CO2和H2O。 4.存在大量有機(jī)質(zhì)是沉積巖與巖漿巖最重要區(qū)別之一。 有機(jī)質(zhì)在地表分布很廣，而且從地球發(fā)展到一定階段產(chǎn)生生物以來，有機(jī)質(zhì)的總量不斷增加，據(jù)維爾納斯基（1926）估計(jì)，有機(jī)質(zhì)總量

11、約為地殼總重量的0.1%（地殼厚度按16km計(jì)算）。二、沉積巖的基本特征28 1.結(jié)構(gòu)沉積巖的結(jié)構(gòu)取決于巖石的形成方式。特有：機(jī)械破碎的陸源碎屑組成的巖石具有“碎屑結(jié)構(gòu)”化學(xué)風(fēng)化形成的陸源粘土組成的巖石具有“泥狀結(jié)構(gòu)”機(jī)械作用形成的盆地內(nèi)巖石則具有“粒屑結(jié)構(gòu)”生物作用形成的巖石具有“生物結(jié)構(gòu)”與巖漿巖共有：結(jié)晶質(zhì)結(jié)構(gòu)；缺少：玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)。2.構(gòu)造成層構(gòu)造層內(nèi)構(gòu)造和層面構(gòu)造層理構(gòu)造、各種層面構(gòu)造、結(jié)核、疊層構(gòu)造等為沉積巖所特有絕大多數(shù)沉積物在流體（空氣、水）中搬運(yùn)和沉積具有各種各樣的孔隙結(jié)晶巖一般缺乏孔隙,由于沉積巖是在地表或接近地表的壓力條件下形成（氣孔杏仁構(gòu)造）。（三）結(jié)構(gòu)、構(gòu)造29沉積巖的碎

12、屑結(jié)構(gòu)生物結(jié)構(gòu)30結(jié)晶質(zhì)結(jié)構(gòu)31沉積巖的構(gòu)造32第二節(jié) 沉積巖的分布和研究意義（一）空間廣泛 面積：3/4陸地面積， 100%海底面積。 厚度：變化大，0幾十km 海洋：幾m幾km，平均1km 陸地：0-30km，平均1.8km 體積：沉積巖占地殼總體積的5%，巖漿巖和變質(zhì)巖占95%。（二）時(shí)間歷久 目前已經(jīng)確定的地殼上最古老巖石的年齡為46108a,沉積圈巖石最老年齡達(dá)36108a（前蘇聯(lián)科拉半島），其中有生命記載的巖石年齡為31108a（南非）。 一、沉積巖的分布33 理論意義和實(shí)際意義（國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，地球及其環(huán)保成為21世紀(jì)人類最為關(guān)切的問題，地球是人類唯一的家園）。 理論意義：推

13、斷古地理面貌（古地理圖）及演化、“將今論古、將古論今”，預(yù)測全球環(huán)境變化。 實(shí)際意義：礦產(chǎn)資源的勘查、預(yù)測，環(huán)境保護(hù)。環(huán)境變化環(huán)境變化 二、研究意義34厄爾尼諾(El Nino)現(xiàn)象拉尼娜(La Nina)現(xiàn)象理論意義：35 （一） 沉積巖中蘊(yùn)含大量礦產(chǎn) 世界資源總儲量的7585%屬沉積和沉積變質(zhì)成因的。據(jù)第19屆世界地質(zhì)學(xué)會的統(tǒng)計(jì)資料，石油、天然氣、煤、油頁巖等可燃有機(jī)礦產(chǎn)以及鹽類礦產(chǎn)，幾乎全是沉積成因的。鐵礦的90%，鉛鋅礦的4050%，銅礦的2530%，錳礦和鋁礦的絕大部分以及其他許多金屬，非金屬礦產(chǎn)，也都是沉積成因和沉積變質(zhì)成因的。 （二） 沉積巖是重要的工業(yè)原料和建筑材料 石灰?guī)r和白

14、云巖是冶金工業(yè)中常用的溶劑， 石灰?guī)r是制造水泥和人造纖維的主要原料， 白云巖則可作為耐火材料。 粘土巖按性質(zhì)不同可作耐火材料、陶瓷原料、泥漿原料、填充劑和凈化劑； 石英砂巖可作玻璃原料； 建筑材料。實(shí)際意義：36 （三）研究沉積巖對油氣勘探開發(fā)實(shí)踐意義重大 石油和天然氣大部分形成和儲集在沉積巖中； 非構(gòu)造或隱蔽油氣藏的形成儲量占石油總儲量1/31/4，沉積作用和成巖作用， 構(gòu)造油氣藏的非均質(zhì)性也與沉積和成巖作用有關(guān)； 鉆井液的選擇與配制，二次、三次采油、油層保護(hù)及提高采收率等鉆采工藝都要考慮沉積巖的成分及結(jié)構(gòu)等因素。 石油地質(zhì)學(xué)家的重要組成部分！ （四）在環(huán)保、基建、國防建設(shè)等方面具有重要影響

15、 地下蓄水層沉積物和沉積巖是重要的水庫、港口、河流的沖淤、土壤的侵蝕、軍港的設(shè)計(jì)、潛艇和海底導(dǎo)彈基地的建設(shè)等。 環(huán)境沉積學(xué)、生態(tài)沉積學(xué)實(shí)際意義：37第三節(jié) 沉積巖石學(xué)及巖相古地理的概念 沉積學(xué)及古地理學(xué)、沉積巖石學(xué)、沉積學(xué)、沉積古地理學(xué) 是地球科學(xué)范圍內(nèi)具有較強(qiáng)綜合性和理論性的分支學(xué)科。 它包括沉積巖石學(xué)和沉積古地理學(xué)兩個(gè)分支學(xué)科； 與沉積巖石學(xué)和沉積古地理學(xué)關(guān)系最為密切的是沉積學(xué)。其次是 現(xiàn)代沉積學(xué)、現(xiàn)代地理學(xué)。 本課程實(shí)際上就是“古沉積學(xué)、古地理學(xué)”。沉積巖石學(xué)及巖相古地理的概念38 （一）沉積巖石學(xué)（Sedimentary petrography） 是研究沉積巖（包括沉積礦產(chǎn)）的物質(zhì)成分

16、、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、分類和形成作用，以及沉積環(huán)境分布規(guī)律的一門地質(zhì)科學(xué)。 是巖石學(xué)的一部分，但又是一門獨(dú)立的學(xué)科。 （二）沉積古地理學(xué)（Lithofacies paleogeography） 對一定地質(zhì)歷史時(shí)期形成的地層進(jìn)行沉積相分析，得出當(dāng)時(shí)不同地區(qū)的沉積環(huán)境、沉積條件及其相互關(guān)系，再造當(dāng)時(shí)的海陸分布、自然地理和氣候特征的學(xué)科。 （三）沉積學(xué)（Sedimentology） 研究沉積物和沉積作用的科學(xué)。包括研究未曾石化和已經(jīng)石化的天然沉積物及自然環(huán)境中沉積作用的過程和作用。39現(xiàn)代環(huán)境和古環(huán)境術(shù)語的對比：40一、主要研究內(nèi)容 1. 沉積物（巖）的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、分類命名、產(chǎn)狀和巖層之間的接觸關(guān)系

17、； 2. 沉積巖形成機(jī)理，特別是其中有用礦產(chǎn)的形成機(jī)理、富集和儲存規(guī)律； 3. 恢復(fù)沉積巖形成時(shí)的古氣候條件、古地理?xiàng)l件、古介質(zhì)條件以及大地構(gòu)造條件等； 4. 沉積物（巖）形成、演化及分布規(guī)律與人類生存發(fā)展之間的關(guān)系。 巖類學(xué)巖理學(xué)應(yīng) 用第四節(jié) 沉積巖石學(xué)研究內(nèi)容及研究方法41 1. 野外 覆蓋區(qū)巖芯觀察和描述；現(xiàn)代沉積考察。 2. 室內(nèi) 分析測試：薄片鑒定、粒度分析、物性分析、掃描電鏡、電子探針與能譜、X衍射、陰極發(fā)光、圖像分析、包體分析、同位素測定、顯微熒光 模擬實(shí)驗(yàn) 3. 多學(xué)科理論和手段綜合應(yīng)用 地層學(xué)、層序地層學(xué)、古地理學(xué)、地球化學(xué)、礦床學(xué)、儲層地質(zhì)學(xué)、油氣地質(zhì)學(xué)；地球物理（地震與測

18、井）資料、鉆井、錄井資料等。 野外與室內(nèi)相結(jié)合，宏觀與微觀相結(jié)合，現(xiàn)代與古代相結(jié)合，常規(guī)測試手段與先進(jìn)測試技術(shù)相結(jié)合?，F(xiàn)實(shí)主義原則二、研究方法42野外觀察測量巖心觀察描述克拉瑪依不整合溝敦煌七里鎮(zhèn)，青海油田巖心庫野外觀察巖心描述43 顯微鏡薄片法是最基本的方法。 其它室內(nèi)方法有：粒度分析、重礦物分析、不溶殘?jiān)治?、差熱分析、化學(xué)分析、光譜分析等。 較新的測試手段：陰極發(fā)光、穩(wěn)定同位素、掃描電鏡、X衍射、圖像分析、電子探針、原子吸收光譜、紅外光譜等。 在油田區(qū)，地下地層和沉積相以圈定油氣儲集層的重要手段：如利用測井曲線、地震資料進(jìn)行巖性和沉積相分析（測井相分析、地震相分析）。室內(nèi)研究方法地震剖面與環(huán)境解釋44第五節(jié) 沉積巖石學(xué)的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢（一）沉積巖石學(xué)的誕生與發(fā)展 1. 18世紀(jì)下半葉以前來自生活生產(chǎn)的感性認(rèn)識 2. 18世紀(jì)下半葉近代地質(zhì)學(xué)建立的初期（“水成派”、“火成派”大爭論） 3. 19世紀(jì)20世紀(jì)60年代沉積巖石學(xué)發(fā)展成獨(dú)立學(xué)科 1850年，Sorby將顯微鏡應(yīng)用于沉積巖研究中，標(biāo)志著沉積巖石學(xué)作為一門獨(dú)立學(xué)科而產(chǎn)生。