第二部分沉積巖石學(xué)課件

1、第二部分 沉積巖石學(xué)第一章 沉積巖的形成過程及一般特征 沉積巖的概念 沉積巖的形成過程 沉積巖的構(gòu)造 沉積巖的分類及主要類型一、沉積巖的基本概念沉積巖是在地表和接近地表的條件下，在常溫常壓下由風(fēng)化作用、生物作用和某些火山作用形成的物質(zhì)經(jīng)過搬運(yùn)作用、沉積作用和成巖作用形成的一類巖石。需要說明：常溫常壓指地表?xiàng)l件下，與巖漿巖和變質(zhì)巖形成溫度壓力條件有所區(qū)別，并非指普通物理學(xué)中的25和1大氣壓。 在地表?xiàng)l件下，極地地區(qū)最低氣溫可達(dá)-70。在深水地區(qū)壓力一般在20大氣壓以內(nèi)。地表環(huán)境富O2、CO2，因而沉積巖中含CO2、H2O成分較多。生物作用在石灰?guī)r、硅質(zhì)巖等沉積巖的形成過程中，生物作用很重要。某些

2、火山作用指火山活動可形成大量火山碎屑，火山碎屑經(jīng)過搬運(yùn)、沉積和成巖作用后形成沉積巖（火山碎屑巖）。在發(fā)生的沉積作用九寨溝泉華在發(fā)生的沉積作用九寨溝泉華已經(jīng)形成的沉積巖弧前盆地深海扇沉積，日本九州島第三系(劉煥杰攝，1992)已經(jīng)形成的沉積巖二、沉積巖的形成過程3個階段：1、原始物質(zhì)的生成階段2、原始物質(zhì)向沉積物的轉(zhuǎn)變階段3、沉積物的固結(jié)與持續(xù)演化階段沉積物的成巖作用沉積物的來源沉積物的搬運(yùn)和沉積作用（一）沉積物的來源來源母巖風(fēng)化產(chǎn)物已形成的巖石（巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖）經(jīng)風(fēng)化作用形成的物質(zhì)生物物質(zhì)生物活動及其遺體分解而成的有機(jī)物質(zhì)火山物質(zhì)火山作用噴出的固體碎屑物質(zhì)宇宙物質(zhì)降落在地球上的天體物質(zhì)

3、，隕石、宇宙塵埃等風(fēng)化作用是地殼表層巖石在溫度變化、大氣、水和生物等各種因素作用下，發(fā)生機(jī)械破碎和化學(xué)變化的作用。分為物理風(fēng)化 化學(xué)風(fēng)化 生物風(fēng)化作用1、風(fēng)化作用物理風(fēng)化作用由各種因素造成巖石發(fā)生機(jī)械破碎，而沒有成分的改變。母巖經(jīng)過物理風(fēng)化作用形成的碎屑礦物為陸源碎屑礦物?；瘜W(xué)風(fēng)化作用母巖的礦物在富含O2、CO2、H2O和有機(jī)質(zhì)等條件下發(fā)生化學(xué)分解，一部分被帶走，一部分形成新生礦物，這種作用叫做化學(xué)風(fēng)化作用。 常見的化學(xué)風(fēng)化作用有氧化作用、水化作用、水解作用和酸解作用?；瘜W(xué)風(fēng)化作用不僅使母巖發(fā)生破碎，而且使其礦物成分和化學(xué)成分發(fā)生本質(zhì)的改變，并形成新礦物，在沉積巖形成過程中產(chǎn)生的新生礦物稱為自

4、生礦物。 氧化作用：2Fe2SiO4+O2+4H2O 2Fe2O3+2H4SiO4 水解作用：Mg2SiO4+4H2O 2Mg2+4OH-+2H4SiO4產(chǎn)物溶解物質(zhì)，易溶的金屬陽離子：Li+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 難溶物質(zhì)，膠體溶液：Fe 3 + 、Al 3 +等注意化學(xué)風(fēng)化作用最常見的是石灰?guī)r地區(qū)，其結(jié)果形成溶洞、喀斯特地形。根劈現(xiàn)象生物風(fēng)化作用由生物不同造成的巖石風(fēng)化，即有機(jī)械破碎，又有化學(xué)分解，其中生物化學(xué)風(fēng)化是主要的。風(fēng)化作用強(qiáng)度的影響因素氣候高溫、潮濕熱帶地區(qū)以化學(xué)風(fēng)化為主地形高差大則以物理風(fēng)化為主，平原地區(qū)以化學(xué)風(fēng) 化為主2、常見造巖礦物在風(fēng)化中的穩(wěn)定性長石：較不穩(wěn)定

5、，生成K+、Na+、Ca2+溶解物質(zhì)，Al2O3難溶物質(zhì)、粘土礦物鐵鎂礦物：橄欖石、輝石、角閃石等在地表不穩(wěn)定，主要生成鐵質(zhì)殘積物云母：較穩(wěn)定白云母水云母高嶺石（堿性）蒙脫石黑云母水云母或綠泥石高嶺石石英、玉髓、蛋白石等SiO2：穩(wěn)定性強(qiáng)，幾乎只發(fā)生機(jī)械破碎，最常見的碎屑常破碎，粘土礦物：地表?xiàng)l件穩(wěn)定。碳酸鹽礦物：在 CO2+H2O條件下溶解。 CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2 風(fēng)化作用的總趨勢是使被改造的母巖發(fā)生物理的和化學(xué)的變化，使母巖解體并產(chǎn)生在地表?xiàng)l件下穩(wěn)定的、新的物質(zhì)成分。風(fēng)化產(chǎn)物按性質(zhì)可分三類：3、風(fēng)化作用的產(chǎn)物 碎屑物質(zhì)石英、長石、其它礦物、巖屑。不溶殘余物Al2O3

6、、SiO2、Fe2O3等殘留原地形成的粘土或鐵礦物。溶解物質(zhì)河水帶走。形成石灰?guī)r、鹽巖，錳、鐵、磷質(zhì)礦物等。（二）沉積物的搬運(yùn)和沉積作用 1、機(jī)械搬運(yùn)與沉積作用2、化學(xué)搬運(yùn)與沉積作用3、生物搬運(yùn)和沉積作用1、機(jī)械搬運(yùn)作用流水搬運(yùn)介質(zhì)：流水（河流） 搬運(yùn)能力：與流量有關(guān) 碎屑粒度：與流速（能量）有關(guān) 搬運(yùn)方式：滾動、跳躍、懸浮搬運(yùn)水盆地搬運(yùn)介質(zhì)：波浪（海洋、湖泊），能量來自 波浪、潮汐及洋流等 搬運(yùn)能力：與流量有關(guān) 碎屑粒度：與流速（能量）有關(guān)，近岸 大、遠(yuǎn)岸小 搬運(yùn)方式：滾動、跳躍、懸浮搬運(yùn)風(fēng)的搬運(yùn)介質(zhì)：風(fēng) 搬運(yùn)能力：較弱，但搬運(yùn)距離遠(yuǎn) 碎屑粒度：粒度細(xì)、磨蝕強(qiáng)烈 搬運(yùn)方式：滾動、跳躍、懸浮搬

7、運(yùn)冰川搬運(yùn)介質(zhì)：冰的移動 搬運(yùn)能力：強(qiáng) 碎屑粒度：大小混雜 搬運(yùn)方式：懸浮搬運(yùn)-溶解物質(zhì)的搬運(yùn)作用真溶液搬運(yùn)取決于溶解度，溶解度大、水流量大， 則搬運(yùn)量大膠體溶液搬運(yùn)取決于介質(zhì)的理化性質(zhì)，如PH值等2、化學(xué)搬運(yùn)作用沉積作用分類 在搬運(yùn)作用過程中，因介質(zhì)能量下降、溶液過飽和、膠體絮凝等原因，是搬運(yùn)物停止搬運(yùn)，沉積的過程稱為沉積作用，所形成的未固結(jié)物質(zhì)成為沉積物。機(jī)械沉積作用化學(xué)沉積作用生物和生物化學(xué)沉積作用作為碎屑物質(zhì)搬運(yùn)和沉積的流體，自然界存在兩種類型：1、牽引流：低粘度、低密度的水流。即含少量沉積物的水流，如河流、海流、波浪流、潮汐流等2、沉積物重力流：高密度水流。含大量的沉積物濁流、泥石流

8、等沉積作用主要的沉積理論：牽引流的兩種形態(tài)層流底層存在使得沉積物于流體之間的界面上不斷發(fā)生的搬運(yùn)和沉積非?；钴S水動力與傅勞德數(shù)FrV流速L水深g重力加速度Fr1 低流態(tài)，緩流Fr1 高流態(tài)，急流Fr1 臨界狀態(tài)牽引流的搬運(yùn)方式：d 2mm時，滾動形式d 20.05mm時，跳躍形式d 0.050.005mm時，懸浮形式d 0.005時，懸浮并向膠體轉(zhuǎn)化普通天然水流中，類石英、長石及比重相當(dāng)者的一般規(guī)律床沙形體遷移過程在層內(nèi)留下的痕跡就是層理沉積分異作用沉積物在搬運(yùn)和沉積過程中按粒度、形狀、比重、礦物成分和化學(xué)成分在地表依次沉積下來的現(xiàn)象機(jī)械分異作用因沉積物粒度、形狀、比重和搬運(yùn)介質(zhì) 性質(zhì)和速度引

9、起的分異作用化學(xué)分異作用因溶解度等引起的分異作用實(shí)例礫 砂 粘土金 黃鐵礦 鉻鐵礦 石墨 琥珀 Al2O3 Fe2O3 MnO2 SiO2nH2O FeCO3 MnCO3 CaCO3 CaSO42H2ONaCl KCl （溶解度依次加大）3、生物的搬運(yùn)與沉積作用（）生物遺體直接堆積成巖（）生物改變介質(zhì)的pH值，促使化學(xué)物質(zhì)沉積（）生物捕捉、粘結(jié)和障積作用（三）沉積物的成巖作用1、概念2、成巖作用的階段劃分3、主要成巖作用1、概念 沉積巖形成于三個階段，即沉積物的來源；沉積物的搬運(yùn)和沉積；沉積物的固結(jié)和持續(xù)演化階段（即沉積期后變化）。 沉積物的沉積期后變化即從沉積物沉積之后到沉積巖發(fā)生變質(zhì)作用之

10、前發(fā)生的一系列變化，又稱沉積物的成巖作用。成巖作用早期成巖作用晚期成巖作用同生作用淺埋藏作用深埋藏作用表生作用變質(zhì)作用風(fēng)化作用2、成巖作用的階段劃分壓實(shí)作用現(xiàn)由于上覆沉積物的靜壓力作用使松散 的沉積物體積縮小、孔隙減小、密度增大的 作用。3、主要成巖作用膠結(jié)作用松散的沉積物由化學(xué)沉淀物質(zhì)或其他物 質(zhì)粘結(jié)而變成堅(jiān)硬巖石的作用。常見膠結(jié)物有：硅質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)、泥質(zhì)等重結(jié)晶作用沉積物的礦物成分由于溶解或局部溶 解、固體擴(kuò)散等作用，是物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)發(fā) 生重新排列組成的現(xiàn)象，一般表現(xiàn)為 晶體顆粒加大。交代作用沉積物在成巖作用過程中，通過礦物間 化學(xué)反應(yīng)，已存在的礦物被另外的礦物 所取代的作用。成巖礦物的形成在

11、成巖作用過程中，還可以形成 一些新的礦物，稱之為自生礦 物。如石英、長石、方解石等。三 沉積巖的構(gòu)造層狀構(gòu)造是沉積巖最典型的特征，是沉積巖最主要要的構(gòu)造特征，也是區(qū)別于巖漿巖、變質(zhì)巖的主要標(biāo)志之一。巖層：沉積巖的最基本單位，同一巖層具有基本均一的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和顏色。巖層之間的界面稱為巖層面。巖層按照厚度劃分：塊狀層 : 巖層厚度 1m厚層 : 0.51m中厚層: 0.1 0.5m薄層：FeO K2O、 Na2O含量低于巖漿巖 富含H2O、 CO2 富含有機(jī)質(zhì)1 成分特征常見礦物石英、粘土礦物、方解石、白云石、白云母、長石類、玉髓、石膏、硬石膏、蛋白石、鹽類礦物等。2）礦物成分特征重礦物鐵、

12、鋁、錳的氧化物和氫氧化物礦物和鋯石、電氣石、石榴子石等。沉積巖礦物他生礦物自生礦物陸源碎屑礦物火山碎屑礦物原生礦物次生礦物例如正長石易風(fēng)化為高嶺石等3）分類（按成因劃分）：1 成分特征1）分類:沉積巖的顏色可分為繼承色碎屑巖的顏色常取決于其中碎屑顆粒的顏色，這是繼承了原生母巖的顏色稱為繼承色自生色在沉積成巖中形成的新礦物（自生礦物）顯示的顏色次生色在巖石的表生階段和風(fēng)化階段礦物變化，形成新的礦物（次生礦物），而產(chǎn)生的顏色。2、顏色2）顏色與沉積環(huán)境的關(guān)系灰-黑色：還原環(huán)境，有機(jī)質(zhì)或黃鐵礦、硫鐵礦所顯示的顏色。紅-黃色褐色：氧化環(huán)境，高價鐵氧化物和氫氧化物顯示。綠色：低價鐵顯示的顏色，如綠泥石、海