地質(zhì)大沉積巖石學(xué)課件03沉積巖的一般特征和沉積巖構(gòu)造

第三講

沉積巖的一般特征和沉積構(gòu)造

第一節(jié)：沉積巖的物質(zhì)成分和顏色

第二節(jié)：沉積巖的構(gòu)造一.沉積巖的礦物成分

沉積巖中的礦物比較復(fù)雜:

已知:160種以上常見:20種左右同一巖石中不超過5-6種，有的僅1-3種。

從礦物的“生成”角度出發(fā)，沉積巖中的礦物可歸納為兩大成因類型。它生礦物自生礦物第一節(jié)：沉積巖的物質(zhì)成分和顏色1.

它生礦物（Allogenicminerals）

——形成于沉積作用之前，故又稱繼承礦物，繼承來源為:陸源碎屑礦物、火山碎屑礦物和宇宙物質(zhì)。主要它生礦物：石英、長(zhǎng)石、云母(和巖屑——礦物集合體)。

2.自生礦物(Authigenicminerals)

——沉積和成巖過程中通過化學(xué)或生物化學(xué)作用方式新生成的礦物。成因：由母巖提供的溶解物質(zhì)和粘土物質(zhì)在一定的物理化學(xué)條件下新生而成。常見典型自生礦物:方解石、白云石、石英、玉髓、粘土礦物、海綠石、石膏、鐵錳氧化物或其水化物，其次是黃鐵礦、菱鐵礦、鋁的氧化物或氫氧化物。沉積巖中有些礦物有它生和自生礦物兩種成因，為區(qū)別，可冠以“碎屑”或“自生”，如碎屑石英，自生石英或碎屑長(zhǎng)石、自生長(zhǎng)石等。

二.沉積巖的顏色

顏色是沉積巖的重要宏觀特征之一，它可反映沉積巖的物質(zhì)組成和形成物化條件和形成環(huán)境,對(duì)沉積巖的成因具有重要的指示性意義。1.顏色的成因類型

繼承色:主要由陸源碎屑礦物顯現(xiàn)出來的顏色。

自生色:主要由自生礦物顯現(xiàn)出來的顏色。2.幾種典型自生色的致色成分及其成因意義

1).白色或淺灰白色：

巖石不含有機(jī)質(zhì)、構(gòu)成礦物基本上都是無色造巖礦物.如純凈的高嶺石粘土巖、蒙脫石粘土巖、鈣質(zhì)石英砂巖、結(jié)晶灰?guī)r等等。

2).紅、紫紅、褐或黃色：

巖石含高價(jià)鐵氧化物或氫氧化物(其含量百分之幾即有很強(qiáng)的致色效果)。如深海硅質(zhì)巖、長(zhǎng)石砂巖等，可指示氧化條件,但并非一定是暴露條件。

3).灰、深灰或黑色：

巖石含有機(jī)質(zhì)或彌散狀低價(jià)鐵硫化物（如黃鐵礦、白鐵礦）微粒,如黑色頁(yè)巖、炭質(zhì)泥巖等，可指示還原條件。

4).綠色-綠灰色：

一般由海綠石、綠泥石等礦物造成。這類礦物中的鐵離子有Fe2+和Fe3+兩種價(jià)態(tài)，如海綠石石英砂巖可代表弱氧化或弱還原條件。

第二節(jié)沉積巖的構(gòu)造一、沉積構(gòu)造、研究意義及其分類1、沉積構(gòu)造(Sedimentarystructure)

沉積作用(占主要）或成巖作用（占次要）在巖層內(nèi)部或表面形成的一種形跡特征，這種形跡表現(xiàn)了沉積巖組分的分布、排列方式和方向。2、研究意義

a.確定地層頂?shù)?進(jìn)而確定地層層序;b.確定沉積物搬運(yùn)與沉積的方式、沉積介質(zhì)的性質(zhì)以及流體的動(dòng)力狀況;c.恢復(fù)沉積盆地中的古水流方向和古沉積環(huán)境;

如:大型交錯(cuò)層理指示低流態(tài)牽引流側(cè)向加積過程；

青魚骨刺交錯(cuò)層理指示潮汐潮道牽引流側(cè)向加積過程；

水平層理指示靜態(tài)懸浮物垂向加積。3.沉積構(gòu)造的分類結(jié)合沉積構(gòu)造的成因和形態(tài)來分類,首先按形成機(jī)理將沉積構(gòu)造分為:物理成因的、化學(xué)成因的和生物成因的三大類沉積構(gòu)造（下表）.考慮到實(shí)際應(yīng)用的方便,作進(jìn)一步劃分.

本章節(jié)將介紹一些常見的和較重要的沉積構(gòu)造類型.物理作用 化學(xué)作用生物作用流動(dòng)構(gòu)造波痕沖刷痕壓刻痕其他表面痕跡層理疊瓦狀構(gòu)造準(zhǔn)同生變形構(gòu)造負(fù)載構(gòu)造球狀與枕狀構(gòu)造滑塌構(gòu)造噴出構(gòu)造隨屑脈旋卷層理碟狀構(gòu)造坑丘構(gòu)造暴露構(gòu)造雨痕冰雹痕泡沫痕干裂

結(jié)晶構(gòu)造晶體印痕與假晶鳥眼構(gòu)造示頂?shù)讟?gòu)造壓溶構(gòu)造逢合線疊錐增生與交代構(gòu)造結(jié)核葡萄狀構(gòu)造生物遺跡構(gòu)造足跡爬跡停息跡潛穴鉆孔生物擾動(dòng)構(gòu)造生物生長(zhǎng)構(gòu)造植物根痕(據(jù)《沉積構(gòu)造與環(huán)境解釋》1984)沉積構(gòu)造的分類二、

物理成因的沉積構(gòu)造

是由于沉積物在搬運(yùn)和沉積時(shí)以及沉積之后不久,在流體流動(dòng)、重力等物理因素作用下而產(chǎn)生的沉積構(gòu)造。它們大致可分為三類:

.

流動(dòng)構(gòu)造.

準(zhǔn)同生變形構(gòu)造.

暴露構(gòu)造

由于牽引流的流動(dòng)作用而在沉積物中所形成的構(gòu)造稱流動(dòng)構(gòu)造，分層面構(gòu)造(波痕構(gòu)造和沖刷痕構(gòu)造)和層內(nèi)構(gòu)造(層理構(gòu)造)。（一）流動(dòng)構(gòu)造

指低粘度、低密度的牛頓流體。即：其搬運(yùn)和沉積作用服從牛頓內(nèi)摩擦定律。如：一般的河流、海洋沿岸流、潮汐流均屬于牽引流

1，波痕（Ripplemark）

指由牽引流的機(jī)械作用在沉積物表面上形成一種有規(guī)律的波狀起伏構(gòu)造。它由一系列近于平行的呈線性延長(zhǎng)的波峰和波谷組成，波痕的延長(zhǎng)方向一般垂直于介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向。在自然界中單個(gè)波痕較少見,往往是成組出現(xiàn)。它廣泛出現(xiàn)在砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)巖的表面上。波長(zhǎng)：相鄰兩波峰間的距離。波高：指波峰到波谷的垂直距離。波痕指數(shù)：波長(zhǎng)/波高。向流面:

波痕中面向流動(dòng)方向的緩傾斜面;背流面:

波痕中背向流動(dòng)方向的陡傾斜面；對(duì)稱指數(shù)：向流面水平投影長(zhǎng)度與背流面水平投影長(zhǎng)度之比。對(duì)稱波痕：在來回運(yùn)動(dòng)的水（風(fēng)）流的作用下形成兩坡坡角相等的波痕，為對(duì)稱波痕。特征：波脊尖而對(duì)稱，波脊的延長(zhǎng)方大致向呈直線,波谷呈圓滑。不對(duì)稱波痕在單向水（風(fēng)）流的作用下形成的。迎流坡較緩，背流坡較陡的波痕?？捎糜谥甘境练e物形成時(shí)水（風(fēng)）流的方向。A-浪成對(duì)稱尖脊圓谷波痕

B-雙脊改造波痕

C-平頂改造波痕潮汐成因的雙脊波痕對(duì)稱浪成波痕，河北邢臺(tái)前寒武系

疊瓦狀干涉波痕，細(xì)砂沉積，河北樂亭海岸現(xiàn)代砂壩

槽模的高陡坡和鈍園端指示水流上游方向，低緩坡端指示水流方向.a,

沖刷痕的形成

b,

沖刷痕被覆蓋

c,

層面剝開后分別在下伏層頂面和上覆層底面顯示沖刷痕和印模

d,

巖層底面上的鑄模（箭頭示流向）e,

巖層斷面上的沖刷構(gòu)造（粗線為沖刷面）.abcde2，沖刷痕（Scourmarks）

.沖刷痕:水流在泥質(zhì)沉積物表面沖蝕出來的痕跡.

.槽模：由于水流的回流作用在泥質(zhì)沉積物表面上形成沖刷凹槽(marks),若這種凹槽被上覆的砂質(zhì)充填，則在上覆砂質(zhì)層的底面形成一個(gè)鑄模或印模(casts/molds)。它是一種很常見的沖刷痕，可判斷水流方向。NichinanCity,MiyazakiPrefecture,Kyushu古水流方向

3、層理（Bedding）

沉積物以不同沉積方式加積，而在巖層的垂向上（即垂直于沉積物表面方向上）由沉積物組分的顏色、成分、粒度、形狀等顯示的一種層狀構(gòu)造。層理構(gòu)造屬于巖層內(nèi)部構(gòu)造。絕大多數(shù)層理在沉積過程中形成，所以是原生構(gòu)造。層理構(gòu)造主要與流體的機(jī)械作用有關(guān)，少數(shù)與化學(xué)或生物作用有聯(lián)系。紋層

紋層:（Lamina）:是層理中可以劃分出來的最小層狀單位,是組成層理的最基本的最小的單位，紋層之內(nèi)沒有任何肉眼可見的層。它是在一定條件下同時(shí)沉積的結(jié)果。紋層的厚度甚小，一般為數(shù)毫米至數(shù)厘米，后者僅見于礫巖中或風(fēng)成砂巖中。層系（Set）：由一組在成分、結(jié)構(gòu)、厚度和產(chǎn)狀上近似的同類型紋層疊置而成，也可以不含紋層只顯示粒度的漸變特征.層系界面：指兩個(gè)層系之間的界面。層系組（Coset）:

由兩個(gè)或兩個(gè)以上巖性（成分、結(jié)構(gòu)）基本一致的或成因上有聯(lián)系的層系疊置而成,其間沒有明顯間斷。層系層系組層理的類型非塊狀層理a,

水平層理b,

平行層理c.

交錯(cuò)層理d.

脈狀層理e.

透鏡狀層理f.

遞變層理塊狀層理g.塊狀層理(1)水平層理（Horizontallamination）.

由呈直線狀互相平行，并且平行于層面的細(xì)紋層疊置而成；.

紋層厚度多在1mm以下，少數(shù)可達(dá)1-2mm；.常產(chǎn)在粉砂巖、泥質(zhì)巖或粒度與此相當(dāng)?shù)钠渌鼛r層內(nèi)。.成因：常形成于海（湖）深水地帶、閉塞海灣、瀉湖、沼澤以及牛軛湖等靜水或弱流態(tài)環(huán)境。畫圖！(2)平行層理的特征：

形態(tài)上與水平層理相似，多個(gè)呈平面狀的較厚紋層平行于層面疊置，構(gòu)成平行層理。

紋層厚度多在２mm以上，常見為10-20mm。

產(chǎn)在中－粗砂巖、含礫砂巖或粒度相當(dāng)?shù)钠渌鼛r層（如:亮晶顆?；?guī)r）內(nèi)。

常與大型交錯(cuò)層理或沖洗層理共生。成因：形成于急流及高能量環(huán)境中。

交錯(cuò)層理又稱為斜層理。它是由一系列斜交于層系界面的紋層組成，斜交層系可以彼此重疊、交錯(cuò)、切割的方式組合;紋層收斂?jī)A向或較小銳角傾向指示介質(zhì)流動(dòng)方向。特征：紋層與層系面呈斜交關(guān)系，平行或向下收斂式疊置構(gòu)成交錯(cuò)層理的單個(gè)層系。紋層和層系界面可以是平面狀，也可以是曲面狀;單個(gè)紋層的厚度隨紋層構(gòu)成粒度的增大而變厚，從小于1mm到數(shù)cm不等;層系頂界面時(shí)常被切割;在粉砂巖、砂巖、礫巖或粒度相當(dāng)?shù)钠渌鼛r石內(nèi)都有廣泛分布。成因：牽引流低流態(tài)大型或小型波痕側(cè)向遷移－側(cè)向加積.(3)

交錯(cuò)層理（Crossbedding)

交錯(cuò)

層理按層系面的形態(tài)等,分為:A,板狀交錯(cuò)層理B,楔狀交錯(cuò)層理C,槽狀交錯(cuò)層理D,波狀交錯(cuò)層理幾種特殊形態(tài)和成因的交錯(cuò)層理:a,羽狀交錯(cuò)層理b,沖洗交錯(cuò)層理c,浪成交錯(cuò)層理d,丘狀層理交錯(cuò)層理交錯(cuò)層理的成因：

牽引流低流態(tài)大型或小型波痕側(cè)向遷移－側(cè)向加積。A板狀交錯(cuò)層理

層系之間的界面為平面而且彼此平行。大型板狀交錯(cuò)層理在河流沉積中最為典型，常具如下特征：層系頂界具直脊波紋，底界有沖刷面；垂直水流方向顯平行砂紋，順?biāo)鞣较騼A斜；紋層內(nèi)常呈下粗上細(xì)的粒度變化，有的紋層向下收斂.B

楔狀交錯(cuò)層理

層系之間的界面為平面，但不互相平行，層系厚度變化明顯呈楔形。垂直水流或平行水流方向?qū)酉甸g常彼此切割，紋層的傾向及傾角變化不定。常見于海、湖淺水地帶和三角洲沉積區(qū).

C波狀交錯(cuò)層理

波狀交錯(cuò)層（Wavycross-bedding）：層系界面為波狀起伏的曲面，相鄰界面可以相交也可以不相交，總的延伸方向與層面平行。紋層也與層系界面斜交，但有時(shí)也可能不太清晰。D.槽狀交錯(cuò)層理

層系底界為槽狀沖刷面，細(xì)層多以一定角度與之切交，層系界面呈弧狀相交。大型槽狀交錯(cuò)層理層系底界沖刷面明顯，底部常有泥礫，多見于河流環(huán)境中.

板狀交錯(cuò)層理、楔狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理反映了水流強(qiáng)度逐漸遞增的序列。山東山旺,硅藻土頁(yè)巖中的水平層理冀東油田B26井粉沙巖中的水平層理板狀交錯(cuò)層理平行層理楔狀交錯(cuò)層理

southofSheldon.槽狀交錯(cuò)層幾種特殊的交錯(cuò)層理：

1.羽狀交錯(cuò)層；形成于有雙向水流的環(huán)境，如潮坪、河口灣。

2.沖洗交錯(cuò)層；形成于有水流反復(fù)沖洗的環(huán)境，如潮坪、河口灣。

3.丘狀交錯(cuò)層；形成于風(fēng)暴浪底附近的較深水環(huán)境，常為風(fēng)暴成因。

4.浪成交錯(cuò)層:形成于正常浪底附近的環(huán)境，為一般波浪成因.(4)

脈狀層理、透鏡狀層理

這二種層理在自然界中常常在一起共生、相互過渡并且成因上有密切的聯(lián)系。它們是在水動(dòng)力條件強(qiáng)、弱交替的情況下,由泥和砂交互沉積而成的。依據(jù)砂、泥沉積層的相對(duì)比例、內(nèi)部構(gòu)造和空間上的連續(xù)性,可分為脈狀和透鏡狀層理。

a.脈狀層理（Flaserbedding）

是在水動(dòng)力較強(qiáng),砂的供應(yīng)、沉積和保存比泥更為有利的條件下形成的。這種層理的特征是泥質(zhì)沉積物主要分布在砂質(zhì)波痕的波谷中,而在波脊上很薄或缺失,以致使泥質(zhì)沉積物呈細(xì)脈狀體分布在砂質(zhì)沉積物之中（即砂包泥）。

b.

透鏡狀層理（Lenticularbedding）

與脈狀層理相反,透鏡狀層理是在水動(dòng)力條件較弱,泥的供應(yīng)、沉積和保存比砂更為有利的情況下形成的。這種層理的特點(diǎn)是砂質(zhì)沉積物呈透鏡體被包在泥質(zhì)沉積物之中，這些透鏡體在空間上呈斷續(xù)分布在泥質(zhì)沉積物之中（即泥包砂）。

脈狀層理PennsylvanianofKentuckyTidalDeposits

脈狀/透鏡狀層理(5)遞變層理

遞變層理是具有粒度遞變的一種特殊的層理，又稱為粒序?qū)永?。這種層理的特點(diǎn)是由底向上頂部顆粒逐漸變化。除了粒度變化以外，沒有任何內(nèi)部紋層.1—正粒序；2—反粒序；3—雙向粒序；4—粗尾粒序；5—配分粒序正遞變層理www.eos.ubc.ca?EarthandOceanSciences遞變層理和韻律層理，阿勒泰(6).塊狀層理（Massivebedding)

當(dāng)整個(gè)巖層或巖層內(nèi)的某個(gè)層狀部分的成分、結(jié)構(gòu)或顏色都是均一的，或雖很雜亂，但卻具有某種宏觀的均一性，既沒有紋層或紋理顯示，也不是其它層理的構(gòu)成部分，該巖層稱塊狀層理，或均勻?qū)永?。沉積的塊狀層理有兩種成因，.環(huán)境條件長(zhǎng)期穩(wěn)定不變，沉積物是完全均勻累積起來的，.極高密度的碎屑物重力流或密度流快速卸荷，各種成分和粒度的顆粒來不及分異都同時(shí)沉積下來。

環(huán)境條件長(zhǎng)期穩(wěn)定不變，沉積物是完全均勻累積起來的塊狀層理.冀東油田B7井

極高密度的重力流或密度流快速卸荷，各種成分和粒度的顆粒來不及分異而的塊狀層理.

.流動(dòng)構(gòu)造.準(zhǔn)同生變形構(gòu)造.暴露構(gòu)造（二）暴露構(gòu)造(exposedstructures)

指已沉積的沉積物表面間歇性地暴露于大氣下時(shí)所形成的各種沉積構(gòu)造的總稱。這類沉積構(gòu)造的形成與氣候和天氣變化有關(guān)，包括刮風(fēng)、下雨、降雪或冰雹、結(jié)冰、陽(yáng)光曝曬等。這些作用可以在沉積物表面產(chǎn)生各種特征性的痕跡。此類構(gòu)造可以用來指示地層的頂?shù)缀蛯有?/p>

.雨痕

(raindropimprints)

由較大，但較稀疏的雨滴在松軟沉積物表面砸出來的平底狀淺坑。/rock

三、化學(xué)成因的沉積構(gòu)造

化學(xué)成因的沉積構(gòu)造是指沉積時(shí)期和沉積期后由結(jié)晶、溶解、沉淀等化學(xué)作用在沉積面上或沉積物中所形成的沉積構(gòu)造。其中的大多數(shù)沉積構(gòu)造是在沉積物的壓實(shí)和成巖過程中生成的,屬于次生沉積構(gòu)造。因此,它們對(duì)于解釋沉積環(huán)境意義不大,但對(duì)于了解沉積物沉積后所經(jīng)歷的化學(xué)變化卻很有益。.晶痕（Crystalprint）和假晶（

pseudocystal）

在化學(xué)沉積作用中結(jié)晶出來的礦物晶體被泥級(jí)、粉砂級(jí)沉積物掩埋后，因沉積物失水收縮可稍稍突出在巖層頂面，突出部分同時(shí)也會(huì)嵌入到覆蓋層的底面。呈菱鐵礦物假晶的褐鐵礦

當(dāng)?shù)V物晶體被選擇性溶解后就會(huì)在兩巖層接觸面上留下與晶體大小和空間形狀完全一致的空洞，該空洞就稱為晶痕。晶痕被充填或原晶體直接被別的礦物交代就成了假晶。石鹽假晶.鳥眼構(gòu)造（Birdseyestructure）

指細(xì)粒沉積巖中成群或單個(gè)出現(xiàn)的、一般為幾毫米大小的鳥眼狀孔隙被亮晶方解石或石膏等膠結(jié)物充填而形成的一種沉積構(gòu)造。根據(jù)充填鳥眼狀孔隙的膠結(jié)物大多呈淺色斑點(diǎn)出現(xiàn)在暗色的基底上,有人也稱之為雪花狀構(gòu)造。

鳥眼構(gòu)造在碳酸鹽沉積物中較為常見,但在非碳酸鹽沉積物中也有產(chǎn)出,多見于潮上帶，部分在潮間帶。www.eos.ubc.ca?EarthandOceanSciences.縫合線（Stylolites）

在垂直或大體垂直層面的斷面上表現(xiàn)出來的一種波形的線狀細(xì)縫，它實(shí)際是發(fā)育在三度空間中的某個(gè)呈復(fù)雜曲面狀展布的狹窄縫隙與巖層斷面的交線，常見于碳酸鹽巖中，也見于砂巖、硅質(zhì)巖或蒸發(fā)巖中?？p合線的粗細(xì)通常在1-2mm，局部可加寬至幾毫米，太細(xì)的縫合線在顯微鏡下才可見到，稱顯微縫合線。

成因:

假說頗多,其中壓溶說為大多數(shù)人所接受。.結(jié)核（C