沉积岩：01-02讲 绪论和沉积岩的形成过程

1、沉积作用与沉积岩,1.第一讲: 绪论 2.第二讲:沉积岩的形成过程 3.第三讲:沉积岩的构造特征 4.第四讲:他生沉积岩 5.第五讲:自生沉积岩,讲课内容,1. 沉积岩（Sedimentary rock） 2. 沉积岩石学（Sedimentary Petrology） 3. 沉积学（Sedimentology） 4. 沉积环境（depositional environment） 5. 沉积相（Sedimentary facies）,第一讲 绪 论,对沉积岩的理解形成在表生环境条件下；沉积物的形成与搬运； 沉积物经成岩作用转化为沉积岩； 沉积岩的基本特征（成层性、含化石、具特征的沉积构造）,1.

2、 沉积岩（Sedimentary rock) 沉积岩是在表生（带）环境条件下，由沉积作用形成的沉积物，在逐渐被埋藏过程中经成岩改造而成的成层岩石。它是三大类岩石（岩浆岩、沉积岩和变质岩）之一，出露面积最广（75%）.,特点 1）常温和常压:（150200 OC； 120 atm） 2）水和大气作用为主：水成岩、冰碛岩、风成岩 3）生物及生物化学作用参与： A）生物的生命活动制造沉积岩的原始产物（如：粪粒、生物凿洞产生的团粒等及生物粘液）； B）生物活动（细菌）改变沉积和成岩介质的水化学条件，促使某些化学物质的沉淀和自生矿物的形成。 C）生物遗体直接堆积成岩石，如生物礁灰岩、生屑灰岩和煤等； 4

3、）事件沉积作用：重力流浊积岩、风暴沉积风暴岩、地震震积岩,表生带及其特点 处于地壳表层，包括大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈的上层。它是包围地球表面的一个圈层，是沉积岩的形成场所，可称沉积岩生成圈或沉积圈。,2. 沉积岩石学 (Sedimentary petrology) 研究沉积岩（包括沉积矿产）的岩相学特征、成因、及其在时间和空间上分布规律的一门地质科学，它是“岩石学”的一个独立分支科学。 3. 沉积学 (Sedimentology) 这一术语是沃德尔（Wadell，1932）提出的，最初是指研究沉积物的一门科学。后来扩展为既包含研究现代沉积物，又包含研究古老沉积岩的岩相学特征、

4、成因及相关地质规律的学科，因此，它包括了沉积岩岩石学的研究范畴。,4. 沉积环境（depositional environment) 指沉积物堆积场所的地貌特征与沉积作用特征的总和。,河流环境的地貌特征为下切的沟谷（具有一定坡度），沟内有阶地、边滩或心滩，沉积作用为流动的水体（水流）。,又如：湖泊环境的地貌特征为陆地上具一定面积的积水洼地，沉积作用为波浪、沿岸水流及淡水生物活动等。,5. 沉积相（Sedimentary facies） 一定沉积环境中的沉积物或沉积岩的 岩石学 和 生物 特征的总和。沉积相是有一定空间尺度的物质实体。,如：河流相主要为砂砾岩或粉砂岩组成，具交错层理，有植物树干化

5、石而无植物叶化石。 又如：湖泊相常有暗色泥岩或细粉砂岩组成，水平层理，含植物叶及淡水动物化石。,沉积岩的形成过程,第 二 讲,第一节: 沉积岩的物源 第二节: 沉积物的搬运和沉积过程 第三节: 沉积后的成岩及成岩期后改造,第一节：沉积岩的原始物质及来源,主要有种 ： 母岩的风化产物 火山物质 有机物质及生物壳体 宇宙物质等,1, 母岩风化提供的原始物质,母岩(source rocks) : 早先形成的岩石：包括岩浆岩、变质岩和沉积岩)。 母岩区（Provenance) ：位于侵蚀基准面之上，被风化和剥蚀并提供沉积物质的地区。又称物源区或剥蚀区或蚀源区。,母岩的风化产物： 物理风化作用机械破碎碎

6、屑物质； 化学风化作用化学分解化学物质-自生矿物、不溶残余粘土。,概念：矿物在一般风化条件下（富氧、中偏弱酸性）下的分解速率称抗风化能力,它反映矿物在风化带中的化学稳定性。矿物的晶体化学特征不同，其稳定性也不同,可粗略划分成三个级别。 . 不稳定矿物 指易溶盐类矿物（石膏、石盐、钾盐等)，易于氧化或碳酸盐化、重碳酸盐化的矿物。 .次稳定矿物 指可发生水解反应、轻微氧化或轻微碳酸盐化、重碳酸盐化的矿物。 稳定矿物 指在一般风化条件下溶解度极小、极难分解的矿物。,1.1 风化带中矿物的化学稳定性,从此表如何定性判断岩石的稳定性？,常见矿物的化学稳定性一览表,1.2 化学风化方式及其产物 1.2.1

7、 水解反应 KAlSi3O8+H+OH-1 Al4Si4O10(OH)8 + H4SiO4 + K+ 钾长石 高岭石 可溶性硅酸 KAlSi3O8+H+OH-1 K Al2Si4O10(OH)2 nH2O +H4SiO4+K+ 钾长石 伊利石 可溶性硅酸 CaAl2Si2O8+ Mg2+ H+OH-1 =(Ca,Al,Mg)Si4O10(OH)2nH2O+H4SiO4 斜长石 蒙皂土 可溶性硅酸 K Al2Si4O10(OH)2 nH2O +H+Al4Si4O10(OH)8+K+ 伊利石 高岭石 Al4Si4O10(OH)8 +OH-1 +H2O Al2O3nH2O +H4SiO4 高岭石 三

8、水铝石 可溶性硅酸,水解反应的特点: .反应类型与反应程度与酸碱度有关. .产物包括难溶解物质和易溶物质. .易溶物质(可溶成分)以离子形式随流体迁移. .难溶物质(不溶残余)原地富集或以胶体形式随流体迁移.,1.2.2 氧化反应 Fe2Si2O6+O2 2Fe2O3+4SiO2 铁辉石 赤铁矿 Fe2S+O2 Fe2O3+SO2 黄铁矿 赤铁矿,氧化反应的特点: . 氧化反应的程度主要与水体中的游离氧有关. . 产物总是具有在水体或空气中更高的稳定性.,1.2.3 碳酸盐或重碳酸盐化 CaAl2Si2O8+CO2+H2O CaCO3+Al2Si2O5(OH)4 钙长石 方解石 高岭石 CaC

9、O3+CO2+H2O Ca(HCO3)2 方解石 重碳酸盐 反应特点: .与介质中CO2的浓度有关. .难溶组分可以胶体的形式迁移. .新形成的易溶性重碳酸盐可随水体自由迁移.,1.2.4 有机络合作用 原岩矿物或原岩分解产物与有机酸或酚等反应，生成易溶的有机络合物，并以有机络合离子的形式随流体迁移。 1.2.5 胶体分散作用 胶体：介于微米与纳米级之间(10-3 10-6 mm)的微粒, 往往带有电荷性. 带电荷原因可能与胶体的成分偏离理想成分有关.例如: Fe(OH)3 Fe3+ 与Fe(OH)3 (OH)-m 分别为正胶体和负胶体, 相同电荷间的静电排斥阻碍了胶粒或胶团的重力下沉. 当溶

10、液的带电性发生改变时,胶体发生凝聚和沉淀.,火山物质,直接降落到沉积盆地，或降落后通过短距离的搬运再沉积到沉积盆地中 （1）火山集块和火山角砾： （2 mm） （2）火山灰： （-0.0625mm）火山凝灰质，包括玻屑、晶屑和少量岩屑 （3）火山尘： （ 0.0625mm） 火山喷发后可在空中长距离漂浮。,生物提供原始物质,（1）生物礁体 （2）化石岩（放射虫硅质岩、海绵骨针岩、硅藻岩、微生物岩、叠层石等） （3）生物碎屑和生物成因的颗粒.,数量大，仅次于母岩风化产物，包括：,现代深海中的放射虫软泥,4, 宇宙物质,常见有：陨石球粒体、宇宙尘 陨石：是小天体进入地球轨道后经过大气层烧蚀后的残体

11、。 宇宙尘：大部分物质在烧蚀过程中呈细尘状弥散于大气之中。 陨石球粒体、宇宙尘和一些其它宇宙质点最终都要进入地表，有人估计，每年约有五百万吨陨尘落到地表。近年来在海相沉积物中也发现了为量不少的宇宙尘埃，很多地层中也有类似物被发现，这些细小的宇宙物质落入地表的现象是很普遍的。 。 在沉积岩中所占比例虽少，但十分有意义，它是地质时期星际事件的记载。,第二节：沉积物的搬运和沉积过程,源区产生的原始物质通过水、空气、冰等介质搬运到沉积盆地中，可有简单的一次搬运或再次搬运两种结果： a, 一次搬运：在一定的沉积环境中沉积下来后便被逐渐深埋并改造为成层岩石； b, 再次搬运：在沉积不久后，被更强烈的自然营

12、力或由自身的重力作用再次搬运到其它场所沉积成岩。 搬运与沉积相伴随，密不可分,根据搬运和沉积介质的差异和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）： 1， 牵引流的搬运和沉积过程. 2， 重力流的搬运和沉积过程. 3， 风的搬运和沉积过程. 4， 冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程. 5， 化学搬运和沉积过程. 6， 生物沉积过程.,2.1 ,牵引流的搬运和沉积过程,牵引流（Tractive current） ： 是指低粘度、低密度的水流，具有牛顿流体特征（服从牛顿内摩擦定律），如一般的河流、海洋沿岸流、潮汐流等。其中所含悬浮状固态颗粒不多，其物理沉积作用在很大程度上取决于它对底载荷的牵引力

13、。,（1）搬运对象 （2）搬运特点 （3）影响因素 （4）流动方式与流态 （5）搬运方式 （6）分选作用 （7）构筑方式与加积类型 （8）垂直序列,2.1 ,牵引流的搬运和沉积过程,（1）搬运对象 母岩物理风化碎屑物质（砾石、砂粒和粘土等） （2）搬运特点 以搬运介质（水流）的流动能量驱动沉积物运动的方式，称作牵引流搬运。牵引流的能量大于沉积物被启动的能量，沉积物被搬运；当能量不能维持沉积物继续运动，则沉积下来。牵引流载体搬运过程与沉积过程交替进行。,（3）影响牵引流搬运力的因素,影响牵引流搬运能力的因素有 3 个： A：流体自身的密度、粘度、流速等，其中流体的密度和流速是主导，因为牛顿流体的

14、质量（密度）乘以流速的平方决定了流体的动能大小: E = mv2,B：被搬运颗粒的比重（密度）、大小、形状以及其迎流面与流向的夹角等，颗粒的比重（密度）乘体积再乘摩擦系数为静止颗粒被启动所需要的牵引力。 C：流体搬运空间的底床形态和摩擦系数，如：平滑的底床、凹凸不平的底床和松软的底床摩擦系数各不相同。,（4）牵引流的流动方式和流态 A：流动方式（Flow style）：流体质点的运动轨迹！ a 层流： 流线平行、水流平稳的水流，它的总牵引力主要表现为平行流向的力；底部层流因受底床摩擦力的影响，流速相对较低，上部层流速度相对较高。自然界中少见！ b 紊流： 流线紊乱、水流湍急、充满漩涡的急湍流动

15、的流体；流体质点的运动轨迹不规则，其流速大小和流动方向随时间而变化，彼此互相掺混。自然界中普遍！,层流,紊流,B：流态（Flow regime） 牵引流在流动过程的内在能量和流体力学状态称为流态。它与牵引流总牵引力（水动力）的大小密切相关。总牵引力大小可用一个状态函数（即佛罗德数）来衡量，它表示惯性力与重力之间关系的一个数值。,V水流流速，g重力加速度，D水深 C：三种水流态： Fr1：低流态(缓流)，大致相当于河流下游（水深流缓）的状态 Fr1：高流态(急流)，大致相当于河流上游（水浅流急）的状态 Fr = 1：临界流态，理论存在！,（5） 搬运方式,三种搬运方式， ）悬浮搬运： 较小、较轻

16、或片状颗粒。 ）跳动（跃）搬运: 较大、较重或粒状颗粒. ）滚（挪）动搬运: 更大、更重的颗粒.,（6）分选作用（机械分异作用） 分选性：牵引流搬运沉积物中碎屑颗粒大小的均匀程度。 分选性的原理：不同能量的水牵引流搬运不同大小范围的碎屑颗粒，当其流速减小或水深加大到一定程度时，就在一定距离范围内将粒度相近/（质量）的碎屑颗粒沉积下来。,在离母岩区不远的山前地带，分选作用最弱，河流下游的分选要强于上游，海湖浅水环境的分选要强于河流，也强于较深水的泻湖，而潮汐海滩的分选几乎总是最强的。,（7）沉积构筑方式和加积类型,牵引流为主的沉积作用因水动力条件（流态：高、低、弱、静）不同的，其沉积物沉积构筑方

17、式不同，从而产生不同的沉积构造类型。因此，据其沉积构造类型，可初步判断其水动力条件（流态）。,a, 高流态（如河流上游，水浅流急）： 粒度较粗的碎屑大多沿底面快速滚（挪）动，纹层将呈平行流向的平面状叠置构筑，形成平行层理。,b, 低流态（如河流下游，水深流缓）：沉积底面会逐渐出现不对称的丘垅，其迎水面较缓，背水面较陡。迎水面颗粒被水流搬运到丘顶后会沿背水面滚落而沉积一个纹层，构成垂直于水流方向的侧向加积构筑。随着时间的推移，丘垅就慢慢向前移动就成了交错层理中的一个层系。,侧向加积,c, 弱流态：水浅，流速很低，沉积底面平坦，纹层呈平面状叠置，但为指向地心、垂直于水流方向的垂向加积构筑，形成水平

18、层理的粉砂岩粉砂质泥岩。,均 匀 垂 向 加 积,d, 静流态：深水环境、水体长期安静少动，由泥级悬浮载体极缓慢垂直沉降构筑出没有纹层的即具块状层理的沉积物。,（8）垂向序列 在某个连续时间段内在某一特定沉积环境中沉积物自下而上逐渐堆叠所构成一个沉积物（岩）序列，这个序列称为该时间段内的垂向序列。 一个垂向序列自下而上的粒度和层理类型和其它特征发生规律性变化，反映构筑过程中包括水动力条件在内的环境条件的改变。 因此，垂向序列成为识别古沉积环境的最重要的依据之一。,整个序列由下向上变粗,河流相的沉积构成（河道及河道边缘沉积）,根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：

19、 1， 牵引流的搬运和沉积过程. 2， 重力流的搬运和沉积过程. 3， 风的搬运和沉积过程. 4， 冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程. 5， 化学搬运和沉积过程. 6， 生物沉积过程.,重力流 又称密度流，是一种沉积物和水(流体)混合而形成的高密度、高粘度的、涌浪式流动的非牛顿流体（不服从牛顿内摩擦定律）.,2.2 , 重力流的搬运和沉积过程,. 高密度、高粘度、涌浪式流动的 非牛顿流体. . 沉积物与水混合作整体流动， . 在搬运和沉积过程中，沉积物运动是主动的.,.低密度、低粘度的牛顿流体, . 以搬运介质（水和气流）的 流动能量驱动沉积物运动. . 在搬运和沉积过程中，沉积 物运动是被动

20、的.,坡积物,冲积扇,水下扇,P,Ph,Pn,f Pn + D Ph f = 摩擦系数, D = 沉积物比重 Pn = 沉积物垂直分量 Ph = 沉积物沿斜坡分量,重 力 流 的 形 成 机 理,重力流形成的基本条件 足够的坡度（一般 5) 充沛的物源 一定的触发机制：地震,重力流可在水上发生，也可在水底发生,重 力 流 分 类,根据重力流的支撑类型将重力流分为四种类型： 碎屑流（泥石流） （Debris flow) 浊流 (Turbidity current) 颗粒流 (Grain flow) 液化流 (liquefied flow),(1) 碎屑流（泥石流 Debris flow）,定义：

21、 由大小不等（一般为砾石级）的碎屑与粘土物质和水混合而形成的高黏度、高密度、整体流动的重力流（类似于混凝土？）。即:石块漂浮在泥质中。重力流体到达坡底后很快静止下来。 支撑机制： 基质(泥为主)支撑（石块漂浮在泥质中）。,垂直序列特征： 一次碎屑流堆积成的垂向序列厚达几十米，它基本上不是颗粒在流体中“沉降”，而是流体整体停止流动的结果，其最大特点是几乎没有机械分异（选）。,沉积产物： 水上或浅水泥石流沉积： 形成山前冲积扇，进入浅湖或浅海形成扇三角洲； 深水泥石流沉积： 在深海大陆斜坡下形成深海扇. 沉积物/岩特点： 泥质砾岩、含砾泥岩，分选性和磨圆差，泥和砾石混杂沉积。,碎屑流(泥石流)沉积

22、的层序模式,(2) 浊 流(Turbidity current),定义： 在水下斜坡上产生的，含大量自悬浮颗粒（泥+砂）和水、以紊乱状态流动的重力流。 支撑机制： 流体内部的紊流上举力. 沉积产物和特点： 在深海或深湖环境中, 可形成具鲍马序列的浊积岩。鲍马序列反映了由重力流向牵引流转化的特点。,浊流沉积形成的鲍马序列*,浊流沉积形成的不完整的鲍马序列,B,A,E,(3), 颗粒流(Grain flow),是一种基本不含泥质而由砂砾（主要是砂）构成的高密度层状塑性流，由斜坡上的先成沉积物在自身重力推动下顺内部剪切面发生。 流动时颗粒以随机碰撞方式将局部的滑动剪切力向各个方向传递、造成更多的剪切

23、滑动面，特别是向下传递将启动更多的下伏颗粒使流体底界剪切面下移，流体规模也随之扩大。 流动过程中，颗粒间的碰撞可以支撑较粗大的砾石并像在碎屑流中那样使砾石向上部移动（如果有砾石的话）。,颗粒流的垂向沉积序列与碎屑流有些类似，但通常只由较干净的砂级颗粒构成，最大厚度也可达几十米。,(4) 液化流(liquefied flow),定义： 富含水的砂质或砂泥质沉积物，在上覆压力或突发外力（地震、海啸等）激发下，内部流体运动产生超空隙压力，导致沉积物液化变成重力流，然后沿斜坡流动形成液化流。 支撑机制： 内部水沸腾产生的空隙压力。 沉积产物： 形成薄中层砂岩，具泄水沟造（泥质充填的泄水管和合叠状构造）

24、。,泄水构造的常见类型 1上飘纹理构造，2碟状构造，3泄水管构造， 4包卷构造，箭头所指为泄水孔或泄水沟.,海 上 石 油 钻 井 平 台,许多油气田的储层是各种重力流成因的砂岩，特别是浊积砂岩,1、北海油田 2、美国文图拉油田 3、墨西哥波萨利卡油田 4、辽河油田,根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）： 1， 牵引流的搬运和沉积过程. 2， 重力流的搬运和沉积过程. 3， 风的搬运和沉积过程. 4， 冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程. 5， 化学搬运和沉积过程. 6， 生物沉积过程.,2.3 风的搬运和沉积作用,风的沉积作用原理与水流相同，但它是通过气体的牵引

25、力的变化来实现搬运和沉积的，颗粒的搬运方式也是滚（挪）动、跳跃和悬浮。但与水相比，空气的密度和粘度要小得多，当流速相同时，空气的搬运力远比水小，因此具有搬运颗粒更细，分选度更高、但磨圆度差（但颗粒表面常具风蚀面毛玻璃状）等三个特征。,风 成 沙 丘,根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）： 1， 牵引流的搬运和沉积过程. 2， 重力流的搬运和沉积过程. 3， 风的搬运和沉积过程. 4， 冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程. 5， 化学搬运和沉积过程. 6， 生物沉积过程.,根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）： 1， 牵引流的搬运和沉

26、积过程. 2， 重力流的搬运和沉积过程. 3， 风的搬运和沉积过程. 4， 冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程. 5， 化学搬运和沉积过程. 6， 生物沉积过程.,2.5, 化学搬运和化学沉积过程,化学风化成分进入水体，有的呈真溶液，有的则呈胶体存在，真溶液或胶体溶液随地表和/或地下径流向汇水盆地搬运, 搬运程中若遇条件适宜，它们之中的相关成分就会彼此结合、通过物态转变形成某种矿物而沉淀出来. 该过程称为化学搬运和化学沉积过程。,氧化物以胶体为主,盐类离子以真溶液为主,化学风化产生的K+1, Na+1, Ca+2, Mg+2, Fe+2, Sr+3, Ba+2, Cl-1, CO3-2, SO4

27、-2离子呈真溶液搬运，在江和河流中，这些离子浓度低，不易沉淀，大部分被搬运到海洋、湖泊之中。真溶液物质被搬运到海洋或湖泊之后，在蒸发量大于淡水补给量的条件下，离子的溶积度达到饱和过饱和状态，开始沉淀形成盐岩沉积，沉淀顺序为：碳酸盐（方解石、菱铁矿）硫酸盐（天青石、石膏）卤化物（钾盐、食盐）。,(1) 真溶液的搬运作用与沉积,氧化物以胶体为主,盐类离子以真溶液为主,(2) 胶体溶液的搬运作用与沉积,低溶解度的金属氧化物（如：Al2O3 、 Fe2O3、 MnO 、 SiO2等）常常以胶体溶液被搬运，胶体颗粒大小介于粘土颗粒与离子之间，靠布朗运动支撑。自然界胶体有正胶体和负胶体之分。同种胶体颗粒带

28、相同电荷，互相排斥，难以沉淀。正负胶体相遇或介质PH值变化导致胶体溶液中和，胶体颗粒之间的相互排斥力消失，它们就会相互凝聚为大的质点，在重力的作用下沉降，成为胶体沉积物。纯化学沉积的硅质岩、铝土岩、锰质岩、铁质岩就是胶体沉积成因的。,格尔木察尔汗盐湖,根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）： 1， 牵引流的搬运和沉积过程. 2， 重力流的搬运和沉积过程. 3， 风的搬运和沉积过程. 4， 冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程. 5， 化学搬运和沉积过程. 6， 生物沉积过程.,6 生物沉积过程 由生命活动直接或间接造成的物质迁移和聚集作用称生物沉积作用。 从现在掌握的

29、资料看，可能从太古代中晚期开始生物就遍布在全球海水中，可能不晚于泥盆纪生物就蔓延到了陆地。现在，在地下1000米以上的深度仍然有生命存在。 地球上的任何生物，包括人在内，都是生物沉积作用的主体。在地质历史中，具重要造岩意义的生物是植物、无脊椎动物和细菌，其时空分布和个体数量都是其它生物所不能与之比拟的。,(1) 生物造岩作用,生命的实质就是生物能动地利用外部物质和能量在从分子到整个个体的多个层次上进行自我复制。从沉积学角度看，它主要通过三种方式或途径来实现物质的迁移和聚集。 生物化学作用产生生物骨骼、硬壳和有机质. 改变环境的物化条件. 机械捕集或粘结外来物质.,(2) 生物构筑沉积岩的方式,

30、 原地生长造架式构筑（如：生物礁 、生物丘/层、叠层石）. 作为化石原地保存在沉积岩中. ）底栖生物壳埋在沉积物中，指示沉积物时代和沉积(平静)环境。 ）游泳或浮游生物壳沉到水底埋在沉积物中，指示沉积物时代。 生物遗体被搬运后与其它造岩原始物质混合式构筑(生物碎屑灰岩, 鲕粒、团粒) 一般不可记录地层年代.,澳大利亚的大堡礁,环礁的航照片，深海背景，中间为高盐度泻湖环礁，生物礁环抵御波浪作用。泻湖环礁由由生物礁环、泻湖和进潮口组成。,礁环,泻湖,进潮口,进潮口,生物（介壳）丘或生物层,含放射虫的现代远洋沉积物,硅质岩中的放射虫分布见右下图，其它为从其中分离的放射虫化石,第三节：沉积物的成岩作用

31、,从各种沉积作用形成的松散沉积物变成坚硬岩石的过程称成岩过程。 广义的成岩作用： 沉积物从最后沉积下来的那一时刻起一直到变质或风化之前，所发生的一切物理、化学和生物化学作用，总称为成岩作用,3.1 成岩作用的阶段划分（p196）, 同生阶段及同生作用(Syndiagenesis）,沉积物沉积下来到被埋藏之前为同生阶段，在此阶段所发生的一切物理、化学或生物作用称同生作用。系统开放，沉积物可与水体交换， Eh值通常较高。, 浅埋成岩作用,指同生作用之后一直到沉积物固结为止为浅埋成岩阶段，发生在此阶段的一切物理、化学和生物作用称成岩作用。 伴随上覆沉积物厚度增大，浅埋成岩作用条件的总体变化趋势是温压

32、升高、层间连通性变差，开放系统变为封闭系统，孔隙水和厌氧细菌的间接生物化学作用增强，Eh值降低。岩石压实、压溶、胶结。,沉积物沉积下来到固结为早期成岩阶段所发生的物理、化学和生物化学作用称早期成岩作用。此间，层间系统从完全的开放系统逐渐向封闭系统转化。,早期成岩作用, 深埋成岩作用,已固结的沉积岩在上覆沉积物厚度进一步加大、温压进一步升高直到变质作用之前所经历的所有作用：以重结晶作用为主。,沉积物固结之后至变质或风化作用开始前为晚期成岩阶段，在此阶段发生的物理、化学作用称晚期成岩作用。此阶段一般使已固结沉积岩的成分、结构和构造等发生进一步变化。,晚期成岩作用, 表生成岩作用,指坚固沉积岩因盆地

33、抬升而逐渐上升到潜水面附近时，受渗流和潜流大气降水影响所发生的作用。主要作用：溶蚀作用、氧化作用。,3.2 成岩作用类型(p198), 压实和压溶作用 胶结作用 溶蚀和交代作用 重结晶作用 氧化-还原作用, 压实和压溶作用,a，压实作用（Compaction）： 指沉积物沉积后在其上覆盖层的重荷下（有时伴有构造形变应力作用），排出水分，降低孔隙度，缩小体积并逐渐固结。这种机械压缩固化作用称为压实作用。,1. 原始沉积物，粒间基质富水，体积大2. 压实只是基质体积减小，基质中片状矿物定向排列；碎屑颗粒坚硬，体积不变3. 进一步压实，颗粒凹凸整合，变为似镶嵌结构,b, 压溶作用 (Pressure

34、 solution),沉积物随埋藏深度的增加，碎屑颗粒接触点上所承受的上覆层的压力或来自构造作用的侧向应力超过正常孔隙流体压力时，颗粒接触处的溶解度增高，将发生溶解作用和晶格变形。,颗粒之间接触类型随压力增大而改变接触类型和变化序列 1点接触，2面接触，3凹凸接触，4缝合线接触 压溶的成分全部进入到粒间水溶液中，它们可在邻近压力较低部位重新参与沉淀矿物的形成。, 溶 蚀 和 交 代 作 用, 胶结作用(Cementation),胶结作用：彼此独立分开的颗粒被胶结物焊结在一起的作用。胶结作用通过粒间水的沉淀、颗粒的溶解再沉淀和粒间作用而实现。,多发生在深埋成岩阶段中 A , 溶蚀 (Corrosion ） 沉积物、胶结物或其它矿物在