第二部分沉积岩石学课件

1、第二部分 沉积岩石学第一章 沉积岩的形成过程及一般特征 沉积岩的概念 沉积岩的形成过程 沉积岩的构造 沉积岩的分类及主要类型一、沉积岩的基本概念沉积岩是在地表和接近地表的条件下，在常温常压下由风化作用、生物作用和某些火山作用形成的物质经过搬运作用、沉积作用和成岩作用形成的一类岩石。需要说明：常温常压指地表条件下，与岩浆岩和变质岩形成温度压力条件有所区别，并非指普通物理学中的25和1大气压。 在地表条件下，极地地区最低气温可达-70。在深水地区压力一般在20大气压以内。地表环境富O2、CO2，因而沉积岩中含CO2、H2O成分较多。生物作用在石灰岩、硅质岩等沉积岩的形成过程中，生物作用很重要。某些

2、火山作用指火山活动可形成大量火山碎屑，火山碎屑经过搬运、沉积和成岩作用后形成沉积岩（火山碎屑岩）。在发生的沉积作用九寨沟泉华在发生的沉积作用九寨沟泉华已经形成的沉积岩弧前盆地深海扇沉积，日本九州岛第三系(刘焕杰摄，1992)已经形成的沉积岩二、沉积岩的形成过程3个阶段：1、原始物质的生成阶段2、原始物质向沉积物的转变阶段3、沉积物的固结与持续演化阶段沉积物的成岩作用沉积物的来源沉积物的搬运和沉积作用（一）沉积物的来源来源母岩风化产物已形成的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩）经风化作用形成的物质生物物质生物活动及其遗体分解而成的有机物质火山物质火山作用喷出的固体碎屑物质宇宙物质降落在地球上的天体物质

3、，陨石、宇宙尘埃等风化作用是地壳表层岩石在温度变化、大气、水和生物等各种因素作用下，发生机械破碎和化学变化的作用。分为物理风化 化学风化 生物风化作用1、风化作用物理风化作用由各种因素造成岩石发生机械破碎，而没有成分的改变。母岩经过物理风化作用形成的碎屑矿物为陆源碎屑矿物。化学风化作用母岩的矿物在富含O2、CO2、H2O和有机质等条件下发生化学分解，一部分被带走，一部分形成新生矿物，这种作用叫做化学风化作用。 常见的化学风化作用有氧化作用、水化作用、水解作用和酸解作用。化学风化作用不仅使母岩发生破碎，而且使其矿物成分和化学成分发生本质的改变，并形成新矿物，在沉积岩形成过程中产生的新生矿物称为自

4、生矿物。 氧化作用：2Fe2SiO4+O2+4H2O 2Fe2O3+2H4SiO4 水解作用：Mg2SiO4+4H2O 2Mg2+4OH-+2H4SiO4产物溶解物质，易溶的金属阳离子：Li+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 难溶物质，胶体溶液：Fe 3 + 、Al 3 +等注意化学风化作用最常见的是石灰岩地区，其结果形成溶洞、喀斯特地形。根劈现象生物风化作用由生物不同造成的岩石风化，即有机械破碎，又有化学分解，其中生物化学风化是主要的。风化作用强度的影响因素气候高温、潮湿热带地区以化学风化为主地形高差大则以物理风化为主，平原地区以化学风 化为主2、常见造岩矿物在风化中的稳定性长石：较不稳定

5、，生成K+、Na+、Ca2+溶解物质，Al2O3难溶物质、粘土矿物铁镁矿物：橄榄石、辉石、角闪石等在地表不稳定，主要生成铁质残积物云母：较稳定白云母水云母高岭石（碱性）蒙脱石黑云母水云母或绿泥石高岭石石英、玉髓、蛋白石等SiO2：稳定性强，几乎只发生机械破碎，最常见的碎屑常破碎，粘土矿物：地表条件稳定。碳酸盐矿物：在 CO2+H2O条件下溶解。 CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2 风化作用的总趋势是使被改造的母岩发生物理的和化学的变化，使母岩解体并产生在地表条件下稳定的、新的物质成分。风化产物按性质可分三类：3、风化作用的产物 碎屑物质石英、长石、其它矿物、岩屑。不溶残余物Al2O3

6、、SiO2、Fe2O3等残留原地形成的粘土或铁矿物。溶解物质河水带走。形成石灰岩、盐岩，锰、铁、磷质矿物等。（二）沉积物的搬运和沉积作用 1、机械搬运与沉积作用2、化学搬运与沉积作用3、生物搬运和沉积作用1、机械搬运作用流水搬运介质：流水（河流） 搬运能力：与流量有关 碎屑粒度：与流速（能量）有关 搬运方式：滚动、跳跃、悬浮搬运水盆地搬运介质：波浪（海洋、湖泊），能量来自 波浪、潮汐及洋流等 搬运能力：与流量有关 碎屑粒度：与流速（能量）有关，近岸 大、远岸小 搬运方式：滚动、跳跃、悬浮搬运风的搬运介质：风 搬运能力：较弱，但搬运距离远 碎屑粒度：粒度细、磨蚀强烈 搬运方式：滚动、跳跃、悬浮搬

7、运冰川搬运介质：冰的移动 搬运能力：强 碎屑粒度：大小混杂 搬运方式：悬浮搬运-溶解物质的搬运作用真溶液搬运取决于溶解度，溶解度大、水流量大， 则搬运量大胶体溶液搬运取决于介质的理化性质，如PH值等2、化学搬运作用沉积作用分类 在搬运作用过程中，因介质能量下降、溶液过饱和、胶体絮凝等原因，是搬运物停止搬运，沉积的过程称为沉积作用，所形成的未固结物质成为沉积物。机械沉积作用化学沉积作用生物和生物化学沉积作用作为碎屑物质搬运和沉积的流体，自然界存在两种类型：1、牵引流：低粘度、低密度的水流。即含少量沉积物的水流，如河流、海流、波浪流、潮汐流等2、沉积物重力流：高密度水流。含大量的沉积物浊流、泥石流

8、等沉积作用主要的沉积理论：牵引流的两种形态层流底层存在使得沉积物于流体之间的界面上不断发生的搬运和沉积非常活跃水动力与傅劳德数FrV流速L水深g重力加速度Fr1 低流态，缓流Fr1 高流态，急流Fr1 临界状态牵引流的搬运方式：d 2mm时，滚动形式d 20.05mm时，跳跃形式d 0.050.005mm时，悬浮形式d 0.005时，悬浮并向胶体转化普通天然水流中，类石英、长石及比重相当者的一般规律床沙形体迁移过程在层内留下的痕迹就是层理沉积分异作用沉积物在搬运和沉积过程中按粒度、形状、比重、矿物成分和化学成分在地表依次沉积下来的现象机械分异作用因沉积物粒度、形状、比重和搬运介质 性质和速度引

9、起的分异作用化学分异作用因溶解度等引起的分异作用实例砾 砂 粘土金 黄铁矿 铬铁矿 石墨 琥珀 Al2O3 Fe2O3 MnO2 SiO2nH2O FeCO3 MnCO3 CaCO3 CaSO42H2ONaCl KCl （溶解度依次加大）3、生物的搬运与沉积作用（）生物遗体直接堆积成岩（）生物改变介质的pH值，促使化学物质沉积（）生物捕捉、粘结和障积作用（三）沉积物的成岩作用1、概念2、成岩作用的阶段划分3、主要成岩作用1、概念 沉积岩形成于三个阶段，即沉积物的来源；沉积物的搬运和沉积；沉积物的固结和持续演化阶段（即沉积期后变化）。 沉积物的沉积期后变化即从沉积物沉积之后到沉积岩发生变质作用之

10、前发生的一系列变化，又称沉积物的成岩作用。成岩作用早期成岩作用晚期成岩作用同生作用浅埋藏作用深埋藏作用表生作用变质作用风化作用2、成岩作用的阶段划分压实作用现由于上覆沉积物的静压力作用使松散 的沉积物体积缩小、孔隙减小、密度增大的 作用。3、主要成岩作用胶结作用松散的沉积物由化学沉淀物质或其他物 质粘结而变成坚硬岩石的作用。常见胶结物有：硅质、钙质、铁质、泥质等重结晶作用沉积物的矿物成分由于溶解或局部溶 解、固体扩散等作用，是物质质点发 生重新排列组成的现象，一般表现为 晶体颗粒加大。交代作用沉积物在成岩作用过程中，通过矿物间 化学反应，已存在的矿物被另外的矿物 所取代的作用。成岩矿物的形成在

11、成岩作用过程中，还可以形成 一些新的矿物，称之为自生矿 物。如石英、长石、方解石等。三 沉积岩的构造层状构造是沉积岩最典型的特征，是沉积岩最主要要的构造特征，也是区别于岩浆岩、变质岩的主要标志之一。岩层：沉积岩的最基本单位，同一岩层具有基本均一的成分、结构、构造和颜色。岩层之间的界面称为岩层面。岩层按照厚度划分：块状层 : 岩层厚度 1m厚层 : 0.51m中厚层: 0.1 0.5m薄层：FeO K2O、 Na2O含量低于岩浆岩 富含H2O、 CO2 富含有机质1 成分特征常见矿物石英、粘土矿物、方解石、白云石、白云母、长石类、玉髓、石膏、硬石膏、蛋白石、盐类矿物等。2）矿物成分特征重矿物铁、

12、铝、锰的氧化物和氢氧化物矿物和锆石、电气石、石榴子石等。沉积岩矿物他生矿物自生矿物陆源碎屑矿物火山碎屑矿物原生矿物次生矿物例如正长石易风化为高岭石等3）分类（按成因划分）：1 成分特征1）分类:沉积岩的颜色可分为继承色碎屑岩的颜色常取决于其中碎屑颗粒的颜色，这是继承了原生母岩的颜色称为继承色自生色在沉积成岩中形成的新矿物（自生矿物）显示的颜色次生色在岩石的表生阶段和风化阶段矿物变化，形成新的矿物（次生矿物），而产生的颜色。2、颜色2）颜色与沉积环境的关系灰-黑色：还原环境，有机质或黄铁矿、硫铁矿所显示的颜色。红-黄色褐色：氧化环境，高价铁氧化物和氢氧化物显示。绿色：低价铁显示的颜色，如绿泥石、海