沉积岩与沉积相2.1沉积岩原始物质的形成

1、第二章 沉积岩的形成与演化上一讲我们学习了沉积岩的概念，从概念中我们知道沉积岩的形成包括三个阶段：（1）原始物质的形成阶段；（2）沉积物的搬运和沉积作用阶段；（3）沉积后作用阶段。这一讲我们主要介绍第一节内容，沉积岩原始物质的形成。我们知道沉积岩的原始物质有四种来源，其中最主要的就是母岩的风化产物，因此风化作用的概念、类型，风化作用的阶段性及风化产物类型是本讲的重点，希望同学们在学习的过程中给予关注。本讲介绍第一节 沉积岩原始物质的形成 沉积岩的原始物质陆源物质 生物源/生源物质 深源物质 宇宙源物质 母岩风化产物 生物残骸及有机质 火山碎屑+深层卤水 陨石 第一节 沉积岩原始物质的形成 一、

2、母岩的风化作用和产物沉积岩主要原始物质的形成（一）风化作用的概念 地壳表层岩石的一种破坏作用； 因温度的变化，水以及各种酸的溶蚀作用，生物的作用以及各种地质营力的剥蚀作用等，地壳表层的岩石处于不稳定状态，逐渐遭受破坏，转变为风化产物的过程。 第一节 沉积岩原始物质的形成 一、母岩的风化作用和产物沉积岩主要原始物质的形成 风化作用（按性质）分类 物理风化作用 化学风化作用 生物风化作用 机械破碎 母岩破碎化学变化 机械作用化学和生物化学作用 化学成分不变 氧化、水解和溶解 直接作用间接作用 T、晶体生长、重力 氧、水和酸 生物、水、冰、风 碎屑物质（岩石 新矿物 促进和加速化学风 碎屑矿物碎屑）

3、 粘土矿物和化学沉淀物质 化作用进行 第一节 沉积岩原始物质的形成 水解作用断层与解理花岗岩中的根劈第一节 沉积岩原始物质的形成 一、母岩的风化作用和产物沉积岩主要原始物质的形成岩石矿物的集合体元素组成元素矿物岩石的风化特征 第一节 沉积岩原始物质的形成 一、母岩的风化作用和产物沉积岩主要原始物质的形成（二）元素的风化分异 在相同的特定风化条件下，各类造岩元素由于从母岩中析出的难易程度不同，而按一定顺序从母岩中分离出来的现象。 某些元素的淋滤分散和另一些元素的残积、富集。 第一节 沉积岩原始物质的形成 “水迁移系数kx”衡量元素在风化带中的迁移能力1.最易迁移元素（Kx=n10n102） Cl

4、,Br,I,S等以卤族元素为主；2.易迁移元素（Kx=nn10） Ca,Mg,Na,F,Sr,K,Zn等碱（土）金属3.迁移元素（Kx= n10-1n） Cu,Ni,Co,V,Mn,Si（硅酸盐中）,P；4.惰性（微弱迁移）元素（Kxn10-1） Fe,Al,Ti,Sc,Y, Tr5.几乎不迁移元素（Kxn10-10） Si（石英） 元素迁移序列第一节 沉积岩原始物质的形成 （三）主要造岩矿物的风化及其产物 1.石英在风化作用过程中稳定性最高，一般只发生机械破碎作用,几乎不发生化学溶解作用。 碎屑沉积岩最主要的造岩矿物，在岩石中平均含量达66.8%。第一节 沉积岩原始物质的形成 （三）主要造岩

5、矿物的风化及其产物 2.长石 长石风化稳定性仅次于石英 钾长石 多钠的酸性斜长石 斜长石 中性斜长石 多钙的基性斜长石 沉积岩中钾长石多于斜长石第一节 沉积岩原始物质的形成 （1）钾长石KAlSi3O8K1Al2(Si,Al)4O10OH2nH2OAl4Si4O10OH8SiO2nH2O（蛋白石）Al2O3nH2O（铝土矿）析出K,Si析出K,Al钾长石 +H2O水云母+H2O 高岭石（2）斜长石的风化作用与产物同钾长石相似 斜长石蒙脱石高岭石蛋白石铝土矿第一节 沉积岩原始物质的形成 3.云母白云母（K）的抗风化能力较强，在沉积岩中较常见。 析出钾，加入水水白云母高岭石黑云母（Fe、Mg）的抗

6、风化能力比白云母差得多。 析出K、Mg，加水蛭石绿泥石褐铁矿4.铁镁硅酸盐矿物抗风化能力比石英、长石、云母差得多 橄榄石辉石伊利石蒙脱石蛋白石、铝土矿7.硫酸盐矿物、硫化物矿物，卤化物矿物最易溶于水中，呈溶液态流失8.岩浆岩、变质岩次要矿物或副矿物风化稳定性差别很大石榴石、锆英石、刚玉、电气石、金红石、磁铁矿、榍石、蓝晶石、独居石、红柱石等风化稳定性较大 沉积岩中的重矿物第一节 沉积岩原始物质的形成 （四）母岩的风化及其产物 1.各种岩石的风化及其产物岩石是矿物的集合体不同的岩石矿物组成不同再加上结构、产状、形成背景等差异母岩风化的差异性第一节 沉积岩原始物质的形成 石 英：机械破碎 砂粒钾

7、长 石：K2O 成为碳酸盐、氯化物进入溶液 溶解物质 Al2O3 水化后成为含水硅酸盐 粘土 SiO2 少部分游离出来 溶解物质斜 长 石：Na2O, CaO 碳酸盐、氯化物，溶于水 溶解物质Al2O3,SiO2 同钾长石白 云 母：较少分解 云母碎片黑 云 母：H2O 水溶液 K2O，Al2O3，SiO2 同钾长石 (Mg,Fe)O碳酸盐,氯化物,赤铁矿,褐铁矿 溶解物质及色素副矿物：锆石、磷灰石 重矿物 花岗岩第一节 沉积岩原始物质的形成 （四）母岩的风化及其产物 2.母岩风化作用的阶段性由于母岩中的各种化学成分在风化作用中转移性质的不同，母岩的风化作用具有明显的阶段性。波雷诺夫将结晶岩的

8、风化过程分为四个阶段，在各阶段中，各有其独特的风化产物（以玄武岩为例）。第一节 沉积岩原始物质的形成 A.机械破碎阶段（碎屑阶段）物理风化为主岩石或矿物的碎屑玄武岩的主要矿物成分以辉石和斜长石为代表第一节 沉积岩原始物质的形成 B.饱和硅铝阶段：化学风化开始，氯化物和硫酸盐全部被溶解，带出Cl-和SO42-；O2和H2O共同作用辉石和斜长石等铝硅酸盐和硅酸盐矿物分解，游离出碱金属和碱土金属（Na+, K+, Ca2+, Mg2+）离子，Ca2+、Na+流失比K+、Mg2+要快些；析出的阳离子使溶液呈碱性或中性，并使部分SiO2转入溶液；形成少量粘土矿物蒙脱石、水云母、还可出现拜来石、绿泥石等。

9、碳酸钙开始堆积。第一节 沉积岩原始物质的形成 C.酸性硅铝阶段：粘土型风化作用 几乎全部的Ca2+、Na+、K+、Mg2+被带走， SiO2进一步进入溶液，介质由中/碱性转为酸性， 形成不含Ca2+、Na+、K+、Mg2+的高岭石、变埃洛石等粘土矿物,上个阶段形成的蒙脱石、水云母被破坏第一节 沉积岩原始物质的形成 D.铝铁土阶段：风化作用的最后阶段硅酸盐矿物彻底地分解，全部可移动元素都被带走。铁和铝的氧化物和小部分SiO2以胶体状态在酸性介质中聚集，原地形成水铝矿、褐铁矿、针铁矿、赤铁矿和蛋白石。堆积物是一种红色疏松的铁质或铝质土壤,也称红土。到达这个阶段的风化作用通常也称为红土型风化作用第一

10、节 沉积岩原始物质的形成 上述四个阶段是一个完整的母岩风化过程，但并不是所有的结晶岩风化作用都能进行到底。风化作用能否达到最后的铝铁土阶段，取决于母岩岩性、气候、地形、地壳运动强度、风化时间长短等因素，尤其是气候因素。1）机械破碎阶段 2）饱和硅铝阶段3）酸性硅铝阶段 4）铝铁土阶段第一节 沉积岩原始物质的形成 3.母岩风化产物的类型（1）碎屑残留物质母岩岩屑或矿物碎屑，在风化作用的第一阶段最发育（2）新生成的矿物-“化学风化物质”化学风化作用过程中新生成的矿物水白云母、高岭石、蒙脱石、蛋白石、铝土矿、褐铁矿等（3）溶解物质化学风化中被溶解的Cl、S、Ca、Na、Mg、K、Si、Fe、Al、P

11、。第一节 沉积岩原始物质的形成 三类风化产物构成最重要的三类沉积岩的基本物质 碎屑残留物质化学风化物质（陆源）碎屑物质碎屑岩主要的原始物质 溶解物质化学岩、生物化学岩和生物岩风化产物的性质影响以后所生成的沉积岩的性质从母岩的风化作用开始，沉积岩的形成作用就开始了第一节 沉积岩原始物质的形成 （五）风化壳1.风化壳或风化带的概念由风化残留物质组成的地表岩石的表层部分已风化了的地表岩石的表层部分2.风化壳的厚度决定于母岩性质、气候、地形、构造等因素 母岩性质是最根本的因素 气候湿热、地形平坦、构造活动比较稳定，则风化壳厚度较大。第一节 沉积岩原始物质的形成 3.古风化壳风化壳分为古代和现代的，以第三纪为界古风化壳是没有经过搬运的沉积岩古风化壳有很重要的地质意义和经济意义地壳上升、沉积间断、不整合的重要标志古地理、古气候分析的重要依据蕴藏重要的非金属和金属矿产在风化壳下或其中还可以形成油气藏现代风化壳泰山群片麻岩馒头组石灰岩古风化壳第一节 沉积岩原始物质的形成 第一节 沉积岩原始物质的形成 二、沉积物的其它来源（一）生物成因（生物源）的沉积物1.无机成分为主的生物残骸生物的硬体部分保存为化石/生物碎片：碳酸盐、磷酸盐和硅质等2.有机生物残体有机质植物体和动物的软体部分 转化为石油、天然气、油页岩、煤等 分散状态