沉积岩的基本特征及形成过程

一.沉积岩的基本特征

沉积岩的定义：组成岩石圈的三大类岩石（岩浆岩、变质岩、沉积岩）之一.

是在地壳表层条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等原始物质成分，经过搬运作用、沉积作用及沉积后作用而形成的一类岩石。第一节沉积岩的基本特征及形成过程1,地壳表层条件

常温、常压;

水和大气的作用,生物和生物化学的作用,重力作用.A.地壳表层的范围水圈生物圈岩石圈地壳表层沉积圈大气圈（一）对沉积岩概念的解释a,温度地表最高温度南非85℃

地表最低温度北极-70℃b,压力

地表1atm

海(洋)底最大约1100atm

一般小于20atm常温常压B.地壳表层条件特征c,水和大气的作用

水成岩、风成岩、冰碛岩d,生物作用

生物遗体——“生物岩”——生物礁石灰岩和煤

生物化学作用——“生物化学岩”e,重力作用

洪水、泥石流、水底滑塌、雪崩、地震……水和大气的作用占主导

水和大气是母岩风化的主要营力，也是母岩风化产物以及火山物质等搬运的主要介质。由于绝大部分沉积岩都是在水体中沉积的，所以曾有人称之为“水成岩”。（现在看来，该观点并不准确：此外还有风成、冰成等等沉积岩。

生物作用的参与生物作用和生物化学作用是沉积岩形成的重要因素。现代海洋中的碳酸盐岩，90％以上源于生物；沉积岩形成过程中，生物及生物作用的参很常见于主要体现在三个方面：

.生物死亡后，其骨骼、硬壳堆积形成直接堆积成岩石，即所谓的“生物岩”，如生物礁灰岩、硅藻岩和煤等。

.是通过生物的生命活动制造沉积岩的原始产物（如：粪粒、生物打洞产生的团粒等及生物粘液）；

.生物在新陈代谢中引起周围介质物理化学条件的变化，从而引起某些化学物质的沉淀和自生矿物的形成例如，海中藻类进行光合作用，吸收海水中的CO2可以引起碳酸钙的沉淀，形成石灰岩。现代深海海底

由放射虫壳体堆积成的软泥现代海底的珊瑚礁地下煤矿2.母岩地表上出露的、供给沉积岩原始物质成分的岩石，主要指早于该沉积岩而存在的岩浆岩、变质岩和较老的沉积岩。A，母源区：

母岩所分布的地区。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。又称陆源区、物源区或剥蚀区。B，风化作用是地壳表层岩石的一种破坏作用.在母岩区，母岩通过物理或化学风化作用进行机械破碎和化学分解、形成各种风化产物。山体（母源区）盆地（沉积区）

母源区遭受剥蚀并供给沉积物，沉积区接受沉积物。3，几个相关概念

.沉积岩石学（SedimentaryPetrography）是研究沉积岩（包括沉积矿产）的物质成分、结构构造、分类和形成作用，以及沉积环境分布规律的一门地质科学。是岩石学的一部分，但又是一门独立的学科。三大岩石在岩石圈中的分布岩浆岩岩浆岩变质岩沉积岩2,沉积岩的分布（一）空间广泛面积:3/4陆地面积，100%海底面积由此可知，沉积岩主要分布在岩石圈的上部和表层部分。体积:地壳总体积的越7%（二）时间历久地壳上最古老岩石的年龄为46×108a沉积圈岩石最老年龄达36×108a4.沉积岩石学的研究意义

.地球科学理论研究的基础之一.

沉积岩(物)地层中记录了45亿年来地球表层的变迁和重大地质事件.它是地层、化石、年代信息的载体。既属于地球物质学科的分支又有涉及到地球表层学科领域。

沉积岩(物)的物质成分中还蕴含着地球深部的信息;近年来的研究发现,沉积岩的稀土元素、微量元素、Sr同位素和Nd同位素等物质成分中蕴含着与地壳构造演化密切相关的地球深部信息。这些信息,可作为判断沉积物受深部幔源物质影响的重要证据。

.生态环境研究的基础现代湖泊、深海沉积系列纪录了气候和生态环境的变化等。地表环境十分复杂（如海陆分布、气候条件、生物状况等），同一时代不同地区或同一地区不同时代，其地理环境往往不同，从而所形成的沉积岩也互有差异，各种沉积岩(物)都毫无例外地记录下来沉积当时的地理环境信息。因此，沉积岩(物)是重塑地球历史和恢复古地理环境的重要依据。

.能源矿产与其它沉积矿产研究的基础沉积岩层中蕴藏着煤、石油、铁、锰、铝土、磷、石膏、盐、钾盐、石灰岩等矿产资源。特别是盐类矿产和可燃有机能源矿产几乎全部蕴藏在沉积层中。世界资源总储量的75％－85％是沉积和沉积变质成因的。

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.沉积物的固成岩结和持续演化阶段.(二).沉积岩的形成过程大致可分为以下几个阶段：

以上三个阶段对沉积岩的影响都是深刻的，也是造成沉积岩物质成分、结构构造多样性和时空分布复杂性的直接原因。3.沉积物的固成岩结和持续演化阶段（沉积下来的物质，经固结成岩及成岩期后的改造).2.原始物质向沉积物的转变阶段（沉积物的形成阶段，原始物质经搬运后开始沉积下来）

1.原始物质的生成阶段（主要是母岩的风化产物、火山物质、有机物质以及宇宙物质等）沉积岩原始物质的生成陆源物质生物源/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陨石★★★★★★★★★★沉积岩的形成过程与形成阶段原始物质沉积物的搬运沉积后作用阶段形成阶段和沉积作用阶段原始物质

沉积物

沉积岩搬运

沉积后作用沉积

.原始物质的生成阶段原始物质的来源区:整个地壳表层。原始物质的生成方式：

母岩风化：指母岩的物理、化学和生物风化（是提供原始物质的主要来源）。

火山物质：指火山喷发而成的固体碎屑产物。

宇宙物质：降落于地球上的天体物质，如陨石等。

生物物质：由生物生活动及其遗体分解而生成的有机质。.母岩风化提供的原始物质类型(p162)由物理风化形成由化学风化形成

碎屑物质:由母岩机械崩解形成的岩石或单个晶体的碎块，又称陆源碎屑。化学物质:是由母岩释放出来的各种离解离子和胶体离子、是化学或生物化学的作用结果.

不溶残积物：母岩矿物的化学风化的不彻底,留下一些过渡性或性质相对稳定的中间产物，其中最常见的是粘土矿物和铁、锰、铝等的氧化物或其水化物.

宇宙所提供的原始物质指直接来自宇宙的物质，包括陨石和宇宙尘。

宇宙尘：又称微球粒，大小都不到0.5mm，成分主要是富铁镁的硅酸盐、如橄榄石、辉石或磁铁矿、方铁矿等;

陨石：主要为小行星的撞入事件，它们进入地球轨道后经过大气层烧蚀后的残体。大部分物质在烧蚀过程中呈细尘状弥散于大气之中，少数最终都要进入地表。

由于陨石的出现，一些在地球上原本十分稀少分散、而在宇宙空间却比较丰富的化学元素就会明显改变当时或稍后地表沉积物中的元素组成。典型例子是白垩纪和第三纪之间的界线粘土层中的铱含量在全球范围内突然跃升了好几个数量级。类似的异常还出现在许多地方始新世和渐新世、二叠纪和三叠纪、震旦纪和寒武纪之间的界线层中。

陨石在沉积岩中所占比例虽少，对沉积岩本身的影响也是微乎其微的，但十分关键，它是地质时期星际事件的记载，对揭示生物乃至整个地球演化历史却有深远的意义。陨石的大小悬殊，从几百克到数十吨。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。狮子座流星雨2.原始物质向沉积物的转变阶段:

各种原始物质借助水、风、冰川和被搬运物自身的重力等方式，进行搬运并在沉积盆地内沉积下来，形成疏松多孔、大多还富含水分的地表堆积物，即沉积物（Deposits）.沉积岩沉积物3.沉积物的固结成岩和后期改造阶段:

1).从疏松多孔、富含水分的沉积物到致密坚硬、少含水分沉积岩，还需经过一系列的固结成岩过程。

2).固结成岩后的沉积岩至变质或遭受风化之前，在不同的埋藏深度还会经历各种成岩期后生改造作用.唐山赵各庄长山沟剖面—马家沟组的溶蚀现象成岩期后生改造作用唐山赵各庄长山沟剖面—马家沟组的溶蚀现象成岩期后生改造作用一.沉积岩的矿物成分

由于原始物质中的碎屑物质可来自任何类型的母岩，所以岩浆岩和变质岩中的所有矿物都可在沉积岩中出现。沉积岩中已经知道的矿物已达160种以上，但它们中的绝大多数都比较稀少或分散。第二节沉积岩的物质成分和颜色

1.常见矿物约20余种，而且存在于同一岩石中的矿物还多不超过5-6种，有些仅1-3种。

2.高温矿物罕见：橄榄石、辉石、角闪石及基性斜长石不出现/甚少。

3.低温矿物富集：钾长石、酸性斜长石和石英广泛存在

4.沉积岩中有特有的自生矿物：氧化物和氢氧化物、粘土矿物、盐类矿物、碳酸盐矿物二.沉积岩的化学成分沉积岩和岩浆岩的平均化学成分十分接近

1.两者铁的含量大体相等

2.沉积岩中碱金属含量远低于岩浆岩，尤其是钠含量

3.沉积岩中富含CO2和H2O4.存在大量有机质：煤、沥青、干酪根三、碎屑岩颜色的成因类型

（一）按成因分类：继承色、自生色和次生色。1、继承色：继承色主要决定于碎屑颗粒的颜色。如长石砂岩多呈红色，石英砂岩呈白色。2、自生色：决定于自生矿物的颜色。含海绿石或鲕绿泥石的岩石常呈各种色调的绿色和黄绿。3、次生色：是在后生作用阶段或风化过程中，原生组分发生次生变化，由新生成的次生矿物所造成的颜色。是由氧化作用或还原作用、水化作用或脱水作用，以及各种矿物

(化合物)常入岩石中或从岩石中析出等引起的。（二）、引起碎屑岩颜色的原因

碎屑岩的颜色主要决定岩石中所含的染色物质--色素。

色素离子：Fe3+、Fe2+、Mn2+、S、C(有机碳)1、灰色和黑色大多数岩石的灰色和黑色是因为存在有机质(炭质、沥青质)或分散状硫化铁(黄铁矿、白铁矿)造成的。这种原生色往往表明岩石形成于还原或强还原环境中。2、红、棕、黄色通常是由于岩石中含有铁的氧化物或氢氧化物(赤铁矿、褐铁矿等）染色的结果，若系自生色，则表示沉积时为氧化或强氧化环境。3，蓝色、青色是硬石膏、天青石、石膏、石盐等特有的颜色。有时蓝色是由蓝铁矿和蓝铜矿引起的。4，紫色与氧化铁或氧化锰有关，有时则由于含土状萤石之故。3、绿色多数是由于其中含有低价铁的矿物，如海绿石等所致；少数是由于含铜的化合物所致，如含孔雀石而呈鲜艳的绿色。若系自生色，绿色一般反映弱氧化或弱还原环境。除自生矿物外，碎屑岩的绿色有时由于含有绿色的碎屑矿物，如角闪石、阳起石、绿泥石、绿帘石等所致。

第三节沉积岩的分类

.本教材的分类;根据造岩原始物质的成因和来源首先分为两大类:

它生沉积岩:主要由它生矿物构成的沉积岩.

自生沉积岩:主要由自生矿物构成的沉积岩.

两大类又可进一步细分类，有的按结构（粒度）分类，有的按主要组分的成分类，有的按主要组分的成因分类。

.它生矿物（Allogenicminerals）它生矿物是指从母岩继承来的矿物，即,在沉积岩形成作用开始之前就已经生成或已经存在的矿物。它生矿物是母岩以晶体碎屑或岩石碎屑形式提供给沉积岩的，可看成是沉积岩对母岩矿物的继承，故也称继承矿物。它生矿物的继承来源为:陆源碎屑矿物、火山碎屑矿物和宇宙物质。

主要的它生矿物：石英、长石、云母和岩屑。2.自生矿物(Authigenicminerals)

是在沉积岩的沉积和成岩过程中，以化学或生物化学方式新生成的矿物。简单的说，是由所赋存沉积岩自己生成的矿物。

.物质来源及成因：由母岩提供的化学溶解物质和粘土物质在一定的物理化学条件下新生而成。

.常见的典型自生矿物有:粘土矿物、方解石、白云石、石英、玉髓、海绿石、石膏、铁锰氧化物或其水化物，其次是黄铁矿、菱铁矿、铝的氧化物或氢氧化物。

.本教材的分类;根据造岩原始物质的成因和来源首先分为两大类:它生沉积岩:主要由它生矿物构成的沉积岩，自生沉积岩:主要由自生矿物构成的沉积岩.

两大类又可进一步细分类，有的按结构（粒度