沉積巖形成與特征

1、巖石總論巖石的概念：自然（由地質(zhì)作用）形成的，由一種或多種礦物或由其他巖石碎屑所組成的集合體。如：石灰?guī)r是由方解石組成的集合體；花崗巖是由石英、長石、云母等多種礦物組成的集合體；礫巖巖是由巖石碎屑所組成的集合體。礫巖1巖石的分類按照成因一般把巖石劃分成三大類： 巖漿巖(igneous rock) 沉積巖(sedimentary rock) 變質(zhì)巖(metamorphic rock) 他們共同組成了地殼，但它們在地殼中的分布和數(shù)量都是很不均一的 。2沉積巖 在地表或近的條件下，由母巖風(fēng)化剝蝕的的產(chǎn)物，經(jīng)搬運(yùn)、沉積和固結(jié)而形成的巖石，以及由化學(xué)作用形成的巖石。三大類巖石之一沉積巖3的巖石叫侵入巖；

2、若巖漿噴出地表冷凝形成的巖石叫噴出巖。三大類巖石之二巖漿巖巖漿巖 是巖漿冷凝形成的巖石。巖漿巖又可分為兩類：侵入巖和噴出巖（火山巖）。若巖漿在地表以下冷凝形成4三大類巖石之三變質(zhì)巖變質(zhì)巖 是地殼中已形成的巖石（包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖）在高溫、高壓以及化學(xué)活動(dòng)性流體的作用下，使原來巖石成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造發(fā)生改變再造形成的巖石。變質(zhì)巖其數(shù)量在地殼中介于巖漿巖和沉積巖之間，但向下的延伸一般要比沉積巖深。常見的變質(zhì)巖有：大理巖、石英巖、蛇紋巖、板巖、千枚巖、片巖、片麻巖等 5巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造結(jié)構(gòu)：一般是指組成巖石的礦物或碎屑個(gè)體本身的特征。對沉積巖來講:是指碎屑顆粒的大小，磨圓度和分選性(即大小均一

3、度)等，反映了沉積巖的搬運(yùn)距離、搬運(yùn)介質(zhì)條件，研究巖石的結(jié)構(gòu)就可以追溯它們的形成環(huán)境，判斷形成時(shí)的地質(zhì)背景和地理環(huán)境，了解形成時(shí)的、古地理古氣候條件等。，6 巖石構(gòu)造：是指由組成巖石的各種礦物的整體排列方式或分布均勻程度，以及固結(jié)的緊密程度等所顯示的巖石總體外貌特征。如礦物在巖石中定向排列顯出明顯的定向性稱片理構(gòu)造；沉積巖中物質(zhì)成分分層沉積或大小分層沉積顯示的分層特征稱層理構(gòu)造；巖石中礦物或碎屑分布無明顯定向而又固結(jié)牢固者稱塊狀構(gòu)造；7 結(jié)構(gòu)和構(gòu)造區(qū)別與聯(lián)系：任何一個(gè)巖石的塊體或標(biāo)本都同時(shí)具有其自身的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，結(jié)構(gòu)、構(gòu)造都是由巖石的生成環(huán)境或條件所決定的但又是完全不同的兩個(gè)概念，各有其具體涵

4、義，結(jié)構(gòu)是相對微觀的個(gè)體（巖石中的礦物顆粒、碎屑）特征，構(gòu)造是宏觀的整體特征 8第4講 沉積巖的形成及特征沉積巖的概念沉積物的形成過程風(fēng)化產(chǎn)物的搬運(yùn)和沉積成巖作用5. 沉積巖的一般特征91 沉積巖的概念沉積巖是常溫常壓下，由風(fēng)化作用、生物作用和火山作用產(chǎn)生的物質(zhì)，經(jīng)搬運(yùn)、沉積、成巖；以及由化學(xué)作用形成的巖石。10沉積巖的分布及特點(diǎn) 體積、面積：約占巖石圈體積的5%；陸地面積的大約75%為沉積巖所覆蓋 厚度：變化很大，0幾十公里，地槽區(qū)厚，地臺(tái)區(qū)薄。 類型：自然界分布最多的是粘土巖（頁巖、泥巖），其次是砂巖和石灰?guī)r，占沉積巖總量的95%以上。 產(chǎn)出狀態(tài)：層狀或水平地覆蓋于地表或以不同角度傾斜堆疊

5、于地表，但往下延伸的深度一般不大。生命演化、海陸變遷的記錄儀是大量沉積礦產(chǎn)的蘊(yùn)藏地和工程地質(zhì)工作的主要場所：如：煤、石油、鐵、錳112 沉積巖的形成階段與過程1）沉積巖原始物質(zhì)形成階段（主要是母巖風(fēng)化產(chǎn)物）2）沉積物質(zhì)的搬運(yùn)和沉積階段（沉積物的形成階段） 3）沉積后作用階段（包括沉積物的同生作用和準(zhǔn)同生作用階段、沉積物的成巖作用階段、沉積巖的后生作用階段）12沉積物的形成過程1）沉積物的來源沉積物組成沉積巖的物質(zhì)來源包括： 母巖風(fēng)化 生物物質(zhì) 火山物質(zhì) 宇宙物質(zhì)13母巖風(fēng)化作用風(fēng)化作用：堅(jiān)硬巖石、礦物在原地與大氣、水及生物接觸過程中產(chǎn)生物理、化學(xué)變化而形成松散堆積物的過程。風(fēng)化作用的類型物理風(fēng)

6、化作用：機(jī)械破碎而不改變其化學(xué)成分化學(xué)風(fēng)化作用：發(fā)生化學(xué)變化產(chǎn)生新物質(zhì)生物風(fēng)化作用：生物對巖石產(chǎn)生的破壞作用沉積物的形成14物理風(fēng)化作用 巖石的釋荷、熱脹冷縮、水的凍融風(fēng)化作用的類型15化學(xué)風(fēng)化作用類型：氧化作用、溶解作用、水化作用、水解作用氧化作用FeS2+7.5O2+H2O=FeSO4+H2SO4(黃鐵礦) 4FeSO4+2 H2SO4+O2=Fe2(SO4)3+ 2H2O 2Fe2(SO4)3+9H2O=2 Fe2O33H2O +6 H2SO4 （褐鐵礦）鐵帽形成，硫酸形成、巖石分解16水化作用水以分子的形式直接參與到礦物晶體格架中，進(jìn)而形成新的含水礦物，含水礦物的硬度一般低于原始礦物的

7、硬度，導(dǎo)致礦物抗風(fēng)化能力降低如：CaSO4+2H2O= CaSO4 2H2O(硬石膏) (石膏)17水的電離產(chǎn)物(H+及OH-)進(jìn)入礦物晶格，分別取代陽離子和陰離子，從而使礦物解體形成新的含水礦物的過程水解作用如：長石水解作用4KAlSiO3+6H2O= Al4(Si4O10)(OH)8+8SiO2+4KOH鉀長石 高嶺土18生物風(fēng)化作用 生物機(jī)械風(fēng)化作用 生物化學(xué)風(fēng)化作用生物化學(xué)風(fēng)化：植物和細(xì)菌在陳代謝中常常析出有機(jī)酸及CO2，這些物質(zhì)一方面酸化土壤，另一方面腐蝕巖石生物物理風(fēng)化作用：根劈作用19主要礦物在風(fēng)化過程中的穩(wěn)定性（1）石英：主要造巖礦物，風(fēng)化作用中穩(wěn)定性極高，它幾乎不發(fā)生化學(xué)溶解

8、作用，一般只發(fā)生機(jī)械破碎作用。 長石類：穩(wěn)定性次于石英，風(fēng)化穩(wěn)定性由高到低的順序是：鉀長石酸性斜長石中性斜長石基性斜長石。云母： 白云母抗風(fēng)化能力較強(qiáng)于黑云母 白云母先變成水白云母最后變?yōu)楦邘X石 黑云母轉(zhuǎn)變?yōu)轵问?、綠泥石、褐鐵礦等20橄欖石、輝石、角閃石等鎂硅酸鹽礦物抗風(fēng)化能力低，在風(fēng)化產(chǎn)物中保留較少，沉積巖中少見。粘土礦物：在風(fēng)化帶中相當(dāng)穩(wěn)定，如高嶺石、蒙脫石、水云母等。碳酸鹽礦物：穩(wěn)定性甚小，極易溶于水并順?biāo)D(zhuǎn)移，如方解石、白云石等。 主要礦物在風(fēng)化過程中的穩(wěn)定性（1）21風(fēng)化作用產(chǎn)物的類型沉積物來源碎屑物質(zhì)：機(jī)械破碎形成的巖石碎屑或礦物碎屑不溶殘余物：化學(xué)風(fēng)化形成的新礦物，包括粘土礦物、

9、氧化物礦物；如：水白云母、高嶺石、蒙脫石、蛋白石和鋁土礦等。 溶解物質(zhì)：各類溶于水的離子、膠體；如CI、S、Ca、Mg、K、Na、Si、Fe、Al、P等223 沉積物的搬運(yùn)與沉積作用搬運(yùn)作用：沉積物在介質(zhì)中運(yùn)移的過程沉積作用：搬運(yùn)物從水中沉積下來的過程23風(fēng)化產(chǎn)物的搬運(yùn)和沉積方式1）碎屑物在流體中的搬運(yùn)方式懸移、躍移、滾動(dòng)、推移類型：碎屑機(jī)械搬運(yùn)和沉積 溶解物化學(xué)搬運(yùn)和沉積滾動(dòng)推移搬運(yùn)方式：取決與顆粒大小與水動(dòng)力條件沉積原因：水動(dòng)力條件降低242）溶解物的搬運(yùn)和沉積A.膠體溶液的搬運(yùn)和沉積膠體概念：一種物質(zhì)的細(xì)微質(zhì)點(diǎn)分散在另一種物質(zhì)中的不均勻分散體系。 膠體特點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)一般介于1001m之間，多

10、呈分子狀態(tài)，膠體質(zhì)點(diǎn)常有電荷。成分：膠體主要為Al、Fe、Mn、Si等難溶于水的氧化物膠體沉積原因：電解質(zhì)加入、正負(fù)膠體混合、膠體濃縮25B、真溶液的搬運(yùn)和沉積真溶液成分：主要是Cl、S、Ca、Na、K、Mg等 控制因素：搬運(yùn)及沉積作用的根本控制因素是它們的溶解度 溶解度越大，越易搬運(yùn)，越難沉積。 溶解度越小，越易沉積，越難搬運(yùn)。沉積原因：溶液溶解度、PH值、Eh、溫度、壓力、CO2濃度263）沉積分異作用沉積分異作用概念：風(fēng)化產(chǎn)物在搬運(yùn)過程中，受外界條件影響按照一定次序沉積下來類型：機(jī)械和化學(xué)沉積分異作用機(jī)械沉積分異作用：搬運(yùn)介質(zhì)流動(dòng)能減小，搬運(yùn)物按粒度、比重、形狀按一定次序沉積 近母巖區(qū)

11、遠(yuǎn)母巖區(qū)成 分： 復(fù)雜 單一重礦物：含量高 穩(wěn)定礦物粒 度：礫 砂 泥27化學(xué)沉積分異作用：由于各元素和化合物溶解度不同出現(xiàn)的沉積先后次序盆地邊緣盆地中心氧化物磷酸鹽硅酸鹽碳酸鹽硫酸鹽鹵化物增大溶解度28河流沉積作用分選作用 磨圓作用 磨細(xì)作用 成分分異山口沉積作用山口沉積作用29谷底沉積作用河床沉積：在河床上產(chǎn)生的沉積作用河漫灘：平水位時(shí)谷底未被河水所淹沒河漫灘沉積心灘地貌30河口沉積作用河流最主要的沉積場所搬運(yùn)能力減弱甚至消失河流與湖水、海水化學(xué)作用 沉積產(chǎn)物三角洲31風(fēng)的搬運(yùn)與沉積作用滾動(dòng)推移32沙塵暴穿過紅海3334風(fēng)積物形成的地貌主要有戈壁、沙漠、黃土塬等, 并有從風(fēng)源區(qū)至外圍, 地

12、貌從巖漠礫漠沙漠黃土塬 風(fēng)源區(qū) 外圍 巖漠礫漠( 戈壁)沙漠(沙丘) 黃土塬 巖漠：風(fēng)搬運(yùn)走細(xì)粒物質(zhì)，殘存大礫石的荒涼地區(qū) 黃土高原的成因: 氣候 風(fēng)的搬運(yùn)與沉積風(fēng)的沉積作用35沉積物類型風(fēng)成沙 風(fēng)成黃土風(fēng)成沙：干旱區(qū)地表風(fēng)化的巖石，被風(fēng)搬運(yùn)、堆積的產(chǎn)物，一般分選好、磨圓度高。風(fēng)成黃土：粉沙級顆粒在風(fēng)的搬運(yùn)、沉積下堆積，形成的松散堆積物。36海水的搬運(yùn)作用海水搬運(yùn)作用的類型：機(jī)械搬運(yùn)和化學(xué)搬運(yùn)兩種。機(jī)械搬運(yùn)：搬運(yùn)的動(dòng)力有：海浪、潮汐、洋流和濁流?；瘜W(xué)搬運(yùn)：受多種因素(濃度、溫度、導(dǎo)電性、PH值)支配，進(jìn)行著復(fù)雜的化學(xué)過程，與海水的化學(xué)動(dòng)力關(guān)系密切。37潮汐的搬運(yùn) 潮流的搬運(yùn)作用僅在近岸和海灣區(qū)

13、較顯著在退潮時(shí)的急流把它們搬向海中。 38洋流的搬運(yùn) 洋流流速較小，搬運(yùn)能力弱，僅能搬運(yùn)細(xì)小的懸浮狀態(tài)的碎屑。但是，由于洋流的流程遠(yuǎn)，被搬運(yùn)的碎屑能達(dá)到深海區(qū)，甚至進(jìn)行越洋搬運(yùn)。39濁流的搬運(yùn) 濁流的密度大，在流動(dòng)過程中，紊流強(qiáng)烈，具有極強(qiáng)的搬運(yùn)力，可以將其大量的礫石和沙級碎屑搬到半深海、深海區(qū)產(chǎn)生沉積形成濁積扇。40海洋的沉積作用海洋是沉積作用的主要場所陸地剝蝕產(chǎn)物源源不斷地匯集到大海沉積作用類型：機(jī)械沉積、化學(xué)沉積和生物沉積 作用均較發(fā)育。沉積類型很大差異，可以分為： 濱海帶的沉積作用 淺海帶的沉積作用 半深海和深海帶的沉積作用41濱海帶的沉積作用 濱海帶處于海浪和潮汐的作用地帶，具有十分

14、強(qiáng)烈的水動(dòng)力條件。濱海帶幾乎均為機(jī)械沉積作用 。42淺海生物沉積作用是生物最繁盛的區(qū)域，生物死亡后，尸體的硬質(zhì)部分可直接堆積在海底，形成生物堆積。最常見的有珊瑚礁、生物碎屑灰?guī)r。生物碎屑灰?guī)r4344半深海和深海帶的沉積作用半深海、深海帶沉積物：泥質(zhì)和生物殘骸為主的軟泥沉積、濁流沉積和錳結(jié)核。除濁流可將淺海堆積的粗粒沉積物帶往深海溝沉積，海底火山噴出物、宇宙物質(zhì)和冰山攜帶的粗粒物質(zhì)可在半深海、深海中沉積。45軟泥沉積 常見的軟泥沉積物有含硫化鐵的藍(lán)泥和灰泥、含氧化鐵的紅泥和含海綠石的綠泥。深海帶則主要為各種生物軟泥，如抱球蟲軟泥、硅藻軟泥、放射蟲較泥。46冰川的搬運(yùn)與堆積作用冰磧物冰川攜帶的碎屑

15、物質(zhì)冰川具有巨大的搬運(yùn)能力474 成巖作用概念：沉積物沉積之后變質(zhì)、風(fēng)化之前，沉積物和沉積巖的成分、結(jié)構(gòu)變化，稱為成巖作用。成巖作用4個(gè)階段：同生階段：沉積物與底水脫離之前成巖階段：沉積物脫離底水、粒間水可以自由運(yùn)動(dòng)后生階段：沉積物固結(jié)成巖，變質(zhì)之前表生階段：巖石抬升與地下水作用階段48沉積物在成巖作用中的變化壓固作用： 負(fù)荷體積縮小、密度增加、含水量減少；強(qiáng)度受沉積物類型和埋深制約壓溶作用： 重荷顆粒溶解縫合線膠結(jié)作用： 顆粒沉積物由化學(xué)沉淀物膠結(jié)，成為堅(jiān)固巖石重結(jié)晶作用：溶解、固體擴(kuò)散導(dǎo)致礦物顆粒重新排列成巖礦物形成：新礦物出現(xiàn)、沉積物成為巖石495 沉積巖的一般特征1）成分特征 沉積巖的

16、化學(xué)和礦物成分與母巖密切相關(guān)，同時(shí)受風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積作用的改造。沉積巖中礦物類型 陸源碎屑礦物、自生礦物、次生礦物50沉積巖和巖漿巖的平均礦物成分（百分含量） 沉積巖礦物利思與米德（1915）克里寧（1948）巖漿巖（65%花崗巖+35%玄武巖）橄欖石2.65普通角閃石1.60普通輝石12.90長石15.577.5049.29石英34.8031.5020.40云母+綠泥石20.4019.007.76氧化鐵礦物4.103.004.6玉髓9.00粘土礦物9.227.50碳酸鹽礦物13.6320.50石膏0.97碳質(zhì)0.73其它0.583.000.88沉積巖礦物成分的特點(diǎn) 51沉積巖氧化物克拉克(1

17、924)克里寧(1941)舒科夫斯基(1952)巖漿巖(克拉克, 1924)SiO257.9558.1659.1759.12TiO20.570.940.771.05Al2O313.3915.9314.4715.34Fe2O33.476.323.08FeO2.088.580.993.80MnO0.640.800.12MgO2.653.581.853.49CaO5.896.269.905.08Na2O1.131.851.763.84K2O2.862.852.773.13P2O50.130.260.220.30ZrO0.039Cr2O30.055CO25.380.102H2O3.231.15其它0.

18、304合計(jì)98.7399.0199.02100.00化學(xué)成分的特點(diǎn) 沉積巖平均化學(xué)成分（氧化物%）522）沉積巖的顏色巖石顏色：是鑒別巖石的直觀標(biāo)志，沉積巖顏色對沉積相和環(huán)境分析具有重要意義。沉積巖顏色按成因分為： 原生色（繼承色和自生色）和次生色繼承色：碎屑巖特有，碎屑礦物表現(xiàn)出的顏色 如：長石砂巖-肉紅色；石英砂巖-白-灰白色）自生色：化學(xué)沉積巖、粘土巖特有 取決于自生礦物和原生混入物的顏色 如：含F(xiàn)e3+頁巖呈紅色 53次生色：風(fēng)化作用使得原生色素組分發(fā)生次生變化顯示的顏色如：含F(xiàn)e2+的泥質(zhì)巖氧化后成為紅-褐色54沉積巖顏色反映的環(huán)境意義黑色-灰色：富含有機(jī)質(zhì)，指示巖石形成于還原環(huán)境門卡墩組 （J3m）“斯匹提頁巖（Spiti Shales）”，黑色頁巖生油條件好，為好很好生油巖55紅色、紫紅色、褐紅色： 巖石含F(xiàn)e3+的氧化物-氫氧化物強(qiáng)氧化環(huán)境56顏色轉(zhuǎn)變-指示氣