緒論(沉積巖石學(xué))

課程名稱(chēng)沉積巖與沉積相SedimentaryRocksandSedimentaryFacies學(xué)時(shí)：52學(xué)時(shí)(實(shí)驗(yàn)10)時(shí)間：1~10周

星期一第二大節(jié)

星期三第一大節(jié)學(xué)分：3學(xué)分教師:

何幼斌辦公室：地質(zhì)樓(10#教學(xué)樓)122#電話：8430435-13(O)-mail：heyb04@沉積巖與沉積相是勘查技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課三個(gè)問(wèn)題(3W):WHY？——為什么要學(xué)這門(mén)課？WHAT？——這門(mén)課主要學(xué)什么？HOW？——怎樣學(xué)好這門(mén)課？教材基本內(nèi)容基本概念，1沉積巖，2~15沉積相，16~29沉積作用的控制因素，30沉積巖沉積巖總論—沉積巖的形成與演化2碎屑巖總論：成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造3,4,5各論：礫巖、砂巖、粘土巖等6,7,8碳酸鹽巖總論：成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造11各論：石灰?guī)r、白云巖12,13其他沉積巖及礦產(chǎn)15沉積相沉積相總論—概念及分類(lèi)16碎屑巖沉積相：17~23碳酸鹽巖沉積相：24，25~29巖相古地理分析主要參考書(shū)馮增昭主編曾允孚主編其他主要參考書(shū)馮增昭主編，1994，《中國(guó)沉積學(xué)》，石油工業(yè)出版社?！冻练e構(gòu)造與環(huán)境解釋》，科學(xué)出版社，1984。其他主要參考書(shū) 劉寶珺、曾允孚主編，1985，《巖相古地理基礎(chǔ)與工作方法》，地質(zhì)出版社。 吳崇筠、趙澄林，1987，《油區(qū)巖相古地理》，石油工業(yè)出版社。 季漢成、趙澄林等，《現(xiàn)代沉積》，石油工業(yè)出版社，2004。學(xué)習(xí)要求上課認(rèn)真聽(tīng)講、作筆記課后復(fù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)課積極主動(dòng)勤于思考，善于綜合，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題伊索寓言 一個(gè)蝴蝶到了冬天很餓，它去請(qǐng)求螞蟻給它點(diǎn)食物。

螞蟻問(wèn)它：你夏天干什么去了？

蝴蝶說(shuō)：我一個(gè)夏天都在跳舞。

螞蟻說(shuō)：既然這樣，你為什么不在冬天的時(shí)候唱歌呢？第一章緒論（Introduction）第一節(jié)沉積巖和沉積巖石學(xué)第二節(jié)歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)第一節(jié)沉積巖和沉積巖石學(xué)一、沉積巖(sedimentaryrock)

1.基本概念

沉積巖是組成巖石圈的三大類(lèi)巖石(巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖)之一。它是在地殼表層的條件下，由母巖的風(fēng)化產(chǎn)物、火山物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)等沉積巖的原始物質(zhì)成分，經(jīng)過(guò)搬運(yùn)作用、沉積作用以及沉積后作用而形成的一類(lèi)巖石。地殼表層—指大氣圈的下層、水圈和生物圈的全部以及巖石圈的上層，稱(chēng)“沉積巖生成圈”或“沉積圈”。

大氣圈的下層水圈和生物圈巖石圈的上層

溫度:“常溫”，-70℃(北極圈維爾霍揚(yáng)斯克)～85℃

(非洲中部)

壓力:“常壓”，1～20atm，海平面至200m深的淺海底。

水和大氣的作用:水和大氣是母巖風(fēng)化的主要營(yíng)力，也是母巖風(fēng)化產(chǎn)物以及火山物質(zhì)等搬運(yùn)和沉積的主要介質(zhì)；絕大多數(shù)的沉積巖都是在水體中沉積的。

生物作用和生物化學(xué)作用:沉積巖形成的重要影響因素，有的沉積巖是由生物遺體組成的—生物巖，如生物礁石灰?guī)r和煤等。

重力作用:有一定的作用甚至很大的作用，如重力流沉積巖主要是在重力作用下形成的。地殼表層特征

母巖（sourcerock）——主要是指早于該沉積巖而存在的巖漿巖、變質(zhì)巖和較老的沉積巖。從最根本的意義上說(shuō)，從地球發(fā)展歷史的角度來(lái)看，沉積巖的母巖應(yīng)該是巖漿巖。

沉積巖是在地殼表層的溫度和壓力條件下，在水、大氣、生物、生物化學(xué)以及重力的作用下，主要由母巖的風(fēng)化產(chǎn)物，同時(shí)也有火山物質(zhì)、生物及宇宙物質(zhì)，大都經(jīng)過(guò)搬運(yùn)作用、沉積作用以及沉積后的成巖作用所形成的巖石。

因此，從成因的角度來(lái)看2.沉積巖的分布

面積：陸地面積的大約3/4為沉積巖所覆蓋，而海底的面積幾乎全部為沉積物所覆蓋。

體積：V=4.4億km3(Pettijohn，1975)，約占巖石圈體積的5%。

厚度：變化很大，0～幾十公里，地槽區(qū)厚，地臺(tái)區(qū)薄。如高加索地區(qū)，僅Mz+Cz=28～30km厚。其平均厚度為735m(Pettijohn，1975)。

類(lèi)型：自然界分布最多的是粘土巖（頁(yè)巖、泥巖），其次是砂巖和石灰?guī)r，它們約占沉積巖總量的95%以上。3.沉積巖的基本特征

1）礦物成分的特點(diǎn)：

沉積巖中已發(fā)現(xiàn)的礦物達(dá)160種以上，但常見(jiàn)的只有20余種。而在一種巖石中主要的（造巖）礦物只有1~3種，通常不超過(guò)5~6種。沉積巖和巖漿巖的平均礦物成分（百分含量）

2）化學(xué)成分的特點(diǎn)：

沉積巖和巖漿巖的平均化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)十分接近，這是因?yàn)槌练e巖基本上是由巖漿巖的風(fēng)化產(chǎn)物所組成。但二者仍有若干差別。沉積巖和巖漿巖的平均化學(xué)成分（按氧化物百分含量）3）結(jié)構(gòu)構(gòu)造的特點(diǎn)：

沉積巖的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和特點(diǎn)取決于其形成方式

由機(jī)械搬運(yùn)和機(jī)械沉積形成的沉積巖具有“碎屑結(jié)構(gòu)”（由機(jī)械破碎的陸源碎屑組成的巖石）、“火山碎屑結(jié)構(gòu)”（由火山噴發(fā)的碎屑組成的巖石）、“泥狀結(jié)構(gòu)”（由化學(xué)風(fēng)化形成的陸源粘土組成的巖石）。由機(jī)械作用形成的內(nèi)源巖具有“粒屑結(jié)構(gòu)”由化學(xué)和生物化學(xué)作用形成的巖石具有“結(jié)晶粒狀（晶粒）結(jié)構(gòu)”由生物作用形成的巖石具有“生物結(jié)構(gòu)”極大部分沉積物是在流體（水、空氣）中進(jìn)行搬運(yùn)和沉積的，因此在沉積巖中常常具有成層構(gòu)造、層內(nèi)構(gòu)造以及層面構(gòu)造。特別是層理構(gòu)造，在巖漿巖中除少數(shù)情況（層狀火成巖）外很少見(jiàn)到，所以層理構(gòu)造是沉積巖的基本特征構(gòu)造。此外，各種層面構(gòu)造、縫合線、疊錐、疊層構(gòu)造等也是沉積巖所特有的。

4.沉積巖與礦產(chǎn)

據(jù)19屆國(guó)際地質(zhì)學(xué)會(huì)統(tǒng)計(jì)資料

①世界資源總儲(chǔ)量的75～85%是沉積和沉積變質(zhì)成因的。 ②石油、天然氣、煤、油頁(yè)巖等可燃性有機(jī)礦產(chǎn)以及鹽類(lèi)礦產(chǎn)幾乎均為沉積成因。 ③鐵礦的90%、鉛鋅礦的40～50%、銅礦的25～30%、錳礦和鋁礦的絕大部分以及其它許多金屬和非金屬礦產(chǎn)均為沉積或沉積變質(zhì)成因的。二、沉積巖石學(xué)(sedimentarypetrology)

1.概念

沉積巖石學(xué)是研究沉積巖(包括沉積礦產(chǎn))的特征、生成及其在空間和時(shí)間上的分布規(guī)律的一門(mén)地質(zhì)科學(xué)。

沉積巖石學(xué)是研究沉積巖(物)的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、分類(lèi)及其形成作用、以及沉積環(huán)境和分布規(guī)律的一門(mén)科學(xué)。沉積巖石學(xué)巖石學(xué)的范疇

沉積學(xué)(sedimentology)——是在沉積巖石學(xué)基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新的完整的獨(dú)立的地質(zhì)學(xué)科，是研究沉積物和沉積巖的成分、成因與形成機(jī)制、沉積環(huán)境的科學(xué)。

沉積學(xué)幾乎可以與巖石學(xué)并列

沉積學(xué)基本上可以與巖石學(xué)并列

2.任務(wù)(WHAT?)

全面研究沉積巖(物)的物質(zhì)組分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、分類(lèi)命名、巖體產(chǎn)狀和巖層之間的接觸關(guān)系，為闡明其成因和分布規(guī)律提供依據(jù)。

探討沉積巖的形成機(jī)理，包括風(fēng)化作用、搬運(yùn)作用、沉積作用及沉積期后變化的機(jī)理。特別是要研究沉積巖（物）及其中的有用礦產(chǎn)的形成機(jī)理、富集和儲(chǔ)存規(guī)律。

進(jìn)行沉積環(huán)境和沉積條件分析，根據(jù)沉積巖的原生特點(diǎn)以及時(shí)空分布和變化特點(diǎn)，用以恢復(fù)沉積巖形成時(shí)的古氣候條件、古地理環(huán)境以及大地構(gòu)造環(huán)境。

3.研究意義(WHY?)

(1)對(duì)各種礦產(chǎn)資源的工業(yè)發(fā)展起著很大的推動(dòng)作用

沉積圈蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)和能源資源

有些沉積巖本身就是多種工業(yè)的主要原料或輔助材料

沉積物和沉積巖是重要的地下蓄水層

(2)沉積巖在地表分布廣泛，在地質(zhì)歷史時(shí)期中延續(xù)的時(shí)間極長(zhǎng)，成為研究地球發(fā)展和演化歷史的重要材料。沉積巖(含沉積物)是地球上出露最多的巖石?！熬冋摗被颉艾F(xiàn)實(shí)主義原理”以“將今論古”作為其認(rèn)識(shí)論的基礎(chǔ)，但在當(dāng)代地球上,人們所能目睹并身歷其境的地質(zhì)作用過(guò)程并不多。只有沉積環(huán)境和沉積作用，才是人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然的天然實(shí)驗(yàn)室。因此。在地質(zhì)學(xué)的發(fā)展歷史中，沉積巖石學(xué)一直占有十分重要的地位。

4.研究方法

(1)野外研究

常規(guī)方法：系統(tǒng)測(cè)制沉積相剖面，并進(jìn)行區(qū)域相剖面的分析和對(duì)比

其它方法：遙感技術(shù)、鉆探技術(shù)、深海鉆探及采取長(zhǎng)巖心、各種測(cè)井技術(shù)、反射地震波譜(地震地層學(xué)、層序地層學(xué))、航空攝影或地面攝影用的測(cè)雷達(dá)以及探測(cè)水下地形的測(cè)視聲納等。(2)室內(nèi)研究

最基本的方法:顯微鏡薄片法

常用的其他方法:粒度分析、重礦物分析、不溶殘?jiān)治觥岱治?、化學(xué)分析、光譜分析、陰極發(fā)光顯微鏡、同位素分析、掃描電鏡、X射線衍射分析、圖像分析、電子探針、原吸收光譜、紅外光譜、氣相色譜和古地磁等。第二節(jié)沉積巖石學(xué)的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)一、歷史與現(xiàn)狀(Historyandpresentstate）

人類(lèi)對(duì)于沉積巖的認(rèn)識(shí)和利用，早在石器時(shí)代就開(kāi)始了。

18世紀(jì)下半葉，近代地質(zhì)學(xué)建立的初期，發(fā)生了水成學(xué)派(德國(guó)WernerA.G.，1749~1817)與火成學(xué)派(英國(guó)HuttonJ.，1726~1797)的大論戰(zhàn)。

19世紀(jì)后半葉，沉積巖石學(xué)作為一門(mén)獨(dú)立的地質(zhì)學(xué)科出現(xiàn)。1850年英國(guó)地質(zhì)學(xué)家索比(Sorby，1826~1908)首先使用顯微鏡研究沉積巖，沉積巖的研究由宏觀→微觀，這是一個(gè)革命性的發(fā)展。

20世紀(jì)上半葉，沉積巖石學(xué)有了較全面的發(fā)展，出現(xiàn)了一系列沉積巖石學(xué)的專(zhuān)著。

1913年，Hatch的《沉積巖石學(xué)》，標(biāo)志著沉積巖石學(xué)作為一門(mén)獨(dú)立的地球科學(xué)分支學(xué)科的誕生

1922年，Milner所著《沉積巖石學(xué)導(dǎo)論》問(wèn)世

1925年，由Twenhofel主編的《沉積作用教程》問(wèn)世，6年后《沉積作用教程》再版，以后又多次重版1949年，Pettijohn編寫(xiě)了《沉積巖》

20世紀(jì)50年代，在沉積巖石學(xué)領(lǐng)域里有兩個(gè)重大的甚至可以說(shuō)是革命性的進(jìn)展。

第一個(gè)進(jìn)展是KuenenandMiliorini(1950)關(guān)于濁流學(xué)說(shuō)的提出。

第二個(gè)進(jìn)展是Folk(1959，1962)關(guān)于碳酸鹽巖中異化顆粒和異化沉積觀點(diǎn)以及石灰?guī)r新分類(lèi)方案的提出。

20世紀(jì)60~70年代以后出現(xiàn)的風(fēng)暴巖和風(fēng)暴流沉積、等深流沉積、震積作用、以及90年代出現(xiàn)的內(nèi)波和內(nèi)潮汐沉積等學(xué)說(shuō)，都是繼濁流沉積之后的重大進(jìn)展。

板塊構(gòu)造觀點(diǎn)與沉積作用的結(jié)合對(duì)沉積盆地分析出現(xiàn)一個(gè)新的熱潮。

國(guó)際性和區(qū)域性的學(xué)術(shù)討論會(huì)日趨頻繁。

IAS(InternationalAssociationofSedimentologists，總部設(shè)在荷蘭)

SEPM(SocietyofEconomicPaleontologistsandMineralogists，美國(guó))

國(guó)際性和區(qū)域性的沉積巖石學(xué)專(zhuān)業(yè)刊物和總結(jié)性專(zhuān)著大量出現(xiàn)

《JournalofSedimentaryPetrology》

《Sedimentology》《SedimentaryGeology》

第十六屆國(guó)際沉積學(xué)大會(huì)于2002年7月8日至12日在南非約翰內(nèi)斯堡舉行，本次大會(huì)的主題是:沉積作用的35億年。這是非洲大陸首次舉辦這類(lèi)會(huì)議，同時(shí)也是國(guó)際沉積學(xué)家協(xié)會(huì)（IAS）成立的五十周年紀(jì)念，因此顯得非常隆重。在本次大會(huì)上，R.Walker以其在應(yīng)用沉積學(xué)上的卓越貢獻(xiàn)獲Sorby獎(jiǎng)?wù)?，他是?guó)際沉積學(xué)會(huì)Sorby獎(jiǎng)?wù)碌牡诎藗€(gè)獲獎(jiǎng)?wù)摺５谑邔脟?guó)際沉積學(xué)大會(huì)將于2006年8月27日-9月1日在日本福岡舉行，由國(guó)際沉積學(xué)家協(xié)會(huì)、日本沉積學(xué)會(huì)、日本地質(zhì)學(xué)會(huì)共同主辦。這也是該會(huì)議首次在東亞舉辦,日本方面也非常重視，據(jù)其宣傳材料稱(chēng)他們將組織一屆規(guī)?？涨暗拇髸?huì)，估計(jì)屆時(shí)會(huì)有700人與會(huì)。他們計(jì)劃一部分會(huì)前或會(huì)后的地質(zhì)旅行將設(shè)在中國(guó)等臨近國(guó)家。二、我國(guó)沉積巖石學(xué)的歷史與現(xiàn)狀

我國(guó)的沉積巖石學(xué)及沉積學(xué)起步較晚，是在國(guó)外沉積巖石學(xué)及沉積學(xué)的影響下才逐步發(fā)展起來(lái)的。

1949年以前，主要學(xué)習(xí)英美50年代以前的著作，成果不大。

1949以后（解放初期），主要學(xué)習(xí)蘇聯(lián)

1961年北京石油學(xué)院巖礦教研室編寫(xiě)出版了我國(guó)第一本沉積學(xué)方面的教科書(shū)——《沉積巖石學(xué)》

20世紀(jì)70年代初期，一些學(xué)者開(kāi)始翻譯引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的沉積學(xué)專(zhuān)著

20世紀(jì)70年代后期開(kāi)始，我國(guó)沉積學(xué)才開(kāi)始快速發(fā)展并進(jìn)入國(guó)際沉積學(xué)界。

1979年召開(kāi)了第一次全國(guó)性沉積學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議，成立了中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)沉積學(xué)會(huì)和中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)沉積地質(zhì)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)