沉積巖第5章分類

第五章沉積巖的總分類分類問題是自然科學(xué)中極其重要的研究課題之一，它反映人類對(duì)于某種事物認(rèn)識(shí)的深刻程度。分類的精確或正確與否是隨著研究程度而定，當(dāng)一個(gè)能正確反映客觀事物內(nèi)部聯(lián)系的分類表被制定以后，它又能進(jìn)一步推動(dòng)研究工作的發(fā)展。沉積巖石學(xué)也不例外，沉積學(xué)分類的正確和合理與否取決于人們對(duì)復(fù)雜的各種類型沉積巖內(nèi)在聯(lián)系與規(guī)律的了解程度，也在一定程度上反映了沉積巖石學(xué)的發(fā)展水平，一種統(tǒng)一的分類也是進(jìn)行學(xué)術(shù)交流的基礎(chǔ)。第一節(jié)概述一、分類原則：（一）分類要明確清晰而有系統(tǒng)性（二）分類要便于應(yīng)用二、分類基礎(chǔ)：1、成因（大類的分類依據(jù)）2、成分（類和亞類的分類依據(jù)）3、結(jié)構(gòu)（類和亞類的分類依據(jù)）4、構(gòu)造（類和亞類的分類依據(jù)）如按成分劃分：碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖、鹽巖、磷塊巖、海綠巖等

按結(jié)構(gòu)劃分：礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖單純以礦物成分或結(jié)構(gòu)分類雖然應(yīng)用方便，但不能反映出沉積巖的內(nèi)在聯(lián)系。成因分類能反映事物的本質(zhì)，但單純成因分類也有問題，因?yàn)橛行╊愋偷膸r石成因不能確定，另外同一類巖石可能有不同的成因，故應(yīng)用起來也有一定的困難。最理想的是綜合成因、成分、結(jié)構(gòu)等原則對(duì)沉積巖進(jìn)行多級(jí)分類的方法。第二節(jié)重要的分類方案的述評(píng)沉積巖石學(xué)在世界上存在兩大學(xué)派，即英美和蘇聯(lián)。下面就兩派主要分類方案作以簡述，但必須認(rèn)識(shí)到這些分類方案代表了沉積學(xué)發(fā)展一定階段的認(rèn)識(shí)程度。這些重要分類對(duì)以后沉積巖研究均起了積極的作用。（以物源、形成作用為基礎(chǔ)）一、英美代表性分類首先分成自生沉積物和他生沉積物兩大類。自生沉積是指沉積物為原地產(chǎn)生、原地沉積，如盆地內(nèi)的風(fēng)化殘積他生沉積物是指沉積物由沉積場所以外的來源所供給再按成分和沉積作用方式細(xì)分這個(gè)分類是強(qiáng)調(diào)沉積物是在什么地方形成這個(gè)分類與裴蒂莊分類十分相識(shí)，但他把殘余沉積：紅土、鋁土巖等放入自生沉積，這類的分類方案也反映了歐美當(dāng)時(shí)流行觀點(diǎn)。這個(gè)分類比裴蒂莊和塞利的分類又進(jìn)了一步。（1）把火山碎屑巖單獨(dú)列為一大類，因?yàn)樗且环N物源（2）關(guān)于碳酸鹽巖。在50年代之前都認(rèn)為它是單純的化學(xué)或生物化學(xué)作用形成的巖石。但自從1959年?？颂岢霎惓；瘜W(xué)巖以后，打破了這種觀點(diǎn)。這是碳酸鹽巖研究中一個(gè)重大發(fā)展。二、蘇聯(lián)代表性分類1、普斯托瓦洛夫1938年第一次在蘇聯(lián)提出沉積巖的分類。它的分類的立足點(diǎn)是沉積分異作用，即按機(jī)械分異作用劃分為：礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖，按化學(xué)分異作用劃分為：鋁質(zhì)巖、鐵質(zhì)巖、海綠巖、硅質(zhì)巖、碳酸鹽巖、鹽巖等2、什維左夫1945年的分類。它的分類以沉積作用與成分、結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)這個(gè)分類的特點(diǎn)：（1）是將粘土巖單列為一大類，這是第一次，他認(rèn)為粘土巖中部分細(xì)小碎屑是機(jī)械成因，但部分組分是由膠體化學(xué)成因，這就決定粘土巖有獨(dú)特的特性而與碎屑巖截然不同，不應(yīng)列入碎屑巖類。（2）他認(rèn)為化學(xué)巖和生物巖之間存在著不可分割的成因聯(lián)系，主張將化學(xué)巖和生物化學(xué)巖合并為一大類，這意見是正確的。沉積巖石學(xué)——沉積巖分類3、魯欣（1958，1961）分類沉積巖基本類型混積類型附生類型碎屑巖化學(xué)和生物巖粘土巖火山碎屑巖基本類型是其中某一組分占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，含量超過60％。進(jìn)一步分為火山碎屑巖、碎屑巖、粘土巖、化學(xué)和生物化學(xué)巖四類。混積類型是其中任一組分不超過60%，通常由2—4種成分組成，其中任一組分可單獨(dú)組成沉積巖體；例如由粘土、方解石、白云石混合組成的泥灰?guī)r。附生類型是在基本類型巖石（以及混積類型巖石）中含有一些重要混入物，但混入物不能單獨(dú)組成沉積巖體，這是與混積巖不同之處；例如，含銅砂巖。該分類在系統(tǒng)性上是比較完善的，在基本類型中火山碎屑巖被單列為一類，這比什維佐夫的分類又前進(jìn)了一步。分出附生巖類型也有一定的經(jīng)濟(jì)和理論意義。三、我國分類

五十至六十年代前大多采用蘇聯(lián)的分類，或僅作一些適當(dāng)?shù)男薷?。改革開放后，吸收了英美的分類，考慮了物源問題。

沉積巖石學(xué)——沉積巖分類1、戴東林（1961）分類沉積巖基本類型附生類型正常沉積碎屑巖化學(xué)和生物巖粘土巖火山碎屑巖碳質(zhì)有機(jī)巖附生巖蒸發(fā)巖沉積巖碎屑巖化學(xué)和生物巖粘土巖火山碎屑巖2、宋天銳（1965）分類3、何起祥（1978）的沉積巖和沉積礦床統(tǒng)一分類表則采用了物源的分類標(biāo)準(zhǔn)。陸源碎屑巖（陸源）、內(nèi)源沉積巖（內(nèi)源）、火山碎屑巖（火山源）、可燃有機(jī)巖（生物源）、附生巖類。4、劉寶君（1980）的分類也是以物源為分類標(biāo)準(zhǔn)，分為陸源沉積巖、火山物源沉積巖和內(nèi)源沉積巖。

對(duì)比總結(jié)歐美：按照物源的不同、沉積物形成和堆積場所的不同來劃分大類蘇聯(lián)：按照沉積作用方式來劃分大類中國：五六十年代追隨蘇聯(lián)，改革開放后向歐美靠攏第三節(jié)本書所采用的沉積巖分類

由前述各分類的對(duì)比中可看出，沉積巖的總分類趨向于按物源進(jìn)行大類的劃分。按物源的分類要比按沉積作用方式分類更合理。因?yàn)榻练e巖石學(xué)研究大量資料表明，機(jī)械的搬運(yùn)和沉積作用不僅存在于碎屑巖中，也大量存在于化學(xué)和生物化學(xué)巖中。沉積物來源不同，其成分和性質(zhì)亦不同，則其搬運(yùn)和沉積的方式，以及其成巖后生作用的方式和趨勢(shì)也會(huì)有所不同，所形成巖石的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造以及其它性質(zhì)都會(huì)有所差異。本書首先根據(jù)物源將沉積巖分為四大類型。由于自然界各類巖石之間廣泛存在一系列過渡巖石，若全部單獨(dú)劃分出混積類型，就會(huì)大繁雜。沉積巖原始物質(zhì)成分來源1.主要由母巖風(fēng)化產(chǎn)物形成的沉積巖(按母巖風(fēng)化產(chǎn)物的類型和其搬運(yùn)沉積作用不同，再劃分為兩類)碎屑巖按粒度劃分礫巖砂巖粉砂巖粘土巖化學(xué)巖按成分劃分碳酸鹽巖硫酸鹽巖鹵化物巖硅巖其它化學(xué)巖 2.主要由火山碎屑物質(zhì)組成的沉積巖火山碎屑巖3.主要由生物遺體組成的沉積巖按可燃性劃分可燃生物巖非可燃生物巖4.主要由宇宙物質(zhì)來源組成的沉積巖1.為什么將粘土巖劃歸碎屑巖中?沉積巖中的粘土物質(zhì)基本上是母巖風(fēng)化的產(chǎn)物經(jīng)過機(jī)械搬運(yùn)和沉積作用而來的，基本上是陸源的，由化學(xué)作用在沉積環(huán)境中新生成的粘土礦物為量很少。2.關(guān)于碳酸鹽巖雖然顆粒石灰?guī)r的沉積機(jī)理主要是機(jī)械的，但其顆粒的生成還是以化學(xué)作用或生物作用為主的。3.關(guān)于生物化學(xué)巖實(shí)際上是生物巖與化學(xué)巖之間的過渡巖石類型，如生物石灰?guī)r、礁石灰?guī)r、白堊、硅藻巖等。一些問題的說明思考題：試述沉積巖的分類（深部物源）（陸源）（多源）(>64mm)(64~2mm)(<2mm)(>2mm)(2~0.05mm)(0.05~0.005mm)2、陸源沉積巖：主要由機(jī)械搬運(yùn)沉積的陸源物質(zhì)組成，包括主要由碎屑物質(zhì)組成的陸源碎屑巖和主要由粘土物質(zhì)組成的泥質(zhì)巖（或稱粘土質(zhì)巖）。前者按結(jié)構(gòu)進(jìn)一步劃分為礫巖（角礫巖）、砂巖、粉砂巖，后者按成分和固結(jié)強(qiáng)度進(jìn)一步細(xì)分。3、內(nèi)源沉積巖：組成巖石的沉積物在沉積盆地中通過生物沉積作用和化學(xué)沉積作用而形成的；其最原始的物質(zhì)實(shí)際上應(yīng)屬多源成因。本大類按沉積作用方式可分為主要由化學(xué)作用形成的蒸發(fā)巖，主要由生物作用形成的可燃性有機(jī)巖，由生物、化學(xué)和生物化學(xué)作用形成的非蒸發(fā)巖。各類巖石可按成分再進(jìn)一步細(xì)分。一些問題的說明1.為什么將粘土巖劃歸碎屑巖中?沉積巖中的粘土物質(zhì)基本上是母巖風(fēng)化的產(chǎn)物經(jīng)過機(jī)械搬運(yùn)和沉積作用而來的，基本上是陸源的，由化學(xué)作用在沉積環(huán)境中新生成的粘土礦物為量很少。2.關(guān)于碳酸鹽巖雖然顆粒石灰?guī)r的沉積機(jī)理主要是機(jī)械的，但其顆粒的生成還是以化學(xué)作用或生物作用為主的。3.關(guān)于生物化學(xué)巖實(shí)際上是生物巖與化學(xué)巖之間的過渡巖石類型，如生物石灰?guī)r、礁石灰?guī)r、白堊、硅藻巖等。4.關(guān)于附生巖象含銅、鈾、硫、沸石、海綠石以及其他特殊元素或礦物的沉積巖，由于其經(jīng)濟(jì)意義較大，常受人們的格外重視，并常被稱作“含銅巖”、“含鈾巖”、“含海綠石巖”等。5.關(guān)于異地巖和原地巖異地巖---指其沉積物是外來的。原地巖---指其沉積物是當(dāng)?shù)厣傻摹?.關(guān)于內(nèi)源巖和外源巖外源巖---指其物質(zhì)成分來自沉積環(huán)境以外。內(nèi)源巖---指其物質(zhì)成分來自沉積環(huán)境以內(nèi)。沉積巖的分類和主要沉積巖沉積巖按成因及組成成分，可以分為兩類，即碎屑巖類、化學(xué)巖和生物化學(xué)巖類（表4-5）。另外，還有一些在特殊條件下形成的沉積巖，暫稱之為特殊沉積巖類。一、碎屑巖類根據(jù)碎屑物質(zhì)的來源，又分為沉積碎屑巖和火山碎屑巖兩個(gè)亞類。（一）沉積碎屑巖亞類這一類巖石是由母巖風(fēng)化和剝蝕作用的碎屑物質(zhì)所形成的巖石，又稱陸源碎屑巖。除小部分在原地沉積外，大部分都經(jīng)過搬運(yùn)、沉積等過程。根據(jù)組成碎屑巖的碎屑顆粒大小，本類巖石又可分為：礫巖類——碎屑直徑在2mm以上。砂巖類——碎屑直徑在2—0.05mm之間。粉砂巖類——碎屑直徑在0.05—0.005mm之間。粘土巖類——碎屑直徑小于0.005mm。上述各碎屑巖類的相應(yīng)粒級(jí)，碎屑含量必須占碎屑總量的50％以上，如礫巖中大于2mm的礫石碎屑含量應(yīng)占一半以上；如果其中含有25—50％的砂，則可稱為砂質(zhì)礫巖；如果其中含有5—25％的砂，則可稱為含砂礫巖。其余巖類命名原則，依此類推。1.礫巖類凡直徑在2mm以上的碎屑（含量大于50％）組成的巖石都屬此類。礫巖中礫的成分一般是比較堅(jiān)硬的巖石碎屑。根據(jù)碎屑的磨圓程度可分為角礫巖和礫巖兩類。（1）角礫巖組成角礫巖的礫帶有棱角，分選情況一般不好，或未經(jīng)分選，多為搬運(yùn)距離很近或未經(jīng)搬運(yùn)堆積而成。根據(jù)成因，它們可能是由山崩重力堆積而成；由海浪沖擊海岸而成；由母巖風(fēng)化在原地殘積而成；或者由冰川搬運(yùn)的冰磧堆積而成（稱冰磧巖）；也可能因斷層作用而成（稱斷層角礫巖，碎屑多呈尖棱狀）。（2）礫巖組成礫巖的礫多為次圓狀或圓狀。根據(jù)成因，礫巖可能是在海濱潮間帶由海浪反復(fù)沖刷磨蝕堆積而成，分選和磨圓度都比較好，成分比較單純；也可能是由河流短距離搬運(yùn)而成，分選和磨圓度較差，礫石成分也比較復(fù)雜。礫巖中一般少有化石，或含貝殼等生物碎屑化石。2.砂巖類由2—0.05mm的碎屑（含量大于50％）膠結(jié)而成的巖石統(tǒng)稱砂巖。砂巖的礦物成分通常以石英顆粒為主，其次為長石、白云母、粘土礦物以及各種巖屑。根據(jù)粒級(jí)大小，砂巖可以分為：粗粒砂巖（2—0.5mm）中粒砂巖（0.5—0.25mm）細(xì)粒砂巖（＜O.25mm）根據(jù)礦物成分，砂巖可分為：（1）石英砂巖砂巖中石英顆粒含量占90％以上，稱石英砂巖。砂粒純凈，SiO2含量可達(dá)95％以上，磨圓度高，分選性好。巖石常為白、黃白、灰白、粉紅等色。這種砂巖是原巖經(jīng)過長期破壞沖刷分選而成。（2）長石砂巖砂巖主由石英和長石顆粒組成，而長石顆粒含量一般在25％以上。通常為粗?；蛑辛＃３实t、米黃等色，碎屑多為棱角或次棱角狀，膠結(jié)物多為碳酸鹽或鐵質(zhì)。此種砂巖多為花崗巖類巖石經(jīng)風(fēng)化殘積而成，或在構(gòu)造上升地區(qū)強(qiáng)烈風(fēng)化、迅速堆積而成。砂巖可以作為建筑材料，純凈石英砂巖可用為玻璃工業(yè)原料；膠結(jié)不好的砂巖可形成含水層或含油層。3.粉砂巖類由0.05—0.005mm的碎屑膠結(jié)而成的巖石稱粉砂巖。礦物成分比較復(fù)雜，以石英為主，次為長石，并有較多的云母和粘土類礦物，顯微鏡下觀察多具棱角。膠結(jié)物以鐵質(zhì)、鈣質(zhì)、粘土質(zhì)為主。（1）粉砂巖巖石質(zhì)地致密、顏色多樣，隨膠結(jié)物和混入物而變異。具輕微砂感，或具貝殼狀斷口。湖成粉砂巖常具水平薄層理，河成粉砂巖或具細(xì)斜層理，海成粉砂巖常具復(fù)雜的層理。粉砂巖多是細(xì)顆粒懸浮物質(zhì)在水動(dòng)力微弱條件下，緩慢沉積而成。其沉積環(huán)境為河漫灘、三角洲、潟湖、沼澤或海湖的較深水部位。（2）黃土是一種未充分膠結(jié)或半固結(jié)的粘土粉砂巖。黃灰色或棕色，粉砂含量一般為40—60％，其次為粘土，并多含有10％以下的砂粒。礦物成分以石英和長石為主，此外還有白云母、角閃石、輝石等。黃土中含有這些易于分解而未分解的礦物，說明黃土的形成與干燥氣候有關(guān)。膠結(jié)物以粘土及CaCO3為主，多鈣是黃土的重要特征之一。一般沒有層理，但發(fā)育有直立節(jié)理，常形成峭壁。黃土在我國分布很廣，堆積很厚，形成晉、陜、甘等省黃土高原，還有些地區(qū)分布有沖積或洪積黃土。4.粘土巖類由直徑小于0.005mm的微細(xì)顆粒（含量大于50％）組成的巖石。礦物成分以粘土礦物為主，如高嶺石、水云母、蒙脫石等，結(jié)晶微?。?.001—0.002mm），多呈片狀、板狀、纖維狀等。粘土礦物主要來源于母巖的風(fēng)化產(chǎn)物，即陸源碎屑粘土礦物；還有一部分來源于沉積或成巖過程中的自生粘土礦物。此外還含有粉砂級(jí)的陸源碎屑如石英、長石、白云母等顆粒。除此，在沉積和成巖過程中還形成一些膠體和化學(xué)沉積物（如鐵、錳、鋁的氧化物，碳酸鹽、硫酸鹽、硅質(zhì)礦物、硫化物、有機(jī)質(zhì)等）。從宏觀看多具致密均一、質(zhì)地較軟的泥質(zhì)結(jié)構(gòu)。粘土巖是介于碎屑巖和化學(xué)巖之間的過渡巖石，在沉積巖中分布最廣。（1）頁巖為粘土巖類中固結(jié)較強(qiáng)的巖石，具薄層狀頁理構(gòu)造，頁理主要是鱗片狀粘土礦物層層累積、平行排列并壓緊而成。常含石英、長石、白云母等細(xì)小碎屑。致密，不透水。可有各種顏色，含有機(jī)質(zhì)者呈黑色，含氧化鐵者呈紅色，含綠泥石、海綠石等呈綠色。性軟，抵抗風(fēng)化能力弱，在地形上常表現(xiàn)為低山低谷。（2）泥巖是一種厚層狀、致密、頁理不發(fā)育的粘土巖。（3）粘土主要由粘土礦物組成、固結(jié)程度較差的粘土巖。細(xì)膩質(zhì)軟，顏色淺淡為主。分布較多的為高嶺石粘土，簡稱高嶺土，具吸水性（粘舌）、可塑性（加水成泥）、吸收性（從溶液中吸收各種礦物質(zhì)及有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)）、耐火性（熔點(diǎn)：＜1350°—1770℃）、燒結(jié)性（煅燒后變硬）等一系列特點(diǎn)，是陶瓷工業(yè)、耐火材料工業(yè)的重要原料。還有一種粘土叫膨潤土，主由蒙脫石（膠嶺石）組成，蒙脫石是粘土礦物的一種，為含水層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物，化學(xué)組成為（Na，Ca）0.33（Al，Mg）2［Si4O10］（OH）2·nH2O，吸水后體積可膨脹10—30倍，廣泛用于鑄模、陶瓷、鉆探、紡織工業(yè)等方面。此外還有漂白土，與膨潤土相似，但含鈣較多，含鈉較少，吸水性和膨脹性較差，而具強(qiáng)吸附力，可吸收大量色素、膠狀物、各種雜質(zhì)等，在煉制石油和植物油工業(yè)中，可作脫色劑和漂白劑。（二）火山碎屑巖亞類主要是火山噴發(fā)碎屑由空中墜落就地沉積或經(jīng)一定距離的流水沖刷搬運(yùn)沉積而成。從物質(zhì)來源看它與火山活動(dòng)有關(guān)，但從成巖過程來看又從屬于沉積巖的形成規(guī)律。有些火山碎屑巖的組成以各種火山碎屑為主；還有些火山碎屑巖中夾有很多熔巖，同時(shí)火山碎屑為熔巖所膠結(jié)；另有一些是由火山碎屑和正常碎屑（礫、砂、粉砂、泥等）混合堆積而成，其中夾有砂、頁巖等，并常含有化石。由此可見，火山碎屑巖與熔巖之間，火山碎屑巖與正常碎屑巖之間，包含許多過渡巖石，根據(jù)火山碎屑粒度大體可以分為：1.火山集塊巖是主要由粗火山碎屑（大于64mm）如熔巖碎塊等（占50％以上），固結(jié)而成的巖石。熔巖碎塊帶棱角或經(jīng)搬運(yùn)磨圓，填充物和基質(zhì)為熔巖、火山灰、泥砂、鈣質(zhì)、硅質(zhì)等。分選性一般不好，層理不清，常形成厚層和塊狀層。根據(jù)巖石中熔巖碎塊的成分，可以命名為安山集塊巖、流紋集塊巖等。此種巖石質(zhì)地較堅(jiān)硬，堆積厚度從數(shù)百米可達(dá)數(shù)千米，我國東部在中生代中后期形成大量火山碎屑巖，常形成高山。2.火山角礫巖是主要由粒徑為2—64mm的熔巖碎塊或角礫（含量50％以上）固結(jié)而成的巖石，也常含其它巖石的角礫，多數(shù)具明顯棱角，分選差，大小不等。填充物和基質(zhì)為熔巖、火山灰或泥砂等，也可以是鈣質(zhì)、硅質(zhì)等。根據(jù)角礫成分可命名為流紋角礫巖、安山角礫巖、玄武角礫巖等。3.凝灰?guī)r是主要由粒徑小于2mm的火山灰（巖屑、晶屑、玻屑）及火山碎屑等（含量50％以上）固結(jié)而成的巖石。分選差，碎屑多具棱角。巖石外貌有粗糙感，可具清楚的層理。根據(jù)碎屑成分可分為玻屑凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、巖屑凝灰?guī)r、混合型凝灰?guī)r等。玻屑凝灰?guī)r常保存于時(shí)代較新的火山碎屑巖中，經(jīng)過脫玻作用和蝕變作用可以形成膨潤土或漂白土等。凝灰?guī)r可有黃、灰、白、棕、紫等不同顏色。有時(shí)凝灰?guī)r中含有正常碎屑，而形成砂質(zhì)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖等。上述各類火山碎屑巖，多形成于火山口附近或其周圍的有水盆地中。在地層剖面中火山碎屑巖可以反映地史發(fā)展過程中的火山活動(dòng)情況和古地理環(huán)境。二、化學(xué)巖及生物化學(xué)巖類這類巖石是巖石風(fēng)化產(chǎn)物和剝蝕產(chǎn)物中的溶解物質(zhì)和膠體物質(zhì)通過化學(xué)作用方式沉積而成的巖石和通過生物化學(xué)作用或生物生理活動(dòng)使某種物質(zhì)聚集而成的巖石，前者屬于化學(xué)巖，后者屬于生物化學(xué)巖。這類巖石大多是在海、湖盆地中形成，有一小部分也可以在地下水的作用下形成。成分常較單一，具有結(jié)晶粒狀結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、鮞狀結(jié)構(gòu)、豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)或具有生物結(jié)構(gòu)、生物碎屑結(jié)構(gòu)等。其中有許多巖石本身就是有重要意義的沉積礦產(chǎn)，如石鹽、鉀石鹽、石膏、芒硝、石灰石、白云石、鐵礦、錳礦、鋁土、磷礦、硅藻土等。根據(jù)化學(xué)沉積分異的一般順序，簡述主要巖類和巖石如下。（一）鋁、鐵、錳質(zhì)巖類是富含鋁、鐵、錳質(zhì)礦物的化學(xué)或生物化學(xué)巖。Al、Fe、Mn是溶液中活動(dòng)性較差的元素，往往以膠體形式在原地或海湖邊緣沉積，但在深海盆Fe、Mn等也有大量沉積。1.鋁土巖又稱鋁礬土。主要由三水鋁石（Al［OH］3）、軟水鋁石和硬水鋁石（AlO［OH］）等組成，故根據(jù)成分有一水硬鋁石、一水軟鋁石、三水鋁石之分。常含有SiO2、Fe2O3等混入物。鋁土巖和粘土巖外貌和性質(zhì)相似，一般稱Al2O3/SiO2＞1者為鋁質(zhì)巖；≥2.6者稱鋁土礦；若＜1者則稱粘土巖。和粘土巖相比，鋁土巖巖性致密，硬度和比重較大，沒有可塑性。致密塊狀、鮞狀或豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)。因含雜質(zhì)不同，顏色有白、灰、黃等。成因不一，主要由鋁硅酸鹽礦物（如長石等）化學(xué)風(fēng)化分解后形成的氧化鋁經(jīng)搬運(yùn)在海、湖盆中沉積而成，也有一部分是殘積而成。是煉鋁的主要原料。我國河北、遼寧、山東、河南、貴州、云南等省分布甚廣。2.鐵質(zhì)巖為富含鐵礦物的化學(xué)巖或生物化學(xué)巖。主要礦物成分有赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等。常混入砂質(zhì)、粘土、硅質(zhì)等。致密塊狀、鮞狀、豆?fàn)罨蚰I狀結(jié)構(gòu)。含鐵在30％以上即可稱為鐵礦。在地質(zhì)時(shí)代的陸地表面，更主要是在淺海邊緣形成。我國中、上元古界、泥盆系、石炭系等地層中常富含沉積型的鐵質(zhì)巖（鐵礦）。3.錳質(zhì)巖為富含錳礦物的沉積巖，一般含錳20％以上即成錳礦。主要礦物有軟錳礦、硬錳礦、菱錳礦等，?；烊肷啊⒄惩痢⒀趸F、二氧化硅等雜質(zhì)。多呈黑、黑褐、黑紫等色。有的性軟、染手、呈土狀；有的很硬，呈鮞狀、腎狀等。在地質(zhì)時(shí)代錳質(zhì)巖多在海、湖盆邊緣形成，也可在風(fēng)化殼中形成。目前全世界都在矚目一種現(xiàn)代海底形成的金屬礦源，即錳結(jié)核。1873年被英國海洋調(diào)查船首先在大西洋發(fā)現(xiàn)，但到1958年世界上才對(duì)錳結(jié)核進(jìn)行正式有組織的調(diào)查，并逐步開展錳結(jié)核的勘探、試采和提煉技術(shù)的研究工作。錳結(jié)核廣泛分布于世界各大洋3000至6000m深的洋底表層，估計(jì)儲(chǔ)量達(dá)3萬億噸，太平洋約占一半，其次為印度洋，故被稱為世界上最大的金屬資源，并被預(yù)測(cè)是人類下一個(gè)世紀(jì)的主要礦產(chǎn)之一。據(jù)最近分析，錳結(jié)核中含有56種元素（據(jù)McKel-vey，1983），其中錳、銅、鎳、鈷等金屬蘊(yùn)藏總量分別是陸地儲(chǔ)量的幾十倍到1000多倍。按目前世界年消耗量計(jì)算，這些金屬可供全世界使用上千年至數(shù)萬年。而且錳結(jié)核是年有形成，僅太平洋每年就能增長1000萬噸，相當(dāng)于一個(gè)大型礦床。（二）硅、磷質(zhì)鹽類硅質(zhì)巖是一種以二氧化硅為主要化學(xué)成分的巖石。二氧化硅是通過化學(xué)或生物化學(xué)沉積作用或某些火山作用生成的，主要礦物成分是玉髓、蛋白石、石英，?；烊胩妓猁}、氧化鐵、粘土礦物等。磷質(zhì)巖是一種富含磷酸鹽礦物的巖石。主要礦物成分為磷灰石，常混入砂、粉砂、粘土、方解石、石英、海綠石等。大多數(shù)為經(jīng)海洋生物化學(xué)作用沉積而成的。1.燧石巖一種致密堅(jiān)硬的硅質(zhì)巖石，俗稱“火石”。主要礦物成分為玉髓、微粒石英、蛋白石等。常為淺灰至黑灰色，具蠟狀光澤和貝殼狀斷口。主要產(chǎn)于石灰?guī)r中，形成燧石結(jié)核、不規(guī)則團(tuán)塊或燧石條帶（夾層），很少成為獨(dú)立穩(wěn)定的巖層。我國中、上元古界碳酸鹽巖層中常含有燧石結(jié)核或薄層。多為海洋沉積或成巖交代而成。2.碧玉巖也是一種致密堅(jiān)硬的硅質(zhì)巖石，主要礦物成分為玉髓、細(xì)粒石英，?；烊胙趸F等，呈紅、棕、綠、玫瑰等色，具貝殼狀斷口，蠟狀光澤。其性質(zhì)和燧石巖基本相同，但碧玉巖常產(chǎn)于火山巖、火山碎屑巖中，其成因與火山沉積有關(guān)。質(zhì)佳的碧玉可作各種工藝品。3.硅藻土是一種疏松粉狀的硅質(zhì)巖石，由硅藻遺體組成，硅藻含量可達(dá)70—90％。主要成分為蛋白石，常和粘土或碳酸鹽混在一起。白或淺黃色，質(zhì)輕而軟，孔隙度可達(dá)90％左右，粘舌，吸咐力很強(qiáng)，是良好的吸附劑，可作煉油、制糖的吸附劑和凈化劑，也是優(yōu)良的隔音、隔熱材料。多分布于新生代沉積層中，我國山東臨朐、吉林、湖南等皆產(chǎn)硅藻土。4.磷塊巖通常把含P2O5大于5—8％的巖石統(tǒng)稱磷塊巖或磷質(zhì)巖，其結(jié)構(gòu)變化很大，有砂狀結(jié)構(gòu)、泥狀結(jié)構(gòu)等，外表有時(shí)以砂巖、頁巖或碳酸鹽巖，一般需用化學(xué)鑒別方法（與磷灰石同）。（三）碳酸鹽巖類碳酸鹽礦物含量大于50％，主要礦物成分為方解石、白云石等，?；烊攵趸?、氧化鐵、粘土、砂等。常具結(jié)晶粒狀結(jié)構(gòu)、鮞狀結(jié)構(gòu)、豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)、生物結(jié)構(gòu)或碎屑結(jié)構(gòu)等。過去認(rèn)為本類巖石主要形成于海湖盆地中的較深淺水環(huán)境，成因和形成環(huán)境比較簡單。近來研究結(jié)果認(rèn)為其沉積環(huán)境可以是淺水、較深水，也可以是潮上帶，有許多是在有豐富生物和極淺水條件下形成的；其成因可以是化學(xué)沉積、生物化學(xué)沉積、生物沉積，也可以是機(jī)械作用的碎屑沉積，后一種雖然也具有碎屑巖類的特點(diǎn)，但其碎屑并非來源于陸地，而是由海盆內(nèi)形成的碎屑，即內(nèi)碎屑。本類巖石分布很廣，僅次于粘土巖和其它碎屑巖，約占沉積巖總量的20％，在我國約占沉積巖總面積的55％。本類巖石的代表巖石為石灰?guī)r和白云巖，但二者間有許多過渡類型的巖石，如表4-6。1.石灰?guī)r類一類以方解石為主要組分的巖石，有灰、灰白、灰黑、黑、淺紅、淺黃等顏色，性脆，硬度不大，小刀能刻動(dòng)，滴鹽酸劇烈起泡。由于石灰?guī)r易溶，在石灰?guī)r發(fā)育地區(qū)常形成石林、溶洞等，稱喀斯特地貌。石灰?guī)r是制石灰、水泥的主要原料和冶煉鋼鐵的熔劑，也是制化肥、電石的原料，并廣泛用于制堿、制糖、陶瓷、玻璃、印刷等工業(yè)中。根據(jù)結(jié)構(gòu)和成因，主要種類有：（1）竹葉狀灰?guī)r（礫屑灰?guī)r）是一種典型的內(nèi)碎屑灰?guī)r。所謂內(nèi)碎屑，也稱盆地碎屑、同生碎屑，是沉積于水盆地底部的未完全固結(jié)或已固結(jié)的碳酸鹽沉積物，經(jīng)水流或波浪作用破碎、搬運(yùn)、磨蝕而成的碎屑，這些碎屑根據(jù)大小可以稱為礫屑、砂屑、粉屑、泥屑等。它們?cè)俪练e形成巖石，就是內(nèi)碎屑灰?guī)r。而竹葉狀灰?guī)r是由灰?guī)r扁礫被鈣質(zhì)膠結(jié)而成的典型礫屑灰?guī)r，其礫屑為扁圓或長橢圓形，垂直層面切開形似竹葉，故名。礫屑大小不一，磨圓度高，其表皮常有一層紫紅色或黃色鐵質(zhì)氧化圈，礫屑約占60—70％。礫屑成分單一，多為泥晶方解石（泥晶指泥狀碳酸鈣細(xì)屑或晶體，又稱灰泥）；膠結(jié)物和填充物多為微晶或細(xì)晶方解石，約占30—40％。我國華北寒武系上部和奧陶系下部有廣泛分布。一般認(rèn)為這種灰?guī)r是在潮汐和波浪活動(dòng)頻繁的海灘地區(qū)（潮間帶或潮下帶），先沉積了泥晶灰?guī)r，然后被潮汐或波浪破壞，形成碎塊，并被磨蝕成礫，然后又被CaCO3膠結(jié)而成。沉積環(huán)境是氧化環(huán)境。有些灰?guī)r是由砂屑或粉屑膠結(jié)而成的，可以稱為砂屑灰?guī)r或粉屑灰?guī)r。這類灰?guī)r可具交錯(cuò)層理、干裂、波痕等構(gòu)造。（2）生物碎屑灰?guī)r是由各種生物碎屑被碳酸鈣膠結(jié)而成的灰?guī)r，常見的有生物貝屑（貝殼碎屑）灰?guī)r。它多形成于水流或波浪作用強(qiáng)烈的地區(qū)或生物礁的側(cè)翼。（3）鮞狀灰?guī)r（鮞?；?guī)r）指鮞粒含量大于50％的灰?guī)r。鮞粒直徑小于2mm，大于2mm者則稱豆粒。這種灰?guī)r的形成條件，一般認(rèn)為是海水中溶解的CaCO3成過飽和狀態(tài)，沉積環(huán)境為潮汐和波浪作用強(qiáng)烈的淺海，并且海水中富含泥砂等陸源碎屑、內(nèi)碎屑、生物碎屑且比較混濁。潮汐和波浪作用經(jīng)常引起水介質(zhì)的攪動(dòng)，每攪動(dòng)一次，水中各種碎屑便處于懸浮狀態(tài)，并促使CO2從水中逸出，這樣就導(dǎo)致海水中過飽和的CaCO3發(fā)生沉淀，并以各種細(xì)小碎屑為結(jié)核中心，層層圍繞，形成鮞粒。如此周而復(fù)始，鮞粒越來越大，當(dāng)其重量超過波浪、水流攪動(dòng)的能量，便堆積在海底，并為CaCO3所膠結(jié)，形成鮞狀灰?guī)r。所以，這種灰?guī)r是一種化學(xué)成因和機(jī)械成因的灰?guī)r。我國北方中寒武統(tǒng)有典型的鮞狀灰?guī)r。（4）化學(xué)石灰?guī)r指通過化學(xué)及生物化學(xué)方式由海湖中沉淀而成的石灰?guī)r。多具隱晶或結(jié)晶結(jié)構(gòu)，致密均一，或具貝殼狀斷口。這種灰?guī)r多形成于溫暖淺海地區(qū)，氣候溫暖，有利于蒸發(fā)及水生植物進(jìn)行光合作用，使海水中CO2釋出或被植物吸收，導(dǎo)致CaCO3沉淀。另外，在泉水出口處，由于溫度升高和壓力減小，使水中CO2逸出，也導(dǎo)致CaCO3的沉淀，形成疏松多孔的石灰華。（5）結(jié)晶灰?guī)r指主要由方解石晶粒組成的灰?guī)r，它常由泥晶灰?guī)r（由0.001—0.004mm的灰泥組成）及其它灰?guī)r重結(jié)晶形成。2.白云巖類指以白云石為主要組分（50％以上）的碳酸鹽巖。?；烊敕浇馐?、粘土礦物、石膏等雜質(zhì)。外貌與石灰?guī)r相似，但硬度略大，較堅(jiān)韌，滴稀鹽酸（5％）不起泡或微弱發(fā)泡，風(fēng)化面常有白云石粉及縱橫交叉的刀砍狀溶溝。按結(jié)構(gòu)分，有碎屑白云巖、微晶白云巖、結(jié)晶白云巖等。按成因，可分為原生白云巖、交代白云巖（或次生白云巖）等。原生白云巖是在干熱氣候條件下的高鹽度海灣、潟湖、咸化海或內(nèi)陸咸水湖泊中通過化學(xué)沉淀而成的白云巖；或者是咸水中Mg2+離子交代置換底部CaCO3灰泥中一部分Ca2+離子（這種作用叫同生交代作用）而成的白云巖。原生白云巖的特征是成層穩(wěn)定，生物化石稀少，常和石膏等共有些白云巖是在成巖過程中沉積的碳酸鈣和被滲透下來的咸水中的硫酸鎂、氯化鎂等反應(yīng)交代而成。這種作用叫白云巖化作用，這種白云巖叫成巖白云巖或交代白云巖。白云巖化的條件一般認(rèn)為必須是水溶液中Mg/Ca比值相當(dāng)大。這種白云巖層位不甚穩(wěn)定，常呈似層狀、透鏡狀、斑塊狀產(chǎn)于灰?guī)r中，橫向常過渡為白云質(zhì)灰?guī)r或灰?guī)r。由于方解石被白云石交代后，體積縮小13％，故成巖白云巖孔隙發(fā)育，可為良好的儲(chǔ)油層或某些礦床的控礦層。白云巖在冶金工業(yè)中可作熔劑和耐火材料，部分用來提煉金屬鎂，也可用作化肥、陶瓷、玻璃工業(yè)的配料和建筑石材。在上述石灰?guī)r和白云巖之間，因二者含量比例不同，可有多種過渡巖石，如含白云質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖、含灰質(zhì)白云巖等，其成分變化如表4-6所列。3.泥灰?guī)r類是碳酸鹽巖與粘土巖之間的一類過渡類型巖石。石灰?guī)r中泥質(zhì)（粘土）成分增加到25—50％，即可稱泥灰?guī)r；若白云巖中泥質(zhì)（粘土）成分增加到25—50％，則稱泥云巖。巖石致密，呈微粒或泥狀結(jié)構(gòu)，黃、灰、綠、紫等色。常分布于石灰?guī)r和粘土巖的過渡地帶，或夾于薄層灰?guī)r和粘土巖之間，多呈薄層狀或透鏡體狀產(chǎn)出。加冷鹽酸起泡（泥云巖起泡微弱或不起泡），并有泥質(zhì)殘余物出現(xiàn)。（四）蒸發(fā)鹽巖類指由鉀、鈉、鈣、鎂等鹵化物及硫酸鹽礦物為主要組份的純化學(xué)沉積巖，又稱鹽類巖。這種巖石廣泛分布于閉塞海灣、潟湖、內(nèi)陸鹽湖等沉積中。它們是在干燥氣候條件下，由于海、湖水分強(qiáng)烈蒸發(fā)，鹵水濃度增大，致使其中鹽類結(jié)晶析出沉淀而成。常見的有石鹽（NaCl）、鉀石鹽（KCl）、石膏（CaSO4·2H2O）、硬石膏（CaSO4）、芒硝（Na2SO4·10H2O）、蘇打（Na2CO3·10H2O）、硼砂（Na2B4O7·10H2O）等，混入物有粘土、碎屑物以及方解石、白云石、氧化鐵凝膠等，還經(jīng)常伴生溴、碘等元素。這類巖石在沉積巖中所占比重很小，但其本身常構(gòu)成重要的礦產(chǎn)。如青海柴達(dá)木盆地中有許多鹽湖，估計(jì)鹽類儲(chǔ)量可達(dá)500多億噸，其中鉀鹽達(dá)1億多噸。新疆吐魯番盆地艾丁湖是我國最低的地方（－154m），就是一個(gè)以芒硝為主的鹽湖。（五）可燃有機(jī)巖類這是由各種生物（動(dòng)物、植物）堆積，經(jīng)過復(fù)雜變化所形成的、含有可燃性有機(jī)質(zhì)的一類沉積巖，它們本身也是非常重要的地殼能源礦產(chǎn)。按照成分可分為二類：一是碳質(zhì)可燃有機(jī)巖，包括煤、褐炭、泥炭等；一是瀝青質(zhì)可燃有機(jī)巖，化學(xué)成分以碳?xì)浠衔餅橹?，包括石油、天然氣、地蠟、地瀝青等。本類巖石的存在形式多種多樣，有固體、液體和氣體。在礦床一章將要進(jìn)一步介紹。三、特殊沉積巖類除去上述，還有一些沉積巖是在特殊地質(zhì)條件下形成的，它們不屬于正常分類系統(tǒng)，但這類巖石對(duì)于恢復(fù)古地理環(huán)境，闡明地球歷史當(dāng)中的一些事件，具有特殊的意義，故日益引起人們的重視，現(xiàn)擇其要者介紹如下：（一）風(fēng)暴巖指在風(fēng)暴天氣影響下在水盆地特別是在海洋中形成的沉積巖。當(dāng)風(fēng)暴天氣發(fā)生時(shí)：1.在海洋中會(huì)一時(shí)掀起強(qiáng)大的涌浪，造成大片海面升高，海水流速增大，波浪傳播加深（超過正常天氣浪基