《部分沉積巖石學(xué)》PPT課件.ppt

1、第二部分 沉積巖石學(xué),第一章 沉積巖的形成過程及一般特征, 沉積巖的概念 沉積巖的形成過程 沉積巖的構(gòu)造 沉積巖的分類及主要類型,一、沉積巖的基本概念,沉積巖是在地表和接近地表的條件下，在常溫常壓下由風(fēng)化作用、生物作用和某些火山作用形成的物質(zhì)經(jīng)過搬運作用、沉積作用和成巖作用形成的一類巖石。,需要說明： 常溫常壓指地表條件下，與巖漿巖和變質(zhì)巖形成溫度壓力條件有所區(qū)別，并非指普通物理學(xué)中的25和1大氣壓。 在地表條件下，極地地區(qū)最低氣溫可達-70。在深水地區(qū)壓力一般在20大氣壓以內(nèi)。 地表環(huán)境富O2、CO2，因而沉積巖中含CO2、H2O成分較多。 生物作用在石灰?guī)r、硅質(zhì)巖等沉積巖的形成過程中，生物

2、作用很重要。 某些火山作用指火山活動可形成大量火山碎屑，火山碎屑經(jīng)過搬運、沉積和成巖作用后形成沉積巖（火山碎屑巖）。,在發(fā)生的沉積作用九寨溝泉華,在發(fā)生的沉積作用九寨溝泉華,已經(jīng)形成的沉積巖,弧前盆地深海扇沉積，日本九州島第三系(劉煥杰攝，1992),已經(jīng)形成的沉積巖,二、沉積巖的形成過程,3個階段：,1、原始物質(zhì)的生成階段,2、原始物質(zhì)向沉積物的轉(zhuǎn)變階段,3、沉積物的固結(jié)與持續(xù)演化階段,沉積物的成巖作用,沉積物的來源,沉積物的搬運和沉積作用,（一）沉積物的來源,來源,母巖風(fēng)化產(chǎn)物已形成的巖石（巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖）經(jīng)風(fēng)化作用形成的物質(zhì),生物物質(zhì)生物活動及其遺體分解而成的有機物質(zhì),火山物質(zhì)火

3、山作用噴出的固體碎屑物質(zhì),宇宙物質(zhì)降落在地球上的天體物質(zhì)，隕石、宇宙塵埃等,風(fēng)化作用是地殼表層巖石在溫度變化、大氣、水和生物等各種因素作用下，發(fā)生機械破碎和化學(xué)變化的作用。 分為物理風(fēng)化 化學(xué)風(fēng)化 生物風(fēng)化作用,1、風(fēng)化作用,物理風(fēng)化作用由各種因素造成巖石發(fā)生機械破碎，而沒有成分的改變。 母巖經(jīng)過物理風(fēng)化作用形成的碎屑礦物為陸源碎屑礦物。,化學(xué)風(fēng)化作用母巖的礦物在富含O2、CO2、H2O和有機質(zhì)等條件下發(fā)生化學(xué)分解，一部分被帶走，一部分形成新生礦物，這種作用叫做化學(xué)風(fēng)化作用。 常見的化學(xué)風(fēng)化作用有氧化作用、水化作用、水解作用和酸解作用。,化學(xué)風(fēng)化作用不僅使母巖發(fā)生破碎，而且使其礦物成分和化學(xué)成

4、分發(fā)生本質(zhì)的改變，并形成新礦物，在沉積巖形成過程中產(chǎn)生的新生礦物稱為自生礦物。,氧化作用：2Fe2SiO4+O2+4H2O 2Fe2O3+2H4SiO4 水解作用：Mg2SiO4+4H2O 2Mg2+4OH-+2H4SiO4 產(chǎn)物溶解物質(zhì)，易溶的金屬陽離子：Li+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 難溶物質(zhì)，膠體溶液：Fe 3 + 、Al 3 +等,注意,化學(xué)風(fēng)化作用最常見的是石灰?guī)r地區(qū)，其結(jié)果形成溶洞、喀斯特地形。,根劈現(xiàn)象,生物風(fēng)化作用由生物不同造成的巖石風(fēng)化，即有機械破碎，又有化學(xué)分解，其中生物化學(xué)風(fēng)化是主要的。,風(fēng)化作用強度的影響因素 氣候高溫、潮濕熱帶地區(qū)以化學(xué)風(fēng)化為主 地形高差大則

5、以物理風(fēng)化為主，平原地區(qū)以化學(xué)風(fēng) 化為主,2、常見造巖礦物在風(fēng)化中的穩(wěn)定性,長石：較不穩(wěn)定，生成K+、Na+、Ca2+溶解物質(zhì)，Al2O3難溶物質(zhì)、粘土礦物 鐵鎂礦物：橄欖石、輝石、角閃石等在地表不穩(wěn)定，主要生成鐵質(zhì)殘積物 云母：較穩(wěn)定 白云母水云母高嶺石（堿性）蒙脫石 黑云母水云母或綠泥石高嶺石 石英、玉髓、蛋白石等SiO2：穩(wěn)定性強，幾乎只發(fā)生機械破碎，最常見的碎屑常破碎， 粘土礦物：地表條件穩(wěn)定。 碳酸鹽礦物：在 CO2+H2O條件下溶解。 CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2,風(fēng)化作用的總趨勢是使被改造的母巖發(fā)生物理的和化學(xué)的變化，使母巖解體并產(chǎn)生在地表條件下穩(wěn)定的、新的物質(zhì)成

6、分。風(fēng)化產(chǎn)物按性質(zhì)可分三類：,3、風(fēng)化作用的產(chǎn)物,碎屑物質(zhì)石英、長石、其它礦物、巖屑。 不溶殘余物Al2O3、SiO2、Fe2O3等殘留原地形成的粘土或鐵礦物。 溶解物質(zhì)河水帶走。形成石灰?guī)r、鹽巖，錳、鐵、磷質(zhì)礦物等。,（二）沉積物的搬運和沉積作用,1、機械搬運與沉積作用 2、化學(xué)搬運與沉積作用 3、生物搬運和沉積作用,1、機械搬運作用,流水搬運介質(zhì)：流水（河流） 搬運能力：與流量有關(guān) 碎屑粒度：與流速（能量）有關(guān) 搬運方式：滾動、跳躍、懸浮搬運,水盆地搬運介質(zhì)：波浪（海洋、湖泊），能量來自 波浪、潮汐及洋流等 搬運能力：與流量有關(guān) 碎屑粒度：與流速（能量）有關(guān)，近岸 大、遠岸小 搬運方式：滾

7、動、跳躍、懸浮搬運,風(fēng)的搬運介質(zhì)：風(fēng) 搬運能力：較弱，但搬運距離遠 碎屑粒度：粒度細、磨蝕強烈 搬運方式：滾動、跳躍、懸浮搬運,冰川搬運介質(zhì)：冰的移動 搬運能力：強 碎屑粒度：大小混雜 搬運方式：懸浮搬運,-溶解物質(zhì)的搬運作用,真溶液搬運取決于溶解度，溶解度大、水流量大， 則搬運量大,膠體溶液搬運取決于介質(zhì)的理化性質(zhì)，如PH值等,2、化學(xué)搬運作用,沉積作用分類,在搬運作用過程中，因介質(zhì)能量下降、溶液過飽和、膠體絮凝等原因，是搬運物停止搬運，沉積的過程稱為沉積作用，所形成的未固結(jié)物質(zhì)成為沉積物。,機械沉積作用,化學(xué)沉積作用,生物和生物化學(xué)沉積作用,作為碎屑物質(zhì)搬運和沉積的流體，自然界存在兩種類型

8、： 1、牽引流：低粘度、低密度的水流。即含少量沉積物的水流，如河流、海流、波浪流、潮汐流等 2、沉積物重力流：高密度水流。含大量的沉積物濁流、泥石流等,沉積作用主要的沉積理論：,牽引流的 兩種形態(tài),層流底層存在使得沉積物于流體之間的界面上不斷發(fā)生的搬運和沉積非?；钴S,水動力與傅勞德數(shù)Fr,V流速 L水深 g重力加速度,Fr1 低流態(tài)，緩流 Fr1 高流態(tài)，急流 Fr1 臨界狀態(tài),牽引流的搬運方式：,d 2mm時，滾動形式 d 20.05mm時，跳躍形式 d 0.050.005mm時，懸浮形式 d 0.005時，懸浮并向膠體轉(zhuǎn)化,普通天然水流中，類石英、長石及比重相當者的一般規(guī)律,床沙形體遷移過

9、程在層內(nèi)留下的痕跡就是層理,沉積分異作用沉積物在搬運和沉積過程中按粒度、形狀、比重、礦物成分和化學(xué)成分在地表依次沉積下來的現(xiàn)象,機械分異作用因沉積物粒度、形狀、比重和搬運介質(zhì) 性質(zhì)和速度引起的分異作用,化學(xué)分異作用因溶解度等引起的分異作用,實例,礫 砂 粘土,金 黃鐵礦 鉻鐵礦 石墨 琥珀,Al2O3 Fe2O3 MnO2 SiO2nH2O FeCO3 MnCO3 CaCO3 CaSO42H2ONaCl KCl （溶解度依次加大）,3、生物的搬運與沉積作用,（）生物遺體直接堆積成巖 （）生物改變介質(zhì)的pH值，促使化學(xué)物質(zhì)沉積 （）生物捕捉、粘結(jié)和障積作用,（三）沉積物的成巖作用,1、概念 2、

10、成巖作用的階段劃分 3、主要成巖作用,1、概念,沉積巖形成于三個階段，即沉積物的來源；沉積物的搬運和沉積；沉積物的固結(jié)和持續(xù)演化階段（即沉積期后變化）。 沉積物的沉積期后變化即從沉積物沉積之后到沉積巖發(fā)生變質(zhì)作用之前發(fā)生的一系列變化，又稱沉積物的成巖作用。,同生作用,淺埋藏作用,深埋藏作用,表生作用,變質(zhì)作用,風(fēng)化作用,2、成巖作用的階段劃分,壓實作用現(xiàn)由于上覆沉積物的靜壓力作用使松散 的沉積物體積縮小、孔隙減小、密度增大的 作用。,3、主要成巖作用,膠結(jié)作用松散的沉積物由化學(xué)沉淀物質(zhì)或其他物 質(zhì)粘結(jié)而變成堅硬巖石的作用。 常見膠結(jié)物有：硅質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)、泥質(zhì)等,重結(jié)晶作用沉積物的礦物成分由于

11、溶解或局部溶 解、固體擴散等作用，是物質(zhì)質(zhì)點發(fā) 生重新排列組成的現(xiàn)象，一般表現(xiàn)為 晶體顆粒加大。,交代作用沉積物在成巖作用過程中，通過礦物間 化學(xué)反應(yīng)，已存在的礦物被另外的礦物 所取代的作用。,成巖礦物的形成在成巖作用過程中，還可以形成 一些新的礦物，稱之為自生礦 物。如石英、長石、方解石等。,三 沉積巖的構(gòu)造,層狀構(gòu)造是沉積巖最典型的特征，是沉積巖最主要要的構(gòu)造特征，也是區(qū)別于巖漿巖、變質(zhì)巖的主要標志之一。,巖層：沉積巖的最基本單位，同一巖層具有基本均一的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和顏色。巖層之間的界面稱為巖層面。巖層按照厚度劃分： 塊狀層 : 巖層厚度 1m 厚層 : 0.51m 中厚層: 0.1

12、0.5m 薄層：0.1m,沉積構(gòu)造的分類,據(jù)形態(tài)并結(jié)合成因，我們將沉積構(gòu)造分為三大類: 1、物理成因的構(gòu)造 層理構(gòu)造 包括水平層理；平行層理；波狀層理；交錯層理；粒序?qū)永?；塊狀層理； 層面構(gòu)造 頂面構(gòu)造波痕 底面構(gòu)造侵蝕模；刻蝕模 泥裂： 雨痕、冰雹痕等,2、化學(xué)成因的構(gòu)造 常見有結(jié)核； 縫合線； 晶體印痕等 3、生物成因的構(gòu)造 常見有生物擾動構(gòu)造； 疊層構(gòu)造等；,層理構(gòu)造,層理是沉積巖中最普遍的原生構(gòu)造，由巖層內(nèi)部的成分、粒度、結(jié)構(gòu)、膠結(jié)物和顏色等特征在剖面上的突變或漸變所顯現(xiàn)出來的一種成層性。,層理可根據(jù)巖石的成分、結(jié)構(gòu)、色調(diào)變化去識別。,成分 沉積物成分的變化是顯示層理的重要標志，即使是

13、成分比較均一的巖層，認真地觀察也會發(fā)現(xiàn)細微的成分變化。在成分較均一的巨厚巖層中，有時可能存在成分特殊的薄夾層，借助于這類夾層可以識別巨厚巖層的層理。 結(jié)構(gòu) 絕大多數(shù)碎屑沉積巖層都是由不同粒度、不同形狀的顆粒分層堆積的，根據(jù)碎屑粒度和形狀的變化可以識別出層理。 顏色 在層理隱蔽、成分均一、顆粒較細的巖層中，如有顏色不同的夾層或條帶，可以指示層理。但要注意區(qū)分次生變化引起的色調(diào)變化。 層面原生構(gòu)造 波痕、底面印膜、暴露標志可以作為確定和識別層理的標志。,與層理相關(guān)的術(shù)語： 紋層：是層理的最小單位，厚度小，成分常均一，是在一定條件下同時沉積的。 層系：由許多成分、結(jié)構(gòu)、厚度和產(chǎn)狀都相似的同類紋層組成

14、。是在相同條件下同時沉積的。,層理的基本類型： 水平層理 交錯層理 脈狀層理 遞變層理 塊狀層理,根據(jù)層理的形態(tài)：,水平層理 南京東郊湖山地區(qū) 三疊系下青龍組,水平層理存在于泥質(zhì)巖或泥晶灰?guī)r中，紋層平行于層面，是在水動力較弱的條件下由懸浮物質(zhì)沉積形成的。例：深湖、瀉湖、深海沉積,平行層理： 與水平層理形態(tài)相似，但成因不同。 常在粗砂巖中出現(xiàn)，頂面往往出現(xiàn)剝離線理， 反映了水體較淺、急流水流的環(huán)境。 故特稱之為平行層理。,交錯層理,層內(nèi)紋層與層面斜交。按形態(tài)可分為： 板狀交錯層層系各界面為平面且與層面平行。 楔狀交錯層層系頂?shù)捉缑娉市?波狀交錯層紋層層系底面、頂面呈波狀 槽狀交錯層紋層底界面呈

15、槽狀，層系界面為下凹形曲面。,板狀交錯層理,楔狀交錯層理,波狀層理,槽狀交錯層理,交錯層理,羽狀交錯層理,“脈狀層理”-透鏡狀層理,常由砂巖和泥巖互層形成,粒序?qū)永?粒序?qū)永韼r層中，碎屑粒度從下而上有規(guī)律地發(fā)生變化形成。 正粒序自下而上碎屑由粗變細。 反粒序自下而上碎屑由細變粗。,層面構(gòu)造,指沉積物表面上由于流水、風(fēng)、生物活動、陽光曝曬等作用所留下來的痕跡。,層面構(gòu)造類型： 波痕 沖刷模 泥裂 雨痕、冰雹痕,波痕,沉積巖的波痕,沉積巖的波痕,大波痕,波峰,對稱波痕和不對稱波痕,沖刷模發(fā)育在不同粒度巖層分界面上的凹凸狀的構(gòu)造，是由較高流速的流體在下伏沉積物頂面沖刷出的一些下凹的坑槽，而后又被上覆

16、沉積物覆蓋形成并保存下來的。 沖刷成的坑槽稱沖坑或沖槽，合稱為沖刷痕。它們被覆蓋后，在覆蓋層底面會形成與沖刷痕的大小和形態(tài)完全一致的凸起，被稱為鑄模、印?；蚝喎Q為模。,固結(jié)和半固結(jié)的沉積層的頂面，會因水流沖刷而成為凹凸不平的沖刷面。沖刷面之上，再沉積時，被沖刷下來的下伏巖層的碎塊和礫石，又往往堆積在沖刷出的溝、槽中。根據(jù)沖刷面和上覆巖層的碎屑，可以判別巖層的相對層序。,槽模 常出現(xiàn)于泥質(zhì)層被沖刷后的砂質(zhì)覆蓋層的底面上，由一系列平行排列的舌狀凸起構(gòu)成。由凸起端到低平端的方向代表了沖刷流體的流向。多見于濁流沉積的底面。,底模,槽模,具暴露成因的構(gòu)造,指沉積物暴露在水面，在大氣中干縮或受撞擊之后形成

17、的各種構(gòu)造。常見有干裂、雨痕、冰雹痕等。 干裂泥質(zhì) 沉積物暴露 干涸收縮產(chǎn) 生的“V”字 型裂紋。,沉積物的泥裂,泥裂可用來確定巖層的頂、底面,和州組第四旋回底面上泥裂構(gòu)造,3、化學(xué)成因的構(gòu)造,指在化學(xué)溶解、沉淀過程中形成的各種構(gòu)造。 結(jié)核次生礦物的團塊集合體。常見硅質(zhì)、鈣質(zhì)、磷質(zhì)、鐵質(zhì)結(jié)核。 縫合線在壓力作用下巖石發(fā)生溶解形成，在垂向切面上呈鋸齒狀，在立體上呈參差不齊的小柱狀。常見于碳酸鹽、石英砂巖、硅質(zhì)巖、蒸發(fā)巖中。 晶體印痕晶體結(jié)晶-溶解后在巖層面之間留下的空洞。,黃鐵礦結(jié)核,結(jié)核:一種成分、結(jié)構(gòu)或顏色與圍巖截然不同的礦物集合體。,黃鐵礦結(jié)核,縫合線構(gòu)造由壓溶作用產(chǎn)生,兩層灰?guī)r以縫合線接

18、觸,縫合面,縫合面,晶體印痕構(gòu)造,4、生物成因的構(gòu)造,生物生長構(gòu)造疊層構(gòu)造 具有疊層構(gòu)造的巖石叫疊層石，由藻類細胞分泌粘液粘結(jié)質(zhì)點形成，由富藻紋層（暗層）和富屑紋層（亮層）疊置出現(xiàn)形成。 例：潮汐環(huán)境,生物擾動構(gòu)造生物活動的遺跡在沉積物中包留下來之后形成。,四、沉積巖的成分及顏色,1 成分特征,主要元素組成O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti、C等。,1）化學(xué)成分特征,主要特征 Fe2O3FeO K2O、 Na2O含量低于巖漿巖 富含H2O、 CO2 富含有機質(zhì),1 成分特征,常見礦物石英、粘土礦物、方解石、白云石、白云母、長石類、玉髓、石膏、硬石膏、蛋白石、鹽類礦物等。,2）礦物成分特征,重礦物鐵、鋁、錳的氧化物和氫氧化物礦物和鋯石、電氣石、石榴子石等。,沉積巖礦物,他生礦物,自生礦物,陸源碎屑礦物,火山碎屑礦物,原生礦物,次生礦物,例如正長石易風(fēng)化為高嶺石等,3）分類（按成因劃分）：,1 成分特征,1）分類:沉積巖的顏色可分為 繼承色碎屑巖的顏色常取決于其中碎屑顆粒的顏色，這是繼承了原生母巖的顏色稱為繼承色 自生色在沉積成巖中形成的新礦物（自生礦物）顯示的顏色 次生色在巖石的表生階段和風(fēng)化階段礦物變化，形成新的礦物（次生礦物），而產(chǎn)生的顏色。