48沉积岩石学1-3.ppt

沉积岩石学SedimentaryPetrology,中国地质大学，北京,主讲教师于炳松联系电话8232065482321106Emailyubs,第一章沉积岩石学导论,一、沉积岩二、沉积岩石学三、沉积学四、沉积岩的重要性,一、沉积岩Sedimentaryrocks,一、沉积岩Sedimentaryrocks,定义它是在地壳表层条件下,由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分,经过搬运作用、沉积作用和沉积后作用而形成的一类岩石.,地壳表层大气圈下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈的上层.地壳表层条件常温、常压、水、大气、生物、重力作用①温度常温85℃～-70℃②压力常压一般在1-20atm③大气和水的作用④生物及生物化学作用⑤重力作用母岩各种先成的岩石，岩浆岩、变质岩、沉积岩沉积物Sediment松散的堆积物，未成岩,二、沉积岩石学SedimentaryPetrology,,定义简单说是研究沉积岩的一门学科。,它研究沉积岩的特征成分、结构、构造、形成、沉积环境及其时空分布规律的一门地质科学。,三、沉积学Sedimentology,定义是指研究沉积物的科学,沉积物sediment,沉积岩Sedimentaryrock,,沉积学sedimentology,沉积岩石学Sedimentarypetrology,,侧重机理mechanism,,侧重岩类lithology,,趋于统一,,,,,,,,,,,,成岩,风化,成因,意义,四、沉积岩石学的重要性,1分布广－陆地3/4、海洋1002矿产资源丰富－煤、石油、金属矿产3反演地球演化历史,第二章沉积岩的形成作用,第一节、沉积岩原始物质的形成作用第二节、风化产物的搬运和沉积作用第三节、沉积物的沉积后作用,第一节、沉积岩原始物质的形成作用,原始物质风化产物、火山物质、有机质、宇宙物质。主要是风化产物。重点讲母岩的风化作用,第一节、沉积岩原始物质的形成作用－母岩的风化作用,一、风化作用概念地壳表层岩石在温度、水、大气、生物等的作用下发生破坏的作用.二、风化作用类型物理、化学、生物风化作用,二、风化作用类型1、物理风化作用岩石发生机械破碎，化学成分不发生改变的作用。因素温度、水、重力、生物；结果使岩石破碎，形成岩石碎屑和矿物碎屑。,第一节、沉积岩原始物质的形成作用－母岩的风化作用,第一节、沉积岩原始物质的形成作用－母岩的风化作用,二、风化作用类型２、化学风化作用在氧、水及溶于水中的各种酸的作用下,使岩石发生生化学分解而成新矿物的作用。结果溶解的离子和残余粘土。,第一节、沉积岩原始物质的形成作用－母岩的风化作用,二、风化作用类型３、生物风化作用由生物参与而使岩石发生破坏的作用,有生物物理和生物化学风化的作用。,第一节、沉积岩原始物质的形成作用－母岩的风化作用,三、各类造岩矿物在风化作用中的稳定性,橄榄石钙长石辉石角闪石黑云母钠长石钾长石白云母石英,,,,,,,,,第一节、沉积岩原始物质的形成作用－母岩的风化作用,四、风化作用的最终产物１、碎屑物质２、溶解物质各种离子状态３、残余物质粘土、铝土矿、蛋白石。,第二章沉积岩的形成作用,第一节、沉积岩原始物质的形成作用第二节、风化产物的搬运和沉积作用第三节、沉积物的沉积后作用,第二节、风化产物的搬运和沉积作用,搬运营力流水、风、冰川、重力、生物等；搬运方式机械搬运、化学搬运、生物搬运；一、碎屑物质的搬运和沉积作用二、溶解物质的搬运和沉积作用三、生物的搬运和沉积作用,第二节、风化产物的搬运和沉积作用,一、碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用１、搬运动力和搬运能力流速－动力－颗粒大小流量－能力－载荷,第二节、风化产物的搬运和沉积作用,一、碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用２、碎屑物质在流水搬运过程中的变化１）成分变化成分成熟度增高２）粒度变化变小3圆度变化4球度变化总的变化成分成熟度,结构成熟度增高。成熟度的概念是指事物在发展过程中接近于终极的程度.,第二节、风化产物的搬运和沉积作用,自学1风的搬运和沉积作用特点2冰川的搬运和沉积作用特点,第二节、风化产物的搬运和沉积作用,二、溶解物质的搬运和沉积作用（一）胶体溶液的搬运和沉积作用自学（二）真溶液的搬运和沉积作用,第二节、风化产物的搬运和沉积作用,二、溶解物质的搬运和沉积作用（二）真溶液的搬运和沉积作用受化学定律支配,其根本控制因素是溶解度。,1、Fe、Mn、Si、Al等溶解度小,易于沉淀,并受水介质物理化学条件影响严重.Fe2在强酸性条件下pH3时沉淀,Fe3pH5.5-7时,才开始沉淀,故Fe3远较Fe２易于搬运.SiO2要求在弱酸性条件下沉淀CaCO3需要在弱碱性条件下沉淀Al2O3只有在pH值4-7时才沉淀2、Cl、S、Na、K、Mg等的搬运和沉积受水介质的影响不大.盐类的沉淀规律CaCO3→CaSO4→NaCl→KCl,第二节、风化产物的搬运和沉积作用,三、生物的搬运和沉积作用1生物新陈代谢,吸取一定的物质成分,从而把一些元素富集起来.2生物作用引起周围环境介质条件改变,从而影响某些物质的搬运和沉积作用,如排出CO2对碳酸盐岩的影响.,第二节、风化产物的搬运和沉积作用,四沉积分异作用1概念2机械分异作用3化学分异作用,１、沉积分异作用的概念沉积物在搬运和沉积过程中因异而分的现象。母岩风化产物及其它来源沉积物，在搬运和沉积过程中会按照颗粒大小、形状、比重、矿物成分和化学成分在地表依次沉积下来，这种现象称为沉积分异作用。,,2、机械分异作用由于颗粒大小、形状、比重以及搬运介质的性质和速度的差异而发生的沉积分异作用。如从砾－砂－粉砂－粘土从金－黄铁矿－铬铁矿－石英－石墨－琥珀,,3、化学分异作用主要按溶解度大小发生的沉积分异作用。如氧化物－磷酸盐－硅酸盐－碳酸盐－硫酸盐－卤化物自然界影响化学沉淀的因素很多，实际情况往往要比上述模式复杂得多。,第二章沉积岩的形成作用,第一节、沉积岩原始物质的形成作用第二节、风化产物的搬运和沉积作用第三节、沉积物的沉积后作用,第三节、沉积物的沉积后作用,指沉积物沉积下来后至变质作用和风化作用前所经受的所有变化。,沉积物,沉积岩,变质岩,沉积岩，潜水面下,,同生、准同生作用,成岩作用,,后生作用,,表生作用,,风化作用,第三节、沉积物的沉积后作用,1、沉积后作用阶段划分同生、准同生作用阶段－成岩作用阶段－后生作用阶段－表生作用阶段,,同生作用（iyngenesis系指沉积物沉积下来后，与介质还保持着联系，沉积物表层与底层水之间所发生的一系列作用和反映。发生于海底称海解作用，又称海底风化作用；发生于淡水环境称陆解作用。加拿大学者称始成岩作用（eodiagenesis。准同生作用专属性词汇，主要指潮上带的疏松碳酸钙沉积物被高镁粒间水白云石化的作用。成岩作用（diagenesis系指松散沉积物脱离沉积环境而被固结成岩石期间所发生的作用。欧美学者将同生作用阶段与成岩作用阶段合在一起称早期成岩作用阶段。后生作用（anadiagenesis继成岩作用阶段后，在沉积岩转变成变质岩之前所发生的一切作用和变化。在英美常称为晚期成岩作用。表生作用epigenesis指沉积岩抬升到近地表，在潜水面以下常温常压或低温低压条件下，由于渗透水和浅部地下水的影响所发生的变化。,,第三节、沉积物的沉积后作用,２、沉积后阶段的主要作用压实作用、压溶作用、胶结作用、固结作用、重结晶作用、交代作用、自生矿物的形成等。,,压实作用（compaction沉积物在上覆水体和沉积物负荷压力下，不断排出水份，体积缩小，孔隙度降低的过程。压溶作用pressure-solution在压力作用下，沉积物或沉积岩内发生的溶解作用称压溶作用。胶结作用cementation指从孔隙溶液中沉淀出矿物质（胶结物）将松散的沉积物粘结成坚硬岩石的过程，是化学和生物化学作用。固结作用consolidation泛指松散沉积物转变成固结岩石的过程，它可通过胶结作用、压实作用、压溶作用、生物的粘结作用等共同完成，是化学－物理联合作用。重结晶作用recrystalization指矿物组分以溶解－再沉淀或固体扩散等方式，使得细小晶粒集结成粗大晶粒的过程。,交代作用replacement指沉积期后演化过程中，沉积物（岩）中某种矿物被化学成分不同的另一种矿物所取代的现象。如白云石交代方解石、方解石交代石英等。自生矿物的形成authogeneticminerals指在成岩和后生作用阶段中自生形成的各类矿物，如自生海绿石、莓状黄铁矿、自生粘土矿物、次生加大石英等。溶解作用solution沉积物颗粒或早期形成的胶结物在后期的埋藏成岩过程中被溶解的过程。,第三章沉积岩的特征,第一节、成份特征第二节、结构特征第三节、构造特征第四节、产状特征,第三章沉积岩的特征,第一节、成份特征一、化学成分１、Fe2O3FeO２、K2O＞Na2O３、富含CO2、H2O４、富含生物有机质,第一节、成份特征二、矿物成分１、极其简单，常见的只有几种２、岩浆岩中常见,但沉积岩中罕见的矿物，如暗色矿物３、岩、沉、变中均常见的矿物，如石英、长石、云母等４、沉积岩中特有的矿物，如盐类矿物，粘土矿物等,第三章沉积岩的特征,,,第二节、结构特征结构指组成岩石的各种组分的形状、大小、结晶程度以及颗粒之间的关系.,第三章沉积岩的特征,,,第三节、构造特征构造指组成岩石的各种组分的排列及空间充填方式.,第三章沉积岩的特征,,,第四节、产状特征产状指沉积岩石的的空间位置和产出状态.,第三章沉积岩的特征,第四章沉积岩的构造和颜色,第一节沉积构造的分类第二节流动成因的构造第三节同生变形构造第四节曝露成因构造第五节化学成因构造第六节生物成因构造第七节复合成因构造,第一节沉积构造的分类,第四章沉积岩的构造和颜色,第一节沉积构造的分类第二节流动成因的构造第三节同生变形构造第四节曝露成因构造第五节化学成因构造第六节生物成因构造第七节复合成因构造,第二节流动成因的构造,一、层理构造1、概念由于沉积物的成分、结构、颜色及层的厚度、形状等沿垂向发生变化而形成成层更换的现象。2、基本术语细层（纹层）、层系、层系组、层,细层laminae又称纹层，是组成层理的最小单位，其厚度极小，以毫米计。是相同水动力条件下同时形成的。层系set又称系丛，是由成分、结构和产状上相同的许多细层组成的，是在同一环境的相同水动力条件下不同时间形成的细层组成的。层系组由两个或两个以上岩性（成分，结构）基本一致的相似层系组成，是在同一环境的相似水动力条件下形成的。层由成分基本一致的岩石组成，是组成沉积地层的基本单位，层可以与上下邻层分开，一个层可以是一个或若干个纹层、层系或层系组组成,,,,,,第二节流动成因的构造,一、层理构造３、主要类型１）块状层理massivebedding一种呈现大致均质外观，不具任何纹层构造的层理。２）韵律层理rhythmicbedding在成分、结构与颜色方面不同的薄层作有规律地重复出现而组成的层理。3）粒序层理gradedbedding又称递变层理，具粒度递变的一种特殊层理，没有内部的层，只有粒度变化。,,,4）水平层理horizontalbedding纹层呈直线状，互相平行，且平行于层面，主要产于细屑岩（泥质岩、粉砂岩）和泥晶灰岩中，形成在比较稳定的水动力条件下。５）平行层理parallelbedding外貌上与水平层理极相似，主要产于砂岩中，形成于较强水动力条件下。,,平行层理,水平层理,６）波状层理wavybedding纹层显对称或不对称波状，但其总体方向平行于层面。,,,７）交错层理crossbedding纹层与层系界面斜交，板状交错层理层系界面平直且彼此平行楔状交错层理层系界面为平面，但不互相平行槽状交错层理层系底界为槽形冲刷面，纹层在顶部被切割,,,潮汐成因的交错层理羽状交错层理herringbonecross-bedding相邻层系的细层倾向向反，呈羽毛状或人字形。脉状层理粉砂与泥互层，砂为主，泥分布于波谷中。透镜状层理粉砂与泥互层，泥为主，粉砂呈透镜状断续分布于泥中波状复合层理粉砂与泥呈波状薄互层。,第二节流动成因的构造,二、层面构造1、波痕wavemarks层面上波状起伏的特征。2、槽模flutecasts分布在底面上的一种半圆锥形突起构造。,,3、沟模groovecasts砂质岩层底面上一些微突起的直线形的平行脊状构造。4、跳模bouncecasts、刷模brushcasts、锥模prodcasts常与沟模共生。跳模呈短小似梭形脊状体，大致成等距分布。刷模呈新月形短小脊状体。锥模呈扁长的半圆锥形或三角形的短小脊状体。,第四章沉积岩的构造和颜色,第一节沉积构造的分类第二节流动成因的构造第三节同生变形构造第四节曝露成因构造第五节化学成因构造第六节生物成因构造第七节复合成因构造,第三节同生变形构造,1、重荷模指覆盖在泥岩上的砂岩底面上的圆丘状或不规则的瘤状突起。,,2、砂球和砂枕构造主要出现在砂、泥互层并靠近砂岩底部的泥岩中，是被泥质包围了的紧密堆积的砂质椭球体或枕状体。3、包卷层理是在一个层内的层理柔皱现象，表现为连续的开阔“向斜”和紧密“背斜”所组成。,香肠构造,第四章沉积岩的构造和颜色,第一节沉积构造的分类第二节流动成因的构造第三节同生变形构造第四节曝露成因构造第五节化学成因构造第六节生物成因构造第七节复合成因构造,第四节曝露成因构造,1、泥裂（干裂）沉积物露出水面时因曝晒干涸所发生的收缩裂缝。2、雨痕、冰雹痕雨滴、冰雹降落到松散沉积物表面时所形成的水型撞击的穴。,第四章沉积岩的构造和颜色,第一节沉积构造的分类第二节流动成因的构造第三节同生变形构造第四节曝露成因构造第五节化学成因构造第六节生物成因构造第七节复合成因构造,第五节化学成因构造,1、结核岩石中自生矿物的集合体。其成分、结构、颜色等方面与围岩有显著不同，常呈球状、椭球状及不规则团块状。2、缝合线常见于碳酸盐岩中，在垂直层面的切面中呈锯齿状微裂缝，形似头盖骨接缝。从立体上看则为参差不齐的垂直小柱（缝合柱）。,燧石结核,磷结核,第四章沉积岩的构造和颜色,第一节沉积构造的分类第二节流动成因的构造第三节同生变形构造第四节曝露成因构造第五节化学成因构造第六节生物成因构造第七节复合成因构造,第六节生物成因构造,1、生物生长构造－叠层构造由富藻纹层与富屑纹层两种基本层叠置而形成的构造。,2、生物遗迹构造指保存在层面上及层内的生物活动的痕迹。,,第四章沉积岩的构造和颜色,第一节沉积构造的分类第二节流动成因的构造第三节同生变形构造第四节曝露成因构造第五节化学成因构造第六节生物成因构造第七节复合成因构造第八节沉积岩的颜色,第七节复合成因构造,1、示底构造在碳酸盐岩的原生孔洞中，有两个世代的不同充填物，在底部或下部为泥屑、粉屑等内碎屑充填，色较暗；顶部或上部为亮晶方解石充填，色较浅，两者之间的界面平直，能批示岩层的顶底。,第七节复合成因构造,2、鸟眼构造主要出现在泥晶灰岩、微晶白云岩、球粒灰岩、粉屑、砂屑灰岩中的原生小孔洞，被亮晶方解石或硬石膏充填。,第四章沉积岩的构造和颜色,第一节沉积构造的分类第二节流动成因的构造第三节同生变形构造第四节曝露成因构造第五节化学成因构造第六节生物成因构造第七节复合成因构造第八节沉积岩的颜色,第八节沉积岩的颜色,１、继承色取决于碎屑物质的颜色，常为碎屑岩所特有，如长石砂岩呈红色。２、自生色由沉积物堆积过程中及成岩作用形成的自生矿物所呈的颜色，如含海绿石或鲕绿泥石的岩石常呈绿色和黄绿色。以上两种颜色统称原生色。３、次生色表生作用阶段和风化过程中，原生色经次生变化而成的颜色。,第八节沉积岩的颜色,沉积岩的颜色与沉积环境密切相关灰色及黑色含有机质或分散状黄铁矿，与还原环境有关；红色、褐红色、黄色与高价铁的氧化物或氢氧化物有关，代表强氧化环境；绿色与低价铁的硅酸盐矿物如海绿石、鲕绿泥石有关，代表弱氧化－弱还原介质条件。,,母岩风化,碎屑物质,溶解物质,残余物质,碎屑岩,化学岩,粘土岩,砾、砂、粉砂岩,碳酸盐岩、蒸发岩,泥岩、页岩,火山碎屑物质,火山碎屑岩,生物遗体,可燃生物岩,非可燃生物岩,煤、油页岩,生物礁,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第八节沉积岩的分类,