沉积岩知识小结.pdf

沉积岩的基本概念沉积岩的基本概念 沉积岩是组成岩石圈的三大类 岩浆岩、变质岩、沉积岩岩石之一。它是在地壳表层或地 表不太深的地方，在常温常压条件下，由母岩（岩浆岩、变质岩、先成的沉积岩）的风化 产物、生物来源的物质、火山物质、宇宙物质等原始物质，经过搬运作用、沉积作用以及 成岩作用所形成的一类岩石。 沉积岩是组成岩石圈的三大类 岩浆岩、变质岩、沉积岩岩石之一。它是在地壳表层或地 表不太深的地方，在常温常压条件下，由母岩（岩浆岩、变质岩、先成的沉积岩）的风化 产物、生物来源的物质、火山物质、宇宙物质等原始物质，经过搬运作用、沉积作用以及 成岩作用所形成的一类岩石。 沉积岩的一般特征沉积岩的一般特征 1、沉积岩的化学成分 1、沉积岩的化学成分 对比岩浆岩和沉积岩的化学成分可以看出 虽然总体化学成分相近似， 由于两者形成条件的 不同，在化学成分上仍然存在很大的差别 （1）、Fe2O3 和 FeO 的含量（1）、Fe2O3 和 FeO 的含量 在岩浆岩和沉积岩中铁的总量接近 岩浆岩中 FeO 含量多于 Fe2O3 地下深处缺氧 亚铁 沉积岩中 Fe2O3 含量多于 FeO 地表自由氧充足 高价铁 （2）、K2O 和 Na2O 的含量（2）、K2O 和 Na2O 的含量 在岩浆岩中钠含量比钾高，在沉积岩中钾总量比钠高 因为沉积岩中富钾的白云母、绢云母相对稳定 岩浆岩风化后生成的胶体分散物（粘土矿物）易吸附钾，导致沉积岩中钾的含量相对增高 岩浆岩风化后，其中的钠以氧化物、硫酸盐等可溶性盐的形式流失，使沉积岩中钠的含量相 对减少 （3）、Al2O3 的含量（3）、Al2O3 的含量 岩浆岩中铝多以铝硅酸盐的形式出现 沉积岩中铝通常剩余而游离，是沉积岩的主要化学成分之一 大多数沉积岩中 Al2O3K2ONa2OCaO 判别变质原岩有用 （4）、H2O 和 CO2 的含量（4）、H2O 和 CO2 的含量 沉积岩形成于地表条件下，富含 H2O 和 CO2 岩浆岩形成于地壳下部高温、高压的环境,H2O 和 CO2 含量很低 2、沉积岩的矿物成分2、沉积岩的矿物成分 （1）高温矿物少见（1）高温矿物少见 无橄榄石、辉石、角闪石形成于岩浆结晶早期高温 （2）低温矿物富集（2）低温矿物富集 富石英、钾长石、钠长石,形成于岩浆结晶晚期低温 （岩浆岩主要造岩矿物在高温、高压条件形成，稳定地壳下部） （3）自生矿物（3）自生矿物 各种盐类、氧化物、氢氧化物、粘土矿物、碳酸盐矿物 （形成于地表常温常压环境，稳定于地表条件） 3、沉积岩的结构构造3、沉积岩的结构构造 沉积岩的结构沉积岩的结构 要比岩浆岩更为多样 碎屑结构、粒屑（颗粒）结构，机械作用形成 生物结构等是沉积岩所特有的结构； 晶粒（结晶）结构虽然岩浆岩也有类似结构，但它们形成的热力学条件迥然不同。 沉积岩的构造 沉积岩的构造 成层构造、层内构造以及层面构造 层理构造沉积岩最基本构造特征，在岩浆岩中除少数情况（层状火成岩）外很少见到 层面构造波痕、泥裂、雨痕、雹痕、印模、晶痕 化学成因的构造缝合线、叠锥、结核、叠层构造等构造都是沉积岩所特有的 生物成因的构造生物礁所特有 由于沉积岩是在地表或接近地表的压力条件下形成，因此具有各种各样空隙,而结晶岩一般 缺乏孔隙曾允孚等，1986） 形成沉积岩的物质基础形成沉积岩的物质基础沉积物的四种来源沉积物的四种来源 1、陆源物质1、陆源物质母岩风化的产物母岩风化的产物 2、生物源物质2、生物源物质生物残骸和有机物质生物残骸和有机物质 3、深源物质3、深源物质火山碎屑和深部卤水火山碎屑和深部卤水 4、宇宙源物质4、宇宙源物质陨石陨石 风化作用的概念风化作用的概念 地壳表层岩石（母岩）在大气、水、生物、冰川等地质营力的作用下，使得岩石松散、破 碎、分解的地质作用。其产物为各种岩石碎屑、矿物碎屑、生物碎屑和溶解物质 地壳表层岩石（母岩）在大气、水、生物、冰川等地质营力的作用下，使得岩石松散、破 碎、分解的地质作用。其产物为各种岩石碎屑、矿物碎屑、生物碎屑和溶解物质 风化作用方式物理风化、化学风化、生物风化。 1）物理风化主要发生机械破碎，而化学成分不改变的风化.1）物理风化主要发生机械破碎，而化学成分不改变的风化. 作用主要影响因素温度变化、晶体生长、重力作用、生物的生活活动（人类活动）、水、 冰及风的破坏作用 物理风化总趋势使母岩崩解，产生不同尺度岩石碎屑和矿物碎屑。 2）化学风化化学风化在氧、水和溶于水中的各种酸的作用下，母岩遭受氧化、水解和溶滤等化学 变化，使其分解而产生新矿物的过程。 在氧、水和溶于水中的各种酸的作用下，母岩遭受氧化、水解和溶滤等化学 变化，使其分解而产生新矿物的过程。 主要影响因素水、二氧化碳、有机酸等。 化学风化总趋势不仅使母岩破碎，而且使其矿物成分和化学成分发生本质的改变，同时在 表生条件下形成粘土物质、各种氧化物和化学沉淀物质如各种粘土矿物,赤铁矿、褐铁矿、 铝土矿、煫石（SiO2等氧化物及碳酸盐矿物等。 3）生物风化生物风化在岩石圈的上部、大气圈的下部和水圈的全部,几乎到处都有生物存在。因此 生物， 特别是微生物在风化作用中能起到巨大的作用。 生物对岩石的破坏方式既有机械作用， 又有化学作用和生物化学作用；既有直接的作用，也有间接的作用。 主要影响因素细菌、O2、CO2、有机酸 生物风化途径氧化还原反应、吸附作用、络合物作用 风化作用的产物风化作用的产物 a 碎屑物质a 碎屑物质母岩机械破碎的产物，主要指矿物碎屑和岩石碎屑 b 不溶残积物b 不溶残积物母岩分解过程新生成的不溶物质,如粘土和氧化物等 c 溶解物质c 溶解物质以溶解状态被带走的成分。 碎屑物质是构成陆源碎屑岩的主要成分。溶解物质是构成内源沉积岩的主要物质成分 沉积物的搬运与沉积作用沉积物的搬运与沉积作用 沉积物发生的搬运和沉积的地质营力主要是流动水和风为主，其次是冰川、重力和生物。 由于沉积物性质的差异，常见的搬运方式有 1、机械搬运和沉积、2、化学搬运和沉积、3、生物搬运和沉积 一 机械搬运和沉积一 机械搬运和沉积 搬运对象陆源碎屑颗粒 搬运介质牵引流（水流和波浪，空气）；重力流gravity flow浊流（turbidites flow） 泥石流debris flow、颗粒流grain flow、液化沉积物流fluidized sediment flow）； 冰川、风 1、流水的机械搬运和沉积作用1、流水的机械搬运和沉积作用 搬运方式推移搬运（或滚动搬运）推移载荷 悬浮搬运悬浮载荷 跳跃搬运介于上述二者之间 机械搬运和沉积作用 流水把处于静止状态的碎屑物质开始搬运走所需要的流速叫做开始搬 运流速， 开始搬运流速要大于继续搬运业已处于搬运状态的碎屑物质所需的流速， 即继续搬 运流速。一般来说，开始搬运流速要大于继续搬运流速。 2、空气的搬运与沉积作用2、空气的搬运与沉积作用 1）只能搬运碎屑颗粒 2）搬运能力小，以跳跃搬运形式为主 3）受地形和地物影响大 3、冰川的搬运与沉积作用3、冰川的搬运与沉积作用 流动方式塑性流动和滑动 搬运能力巨大； 搬运对象碎屑颗粒 沉积位置雪线以下冰渍物，经流水改造，形成冰水沉积 4、碎屑颗粒在机械搬运过程中的变化4、碎屑颗粒在机械搬运过程中的变化 1）物质成分上的变化随着搬运距离的增加，由于化学分解、机械破碎和磨蚀作用,不稳定 组分相对减少,稳定组分相对增加 2）粒度和分选型的变化随着搬运距离的增加，一般粒度越来越细，分选越来越好 3）颗粒形状的变化 随着搬运距离的增加，由于磨蚀作用，颗粒的园度和球度越来越好。 二、化学搬运和沉积二、化学搬运和沉积 搬运对象溶解于水的化学物质 溶解物质在自然界中存在的方式胶体和真溶液 1胶体的搬运与沉积作用1胶体的搬运与沉积作用 胶体的特点颗粒细小、扩散能力弱、表面带电荷、具有吸附性 使胶体凝聚和沉积的因素带有相反电荷的胶体相遇、加入电解质、加热蒸发、射线照射 由于胶体自身的特点，当其处于稳定状态时，就是胶体的搬运状态；当条件发生变化，胶体 失去稳定性时，胶体发生凝絮作用，即沉积作用。 2）真溶液的搬运与沉积作用2）真溶液的搬运与沉积作用 可溶物质的溶解与沉淀作用主要取决于溶解度； 溶液中的某种物质浓度达到过饱和， 则发生 沉淀作用（沉积）；反之，则发生溶解作用（搬运）。 影响真溶液搬运与沉积的因素 介质的酸碱度介质的氧化还原电位、温度和压力、溶液中的 CO2 含量、离子吸附作用 三、生物的搬运和沉积三、生物的搬运和沉积 生物的搬运作用既可是物理方式也可是化学方式 生物的沉积作用生物遗体的直接堆积 生物的间接沉积作用化学方式、生物物理方式（捕获和粘结、障积作用） 搬运的成分碎屑颗粒、溶解物质 沉积分异作用沉积分异作用 沉积物在搬运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 有规律的沉积下来，这种现象称为沉积分异作用。 沉积物在搬运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 有规律的沉积下来，这种现象称为沉积分异作用。 机械沉积分异作用机械沉积分异作用 按粒度砾岩、砂岩、粘土岩； 按比重金 19.3、黄铁矿 5、铬铁矿 4.5、石英 2.65、石墨 2.16、琥珀 1.07； 化学沉积分异作用化学沉积分异作用 熔解物质达到过饱和时按溶解度由小到大依次沉积（氧化物、磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、卤 化物） 沉积成岩作用沉积成岩作用是泛指沉积物形成以后，到沉积岩的风化作用和变质作用以前这一演化 阶段的所有变化或作用，包括成岩作用和后生作用。有人也称为沉积期后作用。 是泛指沉积物形成以后，到沉积岩的风化作用和变质作用以前这一演化 阶段的所有变化或作用，包括成岩作用和后生作用。有人也称为沉积期后作用。 沉积岩的成岩作用阶段沉积岩的成岩作用阶段 1.同生作用syngenesis沉积后至埋藏前沉积物与水之间的一系列作用（溶解、水合、 解,Ph,Eh, O2，CO2 逸度改变）。 1.同生作用syngenesis沉积后至埋藏前沉积物与水之间的一系列作用（溶解、水合、 解,Ph,Eh, O2，CO2 逸度改变）。 2.成岩作用diagenesis 埋藏后至岩石固结，即，由沉积物到沉积岩的过程中的一系列2.成岩作用diagenesis 埋藏后至岩石固结，即，由沉积物到沉积岩的过程中的一系列 变化，包括压实和胶结作用。变化，包括压实和胶结作用。 3.后生作用anadiagenesis固结后至变质前，包括交代、重结晶、次生加大、压溶。3.后生作用anadiagenesis固结后至变质前，包括交代、重结晶、次生加大、压溶。 4.表生作用epidiagenesis潜水面以下、低温压下，与地下水的作用，包括溶蚀、充填、 交代。 4.表生作用epidiagenesis潜水面以下、低温压下，与地下水的作用，包括溶蚀、充填、 交代。 常见成岩作用现象常见成岩作用现象 1．压实作用compaction静压力下沉积物排气、排水、体积缩小、孔隙度降低、密度增 加。 1．压实作用compaction静压力下沉积物排气、排水、体积缩小、孔隙度降低、密度增 加。 2.胶结作用cementation孔隙水过饱和沉淀出矿物质（胶结物 cement,将沉积物粘结成 岩石。 2.胶结作用cementation孔隙水过饱和沉淀出矿物质（胶结物 cement,将沉积物粘结成 岩石。 3.压溶作用pressure-solution压力下沉积物颗粒间或沉积岩内部发生溶解。如，缝合 线构造 3.压溶作用pressure-solution压力下沉积物颗粒间或沉积岩内部发生溶解。如，缝合 线构造 4.重结晶作用recrystallization通过溶解－再沉淀或固体扩散，使得细小晶粒集结成 粗大晶粒。如，蛋白石（非晶质）－玉髓（隐晶质）－石英（显晶质） 4.重结晶作用recrystallization通过溶解－再沉淀或固体扩散，使得细小晶粒集结成 粗大晶粒。如，蛋白石（非晶质）－玉髓（隐晶质）－石英（显晶质） 5.交代作用replacement外来组分取代原组分。如，白云石化，SiO2 与 CaCO3 相互交代。5.交代作用replacement外来组分取代原组分。如，白云石化，SiO2 与 CaCO3 相互交代。 6.自生矿物的形成authigenic mineral海绿石，鲕绿泥石，沸石类，粘土矿物，方解 石、菱铁矿、草莓状黄铁矿，自生石英和自生长石（再生加大边） 6.自生矿物的形成authigenic mineral海绿石，鲕绿泥石，沸石类，粘土矿物，方解 石、菱铁矿、草莓状黄铁矿，自生石英和自生长石（再生加大边） 影响成岩作用因素影响成岩作用因素 1、自由能 1、自由能 2、PH 值和 EH 值 2、PH 值和 EH 值 3、温度的影响 3、温度的影响 4、压力的影响 4、压力的影响 5、生物对成岩作用的影响 5、生物对成岩作用的影响 6、时间因素 6、时间因素 陆源碎屑岩陆源碎屑岩 陆源碎屑岩陆源碎屑岩是指由母岩经物理风化作用所形成的碎屑颗粒物质， 经过机械的搬运和沉积， 并 进一步压实和胶结而形成的沉积岩类。 陆源碎屑岩的基本组成陆源碎屑岩的基本组成 1）碎屑颗粒是碎屑岩的主要组成部分，占整个岩石的 50以上，并决定岩石的基本性质。 2）填隙物杂基由机械沉积作用形成的细粒物质，充填在碎屑颗粒间。胶结物是对颗粒起 胶结作用的化学沉淀物。 3）孔隙是指岩石中未被固体物质所占据的部分，孔隙可以是原生的，也可以是后期形成的。 1、碎屑颗粒的成分1、碎屑颗粒的成分 1 矿物碎屑成分1 矿物碎屑成分 A 石英碎屑是分布最广的碎屑矿物，在砂岩和粉砂岩中的平均含量达 66.8。主要来源于 花岗岩、片麻岩、片岩和先期形成的沉积岩，并常应用石英的各种特征来确定母岩的性质。 B 长石碎屑在砂岩中含量为 10-15，以钾长石（微斜长石）为主，其次为酸性斜长石， 中基性斜长石较少。长石主要来源于花岗岩和花岗片麻岩。根据长石的特点可推断母岩、古 气候和古构造。 C、云母和绿泥石碎屑以白云母为主，常分布于细砂岩和粉砂岩的层面上，常与细粒的石 英和长石共生。绿泥石都是成岩作用的产物，常以填隙物的形式出现。 D、重矿物碎屑是次要成分，通常含量不超过 1，比重大于 2.86，常见的重矿物有来自 花岗岩的锆石、独居石、金红石、磷灰石；来自基性岩的尖晶石、铬铁矿、钛铁矿；来自变 质岩的石榴子石、十字石、蓝晶石、电气石等。 2 岩石碎屑成分2 岩石碎屑成分 简称为岩屑，是碎屑岩中的重要组分。其成分可以是火成岩、变质岩和沉积岩。其含量和粒 度有关，泥岩中完全没有岩屑，砂岩中平均含量为 10-15，多者可达 95-100，少则完全没 有。岩屑可直接提供母岩的特征，反映沉积环境、沉积搬运的特征 2、填隙物成分2、填隙物成分 填隙物分为杂基和胶结物，二者成因不同，但成分上可以相同，也可不同。 1杂基1杂基各种粘土矿物，如高岭石、水云母、蒙脱石和绿泥石等，还包括各种细粉砂 碎屑，是机械搬运的产物。 2胶结物2胶结物碎屑颗粒之间孔隙内的各种化学物质，常见的有碳酸岩矿物、硅质矿物和 少量铁质矿物，多形成于成岩作用时期。还有一些自生矿物。如海绿石、沸石、磷酸岩矿 物、硫酸岩矿物、硫化物、各种自生重矿物，还有自生的粘土矿物等 3、成分成熟度3、成分成熟度 碎屑岩的成分成熟度是指碎屑沉积组分在其风化、 搬运沉积作用的改造下接近最稳定的终极 产物的程度。 石英抗风化能力强，在搬运和沉积过程中蚀变很小，是最稳定的组分； 长石的稳定性较石英低； 岩屑除硅质岩屑外，一般稳定性都不高。 成分成熟度一般表示为石英与石英、长石和岩屑之和的比值。随着成分成熟度的增高，不 稳定组分相对减少，稳定组分相对增加。 陆源碎屑岩的结构类型陆源碎屑岩的结构类型 1、碎屑结构1、碎屑结构 碎屑颗粒本身的特征碎屑颗粒的大小、形状和颗粒表面特征 填隙物的特征 颗粒与填隙物之间的关系胶结类型或支撑关系 颗粒间接触关系 2、泥状结构2、泥状结构泥岩所特有的结构 1、碎屑颗粒的结构 1、碎屑颗粒的结构 颗粒大小指碎屑颗粒的绝对大小，也称为粒度。它以颗粒的直径来计量。 粒度的分级方案有自然粒级自然数的大小 对数粒级对颗粒的直径取对数 Φ 粒级Φ-log2d（d 为粒径） 碎屑颗粒的分选（分选性）碎屑颗粒大小的均匀程度叫分选或分选性。 分选性分为三级 分选好主要粒级含量大于 75； 分选中等主要粒级含量 50-75； 分选差各种粒级含量都小于 50 研究碎屑颗粒粒度分布情况的方法称为粒度分析， 用这种方法可以准确的计算分选系数或用 标准偏差来表示分选程度。 颗粒的形态包括颗粒的圆度和球度 圆度颗粒棱角磨蚀的程度，棱角状、次棱角状、次圆状、圆状（在镜下或标本上观察） 球度颗粒度按近于球体的程度，受 A、B、C 三轴大小的控制分为圆球体、扁球体、椭球 体、长扁球体 颗粒的表面特征 碎屑颗粒的表面是不光滑的，由于溶蚀作用、碰撞作用、刻滑风蚀等作用，在碎颗粒表面留 下一定的痕迹。 2、填隙物的结构2、填隙物的结构 填隙物按成因分 杂基256mm、粗砾 256-64mm、中砾 64-4mm、细砾 4-2mm 当砾石分选差时，可用混积法命名。 3、按成分3、按成分单成分砾岩单一成分大于 75；复成分砾岩每种成分小于 50 4、按砾岩在剖面中的位置4、按砾岩在剖面中的位置层间砾岩整合地产于岩层中间 底砾岩分布于侵蚀面上 5、按成因5、按成因河成砾岩、海成砾岩、冰川角砾岩、崩积角砾岩、岩溶角砾岩、构造角砾岩 等 五、主要成因类型及实例五、主要成因类型及实例 1、滨岸砾岩1、滨岸砾岩 主要是在波浪作用的淀岸地带， 由河流搬运来的砾石沿海岸长期改造而成， 其特点是砾石成 分较单一，以稳定组分为主。 2、河成砾岩2、河成砾岩 常见于山区河流，多位于河床沉积的底部，砾石成分复杂，由于搬运不远，故不稳定组分仍 然存在。 3、洪积砾岩3、洪积砾岩 由山区洪流在流出山间峡谷进入平原时，流速骤减，致使带出的碎屑物质快速堆积而成。 4、冰川角砾岩4、冰川角砾岩 由冰川作用形成，成分复杂，常见新鲜的不稳定组分，分选极不好，大的砾石和泥砂混杂。 5、滑塌角砾岩5、滑塌角砾岩 在地形陡峻地区的边界地带，常常由于某种地质营力作用发生崩塌，或沿斜坡发生地滑，从 而形成滑塌角砾岩。 6、岩溶角砾岩6、岩溶角砾岩 其形成下伏物质（如膏盐层）被溶解而移去以及上覆地层的坍塌作用有关，尤其是石灰岩的 坍塌。 中碎屑岩中碎屑岩砂岩 砂岩 定义粒度在 2-0.0063mm 碎屑占 50以上的陆源碎屑岩称为砂岩。 一、砂岩的成分特征 一、砂岩的成分特征 1、碎屑颗粒成分1、碎屑颗粒成分 Q石英， F长石， R岩屑， 三者的成分特征取决于母岩的成分和沉积物的改造历史。 云母和绿泥石碎屑量少 重矿物碎屑量少，有指示物源的作用 成分成熟度＝Q/（FR）指碎屑沉积组分在其风化、搬运和沉积作用的改造下 接近最稳定的终极产物的程度。F/R 反映物源特征 , R 反映气候和风化作用的 特点。 成分成熟度＝Q/（FR）指碎屑沉积组分在其风化、搬运和沉积作用的改造下 接近最稳定的终极产物的程度。F/R 反映物源特征 , R 反映气候和风化作用的 特点。 2、填隙物的成分2、填隙物的成分 杂基粘土和小于 0.03mm 的细碎屑颗粒； 胶结物铁质、钙质和硅质为常见。 二、砂岩的结构特征二、砂岩的结构特征 具典型的陆源碎屑结构 三、砂岩的构造特征三、砂岩的构造特征 发育各种层理、层面、同生变形构造和虫孔等 砂岩的分类砂岩的分类 三端元四组分分类 首先根据杂基杂基的含量，将砂岩分为两大类，杂砂岩（杂基15）和净砂岩（杂基95, FR95, FR34、长石砂岩 Q 25，F/R 3 5、岩屑长石砂岩 Q 75， F/R 3-15、岩屑长石砂岩 Q 75， F/R 3-1 6、长石岩屑砂岩 Q 75， F/R 1/3-16、长石岩屑砂岩 Q 75， F/R 1/3-1 7、岩屑砂岩 Q 25， F/R 1/37、岩屑砂岩 Q 25， F/R 50，还有长石，结晶的 Cc 矿物，少量的白云母 20-30，粘土矿 物 10-20，重矿物 5 成因风成的、冰积的、洪积的、冲积的 多数人认为河流洪积平原堆积的风成粉砂。 常具水平层理沙纹层理、包卷层理 我国黄土主要分布在西北地区、华北地区，及东北的南部和华东的北部。 粉砂岩分布与成因粉砂岩分布与成因 河漫滩质潮坪质三角洲粉砂岩分布河漫滩、潮坪、三角洲、泻湖、沼泽及海、湖的浅水 部位。 河漫滩质潮坪质三角洲粉砂岩分布河漫滩、潮坪、三角洲、泻湖、沼泽及海、湖的浅水 部位。 粉砂岩是经过较长距离搬运，在稳定的水动力条件下缓慢沉降形成的，分布极其广泛，几 乎在所有的砂 粉砂岩是经过较长距离搬运，在稳定的水动力条件下缓慢沉降形成的，分布极其广泛，几 乎在所有的砂泥质岩系中，都有粉砂岩层或夹层。泥质岩系中，都有粉砂岩层或夹层。 泥岩（粘土岩） 泥岩（粘土岩） 定义主要由粒度小于 0.0039m 的细碎屑和粘土矿物组成的沉积岩类（分布最广，占沉积岩 总量的 55以上），粘土矿物既可以是母岩风化产物被搬运沉积的，也可以是成岩作用过程 中生成的。 一、成分特征一、成分特征 1、粘土矿物高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石 2、碎屑颗粒石英和长石的碎屑、云母等 3、非粘土的自生矿物碳酸盐、铁氧化物、氢氧化物、 硫酸盐、盐岩 由粘土矿物的吸附作用，常含有特殊的元素 4、有机质 二、结构特征二、结构特征 1、按粘土质点、粉砂和砂的相对含量划分 泥状结构和与砂、粉砂的过渡结构； 2、按结晶程度划分 非晶质结构 隐晶质结构 显晶质结构纤维状、显微鳞片状、粒状 粗晶结构蠕虫状、书页状 3、按粘土矿物集合体的形状团粒结构、鲕粒（豆粒）结构、同生泥屑结构、生物泥状结 构 陆源碎屑岩陆源碎屑岩砂岩成岩作用砂岩成岩作用 一、压实与压溶作用一、压实与压溶作用 二、胶结作用二、胶结作用 三、交代作用三、交代作用 四、重结晶作用四、重结晶作用 五、溶解作用与次生孔隙五、溶解作用与次生孔隙 六、成岩作用共生顺序分析 六、成岩作用共生顺序分析 沉积期后作用沉积期后作用是泛指沉积物形成之后， 到沉积岩的风化作用和变质作用以前这一演化阶段的 所有变化或作用，包括成岩作用和后生作用。 成岩作用的阶段划分成岩作用的阶段划分 1.同生作用syngenesis沉积后至埋藏前沉积物与水之间的一系列作用（溶解、水合、 解,Ph,Eh,O2，CO2 逸度改变）。 2.成岩作用diagenesis 埋藏后至岩石固结， 即， 由沉积物到沉积岩的过程中的一系列变 化，包括压实和胶结作用。 3.后生作用anadiagenesis固结后至变质前，包括交代、重结晶、次生加大、压溶。 4.表生作用epidiagenesis潜水面以下、低温压下，与地下水的作用，包括溶蚀、充填、 交代。 常见成岩作用现象常见成岩作用现象 1.压实作用compaction静压力下沉积物排气、排水、体积缩小、孔隙度降低、密度增加。 2.胶结作用cementation孔隙水过饱和沉淀出矿物质（胶结物 cement,将沉积物粘结成 岩石。 3.压溶作用pressure-solution压力下沉积物颗粒间或沉积岩内部发生溶解。 如， 缝合线 构造 4.重结晶作用recrystallization通过溶解－再沉淀或固体扩散， 使得细小晶粒集结成粗 大晶粒。如，蛋白石（非晶质）－玉髓（隐晶质）－石英（显晶质） 5.交代作用replacement外来组分取代原组分。如，白云石化，SiO2 与 CaCO3 相互交代。 6.自生矿物的形成authigenic mineral海绿石，鲕绿泥石，沸石类，粘土矿物，方解石、 菱铁矿、草莓状黄铁矿，自生石英和自生长石（再生加大边） 一、压实作用和压溶作用一、压实作用和压溶作用 A 发生的时间胶结作用之前胶结过程中胶结作用之后。 B 表现方式 早期 以压实作用方式为主， 颗粒之间的滑动、 重新排列和某些颗粒的碎裂变形。 晚期压溶作用方式为主，压力集中在颗粒接触点上。 1、压实组构1、压实组构 A 刚性颗粒颗粒间的接触关系为点接触、线接触、凹凸接触和缝合线接触，甚至发生碎裂。 B 塑性接触发生塑性变形，变形强烈时，形成假杂基。 C 片状矿物表现为弯曲和折断现象 2、机械压实作用向化学压溶作用的转化2、机械压实作用向化学压溶作用的转化 影响因素 水膜的影响 石英颗粒表面有很薄的水膜 （几个分子厚） ， 在压力点上由于水的作用和参与， 该处石英颗粒表面首先溶解形成 H4SiO4 ，向周围扩散，在应力小的部位沉淀形成石英次生 加大边。 伊利石粘土的影响砂质颗粒之间常有伊利石粘土膜，粘土膜由粘土和水膜聚集而成。增强 溶解和扩散作用。 深度压溶作用随深度增加而增强。 3、压实作用的估计方法及其随埋深的变化3、压实作用的估计方法及其随埋深的变化 （1）刚性颗粒的接触强度（1）刚性颗粒的接触强度 Taylor（1950）的研究表明 在埋深 900 米处，点接触占 52； 在埋深 2200 米处，点接触减少为零； 在埋深 1700 米处，缝合接触为零； 在埋深 2700 米处，缝合接触占 32。 一般，随深度增加，刚性颗粒的接触强度增加。 （2）孔隙度（2）孔隙度 砂岩刚沉积时的孔隙度为 40；虽埋深增加，孔隙度变小。 （3）去胶结物孔隙度（（3）去胶结物孔隙度（Φc cΦi iΦm）m） 去胶结物孔隙度“将胶结物全部去掉之后得到的孔隙度”。即砂岩现有的孔隙度与胶结物所 占孔隙度之和。 Φi砂质沉积物的初始孔隙度，约 40； Φm去胶结物孔隙度； Φc经压实作用减少的孔隙度 Φc Φi - Φm 当 Φc 为零或很小时，说明压实作用微弱或没有发生； 当 Φc 为负值时，说明砂岩遭受了强烈的交代作用。 二、胶结作用二、胶结作用 1、常见的胶结物和胶结组构1、常见的胶结物和胶结组构 按结晶程度 非晶质胶结物蛋白石、铁质等 隐晶质胶结物玉燧 显晶质胶结物具明显的结晶结构 显晶质胶结物又分 共轴生长胶结（石英次生加大边、长石加大边） 外延生长胶结（粒状结构、嵌晶结构、栉状结构 2、碳酸盐的胶结作用2、碳酸盐的胶结作用 （1）碳酸盐胶结物的种类 方解石、白云石、铁白云石、文石，菱铁矿、菱锰矿等。 多以显晶质结构存在或栉状结构、嵌晶结构、交代结构等。 （2）来源 文石、镁方解石的溶解； 白云岩化作用； 生物活动释放的二氧化碳使碳酸盐溶解； 火山活动造成的碳酸盐溶解； 压溶作用形成的； 3、SiO2 的胶结作用3、SiO2 的胶结作用 （1）SiO2 胶结物的种类蛋白石、玉髓和石英 （2）SiO2 胶结物的沉淀机制 实验证明SiO2 胶结物的沉淀作用是由垂直循环的地表水引起的。石英砂岩中的次生加大 石英是在较浅的埋藏条件下，碎屑颗粒沉积后强烈压实前沉淀的。 （3）SiO2 胶结物的来源 A 海洋中硅质生物体的溶解； B 硅酸盐矿物的转化释放出 SiO2； C 在深埋藏条件下，因高温造成的部分石英的重溶； D 压溶作用。 三、交代作用三、交代作用 1、交代组构1、交代组构 交代假象交代矿物具有被交代矿物的假象 幻影构造强烈的交代作用使原生颗粒只保留模糊的轮廓； 交代切割原生矿物颗粒被后期的矿物切割或溶蚀； 交代残留交代作用进行不彻底； 例如石灰岩为 SiO2 交代形成燧石结核或燧石层 2、常见的交代作用2、常见的交代作用 （1）石英和方解石的相互交代作用 PH 值的影响PH 值小于 9 时，方解石溶解，石英沉淀，石英交代方解石硅化； PH 值大于 9.8 时，石英溶解，方解石沉淀，方解石交代石英碳酸盐化。 温度的影响随着温度的升高，石英的溶解度增加，方解石的溶解度减小。 （2）方解石交代粘土 PH8 时，溶液中富含 Ca 离子，一些粘土矿物将变得不稳定而被交代。 （3）SiO2 交代粘土矿物（硅化） 硅化在薄片中表现为玉髓或隐晶石英的小颗粒散布在粘土基质中， 它们可能是氧化硅在粘土 矿物之间的微细孔隙中沉淀形成的。 （4）粘土矿物交代石英 在富含粘土基质的砂岩中， 常见粘土矿物， 尤其是伊利石溶蚀和交代石英颗粒或长石颗粒的 现象。 四、重结晶作用四、重结晶作用 砂岩中的重结晶作用主要发育于基质及胶结物中。 1）灰泥基质的重结晶作用 成岩早期重结晶为微晶方解石。成岩作用晚期，由细晶变成粗晶甚至形成嵌晶（连生）胶结 组构。 2）硅质胶结物的重结晶作用 非晶质蛋白石胶结物变成纤维状或微晶的玉髓， 然后进一步变为晶质石英， 成为石英颗粒的 次生加大边或呈单独的细小自形晶体。 3）粘土基质的重结晶作用 形成白云母或自生长石（呈次生加大边或单个的晶粒）； 隐晶质高岭石可重结晶为蠕虫状或鳞片高岭石。 五、溶解作用与次生孔隙五、溶解作用与次生孔隙 砂岩中的任何碎屑颗粒、杂基、胶结物和交代矿物（后两者统称为自生矿物），包括最稳定 的石英和硅质胶结物， 在一定的成岩环境中都可以不同程度地发生溶解作用。 溶解作用的结 果形成了砂岩中的次生孔隙。 砂岩的孔隙性简介砂岩的孔隙性简介 原生孔隙原生粒间孔、微孔隙。 次生孔隙次生粒间孔、铸膜孔、组分内溶孔 、超粒大孔隙、贴粒孔隙、粒间晶间次生孔、 微裂隙孔。 六、成岩作用共生顺序分析 六、成岩作用共生顺序分析 多种胶结物存在时，判断形成的先后顺序的依据先形成的胶结物往往沉淀于孔隙的外壁； 相邻胶结物之间的关系。 内源沉积岩内源沉积岩碳酸盐岩碳酸盐岩 碳酸盐岩主要由沉积的碳酸盐矿物（方解石和白云石）组成，岩石类型有石灰岩（方解石含 量大于 50）和白云石（白云石含量大 50）。 碳酸盐岩主要形成于海相环境中，有少量的陆相沉积。 碳酸盐岩的形成既可以是化学成因的，也可以是机械作用形成的。占沉积岩体积 20,在我 国沉积岩占全国总面积 75，其中 55为碳酸盐。 一、碳酸盐岩的成分特征一、碳酸盐岩的成分特征 1、化学成分1、化学成分 主要化学成分CaO、 MgO、 CO2 次要化学成分SiO2、 TiO2 、Al2O3、FeO、 Fe2O3、K2O、 Na2O、 H2O 等 石灰岩的化学成分 CaO 占 42.61; MgO 占 7.9; CO2 占 41.58; SiO2 占