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文檔簡介

44/44緒論第一節(jié):概念和術(shù)語1,沉積巖(Sedimentaryrock)組成巖石圈的三大類巖石(巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖)之一.在地球表面出露面積最廣(75%).是在地殼表層條件下,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)過搬運(yùn)作用、沉積作用及沉積后作用而形成的一類巖石.2,沉積巖石學(xué)(Sedimentarypetrology)是研究沉積巖(包括沉積礦產(chǎn))的特征、成因、及其在時(shí)間和空間上分布規(guī)律的一門地質(zhì)學(xué)科,它是“巖石學(xué)”的一支獨(dú)立分科。第一章沉積巖的形成條件和形成過程第一節(jié):沉積巖的形成條件沉積巖形成的三個(gè)基本條件:1).常溫和常壓,沉積巖形成時(shí)的溫度和壓力相對(duì)于巖漿巖的形成而言屬低溫低壓或常溫常壓。2).水和大氣的作用,3)。生物及生物作用的參與.在沉積巖形成過程中,生物及生物作用的參很常見于主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:A)由生物遺體直接堆積成巖石,如生物礁灰?guī)r、巖生屑灰?guī)r和煤等;B)是通過生物的生命活動(dòng)制造沉積巖的原始產(chǎn)物(如:糞粒、生物打洞產(chǎn)生的團(tuán)粒等及生物粘液);C)生物活動(dòng)(細(xì)菌)改變沉積和成巖介質(zhì)的水化學(xué)條件.從而促使某些化學(xué)物質(zhì)的沉淀和自生礦物的形成。第二節(jié):沉積巖的原始物質(zhì)及來源沉積巖原始物質(zhì)是多來源的,主要有4種:1,母巖的風(fēng)化產(chǎn)物(碎屑物質(zhì)、化學(xué)物質(zhì)和不溶殘積物),母巖:可以是任何早先形成的巖石(巖漿巖、變質(zhì)巖和沉積巖)。它為沉積巖提供原始物質(zhì)。母源區(qū):位于侵蝕基準(zhǔn)面之上,被風(fēng)化和剝蝕并提供沉積物質(zhì)的地區(qū)。又稱物源區(qū)或剝蝕區(qū)。在母巖區(qū),母巖通過物理或化學(xué)風(fēng)化作用進(jìn)行機(jī)械破碎和化學(xué)分解、形成各種風(fēng)化產(chǎn)物。1),物理風(fēng)化作用

在表生條件下,由溫度的變化、水的作用、冰的作用、風(fēng)的作用、生物作用以及晶體生長等所產(chǎn)生的母巖的機(jī)械破碎.物理風(fēng)化的產(chǎn)物:?大小不等的碎屑物質(zhì),常見有巖石碎塊(巖屑)、石英、等及各種重礦物(鋯石、磷灰石、金紅石、電氣石等),它們是母巖的縮影或礦物繼承物。2)母巖的化學(xué)風(fēng)化作用:化學(xué)風(fēng)化過程:指在水、氧、二氧化碳、細(xì)菌等因素的作用下,母巖所產(chǎn)生的化學(xué)分解。例如:長石化學(xué)風(fēng)化至水云母水分子和氫氧根加入,至高嶺石鉀及其他粒子分離進(jìn)入真溶液,最后風(fēng)化為蛋白石和鋁土礦可進(jìn)入膠體溶液。母巖化學(xué)風(fēng)化作用的產(chǎn)物:?1)真溶液(離子)和膠體溶液(化合物的膠體顆粒)以化學(xué)物質(zhì)(溶解產(chǎn)物)形式,通過水流搬運(yùn)到沉積區(qū)。在沉積和成巖過程中,再通過化學(xué)和生物化學(xué)作用,形成沉積巖的自生礦物。

2)不溶殘余物質(zhì),其中以粘土礦物為主,故又稱粘土物質(zhì)。通常以懸浮物的形式搬運(yùn)到沉積區(qū)。母巖風(fēng)化提供的原始沉積物質(zhì)有三種:a,碎屑物質(zhì)(不同成分的礫石、砂粒和粉砂粒)――物理風(fēng)化而形成

b,化學(xué)物質(zhì)(是產(chǎn)生自生礦物的主要物質(zhì)來源)――化學(xué)風(fēng)化而形成

c,粘土物質(zhì)(不溶殘積物)――化學(xué)風(fēng)化而形成2,火山物質(zhì),1),火山集塊和火山角礫(〉2mm),直接降落到沉積盆地或降落后通過短距離的搬運(yùn)再沉積到沉積盆地中。2),細(xì)的火山碎屑(〈2mm),火山凝灰物質(zhì),包括火山玻屑和晶屑。3),火山灰,火山噴發(fā)后可能在空中漂浮很遠(yuǎn)。3,有機(jī)物質(zhì)及生物殼體,中生物所提供的原始物質(zhì)的數(shù)量僅次于母巖風(fēng)化產(chǎn)物,特別是在碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖和可燃有機(jī)巖中最為豐富。4,宇宙物質(zhì)等在沉積巖中所占比例雖少,但十分有意義,它是地質(zhì)時(shí)期星際事件的記載,常見有:隕石球粒體、宇宙塵。第三節(jié):沉積物的搬運(yùn)和沉積過程源區(qū)產(chǎn)生的原始物質(zhì)通過水、空氣、冰等介質(zhì)的搬運(yùn),可能會(huì)有兩種結(jié)果:a,在一定的沉積環(huán)境中沉積下來被埋藏的越來越深,最后變?yōu)槌蓪拥膸r石;b,在沉積不久后,被更強(qiáng)烈自然營力或由自身的重力作用再搬運(yùn)到它處沉積下來。因此,在許多環(huán)境中,沉積物的搬運(yùn)和沉積過程難以截然劃分。最典型的實(shí)例是河流環(huán)境和濱海環(huán)境,河流中的水流和海邊的破浪與潮汐能量變化萬千,沉積物再搬運(yùn)的過程經(jīng)常發(fā)生。這就是我們把搬運(yùn)和沉積過程放在一起講的原因。根據(jù)搬運(yùn)、沉積的介質(zhì)和動(dòng)力過程的不同,可分為6種搬運(yùn)和沉積過程(作用):1,牽引流的搬運(yùn)和沉積過程。2,重力流的搬運(yùn)和沉積過程。3,風(fēng)的搬運(yùn)和沉積過程.4,冰(冰川和浮冰)的搬運(yùn)和沉積過程.5,化學(xué)搬運(yùn)和沉積過程。6,生物沉積過程.1,牽引流的搬運(yùn)和沉積過程(p165)牽引流:是指低粘度、低密度的水流,如一般的河流、海洋沿岸流、潮汐流等.其中所含懸浮狀固態(tài)顆粒不多,因而其物理沉積作用在很大程度上取決于它對(duì)底載荷的牽引。(1),牽引流(Tractivecurrent)搬運(yùn)以搬運(yùn)介質(zhì)(水和氣流)的流動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)沉積物運(yùn)動(dòng)的方式,稱作牽引流搬運(yùn).牽引流的能量大于沉積物被啟動(dòng)的能量,沉積物被搬運(yùn);當(dāng)能量不能維持沉積物繼續(xù)運(yùn)動(dòng),則沉積下來。所以在牽引流載體中既有搬運(yùn)過程又有沉積過程.(2),牽引流搬運(yùn)的對(duì)象:主要是不同大小的碎屑物質(zhì),包括巨礫、礫石、粗中細(xì)和極細(xì)砂粒、粉砂以及粘土物質(zhì)。(3),影響牽引流搬運(yùn)的因素影響牽引流搬運(yùn)能力的因素分3個(gè)方面:1)流體自身的密度、粘度、流速、水深等,其中流體的密度和流速是主導(dǎo),因?yàn)榕nD流體質(zhì)量(密度)乘以流速的平方?jīng)Q定了流體的動(dòng)能大小.2)被搬運(yùn)顆粒的大小、比重(密度)、形態(tài)以及顆粒迎流面與流向的夾角等,顆粒的比重乘體積再乘摩擦系數(shù)為靜止顆粒被啟動(dòng)所需要的牽引力.3)流體搬運(yùn)空間的底床形態(tài)和摩擦系數(shù),如:平滑的底床、凹凸不平的底床和松軟的底床摩擦系數(shù)各不相同.(4)牽引流的流動(dòng)方式和佛勞德數(shù)公式a,層流:流線平行、水流平穩(wěn)的水流稱層流.它的總牽引力主要表現(xiàn)為平行流向的力;由于底部層流受底床摩擦力的影響,流速相對(duì)較小,上部層流速度相對(duì)較大.b,紊流:水流湍急、流線紊亂、充滿了漩渦的急湍流動(dòng)的流體,紊流流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡極不規(guī)則,其流速大小和流動(dòng)方向隨時(shí)間而變化,彼此互相摻混.(5)牽引流的流態(tài)(Flowregime)牽引流在流動(dòng)過程的內(nèi)在能量和流體力學(xué)狀態(tài)可稱為流態(tài)。它與牽引流總牽引力(水動(dòng)力)密切相關(guān)。其大小可常用一個(gè)狀態(tài)函數(shù)來衡量.佛羅德數(shù)是表示慣性力與重力之間關(guān)系的一個(gè)數(shù)值。V:為水流流速,g:為重力加速度D:為水深。Fr被稱為佛羅德數(shù),F(xiàn)r愈大,水動(dòng)力也愈大。d,牽引流的流態(tài)分類按Fr的大小可將水流分為三種流動(dòng)狀態(tài):Fr<1時(shí),為低流態(tài)(緩流),大致相當(dāng)于河流下游(水深流緩)的狀態(tài);Fr>1時(shí),為高流態(tài)(急流),大致相當(dāng)于河流上游(水淺流急)的狀態(tài);Fr=1時(shí),為臨界流態(tài).(5),牽引流的搬運(yùn)方式三種搬運(yùn)方式,1)懸浮搬運(yùn):較小、較輕或片狀顆粒:細(xì)碎屑物(粉砂)和粘土物質(zhì)被啟動(dòng)浮在水中很難下沉的狀態(tài)稱懸浮液,震中搬運(yùn)方式為懸浮搬運(yùn)。如:黃河水懸浮搬運(yùn)量最大。2)跳動(dòng)(躍)搬運(yùn):較大、較重或粒狀顆粒:在牽引流底部的碎屑顆粒,時(shí)浮時(shí)落的運(yùn)動(dòng)方式,為跳躍搬運(yùn)。3)滾(挪)動(dòng)搬運(yùn):更大、更重的顆粒:在牽引流流動(dòng)過程中,底部碎屑顆粒的迎流面承受水流的推動(dòng)力,當(dāng)這種推動(dòng)力大到足以克服有顆粒重量與底摩擦系數(shù)決定的摩擦力時(shí),顆粒就會(huì)沿底部以滾動(dòng)或挪動(dòng)的方式被搬運(yùn),通常稱為滾動(dòng)搬運(yùn).(6),牽引流的分選作用(p167)分選性:碎屑顆粒大小均勻程度。產(chǎn)生分選性的原理:不同的流速的水流搬運(yùn)不同大小范圍的碎屑顆粒,當(dāng)其流速減小或水深加大到一定程度時(shí),就或有一定大小范圍的碎屑顆粒沉積下來,這就是牽引流沉積的分選作用。在離母巖區(qū)不遠(yuǎn)的山前地帶,分選作用最弱,河流下游的分選要強(qiáng)于上游,海湖淺水環(huán)境的分選要強(qiáng)于河流,也強(qiáng)于較深水的瀉湖,而潮汐海灘的分選幾乎總是最強(qiáng)的。影響碎屑磨圓度和細(xì)?;潭鹊囊蛩豠,搬運(yùn)距離及搬運(yùn)的強(qiáng)度:搬運(yùn)距離越長磨損越厲害,但更重要的是水流能量和搬運(yùn)的強(qiáng)度,如:海灘環(huán)境下波浪往返沖洗顆粒被磨損十分厲害,所以海灘砂圓度和分選性最好。搬運(yùn)方式為滾(挪)動(dòng)或跳躍搬運(yùn),磨蝕相對(duì)較強(qiáng),懸浮搬運(yùn)模式相對(duì)較弱;b,顆粒自身形態(tài)和物理性質(zhì):抗磨強(qiáng)度由高到低的排列順序大體是石英、電氣石、十字石、尖晶石、石榴石、長石、綠簾石、鋯石、角閃石、磁鐵礦、磷灰石、方解石。(7)牽引流的沉積構(gòu)筑方式和加積類型幾乎在任何牽引流為主的沉積環(huán)境中,都會(huì)產(chǎn)生沉積作用,但在不同水動(dòng)力環(huán)境中沉積物沉積構(gòu)筑的方式不同,因而產(chǎn)生了不同的沉積構(gòu)造類型.a,高流態(tài):Fr>1(如河流上游,水淺流急)狀態(tài)情況下,邊界層粒度較粗,大多會(huì)沿底面快速滾(挪)動(dòng),紋層將呈平行流向的平面狀疊置形成平行層理。b,低流態(tài):Fr〈1(如河流下游,水深流緩)情況下,沉積底面會(huì)逐漸出現(xiàn)不對(duì)稱的丘垅,其迎水面較緩,背水面較陡.迎水面顆粒被水流搬運(yùn)到丘頂后會(huì)沿背水面滾落而沉積一個(gè)紋層。隨著時(shí)間的推移,丘垅就慢慢向前移動(dòng)就成了交錯(cuò)層理中的一個(gè)層系。c,水淺流速很小,沉積底面也是平坦的,紋層也呈平面狀疊置,但這時(shí)底載荷粒度也相應(yīng)變得很細(xì),形成水平層理的粉砂巖—粉砂質(zhì)泥巖。d,當(dāng)環(huán)境水體長期安靜少動(dòng)的狀態(tài)才可能由泥級(jí)懸浮載的極緩慢沉降構(gòu)筑出沒有紋層的塊狀沉積物。2,重力流的搬運(yùn)和沉積過程.(1),重力流定義又稱密度流,是一種沉積物和水混合而形成的高密度、高黏度的、涌浪式流動(dòng)的非牛頓流體。它與牽引流的區(qū)別在于沉積物自生與水混合在一塊整體流動(dòng),在重力流的搬運(yùn)和沉積過程中,沉積物運(yùn)動(dòng)是主動(dòng)的;而在牽引流搬運(yùn)和沉積過程中,沉積物是被動(dòng)地運(yùn)動(dòng)。重力流與牽引流的區(qū)別:重力流高密度、高黏度、涌浪式流動(dòng)的非牛頓流體。沉積物與水混合在一塊整體流動(dòng),在搬運(yùn)和沉積過程中,沉積物運(yùn)動(dòng)是主動(dòng)的.牽引流低粘度、低密度的牛頓流體,以搬運(yùn)介質(zhì)(水和氣流)的流動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)沉積物運(yùn)動(dòng).在搬運(yùn)和沉積過程中,沉積物運(yùn)動(dòng)是被動(dòng)的.(2),重力流分類重力流可在水上發(fā)生,也可進(jìn)入水底形成水下重力流.MiddeletonandHampoto,1973)根據(jù)重力流的支撐類型和流動(dòng)狀態(tài)將水下重力流分為四種類型:a,碎屑流(Debrisflow)(泥石流)b,顆粒流(Grainflow)c,液化流(liquefiedflow)d,濁流(Tu(píng)rbiditycurrent)a.泥石流(Debrisflow定義:大小不等的碎屑物與粘土物質(zhì)和水混合而形成的高黏度、高密度重力流。支撐機(jī)制:流體靠其中的基質(zhì)支撐,泥石流產(chǎn)生的條件是具備一個(gè)大于5度的斜坡。沉積產(chǎn)物:水上泥石流沉積形成沖積扇的主體沉積物(扇礫巖、礫質(zhì)泥巖),進(jìn)入牽湖或淺海形成扇三角洲,在深海大陸斜坡下形成深海扇。沉積物特點(diǎn):泥質(zhì)礫巖、含礫泥巖,分選型,磨圓差、泥、石混雜沉積。b,顆粒流定義:靠自身重力重力沿斜坡運(yùn)動(dòng)的流砂。支撐機(jī)制:顆粒之間碰撞產(chǎn)生排斥力,自然界較少見。沉積產(chǎn)物:塊狀或遞變層理砂巖c,液化流(liquefiedflow)定義:富含水的砂質(zhì)或砂泥質(zhì)沉積物,在上覆壓力或突發(fā)外力(地震、海嘯等)激發(fā)下,內(nèi)部流體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生超空隙壓力,導(dǎo)致沉積物液化變成重力流,然后沿斜坡流動(dòng)形成液化流。支撐機(jī)制:內(nèi)部水沸騰產(chǎn)生的空隙壓力。沉積產(chǎn)物:形成?。袑由皫r,具泄水溝造(泥質(zhì)充填的泄水管和合疊狀構(gòu)造)。d,濁流(Turbiditycurrent)定義:濁流是在水下斜坡上產(chǎn)生的,含大量自懸浮顆粒(泥砂)和水分、以紊亂狀態(tài)流動(dòng)的重力流.支撐機(jī)制:流體內(nèi)部的紊流上舉力沉積產(chǎn)物:形成具鮑馬序列的濁積砂巖,夾在深?;蛏詈鄮r中。鮑馬序列反映了由重力流向牽引流轉(zhuǎn)化的過程。3,風(fēng)和冰川的搬運(yùn)和沉積作用(自學(xué))4,冰(冰川和浮冰)的搬運(yùn)和沉積過程(自學(xué))。5,化學(xué)(真溶液和膠體溶液)的搬運(yùn)和沉積過程(1)膠體溶液的搬運(yùn)作用低溶解度的金屬氧化物(如:Al2O3,SiO2,Fe2O3,MnO,P2O5)常常以膠體溶液搬運(yùn),膠體顆粒介于粘土顆粒與離子之間,靠布朗運(yùn)動(dòng)支撐。由于膠體常帶電荷,自然界存在的有正膠體和負(fù)膠體之分。同一種膠體中,膠體顆粒帶相同電荷,相互之間互相排斥,所以難以沉淀。(2)膠體沉積過程正負(fù)膠體相遇、介質(zhì)PH值變化導(dǎo)致膠體質(zhì)溶液中和,膠體顆粒之間的相互排斥力消失了,則它們就會(huì)相互凝聚為大的質(zhì)點(diǎn),就會(huì)在重力的作用下迅速地下沉,成為膠體沉積物。純化學(xué)沉積硅質(zhì)巖、鋁土巖、錳質(zhì)巖、鐵質(zhì)巖就是膠體沉積成因的.(3),真溶液的搬運(yùn)作用化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)生的K+1,Na+1,Ca+2,Mg+2,F(xiàn)e+2,Sr+3,Ba+2,Cl-1,CO3—2,SO4-2離子呈真溶液搬運(yùn),在陸相江、河、湖泊中,這些離子濃度低,所以通常為淡水,它們不易沉淀,大部分被搬運(yùn)到海洋之中.(4),真溶液沉淀作用真溶液物質(zhì)被搬運(yùn)到海洋或湖泊之后,在蒸發(fā)量大于淡水補(bǔ)給量的條件下,離子的容積度達(dá)到飽和-過飽和狀態(tài),開始沉淀形成鹽巖沉積,沉淀順序?yàn)?碳酸鹽(方解石、菱鐵礦、白云石)-硫酸鹽(天青石、石膏)-鹵化物(鉀鹽、食鹽)。6生物沉積過程由生命活動(dòng)直接或間接造成的物質(zhì)的遷移和聚集作用稱生物沉積作用。(1),生物造巖作用生命的實(shí)質(zhì)就是生物能動(dòng)地利用外部物質(zhì)和能量在從分子到整個(gè)個(gè)體的多個(gè)層次上進(jìn)行自我復(fù)制。從沉積學(xué)角度看,它主要通過三種方式或途徑來實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的遷移和聚集。u生物化學(xué)作用產(chǎn)生生物骨骼、硬殼和有機(jī)質(zhì)v改變環(huán)境的物化條件w機(jī)械捕集或粘結(jié)(詳見教科書P185)(2),生物沉積構(gòu)筑沉積巖的方式生物原地生長-造架式構(gòu)筑(如:生物礁、疊層石、生物丘、原地煤)。生物遺體被搬運(yùn)后與其它造巖原始物質(zhì)混合式構(gòu)筑.作為化石原地保存在沉積巖中。生物作用改造沉積介質(zhì)條件(催化沉積作用)。第三節(jié):成巖作用(Diagenesis)p198)各種沉積作用形成的沉積物,都是松散的,要變成堅(jiān)硬巖石,就要經(jīng)過成巖過程。廣義的成巖作用:沉積物從最后沉積下來的那一時(shí)刻起一直到變質(zhì)或風(fēng)化之前,所發(fā)生的一切物理、化學(xué)和生物化學(xué)作用總稱為成巖作用.狹義的的成巖作用:沉積物從其被埋藏下來到變質(zhì)或風(fēng)化之前,所發(fā)生的一切物理、化學(xué)和生物化學(xué)作用作用.1,成巖作用的類型沉積物的壓實(shí)和壓溶作用氧化-還原作用膠結(jié)作用溶蝕和交代作用重結(jié)晶作用(1)沉積物的壓實(shí)和壓溶作用a,壓實(shí)作用:指沉積物沉積后在其上覆蓋層的重荷下,或在構(gòu)造形變應(yīng)力的作用下,發(fā)生水分排出,孔隙度降低,體積縮小的作用并逐漸固結(jié).這種單純機(jī)械壓縮—固化作用稱為壓實(shí)作用。b,壓溶作用:沉積物隨埋藏深度的增加,碎屑顆粒接觸點(diǎn)上所承受的來自上覆層的壓力或來自構(gòu)造作用的側(cè)向應(yīng)力超過正??紫读黧w壓力時(shí),顆粒接觸處的溶解度增高,將發(fā)生晶格變形的溶解作用。(2)氧化-還原作用:隨著成巖過程深入,由氧化型成巖環(huán)境轉(zhuǎn)化為還原型成巖環(huán)境,低價(jià)礦物的陽離子升價(jià),形成新礦物,這種作用為氧化—還原作用,如:灰綠色泥巖中的氧化亞鐵轉(zhuǎn)化為三氧化二鐵,形成紫斑。(3)膠結(jié)作用(Cementation):彼此分立的顆粒被膠結(jié)物焊結(jié)在一起的作用稱為膠結(jié)作用,膠結(jié)作用是通過粒間水的沉淀、顆粒的溶解再沉淀和粒間作用而實(shí)現(xiàn)的.(4)溶蝕和交代作用A,溶蝕(Corrosion):沉積物、膠結(jié)物或其它礦物在成巖過程中,被水局部溶解稱為溶蝕,殘留下來的部分就具有溶蝕結(jié)構(gòu)。溶蝕總是從顆粒表面、顆粒、基質(zhì)內(nèi)的裂縫等部位開始再逐漸擴(kuò)展開來.B,交代作用(Replacement):一種礦物置換另一種礦物的同時(shí)還保持原礦物的大小和形態(tài)化學(xué)過程叫交代.能夠顯示這種置換關(guān)系的結(jié)構(gòu)稱為交代結(jié)構(gòu)。交代結(jié)構(gòu)可分為以下4種類型:a,漂浮自形晶結(jié)構(gòu)b,交代假像結(jié)構(gòu)c,交代殘余結(jié)構(gòu)d,交代陰影狀結(jié)構(gòu)(5)重結(jié)晶作用(Recrystallization):一般重結(jié)晶作用指礦物在不改變基本成分的同時(shí)為減小表面能,而自然增大粒度的作用,伴隨有體積減小。廣義重結(jié)晶還包括玻璃質(zhì)或非晶質(zhì)向晶質(zhì)的轉(zhuǎn)化、晶格的調(diào)整等,如;火山碎屑中的酸性玻璃轉(zhuǎn)變成隱晶的長英質(zhì)礦物、蛋白石轉(zhuǎn)變成玉髓或進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成石英,膠磷礦轉(zhuǎn)變成磷灰石等.2,成巖作用的階段劃分(p196)早期成巖作用(1)同生階段及同生作用:沉積物沉積下來到被埋藏之前為同生階段,在此階段所發(fā)生的一切物理、化學(xué)或生物作用成同生作用.(2)淺埋成巖作用:指同生作用之后一直到沉積物固結(jié)為止為淺埋成巖階段,發(fā)生在此階段的一切物理、化學(xué)和生物作用稱成巖作用.伴隨上覆沉積物厚度的增大,淺埋成巖作用條件的總體變化趨勢(shì)是溫壓升高、層間連通性變差,開放系統(tǒng)變?yōu)榉忾]系統(tǒng),孔隙水和厭氧細(xì)菌的間接生物化學(xué)作用增強(qiáng),Eh值降低。晚期成巖作用指沉積物固結(jié)之后至變質(zhì)或風(fēng)化作用開始的為晚期成巖階段,在此階段發(fā)生的物理、化學(xué)作用稱晚期成巖作用。此時(shí),層間封閉系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為開放閉系統(tǒng),外來物質(zhì)進(jìn)入,導(dǎo)致已固結(jié)沉積巖的成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等的進(jìn)一步變化。(3)深埋成巖作用:指已固結(jié)的沉積巖在上覆沉積物厚度進(jìn)一步加大、溫壓進(jìn)一步升高直到變質(zhì)作用之前所經(jīng)歷的所有作用,這時(shí)沉積物的埋深相對(duì)較大.在深埋成巖作用中,生物作用一般都已停止,沉積物中的孔隙已大大減少,內(nèi)部的相互連通性也變差,孔隙水大多已成為“囚水”.但是,當(dāng)較高壓力或差異壓力條件下剪切作用使固結(jié)巖石產(chǎn)生大量裂隙時(shí),會(huì)有各種流體順裂隙通過而導(dǎo)入較多外來物質(zhì)。巖石的成分和結(jié)構(gòu)等都會(huì)順應(yīng)物化條件的改變而改變。(4)表生成巖作用:指堅(jiān)固沉積巖因盆地抬升而逐漸上升到潛水面附近時(shí),受滲流和潛流大氣降水影響所發(fā)生的作用.主要作用有溶蝕作用、氧化作用。作用條件接近地表的常溫常壓,Eh值較高,鹽度很低,pH值則在滲流水中較低(中偏弱酸性),在潛流水中較高(中偏弱堿性).

作用強(qiáng)度取決于巖石成分和孔隙狀況,通常碳酸鹽礦物要比石英和硅酸鹽礦物等對(duì)淡水更敏感,同時(shí)孔隙愈高,表生成巖作用作用愈強(qiáng)。第二章沉積巖的特征第一節(jié)沉積巖的物質(zhì)成分和顏色1,顏色直接反映沉積巖的物質(zhì)組成和形成環(huán)境,沉積巖的常見顏色為:不同級(jí)別的灰色系列:灰白(石英砂巖),淺灰色(粘土巖),灰色(灰?guī)r、泥巖),深灰色(生烴泥巖、含炭灰?guī)r),黑灰色(煤、炭質(zhì)泥巖、黑色頁巖、油頁巖);代表不同水深的含有機(jī)質(zhì)的平靜環(huán)境。2,沉積巖的物質(zhì)成分(1)沉積巖的礦物成分:硅酸鹽類礦物:長石、白云母、海綠石、高嶺石、伊利石、蒙脫石、海泡石及某些重礦物等。氧化物礦物:硅質(zhì)巖中的蛋白石、玉髓、自生石英、碎屑石英、鋁土礦、赤鐵礦等。鹽類礦物:方解石、白云石、菱鎂礦、菱鐵礦、石膏、天青石、重晶石、食鹽、芒硝、鉀鹽。(2)沉積巖中的礦物類型從礦物的“生成”的一角度出發(fā),沉積巖中的礦物可歸納為兩大成因類型。它生礦物(Allogenicminerals):沉積巖所含的礦物是從母巖繼承來的,即在形成作用開始之前就已經(jīng)生成或已經(jīng)存在的礦物。其繼承來源為:陸源碎屑礦物、火山碎屑礦物和宇宙物質(zhì)。自生礦物(Authigenicminerals):是在沉積巖的沉積和成巖過程中以化學(xué)或生物化學(xué)方式新生成的礦物。來源和成因:真溶液、膠體溶液化學(xué)沉淀,生物化學(xué)作用、成巖膠結(jié)作用、溶蝕—交代作用和有機(jī)質(zhì)降解作用等.第二節(jié)沉積構(gòu)造及成因沉積構(gòu)造(Sedimentarystructure):沉積作用(主要)或成巖作用(次要)在巖層內(nèi)部或表面形成的一種形跡特征,這種形跡表現(xiàn)了沉積巖組分的分布、排列方式和方向.1,研究意義沉積構(gòu)造是劃分沉積相、指示沉積作用類型、強(qiáng)度等的重要標(biāo)志,如:大型交錯(cuò)層理指示低流態(tài)牽引流側(cè)向加積過程;青魚骨刺交錯(cuò)層理指示潮汐潮道牽引流加積過程;水平文理指示靜態(tài)懸浮物垂向加積.2,重要或常見的沉積構(gòu)造(p148)3,層面構(gòu)造:沉積層表面上的沉積構(gòu)造,包括波痕、各種底痕和底模、雨痕、冰雹痕。由于他們的成因不同,所以在沉積構(gòu)造的成因分類表中沒有列為同一類,但這些沉積構(gòu)造都發(fā)育在層面上。(1)波痕(Ripplemark):指由牽引流的機(jī)械作用在沉積物表面上形成的一種規(guī)則起伏的底床形態(tài),稱為波痕構(gòu)造.它廣泛出現(xiàn)在砂、粉砂、泥質(zhì)巖的表面。描述波痕形態(tài)常使用4個(gè)定量要素:波長、波高、波痕指數(shù)(RI)、對(duì)稱指數(shù)(SI)按波痕要素分類:根據(jù)波高大小分兩類:(反映水流能量大?。?,小波痕(H<5cm),大波痕(H<5cm)根據(jù)不對(duì)稱指數(shù)分(反映水流形式),對(duì)稱波痕(SI=1),不對(duì)稱波痕(SI〉1)不對(duì)稱波痕:在單向水(風(fēng))流的作用下形成的。迎流坡較緩,背流坡較陡的波痕??捎糜谥甘境练e物形成時(shí)水(風(fēng))流的方向。對(duì)稱波痕:在來回運(yùn)動(dòng)的水(風(fēng))流的作用下形成兩坡坡角相等的波痕,為對(duì)稱波痕。在三度空間內(nèi),波峰的連線為波脊,按波脊的彎曲程度和形態(tài)分類:a,直脊波痕,b,波曲脊波痕,c,舌形脊波痕,d,菱形脊波痕,e,新月脊波痕4,層理構(gòu)造(Bedding)層理是有沉積物以不同方式加積,而在巖層內(nèi)部形成的紋層狀或均一狀形跡,它由沉積組分的顏色、成分、力度顯示的巖層內(nèi)部構(gòu)造.絕大多數(shù)層理都是在沉積過程中形成的,主要與流體的機(jī)械作用有關(guān),部分還與化學(xué)或生物作用有聯(lián)系。層理的構(gòu)成要素紋層:又稱細(xì)層(Lamina),是層理中可以劃分出來的最小層狀單位。層系(Set):可以由一組相同或相似的紋層疊置而成,也可以不含紋層只顯示粒度的漸變特征.層系界面:指兩個(gè)層系之間的界面.層系組(Coset)由兩個(gè)或兩個(gè)以上相同或有成因聯(lián)系的層系疊置而成。層理的主要類型a,水平紋理(層理)(Horizontallaminat(yī)ion)由與層面平行的、平面狀的細(xì)紋層疊置而成的層內(nèi)構(gòu)造。水平紋理的特點(diǎn):細(xì)紋層呈平面狀,相互平行疊置,與層面平行;紋層厚度多在1mm以下,少數(shù)可達(dá)1—2mm;常產(chǎn)在粉砂巖、泥質(zhì)巖或粒度相當(dāng)?shù)钠渌鼛r層內(nèi),由顏色或粒度顯示.成因:靜水或低流態(tài)下部平床垂向加積而形成,或季節(jié)變化產(chǎn)生的紋理。b,平行層理平行層理的特點(diǎn):多個(gè)呈平面狀的較厚紋層平行于層面疊置,構(gòu)成平行層理。紋層厚度多在2mm以上,常見為10-20mm;產(chǎn)在中-粗砂巖、含礫砂巖或粒度相當(dāng)?shù)钠渌鼛r層(亮晶顆?;?guī)r)內(nèi);層面上常疊加剝離流線。成因:牽引流的高流態(tài)上部平床垂向加積.C。交錯(cuò)層理(Crossbedding)特征:紋層與層系面呈斜交關(guān)系,平行或向下收斂式疊置構(gòu)成交錯(cuò)層理的單個(gè)層系。紋層和層系界面可以是平面狀,也可以是曲面狀;單個(gè)紋層的厚度隨紋層構(gòu)成粒度的增大而變厚,從小于1毫米到數(shù)厘米不等;層系頂界面時(shí)常被切割;在粉砂巖、砂巖、礫巖或粒度相當(dāng)?shù)钠渌鼛r石內(nèi)都有廣泛分布。成因:牽引流低流態(tài)大型或小型波痕側(cè)向遷移-側(cè)向加積而形成。按交錯(cuò)層理的形態(tài)分類(p149)根據(jù)層系面的形態(tài)、上下層系面之間的關(guān)系等,交錯(cuò)層理分為四種基本類型:板狀交錯(cuò)層理特征:上下層系界面平面狀,彼此平行,紋層較規(guī)則疊置。出現(xiàn)在細(xì)—中粗砂巖中.成因:低流態(tài)牽引流成因的直脊波紋側(cè)向遷移。楔狀交錯(cuò)層理特征:層系面平面狀,彼此不平行,延續(xù)一定距離可以相交,紋層較規(guī)則疊置;出現(xiàn)在細(xì)-中粗砂巖中。成因:低流態(tài)牽引流成因的波曲脊波紋側(cè)向遷移。槽狀交錯(cuò)層理特征:層系界面為下凹的勺形曲面,在巖層不同方位的斷面上,曲面下凹的程度不同,一般在垂直流向的斷面上比在平行流向的斷面上下凹更強(qiáng)。層系內(nèi)的紋層多呈下凹的曲面;出現(xiàn)在細(xì)—中粗砂巖中.成因:低流態(tài)牽引流成因的舌形-新月形波紋側(cè)向遷移.波狀交錯(cuò)層理特征:浪成波狀層系彼此切割,形成波狀交錯(cuò)層理.層析界面波浪狀,紋層與底層系界面平行,但被上層系界面切割。成因:浪成波紋垂向加積,或垂向—側(cè)向復(fù)合加積,通常疊加切割-侵蝕過程.另外,還有幾種特殊成因的交錯(cuò)層理:(p150)羽狀交錯(cuò)層理沖洗交錯(cuò)層理浪成交錯(cuò)層理丘狀層理風(fēng)成交錯(cuò)層理d.塊狀和均勻構(gòu)造塊狀層理:在粗碎屑巖中,成分、結(jié)構(gòu)或顏色的分布雜亂無章,不顯示文理,稱塊狀層理(Massivebedding)。只是快速堆積或重力流沉積過程。有些本來具層理構(gòu)造的粗粒沉積物,在同生過程中被生物擾動(dòng)或成巖膠結(jié)作用破壞掉,現(xiàn)在也呈塊狀構(gòu)造。均一狀層理:在細(xì)粒沉積巖中,成分、結(jié)構(gòu)或顏色的分布均勻,沒有紋層或紋理顯示,稱為均勻?qū)永?Homogeneousbedding),反映了靜水沉積物無水平運(yùn)動(dòng)的沉積環(huán)境。e.遞變層理(Gradedbedding)遞變層理:是一種重要的非紋層狀層理,層理中沒有任何紋理顯示,只有顆粒的粗細(xì)在垂向上的逐漸變化.根據(jù)遞變趨勢(shì),可分為三種遞變層理:正遞變層理:自下而上,顆粒由粗到細(xì)的遞變。反遞變層理:自下而上,由細(xì)到粗的遞變。雙向遞變層理:有最粗的部分向上方向粒下均逐漸變細(xì),稱雙向遞變層理。f.波浪-潮汐層理(Wavy-tidalbedding)脈狀層理(Flaserbedding)特征:脈狀層理和透鏡狀層理這兩種層理都是砂、泥互層形成的一種復(fù)合層理.泥少砂多(砂包泥)時(shí),泥質(zhì)呈脈狀保存在沙巖之中,為脈狀層理層理。成因:水流的能量周期變化(如潮汐作用)的沉積條件下,漲潮砂質(zhì)沉積作用為主,并在沉積物表面形成波痕,平潮時(shí)覆蓋一層泥。退潮水流沖掉波脊上的泥質(zhì),只在波谷部分保留脈狀泥質(zhì),這樣就形成了脈狀層理。透鏡狀層理:在泥多砂少時(shí)(泥包砂),砂只以透鏡狀或細(xì)長條帶狀?yuàn)A在泥質(zhì)沉積物中,砂質(zhì)透鏡體中有時(shí)出現(xiàn)交錯(cuò)紋理。成因:低能沉積為主,周期性出現(xiàn)較高能水流的環(huán)境,則形成透鏡狀層理。波狀層理(wavybedding):介于脈狀與透鏡狀層理之間的過渡類型就是波狀層理.它是在砂和泥的供應(yīng)、沉積和保存都較為有利,強(qiáng)、弱水動(dòng)力條件交替的情況下形成的.在波狀層理中,砂層與泥層呈波狀連續(xù)的交替出現(xiàn)。4。痕跡化石(Tracefossil)痕跡化石指一切生物在松軟沉積物表面和內(nèi)部留下的生命體及各種生命活動(dòng)的痕跡(遺跡),包括生物挖穴、覓食、逃逸等行為所產(chǎn)生的各類痕跡,如:潛穴、足跡、爬跡、覓食跡、逃逸跡等。目前已將不同的痕跡向生物化石一樣進(jìn)行了形態(tài)命名,在不同的沉積環(huán)境鑒定出了各有特色的痕跡化石帶,痕跡化石研究成了沉積學(xué)和生物地層學(xué)的重要研究方向。疊層石(Stromatolitic)由單細(xì)胞或簡單多細(xì)胞藻類(還有細(xì)菌)等在固定基底上周期性繁殖形成的一種紋層狀構(gòu)造,其中的紋層稱藻紋層,可出現(xiàn)在碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖、鐵質(zhì)巖或磷質(zhì)巖中.5.沖刷痕(Scourmarks)水流在泥質(zhì)沉積物表面上流動(dòng)時(shí)沖蝕出來的痕跡稱為沖刷痕.槽模(flutecast):由于水流的回流作用在泥質(zhì)沉積物表面上形成沖刷凹槽,若這種凹槽被上覆的砂質(zhì)充填,則在上覆砂質(zhì)層的底面形成一個(gè)鑄型-—槽模。它是一種很常見的沖刷痕,可準(zhǔn)確的判斷出水流的方向。6.暴露構(gòu)造(exposeductures)指已沉積的沉積物表面間歇性地暴露于大氣下時(shí)所形成的各種沉積構(gòu)造的總稱。這類沉積構(gòu)造的形成大多與氣候和天氣變化有密切的關(guān)系包括刮風(fēng)、下雨、降雪或冰雹、結(jié)冰、陽光曝曬等。這些作用可以在沉積物表面產(chǎn)生各種特征性的痕跡。7.化學(xué)成因的沉積構(gòu)造化學(xué)成因的沉積構(gòu)造是指沉積時(shí)期和沉積期后由結(jié)晶、溶解、沉淀等化學(xué)作用在沉積面上或沉積物中所形成的沉積構(gòu)造。晶痕(Crystalprint)和假晶(pseudocystal):在化學(xué)沉積作用中結(jié)晶出來的礦物晶體被泥級(jí)、粉砂級(jí)沉積物掩埋后,因沉積物失水收縮可稍稍突出在巖層頂面,突出部分同時(shí)也會(huì)嵌入到覆蓋層的底面,當(dāng)?shù)V物晶體被選擇性溶解后就會(huì)在兩巖層接觸面上留下與晶體大小和形態(tài)完全一致的空洞,該空洞就稱為晶痕。晶痕被充填或原晶體直接被別的礦物交代就成了假晶。鳥眼構(gòu)造(Birdseyestructure)指細(xì)粒沉積巖中成群或單個(gè)出現(xiàn)的、一般為幾毫米大小的鳥眼狀孔隙被亮晶方解石或石膏等膠結(jié)物充填而形成的一種沉積構(gòu)造。根據(jù)充填鳥眼狀孔隙的膠結(jié)物大多呈淺色斑點(diǎn)出現(xiàn)在暗色的基底上,有人也稱之為雪花狀構(gòu)造.鳥眼構(gòu)造在碳酸鹽沉積物中較為常見,但在非碳酸鹽沉積物中也有產(chǎn)出,多見于潮上帶,部分在潮間帶。鳥眼構(gòu)造的成因:鳥眼構(gòu)造中的孔洞大致平行層面伸長暗示在孔洞生成的同時(shí)或稍后可能曾在垂向壓力下有過一定塑性變形。據(jù)此推測,這些孔洞應(yīng)該形成在沉積物固結(jié)之前,但對(duì)其具體生成機(jī)理卻還未取得共識(shí)。已有的成因解釋包括沉積物干縮、有機(jī)質(zhì)(尤其是藻類)腐爛、脹氣和可溶性鹽類礦物(如石膏)被選擇性溶解或交代等?;蛟S它本來就有多種成因。第三節(jié)沉積巖的結(jié)構(gòu)沉積巖的結(jié)構(gòu):指沉積巖組分的大小、形態(tài)和構(gòu)成的均勻程度。沉積巖的一級(jí)結(jié)構(gòu)類型泥質(zhì)結(jié)構(gòu):(泥質(zhì)巖類)碎屑結(jié)構(gòu):(陸源碎屑巖類)生物結(jié)構(gòu):生長結(jié)構(gòu)(礁灰?guī)r、疊層石)生物碎屑結(jié)構(gòu)(生物碎屑灰?guī)r)化學(xué)結(jié)構(gòu)(隱晶):化學(xué)沉積巖未重結(jié)晶結(jié)晶結(jié)構(gòu):成巖期重結(jié)晶形成的結(jié)構(gòu)(這是各大類沉積巖的結(jié)構(gòu),大類中的還有次級(jí)結(jié)構(gòu)類型區(qū)別次級(jí)巖石類型)。第四節(jié)沉積巖的分類1,Pettijohn(1975)就將沉積巖或沉積物分成兩大類(國內(nèi)外大部分學(xué)者采用),分別稱為:外源沉積巖類(Exogenetisedimentaryrock):是一種主要由沉積盆地之外供給的繼承性原始物質(zhì)形成的沉積巖石.內(nèi)源沉積巖類(Endogeneticsedimentaryrock):在沉積盆地內(nèi)部,由化學(xué)的、生物化學(xué)的沉積作用以及成巖作用產(chǎn)生的新生礦物組成的沉積巖石。2,本教材根據(jù)造巖原始物質(zhì)的成因和形成時(shí)間不同分為大類,即:它生沉積巖類和自生沉積巖兩大類,它生沉積巖它生沉積巖火山碎屑巖陸源碎屑巖自生沉積巖碳酸鹽巖硅質(zhì)巖鐵質(zhì)巖磷質(zhì)巖鋁質(zhì)巖錳質(zhì)巖蒸發(fā)巖沉積巖礫巖砂巖粉砂巖泥質(zhì)巖第三章它生沉積巖中的陸源碎屑巖類它生沉積巖:指主要由它生礦物構(gòu)成的沉積巖礦。它生礦物:沉積巖所含的礦物是從母巖繼承來的,即在形成作用開始之前就已經(jīng)生成或已經(jīng)存在的礦物。其繼承來源為:陸源碎屑礦物、火山碎屑礦物和宇宙物質(zhì)。第一節(jié)陸源碎屑巖及主要組分陸源碎屑巖類:主要由母巖風(fēng)化的碎屑物質(zhì)和不容殘積物質(zhì)經(jīng)搬運(yùn)、沉積和成巖作用之后形成的沉積巖,其中碎屑顆粒占50%之上,包括:礫巖、砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)巖。1,陸源碎屑巖的主要組分碎屑顆粒:主要為石英、長石、巖屑和重礦物??紫叮夯|(zhì)(雜基):是碎屑巖中與碎屑顆粒一起沉積下來的細(xì)粒填隙組分,粒度一般小于0。03mm,它們是械機(jī)沉積產(chǎn)物而不是化學(xué)沉淀組分,雜基的含量高低表明沉積環(huán)境中水動(dòng)力條件的強(qiáng)弱。膠結(jié)物:是在顆粒沉積之后的成巖過程中,從粒間水溶液中沉淀出來的化學(xué)沉淀物,屬自生礦物。基質(zhì)(雜基)和膠結(jié)物為碎屑顆粒之間的填隙物,可作為填隙物同時(shí)存在于同一種碎屑巖中。若某種碎屑巖中的填隙物以膠結(jié)物為主,基質(zhì)含量少,通常代表相對(duì)高能的沉積環(huán)境;若填隙物以基質(zhì)為主,膠結(jié)物含量少,通常代表相對(duì)低能的沉積環(huán)境;第二節(jié)陸源碎屑巖的結(jié)構(gòu)碎屑巖的結(jié)構(gòu):指顆粒的大小、形態(tài)、在巖石中的分布及其與填隙物質(zhì)的構(gòu)成關(guān)系,通常分三個(gè)部分:顆粒的結(jié)構(gòu)膠結(jié)物的結(jié)構(gòu)基質(zhì)的結(jié)構(gòu)1,顆粒的結(jié)構(gòu)(p173)1)粒度:碎屑巖中骨架顆粒的大小稱作粒度.a,粒度的計(jì)量:通常用顆粒的直徑來計(jì)量,但由于碎屑顆粒的形狀多變,所以劑量的方法也各不相同,又分:薄片粒度:以顆粒切面的長軸直徑大小來計(jì)量.篩孔粒度:松散或北破碎的碎屑顆粒過不同孔徑的篩子之后,分離出不同粒徑的顆粒.名義粒度:與碎屑顆粒體及相等的球體的直徑為名義粒度.b.粒度標(biāo)準(zhǔn)自然粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn):以毫米為單位,以十進(jìn)位的級(jí)差劃分不同粒度級(jí)別.礫石:>2。0mm粗砂:2-0.5mm中砂:0.5-0.25mm細(xì)砂:0。25—0。10mm極細(xì)砂:0.10-0。05mm粉砂:0.05-0。005mmΦ值粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn):Φ值:毫米為計(jì)量單位的顆粒直徑以2為底的負(fù)對(duì)數(shù)。Φ=-log2dd:顆粒直徑(毫米)2),圓度(Roundness)指碎屑顆粒棱和角被磨平的程度或表面的光滑程度.它是顆粒在沉積作用過程中累積磨蝕強(qiáng)度的衡量指標(biāo).肉眼可定性的將圓度劃分成棱角狀、次角狀、次圓狀、圓狀和極圓狀5個(gè)級(jí)別。3),分選性(Sorting):又稱分選度,指碎屑顆粒大小均勻程度。它是流體在沉積作用中對(duì)粒度累積分異強(qiáng)度的衡量指標(biāo)。分選好:一個(gè)粒級(jí)顆粒達(dá)75%以上;分選中等:一個(gè)粒級(jí)顆粒為75—50%;分選差:一個(gè)粒級(jí)顆粒未超過50%,多級(jí)別顆粒共存。2,膠結(jié)物的結(jié)構(gòu)1),膠結(jié)物(Cement)(p201)在成巖過程中,從粒間水溶液中沉淀出來、對(duì)分離顆粒起焊結(jié)作用的化學(xué)沉淀物稱為膠結(jié)物。膠結(jié)物的沉淀空間可以是沉積物中的任何孔隙,但最重要的還是粒間孔隙.實(shí)際上,只有沉淀在粒間孔中的膠結(jié)物才可將分立顆粒焊結(jié)起來.膠結(jié)物的沉淀除需要沉淀空間外,還需要有相關(guān)離子的補(bǔ)給,這只有通過孔隙水的流動(dòng)才能實(shí)現(xiàn).例如每單位體積方解石膠結(jié)物就至少是5400個(gè)單位體積的過飽和孔隙水的沉淀結(jié)果。因此,膠結(jié)作用主要在早期成巖階段進(jìn)行。陸源碎屑巖中常見的膠結(jié)物礦物有:方解石(鈣質(zhì)),菱鐵礦,綠泥石,海綠石,蛋白石和玉髓(硅質(zhì)),自生粘土等。2),幾種常見的膠結(jié)物結(jié)構(gòu)(p203)非晶質(zhì)或隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu):膠結(jié)物為非晶質(zhì)或隱晶質(zhì)時(shí),在偏光顯微鏡下沒有光性或隱約顯光性,通常是蛋白石、膠磷礦等膠體沉淀.顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu):膠結(jié)物結(jié)晶很好,晶體形態(tài)清楚,在偏光下光性特征典型??尚纬捎谡麄€(gè)成巖作用階段.顯晶結(jié)構(gòu)進(jìn)一步還可劃分為:A,微晶結(jié)構(gòu):膠結(jié)物晶體細(xì)小<5μ),B,鑲嵌粒狀結(jié)構(gòu),

c,櫛殼狀結(jié)構(gòu),D,加大邊結(jié)構(gòu),

E,嵌晶結(jié)構(gòu),3,膠結(jié)類型(p201):指膠結(jié)物在沉積巖中的分布及其與碎屑顆粒之間的關(guān)系.可分為5種膠結(jié)類型1)基底式膠結(jié):膠結(jié)物含量較高,被膠結(jié)顆粒彼此基本不接觸,漂浮在膠結(jié)物背景中。2)接觸式膠結(jié):膠結(jié)物含量比基底式低.顆粒之間點(diǎn)接觸、面接觸或凹凸接觸,膠結(jié)物充填在顆粒之間,是最常見的膠結(jié)類型。3)孔隙式膠結(jié):膠結(jié)物含量比基底式低.顆粒之間點(diǎn)接觸、面接觸或凹凸接觸,膠結(jié)物充填在顆粒之間,是最常見的膠結(jié)類型。4)懸掛式膠結(jié):是孔隙式膠結(jié)的一種特殊類型,膠結(jié)物和它附著的顆粒具有相對(duì)一致方位性,它是孔隙水附著在顆粒下方導(dǎo)致膠結(jié)物向下生長的結(jié)果.5)鑲嵌式膠結(jié):這種膠結(jié)類型只出現(xiàn)在砂級(jí)中,顆粒之間因壓溶而多呈凸凹接觸或縫合線接觸。4,陸源碎屑巖的兩個(gè)成熟度(1).碎屑巖的礦物成分成熟度指碎屑沉積物中碎屑成分與穩(wěn)定成分極端富集的終極狀態(tài)的接近程度。沉積物中相對(duì)穩(wěn)定的碎屑成分含量愈高,其成分構(gòu)成愈接近這個(gè)終極狀態(tài),它的成分成熟度也就愈高。碎屑顆粒經(jīng)過長期搬運(yùn)和高能水流的洗刷作用,通常是穩(wěn)定礦物顆粒(石英)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),最終狀態(tài)是只有石英顆粒和穩(wěn)定的重礦物(鋯石、金紅石)存在,這也是牽引流分選和細(xì)粒化的最終產(chǎn)物.2).碎屑巖的結(jié)構(gòu)成熟度主要指砂巖的結(jié)構(gòu)成熟度,其定義是:砂質(zhì)沉積物在其形成過程中,接近于分選好、磨圓好和和無基質(zhì)的程度,它反映了碎屑顆粒長期被搬運(yùn)和被篩選的程度。結(jié)構(gòu)成熟度是衡量牽引流的磨蝕、細(xì)粒化和分選程度的綜合指標(biāo),也是指示沉積環(huán)境的重要標(biāo)志。如海灘砂巖就具三好特征,即:分選好、磨圓好和膠結(jié)好;河流砂巖成熟度中—較差.3),衡量結(jié)構(gòu)成熟度的標(biāo)準(zhǔn):?分選性、磨圓度和雜基含量(p178)第三節(jié)陸源碎屑巖的各類巖石特征1,礫巖:由礫石(〉2.0mm)成分大于50%而組成的的巖石稱為礫巖(或角礫巖)。它是沉積巖中最粗的一類巖石,常出現(xiàn)在沖積扇、扇三角州、礫質(zhì)辮狀河、海底扇、冰川沉積和海灘沉積之中??赡艹蔀橛蜌鈨?chǔ)層。1),礫巖的特征礫巖的顏色:隨礫石和填隙物的成分而變化,常見為淺灰色、灰色、深灰色、褐紅色等.2),礫巖的成分:礫巖是陸源碎屑巖最粗的一種巖石類型,必然是由碎屑、基質(zhì)、膠結(jié)物和空隙四種組分構(gòu)成。a,碎屑顆粒(礫石):以巖屑為主,單礦物較少,礫石的成分與沉積環(huán)境密切相關(guān),通常根據(jù)礫石康風(fēng)化能力強(qiáng)弱分為:穩(wěn)定成分:抗風(fēng)化能力強(qiáng),常見為石英巖礫石,脈石英礫石和硅質(zhì)巖礫石.不穩(wěn)定成分:灰?guī)r礫石、白云巖礫石、石英砂巖礫石、巖漿巖礫石、火山巖礫石等。極不穩(wěn)定成分:泥質(zhì)巖礫石、內(nèi)碎屑礫石凝灰?guī)r礫石等。礫巖中穩(wěn)定組分含量越高,成分成熟度越高。3),礫巖的結(jié)構(gòu):a,分選性與磨圓度:不同沉積環(huán)境,所形成礫巖的分選性和磨圓度不同,海灘礫巖分選、磨園好;泥石流成因的礫巖分選、磨園極差;河流成因的礫巖分選、磨園好中等.b,支撐類型與填隙物成分:礫巖中礫石含量的多少、支撐類型與和隙物成分是區(qū)別沉積環(huán)境的重要標(biāo)志。可分為四種類型:泥質(zhì)基質(zhì)支撐:在礫巖中,基質(zhì)含量高,基質(zhì)成分主要為泥質(zhì);礫石相互不接觸,礫石漂浮在泥質(zhì)基質(zhì)之中。礫石分選、磨園極差,為結(jié)構(gòu)成熟度最低的礫巖,多為泥石流或冰積礫巖。砂基支撐:在礫巖中,基質(zhì)含量高,但基質(zhì)成分為砂質(zhì);礫石相互不接觸,漂浮在砂基質(zhì)之中,分選、磨園較差,為結(jié)構(gòu)成熟度低的礫巖。常為砂石流沉積或洪泛水流沉積。顆粒支撐砂泥基充填:礫石含量高,礫石之間相互點(diǎn)或面接觸,礫石間空隙由同沉積的砂質(zhì)基質(zhì)充填;礫石的分選、磨園中等或差,為結(jié)構(gòu)成熟度中等的礫巖.通常為辮狀河、辮狀三角洲或扇面河道沉積。顆粒支撐:礫石含量高,礫石之間相互點(diǎn)或面接觸,礫石間空隙由膠結(jié)物焊結(jié)在一起;礫石的分選、磨園好,是結(jié)構(gòu)成熟度最高的礫巖,如:海灘成因的礫巖。4),礫巖的沉積構(gòu)造礫巖中的層理能指示形成條件.如牽引流成因的常見有平行層理,大型交錯(cuò)層理。重力流成因的多為塊狀層理、遞變層理。5),礫巖的分類a,礫巖的粒度分類巨礫巖(或角礫巖、混雜巖):主要礫石粒徑〉250mm粗礫巖(或角礫巖、混雜巖):主要礫石粒徑250—50mm中礫巖(或角礫巖、混雜巖):主要礫石粒徑50-5mm細(xì)礫巖(或角礫巖、混雜巖):主要礫石粒徑5-2mmb,礫巖的成分分類單成分礫巖:主要有一種較穩(wěn)定的礫石成分組成,礫石成分通常以石英巖、硅質(zhì)巖、脈石英等為主,中-細(xì)礫級(jí),分選、磨圓好,顆粒支撐,膠結(jié)好。常見膠結(jié)物為石英、方解石、綠泥石、赤鐵礦等。為高成分成熟度礫巖.復(fù)成份礫巖:礫石成分復(fù)雜,常見巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖的礫石混雜,穩(wěn)定和不穩(wěn)定礫石比例不定,但不穩(wěn)定礫石常常較多;礫石圓度中等,分選中等到差.泥基支撐、砂基支撐霍顆粒支撐混合基充填?;瘜W(xué)膠結(jié)物較少。為近源沉積或泥石流沉積。有些礫巖,以灰?guī)r或白云巖礫石為主,分選、磨圓較好—中等,顆粒支撐,膠結(jié)物充填或膠結(jié)物與基質(zhì)混合。C,特殊成因的礫巖底礫巖:位于某個(gè)地層組合底部的侵蝕面上,代表長期沉積間斷以后,一個(gè)新的沉積時(shí)期開始的產(chǎn)物,故在不整合面或假整合面上時(shí)有所見。副礫巖:在特殊條件下(如冰積巖),礫石含量僅占20-30%,為了強(qiáng)調(diào)粗粒的沉積條件,也稱礫巖,有人專門命名為副礫巖.巖溶角礫巖:碳酸鹽巖地層中,古溶洞垮塌形成的角礫巖稱巖溶角礫巖.鹽溶角礫巖:白云巖與石膏共生時(shí),在表層成巖條件下石膏被溶蝕掉,白云巖垮塌形成角礫巖稱鹽溶角礫巖。2,砂巖巖石中含0.05-2mm的碎屑顆粒達(dá)50%以上的陸源碎屑沉積巖稱為砂巖.砂巖在地球表層十分多見,大約占25%。是陸相和濱海沉積體系的格架沉積,砂巖主要沉積在河流、沙漠、湖泊、濱海三角洲、海灘、潮坪環(huán)境、深海扇和濁流等環(huán)境。砂巖具有重要的經(jīng)濟(jì)意義,它是兩類最重要的油氣儲(chǔ)集層之一,也是地下淡水的貯集庫,純凈的石英砂或石英砂巖還是玻璃工業(yè)原料。1)砂巖的特征顏色:以淺灰色、灰色、米黃色為主,有時(shí)出現(xiàn)肉紅色(長石砂巖)。結(jié)構(gòu)特征:前邊講的碎屑巖的各種結(jié)構(gòu)特征(包括顆粒結(jié)構(gòu)、膠結(jié)物結(jié)構(gòu)、基質(zhì)結(jié)構(gòu)和成熟度指標(biāo)等)主要用來描述和鑒別砂巖的.砂巖的成分:碎屑顆粒,膠結(jié)物和基質(zhì)。a,碎屑顆粒石英碎屑:肉眼顏色為灰白色,油脂光澤,硬度大(=7),砂巖中的石英顆粒大部分被磨蝕,原始晶形被破壞。單偏光鏡下,無色透明,無解理,但有時(shí)具裂紋。正交鏡下,干涉色為一級(jí)灰-黃,有時(shí)具波狀消光,單晶石英顆粒消光一致,多晶石英顆粒不同時(shí)消光。長石碎屑:鉀長石肉眼顏色為肉紅色,斜長石白色,不具油脂光澤,以前者多見.單偏光鏡下,顆粒表面具因風(fēng)化而產(chǎn)生的霧狀藏面或絹云母化.正交鏡下,干涉色為一級(jí)灰,具各類雙晶(格子狀雙晶、聚片狀雙晶賀卡氏雙晶),風(fēng)化顆粒表常見絹云母化碎片.巖石碎屑(巖屑):常出現(xiàn)在中粗粒砂巖中,為碎屑型多礦物集合體,常見的是硅質(zhì)巖(燧石)巖屑、安山巖巖屑、玄武巖巖屑、細(xì)晶巖、流紋巖巖屑,灰?guī)r巖屑、少數(shù)為泥質(zhì)巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑。重礦物:各類重礦物也常以碎屑形式出現(xiàn),常見鋯石、磷灰石、金紅石、電氣石、榍石。b,膠結(jié)物:砂巖中的膠結(jié)物主要為:硅質(zhì)礦物、方解石、赤鐵礦、海綠石、石膏等。也可出現(xiàn)菱鐵礦、綠泥石、重晶石、沸石等等膠結(jié)物.?基質(zhì):主要是同沉積的粘土礦物.2)砂巖的成分-成因分類在砂巖的骨架成分中,三種碎屑顆粒的百分比值是砂巖成分成熟的的重要指標(biāo);而在填隙物中,基質(zhì)和膠結(jié)物的比值又是砂巖結(jié)構(gòu)成熟的重要指標(biāo).所以砂巖的成因分類必須體現(xiàn)這兩個(gè)指標(biāo)。由于這兩個(gè)指標(biāo)都屬于砂巖的物質(zhì)成分特征,因此砂巖按填隙物成分及顆粒成分進(jìn)行分類稱為成分-成因分類。a.成分—成因分類原則:包含兩層含意,第一層含義:是以基質(zhì)含量的百分比劃分出結(jié)構(gòu)成熟度相對(duì)高的凈砂巖和成熟度相對(duì)低的雜砂巖。凈砂巖:在砂巖的四種組分中,基質(zhì)含量<15%的都稱為凈砂巖,在填隙物中,膠結(jié)物含量較高。這種砂巖的結(jié)構(gòu)成熟相對(duì)較高,是低成熟-極成熟的砂巖,是牽引流沉積作用形成的。雜砂巖:在砂巖的四種組分中,基質(zhì)含量〉15%的都稱為雜砂巖,在填隙物中,基質(zhì)含量較高。這種砂巖的結(jié)構(gòu)成熟相對(duì)較低,是極不成熟-不成熟的砂巖,分選、磨圓度差,通常是重力流沉積作用形成的。第二層含義:是除去填隙物之后,只考慮三種碎屑顆粒之間的百分比,再分別對(duì)凈砂巖和雜砂巖分類;

以碎屑顆粒成分進(jìn)一步劃分砂巖類型時(shí),通常根據(jù)碎屑的化學(xué)穩(wěn)定性分為三個(gè)成分端元:Q端元、R端元、F端元。Q端元:石英顆粒端元,是穩(wěn)定成分或成熟成分的組合。F端元:長石+巖漿巖屑端元,是不穩(wěn)定組分,長石含量高說明成分成熟度低,R端元:巖屑端元,是不穩(wěn)定組分,巖屑含量高說明成分成熟度低;巖屑成分可以是沉積巖巖屑,變質(zhì)巖巖屑,火山巖巖屑。A,凈砂巖(雜基〈15%)的分類1.石英砂巖:Q>95%,F(xiàn)+R<5%。2.長石石英砂巖:Q=95—75%,F:R>13.巖屑石英砂巖:Q=95—75%,F:R〈14。長石砂巖:Q<75%,F(xiàn):R>35。巖屑長石砂巖:Q<75%,F:R=3-16.長石巖屑砂巖:Q<75%,F:R=1-I/37。巖屑砂巖:Q<75%,F:R<1/3B,雜砂巖(雜基>15%)的分類1。石英雜砂巖:〉95%,F+R〈5%.2.長石石英雜砂巖:Q=95—75%,F:R〉13.巖屑石英雜砂巖:Q=95-75%,F(xiàn):R〈14.長石雜砂巖:Q〈75%,F:R>35.巖屑長石雜砂巖:Q〈75%,F:R=3—16.長石巖屑雜砂巖:Q<75%,F(xiàn):R=1-I/37。巖屑雜砂巖:Q〈75%,F:R〈13),三種主要類型砂巖的特征及成因a,石英砂巖:狹義的石英砂巖是在碎屑顆粒中,石英端元的含量大于95%,是高成分成熟度砂巖.廣義的石英砂巖可包括長石石英砂巖和巖屑石英砂巖.特征:碎屑顆粒成分單一,顆粒/填隙物比值高,顆粒分選、磨圓度好,顆粒之間至少是點(diǎn)接觸,大部分凹凸接觸或縫合線接觸,膠結(jié)物常見為硅質(zhì)。海綠石,少量為綠泥石.以空隙式和鑲嵌式膠結(jié)類型為主。硅質(zhì)膠結(jié)物為主時(shí),常見硅質(zhì)膠結(jié)物呈自生加大結(jié)構(gòu)。重礦物以碎屑鋯石為主,碎屑磷灰石較少。古環(huán)境意義:雙成熟高的石英砂巖通常代表砂粒經(jīng)過成河流長時(shí)間搬運(yùn)之后,又在濱岸浪的作用下,反復(fù)沖洗的結(jié)果.b,巖屑砂巖:狹義的巖屑砂巖是在碎屑顆粒中,石英端元的含量小于75%,長石含量/巖屑含量小于1/3,是低成分成熟度砂巖。廣義的巖屑砂巖可還包括長石巖屑砂巖。特征:碎屑顆粒成分復(fù)雜,顆粒/填隙物比值變化大,雜基含量和顆粒接觸類型多變化,既可能出現(xiàn)空隙式膠結(jié)類型,又可能出現(xiàn)雜基支撐類型;顆粒分選、磨圓度差-中等.膠結(jié)物常見為鈣質(zhì)、綠泥石等.巖屑多為不穩(wěn)定的沉積巖(硅質(zhì)巖、灰?guī)r)和淺變質(zhì)巖屑。重礦物的碎屑鋯石和碎屑磷灰石都較少。巖屑砂巖的形成條件:需要強(qiáng)烈的物理風(fēng)化和近源的快速堆積。c,長石砂巖:狹義的長石砂巖是在碎屑顆粒中,石英端元的含量小于75%,長石含量/巖屑含量大于3,是低成分成熟度砂巖.廣義的長石砂巖還包括巖屑長石砂巖。特征:碎屑顆粒成分復(fù)雜,但長石和石英為主,顆粒/填隙物比值變化大,雜基含量、顆粒接觸類型多變化,常出現(xiàn)含雜基的空隙式膠結(jié)類型,有時(shí)出現(xiàn)雜基支撐類型;顆粒分選、磨圓度差-中等.膠結(jié)物常見為鐵質(zhì)、自生粘土、石膏等。除長石碎屑之外,還有中酸性侵入巖體的礫石級(jí)巖屑.重礦物中碎屑鋯石和碎屑磷灰石都較多。長石砂巖的構(gòu)造環(huán)境意義:?長石砂巖通常形成于臨近強(qiáng)烈隆升型造山帶的山前或山間盆地之中,作為源區(qū)的強(qiáng)烈隆升型造山帶中,酸性和中酸性侵入巖體出露面積廣,母巖風(fēng)化產(chǎn)物中長石含量高。4),砂巖的粒度分類?粗砂巖:砂巖中,粒度為2—0.5mm中砂巖:砂巖中,粒度為0.5-o.25mm的顆粒含量占碎屑顆粒的50%以上,稱中砂巖。細(xì)砂巖:砂巖中,粒度為0.25—0.125(0。25—0。10)mm的顆粒含量占碎屑顆粒的50%以上。極細(xì)砂巖:砂巖中,粒度為0。125—0.0625(0.1-0.05)mm的顆粒含量占碎屑顆粒的50%以上,稱極細(xì)砂巖。3,粉砂巖在碎屑巖中,粒度為0.0625—0.0039(0.05—0。005)mm的顆粒含量占碎屑顆粒的50%以上的巖石,稱粉砂巖。粉砂巖是一種細(xì)的碎屑巖,多為由牽引流的底懸浮物(較粗的懸浮物)在弱水動(dòng)力條件下沉積的沉積物再經(jīng)成巖作用改造而形成的。1),特征:a,粉砂巖的顏色較深;b,受粒度限制,顆粒的粗細(xì)差別不大,但在被搬運(yùn)過程中,互相碰撞的機(jī)會(huì)少。因此,分選好,磨園差.c,粉砂巖同樣主要由碎屑顆粒、基質(zhì)和膠結(jié)物組成,其碎屑成分單一,以石英為主.因此粉砂巖都根據(jù)填隙物的成分來分類.d,粉砂巖中水平紋理發(fā)育,保存完好的底棲生物化石和遺跡化石。2),粉砂分類粉砂巖的碎屑顆粒成分單一,只有根據(jù)填隙物成分劃分亞類:a,泥質(zhì)粉砂巖:填隙物以粘土雜基為主,為快速沉積的產(chǎn)物。b,鈣質(zhì)粉砂巖:粉砂級(jí)顆粒主要被鈣質(zhì)膠結(jié).多為河口三角洲前緣、前三角洲或海灘的濱面沉積。c,鐵質(zhì)粉砂巖:粉砂級(jí)顆粒主要被菱鐵質(zhì)膠結(jié)。多為河口三角洲前緣、前三角洲沉積。d,炭質(zhì)粉砂巖:粉砂級(jí)顆粒與有機(jī)質(zhì)和泥質(zhì)共生,顏色深多為淺湖、湖沼或前三角洲沉積。3,泥質(zhì)巖泥級(jí)質(zhì)點(diǎn)(主要指粘土礦物)含量超過50%的沉積巖稱泥質(zhì)巖。泥質(zhì)巖與粉砂巖一起(即細(xì)碎屑巖)可占整個(gè)沉積記錄的50%以上,位居第一。細(xì)碎屑巖或泥質(zhì)巖可沉積在各種大陸、海洋和其間的過渡環(huán)境中。泥質(zhì)巖的研究意義:

泥質(zhì)巖中的有機(jī)質(zhì)是生烴源巖;也是形成油氣圈閉的蓋層。粘土礦物含量高的泥質(zhì)巖石陶瓷工業(yè)、耐火工業(yè)以及國防工業(yè)的源料.泥質(zhì)巖的封閉性好,在成巖過程中外界的物質(zhì)交換少。其微量、稀土元素特征最接近原始沉積環(huán)境的地球化學(xué)條件,它是沉積地球化學(xué)研究的主要內(nèi)容.1),泥巖的特征a,泥巖顏色與沉積或成巖地球化學(xué)環(huán)境密切相關(guān),如黑色代表還原環(huán)境和有機(jī)質(zhì)含量高,紅色代表氧化環(huán)境,藍(lán)綠色代表無機(jī)還原環(huán)境。b,組成泥巖的主要礦物為高嶺石、埃洛石、伊利石、蒙脫石等粘土礦物。c,泥質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)呈泥質(zhì)結(jié)構(gòu).d,泥質(zhì)巖的構(gòu)造特征與壓實(shí)作用有關(guān)。2),泥巖的主要粘土礦物a,高嶺石:是最常見的粘土礦物。肉眼鑒定為白色-淺灰色,硬度小,指甲刻得動(dòng),土狀斷口。有吸水性,與水變軟,有可塑性。顆粒很細(xì),在普通顯微鏡下,只有微弱光性,低正突起。掃描電鏡下可見單個(gè)晶體為六邊形,集合體呈手風(fēng)琴狀。是硅酸鹽礦物在溫暖潮濕的弱酸性環(huán)境下風(fēng)化的產(chǎn)物。b,蒙脫石:?也是常見的粘土礦物,褐灰色-灰白色,土狀結(jié)構(gòu),硬度小。吸水性很好,遇水膨脹厲害。普通顯微鏡下呈鱗片,低負(fù)突起。掃描電鏡下,集合體特征為絮狀、菜花狀和云朵狀。是酸性火山巖、火山凝灰?guī)r、火山玻璃在堿性條件下未充分風(fēng)化的產(chǎn)物,在酸性條件下充分風(fēng)化可轉(zhuǎn)化為高齡石.c,伊利石?又稱水云母,由于含鉀離子高,故顏色為淺灰-淺灰綠色,土狀結(jié)構(gòu),硬度小,吸水性差。普通顯微鏡下微細(xì)小片狀,干涉色中等,平行消光。掃描電鏡下,單晶呈邊界圓滑的片狀,集合體成蜂窩狀.伊利石也是風(fēng)化成因的,形成與低溫、排水不暢通的堿性條件下。3),泥質(zhì)巖分類a。根據(jù)泥巖的礦物成分類(以x-衍射定量分析結(jié)果對(duì)粘土巖分類)高嶺石粘土巖:高嶺石含量>50%.蒙脫石粘土巖:蒙脫石含量〉50%。伊利石粘土巖:伊利石含量>50%.伊-蒙混生粘土巖:伊利石和蒙脫石含量相近。b。根據(jù)泥質(zhì)巖中的混入物分類粉砂質(zhì)泥巖:泥巖中粘土礦物含量>50%,粉砂質(zhì)含量為25—50%。砂質(zhì)(或礫質(zhì))泥巖:泥巖中粘土礦物含量〉50%,砂(或礫石)含量低于50%,多位重力流沉積。鈣質(zhì)泥巖:泥巖中粘土礦物含量>50%,方解石含量為25—50%。鐵質(zhì)泥巖:泥巖中粘土礦物含量>50%,另鐵礦或赤鐵礦含量為25—50%。炭質(zhì)泥巖:泥巖中粘土礦物含量〉50%,腐植有機(jī)質(zhì)含量為低于50%。黑色泥巖:泥巖中粘土礦物含量〉50%,腐泥有機(jī)質(zhì)含量較高.第四章自生沉積巖中的碳酸鹽巖類從礦物的“生成"的一角度出發(fā),沉積巖中的礦物可歸納為兩大成因類型。它生礦物(Allogenicminerals):沉積巖所含的礦物是從母巖繼承來的,即在形成作用開始之前就已經(jīng)生成或已經(jīng)存在的礦物。其繼承來源為:陸源碎屑礦物、火山碎屑礦物和宇宙物質(zhì).自生礦物(Authigenicminerals):是在沉積巖的沉積和成巖過程中以化學(xué)或生物化學(xué)方式新生成的礦物.來源和成因:真溶液、膠體溶液化學(xué)沉淀,生物化學(xué)作用、成巖膠結(jié)作用、溶蝕—交代作用和有機(jī)質(zhì)降解作用等.碳酸鹽巖類概述p227:自生碳酸鹽礦物(方解石、白云石、菱鐵礦)含量超過50%的沉積巖類稱碳酸鹽巖。常見的碳酸鹽巖為灰?guī)r、白和菱鐵巖。碳酸鹽巖估計(jì)只占所有沉積巖的4%左右,但在分布在大陸表層的沉積巖中,它卻可占10-35%,是最重要的一類自生沉積巖。碳酸鹽巖的絕大部分都沉積在海洋環(huán)境中,少數(shù)沉積在湖泊內(nèi),都是化學(xué)、生物和機(jī)械復(fù)合沉積作用的產(chǎn)物。碳酸鹽巖既是生烴源巖又是油氣儲(chǔ)集層,它蘊(yùn)藏著世界近一半的石油;同時(shí),還是生產(chǎn)石灰、水泥等的主要原料,也可直接用于建筑材料。在化學(xué)、鋼鐵工業(yè)中也有廣泛用途。第一節(jié)碳酸鹽巖的基本特征礦物成分:古代碳酸鹽巖以低鎂方解石、白云石和菱鐵礦為主,現(xiàn)代碳酸鹽沉積物中還有高鎂方解石和文石。次要礦物成分有石膏、天青石、重晶石、黃鐵礦、海綠石及陸源碎屑礦物。1,方解石:按化學(xué)成分又可分為:低鎂方解石:化學(xué)穩(wěn)定性好,在許多動(dòng)物(有孔蟲、三葉蟲等)的原始骨骼中可含,在現(xiàn)代碳酸鹽沉積物和古代沉積巖中都常見低鎂方解石.高鎂方解石:化學(xué)穩(wěn)定性隨PH值的降低而下降,容易向低鎂方解石和白云石轉(zhuǎn)化,所以只能存在于現(xiàn)代碳酸鹽沉積物中.只能存在于某些動(dòng)物(海百合莖、紅藻)的體內(nèi),在現(xiàn)代碳酸鹽沉積物和古代沉積巖中都常見低鎂方解石.2,白云石:化學(xué)穩(wěn)定性好,自然界中的灰?guī)r常白云巖化。白云石形成在Mg:Ca比值高、溫度高、鹽度高和較高Ph值的蒸發(fā)作用強(qiáng)的條件下。晶形好而粗大,菱面體中央有霧心.正交鏡下干涉色位高級(jí)白。茜素紅染色不著色.第二節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分(p187)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分既有與陸源碎屑巖相似的結(jié)構(gòu)組分(如非生物造架灰?guī)r由骨架顆粒、泥晶、亮晶和空隙四種組分構(gòu)成),同時(shí)還有與碎屑巖不同的生物造架結(jié)構(gòu)。可分為兩種:1),原地生長的造礁生物骨骼組分:珊瑚類、海綿類、藻類和苔蘚蟲類等造礁生物固結(jié)在沉積基地原地生長,形成水下或接近水面的建隆,建隆的格架構(gòu)件是生物骨骼。2)顆粒主要有6種類型:生物碎屑、內(nèi)碎屑、鮞粒、團(tuán)粒、核形石、藻屑a.生物碎屑:生物硬體經(jīng)波浪、潮汐作用破碎、搬運(yùn)、磨蝕之后再沉積下來的顆粒狀物制稱生物碎屑。這種生物碎屑通常不能完整地保留生物化石的形態(tài),但根據(jù)其顯微結(jié)構(gòu)特征,可以鑒別大的生物門類。常見有如下顯微結(jié)構(gòu)類型:p189b,內(nèi)碎屑:未固結(jié)或半固結(jié)的碳酸鹽沉積物經(jīng)波浪、潮汐或風(fēng)暴作用破碎、搬運(yùn)、磨蝕之后再沉積的碳酸鹽顆粒稱內(nèi)碎屑。內(nèi)碎屑的特征:內(nèi)部結(jié)構(gòu)單一,或含生屑及其它碎屑,據(jù)一定的磨圓度,共同特點(diǎn)是具有顆粒形態(tài)。c,鮞粒具有核心和同心圓包殼的球形顆粒稱鮞粒。鮞粒的核心常為內(nèi)碎屑、生屑或其它碎屑;真鮞:包殼的厚度大于核心半徑,又稱厚皮鮞。薄皮鮞:包殼的厚度小于核心半徑。復(fù)鮞:幾個(gè)鮞粒由被大的包殼包裹。鮞粒的成因:在動(dòng)蕩條件下形成的,波浪牽引核心顆粒運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)中逐層裹上包殼,使顆粒越來越大,直至大到波浪能量不能驅(qū)動(dòng)它為止。因此,復(fù)鮞和厚皮鮞代表高能環(huán)境,薄皮鮞代表相對(duì)低能條件。d,團(tuán)粒(球粒):無核心和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的球形顆粒.成因:生物糞粒或磨圓的內(nèi)碎屑.常出現(xiàn)在氣候溫暖的碳酸鹽臺(tái)地環(huán)境,開闊海及陸棚環(huán)境少見。e,藻屑:藻類生物骨骼破碎形成的碎屑或藻粘液與粘結(jié)一起產(chǎn)生的藻凝塊。特征:顆粒表面具粗、細(xì)孔或斑狀結(jié)構(gòu).f,核形石:圍繞礫屑或砂屑由藻粘液粘結(jié)作用產(chǎn)生的具包殼的顆粒.通常包殼不對(duì)稱,包殼形態(tài)隨核心形狀變化的,粒度較大。產(chǎn)生于潮間帶潮池環(huán)境或?yàn)a湖環(huán)境。3),泥晶:與碳酸鹽顆粒同時(shí)沉積的、粒徑小于0.005mm的細(xì)粒碳酸鹽質(zhì)點(diǎn).4),亮晶:在同生和成巖階段由化學(xué)沉淀作用形成的、充填在碳酸鹽顆粒之間的方解石稱亮晶。5),孔隙:陸源碎屑巖與碳酸鹽巖的組分對(duì)比第三節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)類型礁灰?guī)r的障積結(jié)構(gòu)疊層石灰?guī)r的粘結(jié)結(jié)構(gòu)礁灰?guī)r的格架結(jié)構(gòu)泥晶支撐結(jié)構(gòu)顆粒支撐泥晶充填結(jié)構(gòu)顆粒支撐亮晶膠結(jié)結(jié)構(gòu)第四節(jié)碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)-成因分類沉積結(jié)構(gòu)能夠辨認(rèn)沉積結(jié)構(gòu)不能辨認(rèn)沉積組分未被粘結(jié)沉積組分被粘結(jié)CrystallineCarbonat(yī)e結(jié)晶灰?guī)r粗晶灰?guī)r中晶灰?guī)r細(xì)晶灰?guī)r極細(xì)晶灰?guī)r微晶(泥晶)灰?guī)r有泥晶無泥晶Boundstone疊層石灰?guī)r生物骨架灰?guī)r粘結(jié)灰?guī)r障積灰?guī)r基質(zhì)支撐顆粒支撐顆粒支撐顆粒<5%顆?!担担udstone泥晶灰?guī)r(微晶灰?guī)r)Wackstone顆粒泥晶灰?guī)rPackstone泥晶顆?;?guī)rGrainstone顆?;?guī)ra。泥晶灰?guī)r(Mudstone)基質(zhì)支撐,顆粒含量<5%,幾乎全由泥晶方解石構(gòu)成,僅含零星細(xì)小生屑.這類石灰?guī)r中時(shí)常發(fā)育水平紋理,其層面常發(fā)育水平蟲跡,層內(nèi)可見生物擾動(dòng)構(gòu)造.純泥晶石灰?guī)r常具光滑的貝殼狀斷口。b,顆粒泥晶灰?guī)r(Wackestone):基質(zhì)支撐,顆粒含量>5%.c,泥晶顆?;?guī)r(Packstone):顆粒支撐,泥晶充填.泥晶為主,亮晶較少,顆粒含量〉40%.d,顆?;?guī)r(Grainstone)顆粒支撐,亮晶充填,顆粒為主,泥晶較少.顆粒含量〉60%.顆粒石灰?guī)r常呈淺灰色至灰色,中厚層至厚層或塊狀.顆??梢允巧锼樾肌?nèi)碎屑、鮞粒、藻粒、球粒(團(tuán)粒)等其中的一種或幾種。沖洗干凈、分選好的顆粒石灰?guī)r,通常代表水淺、波浪和流水作用較強(qiáng)烈的環(huán)境,其中灰泥被簸選走,顆粒被亮晶方解石膠結(jié),波痕、交錯(cuò)層理及沖刷構(gòu)造常見。f,疊層石粘結(jié)灰?guī)r(Stromatoliticlimestone):由單細(xì)胞或簡單多細(xì)胞藻類(還有細(xì)菌)等在固定基底上周期性繁殖形成的一種紋層狀灰?guī)r.g,生物骨架灰?guī)r(framestone)原地生物(如珊瑚)骨骼結(jié)構(gòu)和群體生物生長所組成的骨架。在原地生物松散格架的阻擋和捕獲作用下,大量灰泥陷落在生物格架之間可形成障積巖;h,障積灰?guī)r(Bafflestone)以海棉及藻類生物骨骼為造架構(gòu)件。構(gòu)件之間被含生物碎屑和內(nèi)碎屑的泥晶或亮晶充填.海綿體顏色深.鏡下成平行片狀結(jié)構(gòu),形似樹枝狀。通常出現(xiàn)在礁核相。i,漂礫灰?guī)r(Floatstone)碳酸鹽內(nèi)碎屑礫或礁塊礫漂浮在泥晶之中,泥晶支撐無亮晶。常出現(xiàn)在礁前滑塌沉積或碳酸鹽重力流沉積之中。j,礫屑灰?guī)r(Rudstone)碳酸鹽內(nèi)碎屑礫或礁塊礫含量高。形成顆粒支撐,泥晶或亮晶充填。常出現(xiàn)在礁前滑塌沉積、碳酸鹽重力流和風(fēng)暴沉積之中。第六節(jié)白云巖的特征及類型p231白云石含量大于50%的碳酸鹽巖稱白云巖。白云巖是碳酸鹽巖中的另一大類巖石,可單獨(dú)產(chǎn)出,也可與石灰?guī)r或砂巖等共生,或者在石灰?guī)r中以斑塊、條帶形式存在.白云巖風(fēng)化面常布滿方向雜亂的“刀砍紋”,沉積構(gòu)造則與石灰?guī)r相仿。除前寒武紀(jì)白云巖可含結(jié)構(gòu)纖細(xì)的藻細(xì)胞痕跡化石外,寒武紀(jì)和以后的白云巖一般沒有化石,或者只有化石的假像。較純的白云巖多呈結(jié)晶結(jié)構(gòu),少數(shù)呈鮞粒、內(nèi)碎屑或藻粘結(jié)結(jié)構(gòu)而很像相當(dāng)?shù)氖規(guī)r,有時(shí)則與石灰?guī)r有明顯的交代關(guān)系,可在石灰?guī)r和白云巖之間構(gòu)成連續(xù)的過渡巖石系列。第七節(jié)白云巖的的成因目前白云巖的的成因可分為倆種模式:毛細(xì)管濃縮模式,混合水模式1,毛細(xì)管濃縮模式:條件:在高蒸發(fā)量的條件下,海水的鹽度增高,鎂、鈣比(Mg/Ca)增高,和高Ph值升高,出現(xiàn)濃縮海水。形成于碳酸鹽海岸邊緣的蒸發(fā)巖相帶中。白云石化過程:在海平面附近的灰質(zhì)沉積物內(nèi)存在微孔隙并相互連通構(gòu)成毛細(xì)管,通過毛細(xì)管不斷吸附海水溶液,并產(chǎn)生蒸發(fā)作用。蒸發(fā)過程主要失去的是純水分子,帶走的堿金屬離子很少,因此毛細(xì)管水的鹽度和Ph值不斷升高。在此條件下,最先達(dá)到飽和的是Ca+2離子,常以硫酸鈣(石膏)的形式充填部分孔隙.毛細(xì)管水中失去部分Ca+2離子后,Mg/Ca增高。Mg+2離子飽和,然后以碳酸鎂(白云石)交代碳酸鈣(方解石),從而實(shí)現(xiàn)灰質(zhì)沉積物的白云巖化。由于方解石轉(zhuǎn)化為白云石,體積少有縮小,因此毛細(xì)管吸附(泵吸)作用可以不間斷地進(jìn)行。毛細(xì)管濃縮模式的產(chǎn)物及其特征:同生蒸發(fā)巖相白云巖形成厚層白云巖,分布較穩(wěn)定(如:華南嘉陵江組白云巖)白云巖顆粒較小,細(xì)-中晶結(jié)構(gòu),含

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