沉積巖石學(xué)緒論課件

沉積巖和沉積相

共80學(xué)時每周6學(xué)時第一章緒論一、沉積巖的概念及基本特征

沉積巖是在地殼表層條件下，由母巖風(fēng)化產(chǎn)物、火山物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)等沉積巖原始物質(zhì)成分，經(jīng)搬運(yùn)作用、沉積作用以及沉積后作用而形成的一類巖石。沉積巖在地殼中分布甚廣，陸地面積的大約四分之三被沉積物（巖）所覆蓋。而海底的面積幾乎全部被沉積物（巖）所覆蓋。但巖石圈體積中，沉積巖僅占5%，而巖漿巖和變質(zhì)巖約占95%。

沉積巖是研究地球發(fā)展和演變歷史不可缺少的資料。地殼最老巖石的年齡為46億年，而沉積圈巖石的年齡為36億年，其中有生命記載的巖石年齡為31億年。沉積巖的種類繁多，但自然界分布最多的（泥）頁巖，其次是砂巖和石灰?guī)r，它們占沉積巖總量的95%以上。在沉積巖中蘊(yùn)藏著大量礦產(chǎn)。世界資源總儲量的75%～85%是沉積變質(zhì)成因的。石油、天然氣、煤、油頁巖等可燃有機(jī)礦產(chǎn)以鹽類礦產(chǎn)，幾乎全部是沉積成因的。還有鐵礦、鉛鋅礦、銅礦、錳礦和鉛礦等是沉積成因和部分沉積成因的。沉積巖的基本特征礦物成分

沉積巖中常見的礦物20余種（已發(fā)現(xiàn)的礦物達(dá)160以上），而一種巖石中主要礦物只有1～3種。①在巖漿巖中大量存在的礦物，如橄欖石、輝石、角閃石等鐵鎂礦物以及基性斜長石，在沉積巖中則很少。②巖漿巖中數(shù)量甚多的礦物，如鉀長石、酸性斜長石及石英，在沉積巖中也廣泛存在。③有些礦物是在沉積作用過程中新生成的。如粘土礦物、某些氧化物和氫氧化物、鹽類礦物、碳酸鹽礦物，它們是沉積巖主要礦物之一，但在巖漿巖中極少或缺乏。沉積巖與巖漿巖的平均礦物成分（%）沉積巖和巖漿巖的平均化學(xué)成分（按氧化物%）沉積巖特征及與其它巖類的區(qū)別：

1、(主要)是外動力地質(zhì)作用的產(chǎn)物，形成并穩(wěn)定在地殼表層條件(環(huán)境)(沉積巖形成圈)中。地表條件以溫度不高、壓力不大、水和空氣(氧)豐富并參與形成(水成巖)、生物作用普遍且強(qiáng)烈。3、生物在沉積巖的形成過程有極其的作用與意義，沉積巖中有機(jī)物質(zhì)(石油、天然氣、泥碳、煤等)常見或單獨(dú)形成巖石；4、具有特殊的極其多樣復(fù)雜的結(jié)構(gòu)(孔隙發(fā)育、生物結(jié)構(gòu)、碎屑結(jié)構(gòu))與構(gòu)造(成層構(gòu)造、層內(nèi)構(gòu)造以及層面構(gòu)造)；層理構(gòu)造乃是沉積的基本構(gòu)造特征。5、事件沉積作用較常見且與正常沉積作用間互共生；6、在地殼中所占比例很小，在地表分布即十分廣泛；二、沉積巖石學(xué)任務(wù)及研究方法一、概念沉積巖石學(xué)是研究沉積巖的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、分類和形成作用，以及沉積環(huán)境分布規(guī)律的一門科學(xué)。沉積巖石學(xué)是地質(zhì)學(xué)的重要基礎(chǔ)學(xué)科。一、主要研究內(nèi)容1、全面地研究沉積巖（物）的物質(zhì)組分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、分類命名、巖體產(chǎn)狀和巖層之間的接觸關(guān)系(巖類學(xué)研究)。2、探討沉積巖石的形成機(jī)理：探討沉積巖石的形成過程，包括風(fēng)化作用。搬運(yùn)作用。沉積作用以及沉積后的變化等，了解其形成機(jī)理及控制因素(巖理學(xué))。3、古沉積環(huán)境和沉積條件分析：確定其沉積相類型，預(yù)測砂體的形態(tài)、分布位置、延伸方向、各巖石的組合狀況，用以恢復(fù)沉積巖形成時的古氣候條件、古地理條件、古介質(zhì)條件以及大地構(gòu)造條件等。三、研究方法

1、野外調(diào)查與室內(nèi)研究并重。2、覆蓋區(qū)的沉積巖研究，巖心觀察和描述，充分利用錄井、測井和地震資料進(jìn)行巖性、電性、物性和含油氣性分析。3、顯微薄片鑒定，常規(guī)分析（鑄體薄片、粒度分析和物性分析）和特殊儀器分析（掃描電鏡、電子探針與能譜、X衍射、陰極發(fā)光、顯微熒光、流體包裹體、圖像分析）。4、水槽模擬實驗。三、沉積巖的分類第二章沉積巖的形成及演化

一、母巖的風(fēng)化及產(chǎn)物

1、母巖及風(fēng)化作用的概念母巖，是供給沉積巖原始物質(zhì)成分的巖石，主要是巖漿巖和變質(zhì)巖，也包括早已形成的沉積巖。風(fēng)化作用是地殼表層巖石的一種破壞作用。其原因是環(huán)境條件改母巖變得不穩(wěn)定而發(fā)生的碎裂解體作用，由巖石變?yōu)樗缮L(fēng)化產(chǎn)物。2、風(fēng)化作用的類型物理風(fēng)化作用：溫度的變化，晶體生長，重力作用，水、冰及風(fēng)的破壞侵蝕作用，只形成巖石和礦物的碎屑化學(xué)風(fēng)化作用：在氧、水和溶于水中的各種酸的作用下，母巖遭受氧化、水解和溶濾等化學(xué)變化，使其分解而產(chǎn)生新物質(zhì)和新礦物的過程稱為化學(xué)風(fēng)化作用。既形成新礦和新物質(zhì)，也形成碎屑物質(zhì)。

化學(xué)風(fēng)化作用包括：二、影響風(fēng)化產(chǎn)物類型和數(shù)量的因素1、與母巖礦物中所含元素有遷移能力大小有關(guān)即是說，凡含有最易遷移和易遷移元素的礦物在地表條件下，因元素的遷移而容易遭受化學(xué)風(fēng)化而破壞。表2－3母巖的主要造巖元素或化合物在風(fēng)化作用過程中轉(zhuǎn)移順序及其數(shù)量級別2、與組成巖石的礦物的穩(wěn)定能力有關(guān)礦物的穩(wěn)定性相差很大，一般巖漿晚期形成的礦物穩(wěn)定性較高，抗風(fēng)化有力強(qiáng)；巖漿早期形成的礦物抗風(fēng)化能力較弱。3、與巖石結(jié)構(gòu)的均一程度的細(xì)密程度有關(guān)

一般結(jié)構(gòu)均一的巖石、粒度細(xì)小致密的巖石(如流紋巖、安山巖、凝灰?guī)r、千枚巖、粉砂巖等)抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，在沉積巖中廣泛分布；粒度粗結(jié)構(gòu)不均一的巖石(如花崗巖、偉晶巖、片麻巖、礫巖、砂礫巖等)抗風(fēng)化能力較弱，在沉積巖中較少出現(xiàn)且多發(fā)育在礫巖、砂礫巖、粗砂巖中。4、與風(fēng)化作用進(jìn)行的時間和發(fā)育的階段有關(guān)

波雷諾夫?qū)⒔Y(jié)晶巖的風(fēng)化過程分為四個階段，即：

碎屑階段；飽和硅鋁階段；酸性硅鋁階段；鋁鐵土階段；

在不同的風(fēng)化作用階段有不同的風(fēng)化產(chǎn)物，及各種風(fēng)化產(chǎn)物的數(shù)量比例亦各不相同。參考書P.12表2－4玄武巖的分解作用及產(chǎn)物5、氣候條件、地形條件(大地構(gòu)造條件)和時間等因素對風(fēng)化作用產(chǎn)物也有重要影響

氣候條件影響風(fēng)化作用類型和強(qiáng)度。寒冷氣候以物理風(fēng)化(第一階段)為主；溫帶氣候僅可達(dá)二三階段；潮濕多雨的熱帶雨林氣候可達(dá)四階段；構(gòu)造活動強(qiáng)烈的高山地區(qū)常僅達(dá)風(fēng)化的初級階段。參考P.136、風(fēng)化殼

地殼表層巖石風(fēng)化的主物，除一部分溶解物質(zhì)流失外，其碎屑?xì)堄辔镔|(zhì)和新生成的化學(xué)殘余物質(zhì)大都?xì)埩粼谠瓉韼r石的表層。這個由風(fēng)化殘余物質(zhì)組成的地表巖石的表層部分，或者說已風(fēng)化了的地表巖石的表層部分，就稱為風(fēng)化殼或風(fēng)化帶。風(fēng)化殼也即是尚未被搬運(yùn)的沉積巖原始物質(zhì)。其發(fā)育情況同樣與母巖性質(zhì)（化學(xué)組成、礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造）、構(gòu)造氣候條件地形及大地構(gòu)造條件有關(guān)。不同氣候帶風(fēng)化作用的強(qiáng)度和深度（據(jù)漢布林，1980）1、生物來源的沉積物——是最重要的原始物質(zhì)

分布廣泛，數(shù)量相當(dāng)巨大?？煞譃椋河搀w(內(nèi)外骨骼)，即各種化石。多為碳酸鹽質(zhì)、硅質(zhì)、磷質(zhì)，是生物成因的無機(jī)物；軟體，即有機(jī)質(zhì)(碳?xì)浠衔??？煞譃轭愔|(zhì)、氨基化合物、碳水化合物、色素(類葉綠素、類葉紅素、類黃朊素等)、木質(zhì)質(zhì)等。大多數(shù)有機(jī)質(zhì)參與有機(jī)物的循環(huán)，部分保存在沉積物中經(jīng)變化而成不溶性的干酪根、可溶性的烴類及有機(jī)酸。地層中有機(jī)質(zhì)總量約3.8×1015t,主要在泥頁中，煤占1/600；石油天然氣占1/19000.是油氣和煤的物質(zhì)來源，是碳酸鹽巖的主要成分之一。生物活動也可產(chǎn)生碎屑、新生粘土及溶解物質(zhì)。三、沉積巖原始物質(zhì)的其它來源2、地下深部來源的沉積物質(zhì)——是地殼表面局部地區(qū)的重要來源火山物質(zhì)：火山爆發(fā)作用帶到地表或水下的火山碎屑物，可直接堆積成火山碎屑巖，也可以混入正常碎屑沉積巖中。

深部來源的鹵水：沿深斷裂流出地表或注入地下的熱鹵水、溫泉、熱氣液等，數(shù)量也是可觀的，它們對形成某些巖石（如鹽巖、硅巖和鐵錳巖等）和礦床（如鉛、鋅等）也有較大的意義。受大地構(gòu)造和板塊運(yùn)動控制，主要分布在板塊邊緣地帶。是火山碎屑巖的主要物質(zhì)來源，也是許多化學(xué)沉積巖的重要物質(zhì)來源之一。3．宇宙來的沉積物

從宇宙空間落到地球上的隕石及其塵埃，大小懸殊，從幾十克到1770kg（1976年吉林隕石雨中最大的隕石）以至數(shù)十噸或更大，小者至微粒、塵埃，每年降落的較大隕石的數(shù)量有幾千噸，小的塵埃無法統(tǒng)計。隕石也可加入到沉積物和沉積巖中。宇宙來源的物質(zhì)數(shù)量不多，分布廣泛，在特殊條件下具有重要意義。本講小結(jié)（重點）1、沉積巖是在地殼表層條件下，由各種沉積巖原始物質(zhì)，經(jīng)搬運(yùn)作用、沉積作用以及沉積后作用而形成的一類巖石。(主要)是外動力地質(zhì)作用的產(chǎn)物，形成并穩(wěn)定在地殼表層條件(環(huán)境)(沉積巖形成圈)中。形成過程和機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜。沉積巖的礦物組成及化學(xué)組成與巖漿巖類似，其差異在于：粘土等外生沉積礦物常見；抗風(fēng)化能力強(qiáng)的礦物多；抗風(fēng)化能力弱的礦物很少；生物成因的化石(礦物)常見；變價無素多以高價形式存在；堿金屬的含量少且鉀的含量一般大于鈉的含量；有機(jī)物質(zhì)常見或單獨(dú)形成巖石；具有極其多樣的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造；形成過程中空間與時間的跨度很大，階段性明顯，分異作用普遍且可以十分徹底；在地殼中所占比例很小，在地表分布即十分廣泛。2、沉積巖石學(xué)是研;究沉積巖的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、分類，研究沉積巖的形成過程，研究沉積巖形成環(huán)境及分布規(guī)律的一門科學(xué)。

3、沉積巖原始物質(zhì):地面的風(fēng)化產(chǎn)物是最主要來源；地面的生物物質(zhì)是重要的來源；地面下噴出的火山碎屑主要分