沉積巖緒論優(yōu)秀公開課

專業(yè)年級:勘查技術工程2003(一)多媒體教學講稿沉積巖沉積相地殼是由巖石組成的，而巖石又是由一種或數(shù)種礦物組成的集合體。巖石是天然產(chǎn)出的具一定結構、構造和穩(wěn)定外形的礦物集合體，是地質作用的產(chǎn)物。地殼中的巖石類型較多，按其成因可分為巖漿巖、沉積巖和變質巖三大類。石油天然氣在地殼三大巖石中均有分布，但絕大多數(shù)石油天然氣賦存于沉積巖中。礦物（mineral）是地殼中組成巖石的基本單位，是地質作用形成的單質或化合物，它具有一定的化學成分和物理性質。絕大多數(shù)礦物是固體，也有少量呈液體狀態(tài)。固體礦物按其內(nèi)部構造可分為結晶質礦物和非晶質礦物。結晶質礦物是指礦物不僅具有一定的化學成分，而且組成礦物的質點（原子和離子）按一定方式作規(guī)則排列。非晶質礦物是指礦物的質點不作規(guī)則排列。礦物的形態(tài)，顏色與條痕，光澤，透明度，解理與斷口，硬度，比重，磁性，導電率，放射性，可溶性。礦物學基礎知識礦物的形態(tài)和理化性質礦物的形態(tài)單體形態(tài)：柱狀、纖維狀、針狀(文石、石棉、電氣石)

板狀、片狀（重晶石、云母、綠泥石）粒狀、等軸狀（石榴石、黃鐵礦、石鹽）集合體的形態(tài)，晶簇狀、放射狀集合體，鮞狀豆狀體等。2.礦物的光學性質金黃色自然金白色斜長石紅色赤鐵礦銀白色自然銀黃色雌黃褐色褐鐵礦翠綠色孔雀石黑色磁鐵礦顏色

2.礦物的光學性質

條痕－－礦物的粉未的顏色叫做條痕，是礦物在白色無釉瓷板上磨劃所留下的粉未的顏色。

光澤－－礦物表面反光的能力稱為光澤。金屬光澤，半金屬光澤，金剛光澤，玻璃光澤。油脂光澤，松脂光澤，絲絹光澤，珍珠光澤。

透明度－－礦物透過可見光的能力稱為透明度。透明（石鹽），半透明（閃鋅礦），不透明（黃鐵礦）

3.礦物的力學性質

解理－－礦物受力后，沿一定結晶方向裂開成光滑平面的性質。

極完全解理－－云母，完全解理－－方解石，螢石中等解理－－角閃石，不完全解理－－磷灰石極不完全解理－－石英，石榴石

裂開和斷口

硬度－－指礦物抵抗外來機械作用（如刻劃、壓入、研磨）的能力。摩氏硬度計來表示相對硬度。滑石石膏方解石螢石磷灰石正長石石英黃玉剛玉金剛石4.礦物的其它物理性質

比重－－是礦物在空氣中的重量與4℃同體積純水重量之比。輕比重－－比重在2.5之下，如石膏比重為2.32中等比重－－2.5~4,石英2.65，方解石2.715，正長石2.56重比重－－重晶石4.5，方鉛礦7.5

放射性－－含有鈾、釷、鉀等放射性元素的礦物叫做放射性礦物。由于放射性元素的蛻變而放出α、β、γ粒子或射線，同時釋放出能量的現(xiàn)象，叫做放射性。其它物理性質：壓電性、熱電性、介電性、發(fā)光性5.

礦物的化學性質

礦物的可溶性，礦物與酸、堿的反應敏感性礦物－－水敏，酸敏，堿敏，速敏自然元素自然金屬元素金Au銀Ag鉑Pt銅Cu銥Ir等自然半金屬元素鉍Bi砷As銻Sb自然非金屬元素金剛石，石墨自然硫硫化物及其類似化合物單硫化物輝銅礦方鉛礦閃鋅礦黃銅礦辰砂雄黃

復硫礦物黃鐵礦FeS2白鐵礦FeS2硫鹽黝銅礦Cu12（Sb.As）4S13鹵化物氟化物螢石CaF2氯化物石鹽鉀鹽氧化物及氫氧化物氧化物赤鐵礦磁鐵礦石英鋁土礦蛋白石氫氧化物水鎂石Mg(OH)2硬水鋁石AlOOH,針鐵礦水錳礦

含氧鹽硅酸鹽島狀，環(huán)狀，鏈狀，層狀，架狀碳酸鹽方解石白云石菱鐵礦硫酸鹽石膏硬石膏重晶石天青石芒硝瀉利鹽明礬磷酸硼酸釩酸磷灰石硼砂方硼石鎢酸鉬酸鉻酸黑鎢礦白鎢礦鉬鉛礦鉻鉛礦島狀結構鋯石Zr[SiO4]橄欖石FeMg[SiO4]石榴石A3B2[SiO4]紅柱石Al2[SiO4]O黃玉Al2[SiO4]F2綠簾石Ca2FeAl2[Si2O7]O(OH)環(huán)狀結構綠柱石Be3Al2[Si16O18]電氣石Na(Mg,Fe,Mn,Li,Al)3Al6[Si6O18][BO3](OH,F)4

鏈狀結構普通輝石Ca(MgFeTiAl)[Si,AlO6]透輝石Ca(Mg,Fe)[Si2O6]普通角閃石A0-1X2-3Y5[Si8O22](OH)2透閃石Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2層狀結構白云母KAl2[AlSi3O10](OH)2黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](F,OH)2

伊利石綠泥石高嶺石蒙脫石海綠石架狀結構正長石K[AlSi3O8]微斜長石K[AlSi3O8]但含Na2O含少量鈉長石斜長石(100-n)Na[AlSi3O8]---nCa[Al2Si2O8]濁沸石硅酸鹽礦物在自然界分布極為廣泛，已知礦物種的1/3是硅酸鹽礦物，其重量約占地殼巖石圈總重量的85%。硅酸鹽礦物的基本結構單位是硅氧四面體。[SiO4]-4,Al+3巖漿巖基本牲特征化學成分––地殼中的所有元素，幾乎都在巖漿巖中存在，但其含量不同，最多的是O，Si,Al,Fe,Mg,Ca,K,Na等。礦物成分––（1）鐵鎂礦物＿＿FeO與MgO含量高，SiO2含量低，如橄欖石，輝石，角閃石，黑云母；深色礦物。（2）硅鋁礦物＿＿SiO2與Al2O3含量高，不含或少含鐵鎂元素。如石英，長石；淺色礦物。巖漿巖結構---根據(jù)結晶程度分為全晶質結構、半晶質構造、玻璃質結構。巖漿巖構造---塊狀結構、斑雜構造、帶狀構造、氣孔杏仁狀構造、流紋構造、原生節(jié)理、枕狀構造和晶洞構造。巖漿巖分類表(p.123)變質作用是指地殼運動、巖漿活動過程中，使原來的沉積巖、巖漿巖發(fā)生構造、構造及礦物成分的變化，在這一過程中形成新的巖石即為變質巖。一、變質巖由于變質巖大多數(shù)由原巖從固態(tài)轉變而來，反映在礦物成分、結構、構造上都與原巖有密切聯(lián)系，有些變質巖殘留了原巖的結構構造，并常保持著原巖的產(chǎn)狀特點。同時，原巖遭受了變質作用也形成了某些變質礦物和特殊的結構、構造。正變質巖—是由巖漿巖經(jīng)變質作用形成。副變質巖—是由變質巖經(jīng)變質作用形成。常見礦物在巖漿巖、沉積巖和變質巖中的分布變質巖的結構是指巖石中礦物組成的形狀、大小和相互關系反映出來的巖石特征和性質。

變余結構（變余泥質結構，變余砂狀結構）

變晶結構（粒狀變晶結構，鱗片變晶結構，纖維結構）

破碎結構，交代結構變質巖的構造

變余構造（變余層理構造，變余層理構造）

變成構造（板狀構造，千枚狀構造，片狀構造，片麻狀構造）

混合構造（網(wǎng)脈狀構造、眼球狀構造、腸狀構造）變質巖分類簡表參考書1、馮增昭等，1993，沉積巖石學（上、下冊），石油工業(yè)出版社。2、曾允孚，夏文杰，1987，沉積巖石學，地質出版社。3、趙徵林等，2000，沉積巖石學，石油工業(yè)出版社。4、李叔達等，1983，動力地質學原理，地質出版社。5、方鄴森等，1987，沉積巖石學教程，地質出版社。6、樂昌碩，1984，巖石學，地質出版社7、徐子牛,1984，地質學基礎第一章沉積巖的基本特征及其形成過程第一節(jié)沉積巖的基本特征一、沉積巖的概念它是在地殼表層條件下，由母巖的風化產(chǎn)物、火山物質、生物源物質等沉積巖的原始物質成分，經(jīng)過搬運和沉積作用及成巖作用而形成的一類巖石。沉積巖是組成巖石圈的三大類巖石之一。地殼表層：是指大氣圈的下層、水圈及生物圈的全部和巖石圈的上層。與巖漿作用和變質作用的條件相比，基特點是低溫、低壓、受大氣、水、生物化學和重力的作用明顯。地殼的厚度：在大陸區(qū)較深，最深可達70公里，在大洋區(qū)較淺，最淺不足5公里。平均厚度約35公里。1、沉積巖是分布面積很廣，大陸表約有75％的面積覆蓋著沉積層。最大厚度可達13km，平均厚1.8km；大洋底幾乎100％為沉積物和沉積巖覆蓋著，其厚度為0.2～3km，平均厚約1km。地殼上最古老巖石的年齡為46×108a，而沉積圈巖石最老年齡竟達36×108a（前蘇聯(lián)科拉半島），其中有生命記載的巖石年齡為31×108a(南非）與我們的生活、交通、居住等有密切關系；

二、研究沉積巖的意義2、在沉積巖中，蘊藏著大量礦產(chǎn)。世界資源總儲量的75～85％是沉積和沉積變質成因的。石油、天然氣、煤、油頁巖等可燃有機礦產(chǎn)以及鹽類礦產(chǎn)，幾乎全是沉積成因的。鐵礦的90％鉛鋅礦的40～50％銅礦的25～30％錳礦和鋁礦的絕大部分以及其它許多金屬和非金屬礦產(chǎn)三、沉積巖的基本特征沉積巖與巖漿巖和變質巖相比，有其自己的特點。1．礦物成分

沉積巖中：礦物160種以上，常見：20余種；一種巖石中：造巖礦物只有1~3種。

沉積巖的礦物成分與巖漿巖比較，既存在有繼承性，又有差異性。繼承性反映了兩者的歷史淵源，巖漿巖的風化產(chǎn)物是沉積巖的主要來源；明顯的差異，主要由于兩者生成條件的不同所決定的，這種差異性突出地反映了沉積巖形成于表生條件這一特點。（l）高溫礦物罕見：橄攬石、輝石、角閃石等鐵鎂礦物及基性斜長石，在沉積巖中基本不出現(xiàn)或含量甚微。（2）低溫礦物富集：鉀長石、酸性斜長石和石英，在沉積巖中也廣泛存在。石英最為穩(wěn)定。這些礦物形成于巖漿結晶晚期，故在地表環(huán)境中就比較穩(wěn)定。（3）沉積巖中有其特有的自生礦物：有些礦物是在沉積作用過程中新成生的，如某些氧化物和氫氧化物、粘土礦物、鹽類礦物、碳酸鹽礦物。2、化學成分（l）兩者鐵的總量大體相等，但在巖漿巖中FeO高于Fe2O3，而在沉積巖中Fe2O3要高于FeO，這是由于地表比地下深處有更多的自由氧，故沉積巖中高價鐵居多。（2）沉積巖中堿金屬的含量遠低于巖漿巖，尤其是Na的含量；（3）沉積巖中富含CO2和H2O，而巖漿巖中則極少。

（4）沉積巖中存在大量有機物質。

3、結構、構造

（1）沉積的結構取決于巖石的形成方式，碎屑結構、粒屑結構、生物結構等都是沉積巖所特有的。（2）絕大部分沉積物都是在流體（空氣、水）中搬運和沉積的，巖石中常具成層構造、層內(nèi)構造及層面構造。（3）巖石可具有各種各樣的孔隙，而結晶巖一般均缺乏孔隙。

第二節(jié)沉積巖的形成過程沉積巖的形成一般要經(jīng)歷三個階段：一．沉積巖原始物質的形成階段；二．沉積物的搬運與沉積作用階段；三．沉積后作用階段。因此本節(jié)將從上述三個方面剖析沉積巖的形成過程一、沉積巖原始物質的形成沉積巖原始物質或沉積物的來源有：（l）陸源物質—母巖的風化產(chǎn)物；（2）生物源物質—生物殘骸及有機質；（3）深源物質—火山碎屑物質和深部鹵水；（4）宇宙源物質—隕石。

其中，母巖的風化產(chǎn)物（陸源物質）是其最主要的來源。

所謂母巖是指地表上出露的先成巖石，可以是巖漿巖、變質巖或先成的沉積巖。母巖所分布的地區(qū)叫做母巖區(qū)或陸源區(qū)、物源區(qū)，簡稱源區(qū)。外界因素有溫度、水以及各種酸的溶蝕作用、生物的作用、以及各種地質營力的剝蝕作用等。巖石是礦物的集合體，而礦物又由元素組成。下面分別討論元素、礦物及巖石的風化特征。

（一）母巖的風化作用及其產(chǎn)物風化殼概念

地殼表層巖石風化的結果，除一部分溶解物質流失以外，其碎屑殘余物質和新生成的化學殘余物質大都殘留在原來巖石的表層。這個由風化殘余物質組成的地表巖石的表層部分，或者說已風化了的地表巖石的表層部分，就叫做風化殼或風化帶。海蝕崖風化殼的厚度決定于氣候、地形、構造等許多因素。一般說來，在氣候濕熱、地形平坦、構造活動比較穩(wěn)定的地區(qū)，風化作用較強，剝蝕作用較弱，風化殘余物質易于保存，故風化殼厚度較大。在相反的條件下，風化殼厚度就較小，以至為零。

1．元素的風化分異

母巖在化學風化過程中表現(xiàn)為某些元素的淋濾分散和另外一些元素的殘積、富集兩個方面。各種元素在特定風化條件下遷移的能力是不同的，亦即各種造巖元素從母巖中析出的難易程度不同，而按一定順序從母巖中分離出來，這種現(xiàn)象叫做元素的風化分異。（一）母巖的風化作用及其產(chǎn)物彼列爾曼得出了各元素在表生條件下的遷移能力順序，他將風化帶中的元素分為五類：

1．最易遷移元素：Cl、Br、I、S。

2．易遷移元素：Ca、Mg、Na、F、Sr、K、Zn。

3．遷移元素：Cu、Ni、Co、Mo、V、Mn、SiO2（硅酸鹽中）、P。4．惰性（微弱遷移）元素：Fe、AI、Ti、Y、TR5．幾乎不移動的元素：SiO2。（石英）。

2．主要造巖礦物的風化及其產(chǎn)物

(1)石英沉積巖中的主要造巖礦物，穩(wěn)定性極高，不發(fā)生化學溶解作用，只發(fā)生機械破碎作用。因此，石英就成了碎屑沉積巖的最主要的造巖礦物。（一）母巖的風化作用及其產(chǎn)物

（2）長石長石的風化穩(wěn)定性次于石英。在長石類中，鉀長石要比斜長石穩(wěn)定，斜長石中的酸性斜長石要比基性斜長石穩(wěn)定。因此，在沉積巖中常見鉀長石和酸性斜長石碎屑。堿性長石（鉀鈉長石）亞類：鉀長石和鈉長石（KAlSi3O8）—(NaAlSi3O8)所構成的固溶體系列。

正長石、微斜長石、透長石、鈉長石、歪長石、條紋長石斜長石(鈣鈉長石)系列：鈣長石（CaAl2Si2O8)）和鈉長石（NaAlSi3O8）所構成的固溶體系列。

鈉長石、更、中、拉、倍、鈣長石

酸性斜長石

基性斜長石

鉀長石的風化過程及其產(chǎn)物如下：K[AlSi2O8］K<1Al2[(Si,Al)4O10][OH]2·nH20

鉀長石水白云母

Al4[Si4O10][OH]8

高嶺石SiO2.nH2O蛋白石—

Al2O3.nH2O鋁土礦（一）母巖的風化作用及其產(chǎn)物在鉀長石的風化過程中，最先析出的成分是鉀，其次是硅，最后才是鋁。與此同時，OH或H20也參加到礦物的晶格中來。隨著鉀、硅、鋁的逐漸析出和水的加入，原來的鉀長石逐步地轉變?yōu)樗自颇?、高嶺石、蛋白石和鋁土礦。

斜長石的風化情況與鉀長石類似。斜長石風化時，除一些成分（如鈣、鈉、硅等）從礦物中轉移出去以外，常形成一些在風化帶中相對較穩(wěn)定的新礦物，如各種沸石、綠簾石、黝簾石、蒙脫石、蛋白石、方解石等。當然，這些新礦物在風化帶中也不是十分穩(wěn)定的，也還會繼續(xù)發(fā)生變化。基性斜長石的風化穩(wěn)定性比酸性斜長石低。因此在沉積巖中，基性斜長石很少見到。石英表面很光潔，抗風化長石易風化，常發(fā)生高嶺石化和絹云母化（一）母巖的風化作用及其產(chǎn)物高嶺石，六方片狀晶體，掃描電鏡照片長石正向著粘土礦物轉變（3）其它礦物碳酸鹽礦物：如方解石、白云石等，風化穩(wěn)定性甚小，很易溶于水并順水轉移。粘土礦物：如高嶺石、蒙脫石等，本來就是在風化條件下或者沉積環(huán)境中生成的，在風化帶中相當穩(wěn)定。云母類：白云母抗風化能力較強，黑云母的抗風化能力比白云母差得多（常轉蛭石、綠泥石、褐鐵礦等）。

鐵鎂硅酸鹽礦物：如橄欖石、輝石、角閃石等，抗風化能力低，低于長石和云母類。易風化分解。

在巖漿巖及變質巖中常見的一些次要礦物或副礦物，其風化穩(wěn)定性的差別是很大的。風化穩(wěn)定性較大的一些，如石榴石、錯英石、剛玉、電氣石、錫石、金紅石、磁鐵礦、相石、十字石、藍晶石、獨居石、紅柱石等，在沉積巖中常作為重礦物而出現(xiàn)。

硫酸鹽礦物（如石膏、硬石膏）、硫化物礦物（如黃鐵礦）、鹵化物礦物（如石鹽）等，它們的風化穩(wěn)定性最低，最易溶于水中，呈溶液狀流失走。（一）母巖的風化作用及其產(chǎn)物3．母巖的風化及其產(chǎn)物

（1）母巖風化作用的階段性

①碎屑階段，以物理風化為主，風化產(chǎn)物主要為巖屑和礦物碎屑。②飽和硅鋁階段，巖石中如