第四章 外动力作用与沉积岩

null第四章　外动力作用与沉积岩第四章　外动力作用与沉积岩第一节 大气圈、水圈、生物圈、岩石圈 第二节 沉积岩的特性 第三节 四类沉积岩第四章　外动力作用与沉积岩第四章　外动力作用与沉积岩第一节 大气圈、水圈、生物圈、岩石圈 第二节 沉积岩的特性 第三节 四类沉积岩null沉积岩形成及演化的全部地质历史过程大致可分为几个阶段：沉积岩原始物质（主要是母岩的风化物）的形成阶段； 沉积岩原始物质的搬运和沉积阶段（沉积物的形成阶段）； 沉积后作用阶段（其中包括沉积物的同生作用和准同生作用 阶段、沉积物的成岩作用阶段以及沉积岩的后生作用阶段）一 沉积质来源、主要特性、搬运与固结第二节 沉积岩的特性第二节 沉积岩的特性一 沉积质来源、主要特性、搬运与固结 二 沉积岩中的矿物 三 沉积岩的结构 四 沉积岩的原生构造null一 沉积质来源、主要特性、搬运与固结沉积物来源：母岩的风化作用、各种造岩矿物的风化及其产 物、各种岩石的风化及其产物、其他来源（生物成因的沉积 物、深部来源的沉积物、宇宙来源的沉积物）null沉积岩主要特性：层理、含化石 沉积物的搬运: (1)滚动方式沿水流底部搬运:>2mm,砾岩; (2)跳跃搬运:2-0.05mm,砂岩; (3)悬浮状态搬运:0.05-0.005 mm,粉砂岩; (4)凝聚态搬运:<0.005mm,粘土岩(沉积岩的分类主要根据上 面的碎屑物水力学行为进行) 一 沉积质来源、主要特性、搬运与固结null沉积物固结:由于上覆沉积物逐渐增厚，压力也不断增大， 物质密度加大，因此，沉积物中的附着水分逐渐排出，颗粒 问的孔隙减少，体积缩小，颗粒之间的联系力增强，进而使 沉积物固结变硬。 一 沉积质来源、主要特性、搬运与固结null1. 沉积岩、火成岩、变质岩中八种主要造岩矿物: 石英、长 石、云母、辉石、角闪石、方解石、高岭土、绿泥土　2. 沉积岩与岩浆岩主要矿物成分比较 岩浆岩：橄榄石、辉石、角闪石、黑云母（石英、斜长石、 白云母） 沉积岩：方解石、白云石、石膏、石盐（石英、斜长石、 白云母） 二. 沉积岩中的矿物null（1）在沉积岩中的Fe2O3含量要大于FeO的含量，在岩浆岩中则相反，FeO要比Fe2O3含量高。 （2）在沉积岩中，碱金属含量非常少，特别是NaK的含量能略高于Na，但总量也很少，而岩浆岩中碱金属的含量就要多些。3. 沉积岩与岩浆岩主要化学成分比较二. 沉积岩中的矿物null沉积岩和岩浆岩在物理风化作用和化学风化作用上的异同点岩浆岩与沉积岩的异同相同点：两者均属风化作用的一种，对岩石都起到了破坏 作用。不同点：物理风化作用只是使岩石发生机械破碎，而化学 成分没有发生改变。而化学风化作用使岩石发生 了矿物的分解，化学成分发生了改变。null碎屑结构:岩石中的颗粒是 机械沉积的碎屑物. 碎屑+填隙物(比碎屑小1-2 粒级)+胶结物. 碎屑岩:砾岩→砂岩→细 砂-粉砂岩→泥岩（页岩）碎屑、基质和胶结物沉积岩颗粒的大小,磨圆度,颗粒间关系三. 沉积岩的结构null填隙物(基质):砂→细砂→粉砂. 生物及火山碎屑等.胶结物：碎屑中以化学沉淀方式形成于粒间空隙中的自生矿物在砂岩的胶结物中，以硅质和盐酸盐作比较，总的看 来硅质分布得相对多些。从时代上看，较老的砂岩以 硅质胶结为主，而较新的砂岩中碳酸盐胶结物较多。碎屑岩中主要胶结物是硅质（石英、玉髓和蛋白石）、碳酸 盐（方解石、白云石）及一部分铁质（赤铁矿、褐铁矿）。三. 沉积岩的结构null按碎屑的大小可分为：砾状（gravelly）结构 粒径>2mm 砂状（sandy） 结构 粒径2~0.05mm 粉砂状（silty） 结构 粒径0.05~0.005mm 泥状（muddy） 结构 粒径>0.005mm三. 沉积岩的结构nullA、分选差B、分选良好碎屑的分选性分选性：碎屑颗粒粗细的均匀程度三. 沉积岩的结构null磨圆度：碎屑颗粒棱角的磨损度A、棱角形B、次棱角形C、次圆形D、圆形碎屑的磨圆度三. 沉积岩的结构null 1）碎屑结构 母岩经风化、剥蚀形成的各种碎屑物质被胶结起来形成的一种结构。是陆源碎屑岩类最主要的结构。 如果碎屑物质为火山碎屑则称火山碎屑结构。2、结构特征null2、结构特征碎屑颗粒的分选性：指碎屑颗粒粗细的均匀程度。 大小均匀者为分选好；大小混杂者称分选差。 1）碎屑结构null碎屑颗粒的分选性比较： 分选好（左） 分选差（右）2、结构特征 1）碎屑结构null2、结构特征 1）碎屑结构碎屑颗粒的磨圆度：指碎屑颗粒棱角的磨损程度。null 2）泥质结构 主要由极细粒的泥质物质和少量的碎屑物质组成的结构。是陆源碎屑岩类中泥质岩的一种特征结构。2、结构特征null非碎屑结构: -为生物岩、生物化学岩所特有 -岩石中的颗粒由化学沉积或生物化学沉积作用形成. -无碎屑和填隙物及胶结物之分. 晶质结构:全由近等大的沉积晶体组成.如灰岩为方解石. 生物结构:由丰富的生物化石碎屑组成.三. 沉积岩的结构 （三） 沉积岩的一般特征 （三） 沉积岩的一般特征 3）颗粒结构 颗粒是母岩提供的钙质溶解物，通过化学和生物化学作用所形成的。颗粒包括内碎屑、鲕粒、生物碎屑等等类型。内源沉积岩类的一种结构。2、结构特征 颗粒主要由盆内碎屑组成——内碎屑结构 （三）沉积岩的一般特征 （三）沉积岩的一般特征 3）颗粒结构 颗粒主要是生物碎屑——生物碎屑结构2、结构特征 （三） 沉积岩的一般特征 （三） 沉积岩的一般特征 3）颗粒结构 颗粒主要是鲕粒——鲕粒结构2、结构特征null4）晶粒结构 是内源沉积岩类的一种结构。是沉积物质从溶液或胶体溶液中沉淀时经过重结晶作用，或者非晶质和隐晶质经过重结晶作用、交代作用后形成的一种结构。2、结构特征 （三） 沉积岩的一般特征 （三） 沉积岩的一般特征 5）生物格架结构 是指由原地生长的生物骨架形成的结构。2、结构特征 它是由原地生长的造礁生物如珊瑚、苔藓、海百合、海绵等以及底栖生物，因对细粒的灰泥起阻挡和遮拦作用而使灰泥堆积下来形成的。 null5）生物格架结构具生物格架碎屑结构 的生物礁 重庆綦江观音桥，石牛栏组2、结构特征null 原生沉积构造：沉积岩在形成过程中产生的构造,是 各组成部分的空间分布与排列方式.1.层理（Layer,bedding）：沉积岩的成层性与颗粒性质有关：颗粒粗细、硬度不同就形成了层理.与气候有关：颜色变化也形成层理.层理的组成单位与基本类型四. 沉积岩的原生构造null 细层（laminae）又称纹层，是层理的最初级单位，厚度通常为数毫米或小于1毫米。形态有直线状、曲线状等，同一细层往往具有比较均一的成分和结构，但有时也可有一些粒级的变化。它是在相同水动力条件下的同时形成物。 层系（set）又可以称为丛系，是层理的组成单位，比细层规模大，由许多结构、成分、厚度和产状上近似的同类型细层组成，厚度不等，从几厘米至数米，形成于相同的沉积条件下，与其他层系之间具有非常明显的分界面。 层理的组成单位与基本类型null水平层理：形成于平静的 水介质中，成分以泥质、 粉砂泥质颗粒为主，质地 细腻，层里面易剥开。平行层理：不同沉积层顶底面平行.沉积岩在安静的介质 环境中形成.层理构造null水平层理和平行层理的异同点 1 主要产于细碎屑岩（如泥质岩、粉砂岩）和泥质灰岩中。 2 在比较弱的水动力条件下悬浮物质沉积而成的。Fr<1 3 出现在低能的环境中如湖泊深水区；泻湖及深海环境。 4 细层平直且与层面平行，细层可连续或断续。水平层理平行层理1 主要产于砂岩中。 2 在比较强的水动力条件下的Fr>1 3 出现在急流及高能的环境中如喝道、海滩、湖岸。 外貌与水平层理极相似，沿层理面剥开可见剥离线理构造，常与大型交 错层理共生。null交错层理CrossBedding ： 层纹倾斜或相互交错。沉积 岩形成于动荡的介质环境中. 根据“顶截底切”原理，可判 断地层的顶底。层面：分割不同性质沉积层的界面层理构造null板状交错层理1 层系之间的界面为平面且彼此平行。 2 层系统界面有冲刷面，纹层内常呈下粗上细的粒度变化，有的纹层向下收敛。 3 在河流沉积中最为典型。楔状交错层理1 层系之间界面为平面但不互相平行层系厚度变化明显楔状。 2 层系间常彼此切割，纹层的倾向及倾角变化演。 3 常见于海，湖浅水地带和三角洲地区。三种交错层理的对比null板状交错层理1 层系底届为槽形冲刷面。 2 纹层在顶部被切割，在横剖面上，层系界面是槽状纹层与之一致也是槽状，才纵剖面上层系界面呈弧状，纹层与之斜交。 3 多见于河流环境中。三种交错层理的对比null2.递变层理graded bedding：同一层内，碎屑粒级由下而上 逐渐变小. 形成环境：水体运动可由强到弱或由弱到强.如水介质环境 周期性变化，在重力沉积下就形成了“韵律层”. 用途：确定地层的顶底 层理构造null3.波痕ripple mark： 层面呈有规律波状起伏的构造。它是沉积介质动荡的标志， 见于具有碎屑结构岩层的顶面。 水介质定向运动形成不对称波痕:可确定流向(从缓坡向陡 坡),但不能确定顶底. 水介质往复运动形成对称波痕:不能确定流向,但可确定地 层顶底(尖头朝顶).波痕构造null非对称波痕对称波痕波痕null4. 泥裂mud crack：层面上多边形，剖面上楔形. 成因：滨海、滨湖沉积物暴露出水面，失水→变干→收缩 而成；填充物与上复岩层相当. 用途：(1)确定地层的顶底、 (2)指示古气候（干燥）、 (3)确定沉积相（陆相、海岸相）； 泥裂构造null3、构造特征 沉积岩成层性，即层状构造是沉积岩最主要要的构造特征，也是区别于岩浆岩、变质岩的主要标志之一null水平层理 南京东郊湖山地区 三叠系下青龙组机械成因的沉积构造——层理构造null板状交错层理 宁夏乌海卡布其下石盒子组机械成因的沉积构造——层理构造null板状交错层理，美国大峡谷(刘焕杰摄，1989)null楔状交错层理 内蒙阿拉善左旗呼鲁斯太山西组机械成因的沉积构造——层理构造null交错层理，美国大峡谷(刘焕杰摄，1989)null② 波痕null浪层对称波痕，日本九州岛(刘焕杰摄，1992)null钙质结核 山西保德县扒搂沟太原组化学成因的沉积构造nullnull泥裂 青海湖现代河流沉积化学成因的沉积构造nullnull5．缝合线Stylolite：岩 层中的锯齿状曲线，与 层面平行（但有例外）. 区别“Suture”. 缝合线构造缝合线构造null炭化植物树干，日本九州岛第三系(刘焕杰摄，1992)nullnullnull遗迹化石，美国西部绿河组(刘焕杰摄，1989)null遗迹化石——动藻迹 山西保德扒楼沟太原组生物成因的沉积构造null叠层石生物成因的沉积构造（四） 沉积岩的分类（四） 沉积岩的分类1、以沉积岩的物源分类2、沉积岩各论2、沉积岩各论（四） 沉积岩的分类1）陆源碎屑岩——砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩① 砾岩null砾岩，美国西部绿河组(刘焕杰摄，1989)null用途：确定地层产状（须结合其它标志才能确定地层的正 常或转）分布：石灰岩、砂岩中（如五通石英砂岩）成因：大型的缝合线示沉积作用的短暂停顿；小的示压溶作 用;含二氧化碳淤泥沿层面循环时，溶解二侧物质所致.缝合线构造null6.结核Nodule,concretion 定义：沉积岩中，某种不同物质聚积而成的核状体. 分布：石灰岩（栖霞组灰岩P1、高骊山组砂页岩C1）、 硅质页岩（孤峰组P1）. 变化：结核脱水收缩，形成网状裂隙，称“龟背石”. 用途：a.划分对比地层（有无结核） b.推测地层形成环境（CCD，碳酸盐岩沉积补偿线）结核null同生结核、成岩结核和后生结核的基本特征同生结核：1 与沉积物同时沉积形成的。 2 不切穿层理，层理围绕结核弯曲。 3 现代海洋中的铁锰结核属于该种结核。成岩结核：1 成岩阶段形成的结核 2 可切宽余层理也可围绕结核弯曲。 3 大多数结核都是成岩结核，如龟背石。后生结核 ：1 后生阶段沿节理晶洞，裂隙等充填的矿物脉。 2 切穿层理。null7.冲刷痕 Scour mark(印模)、sole mark(底模) 定义：沉积岩层的底面起伏突起. 分布：砂岩,页岩中；成因：冲刷;荷重. 8.雨痕（冰雹痕）、假晶、虫迹、同生褶皱、叠层岩等. 9.次生构造：沉积岩形成后产生的构造. 其他构造第四章　外动力作用与沉积岩第四章　外动力作用与沉积岩第一节 大气圈、水圈、生物圈、岩石圈 第二节 沉积岩的特性 第三节 四类沉积岩null沉积岩 主要由母岩风化 物质组成的沉积岩碎屑岩化学岩砾岩砂岩粉砂岩粘土岩碳酸盐岩卤化物岩硅岩硫酸盐岩其他化学岩主要由火山碎屑物 质组成的沉积岩火山碎屑岩主要由生物遗体 组成的沉积岩可燃生物岩非可燃生物岩主要由宇宙物质 来源组成的沉积岩沉积岩基本类型的划分第三节 四类沉积岩第三节 四类沉积岩一、碎屑岩（成分、结构、构造、类别） 二、化学岩（成分、结构、构造、类别） 三、粘土岩 （成分、结构、构造、类别） 四、生物化学岩 （成分、结构、构造、类别） null一 碎屑岩 Clastic rock：碎屑+填隙物+胶结物碎屑成分（一）、矿物碎屑1 石英（来自深成岩浆岩的石英；来自变质岩的石英；来自喷出岩及热液岩石的石英；再旋回石英；）2 长石3 重矿物（二）、岩屑岩石碎屑是以矿物集合体的形式出现的，其成分反映母岩的岩石类型一、碎屑岩null砾 岩1.砾岩 Conglomerate 粒径：2mm-10mm (>10mm为巨砾) 砾石成分：石英岩、砂岩、髓石岩、石灰岩、火成岩、变质岩碎屑岩类别null2.砂岩 Sandstone 粒径：粗砂岩2-0.5mm、中砂岩0.5-0.25mm、细砂岩 0.25-0.05mm 成分：石英长石居多碎屑岩类别null砂岩雕塑null3.粉砂岩 Siltstone 粒径：0.05-0.005mm 成分：石英、长石、云母 粉砂岩碎屑岩类别null1.硅质岩 Silliceous rock硅质岩二. 化学岩成分：SiO2 成因：生物骨骼堆积而成（如： 硅藻土）；火山作用或风化作用 使SiO2凝聚. SiO2结晶：水晶→乳石英（气 泡）、紫石英（Fe多）、蔷薇 石英（Fe少）、烟水晶（Mn）null2.石灰岩 Limestone a.非碎屑结构的石灰岩:方解石颗粒，很致密;方解石由化学作 用形成 b.碎屑结构的石灰岩（福克分类;P.46-48）灰岩中碎屑及来源 (1)内碎屑:已沉积的CaCO3被海水冲击破碎(内碎屑灰岩). (2)生物碎屑:动物的骨骼(珊瑚礁灰岩) (3)CaCO3凝聚:海水中的CaCO3围绕质点凝聚(鲕粒、球粒、 团块灰岩)二. 化学岩null(4)填隙物(基质):亮晶,粒径>0.01mm，常是透明的方解石颗粒 (5)泥晶:粒径<0.005mm，机械混入物 (6)胶结物：CaCO3 石灰岩是重要的建筑材料;蝙蝠虫为三叶虫，蝙蝠虫灰岩 是艺术品 广西桂林、云南路南的岩洞与石林风景优美,植被低矮石灰岩 Limestonenull石灰岩艺术品null3.白云岩Dolomite 组成：白云石,马鞍状晶体MgCa[CO3]2二. 化学岩与石灰岩区别：用10%稀盐酸，不强烈冒泡;野 外露头上具黑色刀砍状熔沟null白 云 岩null粘土岩Clay （原来一直划归碎屑岩类） 粒径：<0.005mm 成分：粘土矿物（高岭土China Kaolinite、澎润土、蒙脱 石 Montmorillonite、水云母） 成因：粘土矿物经搬运沉积而成.固结无层理的称泥岩， 成层好的称页岩 Shale三、粘土岩null性质及用途： 1．可塑性 2．吸水性（蒙脱石吸水后体积增大5-20倍） 3．吸附性 4．烧结性（瓷器的控温烧结） 5．耐火性三、粘土岩null粘 土 岩null 生物化学岩:岩石风化产物中的溶解物质（胶体溶液的和 真溶液的）通过生物化学作用或生物生理活动使某种物质聚 集而成的岩石。四、生物化学岩 自然界中常见的生物化学岩有硅藻土、介壳石灰岩、礁 灰岩、磷块岩等。这类岩石往往具有生物或生物碎屑结 构。有关的矿产有磷矿、铁矿、硅藻土矿等。 null沉积岩分类简表null沉积岩分类简表null沉积岩分类简表null沉积岩分类简表null沉积岩分类简表 沉积岩的分类 沉积岩的分类1、以沉积岩的物源分类2、沉积岩各论2、沉积岩各论1）陆源碎屑岩——砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩① 砾岩null砾岩，美国西部绿河组(刘焕杰摄，1989)null② 砂岩② 砂岩② 砂岩② 砂岩③粉砂岩③粉砂岩④泥岩④泥岩2）内源沉积岩2）内源沉积岩① 碳酸盐岩a 颗粒灰岩——内碎屑灰岩内碎屑灰岩2、沉积岩各论2）内源沉积岩2）内源沉积岩① 碳酸盐岩a 颗粒灰岩——鲕粒灰岩鲕粒灰岩2、沉积岩各论2） 内源沉积岩2） 内源沉积岩① 碳酸盐岩a 颗粒灰岩——生物碎屑灰岩生物碎屑灰岩2、沉积岩各论2）内源沉积岩2）内源沉积岩① 碳酸盐岩a 颗粒灰岩——内碎屑灰岩内碎屑灰岩2、沉积岩各论2）内源沉积岩2）内源沉积岩① 碳酸盐岩b 晶粒灰岩晶粒灰岩2、沉积岩各论2） 内源沉积岩2） 内源沉积岩① 碳酸盐岩a 颗粒灰岩——生物碎屑灰岩生物碎屑灰岩2、沉积岩各论null2）内源沉积岩2）内源沉积岩1）碳酸盐岩c 、生物格架灰岩生物格架灰岩2、沉积岩各论