长江大学沉积岩与沉积相复习资料

长江大学沉积岩与沉积相复习资料 沉积岩(sedimentary rock): 沉积岩是组成岩石圈的三大类岩石之一。它是在地壳 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 层的条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等的原始物质成分，经过搬运作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。 沉积岩石学 (sedimentary petrology): 沉积岩石学是研究沉积岩(物)的物质成分、结构、构造、分类、形成作用、分布规律及其演化过程的一门地质科学。 风化作用:是地壳最表层的岩石在温度变化、大气、水、生物等因素的作用下，发生机械破碎和化学变化的一种作用。 层流、紊流和雷诺数 两种稳定的流动状态:层流、紊流 层流:一种缓慢流动的流体，流体质点作有条不紊的平行线状运动，彼此不相掺混。 紊流:湍流，一种充满了漩涡的多湍流的流体，流体质点的运动轨迹极不规则，其流速大小和流动方向随时间而变化，彼此相互掺混。 一个判别层流与紊流的准则，称为雷诺数。 雷诺数(Re) = 惯性力 / 粘滞力 = V2d2ρ/Vdμ = Vdρ/μ V—水的流速 d—颗粒直径 ρ—水的密度 μ—动力粘滞系数 佛罗德数 Fr = 惯性力 / 重力 = V2 / Lg 大多数工程技术人员把这一数值的平方根当作佛罗德数，即 Fr>1，急流，超临界流，水浅流急 Fr=1，临界流 Fr<1，静流，缓流或临界以下的流动，水深流缓 牵引流:符合牛顿流体定律的流体。其搬运机制是流体动能拖曳牵引沉积物一起运动，如河流、风流和波浪流等。 沉积物重力流:在重力作用下发生流动的弥散有大量沉积物的高密度流体。 沉积分异作用: 母岩风化产物以及其它来源的沉积物，在搬运和沉积过程中按照颗粒大小、形状、比重、矿物成分和化学成分在地表依次沉积下来，称作地表沉积分异作用。 机械沉积分异作用:碎屑物质在搬运和沉积过程中，根据粒度、密度、形状和成分等特征发生先后沉积的现象。 正常沉积作用:正常情况或条件下发生的搬运和沉积作用，这一作用过程是缓慢的、均变的。 事件沉积作用:指事件性的、阵发性的或灾变性的搬运和沉积作用。这类作用的发生和发展可能是瞬间的、短暂的，但其作用过程是快速的。 成分成熟度:指碎屑物质成分上被改造趋向于最终产物的程度，亦称“化学成熟度”或“矿物成熟度”。 结构成熟度:指碎屑物质结构上被改造趋向于最终产物的程度。 沉积构造(sedimentary structure):是指沉积岩各组成部分的空间分布和排列方式，它是沉积物在沉积期或沉积以后由物理作用、化学作用、生物作用在沉积物内部或者沿着沉积物与流体界面所形成的。 砾岩、角砾岩:粒径大于2mm的碎屑颗粒超过30%的碎屑岩称为砾岩或角砾岩。 砂岩:砂级碎屑(2,0.1mm)含量>50%的碎屑岩。 粉砂岩:主要由0.1,0.01mm粒级(>50%)的碎屑颗粒组成的细粒碎屑岩。 碳酸盐岩:主要由方解石和白云石等碳酸盐矿物组成的沉积岩。 压实作用:系指沉积物沉积后在其上覆水层或沉积层的重荷下，或在构造形变应力的作用下， 发生水分排出、孔隙度降低、体积缩小的作用。 压溶作用:压溶作用是物理--化学成岩作用。 胶结作用:胶结作用是指从孔隙溶液中沉淀出矿物质(胶结物)，将松散的沉积物固结起来 的作用。 交代作用:交代作用是指一种矿物代替另一种矿物的现象。 影响造岩矿物风化稳定性的因素: ,与它们的结晶温度有关 ,与其化学成分的化学活泼性(主要是在水中的溶解能力)有关 ,与其晶体构造特征及化学键强度有关 母岩风化的阶段性: (1)破碎阶段(碎屑阶段) (2)饱和硅铝阶段 (3)酸性硅铝阶段(粘土型风化作用) (4)铝铁土阶段(红土型风化作用) 母岩风化产物:碎屑残留物质、新生成的矿物、溶解物质 层流、紊流和雷诺数 两种稳定的流动状态:层流、紊流 层流:一种缓慢流动的流体，流体质点作有条不紊的平行线状运动，彼此不相掺混。 紊流:湍流，一种充满了漩涡的多湍流的流体，流体质点的运动轨迹极不规则，其流速大小 和流动方向随时间而变化，彼此相互掺混。 一个判别层流与紊流的准则，称为雷诺数。 雷诺数(Re) = 惯性力 / 粘滞力 = V2d2ρ/Vdμ = Vdρ/μ V—水的流速 d—颗粒直径 ρ—水的密度 μ—动力粘滞系数 佛罗德数 Fr = 惯性力 / 重力 = V2 / Lg 大多数工程技术人员把这一数值的平方根当作佛罗德数，即 V Fr, Lg , Fr>1，急流，超临界流，水浅流急 , Fr=1，临界流 , Fr<1，静流，缓流或临界以下的流动，水深流缓 牵引流:符合牛顿流体定律的流体。其搬运机制是流体动能拖曳牵引沉积物一起运动，如河 流、风流和波浪流等。 沉积物重力流:在重力作用下发生流动的弥散有大量沉积物的高密度流体。 牵引流搬运方式: 溶解载荷、悬移载荷、推移载荷(床沙载荷) 碎屑物质在流水中的搬运: 推移搬运(滚动搬运，包括跳跃搬运)、悬浮搬运(悬移搬运) 碎屑物质在流水中的搬运和沉积，流速和颗粒大小之间的关系最为关键。 1000 100始开搬运速流线曲cm/s 10 1.0流速对数坐标，线曲流继搬运速续 0.10.11.00.0010.0110100粒径对数坐标，mm 尤尔斯特隆图解 化学的搬运和沉积:胶体溶液物质的搬运和沉积作用、真溶液物质的搬运和沉积作用 碎屑颗粒的结构特征一般包括:粒度、球度、形状、圆度、颗粒的表面特征。 碎屑岩的填隙物包括杂基和胶结物。 杂基的类型:原杂基、正杂基 原杂基—代表原始沉积状态的杂基，泥质结构 正杂基—原杂基经成岩作用明显重结晶的产物，粘土矿物?显微鳞片结构 似杂基(不是杂基～～～):淀杂基、外杂基、假杂基 胶结物类型:非晶质及隐晶质结构、显晶粒状结构、带状和栉壳状结构、嵌晶结构、自生加大结构 胶结类型的分类:基底胶结、孔隙胶结、接触胶结、镶嵌胶结 碎屑结构的支撑类型可划分为两类:杂基支撑结构和颗粒支撑结构。 (一)波痕 常见的波痕是风、水流或波浪等在非粘性的砂质沉积物表面运动所形成的一种波状起伏的层面构造。 波成因 特点 地质意义 痕 流由定向流动的水流形?对称波痕波峰尖锐、波谷圆滑波脊多平直，(1)根据波痕水成，见于河流和存在部分分叉，波痕指数RI =4~13(多为6~7);类型可以了解波有底流的海湖近岸地?不对称波痕与流水波痕类似，峰谷均圆滑，岩石形成条痕 带。 不对称指数RSI,1.1~3.8，波痕指数RI =5~16件。 (多为6~8)) (2)不对称波浪由产生波浪的动荡水?对称波痕波峰尖锐、波谷圆滑波脊多平直，痕指示介质的 流动方向。 成流形成，常见于海、部分分叉，波痕指数RI =4~13(多为6~7); (3)浪成波痕波湖浅水地带 ?不对称波痕与流水波痕类似，峰谷均圆滑， 可指示地层的痕 不对称指数RSI,1.1~3.8，波痕指数RI =5~16 (多为6~8)) 顶底。 (4)海、湖波风由定向风形成，常见波峰波谷圆滑(?)、开阔，峰窄谷宽，呈不 痕在平面上的成于沙漠、海、湖滨岸对称状，不对称度比流水波痕更大，波痕指 分布有平行滨波的沙丘沉积中。 数RI=10~70，陡坡倾向与风向一致，波峰粒 线的趋势。 痕 度比波谷粗。 (5)波痕的形 态和分布，是 识别沉积环境 的重要依据 (五)层理 波痕是保留在层面上的底沙形体痕迹，在层内的痕迹就是层理。 层理(bedding)—岩石性质沿垂向变化的一种层状构造，它可以通过矿物成分、结构、颜色的突变和渐变而显现出来。 层理 特点 成因与环境 水平纹层呈直线状互相平行，且平行在比较弱的水动力条件(静水)下，由悬浮物质或层理 于层面。主要产于泥质岩、粉砂溶解物质先后沉淀而成。出现在低能环境中，如深 岩以及泥晶灰岩中 湖、泻湖、深海等环境 平行纹层平行而又几乎水平，主要产在较强的水动力条件下，连续滚动的砂粒产生粗细层理 于砂岩中。 分离而形成水平纹层。一般出现在急流或高能环境 中，如河道、湖岸、海滩等环境。 交错层理 (1)板状交错层理 层系之间的界面为平面而且彼此平行，纹层与层系界面斜交。大型板状交错层理在河流沉积中最为典型。 特点:层系顶界为直脊水流波痕，底界有冲刷面;垂直水流方向为平行砂纹，倾向与水流方向一致;纹层内常呈下粗上细变化，有的纹层在顺水流方向上向下收敛。 (2)楔状交错层理 层系界面为平面，且互相不平行，层系厚度变化明显呈楔形;平行于流动方向上纹层与层系界面斜交，垂直于流动方向上纹层与层系界面大致平行或斜交，纹层倾向和倾角变化不定。常见于海、湖浅水地带及三角洲地区。 (3)槽状交错层理 层系底界为槽形冲刷面，纹层顶部被切割。在横切面上，层系界面是槽状，纹层与之一致也是槽状;在纵切面上，层系底界面呈弧状，纹层向下倾方向收敛并与之斜交;顶视为重叠的瓣状。 大型槽状交错层理系底界冲刷面明显，底部常有泥砾，多见于河流环境中。 结核成因分类: (1)同生结核:与沉积作用同时形成的，如现代海底的Fe、Mn结核，结核不切穿层理，而是层理绕过结核呈弯曲状。 (2)成岩结核:成岩阶段物质重新分配的产物。它既可以切穿层理，又可见层理绕过结核呈弯曲状。 (3)后生结核:形成于沉积物固结成岩以后，外来溶液常沿裂隙和层面进入岩石内沉淀或交代，故它切穿层理而无层理弯曲现象。 沉积岩的颜色 颜色 特点 继承色 主要决定于碎屑颗粒的颜色，如长石砂岩 原生色 多呈红色，纯石英砂岩呈白色。 自生色 决定于沉积物堆积过程中及其早期成岩过 程中自生矿物的颜色，如海绿石。 次生色 次生色 在后生作用阶段或风化过程中，原生组分 发生次生变化，由新生成的次生矿物所造成的颜色 根据砾岩在剖面中的位置分类:底砾岩、层间砾岩、层内砾岩 命名 优点 缺点 克里宁 以来源区和构造变动为 云母和绿泥石常常是在成岩和后生阶段 分类准则 由粘土矿物转变而成的，并非原生陆源物 质。 福克 早期分类强调来源区的母岩类1.把云母看成都是变质成因的; 型;1968年的分类则偏重于母岩2.把岩屑分成火成及其他两类，复杂化 类型和矿物成熟度两个因素 裴蒂庄 除了考虑碎屑成分外，还把粘土 基质作为一个组个，引入到砂岩 分类中来 砂岩构背景 条件 类型 造 长石 要有富含长石的母岩，如 在构造活动比较强烈的地区，形成高差较 砂岩 花岗岩、花岗片麻岩等。 大的地形起伏，花岗质基底隆起，相邻地 带发生沉陷，从而使母岩遭受到剧烈侵蚀、快速 堆积。 极其干旱或寒冷的气候条件 石英 稳定的大地构造条件和砂石英砂岩主要产于海洋环境 砂岩 的多旋回沉积作用。 岩屑 强烈的物理风化和近源快速堆积 砂岩 ,,,, 粘土岩的结构按颗粒的相对含量划分: 粘土结构、含粉砂(砂)粘土结构、粉砂(砂)质粘土结构 火山碎屑物质按其组成及结晶状况分为: 岩屑(岩石碎屑)、晶屑(晶体碎屑)、玻屑(玻璃碎屑) 火山碎屑岩的结构类型 按粒度分类: , 集块结构(火山集块,50%) , 火山角砾结构(火山角砾,50%) , 凝灰结构(火山灰,50%) , 尘屑结构(火山尘>50%) 按成因分类: , 塑变(熔结)结构(主要由塑变玻屑和塑性岩屑彼此平行重叠熔结而成) , 碎屑熔岩结构(火山碎屑物被熔岩胶结) , 沉火山碎屑结构(指混入正常沉积物) , 凝灰沉积结构(正常沉积混入少量火山碎屑物质) 碳酸盐岩 碳酸盐岩的主要结构组分:颗粒、泥、胶结物、生物格架、 晶粒 次要结构组分 :陆源物质、 其它化学沉淀物质、有机质 派生结构组分 :孔隙 现代海洋环境以高镁方解石和文石组成 碳酸盐岩中的颗粒 原生鲕粒的基本类型:正常鲕、表皮鲕、复鲕 1.福克的分类 三端元:颗粒、灰泥/泥晶、亮晶 三大类: 亮晶异化石灰岩 微晶异化石灰岩 微晶石灰岩 不同的结构类型代表不同的水动力环境 Folk分类的优点: 1、把碎屑岩的结构观点系统地引进到碳酸盐岩中来，首先提出异化颗粒和异常化学岩的观点，从而打破了石灰岩的陈旧一统的“化学岩”的概念。 2、创建了一套全新的石灰岩结构分类和术语系统。 福克分类的缺点: 1)亮晶方解石胶结物其实不是一个独立的结构组分，因此，该分类方案实际是两端元分类 (2)没有考虑重结晶作用 (3)界线过多，且不统一 (4)采用“正常化学岩”和“异常化学岩”这些非描述性的成因术语并不恰当，甚至有错误，如把“微晶石灰岩”当作正常化学岩欠妥，因为其成因有化学沉淀的、机械破碎的和生物的 邓哈姆的分类 白云岩成因模式