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1、沉积岩,一、概念二、沉积岩的形成过程三、沉积岩的地质特性四、沉积岩分类及常见沉积岩五、沉积岩的特点,一、概 念,（一）沉积物指一种沉积在陆地或水盆地中的松散矿物颗粒或有机物质，如砾石、砂、粘土、灰泥、生物残骸等。主要来源是母岩风化的产物，其次是火山喷发物、有机物和宇宙物质等。,（二）沉积岩是指在地表及地表附近、在常温（70200 ）、常压（1几十个大气压）条件下，风化碎屑物质经搬运、沉积和成岩等作用而形成的岩石。,砾岩,砂岩,泥岩,石灰岩,二、沉积岩的形成过程,沉积岩的形成可概括为以下几个过程：（一）原岩的风化破碎作用沉积物质的 形成；（二）沉积物的搬运作用；（三）沉积物的沉积作用；（四）沉积
2、物的成岩作用。,（一）原岩的风化破碎作用,岩石的风化产物按其性质可分为：1碎屑物质：这类物质是母岩机械破碎的产物，包括包括各种岩石碎屑和石英、云母、长石等矿物碎屑。2粘土物质：这是母岩在分解过程中残余的或新生成的矿物。它们常是化学风化过程中呈胶体状态的，不活泼的物质，如Al2O3、SiO2等，在适合的条件下就形成粘土矿物。也有部分粘土物质是机械磨蚀的碎屑物质。3溶解物质：在化学风化的过程中，母岩中活泼性较大的金属元素（如K、Na、Ca、Mg等）分解出来溶于水中，呈离子状态，形成真溶液；溶解度低的Al、Fe、Si等的氧化物和Fe、 Al的氢氧化物则多成为胶体溶液。,这三类风化产物当其分别沉积时，
3、就构成了三大类沉积岩的基本物质：碎屑物质构成碎屑岩的主要成分；粘土物质组成粘土岩；溶解物质则组成化学岩和生物化学岩。当然，还有火山作用形成的沉积物质，生物作用形成的沉积物质，这里就不一一介绍了。,（二）沉积物的搬运作用和沉积作用,母岩的风化产物除了少数部分残留原地组成风化壳堆积外，大部分被搬运走，并在新的适当的地方沉积下来。三种风化产物的性质不同，它们的搬运、沉积方式也不同。按其搬运的方式可分为：机械搬运、化学搬运和生物搬运。,海边沉积的海滩砂,1机械搬运碎屑物质和粘土物质多以机械方式在流水、海水、湖水、冰川、风力和重力等营力下被搬运。,以流水搬运为例，在运动过程中，有三种不同的运动方式：悬浮
4、、跳跃和滚动，根据沉积物大小、重量与搬运力大小来决定。沉积物在搬运过程中，相互碰撞和磨蚀，沉积物原有棱角逐渐消失，成为卵圆或滚圆形。碎块、颗粒圆滑的程度称磨圆度。搬运距离愈长，磨圆度愈高。当搬运力逐渐减小时，被搬运的沉积物质先后沉积下来。大的比小的先沉积，球状比片状的先沉积，重的比轻的先沉积。,流水的搬运作用,2化学搬运原岩风化产物中的溶解物质有的呈胶体状态，有的呈真溶液搬运状态，这主要是与物质的溶解度有关。化学搬运物质组分溶解度按由小到大顺序排列为：Al2O3Fe2O3MnOSiO2P2O5CaCO3CaSO4NaClMgCl2。其中Al、Mn、Si等的氧化物难溶于水，且一般呈胶体溶液被搬运
5、，而Ca、Mg、Na等物质由于溶解度大，故成真溶液被溶液搬运。带不同电荷的胶体相互混合，电解质的加入及胶体溶液的浓缩等原因，都可以引起胶体物质的凝聚和沉淀。,3生物搬运随着地质历史的发展，生物在沉积岩形成过程中的意义愈来愈大，它通过自己的生命活动，直接或间接地对化学元素、有机或无机的各种成矿物质进行分解与化合、分散与聚集以及迁移等作用，并在多种适宜的水体中沉淀，形成有关的岩石和矿床。,（三）沉积物的成岩作用,沉积物被埋置以后，直至固结为岩石以前所发生的作用称为沉积物的成岩作用。 归纳起来，沉积物在成岩阶段的变化有以下几个方面：1压固脱水作用2胶结作用3重新结晶作用4新矿物的生成,1压固脱水作用
6、 沉积物不断沉积，厚度逐渐加大。先沉积在下面的沉积物，承受着上覆愈来愈厚的新沉积物及水体的巨大压力，使下部沉积物孔隙减小、水分排出、密度增大，最后形成致密坚硬的岩石，称为压固脱水作用。 2胶结作用各种松散的碎屑沉积物被不同的胶结物胶结而成坚固完整的岩石。最常见的胶结物有硅质、钙质、铁质和泥质的。,3重新结晶作用 矿物成分借溶解、局部溶解及固体扩散等作用而重新排列组合的现象称为重结晶作用。非晶质胶体溶液陈化脱水转化为结晶物质；溶液中微小晶体在一定条件下能长成粗大晶体。这两种现象都可称为重新结晶作用，从而形成隐晶或细晶的沉积岩。 4新矿物的生成 沉积物在向沉积岩的转化过程中，除了体积、密度上的变化
7、外，同时还生成与环境相适应的稳定矿物，例如：方解石、燧石、白云石、粘土矿物等新的沉积岩矿物。,三、沉积岩的地质特性,（一）沉积岩的结构沉积岩的结构：是指沉积岩组成成分的颗粒形态、大小和连结形式。 常见的有以下几种：,1碎屑结构2泥状结构3化学结构4生物化学结构,1碎屑结构是指一种由50%以上的碎屑组成的岩石的结构，具此种结构的岩石属于碎屑岩。在其组分中，除了主要的碎屑外，还有杂质和胶结物。按主要碎屑颗粒的大小可以分为：(1)砾状结构；(2)砂状结构,2泥状结构是粘土岩的特有结构，其特点是岩石中粘土物质占50%以上，由于混有不同含量的砂及粉砂，故存在一系列过渡型结构。,泥岩,页岩,3化学结构是化
8、学岩的特有结构。其特点是岩石中溶解物质占50%以上，由于混有不同含量的泥质等，故也存在一系列过渡型结构。,石灰岩,4生物化学结构生物化学岩的一种结构。具此结构的岩石，其内部所含的生物骨骼需达30%以上，常见于石灰岩、硅质岩和磷质岩中。,介壳灰岩,珊瑚礁灰岩,（二）沉积岩的构造,是指沉积岩形成时期所形成的构造。它是沉积岩的重要特征之一，一般把沉积岩的“构造”理解为沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式，是宏观特征。 1岩层与层理构造(1)岩层：是在一个基本稳定的物理条件下所形成的沉积单位，是由成分上基本一致的岩石组成，层与层之间有层面分开。层的厚度变化可以很大，按岩层的厚度可分为：巨厚层 1.0
9、m； 厚 层 0.51.0m； 中厚层 0.10.5m； 薄 层 0.001m0.1m；微 层 0.001m。,(2)夹层：夹在厚层中间的薄层称为夹层。(3)层的尖灭与透镜体：若岩层在横向延伸方向不大的范围内，一侧逐渐变薄而消失，则称为层的尖灭；若两侧均尖灭时，则称为层的透镜体。,层的尖灭,(4)层面分隔不同性质岩层的分界面，可以是平面，但大多是曲面。层面的形成标志着沉积作用的短暂停顿或间断。层面往往分布有少量的粘土物质或白云母等碎片，因而岩体容易沿层面劈开，构成了岩体在强度上的软弱面。(5)层的厚度上下层面之间的垂直距离为层的真厚度，斜交的称为视厚度。层的厚度是重要的描述标志，也是沉积过程稳
10、定程度的间接标志。,(6)层理构造是沉积岩中最常见的一种原生构造，它是通过成分、结构、颜色等在垂向上（垂直于沉积物表面的方向）的变化而显示的一种层状构造。（由于沉积环境的变化、先后沉积下来的矿物或岩屑的颗粒大小、形状、成分和颜色的不同所显示的成层现象。）,由于沉积环境和条件不同，层理主要可分为以下几种类型： 水平层理；波状层理； 单斜层理； 交错层理。,岩层中显示的层理,水平层理由许多呈直线状彼此平行（平行于层面）的细层组成。形成于平静的或微弱流动的水介质中，如海洋、湖泊的深水地带及沼泽地区。常见于粘土岩、砂岩及石灰岩中。,水平层理, 单斜层理由一系列倾斜层系重叠组成，层系之是界面较平直，层系
11、是由同向倾斜的许多细层重叠组成，细层与层系界面斜交。,单斜层理,交错层理泛指细层与层系界面相交成角度的多层系的（不管各层系内细层的倾向是否一致）或单层系的层理。,交错层理, 波状层理由许多呈波状起伏的细层重叠在一起组成，是由于波浪引起的沙纹的移动造成的。,波状层理,2层面构造、结核及化石在沉积岩岩层层面上往往保留有反映沉积岩形成时流体运动，自然条件变化遗留下来的痕迹，称为层面构造。(1)顶面构造主要发育有：波痕、雨痕、泥裂、雹痕、晶体印痕、虫痕、动物足迹等。它们可以帮助判断层序。,波痕是沉积物表面由于水和空气流动而形成的波状起伏不平的堆积形态。主要发育在粉砂岩、砂岩及碳酸盐岩的表面，在细砾岩中
12、也可见到。,泥裂也称干裂，是未固结的沉积物露出水面后，经暴晒干固收缩形成的与层面大致垂直的楔状裂缝。泥裂常使层面构成网状、放射状或不规则分叉状的裂缝，剖面上则呈“V”型或“U”型裂口。,这些裂缝被上覆沉积物填充，使填充层的底面形成底面脊状印模。楔状裂缝和脊状印模的尖端均指向岩层底面。泥裂常见于粘土岩、粉砂岩及细砂岩层面上，偶而也见于碳酸盐岩层面上。,泥 裂,泥裂,鸟足迹,虫痕,雨 痕,恐龙脚印（欧洲）,(2)底面构造主要发育有：底冲刷、槽模、沟模等。,冲刷面,槽模,(3)结核指包裹在沉积岩体中某些矿物集合体的团块。其成分、结构、颜色等一般与围岩不同。,磷质结核,(4)化石指埋置在沉积岩中的各地
13、质时期古生物的遗体和遗迹。它们虽保持着古生物的体态和构造，但它的有机质已被矿物质所替代。古生物化石是沉积岩独有的构造特征，是研究地史、生物进化的重要依据。,三叶虫化石,层面鱼化石,3块状构造当没有层理构造时，可称为块状构造（非层理构造即块状构造）。,四、沉积岩分类及常见沉积岩,根据沉积岩的成因，物质成分和结构等特征，可将沉积岩分为三大类：（一）碎屑岩类碎屑岩由碎屑和胶结物两部分组成。碎屑岩的名称一般前面为胶结物成分，后面是碎屑的大小和形状，如硅质粗砂岩、铁质细砂岩。1根据碎屑颗粒的大小，可把碎屑岩分为：(1)角砾岩和砾岩； (2)砂岩,(1)角砾岩和砾岩。在描述时，必须注意碎屑由何种岩石或矿物
14、组成，碎屑的大小、形状、圆度及胶结物的成分等。因为这类岩石的强度及工程性能是由碎屑及胶结物的成分而定的。,(2)砂岩。四川乐山大佛系侏罗系砂岩，易风化。,砂岩地层形成的景观,2碎屑岩的胶结方式碎屑岩类中的胶结物的成分和胶结方式，对其工程性质有重要影响。其相应的手标本鉴定特征见教材P17表1-6，其胶结方式有三种：(1)接触式胶结；(2)孔隙式胶结；(3)基底式胶结。,(1)接触式胶结只在碎屑颗粒的彼此接触处才有胶结物，故胶结物数量很少。这种胶结方式最差，强度低、孔隙度大，透水性强。,(2)孔隙式胶结碎屑颗粒紧密相接，胶结物充填于粒间孔隙中，胶结物含量少。,孔隙式胶结，菱铁矿胶结,(3)基底式胶
15、结基质或胶结物含量多，碎屑颗粒孤立地散布在胶结物中，彼此不相接触或很少接触，基质和碎屑物是同时沉积的。这种胶结方式胶结紧密，岩石强度由胶结物成分控制，硅质最强，铁质、钙质次之，碳质较弱，泥质最差；,基底式胶结，杂基支撑,常见碎屑岩,（二）粘土岩类主要是粘土矿物组成，粘土矿物颗粒直径常小于0.005mm，含量50%。在沉积方式上，粘土物质属于机械沉积与化学沉积的过渡类型，多为胶体沉积，也有机械沉积的，如：页岩、泥岩。,常见粘土岩,（三）化学岩及生物化学岩它们是由各种母岩经强烈的化学风化所形成的真溶液或胶体溶液，搬运至水盆地中沉淀而成的。由于这类物质的沉淀主要受物理化学、生物化学及化学条件的支配，
16、如介质的PH值、Eh值、CO2含量、温度、压力及物质的浓度和溶解度等，所以在一定条件下往往只有一种物质沉淀，生成一种岩石，故某种单一化学岩的成分比较简单，又有独特的结构构造，可与其它岩类相区别。化学岩及生物化学岩定名的主要依据是矿物成分，最常见的有：,常见化学岩及生物化学岩,五、沉积岩的特点,沉积岩的矿物成分与岩浆岩的相比有显著的不同：1在岩浆岩中大量存在的橄榄石、辉石、角闪石和黑云母等铁镁矿物在沉积岩中很少见；2长石、石英、白云母等矿物在岩浆岩和沉积岩中都比较多，但钾长石和石英在沉积岩中可以更多一些；3盐类矿物、碳酸盐矿物和粘土矿物则是沉积岩所特有的矿物，岩浆岩中很少或者没有；4生物组分是沉积岩所特有的。,思考题：1. 组成沉积岩的常见矿物、结构、构造特征是什么？2. 熟悉沉积岩的分类和常见代表性岩石。,
