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学原理与沉积环积沉境1基本概念基本理论2沉积岩石学相关内容3沉积相模式4现代沉积过程的应用研究基本内容沉积岩石学的相关内容沉积岩总论——沉积岩的形成与演化碎屑岩总论：成分、结构、构造各论：砾岩、砂岩、粘土岩等碳酸盐岩总论：成分、结构、构造各论：石灰岩、白云岩碎屑沉积物的沉积后作用沉积相模型沉积相总论——概念及分类陆相组山麓——洪积相河流相岩相古地理分析湖泊相河口相黄土主要参考教材主要参考教材冯增昭主编曾允孚主编赵澄林主编Exordium绪论DAMENPOWEroeveroyouthfuloeveroweeping第一节沉积岩概念及基本特征沉积岩是组成岩石圈的三大类岩石(岩浆岩、变质岩、沉积岩)之一。它是在地壳表层的条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分，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(sedimentaryrock)主要是指早于该沉积岩而存在的岩浆岩、变质岩和较老的沉积岩。从最根本的意义上说，从地球发展历史的角度来看，沉积岩的母岩应该是岩浆岩。母岩(sourcerock)1.基本概念地壳表层指大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈的上层，称“沉积岩生成圈”或“沉积圈”。大气圈的下层水圈和生物圈岩石圈的上层温度：“常温”，-70℃(北极圈维尔霍扬斯克)～85℃(非洲中部)压力：“常压”，1～20atm，海平面至200m深的浅海底。水和大气的作用:水和大气是母岩风化的主要营力，也是母岩风化产物以及火山物质等搬运和沉积的主要介质；绝大多数的沉积岩都是在水体中沉积的。沉积岩地壳表层的基本特征生物作用和生物化学作用：沉积岩形成的重要影响因素，有的沉积岩是由生物遗体组成的—生物岩，如生物礁石灰岩、硅藻岩和煤等；还有的沉积岩则是在生物作用的影响和参与下，通过生物化学作用形成的。重力作用：有一定的作用甚至很大的作用，如重力流沉积岩主要是在重力作用下形成的。事件沉积作用：沉积物重力流形成的浊积岩、洪水沉积作用形成的洪水岩、地震作用形成的震积岩、火山爆发沉积作用形成的火山碎屑沉积岩及陨石雨作用形成的陨石岩等。沉积岩地壳表层的基本特征因此，从成因的角度看沉积岩是在地壳表层的温度和压力条件下，在水、大气、生物、生物化学以及重力的作用下，主要由母岩的风化产物，同时也有火山物质、生物及宇宙物质等沉积岩的原始物质成分，经过搬运作用、沉积作用以及沉积后的成岩作用所形成的岩石。沉积岩的分类砾岩碎屑岩砂岩粉砂岩主要由母岩风化物质组成的沉积岩粘土岩碳酸盐岩沉积岩化学岩硫酸盐岩卤化物岩硅岩其它化学岩主要由火山碎屑物质组成的沉积岩火山碎屑岩可燃生物岩主要由生物遗体组成的沉积岩非可燃生物岩2.全球沉积物或沉积岩的分布面积：陆地面积的大约3/4为沉积岩或沉积物所覆盖，而海底的面积几乎全部为沉积物所覆盖。主要分布在岩石圈的上部和地壳表层部分。体积：V=4.4亿km3(Pettijohn，1975)，约占岩石圈体积的5%。厚度：变化很大，0～几十公里，地槽区厚，地台区薄。其平均厚度为735m(Pettijohn，1975)。类型：自然界分布最多的是粘土岩（页岩、泥岩），其次是砂岩和石灰岩，它们约占沉积岩总量的95%以上。3.沉积岩的基本特征1）矿物成分的特点：高温矿物少见；低温矿物富集在岩浆岩中的钾长石、酸性斜长石及石英等在沉积岩中也广泛存在；沉积作用过程重新生成的自生矿物是沉积岩的主要矿物成分之一。沉积岩和岩浆岩的平均矿物成分（百分含量）矿物沉积岩岩浆岩（65%花岗岩+35%玄武岩）利思与米德（1915）克里宁（1948）橄榄石————2.65普通角闪石————1.60普通辉石————12.90长石15.577.5049.29石英34.8031.5020.40云母+绿泥石20.4019.007.76氧化铁矿物4.103.004.6玉髓——9.00——粘土矿物9.227.50——碳酸盐矿物13.6320.50——石膏0.97————碳质0.73————其它0.583.000.88HornblendeCalcite（calcspar）Quartz常见矿物3.沉积岩的基本特征2）化学成分的特点：高价铁居多K2O比Na2O的含量高富H2O和CO2富含有机质沉积岩和岩浆岩的平均化学成分数据十分接近，这是因为沉积岩基本上是由岩浆岩的风化产物所组成，但二者仍有若干差别。沉积岩和岩浆岩的平均化学成分（按氧化物百分含量）沉积岩氧化物克拉克(1924)克里宁(1941)舒科夫斯基(1952)岩浆岩(克拉克,1924)SiO257.9558.1659.1759.12TiO20.570.940.771.05Al2O313.3915.9314.4715.34Fe2O33.476.323.08FeO2.088.580.993.80MnO——0.640.800.12MgO2.653.581.853.49CaO5.896.269.905.08Na2O1.131.851.763.84K2O2.862.852.773.13P2O50.130.260.220.30ZrO——————0.039Cr2O3——————0.055CO25.38————0.102H2O3.23————1.15其它——————0.304合计98.7399.0199.02100.003.沉积岩的基本特征3）结构构造的特点：极大部分沉积物是在流体（水、空气）中进行搬运和沉积的，因此在沉积岩中常常具有成层构造、层内构造以及层面构造。特别是层理构造，在岩浆岩中除少数情况（层状火成岩）外很少见到，所以层理构造是沉积岩的基本特征构造。此外，各种层面构造、缝合线、叠锥、叠层构造等也是沉积岩所特有的。层理构造SHEW-3井纹层结构层面构造4.沉积岩与矿产据19届国际地质学会统计资料①世界资源总储量的75%～85%是沉积和沉积变质成因的。②石油、天然气、煤、油页岩等可燃性有机矿产以及盐类矿产几乎均为沉积成因。③铁矿的90%、铅锌矿的40～50%、铜矿的25～30%、锰矿和铝矿的绝大部分以及其它许多金属和非金属矿产均为沉积或沉积变质成因的。沉积学（沉积岩石学）基本概念、研究内容及研究方法DAMENPOWEroeveroyouthfuloeveroweeping第二节沉积学概念、研究内容及研究方法沉积学是在沉积岩石学基础上逐渐发展起来的一个新的完整的独立的地质学科，是研究沉积物和沉积岩的成分、成因与形成机制、沉积环境的科学沉积学(sedimentology)1.基本概念人们不仅能对过去的沉积岩层做出合理的解释，并通过模拟实验得以验证，而且还对现代沉积物做了大量的观察和研究，深入探讨了沉积岩形成时的机理，而且还形成了一套“将今论古，由古及今”的理论方法。古生物学地层学岩浆岩石学变质岩石学沉积岩石学岩石学构造地质学地质学沉积学(过程、机理、野外、环境)沉积岩石学(状态、体系、室内、微相）2.研究任务全面研究沉积岩(物)的物质组分、结构、构造、分类命名、岩体产状和岩层之间的接触关系，为阐明其成因和分布规律提供依据。探讨沉积岩的形成机理，包括风化作用、搬运作用、沉积作用及沉积期后变化的机理。特别是要研究沉积岩（物）及其中的有用矿产的形成机理、富集和储存规律。2.研究任务进行沉积环境和沉积条件分析，根据沉积岩的原生特点以及时空分布和变化特点，用以恢复沉积岩形成时的古气候条件、古地理环境以及大地构造环境。3.研究意义(1)对各种矿产资源的工业发展起着很大的推动作用沉积圈蕴藏着丰富的矿产和能源资源有些沉积岩本身就是多种工业的主要原料或辅助材料沉积物和沉积岩是重要的地下蓄水层3.研究意义(2)沉积岩在地表分布广泛，在地质历史时期中延续的时间极长，成为研究地球发展和演化历史的重要材料。沉积岩(含沉积物)是地球上出露最多的岩石。“均变论”或“现实主义原理”以“将今论古”作为其认识论的基础，但在当代地球上,人们所能目睹并身历其境的地质作用过程并不多。只有沉积环境和沉积作用，才是人类认识自然的天然实验室。因此。在地质学的发展历史中，沉积岩石学一直占有十分重要的地位。4.研究方法(1)野外研究常规方法：系统测制沉积相剖面，并进行区域相剖面的分析和对比刘玉庚提供4.研究方法(1)野外研究其它方法：遥感技术、钻探技术、深海钻探及采取长岩心、各种测井技术、反射地震波谱(地震地层学、层序地层学)、航空摄影或地面摄影用的测雷达以及探测水下地形的测视声纳等。(2)室内研究最基本的方法:显微镜薄片法(2)室内研究常用的其他方法:粒度分析、重矿物分析、不溶残渣分析、热分析、化学分析、光谱分析、阴极发光显微镜、同位素分析、扫描电镜、X射线衍射分析、图像分析、电子探针、原吸收光谱、红外光谱、气相色谱和古地磁等。DAMENPOWEroeveroyouthfuloeveroweeping沉积学发展的四个阶段1初始阶段（1830~1894）：侧重于古生物地层、煤和生物礁的研究。《地层学原理》（Lyell，1830）：提出将今论古的现实主义原理；比较地质学;Sorby（1850）首次使用偏光显微镜研究岩石，“利用所有偏振光手段是绝对必须的”，拉开了对岩石进行微观研究的序幕；研究地质历史的《地质学导论》（Walther，1894）提出了“相序”的概念。沉积学发展的四个阶段专业化阶段（1894~1931）：开始用显微镜研究重矿物。Gilbert（1914）首次用各种粒径的砂和不同的水流强度进行了水槽实验；Friedmamh和Sanders（1930）：推出了《沉积学原理》一书；Wentworth：提出以2mm作为砂的粒级上限；SEPM：即沉积岩石学杂志创办。(SocietyofEconomicPaleontologistsandMineralogists，美国)2沉积学发展的四个阶段3迅速发展阶段（1931~1950），随着差热分析、X—衍射等新技术在沉积学领域的应用，沉积岩研究趋于半定量化；1940年，Halbouty研究了墨西哥湾物源、海水进退、古岸线变化、地层尖灭和油气远景。1945年，克鲁宾将统计学应用到了沉积学中；1949年，Pettijoin编写了《沉积岩》。沉积学发展的四个阶段4现代阶段（1950~现在），最大特点是与沉积学相关的交叉学科大量出现，如层序地层学、资源沉积学、环境沉积学、大地构造沉积学、事件沉积学、全球旋回地层学、大陆动力沉积学、实验沉积学和储层沉积学等，反映沉积学开始由理论研究领域转向实用领域、由局部转向全球。50年代初出现了浊流（重力流）理论，1961年鲍玛建立了浊积岩层序“鲍玛层序”。60年代，开始从板块的角度进行沉积学研究。50年代至今，上述交叉学科陆续涌现。沉积学发展的四个阶段4国际性和区域性的沉积岩石学专业刊物和总结性专著大量出现《JournalofSedimentaryPetrology》《Sedimentology》《SedimentaryGeology》中国东部两个差异性海岸湿地生态系统的自然沉积过程和人为活动影响的重金属指标响应生物和非生物进程对沉积表层特征的改造利用沉积学相关知识结合光谱数据来推演塞浦路斯北部的凯里尼亚台地晚第四纪的沉积过程我国沉积岩石学的历史与现状我国的沉积岩石学及沉积学起步较晚，是在国外沉积岩石学及沉积学的影响下才逐步发展起来的。1949年以前，主要学习英美50年代以前的著作，成果不大。1949以后（解放初期），主要学习苏联1961年北京石油学院岩矿教研室编写出版了我国第一本沉积学方面的教科书——《沉积岩石学》20世纪70年代初期，一些学者开始翻译引进国外先进的沉积学专著我国沉积岩石学的历史与现状20世纪70年代后期开始，我国沉积学才开始快速发展并进入国际沉积学界。1979年召开了第一次全国性沉积学学术会议，成立了中国矿物岩石地球化学学会沉积学会和中国地质学会沉积地质专业委员会1995年成立了中国矿物岩石地球化学学会岩相古地理专业委员会我国沉积岩石学的历