岩石学教案

1沉积岩第二篇2第一章概述一、沉积岩的定义二、沉积岩的分布三、沉积岩的基本特征四、沉积岩的研究意义五、沉积岩石学的研究内容3一、沉积岩的定义沉积岩是在地壳表层条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等原始物质组分，经过搬运作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的层状岩石。沉积岩是组成岩石圈的三大类岩石(火成岩、沉积岩、变质岩)之一。4沉积岩的形成条件:地壳表层条件产出状态：层状产出物质来源：风化作用的产物生物作用的产物某些火山作用的产物形成过程：风化作用阶段搬运、沉积阶段固结成岩阶段5二、沉积岩的分布面积：陆地面积的大约3/4为沉积岩所覆盖，而海底的面积几乎全部为沉积物所覆盖。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。6三沉积岩的基本特征1、矿物成分特征2、化学成分特征3、结构特征4、构造特征7沉积岩和岩浆岩的平均矿物成分（百分含量）沉积岩矿物利思与米德（1915）克里宁（1948）岩浆岩（65%花岗岩+35%玄武岩）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0.583.000.8881、矿物成分特征沉积岩中已发现的矿物达160种以上，但常见的只有20余种。而在一种岩石中的主要(造岩)矿物只有I一3种，通常不超过5—6种。沉积岩的矿物成分与岩浆岩比较有如下几个特点：(1)岩浆岩中大量存在，沉积岩中很稀少的矿物。如橄榄石、普通辉石、普通角闪石等铁镁矿物以及基性斜长石，这些矿物是在高温高压下由岩浆结晶形成的，而转入地表的常温常压条件后则不稳定。9(2)岩浆岩中数量很多，沉积岩中也广泛存在的矿物。如钾长石、酸性斜长石及石英。这些矿物是形成于岩浆结晶晚期，因而在地表环境中就比较稳定，其中尤以石英最为稳定，在沉积岩中的相对含量甚至可超过在岩浆岩中的含量。由于中、基性斜长石在地表均不稳定，所以在沉积岩中少见，这就造成沉积岩中长石总量比在岩浆岩中少得多。(3)沉积作用过程中新生成的矿物。如某些氧化物和氢氧化物、粘土矿物、盐类矿物、碳酸盐矿物，它们是沉积岩主要矿物成分之一，但在岩浆岩中极少或缺乏。这些矿物是在地表的常温常压并富含O2、CO2和H20的条件下生成的，又称自生矿物。10可见，沉积岩和岩浆岩在矿物成分上既存在有继承性，又有差异性。继承性反映了两者的历史渊源，岩浆岩的风化产物是沉积岩的主要来源；差异性主要由于二者生成条件的不同所决定的，这种差异性突出地反映了沉积岩形成于地表条件这一特点。11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98.7399.0199.02100.00沉积岩和岩浆岩的平均化学成分（按氧化物百分含量）122、化学成分特征将沉积岩和岩浆岩的平均化学成分加以比较，可见数据十分接近。这是由于沉积岩基本上是由岩浆岩的风化产物所组成。但仔细对比仍可发现有若干差别：(1)铁的总量大体相等，但在岩浆岩中FeO略高于Fe203，而在沉积岩中要Fe203高于Fe203。这是由于地表比地下深处有更多的自由氧，使沉积岩中高价铁居多。13（2）沉积岩中碱金属的含量远低于岩浆岩；这是由于它们在地表条件下易于从母岩中析出，大量流失并进入到海水中；尤其是钠，成为氯化物、硫酸盐等可溶性盐类，浓集于海水中。相当部分的钾则形成水云母或被其他粘土矿物吸附而保留在沉积岩中；加上白云母，绢云母等含钾矿物在地表亦相当稳定，因此也就造成沉积岩中K2O含量高于Na2O。（3）沉积岩中富含C02和H20。143、结构特征沉积岩的结构类型和特点取决于形成方式。由机械搬运和机械沉积形成的沉积岩具有如下的结构，即由机械破碎的陆源碎屑组成的岩石具“碎屑结构”；由火山喷发的碎屑组成的岩石具“火山碎屑结构”；由化学风化形成的陆源粘土组成的岩石具“泥状结构”。15由机械、化学作用形成的内源岩则具有“粒屑结构”；由化学和生物化学作用形成的岩石具有“结晶粒状(晶粒)结构”；由生物作用形成的岩石则具有“生物结构”。可见沉积岩的结构要比岩浆岩更为多样，其中碎屑结构、粒屑结构、生物结构都是沉积岩所特有的；晶粒结构虽与岩浆岩的结构相似，但它们形成的热力学条件迥然不同。164、构造特征绝大部分沉积物是在流体(空气、水)中进行搬运和沉积的，因此沉积岩呈层状产出，常具有各种层内构造及层面构造。尤其是层理构造，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最基本构造特征。此外，各种层面构造、缝合线、叠锥、结核、叠层构造等也都是沉积岩所特有的。17四、沉积岩的研究意义据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。18五、沉积岩石学的研究内容沉积岩石学是研究沉积岩(物)的物质成分、结构构造、分类及其形成作用、以及沉积环境和分布规律的一门科学。主要研究内容1）全面地研究沉积岩（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，为阐明其成因与分布规律提供依据。192）探讨沉积岩石的形成机理，包括风化作用、搬运作用、沉积作用以及沉积后的变化等，特别是要研究沉积岩（物）及其中的有用矿产（包括有机可燃矿产中的石油和天然气等）的形成机理、富集和储存规律。3）进行古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，恢复沉积岩形成时的古气候条件、古地理条件、古介质条件以及大地构造条件等。204）全面研究沉积岩的基本特征和沉积条件，可作为地层学、层序地层学、古地理学、地球化学、矿床学、储层地质学以及油气地质学的基础，并不断地为矿产资源普查和勘探提供新的科学依据和信息。5）通过沉积岩石学的学习，增加对沉积物（岩）形成、演化、分布及其与人类生存等重大问题的了解，紧紧把握“地球科学与灾害预测”，将是沉积岩石学和沉积学发展的长远主题。