第九章-沉积岩特征及主要岩石类型

第九章沉积岩特征及主要岩石类型——地质学基础沉积岩：由外动力地质作用(风化－剥蚀－搬运作用)及部分火山作用形成的沉积物(沉积作用)，经成岩作用后形成的岩石。沉积岩在地壳中的分布特征岩浆岩约占地壳总体积的三分之二（67.6%）。变质岩约占地壳总体积的四分之一(27.4%)。沉积岩仅占地壳总体积的5%，但由于它广泛分布于陆地表面及海洋盆地中，因而它占据了地表面积的75%。沉积岩的基本特征化学成分矿物成分结构构造颜色沉积岩的分类陆源沉积岩火山源沉积岩内源沉积岩一、沉积岩的基本特征化学成分矿物成分结构构造颜色1.沉积岩的化学成分沉积岩的原始物质主要来自岩浆岩，因而沉积岩的平均化学成分与岩浆岩很接近。但沉积岩与岩浆岩的生成条件不同，所以某些化学成分仍有较大差别。沉积岩岩浆岩Fe2O3FeOFe2O3FeOK2ONa2OK2O?Na2O富含CO2和H2O少富含有机质2.沉积岩的矿物成分沉积岩中已知的矿物达160种以上，而组成岩石的90%以上的矿物只有20余种(造岩矿物一般1－3种)，最常见的是氧化物、硅酸盐、碳酸岩和粘土矿物以及盐类矿物等。沉积岩与岩浆岩在矿物成分既有继承性，又有差异性。矿物沉积岩(%)岩浆岩(%)OlOpx/CpxHbdBiAn(Ca-rich)(含量不是绝对的，随岩性而变)2.6512.91.63.869.8QtzPlMov.榍石/太铁矿磁铁矿34.84.5515.110.030.0720.425.63.851.453.15粘土矿物方解石白云石/菱铁矿磷酸盐矿物硫酸盐矿物有机质14.514.259.070.970.150.733.沉积岩的结构沉积岩的结构，指组成物质的颗粒性质(粒度、表面特征)、形状、大小及相互关系等。沉积岩的结构类型及其特点取决于岩石的形成作用，是沉积岩的几个主要坚定特征(成分、结构、构造、颜色)之一。主要结构类型有：碎屑结构泥质结构火山碎屑结构粒屑结构/晶粒结构生物结构碎屑结构碎屑结构：由机械破碎产生的各种碎屑物被胶结起来形成岩石的一种基本结构。包括碎屑颗粒的结构、杂基或胶结物的结构以及碎屑和填隙物之间的关系等诸多特征。各种碎屑岩，特别是砾岩、砂岩常具有，主要有砾状、砂状结构。颗粒的大小(mm)：砾级2-1000，砂级0.05-2，粉砂级0.005-0.05，粘土级0.005(泥质结构)碎屑岩的结构与岩浆岩和变质岩有很大的不同，后者的矿物颗粒之间是连续接触的；而在碎屑岩中，颗粒之间以点接触，颗粒之间有孔隙，这些孔隙被胶结物或者细粒填隙物质充填。因此，具有孔隙是碎屑岩重要的结构特征。砾状结构(砾岩)粉砂岩砂状结构石英砂岩泥质结构泥质结构：由极细小的碎屑和粘土质矿物(粒度0.005mm)经胶体凝聚作用形成的一种结构。粘土岩。泥质结构是沉积岩中特有的结构。粘土岩火山碎屑结构火山碎屑结构：由火山碎屑经沉积作用形成的岩石所构成的一种结构。火山碎屑岩粒屑结构粒屑结构：有机械沉积作用参与形成的内源沉积岩。灰岩、白云岩、硅质岩等。竹叶状灰岩泥质条带灰岩晶粒结构晶粒结构：由化学或生物化学沉积作用形成的结晶岩石所具有的结构。碳酸盐岩、硅质灰岩等。结晶灰岩鲕粒灰岩生物结构生物结构：由生物遗体或生物碎屑(含量30%)组成的一种结构。生物礁灰岩泥质结构是沉积岩中特有的结构。生物礁灰岩生物碎屑(灰)岩4.沉积岩的构造沉积岩的构造，指沉积物沉积时或沉积后，物理、化学或生物作用形成的，组成岩石的各种组分的空间分布和排列方式所显示出来的宏观形貌特征。在沉积过程中及沉积物固结成岩之前形成的构造为原生构造；固结成岩之后形成的构造为次生构造。意义：原生沉积构造可以确定沉积介质的营力和水动力状态，有助于分析沉积环境；确定底层的顶底和层序。4.沉积岩的构造沉积岩(原生)构造的主要类型：层理构造面理构造暴露成因构造化学成因构造生物成因构造层理构造层理构造：沉积物在搬运和沉积过程中，由介质(水流、风等)的流动，在沉积岩内部形成的成层构造，由沉积物的颜色、成分、粒度、结构、层厚以及形态沿垂向上的变化显示出来。它是沉积岩中最重要的一种构造，是区别于岩浆岩、变质岩最重要的标志。由纹层、层系和层系组构成。(1)层理的构成要素纹层：是层理的最小组成单位，它是在相同条件下同时形成的，在成分、结构上具有一定的均一性。厚度毫米级。层系：由结构、成分、厚度和产状相似的纹层组合而成，在相同条件下不同时间内形成的。各层系的界面可以平行或斜交。层系组：在相似环境下形成的层系组合，是沉积环境连续变化的产物，代表一套层理的基本单位。纹层底面顶面层系组层系层系(2)层理的厚度分类层理的厚度分类是以层系的厚度为标准的。小型层理：层系厚度3cm中型层理：层系厚度3－10cm大型层理：层系厚度10－200cm特大型(巨型)层理：层系厚度200cm(3)层理的形态分类按层理的形态及其与层系界面的关系，分为：水平层理平行层理波状层理交错层理粒序层理块状层理水平层理：纹层彼此平行并与岩层面平行，薄纹层(1-2mm)。出现在细粒沉积岩如粉砂岩和粘土岩中，反映稳定、宁静的水动力条件，以悬浮方式缓慢沉积，如湖泊深水区、泻湖和深海区等。平行层理：由彼此平行并与岩层面平行的纹层组成，碎屑力度比水平层理粗大，纹层较厚。是在水流较快的浅水环境中形成的，如河道、湖岸和海滩，常与大型交错层理共生。波状层理：层内细层成连续的波状、或薄的纹层与砂纹层成波状的互层。需要有大量的悬浮物堆积，并沉积速率大于流水的侵蚀速率。交错层理：由一系列斜交层系界面的纹层组成板状交错层理楔状交错层理粒序层理：又称递变层理，每个纹层内均呈现下粗上细逐渐变化的特点，并且纹层之间大致平行。块状层理：又称均匀层理，岩层内部物质均匀，不显层理性，通常是快速堆积条件下的产物。面理构造面理构造：发育在沉积岩层顶面和底面的构造。主要有波痕：是沉积物或沉积岩层面上有规律的起伏现象，是在水或风的作用下，沉积物表层砂质在迁移过程中形成的沙波在层面上留下的痕迹。可分为(1)风成波痕、(2)流水波痕和浪成波痕。槽模：是一种底面构造，一端浑圆状突起，指向上游；一端向下游方向张开。是泥质沉积物表面被流水冲刷出槽穴后，被后来的砂质沉积物充填，保留在砂岩的底面上。流水波痕浪成波痕浪成波痕风成波痕暴露成因构造泥裂：未固结的沉积物露出水面，受暴晒发生收缩和裂开，多呈“V”字型。粉砂质泥岩和粘土岩。雨痕/冰雹痕：雨点或冰雹落在湿润而松软的泥质或砂质沉积物表面所形成的圆形或椭圆形凹坑。泥裂化学成因构造鸟眼构造：是灰岩白云岩中，一种形似鸟眼的空洞，其长轴平行层面排列，空洞内充填有清亮、结晶好的方解石和石膏。又称示底构造。结核：是一种成分、颜色、结构等方面与围岩显著区别的自生矿物集合体。缝合线：在垂直层面的切面中呈锯齿状的裂缝，在碳酸盐中最为常见，认识是压溶作用的产物。结核缝合线鲕粒灰岩结晶灰岩生物成因构造叠层构造：蓝绿藻在生长过程中粘结细碎屑物质而形成的一种成层构造。可以只是顶、底层，向光性。痕迹构造：生物在沉积物表面或内部活动时，遗留下来的具有一定形态的痕迹。叠层构造叠层石痕迹构造恐龙足迹5.沉积岩的颜色沉积岩的颜色，是沉积岩鉴别沉积岩的重要标志之一，与矿物的颜色相同，沉积岩的颜色可分为继承色、自生色和次生色。继承色：碎屑岩类碎屑物的颜色。如，当碎屑物大部分由正长石组成时，呈现红色，由石英组成则呈现白色等。碎屑岩具有。自生色：沉积盆地中自生物质及粘土矿物构成的颜色。多为化学岩类以及粘土岩类具有。次生色：由于风化、侵染等次生变化形成的颜色。如肉红色的正长石颗粒风化后成为白色的高龄石等。沉积岩的基本特征沉积岩的分类陆源沉积岩火山源沉积岩内源沉积岩陆源沉积岩火山源沉积岩内源沉积岩二、沉积岩的分类由于沉积岩的种类繁多，在成因和成分等具有复杂性，目前对沉积岩的分类尚有不同观点。一般认为，物质来源是划分沉积岩最重要的依据。因为物源不同，其成分和性质也不同，其搬运和沉积作用的方式以及成岩后生阶段的作用方式和特点也不同。按沉积物的来源分为陆源沉积岩、火山源沉积岩和内源沉积岩三大类。成分和结构是进一步划分的依据。二、沉积岩的分类陆源沉积岩：主要由机械搬运沉积的陆源物质组成，如砾岩－砂岩－粉砂岩－粘土岩。火山源沉积岩：主要由火山喷发的火山碎屑物质经机械搬运沉积而成，如集块岩、火山角砾岩和凝灰岩。内源沉积岩：由发生在沉积盆地内的生物沉积作用和化学沉积作用所形成的沉积物组成，如碳酸盐岩、硅质岩等。陆源沉积岩火山源沉积岩内源沉积岩砾岩2mm砂岩0.05-2mm粉砂岩0.005-0.05mm粘土岩0.005mm集块岩64mm火山角砾岩64-2mm凝灰岩2mm碳酸盐岩硅、铝、铁、锰、磷质岩蒸发岩(硫酸盐、卤化物)可燃有机岩二、沉积岩的分类沉积岩的基本特征沉积岩的分类陆源沉积岩一般特征主要岩石类型火山碎屑岩内源沉积岩三、陆源沉积岩一般特征碎屑岩的基本组成部分碎屑的物质成分碎屑结构主要岩石类型砾岩/角砾岩砂岩粉砂岩粘土岩陆源沉积岩分为两大类：碎屑岩和粘土岩。碎屑岩，为母岩风化后的各种机械破碎的固体碎屑组成，包括砾岩、砂岩、粉砂岩；粘土岩(泥质岩)，为粒径小于0.005毫米的细粒粘土矿物组成。1.碎屑岩的基本组成部分碎屑颗粒：破碎的固体碎屑，占岩石组分的50%以上，如砾岩中的砾石，砂岩中的砂。杂基：碎屑颗粒之间的机械混入物，又称基质，常见为粘土、粉砂等。杂基与砾石、砂等碎屑颗粒同时沉积同时形成。胶结物：充填于碎屑颗粒孔隙内的化学物质(钙、硅、铁质等)，使岩石更坚硬。孔隙：碎屑之间未被其它物质占具的空间，可以是原生也可以是次生。一般特征胶结物杂基碎屑颗粒孔隙1.碎屑岩的基本组成部分一般特征2.碎屑的物质成分(1)碎屑颗粒，包括矿物碎屑和岩屑两种。矿物碎屑，一个碎屑颗粒只由一种矿物单晶组成的，最常见的有抗风化能力强的矿物如石英、斜长石、白云母，以及部分重矿物如锆石、榍石、磷灰石等；岩屑：由两种以上矿物构成，是母岩机械破碎形成的岩石碎块，多出现在砾岩中。(2)填隙物杂基和胶结物合称碎屑岩的填隙物。一般特征矿屑岩屑填隙物2.碎屑的物质成分一般特征3.碎屑结构碎屑结构，是指碎屑岩内各组分的特点和相互关系，主要包括：碎屑颗粒的结构填隙物(杂基、胶结物)的结构一般特征(1)碎屑颗粒的结构包括碎屑的粒度、形态和表面特征。1）粒度：砾－砂－粉砂－粘土(见下张PPT)分选性，碎屑颗粒的均匀程度。某一粒级颗粒大于75%称为分选好，50%-75%称为分选中等，若各种粒度颗粒均小于50%称为分选差。碎屑颗粒的分选性可以反映沉积环境的水动力条件等特征。2)形态：一般用圆度表示,分为圆、次圆、次棱角、棱角(见下张PPT)。同样圆度也可以反映搬运距离和沉积时的水动力状态。一般特征碎屑岩砾岩砂岩粉砂岩粘土岩巨砾岩d1000mm粗砾岩1000-100mm中砾岩100-10mm细砾岩10-2mm粗砂岩2-0.5mm中砂岩0.5-0.25mm细砂岩0.25-0.05mm0.05-0.005mm0.005mm一般特征1)粒度圆次圆次棱棱一般特征2)圆度(2)填隙物(杂基、胶结物)的结构1)杂基的支撑类型：颗粒支撑，杂基少，碎屑颗粒彼此接触；杂基支撑，杂基多，碎屑颗粒基本上互不接触。2)胶结类型(主要通过显微镜观察，了解)：基底式胶结，碎屑颗粒彼此不接触，呈游离状分散在胶结物内；孔隙式胶结，碎屑颗粒彼此接触，胶结物充填于粒间空隙中；接触式胶结，胶结物量少，仅在颗粒接触处分布。一般特征杂基支撑，杂基多，碎屑颗粒基本上互不接触颗粒支撑，杂基少，碎屑颗粒彼此接触1.砾岩/角砾岩砾岩，次圆、圆状的砾石大于50%，稳定岩屑经历长距离搬运或长时间改造。主要岩石类型1.砾岩/角砾岩角砾岩，棱角、次棱角状砾石大于50%，不稳定岩屑在近源区堆积。主要岩石类型(1)砾岩的基质类型无基质，泥或砂含量2%;砂质基质，泥质5%,以砂质为主；混合基质，砂和泥含量相近；泥质基质，砂质5%，泥质为主。主要岩石类型(2)砾岩的主要岩石类型石英岩质砾岩，成分简单，分选和磨圆好，多为细砾。主要岩石