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1-沉积岩形成过程和一般特征

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第三篇 沉积岩述一、沉积岩的基本概念二、沉积岩的研究意义三、沉积岩的研究方法四、沉积岩石学概念一、沉积岩的基本概念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。它是在地壳表层或地表不太深的地方,在常温常压条件下,由母岩( 岩浆岩、变质岩、先成的沉积岩) 的风化产物、生物来源的物质、火山物质、宇宙物质等原始物质,经过搬运作用、沉积作用以及成岩作用所形成的一类岩石。沉积岩是在表生条件下,由各种沉积作用形成的沉积物,在逐渐被埋藏过程中又经成岩改造而成的岩石。从以下 5方面深入理解沉积岩的涵义1、沉积岩分布: 沉积岩主要集中分布于地表2、形成部位: 地壳表层或地表不太深的地方3、形成条件: 在常温常压条件下4、物质组成: 母岩的风化产物、火山作用物质、生物作用有机 物质、来自宇宙物质(陨石尘埃)等5、形成过程: 搬运作用、沉积作用和成岩作用 (压实、胶结、固结)1、沉积岩分布: 沉积岩主要集中分布于地表体积: 沉积岩体积 975) , 占岩石圈 5%岩浆岩和变质岩(结晶岩)则占 95%面积和厚度: 占 陆地 面积的 大约 75% (3/4),平均 厚度 5%已探明的 海底、洋底几乎全部 由沉积岩(物)所组成,平均 厚度 1槽区厚度大,如高加索地区沉积岩的厚度可达 301975),在地台区较薄类型: 自然界分布最多的是 粘土岩(页岩、泥岩)、砂岩和石灰岩 ,它们约占沉积岩总量的 95%以上。1、沉积岩分布从岩石的地史分布看地壳最老岩石 的年龄为 46亿年沉积圈最老岩石 的年龄达 36亿年 (前苏联科拉半岛)有生命记载的岩石 年龄为 31亿年 (南非)总体而言,时代越新,沉积岩所占比例越大。2、形成部位: 地壳表层或地表不太深的地方大气圈的下部、水圈和生物圈的全部、岩石圈的上部—— 称为沉积圈3、形成条件: 在常温常压条件下1)温度和压力: 同岩浆岩的高温、高压相比,沉积岩形成于常温常压下地表的年最高温度 在非洲中部可达 85℃最低温度 在北极圈附近(维尔霍扬斯克)为 - 70℃现代沉积物一般形成于上述的温度范围之内成岩温度一般不会超过 200℃ , 否则沉积岩转变为变质岩沉积物形成带的 压力 在 105~106 105渐增加 (按计算 1050m ), 最深的洋底压力可达 107影响沉积物的形成与变化2)水和大气作用绝大多数的 沉积作用 是在 水中进行的大多数 沉积物和沉积岩 也是 水中形成的水是 母岩风化的 主要地质营力水也是 风化产物、火山物质、宇宙物质等搬运和沉积的主要介质和场所沉积岩 曾认为都是 “ 水成岩 ”大气中 于母岩的破坏和沉积作用等都起着重要作用3)生物和生物化学作用生物和生物化学作用: 对沉积物和沉积岩的形成具有特殊的意义有的 沉积物和沉积岩就是生物遗体 形成的,如煤、石油、生物礁灰岩等;生物和生物化学作用也 可间接地参与沉积物和沉积岩的形成。自地球上生命发生以来,时代越新,生物对沉积物、沉积岩的形成所起的作用就越大。4、物质组成:母岩的风化产物火山作用物质生物作用有机物质来自宇宙物质(陨石、尘埃)等5、形成过程:搬运和沉积作用:搬运介质主要是水和风、冰川、生物等。沉积方式主要以机械沉积和化学沉积为主。只有经过(搬运)沉积作用形成的岩石才能归属于沉积岩。成岩作用: 以 压实、固结和胶结作用为主沉积岩、岩浆岩、变质岩三大岩类岩石在成因上的关系岩浆岩 变质岩 沉积岩700岩浆作用 2 00 ( 1000 ℃ )变质作用 分子数,判别变质原岩有用 )( 4)、 富含 压的环境 , 沉积岩的颜色颜色是沉积岩的重要宏观特征之一,它直接反映沉积岩的物质组成和形成环境 , 对沉积岩的成因具有重要的指示性意义。1. 颜色的成因类型继承色 :主要由陆源碎屑矿物显现出来的颜色。自生色 :主要由自生矿物显现出来的颜色。 白色或浅灰白色:岩石 不含有机质 、构成矿物基本上都是 无色透明矿物 . 如纯净的高岭石、蒙脱石粘土岩、钙质石英砂岩、结晶灰岩等等。2). 红、紫红、褐或黄色:岩石含高铁氧化物或氢氧化物 (其含量低至百分之几即有很强的致色效果 )石砂岩等,可指示 氧化条件 , 但并非一定是暴露条件。3). 灰、深灰或黑色:岩石含有机质或弥散状低铁硫化物(如黄铁矿、白铁矿)微粒 ,如黑色页岩、炭质泥岩等,可指示 还原条件 。4). 绿色 般由海绿石、绿泥石等矿物造成。这类矿物中的铁离子有 种价态,如海绿石石英砂岩可代表 弱氧化或弱还原条件 。注意:要区分原生色、次生色,并了解粒度、干湿程度、背阴朝阳会对岩石颜色造成影响三、沉积岩的结构构造沉积岩的结构 要比岩浆岩更为多样碎屑结构、粒屑(自生颗粒)结构, 生物结构 等 : 是沉积岩所特有的结构;晶粒(结晶)结构: 虽然岩浆岩也有类似结构,但它们形成的热力学条件迥然不同。沉积岩的构造 类型极为复杂物理成因构造:层理构造: 沉积岩最基本构造特征,在岩浆岩中除少数情况(层状火成岩)外很少见到层面构造: 冲刷痕、铸模(印模);泥裂、雨痕、雹痕;波痕变形构造: 包卷层理、滑塌构造、泄水构造化学成因的构造: 缝合线、结核 、晶痕和假晶生物成因的构造: 生物扰动、叠层构造、生物礁等构造都是沉积岩所特有此外,由于 沉积岩 是在地表或接近地表的压力条件下形成,因此 具有各种各样空隙 ,而结晶岩一般缺乏孔隙 (曾允孚等, 1986)沉积岩的构造★ 沉积构造概念沉积构造 (:沉积作用 (占主要) 或成岩作用 (占次要) 在岩层内部或表面形成的某种形迹特征 ,这种形迹表现了沉积岩各组成部分的分布、排列方式和方向。 (各组成部分之间的空间分布与排列方式)沉积构造是沉积物和沉积岩中最常见而又最容易直接观察到的主要特征之一。无论是研究沉积物或沉积岩本身 ,还是解释沉积环境 ,都必然要涉及到沉积构造。研究沉积构造有助于 : 进而确定地层层序 ; b. 确定沉积物搬运与沉积的方式、沉积介质的性质以及流体的动力状况 ; c. 恢复沉积盆地中的古水流和古沉积环境 ; 如 :大型交错层理指示低流态牵引流侧向加积过程;青鱼骨刺交错层理指示潮汐潮道牵引流加积过程;水平层理指示静态悬浮物垂向加积。★ 沉积构造的分类按形成时间,将沉积作用中或在沉积物固结之前形成的构造叫 原生沉积构造(占绝大多数) ,如 波痕、层理等; 在沉积物固结后形成的构造称为 次生沉积构造 。 如缝合线、成岩结核等。按形成机理将沉积构造分为 :物理成因的 、化学成因的 和 生物成因的 三大类沉积构造 . 其中前两大类属于无机沉积构造 , 第三大类为生物沉积构造。根据成因和形态特征 , 并考虑到实际应用的方便 , 作进一步划分 . 物理作用 化学作用 生物作用流动构造波痕冲刷痕压刻痕其他表面痕迹层理叠瓦状构造准同生变形构造负载构造球状与枕状构造滑塌构造喷出构造碎屑脉旋卷层理碟状构造坑丘构造暴露构造雨痕冰雹痕泡沫痕干裂结晶构造晶体印痕与假晶鸟眼构造示顶底构造压溶构造逢合线叠锥增生与交代构造结核葡萄状构造生物遗迹构造足迹爬迹停息迹潜穴钻孔生物扰动构造生物生长构造植物根痕( 据《沉积构造与环境解释》 1984)层理( 积物以不同沉积方式加积,而在岩层的垂向上(即垂直于沉积物表面方向上)显示出的一种层状构造。通常由沉积物组分的颜色、成分、粒度、形状等显示的岩层内部构造。绝大多数层理都是在沉积过程中形成的原生构造,主要与流体的机械作用有关,部分还与化学或生物作用有联系。纹层纹层 :( :是层理中可以划分出来的 最小层状单位是组成层理的最基本的最小的单位, 纹层之内没有任何肉眼可见的层。 它是在一定条件 下同时沉积 的结果。其厚度甚小,一般为数毫米至数厘米(数厘米厚者仅见于砾岩中)。• 层系( 由一组在成分、结构、厚度和产状上近似的 同类型纹层叠置而成 ,也可以不含纹层只显示粒度的渐变特征 . • 层系界面:指两个层系之间的界面。• 层系组 (也称层组 — 由两个或两个以上岩性(成分、结构)基本一致的相似层系或性质不同但成因上有联系的层系(如透镜状层理)叠覆组成,其间没有明显间断。• 层( — 组成沉积地层的 基本单位 。由 成分基本一致的岩石组成 ,它是在较大区域内,在基本稳定的自然条件下沉积而成的。一个层可以 包括一个或若干个纹层、层系或层系组 。层没有限定的 厚度 ,其厚度变化范围很大,为几厘米~几十米,通常是几厘米~几十厘米。按厚度,可以划为:块状层 (>1m)、厚层 (m)、中层 (薄层(微细层或页状层 (200平面而且彼此平行。大型板状交错层理在河流沉积中最为典型,常具如下特征:层系顶界具直脊波纹,底界有冲刷面;垂直水流方向显平行砂纹,顺水流方向倾斜;纹层内常呈下粗上细的粒度变化,有的纹层向下收敛 四川威远三叠系 砂砾岩 )不互相平行,层系厚度变化明显呈楔形。垂直水流或平行水流方向层系间常彼此切割,纹层的倾向及倾角变化不定。常见于海、湖浅水地带和三角洲沉积区 型楔状交错层理(据李宝芳陕北侏罗系) 纹层在顶部被切割 。 在横切面上 , 层系界面呈槽状并相交 , 纹层可与之一致也是槽状 , 也可不一致而斜交; 在纵切面上 , 层系底界面呈弧状 , 纹层与之斜交 。 顶视 为重叠的瓣状 。大型槽状交错层理层系底界冲刷面明显 , 底部常有泥砾 , 多见于河流环境中 .※ 板状交错层理 → 楔状交错层理 →槽状交错层理反映了水流强度逐渐递增的序列 。 :层系界面为波状起伏的曲面 , 相邻界面可以相交也可以不相交 , 总的延伸方向与层面平行 。 纹层也与层系界面斜交 , 但有时也可能不太清晰 。波状交错层理
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