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应用沉积学PPT

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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应用沉积学基础第 一 章 绪论• 第 二 章 沉积岩的形成与演化• 第 三 章 陆源碎屑岩的特征• 第 四 章 陆源碎屑岩各论• 第 五 章 火山碎屑岩• 第 十 章 碳酸盐岩各论• 第十一章 碳酸盐沉积物(岩)的沉积后作用第一章 绪论§ 1 有关概念和沉积岩的基本特征一、概念沉积学、应用沉积学沉积岩石学沉积地质学沉积岩 ( 、地壳表层条件 积岩的原始物质 系列作用 类岩石 1、地壳表层条件 壳表层的定义水圈生物圈岩石圈地壳表层 沉积圈大气圈地球外圈内圈 地核地幔地壳沉积岩壳花岗岩质壳( 武岩质壳( 气圈下部、岩石圈上部、水圈和生物圈的全部—地壳表层• 1、地壳表层条件 壳表层条件的特征A、温度B、压力C、水和大气的作用D、生物和生物化学作用E、重力作用地壳表层条件:常温、常压,存在水和大气的作用,生物和生物化学的作用以及重力作用• 2、沉积岩的原始物质 原始物质的来源:岩石风化生物死亡陨石、尘埃火山爆发、深层卤水天上掉,地下冒,自己生产最重要原始物质 沉积物 沉积岩• 3、一系列作用 积后作用沉积风化作用、搬运作用、沉积作用、沉积后作用• 4、一类岩石 自然界中有三大岩石:二、基本特征一)矿物成分地壳中已知矿物 3000,沉积岩中矿物 达 160种以上,常见的只有 20余种 。一种岩石中主要(造岩)矿物 只有 1~ 3种,通常不过5~ 6种 。沉积岩的矿物成份 与岩浆岩相比 ,石、角闪石等铁镁矿物及基性斜长石不出现 /甚少。性斜长石和石英在沉积岩中也广泛存在。土矿物、盐类矿物、碳酸盐矿物 ——在地表的常温、常压并富含 称为自生矿物。 Q:差异性的原因? 形成环境二、基本特征二)化学成分二 ) 沉积岩的化学成分特征沉积岩和岩浆岩的平均化学成分十分接近1. 两者铁的含量大体相等岩浆岩中的 而在沉积岩中则相反 。2. 沉积岩中碱金属含量远低于岩浆岩 , 尤其是钠含量 。岩浆岩中 , K+沉积岩中 , 利石 >蒙脱石 →蛋白石 、 铝土矿一、母岩的风化作用和产物 —— 硫化物矿物 , 卤化物矿物– 石膏 、 硬石膏 、 黄铁矿 、 石盐等风化稳定性最低 ,最易溶于水中 , 呈溶液态流失 。风化稳定性差别很大– 石榴石 、 锆英石 、 刚玉 、 电气石 、 锡石 、 金红石 、磁铁矿 、 榍石 、 十字石 、 蓝晶石 、 独居石 、 红柱石等风化稳定性较大——沉积岩中的重矿物为什么造岩矿物风化稳定性差别如此之大?文反应系列)高温矿物抗风化能力差, 低温矿物稳定,但金刚石呢?体构造)氧和阳离子之间的键强度总数( 、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成四 ) 石是矿物的集合体 ,– 不同的岩石矿物组成不同 ,– 再加上结构 、 产状 、 形成背景等差异•母岩风化的差异性一、母岩的风化作用和产物• 花岗岩– 石 英: 机械破碎 —— 砂粒– 钾长石: — 成为碳酸盐 、 氯化物进入溶液 —— 溶解物质— 水化后成为含水硅酸盐 —— 粘土— 少部分游离出来 —— 溶解物质– 斜长石: — 成为碳酸盐 、 氯化物进入溶液 —— 溶解物质— 碳酸盐 , 溶于水 —— 溶解物质— 同钾长石– 白云母: 较少分解 —— 云母碎片– 黑云母: — 水溶液 —— 水溶液— 同钾长石(e)O—— 碳酸盐 ,氯化物 ,赤铁矿 ,褐铁矿—— 溶解物质及色素– 副矿物:锆石、磷灰石 —— 重矿物一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成– 花岗岩 、 花岗闪长岩– 中性和碱性侵入岩 ——同花岗质岩石类似– 基性和超基性侵入岩 ——易溶元素转移流失;在原地生成蛇纹石 、 滑石 、 绿泥石 、 褐铁矿等 。– 沉积岩 ——风化作用简单 , 但差异性大 。• 盐岩 、 碳酸盐岩易风化 , 硅岩 、 石英砂岩较难风化 。一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成• 四 ) 母岩的风化及其产物– 于母岩中的各种化学成分在风化作用中转移性质的不同 , 母岩的风化作用具有明显的阶段性 。•波雷诺夫将 结晶岩的风化过程分为四个阶段 , 在各阶段中 , 各有其独特的风化产物 ( 以玄武岩为例 ) 。械破碎阶段 (碎屑阶段)物理风化为主 → 岩石或矿物的碎屑 , 玄武岩的主要矿物成分以辉石和斜长石为代表。2) 饱和硅铝阶段 : 氯化物和硫酸盐全部被溶解 , 带出 易转移 )2和 铝硅酸盐和硅酸盐矿物开始分解 , 游离出碱金属和碱土金属 ( K+, 离子 ( 易转移 ) 使溶液呈碱或中性 , 并使一部分 量 粘土矿物 ——蒙脱石 、 水云母 、 绿泥石等 。3)酸性硅铝阶段:粘土型风化作用A。几乎全部的 K+、 带走(易转移),B。 质由中 /碱性转为酸性(可转移),C。形成不含 K+、 高岭石、变埃洛石等粘土矿物3) 铝铁土阶段:风化作用的最后阶段 硅酸盐矿物彻底地分解 , ( 可移动 )B。 铁和铝的氧化物和小部分 呈胶体状态在酸性介质中聚集 , 在原地形成水铝矿 、 褐铁矿 、 针铁矿 、 赤铁矿和蛋白石 。(略可转移 、 不可转移 )C。 堆积物是一种红色疏松的铁质或铝质土壤 , 所以也称红土 。• 上述四个阶段是一个理想的、完整的母岩风化过程,但并不是所有的结晶岩风化作用都能进行到底。• 风化作用能否达到最后的铝铁土阶段,取决于 母岩岩性、气候、地形、地壳运动强度、风化时间长短 等因素,尤其是 气候因素 。– 干旱沙漠地区,母岩风化可长期停留在碎屑阶段,例如塔里木盆地边缘地带母岩长期处于风化作用第一阶段,– 植被发育的温湿地区可达到并长期停留在酸性硅铝阶段– 潮热地区可达到铝铁土阶段,例如夏威夷火山岩。 不同母岩风化阶段基本一致 , 1) 碎屑残留物质:•主要是指母岩的岩屑或矿物碎屑 。•在风化作用的第一阶段最发育 。( 2) 新生成的矿物:– 主要指在化学风化作用过程中新生成的一些矿物 , 如水白云母 、 高岭石 、 蒙脱石 、 蛋白石 、 铝土矿 、 褐铁矿等 。按其成因应为 “ 化学风化物质 ” ;( 3) 溶解物质:– 主要是指母岩在化学风化过程中被溶解的那些成分 , 如S、 K、 • 五 ) 风化壳• 壳表层岩石风化的结果 , 除一部分溶液物质流失以外 , 其碎屑残余物质和新生成的化学风化物质大部分残留在原来的岩石表层 , 这个由风化残留物质组成的地表岩石的表层部分 , 叫作风化壳或风化带 。 或者说已风化了的地表岩石的表层部分 ,• 因深度而不同•表层风化程度较深 ,•深处风化程度较浅 ,•最终过渡到未风化的母岩• 决定于母岩性质 、 气候 、 地形 、 构造等因素 。•母岩性质是最根本的因素•气候湿热 、 地形平坦 、 构造活动比较稳定– 风化作用较强 , 风化残留物质易于保存 ,»风化壳厚度较大;– 相反条件下 ,»风化壳厚度较小 , 以致为零 。• 定义:风化壳分为古代和现代的 , 以第三纪为界 。– 古代风化壳同现代风化壳有很大的不同 。 由于保存条件的限制 ,大都残缺不全 , 且由于经历成岩作用和后生作用 , 可以认为• 古风化壳有很重要的地质意义和经济意义– 地壳上升 、 沉积间断 、 不整合的重要标志秦皇岛龙山砂岩和绥中花岗岩之间标志:红色 、 土黄色褐铁矿 。– 古地理 、 古气候分析的重要依据– 蕴藏 高岭石矿 、 铝土矿 、 铁矿 、 镍矿等 重要的非金属和金属矿产;– 在风化壳下或其中还可以形成油气藏 。如 1990年东濮凹陷北部户部寨构造首次发现了中生界~沙河街组碎屑岩低渗致密风化壳含气新层系 。 1989年 6~ 9月 , 陕甘宁盆地科探井陕参 1井和榆 3井在奥陶系马家沟组顶部碳酸盐岩风化壳中试产 , 获天然气产量 104从此揭开了开发陕甘宁盆地中部大气田的序幕 。二、沉积物的其它来源• ( 一 ) 生物成因 ( 生物源 ) 的沉积物• 物的硬体部分 — 动物的外壳和骨骼 、 藻类 、 植物的硅 /钙化遗体等 , 常保存为化石或生物碎片 , 一般为碳酸盐 、 磷酸盐和硅质等 。• 植物体和动物的软体部分, 主要是 C、 H、 O、 N、 有机质。•一部分转化为石油、天然气、油页岩、煤等,•大部分呈分散状态存在于沉积岩中。• ( 二 ) 深部来源 ( 深源 ) 的物质– 火山爆发作用带到地表或水下的火山物质•直接堆积成火山碎屑岩 , – 沿深断裂流出地表或注入湖泊等水体的地下深层的热卤水 、 温泉 、 热气液等•盐岩 、 膏岩 、 硅岩 、 铁岩 、 锰岩等岩石和铅 、 锌等矿床 。• ( 三 ) 宇宙 ( 来 ) 源的物质– 从宇宙空间落到地球上的陨石及其尘埃 → 沉积物和沉积岩中,构成沉积岩组成部分,也可为解释某些地质和地史现象提供假想证据——恐龙灭绝之谜大小悬殊,可从几十克到 1000多千克( 1976年吉林陨石雨中最大的陨石重达 1770至数十吨或更重;小至微米、尘埃。每年降落在地球上的较大陨石的数量有几千吨,小的尘埃不计其数。第二节 机械沉积物的搬运和沉积作用• 风化作用的产物及其它来源的沉积物质除了少量残留原地以外 , 大部分将进入搬运状态向沉积盆地转移 。• 母岩风化:碎屑物质 、 新生成物质 、 溶解物质• 生物来源:生物硬体 、 生物软体• 深部来源:岩浆 、 卤水 、 气热液• 宇宙来源:陨石 沉积作用的类型:物理 、 化学 、 生物沉积物发生物质搬运和沉积作用的介质 (搬运介质)(大气)、冰川搬运动力 :力、流水、波浪、潮汐体的几个基本概念和基础知识• 一 ) 牛顿流体和非牛顿流体– 内摩擦定律• 在温度不变的条件下 , 随着流速梯度变化 ,动力粘滞系数始终保持一常数 。– 服从内摩擦定律 ——牛顿流体 —牵引流 ( 含少量泥砂的流水:河流 、 波浪流 、 潮汐流 、 大气流等 ) 。– 不服从内摩擦定律 ——非牛顿流体 浊流 、 泥石流 、 风暴流 、 狂风流等 ) 。 粘滞切应力动力粘滞系数 流速梯度类别 牵引流 重力流流体性质 牛顿流体 非牛顿流体密度 低 高( >水比重)液固相 不分搬运介质 流水 沉积物搬运动力 推力、负荷力 重力搬运方式 滚动、跳跃、悬浮 悬浮运动关系 水主动,颗粒被动 水被动,颗粒主动搬运物质 碎屑物质、溶解物质 碎屑物质为主沉积作用 流速、能量减小 能力减小转化或稀释沉积环境 地形变化较小 山前或斜坡及其下游方向沉积构造 各种类型层理 粒序 /递变层理牵引流和重力流的区别二) 沉积物机械搬运的方式和床沙形态( 一 ) 碎屑颗粒在流水中的受力分析 w) :颗粒受到的重力和浮力两者之差 : : :垂直向上 , 产生原因: ① 水体浮力 ( 已计算在有效重力中 ) ;• ② 颗粒上下因流速差而引起的压力差; ③ 紊流中存在涡流的扬举作用 /上举涡力 W• (二)沉积物的搬运方式、载荷载荷:流体中被搬运的沉积物( 荷量:单位时间内流经某一横断面的沉积物总量搬运方式:沉积物:溶解物质 屑物质滚动、跳跃搬运 沙)载荷 (粗悬浮搬运 ——悬移载荷( ,细• (三)福劳德数( 性力 /重力= ( V2/l) /g= —标志惯性力与重力之间的关系、描述流体的运动强度– 明渠水流:河流 、 湖泊 、 海洋中的牵引流 ——无压流1:缓流 , 水深流缓 ——上部流动体制 , 低流态1:临界流 , 过渡流态1:急流 , 水浅流急 ——下部流动体制 , 形态 ( 底形 ) 受流动强度 ( 控制明渠水流随流动强度加大在床面依次出现下列床沙形态:无颗粒运动的平坦床沙 坑• ( 四 ) 层流 、 紊流和雷诺数– 两种流动型态 ——层流与紊流 /涡流• 层流缓慢流动 , 流体质点平行线状流动 , 彼此不相掺混 。• 紊流– 充满旋涡的流动 , 流速大小和流动方式随时间变化 ,流体质点运动轨迹极不规则 , 彼此掺混 。层流 紊流• 雷诺数( 惯性力与粘滞力之间的关系,描述流体的流动状态• 性力 /粘滞力= • 1± 层流、 1~ 40 临界流、 40 紊流流速 流面 扬举力 剪切力 搬运能力 分布层流 小 稳定 小 小 弱 下紊流 大 变化 大 大 强 上自然界中流水多为紊流,使沉积物得以搬运,层流类似于静水,易发生沉积二、碎屑颗粒在牵引流中的搬运和沉积作用一)碎屑颗粒在单向水流中的搬运、沉积作用1。碎屑颗粒的搬运、沉积作用的条件受力分析:动力:上举力:流速、水深水平推力:颗粒大小、颗粒密度粒大小速与搬运、沉积的关系碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积与流速和颗粒大小的关系 ——尤尔斯特隆图解– 几个概念:– 开始搬运速度( • 流水把处于静止状态的碎屑物质开始搬运走所需的流速– 继续搬运速度( • 流水维持碎屑物质继续搬运所需要的流速。– 始搬运曲线继续搬运曲线三个区:剥蚀区,搬运区和沉积区三个段:砾级 难搬易沉 山区 d>2, ΔV= 小。粉砂和泥级 易搬难沉 颗粒 , 下沉速度与其半径平方根成正比 。 根据实验极细砂下沉 30小时 , 细粘土则需要 1年;下沉 3000~ 4000m, 极细砂需要 10天 , 细粘土需要 100年 。二)、碎屑物质在空气中的搬运和沉积作用1. 特点:1)风只搬运碎屑物质2)搬运能力小,只搬运细颗粒 , 相同速度,搬运能力只有流水 1/300。3)颗粒分选、磨圆好,常具霜面、棱面。4)作用空间大二)、跃 含量一般不超过为 1%, 粒级小 ( 多为 据风化稳定性稳定重矿物电气石 、 锆英石 、 金红石 、 石榴石 、 榍石 、 磁铁矿等不稳定重矿物重晶石 、 磷灰石 、 绿帘石 、 黄铁矿• 不同母岩,可存在不同的重矿物组合各类岩石的轻重矿物组合母岩 矿物组合(包括部分岩屑)花岗岩花岗闪长岩重矿物 锆石 榍石 磷灰石 黑云母轻矿物 石英 正长石 微斜长石 酸性斜长石安山岩和玄武岩重矿物 辉石 角闪石轻矿物 安山岩或玄武岩岩屑 中性和基性斜长石橄榄岩和辉长岩重矿物 尖晶石 铬铁矿 橄榄石 紫苏辉石轻矿物 基性岩岩屑 基性斜长石 蛇纹石变质岩 重矿物 蓝晶石 十字石 硅线石 石榴石轻矿物 具波状消光和镶嵌结构的石英沉积岩 重矿物锆石(圆) 金红石 石榴石 电气石(较圆)轻矿物 颗粒圆滑或具次生加大的石英• 二 ) 岩石碎屑 ( 简称岩屑 )1. 是母岩机械破碎形成的碎块 , 保持着母岩结构的矿物集合体• 提供母岩特征的直接信息• 大量出现 →气候干燥 、 快速剥蚀和堆积 、 距离母岩近等2. 同一种岩屑数量和粒度变化的影响因素• 距陆源区的远近• 化学风化程度• 母岩矿物粒径岩屑类型岩屑类型岩屑类型岩屑类型• 三)岩屑类型• 矿物组合• 矿物特征2. 成分成熟度( ) 成熟度碎屑颗粒在风化、搬运、沉积等作用的改造下接近终极产物的程度成分成熟度+结构成熟度2) 成分成熟程度:以碎屑岩中最稳定组分的相对含量表示A. 轻组分 ——Q/( F+R)B. 重矿物 ——电气石( 金红石( 透明重矿物中所占的比例。3) 反映的问题搬运距离远近、水动力条件和物源方向等。• 二 、 填隙物一 )杂基定义• 分布于碎屑颗粒之间的 , 以 与颗粒同时沉积 的 , 粒径一般小于 细 碎屑沉积物 。• 成因: 机械成因• 成分:以泥为主 , 可包括一些细粉砂 。• 注意杂基与颗粒之间其它物质或似杂基的区别:原杂基 : 杂基 。原始沉积状态,泥质结构,与颗粒界线清楚。正杂基 :经成岩作用 明显重结晶后的原杂基 。淀杂基 :成岩作用过程中,从孔隙水析出的粘土矿物 胶结物 。晶体干净,透明度好。常在颗粒周围呈栉壳状或薄膜状分布。外杂基 :碎屑沉积物堆积后, 成岩后生期 充填于 粒间孔隙中的外来杂基 物质。分布不均、污浊、透明度差。出现在碎屑颗粒分选较好、原生孔隙发育处。假杂基 : 软碎屑经压实碎裂 形成的类似杂基的填隙物。常能同时看到局部被压碎的软颗粒。几种与杂基有关的,分布于颗粒之间的细粒物质似杂基杂基杂基淀杂基和正杂基淀杂基正杂基淀杂基淀杂基假杂基假杂基假杂基假杂基• 二)岩阶段,以化学沉淀方式从胶体或真溶液中沉淀出来,充填在碎屑颗粒之间的各种自生矿物自生矿物:沉积和成岩阶段以化学或生物化学方式形成的沉积矿物。酸盐质 :方解石类、白云石类、菱铁矿等 (方解石胶结遇酸起泡)硅质 :蛋白石、玉髓、石英 (隐晶质:在显微镜下才能辨认单体的矿物) (岩石致密。次生加大边)铁质 : 赤铁矿、褐铁矿 (岩石发红)泥质 : 粘土矿物 (有时实际上包括了粘土杂基。岩石相对较疏松)其它 : 石膏、硬石膏、黄铁矿、磁铁矿 、磷酸盐类矿物 等方解石胶结作用白云石胶结作用硅质胶结长石胶结粘土矿物胶结作用硬石膏胶结作用赤铁矿胶结作用• 三)填隙物的意义1) 搬运介质的流动性质(流体性质)• 牵引流 ——杂基含量 低• 重力流 ——杂基含量 高2) 沉积速率• 高 ——杂基含量 低• 低 ——杂基含量 高3. 结构成熟度• 粘土含量 >5%,属未成熟• 粘土含量 2(1) 砾2~ 粉砂10001000~ 100100~ 1010~ 2巨 砾粗 砾中 砾细 砾砾巨 砾中 砾砾 石卵 石> 256256~ 6464~ 44~ 22~ 中 砂细 砂砂极粗砂粗 砂中 砂细 砂极细砂2~ 11~ 砂中 粉 砂细 粉 砂极细粉 土(泥)< 碎屑岩的粒度特征是其分类命名的基础 。如果碎屑岩的粒度分选程度很好 , 碎屑基本属于同一粒级 , 那么它的粒度分类和命名就非常简单 , 只需要在各相应的粒级后面加一个 “ 岩 ” 字就行 。如细砾岩 、 中砂岩 、 粗粉砂岩等 。 自然界碎屑岩大都是由几个不同粒级的碎屑组成 , 随着各种粒级所占百分含量的不同 , 应给予不同的命名 。粒度分类命名的具体原则:1) 三级命名法• ≥50% ×× 岩• 50~25% ×× 质• 25~10% 含 ×ו 75% ——分选好;– 主要粒级成分含量为50~75% ——分选中等;– 没有一种粒级成分能够超过50% ——分选差。• 六 ) 颗粒的表面结构定义– 碎屑颗粒表面的 磨光面 、 毛玻璃化和显微的刻蚀痕迹• 成因– 机械磨蚀作用 、 化学的溶蚀 、 沉淀作用• 类型– 毛玻璃表面 ( 又称霜面 ) 、 沙漠漆 、 冰川擦痕 、 各种刻蚀痕和撞击痕二、 填隙物的结构一 )杂基的结构粒度小于 或 ) 5φ ) :原杂基 正杂基 胶结物的结构胶结物的结构特点与本身的晶粒大小 、 晶体生长方式 、 结晶程度和分布的均匀性有关 。非晶质结构蛋白石 、 铁质 、 磷酸盐矿物常形成非晶质结构 。隐晶质结构玉髓、隐晶质磷酸盐、碳酸盐等。显晶质结构粒状、带状 /薄膜状、栉壳状、嵌晶式、次生加大次生加大结构显晶粒状结构栉壳状结构次生加大结构嵌晶结构嵌晶结构斑状结构斑状结构三、颗粒与填隙物之间的关系 - 按碎屑颗粒和杂基的相对含量1) 杂基支撑杂基含量高 , 颗粒互不接触 , 在杂基中呈漂浮状 。2) 颗粒支撑碎屑颗粒含量占绝对优势 ,粒的接触关系 粒的接触类型– 点接触– 线接触– 凹凸接触– 缝合接触点接触 →缝合接触↓沉积物在埋藏成岩过程中经受压固、压溶等成岩作用的强度和进程,缝合接触 —— 成岩程度深2) 胶结类型基底胶结填隙物含量多,碎屑颗粒呈漂浮状,杂基支撑 ,重力流;孔隙胶结碎屑颗粒构成支架,颗粒支撑 ,点接触,胶结物含量少,只充填在碎屑颗粒之间的孔隙中。接触胶结颗粒之间点接触或线接触,胶结物含量很少,分布于碎屑颗粒相互接触的地方。 颗粒支撑 。镶嵌胶结碎屑颗粒线、凹凸、缝合接触,有时不能将碎屑与胶结物分开。颗粒支撑四、 孔隙结构孔隙的大小 、 多少 、 喉道特征和连通情况 、 配位数 。砂岩的孔隙空间是由细小喉道连通着的显微孔洞孔隙度和渗透率是最常用的储层物性参数两者一般成正比。五、 粒度分析 碎屑岩粒度 →判别沉积环境及水动力条件• 碎屑岩的储油物性与粒度密切相关→粒度分析是碎屑岩研究中的一项重要内容 。• 一 ) 粒度分析方法– 筛析法:松散或弱固结的岩石– 沉积分析:粘土 、 粉砂岩 、 砂岩– 薄片分析:固结紧密的岩石• 二)粒度资料图解1. 直方图和频率曲线2. 累积曲线– 用粒度累积重量百分比数值作图• 横坐标 ——粒径• 纵坐标 ——各粒级累积含量3. 概率累积曲线横坐标 ——粒径 φ值,纵坐标 ——概率百分数标度用累积重量百分比作图表现为相交的几个直线段 →沉积物包含几个粒度正态次总体碎屑沉积物(岩)粒度一般包括 三个次总体A. 悬浮搬运组分B. 跳跃搬运组分C. 滚动搬运组分• 三)粒度参数– 平均粒径和中值 ——粒度的集中趋势• φ 16+φ 50+φ 84) /3• 中值 0%对应的粒径。– 标准偏差和分选系数 ——分选程度• σ 1=( φ 846) /4+( φ 95) /25/偏度 (—判别粒度分布的不对称程度• 正、负偏态– 峰度 (尖度 )——频率曲线尖锐程度• 四)粒度分析在区分沉积沉积环境中的应用1. 沉积环境判别函数• 萨胡公式– 参见 2212. 概率累积曲线• 搬运介质的性质• 搬运介质的水动力强度第五节 粒度分析第五节 粒度分析第五节 粒度分析第五节 粒度分析3. C- 应用每个样品的 值绘制的图。• 积曲线上 1%对应的粒径,代表水动力搅动开始搬运的最大能量;• 积曲线上 50%处对应的粒径,代表水动力的平均能量。– 五节 粒度分析N —— O —— P —— Q —— R —— 动为主 悬浮为主 递变悬浮 均匀悬浮1)牵引流沉积的 度分析2) 浊流沉积的 平行于 —递变悬浮– —分选好群平均线与 结构参数散点图– 以标准偏差、偏度、峰度等粒度参数作散点图,划分不同的环境范围,并以此推断古代沉积物的沉积环境。第三节 碎屑岩的构造和颜色一 、 概述( 一 ) 碎屑岩构造:指岩石各组成部分的空间分布和排列方式 。( 二 ) 分类按构造的形成时间原生构造 :在沉积物沉积过程中和沉积物固结成岩之前形成的构造 ,如层理 、 波痕 、 滑塌构造等;次生构造 :在沉积物固结成岩之后形成的构造 , 如成岩结核 。按成因机械成因 /物理成因构造流动构造同沉积变形构造暴露构造侵蚀成因构造生物成因构造 ——沉积物沉积过程中由生物形成的 。化学成因构造 ——多为成岩作用的产物 。二、流动成因的构造• 概念– 沉积物在搬运和沉积时 , 由于介质 ( 如水 、 空气 ) 的流动 , 在沉积物内部或表面形成的构造 , 属机械成因构造 。•层理 ★★★★★•上层面构造•下 /底层面构造一)石性质沿垂向变化而产生的层状构造,可通过矿物成分、颜色、粒度、形状、排列或填集方式的突变或渐变而显现出来。层理要素: 纹层、层系、层系组层理要素纹层、层系、层系组1) 纹层(细层, 组成层理的最小宏观单位• 厚度极小• 同一纹层在相同水动力条件下同时形成(一)层理2)层系(单层, a 多个成分、结构、厚度和产状近似的纹层组成– 一段时间内同一环境中水动力条件基本稳定– 相邻层系由层系界面分开层系内成分和结构可以一致或均匀,也可呈现韵律变化或有规律变化。单层厚度一般从数毫米~数米。(一)层理3) 层系组(也称层组)– 由 两个或两个以上岩性相似或成因有联系的层系 组成– 在同一环境、不同时间、相似水动力条件下形成– 内部没有明显的沉积间断 。– 例如,由厚度不等的板状、楔状层系组成的层系组。4) 层– 组成沉积地层的基本单位 、 有清晰的顶底界面 ( 层面 )– 层面代表了无沉积或沉积作用突然变化的间断面 。一个层可以包括一个或若干个纹层 、 层系或层系组层按厚度划分块状 >1~ 00~3岩性 细粒(粉砂岩、泥岩、灰岩) 较粗粒(中、细砂岩)环境 深水或沼泽、泻湖等浅水 滨浅水:湖岸、海滩 浊积岩其它层理通过粒度变化、重矿物富集或有机质含量不同等显现纹层厚 1~ 2与大型交错层理共生2) 波状层理、上攀波纹 /爬升交错层理、砂纹交错层理– 形成介质的水动力能量小,悬移 >推移– H’>H=H’—H>0,迎水面仍有沉积;– 若当 H’>>2 ΔH≈H’– 对称波状或不对称波状层理波状层理、上攀 /爬升层理、砂纹交错层理• 悬浮 =推移– H’=H H’—H=0, H’+ H=2H– 形成上攀层理上攀悬移 =推移砂纹悬移 5( 8峰谷均圆,谷宽峰窄②极不对称③波痕指数 30脊形态平直积物谷粗,还是峰粗?多个水流、波浪等同时作用波浪 —波浪干涉波痕波浪 —— 早期形成的波痕被后期水流、波浪作用的改造双脊波痕削顶波痕4)波痕的研究意义– ① 了解岩石的形成条件;– ② 指示介质的流动方向;– ③ 能指示地层的顶底;– ④ 海 、 湖波痕在平面上的分布有平行于滨岸线的趋势 , 具有古地理意义 。– ⑤波痕的形态、分布和相对丰度,为识别沉积环境的重要依据。剥离线理构造• 原生流水线理 ( 或剥离线理 ( 构造– 形态• 出现在平行层理砂岩层的剥开面上 , 由微细的脊与沟交替排列组成 。– 产状• 线状脊平行于水流方向延伸有几个砂粒的直径那么高。– 成因• 的高流态,与平行层理相同。定义:– 发育在岩层底面上的构造,是由 水流或其携带的“工具”(如砾石、介壳等)对底床(泥或粉砂)侵蚀或刻蚀成槽、坑等,后来被(砂)充填而成 。• 类型– 槽模– 沟模– 渠模1) 槽模– 是由定向水流 ( 突发性水流 、涡流 ) 在尚未固结的软泥表面侵蚀冲刷出许多凹槽 , 后被砂质充填而在砂岩底面上铸成的印模 。– 特点• 规则而不连续的舌状突起• 确定 古流向 。• 判断 浊流环境 的重要依据。2) 沟模– 是一种工具刻压模 , 是由流水携带运动的颗粒对下伏泥质沉积物侵蚀而成细沟 , 后被砂质物充填 , 而在砂质岩底面上呈现出一些稍微 突起 的直线形的 平行脊状 构造 。– 宽度只有 延伸数 m。 成组同向出现 → 指示古流向 。– 浊流沉积环境的最常见构造 。– 与其共生的有槽模 、 梭模 、刷模 、 椎模等 。冲刷 —充填构造– 砂冲泥– 冲刷面上常含陆源砾石或 泥砾 。– 多见于河流 、 近岸浅水和重力流水道等沉积环境中 。2) 截切构造– 有些砂岩顶面也有侵蚀下切现象 , 但其内充填的是粘土质沉积 。– 泥冲砂三)波痕、层理、水动力条件的关系底形和流态 ( 流动体制 ) 的概念A. 底形 ( 床沙形体 ) ( 河床或水槽中 , 流水沿非粘性沉积物 ( 如砂 、 粉砂 )的底床上流动时 , 在沉积物表面铸造的几何形态 。B. 流态 ( 流动体制 ) ( 形与流动条件之间的关系 叫流态 。直接标志是 2/L/g=L·g)——水流强度 。1, 下部流动体制 ( 低流态 )1, 过渡流动体制 ( 过渡流态 )1, 上部流动体制 ( 高流态 )波痕、层理、水动力条件的关系 水槽实验,最早由 来西蒙斯、理查森( 总结了水槽实验资料,并建立流动条件与床沙形体的关系。A. 低流态a. v≈0, s, ,流速继续增加,剪切力增强,以致削蚀沙丘的高度,此时波长增大,波高减小b. 形成低角度的冲蚀沙丘( 砂丘和平坦底床过渡形态,倾角 10°± ),极不对称波痕。c. 沉积物趋向连续搬运,表面波趋向变平;d. 层理:大型斜层理。C. 高流态a. 流速更大, 1,沙丘进一步被削蚀,a) 形成具有沉积物运动的平坦底床,沉积物作连续滚动和跳跃,跳跃高度约为颗粒直径的两倍,表面波变平,b) 产生平行层理。C. 高流态b. v> 2m/s, 1,流动强度进一步增强,表面波出现起伏,底形也出现与之一致的起伏,由于流速大,使水面波增高,直至向上游方向发生破碎,床沙形体陡坡一侧侵蚀,在下一个床沙形体缓坡一侧沉积,形成逆行沙丘( a) 表面波起伏与底形同相b) 底形:逆行沙丘c) 层理:逆行沙丘交错层理,斜层系倾向指示介质上游。C. 高流态c. 流速更大, 1,流动强度进一步增强,在沙丘前的床沙表面,部分沉积物被侵蚀搬运,a) 底形:冲槽和冲坑。b) 层理:槽状充填交错层理。• 总结– 从低流态到高流态,流速增大,流动强度增强;– 表面波:低流态 ——起伏逐渐增大,与底形异相;过渡流态 ——变平;高流态 ——起伏重新增大,与底形同相。– 底形:无床沙运动的平坦底床 →沙纹 →沙波 →沙丘 →极不对称波痕 →有床沙运动的平坦底床 →逆行沙丘 →冲槽、冲坑– 颗粒运动:无 →间断 →连续 →侵蚀结论流态决定床沙形态的性质。流体的运动 → 床沙形体的迁移:波痕是被保留下来的床沙形体;层理是床沙形体迁移过程中沉积层内部留下的痕迹。沉积岩石学第四节 变形构造变形构造也称同生变形构造 。 是指在沉积作用的同时或在沉积物固结成岩之前处于塑性状态是发生变形所形成的各种构造 。( 10分钟)沉积岩石学第四节 变形构造一、负载构造(负荷构造、重荷模) 瘤状突起火焰状构造二、球状构造三、包卷层理四、滑塌构造五、喋状构造沉积岩石学第五节 化学成因构造指在成岩过程中和其以后由化学作用所形成的构造 。一 、
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