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第二章 沉积岩的形成过程-2

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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主 要 内 容第一节 沉积岩物质的形成第二节 沉积物的搬运与沉积作用第三节 沉积分异作用第四节 沉积成岩作用第五节 沉积岩的分类第二章 沉积岩的形成过程形成沉积岩的物质基础 —— 沉积物的 四种来源一、 陆源 物质 — 母岩风化的产物二、 生物源 物质 — 生物残骸和有机物质三、 深源 物质 — 火山碎屑和深部卤水四、 宇宙源 物质 — 陨石其中,母岩风化的产物是沉积物 最主要的物质来源 ;生物物质具有 指示沉积环境的作用 ;深源物质量很少,但能 指示火山活动和深部构造活动事件 ; 宇宙源物质用来 研究天体演化和地壳沉积物沉积速率、沉积间断 等具有重要意义第一节 沉积物质的来源风化作用的概念、方式和产物1、 风化作用的 概念:地壳表层岩石(母岩)在大气、水、生物、冰川等地质营力的作用下,使得岩石松散、破碎、分解的地质作用。其产物为各种岩石碎屑、矿物碎屑、生物碎屑和溶解物质一、陆源物质 — 母岩风化的产物风化作用的概念、方式和产物2、 风化作用 方式: 物理风化、化学风化、生物风化1)物理风化: 主要发生 机械破碎 ,而 化学成分不改变 的风化作用 主要影响因素: 温度变化、晶体生长、重力作用、 生物的生活活动(人类活动)、水、冰及风的破坏作用物理风化总趋势: 使母岩崩解,产生不同尺度岩石碎屑和矿物碎屑一、陆源物质 — 母岩风化的产物风化作用的概念、方式和产物2、 风化作用的 方式:2)化学风化:在 氧、水和溶于水中的各种酸 的作用下,母岩遭受氧化、水解和溶滤等化学变化,使其分解而产生新矿物的过程。 主要影响因素: 水、二氧化碳、有机酸等。 化学风化总趋势:不仅使母岩破碎,而且使其矿物成分和化学成分发生本质的改变,同时在表生条件下形成粘土物质、各种氧化物和化学沉淀物质如:各种粘土矿物 ,赤铁矿、褐铁矿、铝土矿、煫石( 氧化物及碳酸盐矿物等一、陆源物质 — 母岩风化的产物风化作用的概念、方式和产物2、 风化作用的 方式:3)生物风化: 在 岩石圈的上部 、 大气圈的下部 和 水圈的全部 ,几乎到处都有生物存在。因此生物,特别是微生物在风化作用中能起到巨大的作用。生物 对岩石的破坏方式既有机械作用 ,又 有化学作用和生物化学作用 ;既有直接的作用,也有间接的作用。主要影响因素: 细菌、 机酸生物风化途径: 氧化还原反应、吸附作用、络合物作用一、陆源物质 — 母岩风化的产物风化作用的概念、方式和产物2、 风化作用的 方式:生物作用与化学风化作用的关系:促进和加速 化学风化作用的进行,几乎所有的化学风化作用均有生物的参与岩石的风化作用 在许多情况下是由 生物的活动开始的菌类、藻类及其他微生物 对岩石的破坏作用是巨大的,不仅直接对母岩进行机械破坏、化学分解(吸收某些元素、生成新矿物),而且本身分泌出的有机酸,有利于分解岩石或吸收某些元素转变成有机化合物。生物对大气的组分 (如 也很大的影响,也影响风化作用的强度。一、陆源物质 — 母岩风化的产物风化作用的概念、方式和产物3、风化作用的产物:a 碎屑物质: 母岩机械破碎的产物,主要指矿物碎屑和岩石碎屑b 不溶残积物: 母岩分解过程新生成的不溶物质 ,如粘土和氧化物等c 溶解物质: 以溶解状态被带走的成分。碎屑物质 是构成 陆源碎屑岩 的主要成分溶解物质 是构成 内源沉积岩 的主要物质成分一、陆源物质 — 母岩风化的产物3、 各种造岩矿物在风化过程中的稳定性及其风化 产物石 英 抗风化 稳定性极高 主要机械破碎 碎屑石英钾长石 先析出钾 → 其次是硅 → 最后是铝水白云母 (量变 )→ 高岭石 → 蛋白石 → 铝土矿 (质变 )斜长石 除 (钙、钠、硅 )从矿物中带走外 ,形成沸石、绿帘 石、黝帘石、蒙脱石、蛋白石、方解石等白云母 白云母碎屑 先析出钾和加入水 → 水白云母 → 高岭石黑云母 钾、镁先析出同时加水蛭石 、绿泥石、褐铁矿等橄榄石、辉石、角闪石等铁镁硅酸盐矿物 ,铁、镁、钙先析出 ,之后硅部分或全部析出,大部分元素呈溶液状态流失,部分形成褐铁矿、蛋白石等一、陆源物质 — 母岩风化的产物 了解知识生物硬体方解石、文石、磷酸盐质、硅质生物软体碳、氢、氧、氮、硫、磷生物源物质硅质磷质碳酸钙质不溶物质 ——干酪根可溶物质二、生物源物质 — 生物残骸和有机物质干酪根分为: Ⅰ 型干酪根、 Ⅱ 型干酪根、 Ⅲ 型干酪根Ⅰ 型干酪根 主要由 单细胞藻类残体形成的腐泥质 型-成油型Ⅲ 型干酪根 主要由 陆生植物残体形成的腐殖质 型-成煤或成气型Ⅱ 型干酪根 为 上述两者之间为过渡型三、深源物质 — 火山碎屑和深部卤水火山作用 → 带到地表的火山碎屑物质及其伴生的气热液物质沿构造断裂流出地表的热卤水深源物质量很少,但能指示 火山活动和深部构造活动事件四、宇宙源物质 — 陨石陨石 — 为来自宇宙空间的固体物质大小极为悬殊,大的几千千克-数十千克1976吉林陨石雨中大的达 1770南非洲纳米比亚的霍巴铁陨石(数十吨)小的几十毫克-极细微粒(宇宙尘埃)每年落到地球上陨石有几千颗,大部分落入海洋,只有一部分落入人烟稀少的陆地上,因此仅有很少一部分陨石被人们发现,可以说沉积岩(物)中的宇宙物质大部分还未被人们所识别。在现代深海粘土中含有一些磁性小球体,根据所含钾和钙的同位素特征以及存在有方铁矿,被认为属于宇宙成因。宇宙源物质用来 研究天体演化和地壳沉积物沉积速率、沉积间断 等具有重要意义第二节 沉积物的搬运与沉积作用沉积物发生的搬运和沉积的地质营力:主要是流动水和风为主,其次是冰川、重力和生物。由于沉积物性质的差异,常见的搬运方式有:一、机械搬运和沉积二、化学搬运和沉积三、生物搬运和沉积搬运对象 :陆源碎屑颗粒搬运介质 : 牵引流 (水流和波浪,空气),重力流 (浊流 ( 石流 (颗粒流 (液化沉积物流 (冰川、风一 机械搬运和沉积1、流水的机械搬运和沉积作用搬运方式: 推移搬运 (或滚动搬运) — 推移载荷悬浮搬运 (或悬浮搬运) — 悬浮载荷跳跃搬运 — 介于上述二者之间机械搬运和沉积作用:流水把处于静止状态的碎屑物质开始搬运走所需要的流速叫做开始搬运流速,开始搬运流速要大于继续搬运业已处于搬运状态的碎屑物质所需的流速,即继续搬运流速。一般来说,开始搬运流速要大于继续搬运流速。一、机械搬运和沉积碎屑物质在流水中的侵蚀、搬运、沉积与流速的关系(尤尔斯特 隆图解)随着水流强度的变化,水流能悬浮和滚动搬运的最大颗粒直径(沃克图解)2、空气的搬运与沉积作用1)只能搬运碎屑颗粒2)搬运能力小,以跳跃搬运形式为主3)受地形和地物影响大3、冰川的搬运与沉积作用流动方式:塑性流动和滑动 搬运能力巨大搬运对象:碎屑颗粒沉积位置:雪线以下 —— 冰碛物,经流水改造,形成冰水沉积一、机械搬运和沉积4、碎屑颗粒在机械搬运过程中的变化1)物质成分上的变化:随着搬运距离的增加,由于化学分解、机械破碎和磨蚀作用 ,不稳定组分相对减少 ,稳定组分相对增加2)粒度和分选型的变化:随着搬运距离的增加,一般粒度越来越细,分选越来越好3)颗粒形状的变化 : 随着搬运距离的增加,由于磨蚀作用,颗粒的园度和球度越来越好。一、机械搬运和沉积搬运对象: 溶解于水的化学物质溶解物质在自然界中存在的方式: 胶体和真溶液在自然界中胶体溶液与真溶液的分布情况示意图二、化学搬运和沉积1) 胶体的搬运与沉积作用胶体的特点: 颗粒细小、扩散能力弱、表面带电荷具有吸附性使胶体凝聚和沉积的因素:带有相反电荷的胶体相遇:加入电解质加热蒸发射线照射由于胶体自身的特点,当其处于稳定状态时,就是胶体的搬运状态;当条件发生变化,胶体失去稳定性时,胶体发生凝絮作用,即沉积作用。二、化学物质的搬运和沉积2)真溶液的搬运与沉积作用可溶物质的溶解与沉淀作用主要取决于溶解度;溶液中的某种物质浓度达到过饱和,则发生沉淀作用(沉积);反之,则发生溶解作用(搬运)。影响真溶液搬运与沉积的因素:介质的酸碱度:介质的氧化还原电位:温度和压力溶液中的 学搬运和沉积生物的搬运作用:既可是物理方式也可是化学方式生物的沉积作用:生物遗体的直接堆积:生物的间接沉积作用:化学方式:生物物理方式:捕获和粘结障积作用搬运的成分:碎屑颗粒、溶解物质三、生物的搬运和沉积1、概念沉积物在搬运沉积过程中会按照颗粒大小、形状、比重、矿物成分和化学成分在地表依次有规律的沉积下来,这种现象称为沉积分异作用。2、沉积分异作用的类型机械沉积分异作用:按粒度:砾岩、砂岩、粘土岩;按比重:金 铁矿 5、铬铁矿 英 墨 珀 化学沉积分异作用:熔解物质达到 过饱和时按溶解度由小到大依次沉积(氧化物、磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、卤化物)第三节 沉积分异作用溶解物质的化学沉积分异图碎屑物质的机械沉积分异图沉积物沉积 成岩作用第四节 沉积成岩作用一 、 概念沉积成岩作用是泛指沉积物形成以后 , 到沉积岩的风化的作用和变质作用以前这一演化阶段的所有变化或作用 , 包括成岩作用和后生作用 。 有人也成为沉积期后作用 。二、成岩阶段的划分:1、同生阶段:2、成岩阶段:3、后生阶段:4、表生阶段:第四节 沉积后至埋藏前沉积物与水之间的一系列作用(溶解、水合、解 ,h, 埋藏后至岩石固结,即,由沉积物到沉积岩的过程中的一系列变化,包括压实和胶结作用。固结后至变质前,包括交代、重结晶、次生加大、压溶。潜水面以下、低温压下,与地下水的作用,包括溶蚀、充填、交代。常见成岩作用现象1. 压实作用 (静压力下沉积物排气、排水、体积缩小、孔隙度降低、密度增加。2. 胶结作用 (孔隙水过饱和沉淀出矿物质(胶结物 将沉积物粘结成岩石。3. 压溶作用 (压力下沉积物颗粒间或沉积岩内部发生溶解。如,缝合线构造4. 重结晶作用 (通过溶解-再沉淀或固体扩散,使得细小晶粒集结成粗大晶粒。如,蛋白石(非晶质)-玉髓(隐晶质)-石英(显晶质)5. 交代作用 (外来组分取代原组分。如,白云石化, . 自生矿物的形成 (海绿石,鲕绿泥石,沸石类,粘土矿物,方解石、菱铁矿、草莓状黄铁矿,自生石英和自生长石(再生加大边)压 实 作 用压 溶 作 用胶结作用交 代 作 用1、自由能2、 度的影响4、压力的影响5、生物对成岩作用的影响6、时间因素影响成岩作用因素火山碎屑岩 陆源沉积岩 内源沉积岩按结构细分集块岩火山角砾岩凝灰岩按结构细分砾岩和角砾岩砂岩粉砂岩泥岩按成分细分铝质岩铁指岩锰质岩磷质岩碳酸盐岩硅质岩盐岩(石膏、硬石膏、石盐岩)可燃性有机岩(煤、油页岩)第五节 沉积岩的分类1、碎屑颗粒的搬运介质有那些?特点如何?2、碎屑颗粒的搬运方式及其特征?3、碎屑物质在流水中的侵蚀、搬运、沉积与 流速的关系?4、化学搬运、沉积的特征?5、生物搬运、沉积的特征?6、沉积分异的意义?7、成岩作用的阶段?第二章 沉积岩的形成过程
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