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第4章 沉积岩

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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165 1第四章 沉积岩165 2第四章 沉积岩第一节 沉积岩的形成及分类第二节 沉积岩的一般特征第三节 陆源碎屑岩第四节 火山碎屑岩第五节 碳酸盐岩第六节 硅质岩、蒸发岩、煤及油页岩165 3第一节 沉积岩的形成及分类一 、 概述二 、 沉积岩的形成三 、 沉积岩的分类165 4一、概述沉积岩是组成岩石圈三大岩类之一,是岩石在地壳表层条件下,由风化作用、生物作用和火山作用的产物,经过搬运、沉积和成岩作用而形成的一类岩石。地壳表层: 指大气圈的下层、水圈、生物圈及岩石圈的上层。沉积岩仅分布于地壳表层,面积约占大陆面积的 75% (体积的 5%)。沉积岩中含有丰富的矿产,如石油、天然气、煤和铁、铝、磷等。165 5二、沉积岩的形成除生物作用和火山作用形成的沉积岩外,沉积岩的形成一般可分为四个阶段:母岩的破坏阶段 搬运作用阶段沉积作用阶段成岩作用阶段165 6二、沉积岩的形成(一)母岩的破坏母岩: 已经存在的岩石。破坏作用: 风化作用和剥蚀作用。物理、化学和生物等作用下,对岩石发生的破坏作用。可分为:物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用,在风化作用过程中,三者是密不可分的。165 7二、沉积岩的形成物理风化使岩石逐渐破碎,为化学风化提供了有利条件,加速风化的进程,扩大岩石风化的范围。岩石的化学分解,一方面使岩石变得疏松软弱,降低了抵抗破坏的能力;另一方面因为有些矿物经水化作用变为含水矿物,体积膨胀,产生很大压力,这些又都促进了物理风化的进行。生物风化作用,在某种程度上促进了物理风化作用和化学风化作用的进程,使后两者进行得更彻底。165 8二、沉积岩的形成但在某一种自然地理条件下,却经常是以某一种风化作用占主导地位。在高寒和干燥地区,物理风化占优势,生物风化作用较弱;而在潮湿、炎热地区,化学风化作用则占主导地位,生物风化作用也会得到一定程度的加强。比如:黑龙江地区的花岗岩和海南地区的花岗岩在风化作用类型方面,存在很大不同。165 9母岩风化产物主要为三大类: 陆源碎屑物质 、 粘土物质 和 化学及生物化学物质 。碎屑物质: 是母岩经风化后破碎而成的碎屑物质,经过机械搬运作用和沉积作用形成的粒度较大的物质,碎屑颗粒的成分、粒度和形状,主要决定于碎屑在风化作用中的稳定性和机械分异的程度。在主要造岩矿物中,石英最为稳定,既难分解,又耐磨蚀,它能经受强烈的风化作用和长距离的搬运,大量出现于碎屑沉积物中,平均含量均为 65%。二、沉积岩的形成165 10长石的稳定性差些,易被分解、磨蚀,搬运距离不远,仅少部分保留于沉积物中,平均含量约 15%。粘土物质: 主要是母岩中的长石经化学风化形成的;粘土的颗粒很小,一般小于 胶体状态或机械悬浮状态搬运到海洋和湖泊中沉淀而成。此类沉积物分布广泛,约占沉积物总量的 40%以上,现代大洋盆地中普遍被粘土软泥覆盖。二、沉积岩的形成165 11碎屑粒度、磨圆度与搬运距离的关系A、 2化学及生物化学物质: 主要是母岩中的铁镁矿物、大部分长石类矿物,经化学风化作用或生物作用分解的产物。如: 122们以胶体或易溶盐类的形式在水中搬运到适当的环境中沉淀下来。生物沉积作用主要表现在三方面:第一,生物遗体可以直接构成沉积物;如贝壳堆积物、珊瑚礁等;第二,海洋生物(藻类等植物)光合作用能消耗大量的 使碳酸盐沉积。二、沉积岩的形成165 13第三,生物遗体腐烂后分解出来的 改变溶液的 而影响许多金属元素的搬运和沉积。2.剥蚀作用指流体等对地表岩石起的破坏作用,分为机械剥蚀作用和化学剥蚀作用。剥蚀作用和风化作用都是外力的破坏作用,风化作用是相对静止地对岩石进行破坏,而剥蚀作用是流动着的介质对地表岩石的破坏作用。岩石风化后便于进行剥蚀,而岩石风化产物被剥蚀后,又便于岩石的继续风化。二、沉积岩的形成165 14(二)搬运作用是风化作用和剥蚀作用的产物被介质搬离原来位臵的作用。分 机械搬运 和 化学搬运 。碎屑物质及大部分粘土物质多为机械方式搬运;胶体和溶解物质多以胶体溶液及真溶液方式搬运。(三)沉积作用母岩风化和剥蚀产物在搬运过程中,由于介质条件的改变,导致搬运物质逐渐沉积。搬运物质、沉积场所和沉积方式各不相同。二、沉积岩的形成165 15海洋沉积滨海沉积浅海沉积深海沉积陆地沉积河流沉积湖泊沉积冰川沉积按沉积场所165 16按沉积方式机械沉积化学沉积生物沉积-碎屑的重力大于水流的搬运力-胶体沉积和真溶液沉积-生物遗体的沉积(骨骼)-生物化学沉积(条件改变)165 17机械沉积分异作用搬运方向165 18化学沉积分异作用搬运方向165 19生物沉积作用:生物沉积作用包括两个方面:一是生物遗体的沉积。如,海中生物死亡后,其含有硅、磷、碳酸钙的骨骼或贝壳沉积在海底,可以形成磷质岩、硅质岩和石灰岩等。二是生物化学沉积。即生物化学作用经常引起周围介质条件的改变,从而促进某些矿物质的沉积。如,海生藻类进行光合作用,吸收海水中的 石灰岩沉积起很大的作用。二、沉积岩的形成165 20(四)成岩作用岩石风化剥蚀产物,经过搬运、沉积形成的沉积物,必须经过一定的物理的、化学的、生物化学的,以及其他的变化和改造,才能变成固结的岩石。如水分排出、孔隙度减少、比重加大、胶结、重结晶等。这种促使疏松沉积物变成固结岩石的作用称 成岩作用 。成岩作用是沉积岩形成的最后阶段。二、沉积岩的形成165 21沉积物的成岩作用是很复杂的,主要有以下几个方面:1.压实作用:上覆沉积物逐渐增厚,压力不断增大,沉积物中的附着水分逐渐排出,颗粒间孔隙减少,体积缩小,颗粒之间的连接力增强,进而使沉积物固结变硬。压实作用是粘土沉积物成岩的主要方式。新鲜的粘土孔隙度可达 80%,压固成页岩后孔隙度可减少至 20%甚至更小。二、沉积岩的形成165 22随着压力增长,一般温度也会增加,在温度和压力作用下,不仅排出沉积物颗粒之间的附着水,而且许多含水胶体和含水矿物也会产生失水作用而变为新矿物。如蛋白石 铁矿 膏 物失水也可引起沉积物体积的收缩。二、沉积岩的形成165 232.胶结作用:填充在沉积物孔隙中的物质,将分散的颗粒粘结在一起,称为 胶结作用 。最常见胶结物质成分是硅质( 钙质( 铁质( 粘土质和火山灰等。这些物质或者与沉积物同时形成,或者是在成岩过程中形成的新矿物,或是由后期地下水带来的物质。胶结作用是碎屑沉积物成岩的主要方式,如砾和砂胶结后形成砾岩和砂岩。二、沉积岩的形成165 243.重结晶作用:沉积物受温度和压力影响,使非结晶物质变成结晶物质,使细粒结晶物质变成粗粒结晶物质,这种作用称 重结晶作用 。一般颗粒细、易溶解的沉积物,容易发生重结晶作用。重结晶后,沉积物孔隙度降低、比重增大,形成坚硬岩石。重结晶作用是各类化学岩和生物化学岩(石灰岩、白云岩等)成岩的主要方式。二、沉积岩的形成165 25三、沉积岩的分类根据沉积的原始物质成分来源的分类:165 26第二节 沉积岩的一般特征一 、 沉积岩的化学成分二 、 沉积岩的矿物成分三 、 沉积岩的颜色四 、 沉积岩的结构五 、 沉积岩的构造六 、 沉积岩层理的基本类型165 27一、沉积岩的化学成分由于沉积岩的物质成分主要来于岩浆岩,所以化学成分与岩浆岩十分相似。但沉积岩不同的成因又决定了两者的化学成分存在一定的差异。165 28二、沉积岩的矿物成分岩浆岩和沉积岩在矿物成分上有其各自的特点,也有共有的部分矿物。165 29三、沉积岩的颜色沉积岩的颜色主要取决于构成岩石的矿物颜色、混入的杂质颜色及沉积环境和成岩以后的变化。颜色根据成因可分三类:继承色:岩石的颜色主要继承了原来母岩风化后碎屑的颜色。原生色:是沉积作用中从溶液中沉淀出来的各种矿物,以及成岩作用中新生矿物所表现出来的颜色,反映沉积环境特征。165 30三、沉积岩的颜色次生色:是沉积岩在风化过程中所产生的颜色,颜色不均匀,分布与层理不一致。如绿色页岩在风化过程中铁的氧化程度不一致,可产生一些红色斑点。颜色是沉积岩命名的根据之一。如黑色页岩、红色砂岩等;沉积岩的颜色也可以提供找矿的线索,如黑色碳质页岩可以提供找煤的线索;沉积岩的颜色还往往反映岩石的成分和沉积时的古地理环境。165 31四、沉积岩的结构主要有碎屑结构、泥状结构和生物结构。碎屑结构: 为 砾岩 、 砂岩 所特有。泥状结构: 细小 粘土矿物 (< 成粘土岩后形成的岩石结构。生物结构: 直接由 生物遗体 构成的。如生物灰岩、硅质岩等。165 32五、沉积岩的构造层理构造、波痕、干裂等,是沉积岩的基本特征。当未固结沉积物受到重压或震动时,其层理可能发生变形而产生变形层理构造。(一)层理构造是沿原始沉积平面的垂直方向上矿物成分、颜色、结构等发生变化而构成的层状构造。165 33五、沉积岩的构造(二)层面构造是在沉积物表面上,由于流水、风、生物活动、阳光曝晒等作用所留下的痕迹,常见有波痕、干裂、雨痕、痕迹化石等。1.波痕:是在流水(风)的作用下,沙质沉积物移动时所形成的沙纹或沙波。流水 和 风 成波痕的横断面是不对称的,浪成波痕 则是对称的。波痕形态一般用波长( L)和波高( H)来描述。165 34165 35不对称波痕165 36不对称波痕165 37波痕形态165 38165 39五、沉积岩的构造2.干裂(泥裂):露出水面的 软泥沉积物 等受到阳光曝晒后,干裂而成的不规则多边形网状裂隙,其断面呈“ V”字形,尖端指向岩层底面,裂隙中常被上覆沉积物充填。常出现于河滩、湖滩、海滩的泥质、粉砂质沉积物中。165 40干裂(泥裂)165 41现在的干裂165 42五、沉积岩的构造3.痕迹化石:是古生物在沉积物表面或表层内停息、爬行、居住、摄食等活动而保留下的痕迹。如爬行痕迹、钻行的管穴、栖息痕迹等。三叶虫栖息痕迹165 43五、沉积岩的构造(三)变形层理构造未固结的沉积物饱含水份,或呈塑性状态,由于重力或偶然性震动(地震等)很容易发生沿斜坡滑动、沉陷等,使沉积物的层理变形而产生变形层理构造。多出现于粘土岩、粉砂岩、碳酸盐岩中。常见的有:层理褶皱复杂,多层包卷。是饱含水分的沉积物受流水揉搓变形而成。层理被揉皱成复杂的褶曲,是水底滑坡所致。常见水底斜坡地带,是 海底滑坡 的良好标志。165 44六、沉积岩层理的基本类型(一)有关概念细层:是层理的最小单位,厚度很小(数毫米至数厘米),是在 某一时刻 内同时沉积下来的沉积层,反映水流很缓慢或近于静水的环境中。细层的厚度、倾角、倾向与水的流速、流向有关,是研究古水流动态所必须测量的数据。165 45六、沉积岩层理的基本类型层系:是相邻的许多在成分、结构、厚度、倾向、倾角等诸方面相似的 细层 组成的细层系列。它由上、下层面限定,是在一段时间内相对稳定的水流条件下产生的层理特征。若流向和流速不变,将形成一个层系。若流向、流速发生变化,则形成细层倾向、倾角、厚度、内部结构完全不同的另外一个层系。165 46六、沉积岩层理的基本类型层系组:是由相邻的一系列相似的层系构成的层理序列。各层系间无明显间断,是在沉积条件 基本相同 环境下形成的。层(岩层):是沉积岩系的基本组成单位,它具有基本均一的成分、颜色、结构和内部层理构造。岩层与岩层之间有层面分开。细层 、 层系 、 层系组 是层(岩层)的内部构造。165 47六、沉积岩层理的基本类型层 往往以岩石类型(岩性)命名。如石灰岩层、石英砂岩层等。层 是在较大区域内沉积环境基本一致的条件下形成的沉积岩地质体,其厚度代表沉积物的堆积速度或地壳拗陷的程度。一般按厚度分为:块状层:厚度 大于 1 :厚度 1~ 0.5 度 0.1 :厚度 8六、沉积岩层理的基本类型层(岩层): 是沉积岩的 基本组成单位 ,具有基本一致的成分、颜色、结构和内部层理构造,是在较大区域内沉积环境基本一致的条件下形成的沉积岩地质体。层与层之间有层面分开。细层、层系、层系组都是 层 (岩层)的内部构造。层(岩层)的厚度代表沉积物的堆积速度或地壳拗陷的速度。165 49A-细层B-层系C-层系组层理的构成165 50六、沉积岩层理的基本类型(二)常见的层理类型主要有水平层理、波状层理、斜层理、透镜状层理、粒序层理和块状层理等。1 .水平层理:细层之间、细层与层系界面之间互相平行,并呈水平状,主要产于细碎屑岩(泥质岩、粉砂岩)和微晶灰岩中,细层可以连续或断续,细层厚度常常只有几毫米,反映是在 比较弱的水动力条件下悬浮物沉积形成 ,出现在 低能的环境 中。比如湖泊的深水区、泻湖和深海环境中。165 51水平层理165 52水平层理165 53水平层理165 54六、沉积岩层理的基本类型2.波状层理:细层呈波状起伏,总方向相互平行,并平行层系面,细层的波状形态是对称的或不对称的,连续的或不连续的。其成因有两种:一种是往复振荡的波浪造成的, 层理对称 ,多见于湖泊浅水带、海湾、泻湖环境的沉积物中;另一种是微弱的单向水流造成的, 层理不对称 ,多见于河漫滩沉积物中。165 55波状层理165 56六、沉积岩层理的基本类型3.斜层理:细层与层系界面斜交,且层系之间可以重叠、交错。是水流(风)形成的沙纹或沙波被埋藏以后在岩层剖面上所呈现出的构造特征。细层的倾向反映了介质的流向(风向),细层的厚度(相当于沙纹或沙波的高度)反映介质的流速。斜层理常用来作为水流动态(流速、方向、水深等)和沉积环境的重要标志。165 57大型斜层理165 58六、沉积岩层理的基本类型斜层理可细分为:单向斜层理、槽状交错层理、楔形层理等。单向斜层理槽状交错层理楔形层理165 59交错层理165 60交错层理165 61实验中沙波移动形成的交错层理外动力方向165 62六、质 小透镜体连续且较有规律地包裹于泥质层 中,砂岩透镜体内部又具有斜层理。多出现在潮汐沉积物中。165 63六、沉积岩层理的基本类型5.粒序层理:又叫递变层理,是无明显的细层界线,整个层理主要表现为粒度的变化,即 由下至上 粒度 由粗到细 逐渐递变 。它是浊流的沉积特征,比较常见。粒度由粗变细165 64六、沉积岩层理的基本类型6.块状层理:岩层自 下底面至上顶面 之间岩性均一,肉眼看不出其它内部层理构造。一般厚度大于 1m,是沉积物快速堆积的产物,甚为常见。也可为生物扰动所致。165 65第三节 陆源碎屑岩一 、 碎屑岩的一般特征二 、 砾岩和角砾岩三 、 砂岩四 、 粉砂岩五 、 粘土岩165 66陆源碎屑岩:是陆源碎屑沉积物经压实、胶结而成的岩石。分布很广,约占沉积岩总量的25% 。通常所说的碎屑岩,指的就是陆源碎屑岩,除非做特别说明。碎屑岩由碎屑和填隙物两部分组成,按碎屑粒度分为砾岩、砂岩、粉砂岩和粘土岩。一、碎屑岩的一般特征165 67一、碎屑岩的一般特征(一)碎屑碎屑岩中碎屑的含量大于 50%,是决定碎屑岩的基本组分。对碎屑的描述,一般包括碎屑成分、粒度、形状、表面特征等。屑岩中碎屑以石英最多,约 65%;长石次之约 15%,还有少量岩屑等。碎屑成分取决于母岩矿物的稳定性、粒度、搬运距离、埋藏等。碎屑一般分为矿物碎屑和岩石碎屑。165 68165 69一、碎屑岩的一般特征( 1)矿物碎屑指母岩机械破碎后呈单一状态出现的矿物颗粒。主要有石英、长石、云母等。石英: 主要由酸性侵入岩、石英-长石质片麻岩、石英片岩等母岩风化形成,在碎屑岩中分布最广。砂岩、粉砂岩中平均含量达 砾岩中含量较少,粘土岩中石英含量更少。石英一般呈粒状,棱角有磨圆,表面常因搬运呈灰白色,新鲜断面可见油脂光泽。165 70一、碎屑岩的一般特征长石: 主要由中酸性岩浆岩和片麻岩风化形成,易于破碎和水解,稳定性远小于石英。在碎屑岩中长石含量也远少于石英,砂质岩中平均含量为 10%~ 15%,粘土岩中约 4%。主要分布于粗砂岩中。碎屑岩中钾长石多于斜长石,呈粒状,未风化者呈肉红色,玻璃光泽。易风化成高岭土,表面不光洁,略带土黄色,硬度降低。165 71一、碎屑岩的一般特征云母: 在成分成熟度较低的砂岩和粉砂岩中,云母极为常见。白云母比黑云母抗风化能力强,常见其呈鳞片状分布于细砂岩、粉砂岩中。黑云母的稳定性较小,常分解为绿泥石和磁铁矿,在海相环境中可海解为海绿石。碎屑岩中,重矿物种类很多,有些抗风化能力强,分布广。如石榴石、刚玉等;有些抗风化能力弱,分布在靠近母岩区的地方。如橄榄石、辉石、角闪石等。165 72一、碎屑岩的一般特征( 2)岩石碎屑:岩屑是母岩经机械破碎而形成的岩石碎块,保留着母岩的结构特点,是判断母岩成分及沉积来源的重要标志。自然界中有各种岩屑。其中砾岩中岩屑种类多、含量高,砂岩中一般存在细粒结构及隐晶结构的岩屑,粉砂岩中几乎不存在岩屑。165 73一、碎屑颗粒的大小,是碎屑岩的基本特征之一,是矿物稳定性、抗风化强度、搬运距离的综合反映。碎屑粒度变化很大,自然界分布最多的是 2~ 屑的粒级划分如下表。165 74常用碎屑颗粒粒度分级粒度变细165 75一、主要用碎屑的圆度和球度来描述,以圆度最为常用。圆度: 指颗粒的棱和角被磨蚀、圆化的程度。利用圆度来研究碎屑沉积物的搬运距离、磨损强度、搬运方向等,有一定的地质意义。165 76① 尖棱角状 颗粒棱角尖锐,保持机械破碎时的形状。②棱角状 颗粒棱角比较尖锐,棱线或表面内凹或外凸,不显磨损痕迹。通常圆度可分为六级:尖棱角状、棱角状、次棱角状、次圆状、圆状和滚圆状。一、碎屑岩的一般特征165 77③ 次棱角状棱角清晰可见,但其顶缘已稍有磨蚀。④次圆状棱角已磨损而圆化,但其基本轮廓尚存,只是其棱缘、顶端呈弧形。一、碎屑岩的一般特征165 78⑤ 圆状棱角已全部磨损而消失,颗粒表面呈弧形,但颗粒原始轮廓仍保存,表面有 内凹或外凸 的弧面。一、碎屑岩的一般特征165 79⑥ 滚圆状棱角全部磨损,颗粒表面呈平滑的外凸弧面,无内凹外凸 现象。只能据其特征大致推断原始的颗粒形状。一、碎屑岩的一般特征165 80球度:指碎屑接近球体的程度。一般用球度系数 φ表示 :一、碎屑岩的一般特征轴 , 轴 , 轴 。显然,最大 φ值为 1,即球体;最小接近于零,即很薄的片状体。165 81一、碎屑岩的一般特征圆度和球度的区别:圆度和球度是两个不同的概念,相互之间并不存在依赖关系,即圆度好者,球度不一定高,如圆饼状砾石;球度高者,圆度也可能很差,如未磨损的石榴石晶粒。球度主要取决于原始的颗粒形状。搬运和沉积过程对颗粒球度的影响很大。例如球度很低的云母碎片很难沉积,搬运距离远;而球度好的石英砂则很容易沉积,并且球度越好,沉降速度越大。165 82(二)填隙物填隙物是碎屑颗粒间的粘土和化学沉淀充填物。其总量小于碎屑岩总体积的 50%,它对碎屑起胶结作用。粘土主要是与碎屑颗粒同时沉积的混入物,称为 杂基 或 基质 。化学沉淀物主要是碎屑颗粒沉积以后滞留或环流于颗粒之间空隙溶液中的溶解物,经化学沉淀作用而成,称为 胶结物 。一、碎屑岩的一般特征165 83一、碎屑岩的一般特征胶结物常见为硅质胶结、钙质胶结和铁质胶结。填隙物主要影响碎屑岩的孔隙度。砂岩孔隙度的变化主要受胶结程度所控制。按碎屑岩中填隙物充填空隙的方式不同,可分为 基底胶结 、 孔隙胶结 和 接触胶结 等胶结类型。165 841.基底胶结 碎屑互不接触,均匀分布于胶结基底之上,代表碎屑与胶结物同时沉积,快速堆积形成的;165 852.凝块胶结 与基底胶结类似,但碎屑分布不均匀,呈凝块状聚集。165 863.孔隙胶结 碎屑相互接触,胶结物充填于颗粒间的空隙,是碎屑在稳定的水流中先沉积成颗粒接触紧密的堆积体,颗粒空隙被成岩期化学沉淀物充填而形成胶结物。165 874.接触胶结 碎屑相互接触,胶结物仅粘着于颗粒接触点,形成于成岩 — 后生阶段,有的是原来的胶结物被淋滤掉;干旱地区沙层因毛细管作用也可只在颗粒接触处沉淀少量胶结物。165 885.充填胶结 孔隙胶结的胶结物被淋滤,又再次被次生胶结物充填。165 89二、砾岩和角砾岩砾石( 粒度> 2量大于 50%的碎屑岩叫砾岩。呈磨圆状者叫砾岩,呈棱角状者叫角砾岩。(一)角砾岩按成因分为 冰川角砾岩 、 洞穴角砾岩(洞穴垮塌形成的)、 滨岸角砾岩 (海岸垮塌形成的)、 构造角砾岩 (由构造形成的角砾岩)。165 90二、砾岩和角砾岩(二)砾岩1.按砾石成分分为 单成分砾岩 和 复成分砾岩 。2.据砾岩在地层上的意义可分为 底砾岩 和 层间砾岩 。底砾岩: 分布于地层的侵蚀面上,与下伏岩层呈不整合接触,常位于海进层序的底部,其存在说明与其下的不整合面有一定时期内的沉积间断;165 91二、砾岩和角砾岩层间砾岩:是流水冲刷底部 弱固结 的沉积物后破碎、堆积而成,砾石成分和下伏岩层基本一致,同时出现底冲刷面,它仅作为冲刷作用的标志,并不代表地层上的沉积间断 。砾岩中的矿产以金矿最重要。如南非的“ 兰德 ” 式金矿;加拿大、巴西、前苏联也有此类金矿产出。砾岩中的砾石,可为古沉积环境研究提供宝贵资料。如古流向、搬运距离等。165 92砾岩的野外露头165 93三、砂岩(一)砂岩的一般特征粒度为 2~ 量大于 50%的陆源碎屑岩称为砂岩。砂岩分布很广,在沉积岩中仅次于粘土岩而居第二位,约占沉积岩总量的 1/ 3左右 。碎屑成分以石英、长石、岩屑为主,有少量云母和重矿物(锆石、磁铁矿等),可以混杂有少量杂基;胶结物常为硅质、铁质或钙质等。165 94三、砂岩(一)砂岩的一般特征砂岩按其粒级分为:粗砂: 2~ 粗砂岩中砂: 中砂岩细砂: 细砂岩常见岩石类型有石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩。165 95三、砂岩研究砂岩具有重要的实际意义:1、砂岩是很好的建筑石料。2、在砂和砂岩中常富集金、铂、锡石、黑钨矿等矿物,构成重要的砂矿床。3、砂岩还可作为良好的储油层和储水层。我国大庆油田、胜利油田的石油大多储存在砂岩中,世界上约有 50%以上的油田为砂岩储油。165 96三、砂岩(二)石英碎屑在 90%以上的砂岩。颜色大都为灰白色,或略带浅红、浅黄等色。除石英碎屑外,还有正长石、微斜长石和少量酸性斜长石等。胶结类型多种。胶结物多为硅质,次为钙质、铁质。颗粒圆度高,分选好。波浪和交错层理较为发育。165 97三、砂岩石英砂岩的波浪和交错层理较发育,一般呈不厚的稳定层状产出,这类砂岩极为常见,约占砂岩总量的 1/ 3。石英砂岩有良好的孔隙度和渗透率,是良好的透水层和储油层,是水文和石油部门研究的重点。四川侏罗系地层中发现了湖相沉积的长石质石英砂岩,是良好的储油层。世界上已发现的高产油田中,有不少是在石英砂岩储油的。165 98三、碎屑组分中长石含量大于 25%、岩屑含量小于 25%的砂岩。包括 长石砂岩 和 岩屑长石砂岩 。长石砂岩的颜色多为红色,风化后可呈浅灰色或灰白色。胶结物常为钙质,有时为铁质,硅质较少,胶结类型多为接触或孔隙胶结。颗粒常为中至粗粒。分选性和磨圆度变化较大。分选差、棱角状和分选好、圆度高的碎屑均可出现。165 99长石砂岩可作为透水层和储油层。我国东部许多中、新生代湖盆中都有长石砂岩,其长石新鲜,表面光洁,杂基含量少,钙质胶结、胶结物量少,孔隙或接触式胶结,是良好的储油岩层和透水层。三、砂岩165 100三、砂岩3.岩屑砂岩类:是岩屑含量 >25%,长石含量 1000%以上的火山碎屑岩的结构。火山角砾结构: 是 10020%以上的火山碎屑岩的结构。凝灰结构: 是 2上的火山碎屑岩的结构。火山尘结构: 是主要以 <65 125火山碎屑岩的分选很差,棱角尖锐,少有磨圆痕迹。一般火山碎屑岩不具层理,为块状构造。但水携或风携的火山碎屑岩具有层理,一般为交错层理或平行层理等。火山碎屑岩中可见到 自下而上 粒度由粗变细的 正粒序 层理,以及 自下而上 由细变粗的 逆粒序 层理。向熔岩过渡的火山碎屑岩有时可见到气孔、杏仁构造和假流纹构造。一、火山碎屑岩的特征165 126二、火山碎屑岩的分类及特征火山碎屑岩的分类,一般是根据火山碎屑物质的含量来划分基本类型,然后再根据粒度划分出不同的亚类。一般可将火山碎屑岩分为五大类:(一)火山碎屑熔岩类(二)熔结火山碎屑岩类(三)正常火山碎屑岩类(四)沉火山碎屑岩类(五)火山碎屑沉积岩类165 127165 128二、火山碎屑岩的分类及各类特征(一)火山碎屑熔岩类是火山碎屑岩向熔岩过渡的一个类型。熔岩基质中可含 90%~ 10%的火山碎屑物质,基质中有时可见气孔和杏仁构造。按主要碎屑的粒度可分为 集块熔岩 、角砾熔岩 和 凝灰熔岩 。165 129二、火山碎屑岩的分类及各类特征(二)熔结火山碎屑岩类来自火山爆发的火山碎屑物,经熔结方式而形成的一类火山碎屑岩。火山碎屑物占 90%以上,以塑变碎屑为主。塑变碎屑呈深色,为焰舌状、撕裂状,呈定向排列时,可构成假流纹构造。熔结火山碎屑岩,呈致密块状,貌似熔岩,常具垂直层面的柱状节理及平行层面的板状节理,所以在地形上常形成陡壁。165 130(三)正常火山碎屑岩类由火山爆发所产生的火山碎屑物(> 90%),经压实方式为主形成的一类岩石。按 碎屑物粒度大小 可分为: 集块岩 、 火山角砾岩 和 凝灰岩 等,以凝灰岩分布最广。按 原始岩浆成分 有 玄武质 、 安山质 、 流纹质 等,以流纹质的最为常见。二、火山碎屑岩的分类及各类特征165 131二、火山碎屑岩的分类及各类特征1.集块岩: 主要由粒径大于 100 50%),常有火山角砾等。火山碎屑棱角状,分选极差,成分和粒径分布不均,呈斑杂构造,常分布在火山口附近。2.火山角砾岩: 主要由大小不等的火山角砾组成(> 50%)。分选差,具火山角砾结构,不具层理,块状构造。常分布在火山口附近。火山碎屑物一般小于 2离火山口堆积,分布广。凝灰岩颜色多样,多孔疏松,有粗糙感,典型凝灰结构,分选差、颗粒细。165 132(四)火山碎屑岩类火山碎屑物占 50%~ 90%,其它成分为正常的陆源或盆内沉积物,包括岩屑、晶屑和玻屑。本类岩石在火山岩地区分布很广,代表火山喷发作用的间断,据此可了解火山喷发旋回情况。二、火山碎屑岩的分类及各类特征165 133(五)火山碎屑沉积岩类其成分主要为正常的陆源沉积物,而火山碎屑物质的含量只占 50~ 10% 。所以,本岩石类型应属于陆源沉积岩类,其特点在此不重述。二、火山碎屑岩的分类及各类特征165 134第五节 碳酸盐岩一 、 一般特征二 、 主要岩石类型165 135第五节 碳酸盐岩一、碳酸盐岩的一般特征碳酸盐岩主要由方解石和白云石组成,分别形成石灰岩和白云岩。分布广,约占沉积岩总量的 五分之一 至 四分之一 。约占我国沉积岩总出露面积的 55%,广泛分布于各个地质时代的地层中。165 136(一)碳酸盐岩的成分碳酸盐岩的物质组成可分三类:1、碳酸盐矿物:主要是方解石、白云石,还有菱镁矿、菱铁矿等。2、陆源碎屑混入物:主要是石英、长石和粘土。3、非碳酸盐的自生矿物:主要如海绿石、黄铁矿、石膏、硬石膏及自生的石英等。一、碳酸盐岩的一般特征165 137碳酸盐岩按主要矿物成分分为 石灰岩 、白云岩 两个基本类型,它们之间以及和粘土岩、碎屑岩之间常存在着过渡类型,以 5%~ 25%、 25%~ 50%的含量界限进行划分和命名:一、碳酸盐岩的一般特征165 138(二)碳酸盐岩的结构碳酸盐岩矿物成分简单,但成因复杂:有机械沉积、生物和化学沉积,也有交代作用形成的,不同成因产生的岩石结构完全不同。碳酸盐岩结构主要有 粒屑结构 、 生物骨架结构 和 晶粒结构 。1.粒屑结构 是在沉积盆地内部由化学作用、生物作用和波浪的机械作用形成的“碎屑状”堆积物,成分均为碳酸盐, 不是陆源碎屑 。常见有内碎屑、生物碎屑和鲕粒等。165 139竹叶状灰岩典型的内碎屑结构165 140一、碳酸盐岩的一般特征2.生物骨架结构 由原地固着生长的群体造礁生物构成,孔隙可充填泥晶和亮晶。3 .晶粒结构 是化学作用、生物化学作用、交代作用和重结晶作用形成的碳酸盐晶粒。按晶粒大小分为:巨 晶:粒度> 4粗晶:粒度 4~ 1 晶:粒度 1~ 晶:粒度 晶:粒度 晶:粒度< 65 141(三)碳酸盐岩的构造常见层理、波痕、缝合线、叠锥等;也见叠层构造、鸟眼构造和示底构造等。缝合线 :在垂直层面的断面上呈现出类似头盖骨接缝的线状裂隙,多平行层面,是岩石受到压力后发生不均性溶解所致。165 142叠层构造 :是蓝绿藻类分泌的粘液将细屑碳酸盐物质逐层粘结后硬化而成,因季节变化藻类分泌物的多少有变化而出现纹层。具叠层构造者称叠层石。 现代叠层石广泛分布于潮汐浅水带,是良好的环境标志。鸟眼构造 :在隐晶状石灰岩或白云岩中,常见大致平行层理排列的鸟眼形孔隙,约1~ 3间被 亮晶 方解石、石膏充填。多出现于潮汐带形成的灰岩。一、碳酸盐岩的一般特征165 143叠锥 : 由一系列圆锥面套叠而成,锥体垂直层面,在层面上呈同心环状分布,在纵剖面上呈一系列套叠的“ V”字,石灰岩中最为常见,成因和缝合线相同。一、碳酸盐岩的一般特征165 144一、碳酸盐岩的一般特征示底构造:碳酸盐岩的原生孔洞有两种不同的充填物:在孔洞的底部,为泥屑、粉屑等内碎屑充填,颜色较暗;孔洞的顶部为亮晶方解石充填,颜色较浅,两者界面平直,能指示岩层的顶和底。两种充填物代表不同时期、不同成因(沉积物内部 机械沉积 和 化学沉积 )的充填作用,两者之间界面与当时的水平面平行。165 145二、主要岩石类型1.竹叶状灰岩: 是典型的砾屑灰岩。砾屑呈饼状或长椭球形,因断面呈长条形似竹叶而得名。砾屑圆度高、大小不一,系碳酸盐软泥经潮水、河水等的磨蚀而成。2.生物碎屑灰岩: 岩石含各种生物遗体或碎片。胶结物是泥晶、隐晶或亮晶方解石。如纺缍虫灰岩、海百合灰岩等。165 1463. 鲕粒灰岩: 鲕状结构(> 50%),鲕粒间的填隙物是亮晶或隐晶方解石。形成于温暖浅水、搅动剧烈、蒸发强烈环境。4.藻灰岩 :为原地形成的生物化学灰岩。某些钙质藻类体内含有大量针状碳酸钙,死亡后产生钙质堆积物,固结后形成。二、主要岩石类型165 1475.泥灰岩: 是含 25~ 50%粘土的石灰岩。岩石细腻,风化面光滑,多呈薄层状层理,多产于淡水湖泊中。6.白云岩 :主要由白云石组成(> 50%),常含方解石、粘土混入物。多为灰白色,呈刀砍状裂隙。按晶粒大小命名,如隐晶白云岩、细晶白云岩等。二、主要岩石类型165 148第六节 硅质岩、蒸发岩、煤及油页岩一、 硅质岩二、 蒸发岩三、 煤及油页岩四、 其它沉积岩类165 149第六节 硅质岩、蒸发岩、煤及油页岩一、硅质岩指由化学作用、生物作用和某些火山作用形成的富含 包括机械作用形成的石英砂岩。硅质岩的主要矿物成分是蛋白石、玉髓和石英,多为胶状结构、隐晶结构、生物结构等。岩石颜色多样,随杂质而异,常见灰白色、灰绿色或红色。岩石坚硬而脆,化学性质稳定,不易风化。165 150165 151一、硅质岩(一)主要岩石类型硅质岩的主要岩石类型有碧玉岩和燧石岩。1.碧玉岩主要由玉髓和细粒石英组成。常为红色、绿色、灰黄色;致密坚硬,具贝壳状断口;多为隐晶质,颗粒在 块状。主要分布于地槽区,常与海底火山岩共生,厚达数百米。165 152(一)主要岩石类型2.燧石岩局部产出,常呈结核状、透镜状或条带状夹层等,不构成稳定的硅质岩层。主要为蛋白石、玉髓和细粒石英;多为灰黑色,岩性坚硬,常与石灰岩共生。165 153(二)硅质岩的成因与分布硅质岩的成分主要是 来源于大陆母岩风化分解时产生的 可来自火山特别是海底火山喷出的凝灰物质被海水分解后产生的大量 质岩中以燧石岩和碧玉岩最多,主要分布于老地层中。生物成因的硅质岩都出现在白垩纪以后的年轻地层中。165 154二、蒸发岩是蒸发作用使可溶盐类发生沉淀而形成的岩石。有卤岩、硫酸盐岩等,以卤岩和硫酸盐岩分布最多。蒸发岩由各种蒸发矿物组成,常见石盐、钾盐、石膏、硬石膏、芒硝、苏打等。常见结晶粒状结构,块状构造、层状构造和结核状构造,也见底辟构造:形成与盐盆地基底起伏有关。165 155三、煤及油页岩煤和油页岩属于有机成因的沉积岩,是固态的可燃有机岩。(一)煤和油页岩的形成1.泥炭化(或腐泥化)阶段:在 死水沼泽 ,高等植物主要成分被掩埋,细菌不能分解而形成腐泥;在 活水沼泽 被分解形成另一类型的煤-残殖煤。湖泊中的低等植物(藻类)和浮游生物遗体被掩埋进入还原环境,在细菌作用下遗体腐烂分解,形成腐泥。如果矿物质含量高又具有页理,就形成油页岩。165 156三、煤及油页岩2.煤化阶段:腐泥在上覆沉积物压力下,水分被挤出,体积缩小、致密,腐植酸逐渐减少,碳含量逐渐增多,于是泥炭-褐煤。盆地继续下沉,沉积物不断加厚,褐煤沉入较深部位。在较高温度、压力下,进一步发生变化:结构更加紧密,比重加大,产生粘结性,出现光泽,于是转化为烟煤,致密,性脆易碎,具明显层状构造。烟煤进一步变化为无烟煤,质地致密,结构均一,硬度大,比重高,无层状构造。165 157煤的形成条件:( 1)源源不断的植物供应;( 2)温暖而潮湿的气候有利于植物的发育,也有利于植物转化为煤的生物化学过程;( 3)死水盆地有利于植物遗体堆积;(
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本文标题:第4章 沉积岩
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