沉积学 第一章 概论

课时教学实施方案课程：沉积岩及沉积相授课班级：资源专1201-1202 授课学期：2012-2013学年2教案第一章沉积岩的概述导入新课：沉积岩在地球表面分布非常广泛，据统计，地壳表面约有75%面积被沉积岩所覆盖，而在我国沉积岩分布面积占77.3%，在沉积岩中蕴藏着十分丰富的沉积矿产，因此，我们必须进一步认识沉积岩，掌握其特征，分布规律从而研究它与石油天然气的关系。

第一节沉积岩的一般特征一、沉积岩的定义1）沉积岩（sedimentary rock)：是在地壳表层条件下由母岩风化产物、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、沉积作用和沉积后作用而形成的岩石。

2）特征：1、地壳表层条件----形成环境2、沉积岩的原始物质----物质基础3、一系列作用----形成作用4、一类岩石----结果二、沉积岩的物质成分在化学成分上，沉积岩中Fe2O3多于FeO，K2O多于Na2O，岩浆岩则与此相反。

因为地表环境富含水和二氧化碳，所以沉积岩中水和二氧化碳的含量也明显比岩浆岩中的高。

矿物成分的特征：1.高温矿物罕见：橄榄石、辉石、角闪石等铁镁矿物及基性斜长石不出现/甚少。

2.低温矿物富集：钾长石、酸性斜长石和石英在沉积岩中也广泛存在。

3.沉积岩中有特有的自生矿物：氧化物和氢氧化物、粘土矿物、盐类矿物、碳酸盐矿物——在地表的常温、常压并富含O2、CO2、H2O的条件下生成，又称为自生矿物。

三、沉积岩的颜色颜色是沉积岩重要的直观特征，它不仅反映岩石本身的物质成分、沉积环境及成岩后的次生变化，对鉴定岩石具有重要意义，而且还可作为地层划分与对比和推断沉积环境的重要标志之一。

其中起决定作用的是岩石中所含色素（染色物质）。

沉积岩的颜色按成因可分为原生色和次生色。

原生色又进一步分为继承色和自生色。

1、原生色：1）继承色主要取决于岩石中所含矿物碎屑的颜色，常为碎屑岩所具有，如长石砂岩呈红色是继承了母岩中红色长石颗粒的颜色；2）自生色是在沉积成岩阶段由自生矿物造成的，为大部分粘土岩、化学岩所具有。

第一章：绪论一：沉积学的概念、研究内容、研究意义。

1：沉积岩石学是研究沉积岩的物质组成、结构构造、分类及其形成作用过程、沉积环境的一门学科。

侧重于岩类学研究。

沉积学是在沉积岩石学基础上发展起来的，主要研究沉积物的来源、沉积条件、沉积环境、沉积作用和成岩作用的一门学科。

侧重于成因研究。

古地理学（岩相古地理学）是对一定地质历史时期形成的地层进行沉积相分析，研究不同地区的沉积环境条件及其相互关系，再造当时的海陆分布、自然地理和气候特征的一门学科。

2：沉积学与古地理学的主要研究内容（1）研究沉积物的来源；（2）沉积物的沉积条件和沉积机理，特别是有益沉积矿产的形成机理与富集条件、赋存规律；（3）沉积相分析，恢复沉积岩（包括沉积矿产）形成时的古地理环境、古气候条件、大地构造背景、生物特征以及沉积物供应（物源）条件。

3：沉积学与古地理学的研究作用和意义（1）沉积相分析是地质学领域的一门重要学科，主要任务是重建地质历史时期的沉积环境，是沉积学研究的高度概括和最后总结。

（2）古环境研究是一项综合性很强的工作，不仅要求研究者具有比较广泛的地质学基础，而且还要有活跃的学术思想。

（3）研究沉积矿床（包括煤、油、气、油页岩、油砂等能源矿床；金属及非金属等层控矿床）的特征（4）研究分析储集体（石油、天然气、水、包括砂岩、碳酸盐岩、页岩等）的性质（5）可以记录历史。

生命、有机质、热、构造、盆地、气候、海平面变化等演化历史（6）是地质学基础二：沉积岩的形成过程（一）母岩的风化与剥蚀作用阶段地表和接近地表的岩石，在温度变化、水、空气及生物的作用和影响下所发生的破坏作用称为风化作用1：物理风化作用：岩石只发生机械破碎而化学成分未改变的风化作用。

引起物理风化的主要因素有：温度的变化、晶体生长的应力、重力作用、生物的生活活动，水、冰、风的破坏作用。

作用方式：温度变化、冰劈作用、盐岩结晶物理风化的结果是使母岩崩解，形成各种碎屑物质。

2：化学风化作用：指岩石在氧、水和溶于水中的各种酸的作用下，遭受氧化、水解和溶滤等化学变化，使其分解并产生新矿物的作用。

第一章绪论第一节沉积岩与沉积岩石学1.沉积岩的概念、形成条件以及其形成要经历的过程★★★★★2.沉积岩的基本特征（特别是与岩浆岩的区别）★★★3.沉积岩石学及其发展历史★第二节沉积岩的分类1.沉积岩的分类★★★★★第二章沉积岩的形成本章按沉积岩形成过程分为沉积岩原始物质的形成、沉积物的搬运和沉积作用和沉积后作用三节，重点是“沉积岩原始物质的形成”中“母岩的风化作用及其产物”、“沉积物的搬运和沉积作用”中“碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用”以及“沉积分异作用”原理。

第一节沉积岩原始物质的形成1.沉积岩的形成阶段★★★★★2.风化作用★★★3.元素迁移系列★★★4.主要矿物的风化特征(特别是钾长石) ★★★5.母岩风化的阶段性及其特征（以玄武岩为例）★★★★★6.母岩风化产物类型（碎屑残留物质、化学风化物质、溶解物质）★★★★★7.风化壳★★★8.沉积物的四大来源（母岩风化产物、生物物质、深源物质、宇宙物质）★★★★★第二节沉积物的搬运和沉积作用1.沉积物被搬运和沉积的方式★★★★★2.牛顿流体和非牛顿流体（牵引流和重力流）的概念和区别★★★★★3.层流、紊流和雷诺数★★★4.缓流、急流和佛罗德数★★★5.Fr与流态的关系★★★★★6.流体搬运碎屑物质的方式（推移和悬浮）★★★★★7.尤尔斯特隆图解：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★★★8.机械沉积作用★9.碎屑物质在流水搬运过程中的变化（矿物成分、粒度、颗粒形状）★★★10.碎屑物质在海湖水体、空气和冰川中的搬运和沉积作用★★★11.化学搬运和沉积作用★★★12.生物搬运和沉积作用★★★13.沉积分异作用、机械沉积分异作用和化学沉积分异作用的概念★★★★★14.机械沉积分异作用和化学沉积分异作用的关系及其地质意义★★★15.正常沉积作用和事件沉积作用及其两者关系★★★第三节沉积后作用1.掌握沉积后作用的概念★★★★★第三章本章学习内容包括两部分：1.陆源碎屑岩的物质成分：化学成分，结构组分类型、特征及成因，成分成熟度。

第一章绪论1.沉积岩的概念：组成地球岩石圈的三大类岩石（沉积岩、岩浆岩、变质岩）之一。

在地壳表层条件下，由母岩的风化产物、火山物质、生物来源物质、宇宙物质等沉积岩的原始物质，经搬运作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。

2.搬运和沉积的方式：1）物理搬运和沉积作用 2）化学搬运和沉积作用3）生物搬运和沉积作用3.沉积岩中矿物成分的特征：1）高温矿物罕见 2）低温矿物富集3）特有的自生矿物第二章沉积岩的形成及演化1.风化作用概念：地壳表层岩石的一种破坏作用；因温度的变化，水以及各种酸的溶蚀作用、生物的作用以及各种地质营力的剥蚀作用等，地壳表层的岩石处于不稳定状态，逐渐遭受破坏，转变为风化产物的过程。

2.分类：按性质分:①物理风化作用②化学风化作用③生物风化作用3.元素迁移序列4.岩石风化程度1）石英：石英在风化作用中稳定性极高，它几乎不发生化学溶解作用，一般只发生机械破碎作用。

2）长石：风化稳定性仅次于石英，在长石类矿物中，钾长石的稳定性较高，多钠的酸性斜长石次之，中性斜长石又次之，多钙的基性斜长石最低3）云母：白云母的抗风化能力较强，黑云母的抗风化能力较弱4）铁镁硅酸盐矿物，抗风化能力较差。

稳定性：橄榄石<辉石<角闪石5）碳酸盐矿物：稳定性低，易溶于水；干旱条件近源快速堆积可形成岩屑6）粘土矿物：很稳定(自身是在风化条件下或沉积环境中生成)7）硫酸盐矿物、硫化物矿物、卤化物矿物：风化稳定性差，最易溶于水8）岩浆岩及变质岩中的一些次要矿物或副矿物：差别很大5.为什么造岩矿物风化稳定性差别如此之大？1）造岩矿物分化分异作用2）矿物的结晶温度（鲍文反应序列）3）矿物的晶体化学性质6.母岩风化的四个阶段性：机械破碎阶段饱和硅铝阶段酸性硅铝阶段铝铁土阶段7.母岩风化产物：1）碎屑残留物质：主要是母岩的岩屑和矿物碎屑，在风化作用的第一阶段最为发育 2）新生成的矿物：主要指在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 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Cl、S、Ca、Na、Mg、K、Si、Fe、Al、P等8.风化壳概念：由风化残余物质(包括碎屑残留物质和新生成的化学风化矿物)组成的地表岩石的表层部分，叫风化壳或风化带。

第一篇总论第一章绪论一、沉积岩的基本概念及基本特征1、沉积岩概念沉积岩：是在地壳表层的条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分，经搬运作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。

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。

2、“地壳表层”地壳表层是指大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈的上层。

这是包围地球表面的一个圈层。

沉积岩就生成在这个层圈中。

所以可以把它称作沉积岩生成圈或沉积圈。

3、“地壳表层条件”1）、温度：地壳表层的温度变化范围不大。

非洲中部地表最高温度可达85℃，俄罗斯西伯利亚北部勒拿河右岸北极圈内的维尔霍扬斯克最低温度达-70℃。

地表的最大温差150—160℃左右。

2）、压力：海平面的压力为1atm，山区不到1atm， 200m水深的浅海海底压力约为20atm，最深海海底的压力约为1000atm以上。

绝大部沉积岩形成的压力在1~20atm的范围内。

3）、水和大气的作用：水和大气是母岩风化的主要营力，也是母岩风化产物以及火山物质等搬运的主要介质；绝大多数沉积岩都是在水体中沉积的，所以有些人把沉积岩称作“水成岩”。

其实水成岩只是沉积岩的一部分，还有主要由风作用形成的“风成岩”和主要由冰川作用形成的“冰碛岩”。

4）、生物作用和生物化学作用：生物作用和生物化学作用也是沉积岩形成的重要因素。

生物礁石灰岩、硅藻岩和煤等主要是由生物遗体形成的，此即所谓的“生物岩”。

有些沉积岩是在生物作用的影响下或参与下，通过生物化学作用形成的，则称为“生物化学岩”。

5）、事件沉积作用：目前已发现的事件沉积作用及其岩石类型，如沉积物重力流和浊积岩、风暴沉积作用和风暴岩、洪水沉积作用和洪水岩、等深流沉积作用和等深积岩、地震沉积作用和震积岩、火山爆发—沉积作用和火山碎屑沉积岩以及陨石雨作用和陨石岩等。

它们与其它正常沉积作用和沉积岩共生在一起。

二、沉积岩的分布1、沉积岩的分布1沉积岩在地壳表层分布甚广，陆地面积的大约3/4为沉积物（岩）所覆盖着，而海底的面积几乎全部被沉积物（岩）所覆盖。

第一部分: 分析原理Part One Analysis Principle第一节：沉积作用§1.1 物理作用（Physical Process）物理作用主要讨论搬运介质与固体颗粒间的关系。

一、搬运介质(Transporting Media)按照搬运方式不同，把搬运介质分为重力流和牵引流两种类型。

1、牵引流（Fluid flow）搬运介质运动带动固体颗粒运动，水和空气是牵引流的主要介质。

运动方式：层流（Laminar flow）: 流体分子呈直线运动。

紊流（Turbulent flow）: 流体分子运动轨迹不规则2、重力流（Gravity Flow）通常称为高密度流(dense flow), 在重力作用下，沉积物不稳定而移动⇒带动水介质运动⇒水介质与沉积物充分混合，进而形成富含沉积物的流体二、沉积物颗粒（Sediment grains）当流体流动所产生的上举力与牵引力超过沉积物颗粒的重力和吸附力时，颗粒开始移动。

在细粒沉积物中，颗粒主要受吸附力的作用；在粗粒沉积物中，颗粒主要受重力的作用。

细粒沉积物中颗粒的启动速度比粗粒沉积物中颗粒的启动速度大；但细粒颗粒的沉降速度比粗颗粒的沉降速度小。

§1.2 生物作用（Biological Processes）1. 潜穴与钻孔（Burrowing and Boring ）潜穴（Borrowing）：生物因生存或寻找食物而在松散沉积物内（未固结的沙和泥内）所形成的孔洞。

钻孔（Boring）：生物因生存或寻找食物而在坚硬岩石内（即固结的沙和泥内）所形成的孔洞。

2. 生物扰动（Bioturbation）生物活动过程中，对原有的沉积物和沉积构造进行改造，致使沉积纹层发生断裂和位移。

3. 团粒化（Pelletization）生物将消化后的沉积物呈团粒状产出。

团粒大小为1mm ~1cm。

由于团粒容易遭破坏，因此团粒在碳酸盐岩中较发育（由于其快速胶结作用），而在碎屑岩中不发育。