沉积岩的主要特征与分类
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沉积岩的成因及分类特征
沉积岩:沉积岩曾经有过另一个名称,叫水成岩。组成沉积岩的物质是一些砾石、砂、粘土、灰泥和生物残骸等松散物质(这些物质大多来自风化的岩石,其次是火山喷发物、有机物和来自宇宙的一些物质)。这些物质有的是溶解在水里的。更多的则是被水搬运,它们逐年累月地集聚起来并沉积,最终压实并变成了岩石。
沉积岩分布在地壳的表层。露出地面的面积约占75%。沉积岩种类很多,其中最常见的是页岩、砂岩和石灰岩,它们占沉积岩总数的95%。这三种岩石的分布随沉积区的地质构造和古代地理位置不同而不一样。总的说,页岩最多,其次是砂岩,石灰岩数量最少。沉积岩地层中蕴藏着绝大部分矿产,如煤、石油、非金属、金属和稀有元素矿产等。
水和风将陆地上的泥沙,碎石等物质带到江河湖海,这些物质一层层沉积下来,年长日久变成了岩石
我们知道了沉积岩是由一些松散的物质经过沉积而形成的。这些松散的物质来自各个不同地方(如磷质岩中的磷来自海洋生物骨骸或陆地的鸟粪)、不同时期、有不同的化学成分、经历过不同的化学变化过程等等。在形成沉积岩的漫长时间里,它们中的物质还会发生这样那样的变化,生成各种各样的岩石或矿物(如在强烈蒸发条件下,可出现石膏、硬石膏、石盐、镁盐或钾-镁盐,或天然碱、苏打等;如各种动植经沉积埋藏和细菌分解,可衍变为由碳、氢、氧不同比例聚合而成的有机酸、脂酸、醣、纤维素和有机碳等多种物质并最终构成煤、石油、天然气、油页岩等的主要成分。此外,微生物或细菌活动的参与还可以造成一些自然硫、锰、铁、铜、铅、锌、铀等在沉积岩中的聚集)。火山喷发可以带出多种元素,这些元素聚集到一起,可在沉积岩、沉积层内形成矿床。
沉积岩中含少量宇宙物质,如陨石、宇宙尘。宇宙尘的研究不仅可了解沉积岩本身,而且还可进一步了解各地质时代沉积岩形成时,天体可能发生的某些事件或变化。如在代表某一地质年代的沉积岩中,发现一层超乎寻常的宇宙物质,经过研究分析,科学家可以知道那时究竟发生了什么。
1 常见沉积岩的特征碎屑岩类
砾岩:粒径大于2mm的碎屑占50%以上,具砾状结构,层理发育差。砾石一般为圆或次圆状者称砾岩,砾石呈棱角和次棱角状者称角砾岩。主要由一种砾石成分(含量75%)组成的砾岩,称单成分砾岩,这样的砾岩一般分选性和磨圆度均好,如石英砾岩。砾石成分复杂者称复成分砾岩,一般分选不良,圆度变化也大。砾岩的胶结物有硅质、钙质、铁质和泥质等。
砂岩:粒径介于2-0.05mm之间的砂粒占50%以上,具砂状结构,各类层理均可发育,胶结物多硅质、钙质、铁质及泥质等。按砂粒大小可分为粗粒砂岩(粒径2-0.5mm)、中粒砂岩(粒径0.5-0.25mm)、和细粒砂岩(粒径0.25-0.05mm)。按成分又可分为石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩。石英砂岩中石英含量占75%以上,甚至95%以上,一般磨圆度高,分选好,颜色浅。长石砂岩中石英含量<75%,长石含量>25%,浅红色到浅灰色,圆度较差,分选中等或差。岩屑砂岩中石英含量<75%,岩屑含量>25%,甚至>60%,颜色深,圆度和分选都很差。
粉砂岩:粒径介于005-0.005mm的碎屑粒占50%以上,具粉砂状结构,多呈薄层状,水平或微波状层理,颗粒细小,肉眼难以辨认,放大镜下可识别石英颗粒或少量白云母。岩石断面粗糙,无滑感,可与粘土岩相区别。黄土则是未固结的粉砂,呈土黄色,松散状,层理不清,主要由石英、长石等粉砂组成,含粘土矿物及碳酸钙结核。
泥质岩类:分布最广的一类沉积岩,均为泥质结构,并常具水平层理,主要由各种粘土矿物组成。通常按固结程度分为以下三种:
粘土:未固结或弱固结的泥质岩,具吸水性和可塑性,在水中易泡软。单矿物粘土有高岭石粘土、蒙脱石粘土、水云母粘土等,但自然界多数为复矿物粘土。
泥岩:固结较紧的泥质岩,呈块状,吸水性和可塑性极弱,在水中不易泡软。成分较复杂,多水云母,含粉砂。
页岩:固结很好的泥质岩,成页片层,无吸水性和可塑性,水中不能泡软,可按其所含次要成分进一步命名,如炭质页岩、钙质页岩等。
碎屑岩的结构及特征
划分依据 结构类型 特 征 代表性岩石
颗粒大小 砾 状 颗粒直径大于2.0mm 砾岩
砂
状 颗粒直径为2.0~0.05 mm 砂岩
粉砂状 颗粒直径为0.05~0.005 mm 粉砂岩
泥 质 颗粒直径小于0.005 mm 泥岩、页岩
颗粒形状 棱角状 碎屑颗粒具尖锐的棱角,原始形状基本未变或变化很小 角砾岩
次棱角状 碎屑颗粒的棱角稍有磨蚀,尖角并不十分突出
圆棱状 棱角已经受到显著的磨损,但碎屑的原始轮廓还可以看出 急流角砾岩
浑圆状 颗粒的棱角均已全部磨掉,表面非常圆滑 石英砂岩
颗粒的分选性 分选性好 同一粒级颗粒集中的程度达到75%以上 粉砂岩、细砂岩等风成、海成岩
分选性中等 同一粒级颗粒集中的程度介于75~50%之间 砾岩
分选性差 同一粒级颗粒集中的程度不到50% 砾砂岩
火山碎屑岩结构特征
结构类型 基 本 特 征
集块结构 大于100mm的颗粒含量超过50%
火山角砾结构 2~100mm的颗粒含量超过50%
凝灰结构 小于2mm的颗粒含量超过50%,特点是碎屑的分选性极差,多具尖锐的棱角状,边缘锋锐
粘土岩结构特征
结构的分类原则 结构类型及特征
按颗粒大小及
相对含量分 砂泥质结构:含有5%~25%砂粒时,称含砂泥质结构;砂粒达25%~50%时,则称砂泥质结构
粉砂泥质结构:含有5%~25%粉砂时,称含粉砂泥质结构;粉砂含量达25%~50%时,则称粉砂泥质结构
泥质结构:几乎全由(或大于90%)0.01mm以下的细微质点组成,岩石均一致密
植物泥质结构:含有植物碎屑的粘土岩。为黑色页岩、碳质页岩等富含有机质的粘土岩所常有的结构
按组合形态 豆状结构:豆粒直径大于2mm,一般无同心圆结构
鲕状结构:鲕粒直径一般小于2mm,鲕粒本身常具同心圆结构,同心圆中心常是生物碎屑或矿物碎屑
砾状、角砾状结构:由粘土质沉积物受侵蚀作用所产生的碎屑又被粘土物质胶结而成
一、岩浆岩、沉积岩和变质岩的主要特征和类型 (1) 岩浆岩:是由地壳内部上升的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝而成的,又称火成岩。岩浆主要来源于地幔上部的软流层,那里温度高达1300℃,压力约数千个大气压,使岩浆具有极大的活动性和能量,按其活动又分为喷出岩和侵入岩。未达到地表的岩浆冷凝而成的岩石叫侵入岩。深成侵入岩颗粒较粗。浅成侵入岩颗粒细小或大小不均。喷出岩是在岩浆喷出地表的条件下形成,温度低,冷却快,常成玻璃质、半晶质或隐晶质结构,具有气孔、流纹等构造等。岩浆岩常见的如在地壳中分布很广的中粗粒结构的侵入岩——花岗岩, 气孔构造发育,黑色致密的玄武岩,流纹构造显著的酸性喷出岩——流纹岩等。 沉积岩:是地面即成岩石在外力作用下,经过风化、搬运、沉积固结等沉积而成。 岩浆岩主要特征是:①层理构造显著;②沉积岩中常含古代生物遗迹,经石化作用即成化石;③有的具有干裂、孔隙、结核等。常见的沉积岩有:直径大于3 毫米的砾和磨圆的卵石及被其它物质胶结而形成的砾岩,由2 毫米到0.05 毫米直径的砂粒胶结而成的砂岩,由颗粒细小的粘土矿物组成的页岩,由方解石为其主要成分,硬度不大的石灰岩等。 岩浆岩的主要类型,可以分为以下四类: 1、超基性岩类:二氧化硅含量小于45%,多铁、镁而少钾、钠,基本上由暗色矿物组成,主要是橄榄石、辉石,二者含量可以超过70%。其次为角闪石和黑云母;不含石英,长石也很少。这类岩石最常见侵入岩是橄榄岩类,喷出岩是苦橄岩类。 2、 基性岩类:化学成分的特征是SiO2为45-53%,Al2O3可达15%,CaO可达10%;而铁镁含量约各占6%左右。岩石颜色比超基性岩浅,比重也稍小,一般在3左右。侵入岩很致密,喷出岩常具有气孔状和杏仁状构造。。在矿物成分上,铁镁矿物约占40%,而且以辉石为主,其次是橄榄石、角闪石和黑云母。基性岩和超基性岩的另一个区别是出现了大量斜长石。这类岩石的侵入岩是辉长岩,分布较少;而喷出岩-玄武岩,却有大面积分布。 3、 中性岩类:化学成分特征是SiO2为53-65%,铁、镁、钙比基性岩低,Al2O3 16-17%,比基性岩略高,而Na2O+K2O可达5%,比基性岩明显增多。中性岩类岩石颜色较浅,多呈浅灰色,比重比基性岩要小。主要矿物为角闪石与长石,兼有少量石英、辉石、黑云母等。代表性岩石为闪长石、安山岩、正长岩与粗面岩。 4、酸性岩类:这类岩石的SiO2含量最高,一般超过66%,K2O+Na2O平均在6-8%之间,铁、钙含量不高。矿物成分的特点是浅色矿物大量出现,主要是石英、碱性长石和酸性斜长石,还有云母。暗色矿物含量很少,大约只占10%。代表性岩石为花岗岩与流纹岩。 二、沉积岩,又称为水成岩,是由成层堆积于陆地或海洋中的碎屑、胶体和有机物等疏松沉积物团结而成的岩石。同时也是三种组成地球岩石圈的主要岩石之一(另外两种是岩浆岩和变质岩)。在地球地表,有70%的岩石是沉积岩,但如果从地球表面到16公里深的整个岩石圈算,沉积岩只占 5%。沉积岩主要包括有石灰岩、砂岩、页岩等。沉积岩中所含有的矿产,占全部世界矿产蕴藏量的80% (2)沉积岩的主要特征: ①层理构造显著,富含次生矿物、有机质;②沉积岩中常含古代生物遗迹,经石化作用即成化石,即是生物化石;③具有碎屑结构于非碎屑结构之分,有的具有干裂、孔隙、结核等。通常情况下沉积岩由岩石碎屑、矿物碎屑、火山碎屑及生物碎屑等构成,其中包括砾、砂、粉砂和泥等不同粒级的物质。各粒级沉积物使沉积岩具有砾状结构、砂状结构、粉状结构或泥状结构。④沉积岩层面呈波状起伏,或残留波痕、雨痕、干裂、槽模、沟模等印模,或层内出现锯齿状缝合线或结核,均属沉积岩的原生构造特征。 沉积岩的主要类型:1、碎屑岩类主要指母岩风化碎屑经搬运再堆积后胶结而成的岩石,包括①砾岩与角砾岩;②砂岩在沉积岩中分布仅次于黏土岩。它是由粒度在2~0.1毫米范围内的碎屑物质组成的岩石。在砂岩中,砂含量通常大于50%,其余是基质和胶结物。碎