沉积相(沉积岩石学)

沉积相的基本概念和分类及研究进展一、沉积岩概述1.定义沉积岩是在地壳表层条件下，由母岩风化产物、火山物质、有机物质等沉积岩原始物质成分（沉积物），经搬运作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。

它是地壳中三大岩类之一，具有岩石的共同属性；是地壳中地质作用的产物；在一定的地质条件和环境中是稳定的；是矿物的集合体。

2.基本特征①沉积岩(主要)是外动力地质作用的产物，形成并稳定在地壳表层。

②沉积岩与岩浆岩、变质岩具有相似的矿物成分和化学成分，但仍有很大差别。

外动力地质作用③生物在沉积岩的形成过程有着重要的作用与意义。

④沉积岩具有特殊的复杂多样的结构与构造。

⑤沉积岩形成过程的空间与时间跨度大，阶段性明显，分异作用普遍。

3.分布沉积岩在地壳表层分布十分广泛。

具体地说，①面积陆地的大约3/4被沉积物（岩）所覆盖,而海底几乎全被沉积物（岩）所覆盖。

②体积沉积岩约占岩石圈体积的5％，而岩浆岩和变质岩约占95％。

③厚度沉积岩在地壳表层各处的具体厚度变化很大。

有的地方可达几十公里，如高加索地区，仅中生代和新生代的沉积厚度就达20～30km；但有的地方则很薄，甚至没有沉积岩的分布，直接出露着岩浆岩和变质岩。

④分布区域现代和古代沉积物大量沉积的场所为：大陆边缘和大陆内部的拗陷带。

4.分类沉积岩的分类是沉积岩石学研究中要解决的首要问题之一。

①分类的原则A.分类要明确清晰而有系统性，要正确反映客观事实的内在联系。

B.分类切记要能够便于应用和操作。

②综合分类（冯增昭，1982，1992）首先根据沉积岩的形成作用划分大类和基本类型，然后根据粒度、主要成分特征及是否可燃等细分。

我们采用的分类方案。

二、沉积相的基本概念1.环境的概念环境是指地球表面的地理景观单元。

如山地、高原、冲积平原、河流、湖泊、海洋等。

2.沉积环境沉积作用进行的自然地理环境，是物理上、化学上和生物学上有别于相邻地区的一块地表（塞利，1970年）。

即是说有沉积物堆积并保存的环境区域，如河流、湖泊、三角洲、滨海、浅海、深海等。

沉积岩石学书籍如下：
1.《沉积岩石学》（第五版）：这本书是中国沉积岩石学领域的经
典教材，系统介绍了沉积岩石学的基本原理和应用方法，包括沉积岩的形成、组成、结构和构造等方面的知识。

2.《现代沉积学》：这本书介绍了现代沉积学的基本概念、原理和
应用，涵盖了沉积环境、沉积物、沉积体系、古地理和古气候等方面的内容，是了解现代沉积学的必备参考书。

3.《岩相古地理基础和工作指南》：这本书是岩相古地理学领域的
经典著作，详细介绍了岩相古地理学的基本原理、研究方法和技术手段，包括沉积相分析、古地理重建和沉积盆地分析等方面的内容。

4.《沉积学原理》：这本书系统介绍了沉积学的原理和应用，包括
沉积物的形成、搬运和沉积过程，沉积环境和沉积体系的分析方法，以及沉积岩的组成和结构等方面的知识。

5.《古海洋学》：这本书主要介绍了古海洋学的形成和发展，以及
古海洋环境的重建和分析方法，包括古海洋物理、化学和生物等方面的内容，对于了解地球历史和环境变化具有重要意义。

（一）碎屑岩的成分1、碎屑岩由碎屑成分和填隙物成分（杂基、胶结物）组成。

2、碎屑岩的碎屑成分除陆源碎屑外还有岩石碎屑；岩石碎屑是以矿物集合体的形式出现的，它的成分反映着母岩的岩石类型。

3、碎屑矿物按密度可分为轻矿物和重矿物（>2.86）。

4、碎屑：是母岩岩石的碎块。

是保持着母岩结构的矿物集合体。

是提供沉积物来源区岩石类型的直接标志。

5、杂基：是碎屑岩中细小的机械成因组分。

以泥岩为主，次为细粉砂。

6、胶结物：充填于颗粒之间的起胶结作用的自生矿物。

7、按成熟度划分可将砂岩分为成熟砂岩和未成熟砂岩两类。

（二）碎屑岩的结构及粒度分析1、碎屑岩的结构：是指构成碎屑岩的矿物及岩石碎屑的大小、形状及空间组合方式。

碎屑岩的结构组合包括碎屑颗粒和填隙物（杂基、胶结物）。

2、碎屑颗粒的结构特征一般包括粒度、球度、形状、圆度及颗粒的表面特征。

3、粒度分级（直径）：巨砾>1000mm 巨砂2－1mm 粉砂0.1－0.01mm粗砾1000－100mm 粗砂1－0.5mm 粘土<0.01mm中砾100－10mm 中砂0.5－0.25mm细砾10－2mm 细砂0.25－0.1mm4、球度：它是用来度量一个颗粒近于球体的程度。

是一个定量参数。

颗粒的形状是由ABC三个轴的相对大小决定的。

可分为四种形状：圆球体、椭球体、扁球体、长扁球体。

5、圆度：是指颗粒的原始棱角被磨圆的程度。

是碎屑的主要结构特征。

碎屑的圆度一方面取决于它在搬运过程中所受的磨蚀作用强度，另一方面也取决于碎屑本身的物理化学性质及其原始形状、粒度等。

碎屑的圆度划分为四个级别：棱角状、次棱角状、圆状、次圆状。

沉积产物不是化学沉淀组分。

从成分上看，杂基多为粘土矿物，有时为碳酸盐灰泥、云泥及一些细粉砂碎屑颗粒。

原始杂基和正杂基都可以作为沉积环境的标志。

8、结构成熟度：是指碎屑沉积物经风化、搬运和沉积作用的改造，使之接近终极结构特征的程度。

9、胶结物的结构类型：非晶质及隐晶质结构、显晶粒状结构、嵌晶结构、自生加大结构。

《沉积岩石学》试题一一、填空题（每空0.5分，共10分）1、沉积岩的原始物质成分包括①_______________、②_______________、③________________和④________________等。

2、0.5mm粒径对应的φ值是①__________φ，0φ对应的颗粒粒径是②__________mm。

3、福克（Folk）的石灰岩结构分类中的三个端元分别是_________________、②_________________和③_________________。

4、相标志是相分析及岩相古地理研究的基础，一般可归纳为①______________、②______________和③______________三类。

5、根据环境和沉积物特征可将曲流河相进一步划分为①______________、②______________、③______________和④______________四亚相。

6、米德尔顿和汉普顿按支撑机理把沉积物重力流划分为四种类型，即①_____________、②_____________、③_____________和④_____________。

二、名词解释（每小题2分，共20分）1、sedimentary rock2、沉积后作用3、结构成熟度4、纹层5、鲕粒6、盐岩7、沉积体系8、广盐性生物9、陆表海10、生态礁三、简答题（每小题5分，共20分）1、比较杂基与胶结物的特点及形成条件。

2、从形态特征、岩性特征、形成条件等方面比较水平层理与平行层理。

3、简要说明沉积相、沉积环境、岩相之间的关系。

4、某剖面二叠系石灰岩中含有腕足类、腹足类、三叶虫、介形虫、海百合等生物碎屑，在偏光显微镜下如何区分它们？四、判断下列说法是否正确。

若正确，则在括号中标“√”；若不正确，则在括号中标“×”。

（每小题1分，共10分）1、牵引流水流中按流动强度的不同可出现急流、缓流和临界流三种流态，这三种流态的判别标准是雷诺数。

资源勘查工程专业《沉积岩石学》教学大纲课程名称：中文名称：沉积岩石学；英文名称：Sedimentary Petrology课程编码：131031学分：5分总学时：80学时，其中，理论学时：56学时，实验学时：24学时适应专业：资源勘查工程专业先修课程：地球科学概论、结晶学与矿物学、普通岩石学、古生物地史学执笔人：何幼斌审订人：李维锋、胡明毅一、课程的性质、目的与任务《沉积岩石学》属于学科基础课。

沉积岩的分布面积很广，大陆表面约有75%的面积被沉积层覆盖，大洋底几乎全部被沉积物和沉积岩所覆盖。

沉积岩石学是研究沉积岩（包括沉积矿产）的特征、生成及其在空间和时间上的分布规律的一门地质科学。

是资源勘查工程专业本科生的一门专业核心课，主要讲授沉积岩和沉积相的基本理论和基本知识、以及研究沉积岩和沉积相的基本方法，使学生掌握沉积岩和沉积相的基础理论、基本知识以及鉴别沉积岩的基本技能，学会开展沉积相研究的基本方法。

培养学生具有沉积岩石学基础理论、基本知识、基本技能，为学生学好后续专业课程和毕业后进行油区岩相古地理研究打下良好的基础。

三、教学内容与学时分配第一章绪论（1学时）沉积岩、沉积岩石学、沉积学的概念（重点）；沉积岩石学的研究历史与现状、沉积岩石学的任务及研究方法。

第二章沉积岩的形成及演化（6学时）本章重点是碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用、沉积岩的分类。

第一节沉积岩原始物质的来源母岩的风化作用及其风化产物类型，碎屑岩的矿物成熟度概念及其研究的地质意义，风化壳的概念及其研究的地质意义第二节碎屑物质的搬运和沉积作用碎屑物质在流水、空气、冰川中的搬运和沉积作用第三节溶解物质的搬运和沉积作用溶解物质（胶体溶液、真溶液）的搬运和沉积作用，生物的搬运和沉积作用，机械沉积分异作用和化学沉积分异作用及其二者关系；正常沉积和事件沉积的概念及关系第四节沉积期后变化沉积后作用概念、基本类型、特征及其阶段划分第五节沉积岩的分类第三章沉积岩的构造和颜色（6学时）本章重点是层理、波痕第一节绪论研究沉积岩构造和颜色的意义，沉积构造分类第二节物理成因的构造流动成因的构造、侵蚀成因的构造、同生变形构造、暴露成因的构造第三节化学成因的构造结晶构造、压溶构造、结核第四节生物成因的构造生物遗迹构造、生物扰动构造、生物生长构造、植物根痕第五节沉积岩的颜色第四章陆源碎屑岩（10学时）本章重点与难点：碎屑岩的成分与结构、砂岩分类第一节碎屑的物质成分碎屑物质（矿物碎屑、岩石碎屑）、化学沉淀物质；碎屑岩的化学成分第二节碎屑岩的结构碎屑岩的结构组分（碎屑颗粒、杂基、化学胶结物、孔隙）的概念及各结构组分的特点；碎屑岩的胶结类型、颗粒支撑性质；碎屑岩的结构成熟度概念及研究的地质意义第三节砾岩和角砾岩砾岩的一般特征，砾岩的分类，砾岩主要成因类型的特点，砾岩研究方法和意义第四节砂岩及粉砂岩砂岩的一般特征，砂岩的分类，各类砂岩（石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩、杂砂岩）的特点及其形成环境，通过砂岩资料研究物源区构造背景，粉砂岩的一般特征及粉砂岩的成因第五节粘土岩粘土岩的一般特征，粘土岩的分类及其主要类型的特点，粘土沉积物的沉积后变化及其与油气关系第五章火山碎屑岩（1学时）火山碎屑岩的概念及岩石的一般特征，火山碎屑岩的分类及各主要岩石类型的特征，火山碎屑岩的成因类型及其识别标志第六章碳酸盐岩（8学时）本章重点是与难点：碳酸盐岩的主要结构组分、石灰岩的分类、白云岩的生成机理第一节碳酸盐岩概论碳酸盐岩岩石学研究新进展，碳酸盐岩的物质成分和结构组分特点，碳酸盐岩的构造和颜色。

第二章沉积岩与沉积相第一节沉积岩概述沉积岩是组成岩石圈的三大类岩石之一1.沉积物的形成阶段沉积岩的原始物质主要是母岩的风化产物。

（1）风化作用（2）剥蚀作用剥蚀与风化都是外力破坏作用。

但风化是相对静止地对岩石起破坏作用。

而剥蚀是流动着的物质对地表岩石起破坏作用。

风化后便于进行剥蚀，而风化产物被剥蚀后又便于继续风化。

二者相互促进，不断地为沉积岩提供充足的物质来源。

1）压实作用由于上覆沉积物增厚，压力增大，使沉积物中的水分排出，孔隙减少，体积缩小，使沉积物固结变硬。

2）胶结作用填充在沉积物孔隙中的矿物质将分散的颗粒粘结在一起。

常见的胶结物质是硅质、钙质、铁质、粘土质等。

3）重结晶作用受温度和压力影响，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。

继承色：继承母岩风化碎屑的颜色。

原生色：沉积物和成岩新生矿物颜色。

Fe、C等。

次生色：沉积岩的风化色继承色原生色次生色一、沉积岩的颜色（3）晶体印痕、雨痕、雹痕单位。

在相同水动力条件下（6）块状层理：岩性均一，肉眼看不出其它内部层理构造，一般厚度大于lm。

成因：是沉积物快速堆积的产物。

也可为生物扰动所致。

3.变形构造未固结的沉积物由于重力或震动，发生滑动、沉陷，使原来的沉积物发生变形。

居住迹4. 生物成因的构造碎屑岩的组成杂颗粒基胶结物孔隙二、碎屑岩的结构（1）颗粒成分•矿物碎屑：母岩机械破碎后呈单一状态出现的矿物颗粒。

一种碎屑岩中约含3～5种。

主要是：石英（约65％），抗风化能力强。

长石（约15％），相对易风化少量抗风化能力强的重矿物，如磁铁矿等•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，可判断母岩成分及来源。

（3）碎屑形状圆度：碎屑颗粒的原始棱角被磨圆的程度。

尖棱角状—棱角尖锐棱角状—棱角明显次棱角状—棱角磨蚀次圆状—棱角磨损明显圆状—棱角基本消失滚圆状—棱角全部消失球度：指颗粒接近于球体的程度。

主要取决于原始的颗粒形状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。

名词解释沉积岩石学沉积岩：沉积岩是地球三大岩石之一，是在地壳表层条件下，由母岩的风化产物，火山物质，有机物质等一系列沉积岩的原始物质经过 搬运作用(transportation)，沉积作用(sedimentation)，以及沉积后作用(consolidation)形成的一系列岩石。

形成环境：地壳表层物质来源：母岩的风化产物，火山物质，有机物质，宇宙物质 形成过程：原始物质的形成，搬运，沉积，沉积后作用地壳表层：大气圈的下层，水圈和生物圈的全部，岩石圈的上层。

沉积岩石学：研究沉积岩的物质构成，结构构造，岩石类型，沉积物沉积作用，沉积物的形成环境，沉积岩分布规律的学科。

母岩：岩浆岩，变质岩，也包括已经形成好的沉积岩。

风化作用(weathering)：是地表的岩石或矿物，通过与外界的接触，发生物理或化学的变化，转变成松散碎屑物的作用。

可分为【物理风化作用】、【化学风化作用】、【生物风化作用】。

物理风化作用：岩石只发生机械破碎的风化作用，岩石的化学成分不改变。

（形成碎屑物质）化学风化作用：在氧、水和各种酸的作用下，母岩遭受氧化、水解等化学变化，从而分解出新矿物的过程，不仅母岩破碎，且使其化学成分发生变化。

（形成真溶液或胶体溶液）生物风化作用：生物的生命活动对岩石的破碎分解作用。

分化壳(crust of weathering)：由风化残余物质组成的地表岩石的表层部分。

牛顿流体：服从牛顿内摩擦定律的流体。

内摩擦定律：粘滞切应力与切变速度的关系是直线关系。

层流(laminar flow)：流体质点做有条不紊的、平行的线状运动。

Re<1剥蚀作用（denudation ）牵引流是牛顿流体沉积物重力流是非牛顿流体紊流(turbulent flow)：流体质点的运动轨迹不规则。

Re>40雷诺数（Re）：表示惯性力与粘滞力之间关系的一个数值。

（紊流的搬运能力要强于层流）弗劳德数（Fr）：表示惯性力与重力之间的关系的一个数值。

论述三角洲沉积的鉴别标志及其与油气关系（1）岩石类型：以砂岩、粉砂岩、粘土岩为主，在三角洲平原沉积中常见有暗色有机质沉积，如泥炭、薄煤层等，无或极少砾岩和化学岩，碎屑岩的成分、结构成熟度较河流相高。

（２）粒度分布特征：三角洲由陆向海方向，砂岩中的碎屑粒度和分选有变细变好的总趋势，在Ｃ－Ｍ图上，三角洲前缘具有ＱＲ和ＲＳ段，并以ＲＳ段最发育。

在概率图上，远砂坝沉积的粒度分布主要由细粒的单一悬浮总体组成，河口坝沉积有三个次总体发育，以跳跃总体为主，分选好，其它两个总体含量少，分选差。

（３）沉积构造：层理类型复杂多样，河流、海洋波浪、潮汐作用形成的各种构造同时发育，如砂岩中和粉砂岩中见流水波痕，浪成波痕，板状、槽状交错层理，泥岩中发育水平层理，此外还发育有波状、透镜状层理、包卷层理、冲刷－充填构造、变形构造、生物扰动构造等。

（４）生物化石：海陆混生，原地生长的主要为广盐性生物，如瓣腮类、腹足类，介形虫等，异地搬运埋藏的主要为河流带来的陆生动植物碎片，在一个完整的三角洲垂向层序中海生生物化石多出现于层序的下部，向上逐渐减少，但陆生生物化石向上增多，甚至在顶部出现沼泽植物堆积而成的泥炭或煤层。

（５）沉积层序：垂向上出现下细上粗的反旋回层序，在层序顶部三角洲平原分支河道沉积为下粗上细的正旋回，它反映三角洲在横向上的相序递变。

其与河流相沉积的间断性正旋回有显著的不同。

（６）砂体形态：在平面上呈朵状或指状，垂直或斜交海岸分布，剖面上呈发散的扫帚状，向前三角洲方向插入泥质沉积之中，与前三角洲泥呈齿状交叉。

与油气关系:世界上许多油气田与三角洲相有关，其中有不少是大型和特大型油气田。

如科威特的布尔干油田和委内瑞拉马拉开波盆地玻利瓦尔沿岸油田，可采储量分别为94亿t和42亿t，为世界第2和第3特大型油田前三角洲亚相是具有良好的生油条件的相带。

三角洲前缘亚相是储集条件有利的相带。

圈闭条件好：滚动背斜、岩性圈闭、地层圈闭等。

沉积相知识点1.沉积学研究的是沉积物质沉积时的⾃然地理环境,称之为沉积环境.2.沉积相:沉积环境及在该环境中形成的沉积岩(物)特征的综合.3.相标志:沉积岩特征包括岩性特征,古⽣物特征,地球化学特征,这些要素是相应各种环境条件的物质记录,通常构成最重要的相标志.4.沉积环境和沉积岩特征的辩证关系:沉积环境是形成沉积岩特征的决定因素,沉积岩特征则是沉积环境的物质表现,即前者是形成后者的基本原因,后者是前者发展变化的必然结果.5.岩相:是⼀定沉积环境中形成的岩⽯或岩⽯组合,它是沉积相的主要组成部分.(岩相和沉积相是从属关系⽽不是同义关系.)6.⽣物相:指能够反映沉积环境的综合⽣物特征7.古地理:古代的地理景观,或古代环境.8.沃尔索定律(相序连续性原理,相序递变规律):只有那些没有间断的,现在能看到的相互邻接的相和相区,才能重叠在⼀起,即只有在横向上成因相近且紧密相邻⽽发育着的相,才能在垂向上⼀次叠覆出现⽽没有间断.9.相模式:以相序递变规律为基础,以现代沉积环境和沉积物特征的研究为依据,从⼤量的研究实例中,对沉积相的发育,演化加以⾼度的概括,归纳出带有普遍意义的沉积相的空间组合形式.10.标准相模式应起到四⽅⾯的作⽤:1.从⽐较的⽬的来说,它必须起到⼀个标准的作⽤2.对于进⼀步观察来说,它必须起到提纲和指南的作⽤.3.对于新的研究地区来说,它必须起到预测的作⽤ 4.对于所代表的环境或系统的⽔动⼒学解释来说,它必须起到⼀个基础的作⽤.11.沉积模式可以采⽤的表现形式:直观模式,事实模式,静态模式,动态模式,⽐拟实验模式,数学模式12.沉积体系:指的是成因上相关的沉积环境及沉积体的组合,即受同⼀物源和同⼀⽔动⼒系统控制的,成因上有内在联系的沉积体或沉积相在空间上有规律的组合.13.沉积相的划分:三个相组(陆相组,海相组,海陆过渡相组)→确定相类型,即⼆级相→确定沉积亚相和微相,即三级相和四级相.14.冲积扇:在⽓候⼲旱，地壳升降运动较强烈的地区，风化，剥蚀作⽤剧烈，其形成的产物被⼭区的暂时性⽔流（⾬⽔或洪⽔）或⼭区河流带⾛。