《沉积地质学》复习整理

《沉积地质学》复习整理

《沉积地质学》复习整理（⼀）1.压实作⽤

压实作⽤或物理成岩作⽤是指沉积物沉积后，在其上覆⽔体或沉积层的重荷下，或在构造形变应⼒的作⽤下，发⽣⽔分排出、孔隙度降低、体积缩⼩的作⽤。在沉积物内部可发⽣颗粒的滑动、转动、位移、变形、破裂，进⽽导致颗粒的重新排列和某些结构构造的改变。在沉积物埋藏的早期阶段表现得⽐较明显。

压实作⽤的表现形式：

○1颗粒接触⽅式:点接触、线接触、凹凸接触。○2颗粒破裂：刚性颗粒易发⽣，产⽣微裂隙。○3颗粒变形：塑性颗粒易发⽣，形成假杂基。○4软性颗粒弯曲：云母等。

压实(溶)受控因素：颗粒（-孔隙⽔）的成分、填隙物的类型、胶结物的类型和胶结速率、地温梯度、埋藏速度、时间。

（1）内因：颗粒的成分(⽯英难)、粒度、形状、圆度(反，因为填积紧密孔隙度⼩)、分选性(反)、粗糙度(f影响压实作⽤的进程)。

（2）外因：沉积物的埋藏深度、埋藏过程、胶结类型及程度、溶解作⽤、异常⾼压。早期快速深埋、胶结弱或溶蚀强、不存在异常⾼压时，有利于压实作⽤。Eg:泥炭(假设厚度为100%)，在上覆沉积物的压实作⽤下变成褐煤(厚度20%)，变成烟煤(厚度10%)。

2.压溶作⽤：⼀种物理化学成岩作⽤。随埋藏深度的增加，碎屑颗粒接触点上所承受的来⾃上覆层的压⼒或来⾃构造作⽤的侧向应⼒超过正常孔隙流体压⼒时(2~2.5倍)，颗粒接触处的溶解度增⾼，将发⽣晶格的变形和溶解作⽤。随着颗粒所受应⼒的不断增加和地质时间的推移，颗粒受压处的形态：点接触---线接触---凹凸接触(砾⽯中的砾岩)---缝合接触(砂岩中的⽯英颗粒)。3.⽩云岩化作⽤

⽩云岩的成因问题多年来⼀直是沉积学争论的重⼤问题之⼀。古代地层中所见的⽩云岩⼤多具有交代的证据，它们是经⽩云⽯化作⽤所形成的。⽩云⽯化作⽤的机制很复杂，并不是⼀种机理所能概括，学者们提出了许多⽩云岩化作⽤的机理来解释⽩云岩的成因。

亚当斯等(1960)在研究美国⼆叠纪⽩云岩的成因时，提出了蒸发泻湖渗透回流作⽤形成交代⽩云岩的假说。后来迪菲耶斯等(1965)在研究加勒⽐海的博内尔岛的现代⽩云⽯形成时，也证实存在这种作⽤。亚当斯和罗德斯(1960)等所提出的蒸发泻湖渗透回流作⽤机制是：在蒸发强烈的海洋地区，堡礁或沙堤所阻挡的近岸泻湖，与外海海⽔交流不能正常进⾏，在强烈的蒸发作⽤下，使间歇性进⼊泻湖的海⽔盐度不断增⾼。向岸⽅向盐度更⾼。当盐度达到72?时，除CaCO3以⽂⽯和⾼镁⽅解⽯⽅式沉淀外，开始出现⽯膏沉积，向岸越近其蒸发作⽤越强烈。当盐度达到199?，沉积物中⼤量出现⽯膏并逐渐出现⽯盐。⼤量过盐⽔中的Ca被沉淀。⼤⼤提⾼了海⽔中Mg含量。这种重卤⽔沉降到泻湖底部并顺着泻湖向海洋⽅向平缓的斜坡流动，当遇到堡礁或沙堤和附近的沉积物时，由于沉积物的孔隙中饱含正常盐度海⽔，因浓度差使⾼盐度⾼密度的重卤⽔向含低盐度和低密度的正常海⽔沉积物中渗透，并向海洋⽅向回流。在流经疏松的钙质沉积物和礁体时，Mg进⼊沉积物的CaCO3晶格中，逐渐形成⽩云⽯。4.胶结作⽤：从孔隙溶液中沉淀出的矿物质(胶结物)将松散的沉积物固结起来形成岩⽯的作⽤。是沉积物转变成沉积岩的重要作⽤，也是使沉积层中孔隙度和渗透率降低的主因之

⼀。可发⽣在成岩作⽤的各个时期。5.沉积地质学及其研究意义

（1）沉积地质学所要研究的, 并不是⼀组地层的沉积学特征, ⽽是地壳某⼀个地段的沉积环境、沉积作⽤及其物质表现在时间和空间上的变化, 包括性质、规模和速率的变化, 进⽽探讨这种变化的原因和驱动⼒。

（2）它是沉积岩⽯学和/或沉积学与地层学以及构造学、矿物学、地球化学、地震学、地理学、⽓候学等⼴泛、深层次交叉的结果。但它的主体还是沉积学以及沉积作⽤在时空上的演变。

（3）因此, 应当把它看作是沉积学的新发展, 是沉积学和地层学在新的形势要求下和更⾼层次上的交叉, 是沉积地球科学发展的⼀个新阶段。

（4）沉积岩或沉积盆地是数⼗亿年地球环境和⽣物演化信息的重要载体，是化⽯能源及其它多种矿产最重要的赋存场所。不仅如此，当今地球表⾯90%以上的⾯积为巨厚的沉积岩与沉积物覆盖，沉积作⽤还是地球上与⼈类⽣活息息相关，并能为⼈类⽬睹和⾝历其境的为数不多的地质过程。因此，学习和研究沉积地质学不仅对于认识地球和发展地球（系统）科学具有重要的理论意义，⽽且在资源、能源、环境探测和开发治理⽅⾯具有巨⼤的应⽤潜⼒。6.沉积地质学的发展阶段

（1）奠基19世纪末~20世纪50年代19 世纪末，Sorby 率先将显微镜⽤于沉积岩的鉴定开创了沉积岩⽯学研究的历史纪元。

20 世纪初期，⽯油勘探和开发都要和沉积岩打交道。⼈们对沉积岩有关信息的期望越来越⾼。之后，沉积岩的研究⽅法、基本理论逐渐成熟，研究队伍也逐渐形成壮⼤。20 世纪30 年代~50 年代，沉积岩⽯学发展⿍盛时期。出现了⼀批重要论著。

代表性事件：

○1出版物：《沉积岩⽯学》《沉积岩⽯学导论》

○2沉积相：由1838 年瑞⼠学者Gressly 提出：每⼀个地层单位在⽔平⽅向上都有岩⽯成分和古⽣物特征的显著变化。这种变化均为⼀定的和不变的规律所⽀配。这种岩⽯的和古⽣物的特征统称为“相”。相的研究在逻辑上势必导向沉积环境的恢复和重建。为此，区域岩相古地理研究和岩相古地理编图很快发展起来。

○3古地理图

从理论上说，古地理的概念是瞬时的。但在实际上，要找到⼀个瞬时的区域性等时⾯，不仅在过去是不可能的，即使在现在和将来也是不可能的。因此，实践中都是选择⼀个地层单位来进⾏编图。所选的时段间隔越⼩，精度越⾼，⼯作难度也就越⼤。

因此，这种图既是动态的, ⼜是静态的。

从多幅古地理图了解⼀个地区的时间演化，是动态的；从⼀幅图了解某⼀时间的古地理分布，是静态的。因此，古地理研究是认识地质历史的⼗分成功和有效的⼿段。

（2）⾰命性发展20世纪50年代~70年代

对现代沉积作⽤的研究⽇益迫切。

代表性事件：

○1⽔槽实验：通过⽔槽实验研究“交错层理- 底形类型与规模-⽔流速度与⽔流性质”之间的相互关系，取得重⼤突破，为定量沉积学研究奠定了基础。

○2浊流：最早由Daly提出，之后Kuenen与Migliorini合作，证实了递变层理的浊流成因，并确认浊流是⼀种深海地质作⽤。由此为复理⽯的形成机制找到了合理的解释和现代实

例。

○3⽯灰岩结构沉积岩⽯学⼀直把沉积岩按其搬运和沉积⽅式分为碎屑岩、黏⼟岩和化学- ⽣物化学岩三类。1959 年, Folk 提出了⽯灰岩的结构成因分类。揭⽰了碳酸盐岩与陆源碎屑岩在形成过程和形成机制⽅⾯的同⼀性。这是沉积学理论体系的⼀次意义深远的⾰命。

○4相模式：20 世纪60 年代相模式的出现使⽐较沉积学的认识论发⽣了⼀次意义深远的质的飞跃。

早在1894 年, 就有学者提出, 在没有沉积间断的情况下, 相的纵向序列也就是其横向环境序列的反映。也就是说, 只有在横向上相依的相, 才能形成纵向的叠置关系⽽不出现间断。这是⾃然界连续性和有序性的物质表现，即众所周知的“Walther 相律”。相的序列关系是不能改变的, 完全可以作为⼀种判别河流相的⽐较标准。这就是⼈们常说的“相模式”。相模式反映的都是必要组分。

○5沉积体系：⼀个沉积体系是由不整合或相的间断⾯限定的⼀个沉积地质体。即使它有⾃⼰的确定的横向环境序列和纵向产物序列, 但相邻的沉积体系之间, 却没有相序上的必然联系。

例如, ⼀个三⾓洲沉积体由前三⾓洲、三⾓洲前积层和三⾓洲顶积层三部分组成。当三⾓洲向前进积时,三⾓洲沉积可以覆盖在滨海或浅海之上。因此, 三⾓洲沉积虽然经常与浅海沉积共⽣, ⼆者却并不属于同⼀个沉积体系。

○6事件沉积：

是20 世纪70 年代以来沉积学发展另⼀令⼈瞩⽬的成就。

起因：⽩垩纪末期事件的提出, 再⼀次点燃了地学界论争的烽烟。它使地球科学家不得不承认, 在较短时间内以极快速度发⽣的事件地质作⽤, 同⼈们常见的均变地质作⽤⼀样, 具有极其重要的地质意义, 都在地质历史演化的过程中发挥过重要作⽤。事件沉积学向统治地球科学⼀百多年的“均变论”发出了挑战, 并导致了“新灾变论”的诞⽣。20 世纪60-70年代, 是⼀个地球科学界解放思想、刻意创新的时代。于是⽩垩纪- 第三纪界线⽣物灭绝事件⼜被重新提起, 成为事件地质作⽤的范例。

那种在极短时间内以极快速度发⽣的地质作⽤就是事件(event或episode) , 由事件本⾝或其衍⽣作⽤所形成的沉积物就是事件沉积物, 如⽕⼭沉积物、风暴沉积物、浊流沉积物、洪⽔沉积物、地震沉积物等。也有许多事件表现为沉积记录的间断, 如硬底和冲刷⾯。

除了⽩垩纪末期事件及其他界线事件外, 地中海⼲化、中⽩垩世⼤西洋缺氧事件、冰期- 间冰期交替事件等, 都是重要的地质事件。

（3）沉积地质学的奠基发展20世纪70年代~今

沉积地质学的诞⽣——离开时间坐标去认识沉积物的运动规律是不可能的，要将沉积过程纳⼊到时间框架内加以重新研究。

主要事件：

○160年代后期，板块构造理论诞⽣，使沉积建造理论受到冲击。按照板块构造理论, 所谓地槽沉积, 并不是原地的沉积物堆积体, ⽽是在活动边缘由于板块碰撞⽽造成的异地混杂岩带。沉积作⽤与构造运动的关系必须⽤新的理论重新加以审视。这对沉积地质学的发展⽆疑具有⼗分重要的意义。

○2盆地分析理论的提出及其在油⽓勘探及资源评价中的应⽤。

沉积学的发展、板块构造理论的出现、沉积体系的提出、地震地层学和层序地层学的发展、年代地层学的发展以及计算机模拟技术的成熟,为盆地分析奠定了理论和⽅法学基础。

（4）⽬前，环境问题、全球变化、化⽯能源及矿产需求是当今⼤地学中最为活跃的分⽀之⼀。2011 IAS Meeting指出，学科研究四个⽅⾯热点领域：

微⽣物作⽤和沉积成岩；

深海与陆缘沉积过程及产物；

沉积记录与重⼤地质环境演化；

陆地环境变化的地史记录。7.沉积学：沉积学的研究内容与沉积岩⽯学有许多共性，但其主要任务是利⽤物理学、化学、⽣物学和数学的原理，研究沉积物搬运和堆积过程，为解释沉积岩的成因提供基础。8.浊流：是⼀种在⽔体底部形成的⾼速紊流状态的混浊流体，是⽔和⼤量呈⾃悬浮的沉积物质混合成的⼀种密度流，也是⼀种由重⼒作⽤推动成涌浪状前进的重⼒流。9. 盆地分析：与地层学、构造地质学相结合, 利⽤地球物理等先进⼿段, 在时空四维格架内研究盆地的演化历史和油⽓⽣成、运移、聚集和保存的规律。这就是盆地分析。10.沉积物形成的主控因素与时空观

（1）物理、化学、⽣物作⽤

（2）风化-剥蚀、搬运、沉积环境

（3）构造、地理、⽓候

（4）⽓候、构造、海平⾯和/或基准⾯变化

（5）物源供给、构造、⽓候（基准⾯可容空间accommodation变化）Eg:○1⼤地构造运动是沉积作⽤最重要的外部控制因素（升降与风化）；○2构造活动区，包含垂向和横向构造运动；○3构造稳定区，多垂向构造运动。

⼤地构造环境对沉积岩的形成及其以后的变化有多⽅⾯的制约。例如在陆内造⼭带形成⼭前粗碎屑砾岩层序；在陆内断陷盆地、洼地和⼭前拗陷盆地，可形成湖泊、⼲盐湖或湖沼沉积；在稳定⼤陆块或克拉通之上的陆表海内，常形成厚度不⼤的砂质岩或碳酸盐岩组合；在⼤陆与⽕⼭岛弧之间或弧后海沟⼀带，可形成厚度很⼤⽽且包含⽕⼭岩和⽕⼭碎屑岩的韵律层状沉积岩；在⼤陆架到深海的斜坡带形成滑塌堆积岩或混杂岩等。古⽓候对沉积岩的形成的影响在陆地范围内⾮常明显。