沉积岩

沉积岩第一节概述一、岩石的概念岩石是在各种地质作用下，按一方式结合而成的矿物集合体，是构成地壳及上地幔的主要物质。

构成岩石主要成分的矿物也只有20～30种。

组成岩石主要成分的矿物称为造岩矿物。

岩石的概念也有三个含义：①岩石是天然形成的②岩石具有一定的结构构造③岩石在地壳中具有一定的产状。

岩石根据成因分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩和变质岩三大类。

矿物是岩石的组成物质，岩石是矿物的存在形式。

两者密不可分，相互依存。

有的岩石是由一种矿物组成，叫做单矿岩，如大理岩；大多数岩石是由几种矿物组成的，叫做复矿岩。

二、沉积岩的形成过程沉积岩的形成过程一般经过风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用等几个过程。

沉积岩形成阶段：风化作用→搬运作用→沉积作用→成岩作用1、风化作用: 岩石暴露地表后，在地表低温低压环境遭受O2、CO2及生物作用，发生机械破碎或化学分解与合成，逐渐成为碎块、砂粒和泥土，一部分成分随水流失，一部分留在原地，这一过程称为风化作用。

风化前的岩石称为母岩。

母岩可以是岩浆岩、变质岩、沉积岩。

按性质可将风化作用分为三类：即物理风化、化学风化、生物风化。

物理风化作用: 物理风化(机械风化)是指在气温频繁升降的反复变化的条件下，岩石在原地发生碎裂的过程。

物理风化作用的类型: ①温差作用。

②冰劈作用。

水结冰后体积比原增大1/11左右，对裂隙面产生960∼6000kg/cm2的压力。

③其它物理风化作用，如生物机械风化作用即根劈作用。

化学风化作用: 化学风化作用是指在大气、水和水溶液的作用下岩石发生的化学分解过程。

①氧化作用：黄铁矿氧化形成褐铁矿。

②水解作用：钾长石经水解作用可形成高岭土和硅胶。

③碳酸化作用：钾长石经碳酸化作用加速水解过程④溶解作用：取决于矿物的溶解度。

石膏>方解石>白云石>橄榄石>辉石>角闪石>斜长石>钾长石>黑云母>白云母>石英２、搬运作用: 河流的机械搬运作用—河流流水在流动过程中携带泥沙和移动河床砾石移动。

碎屑物质在搬运过程中发生磨圆和分选。

河流的化学搬运作用--母岩风化产物中的溶解物质有的呈胶体溶液，有的呈真溶液搬运。

①海洋的搬运作用②风的搬运作用③冰川的搬运作用④重力搬运作用—如山崩、滑坡、泥石流等。

3、沉积作用: 是指搬运介质卸载过程，有重力作用下的沉积与堆积；也包括化学溶液物质和胶状物质的结晶与凝聚。

⑴机械沉积作用机械分异规律：当搬运介质的运动速度和搬运能力在一定方向上作有规律降低时，被搬运的碎屑相应地按相对密度、粒度（颗粒大小）和形状等特征发生分异，依次沉积。

在河流、滨海、浅海、湖泊等地都可发生。

机械沉积分异作用的三种情况:①随流速降低，碎屑颗粒按大小不同作有规律的沉积：按砾石→砂→粉砂→粘土的顺序分布（河流）。

②矿物相对密度与其沉积速度成正比，在粒度相近的条件下，按矿物相对密度不同进行分异。

如砂金常与比其粒度粗的粗砂和细砾共生）。

金→黄铁矿→铬铁矿→石英→石墨→琥珀19.3 5.0 4.5 2.65 2.16 1.07②按形状分异，粒状颗粒近源沉降，片状矿物可以搬运到较远处，与较细的粒状矿物共同沉积，故在细粒沉积岩层面上常富集较大的白云母片。

⑵化学沉积作用: 在水介质中以真溶液或胶体溶液状态被搬运的溶解物质，受化学和物理化学规律的支配而发生凝聚或结晶沉淀的沉积作用。

化学沉积分异规律：是指胶体溶液物质和真溶液物质在沉积过程中，根据其化学元素的活泼性或溶解度的不同，按一定的顺序沉积下来，这个过程称为化学沉积分异规律或化学分异作用。

Al₂O₃ -F e₂O₃ -MnO-SiO₂-P₂O₅-CaCO₃- CaSO₄-NaCl-MgCl₂后者的溶解度比前者的大。

⑶生物沉积作用: 通过研究发现，生物在沉积岩形成过程中的意义愈来愈大，它通过自己的生命活动，直接或间接地对化学元素、有机或无机的各种成矿物质进行分解与化合，分散与聚集，以及迁移等作用，并在多种适宜的水体中沉淀，形成有关的岩石或矿床。

直接作用：生物在其生活的过程中，从周围介质中吸收一定量的物质组成骨骼和有机体，生物死亡后就堆积成岩石或矿床。

如生物灰岩、礁灰岩、磷块岩、硅藻土及白垩等；有的则是由生物遗体中的有机质转化而成，如石油、天然气、油页岩及煤等。

间接作用：主要表现在由于生物的生命活动而引起周围介质条件的改变，从而影响某些物质的搬运和沉积。

例如，由于生物活动而引起 CO₂含量的变化，就可影响碳酸盐的沉淀或溶解。

生物遗体腐烂分解能产生大量的H₂S、、CH₄等气体，影响着沉积介质氧化-还原条件，NO₃影响沉积物质的溶解或再分配。

4、成岩作用: 在经过搬运和沉积作用之后，沉积物转变为沉积岩所发生的一系列变化称为沉积物的成岩作用，简称成岩作用。

在成岩作用过程中，主要通过压固作用、脱水作用、胶结作用和重结晶作用，使松散的沉积物质变成坚硬的岩石。

⑴压固作用: 指沉积物在其上覆水层或沉积层的重荷下，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。

⑵脱水作用: 沉积物在经受上覆岩层强大压力的同时，温度也逐渐升高，不仅可以排出沉积物颗粒间的吸附水，还使得一些矿物失去胶体水或结构水而变成新矿物。

如蛋白石(SiO₂⋅ nH₂O)变成玉髓(SiO₂)，褐铁矿(Fe₂O₃⋅nH₂O)变成赤铁矿(F e₂O₃)等。

⑶胶结作用: 胶结作用是指从孔隙溶液中沉淀出的矿物质，将松散的沉积物颗粒胶结在一起，转变成固结的沉积岩的过程。

起胶结作用的物质称为胶结物。

常见的胶结物有硅质（SiO2）、钙质（CaCO3）、铁质（F e2O3）、泥质等。

⑷重结晶作用: 重结晶作用是指深埋于地下的沉积物，在一定的压力、温度影响下，其颗粒成分部分溶解和再结晶，使非晶质变为结晶质，细粒晶体变成粗粒晶体，从而使沉积物固结成岩的过程。

一、沉积岩的特征: 沉积岩的特征与其形成过程密切相关，所以与其他岩类差别很大。

1、沉积岩的成分: ①化学成分: 沉积岩的化学成分与火成岩既有相似性，又有其独特性。

相似性是由于沉积岩的物质来源于火成岩；独特性是指沉积岩的特殊成因而使F eO的含量少于Fe₂O₃，同时又富含H₂O、CO₂和有机质成分。

见课本P136表6—1。

②矿物成分沉积岩的矿物成分可分为三类：①碎屑矿物：是指母岩经风化后保留下来的较稳定矿物。

常见有石英、钾长石、钠长石、白云母等。

②粘土矿物：是指母岩经风化后形成的新矿物。

常见有高岭土、铝土矿等。

③化学和生物成因矿物：是指从溶液或胶体溶液中结晶或沉淀出来的矿物。

常见有方解石、白云石、石膏、沉积铁矿、锰矿、磷灰石、有机质等。

◇沉积岩与火成岩矿物成分比较组成的石英砂岩为白色、灰白色；由长石组成的长石砂岩为肉红色、黄白色等；当含有有机质时，岩石为黑色、灰色等。

对岩石颜色的描述，常用复合名称的方法：次要颜色（或深浅程度）+主要颜色如紫红色、灰白色、浅灰色、深红色等。

3、沉积岩的结构: 沉积岩的结构，是指组成岩石的物质颗粒形状、大小、结晶程度及颗粒间相互关系的一些特征。

根据沉积岩类型的不同，其结构也相应地有不同的类型。

（1）碎屑结构：是指母岩经机械风化作用而形成的碎屑颗粒在岩石中表现出来的结构特征。

碎屑结构又由碎屑颗粒和胶结物质两部分组成。

碎屑颗粒又按其粒度大小、分选好坏、圆度状况分三种结构特征：①级——按粒度大小分为砾、粗砂、中砂、细砂、粉砂。

(见下表)碎屑粒级分类表度。

分选很好某一粒级的颗粒含量在90%以上。

分选好某一粒级的颗粒含量在75～90%。

分选中等某一粒级的颗粒含量在50～75%。

分选差无一种粒级的颗粒含量超过50%。

③圆度——碎屑颗粒的棱角被磨蚀圆化的程度。

圆度从低到高分为棱角状、次棱角状、次圆状、圆状、极圆状五级。

(见课本P122图3—71 ) 1－棱角状；2－次棱状；3－次圆状；4－圆状；5－极圆状通常将棱角状、次棱角状的砾级碎屑颗粒称为角砾（石），将次圆状、圆状、极圆状的砾级碎屑颗粒称为砾石。

④球度——碎屑颗粒接近球体的程度，即三轴等长的程度。

三轴接近等长者球度高，三轴长度相差大者球度低。

胶结物质是充填于碎屑颗粒之间，起着胶结碎屑颗粒的作用。

一般是隐晶质的钙质、硅质、铁质、石膏和泥质等物质。

（2）泥质结构：是由极细小的粘土类矿物所组成的、比较致密均一的结构特征。

有时可见鲕状结构、豆状结构。

当含有一定量的粉砂或砂碎屑物质时，则称为粉砂泥质结构或砂泥质结构。

泥质结构是粘土岩类特有的结构。

（3）化学结构和生物结构：是指化学风化形成的溶液或胶体溶液经结晶或沉淀而成沉积岩岩石的一种结构特征。

常见的这类结构有：晶粒结构：结晶程度较好的化学岩具有，常形成等粒他形晶。

按晶粒大小分为巨晶结构(＞2mm)、粗晶结构(2～0.5mm)、中晶结构(0.5～0.25mm)、细晶结构(0.25～0.05mm)等。

石膏岩、白云岩、石灰岩常有晶粒结构。

隐晶结构或叫泥晶结构：即隐晶质，分辨不出晶粒，岩石致密均匀。

内碎屑结构当沉淀结晶形成的岩石还没有完全硬化时，被水流冲刷破碎而成砾、砂级的碎屑，但并未搬运离开原来沉积盆地而再次胶结成岩，形成象碎屑岩一样的结构特征。

所不同之处是碎屑在原地形成，或经短距离搬运，且与胶结物成分一致。

如竹叶状灰岩。

生物碎屑结构：即含有较多化石的岩石特征。

其成因同内碎屑一样。

鲕粒结构、豆粒结构：同矿物的鲕状集合体一样。

小于2mm者为“鲕”，大于2mm者为“豆”。

生物骨架结构：由原地固着生长的群体生物石化而成。

如珊瑚礁灰岩。

4、沉积岩的构造：沉积岩的构造是指沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式。

分为以下几种类型。

（1）层理构造; 层理是沉积岩的颜色、成分和结构沿垂直方向变化而显现出来的一种层状构造。

层理是沉积岩最重要的一种构造特征，是区别于火成岩和变质岩的最主要标志。

按层的厚度，可将层分为：块状层（>100cm）厚层（100 ∼ 50cm）中厚层（50 ∼ 10cm）薄层（10 ∼ 1cm）微层(页片层) （1 ∼ 0.1 cm）由上可知，层理是层中岩石的一种特征。

常见的层理有以下几类：水平层理纹层平行平直，并与层面平行; 波状层理纹层波浪起伏，总体与层面平行; 斜层理纹层向同一方向倾斜，并与层面斜交; 交错层理由多组斜层理组合而成; 递变层理层内碎屑颗粒从下而上由粗变细，纹层并不清晰明显; 块状层理（2）层面构造: 是指在岩石层面上保留的一些自然作用的痕迹。

常见的层面构造有：波痕在岩石层面上存在的波浪状痕迹。

干裂又叫泥裂，是沉积物质在未固结成岩时露出水面，经风吹日晒，体积收缩而形成的裂纹痕迹。

此外，层面构造还有雨痕、盐类的晶体印痕和假象、生物痕迹等。

（3）结核: 结核是在成分、结构、颜色等方面与周围岩石不同的、规模不大的包体。