第十一章 成岩作用与沉积岩

沉积岩的化学成分特点：沉积岩的原始物质主要来 自岩浆岩，因而沉积岩的平均化学成分与岩浆岩很 接近。但沉积岩与岩浆岩的生成条件不同，所以某 些化学成分仍有较大差别。
沉积岩 Fe2O3>FeO2 K2O>Na2O 富H2O和CO2
岩浆岩 Fe2O3<FeO2 K2O<Na2O
较少
三、沉积岩的结构
❖ 沉积岩的结构：指组成物质（碎屑、晶粒）的颗粒 形状、大小、结晶程度及相互排列方式。
8.集块岩：由＞64mm的火山弹及熔岩碎块堆积而成的岩 石。
9.火山角砾岩：由64－2mm的火山碎屑物及熔岩角砾，经 火山灰填隙并压而成的岩石。
10.凝灰岩：由小于2mm的火山碎屑物堆积而成的岩石。
Sedimentary Structures Formed by Current Flow
Current flow can cause a variety of surface features which may reflect or be reflected by internal features.
凝灰岩
(＜2)
自生沉积岩
碳酸盐岩
其它自生 沉积岩
内碎屑灰岩 硅质岩
生物碎屑灰岩 磷质岩
鲕状灰岩
铁质岩
生物灰岩
灰岩
白云岩
七、沉积岩的分类
主要岩石类型： 1.砾岩：粒径＞2mm的陆源碎屑含量＞50%的沉积岩。 2.砂岩：粒径2～0.05mm的陆源碎屑含量＞50%的沉积岩。
可以进一步划分出粗砂岩（ 2～0.5mm）、中砂岩 （0.5～0.25mm）、细砂岩（0.25～0.05mm）。斜层 理、粒序层理和块状层理。 3.粉砂岩：粒径0.05～0.005mm的陆源碎屑含量＞50%的 沉积岩。薄的水平层理、波状层理。 4.泥岩和页岩：粒径〈0.005mm的陆源碎屑和粘土矿物组 成。有页理构造的称为页岩；无页理的块状岩石称为泥岩 或粘土岩。按混入物的化学成分又可分为钙质泥岩和页岩、 铁质泥岩或页岩、硅质泥岩和页岩、油页岩等。
1羽状交错层；2冲洗交错层；3丘状交错层；4浪成交错 层。
2、层面构造：发育于岩层层面的构造称层面构造。层 面构造会被上覆岩层底部铸模，则称印模构造，如 泥裂印模。层面构造主要有以下几种：
波痕：对称波痕与不对称波痕。对称波痕：波峰较明显而波 谷宽缓时，波峰一侧为顶；不对称波痕：迎流坡较缓，顺流 的坡较陡。判别水流的方向
泥裂：沉积物露出水面，曝晒，产生收缩，形成裂缝。
❖ 沉积岩构造：指组成岩石的各种组分的空间分布和排列方式 所显示出来的形貌特征。
❖ 沉积岩的构造类型:层理构造、层面构造和变形构造。 1、层理：是由岩石组分的颜色、成分、粒度、结构等沿垂直
于岩层方向变化而形成的一种层状构造。是区别于岩浆岩、 变质岩最重要的标志。
层系组：在相似环境下形成的层系组合，是沉积环境 连续变化的产物，代表一套层理的基本单位。 岩石地 层单位中的层为一个层系组组成，层系组的上下界面 即为层的顶底面。按层的厚度可分为块状层（＞1 米）、厚层（1~0.5米）、中层（0.5~0.1米）、薄层 （＜0.1米）。
砾岩
3.重结晶作用: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 晶质变成变为结晶质，细粒晶体变为粗粒晶体，从 而使沉积物固结成岩的过程。 化学沉积物、生物化学沉积物通常是以这种方式固 结成岩的。 非晶质的碳酸钙→方解石微晶灰岩 重结晶作用的强弱受矿物颗粒成分、大小的影响。
③灰、深灰或黑色：这通常是因为岩石含有有机质或弥散 状低铁硫化物（如黄铁矿、白铁矿）微粒的缘故，它们的 含量愈高，岩石愈趋近黑色。有机质和低铁硫化物均可氧 化，故这种颜色只能形成或保存于还原条件，也因此而称 为还原色（Reduced colour）。陆源碎屑岩、石灰岩、 硅质岩等的还原色大多与有机质有关，泥质岩的还原色既 与有机质、也与低铁硫化物有关。方解石灰岩（白）含有 机质或黄铁矿（FeS2）呈深灰至黑色→还原环境； ④绿色：一般由海绿石、绿泥石等矿物造成。这类矿物中 的铁离子有Fe2+和Fe3+两种价态，可代表弱氧化或弱还 原条件。砂岩的绿色常与海绿石颗粒或胶结物有关，泥质 岩的绿色常是绿泥石造成的。此外，岩石中若含孔雀石也 可显绿色，但相对少见。
成岩作用后：沉积物原有的结构、构造及所含生物的 遗体、遗迹均保留在沉积岩中。这些特征是沉积岩 与岩浆岩的主要区别。
重结晶：灰岩
大理岩
缝合线
第三节 沉积岩
一、沉积岩的矿物成分特征
1. 尽管沉积岩覆盖大陆面积的75%和几乎100%的海洋底面，但 沉积岩及沉积物的体积仅占地壳的5%。成岩物质绝大多数来 自大陆，与大陆壳主体中酸性岩浆岩和变质岩密切相关。沉 积岩中已知矿物160多种，最常见的矿物20余种。
2.石英、钾长石、白云母、酸性斜长石等浅色矿物在岩浆岩和沉 积岩中均广泛存在。
3.在岩浆岩中大量出现的铁镁暗色矿物橄榄石、辉石和角闪石等 (高温、高压下形成）在沉积岩中极少。
4. 在沉积岩中有许多新生矿物,如方解石、白云石、石膏、粘土 矿物、赤铁矿等及大量的有机物质,而在岩浆岩中极少或缺乏。
二、沉积岩化学成分
1.碎屑结构: 由母岩机械破碎产生碎屑粒,经剥蚀、搬运 至异地沉积，并由填隙物质充填而形成的结构。可 细分为砾状（＞2mm）、砂状（2-0.05mm）和粉 砂状(0.05-0.005)结构。
2.泥质结构:由粒径小于0.005mm的泥质及胶体凝聚作 用形成的粘土岩石所具有的结构。
3.晶粒结构:由化学沉积作用形成的岩石所具有的结构。 按晶粒大小又可分为巨晶(>4mm)、粗晶(4～0.5mm)、 中晶(0.5～0.25mm)、细晶(0.25～0.05mm)、粉晶 (0.05～0.01)、微晶(0.01～0.001)和隐晶(<0.001)。
雨痕与雹痕：在软的泥质或沙质沉积物表面开砀圆形或椭圆 形凹穴。常与泥裂共生
晶痕：在粘土、碳酸盐等沉积物中石盐、石膏、黄铁矿晶体 突出岩层表面的现象，并能嵌入上覆岩层中，称为晶痕。被 其它物质交代称为晶体假象。
生物爬迹、足迹等。
砂岩中大型波痕
泥 裂（潮上泥坪）
五、沉积岩的颜色
沉积岩的颜色分为原生色和次生色。
5.生物结构:由生物遗体为主组成的岩石的结构。 6.火山碎屑结构: 火山爆发时产生的碎屑物经过搬 运沉积作用而形成的结构。可细分为集块(＞ 64mm)、火山角砾(64-2mm)和凝灰结构＜2mm)。
沉积岩的结构一定程度上反映了沉积岩的成因，是 沉积岩的鉴定标志之一，也是沉积岩分类命名的依 据。
四、沉积岩的构造
2.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。 胶结物：使沉积物颗粒胶合在一起的矿物质称为 胶结物。 常见的胶结物有:钙质、硅质、铁质和粘土质。 胶结作用是砾、砂、生物碎屑等沉积物成岩的关 键。
常见胶结物为钙质、硅质、铁质和泥质。 常见胶结类型有孔隙式、基底式和接触式。
5.灰岩：主要岩方解石组成的碳酸盐岩。具有鲕状结构、 竹叶状结构、生物结构、晶粒结构等。泥质含量达到25 －50%时称为泥灰岩。
6.白云岩：主要由白云石组成的碳酸盐岩，具晶粒结构或 鲕粒结构。风化表面具有刀砍纹，遇稀盐酸不起泡。
7.硅质岩：富含SiO2的沉积岩，SiO2含量70－90%，一般 为隐晶质结构，矿物成分主要为石英、玉髓和蛋白石。 以层状条带状或结核状产出。
3. 原生色反映了沉积岩的特有组成和沉积环境。
①白色或浅灰白色：当岩石不含有机质、构成矿物（不论 其成因）基本上都是无色透明时常为这种颜色、如纯净的 高岭石、蒙脱石粘土岩、钙质石英砂岩、结晶灰岩等等。
②红、紫红、褐或黄色：当岩石含高铁氧化物或氢氧化物 时可表现出这种颜色，其含量低至百分之几即有很强的致 色效果，通常高铁氧化物为主时偏红或紫红，高铁氢氧化 物为主时偏黄或褐黄。由于自生矿物中的高铁氧化物或氢 氧化物只能通过氧化才能生成，故这种颜色又称氧化色 （Oxidized colour），可准确地指示氧化条件（但并非 一定是暴露条件）。陆源碎屑岩的氧化色多由高价铁质胶 结物造成，泥质岩、灰岩、硅质岩的氧化色常由弥散状高 铁微粒造成。由具有氧化色的砂岩、粉砂岩和泥质岩稳定 共生形成的一套岩石称为红层或红色岩系。
细层
层系
顶面
底面
层理术语示意图
层系组
层理的主要类型：
①水平层理或平行层理 ②波状层理 ③斜层理 ④粒序层理 ⑤凸镜状层理 ⑥块状层理
平行层理
底
交错层理—示岩层倒转
顶
块状层理 透镜状层理
槽状交错层理，野外照片。渝东武隆黄草场∈2p-68层。
潮 汐 环 境 沉 积
羽状交错层理，野外照片。渝东武隆黄草场∈2p-96层。
六、沉积岩的分类
分类依据： 1.沉积物的来源 2.岩石的成因 3.结构 4.矿物成分
沉积岩分为两大类： 他生沉积岩和自生沉积岩
沉积岩分类表
他生沉积岩 陆源碎屑岩 火山碎屑岩
砾岩
(＞2mm)
砂岩
(2-0.05)
粉砂岩
(0.05-0.005)
泥质岩
(＜0.005)
集块岩
(＞64mm)
火山角砾岩
(64-2)
6、各种外动力地质作用形成的松散沉积物→成岩 作用→沉积岩。
第二节 成岩作用
成岩作用:在一定条件下,松散的沉积物转变为坚硬的岩石过 程。在成岩过程中，沉积物中的水分排出，孔隙度变小、 密度增加、松散的颗粒被胶结或发生重结晶，形成固结的 岩石。
1.压实作用:沉积物在上覆压力下由松散状态固结为岩石的过 程。 沉积物的静压力增加，孔隙中的水份排出，孔隙度下降， 孔隙连通性变差，渗透率降低。但颗粒之间的粘着力增加。 如粘土：松散时孔隙度80%，含水量80～90%，成页岩后， 孔隙度仅20%左右。 一般条件下，压实作用的极限深度为5000m左右； 单纯的压实作用并不一定能形成岩石。
《地质学基础》
毛治超
长江大学地球化学系
第十一章 成岩作用和沉积岩
第一节 外动力地质作用的 一般规律
第二节 沉岩作用 第三节 沉积岩
第一节 外动力地质作用的一般规律
1、外动力地质作用改造、重塑地表形态→沉积岩、 沉积矿产。
2、作用方式、形成的产物不同，但都遵循同一序 列：破坏(风化剥蚀)、搬运、沉积、成岩作用。 (彼此并不截然分开)
3、外动力介质的性质、运动特点不一样，其产生 的破坏方式和侵蚀地形、搬运方式、沉积方式、 沉积产物和沉积地形也不相同。(风、冰川、河流)
第一节 外动力地质作用的一般规律
4、运动的速度不同，其破坏作用的速度也不一样。 河流快，地下水慢。
5、外动力地质作用及其速度与强度还受气候(温度、 降雨量)、地形、地表岩性、地壳运动的影响。
•settling from suspension •deposition in a low energy environment •laminar flow (water flowing in a planar way)
，1板状交错层；2楔状交错层；3，4，槽状交错层； 5 波状交错层；小箭头指向上层面，大箭头表示流向
1. 原生色：有继承色和自生色之分，继承色是碎屑物的本来 颜色（长石砂岩呈肉红色）。自生色是化学岩、粘土岩中 由自生矿物及原生混入物的颜色形成的。海绿石砂岩 （绿），红色软泥（赤铁矿）
2. 次生色：岩石受风化作用后转变成的颜色。 色素：主要有铁质和有机质。 Fe2+→呈绿色； Fe3+→呈红色；有机质（少）→呈灰色； 有机质（多）→呈黑色
4.粒屑结构:是碳酸盐岩中特有的结构,由沉积盆地内部 形成的沉积物受水动力作用而机械破碎,在盆地内经过 一定的搬运而沉积,并由与碎屑成分相同或接近的物质 胶结而形成的结构。 可细分为:内碎屑、生物碎屑、鲕状、豆状结构等。
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直悬碳 径挂酸 2 式盐 5 胶（
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1。Ripple marks are formed when the current flow energy increases.
2。Parallel laminations (where the upper and lower contacts are approximately parallel) can result from