普通地质学课件-第四章 沉积岩

第四章外力地质作用与沉积岩•概述•外力地质作用•沉积岩的基本特征•沉积岩的分类及其特征•沉积矿产简介普通地质学在地表和地表下不太深的地方形成的地质体，在常温常压条件下，由风化作用、生物作用、某些火山作用产生的物质及宇宙物质经过搬运、沉积和成岩等一系列地质作用所形成的岩石。一、沉积岩的概念第一节概述沉积岩分布在地球表层，体积占地壳5%，分布面积占地表75%，沉积地层是地质历史的重要记录，也是重要的矿产资源来源。泛指形成沉积岩和沉积矿产的各种地质作用。广义的沉积作用：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩作用狭义的沉积作用：指沉积岩及沉积矿产形成过程中在沉积阶段发生的各种地质作用二、沉积作用一、地质作用的概念回顾第二节外动力地质作用地质作用：形成和改变地球的物质组成、外部形态特征与内部构造的各种自然作用。•内力地质作用：主要以地球内部能量作为能源并主要发生在地球内部。包括：岩浆作用、地壳运动、地震作用、变质作用•外力地质作用：主要以太阳能、日月引力能为能源并通过大气、水、生物因素引起。包括：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩作用、块体运动（负荷地质作用）二、引起外力地质作用的因素——大气、水、生物第二节外动力地质作用1大气——大气圈1）大气圈的特征2）地质意义主要成分：N2、O2；少量气体：CO2、Ar等；微量气体温度：常温~-55Cº大气的运动：风（科里奥利效应）分层：对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层地质作用发生的物质因素（如氧化作用）生命的保护层保持适当的温度风产生地质作用二、引起外力地质作用的因素——大气、水、生物第二节外动力地质作用2水——水圈1）水圈的特征2）地质意义存在形式：海洋、大陆河流、湖泊、土壤和岩石空隙、冰雪；不同存在形式的水之间相互转化;溶剂化学反应和物理变化参与者搬运介质构成生命的物质二、引起外力地质作用的因素——大气、水、生物第二节外动力地质作用3生物——生物圈1）生物圈的特征2）地质意义存在范围：大气圈下部到地下3~4Km；成分：C、H、O为主，Ca、N、K、Si、P、S等及微量元素;沉积岩和沉积矿产的物质来源之一发生化学反应、对岩石的破环作用光合作用分类三、引起外力地质作用的能源第二节外动力地质作用太阳能、重力能、日月引力能四、外力地质作用的类型1、风化作用在外力作用下，岩石发生机械崩解或化学分解，变为松散碎屑及土壤的作用①机械破碎，岩石由大块裂成小块；②岩石矿物分解，一部分迁移走，一部分变成新化合物残留在原地结果物理风化、化学风化、生物风化第二节外动力地质作用四、外力地质作用的类型2、剥蚀作用在外力作用下，岩石发生机械崩解或化学分解，变为松散碎屑及土壤并被大气、水搬运到其他地方的作用3、搬运作用大气、水等介质将风化、剥蚀产物等搬运到他处的作用4、沉积作用在搬运作用过程中，因介质能量下降、溶液过饱和、胶体絮凝等原因，是搬运物停止搬运，沉积的过程。（沉积作用的产物：碎屑沉积物、化学沉积物、生物沉积物、生物化学沉积物）第二节外动力地质作用四、外力地质作用的类型5、固结（成岩）作用经各种沉积作用形成的堆积物称沉积物，沉积物是松散的物质。由松散的沉积物转变为坚硬的岩石的作用称为固结作用（成岩作用）。固结（成岩）作用的途径有以下几种：由于上覆沉积物的静压力而使松散沉积物的体积缩小、含水量减少、密度增加的作用称压固（压紧、压实）作用。沉积物经压固作用后孔隙和体积减小，还引起矿物的定向排列、有时引起压溶作用，并导致缩小石英的次生加大。1）压固作用松散的沉积颗粒由化学沉淀物质或其它物质粘结而变成坚硬岩石的作用称胶结作用。粘结碎屑颗粒的化学物质称为胶结物，常见的胶结物有：钙质、硅质、铁质、硫酸盐质及泥质。胶结作用的结果是使沉积物固结成岩，并减少其孔隙度。2）胶结作用第二节外动力地质作用四、外力地质作用的类型5、固结成岩作用颗粒、基质、填隙物真溶液物质和胶体溶液物质容易发生重结晶作用。重结晶作用的结果不仅可以使松软的沉积物转变成为固结的岩石，同时还破坏沉积物的原生结构构造，形成新的结构构造。沉积物的矿物成分由于溶解或局部溶解、固体扩散等作用，使物质质点发生重新排列组合的现象称重结晶作用。3）重结晶作用第二节外动力地质作用四、外力地质作用的类型5、固结成岩作用沉积物在成岩作用过程中，通过矿物之间的化学反应，已存在的矿物被另外的矿物所取代的作用称为交代作用。交代作用过程中有物质的参入和带出，故化学成分发生变化。交代作用常发生在已固化的沉积岩内，是以新矿物代替原有矿物，并出现在沉积岩形成的各变化阶段。三、沉积物的固结成岩作用2、固结作用的类型4）交代作用第二节外动力地质作用沉积物在成岩作用过程中，由于岩石中孔隙水的性质发生了变化，导致岩石中易溶成分发生溶解的作用称为溶解作用。溶解作用在碳酸盐岩中常见，并导致岩溶或喀斯特的形成。沉积物固结过程中，溶解作用对岩石是个破坏作用。使岩石的孔隙增大，为地下的油气水的储存提供了空间。三、沉积物的固结成岩作用2、固结作用的类型5）溶解作用第二节外动力地质作用沉积物经过压固作用、胶结作用、重结晶作用、交代作用等一系列成岩作用过程，不仅发生紧密固结、变为坚硬的沉积岩，而且由于沉积物所处的环境条件发生了变化、沉积物相应随之发生化学反应或变化，并形成与成岩环境物理化学条件相适应的新的矿物及其矿物组合即成岩矿物。常见的成岩矿物有：自生的石英、长石、黄铁矿、海绿石、菱铁矿、方解石、白云石、以及粘土矿物、其它硫酸盐和硫化物等。三、沉积物的固结成岩作用2、固结作用的类型6）成岩矿物的形成第二节外动力地质作用海绿石，绿色，显微鳞片状集合体×200自生高岭石、铁白云石和溶蚀孔隙，孔隙中少量自生伊利石×100碎屑蚀变形成的高岭石，较致密，×150弯曲片状伊利石化蚀变×1500高岭石粘土充填孔隙，交代碎屑，其晶间孔较发育×800刃片状绿泥石充填孔隙×500第二节外动力地质作用第三节沉积岩的基本特征•成分特征•结构特征•构造特征•颜色普通地质学一、成分特征第三节沉积岩的基本特征1、化学成分特征1）主要元素组成O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti、C等。2）主要特征Fe2O3FeOK2O、Na2O含量低于岩浆岩富含H2O、CO2富含有机质组成沉积岩的矿物成分有160余种，常见的仅20余种。一、成分特征第三节沉积岩的基本特征2、矿物成分特征•常见矿物——石英、粘土矿物、方解石、白云石、白云母、钾长石、钠长石、玉髓、石膏、硬石膏、蛋白石、盐类矿物等。•重矿物——铁、铝、锰的氧化物和氢氧化物矿物和锆石、电气石、石榴子石、角闪石等。在一种沉积岩一般矿物成分不过1－3种，很少有超过5－6种。因此，沉积岩中平均矿物成分与岩浆岩存在明显差异。沉积岩的结构是指组成沉积岩组分的性质、大小、形态及相互关系等特征。是沉积岩与岩浆岩、变质岩相区别的重要标志，也是沉积岩分类的一个重要依据。沉积岩的结构类型多样，不同成因、不同类型的的沉积岩具有不同的结构，如：陆源碎屑岩具碎屑结构泥质结构内源沉积岩具颗粒结构晶粒结构生物格架结构等火山碎屑岩具火山碎屑结构1、沉积岩的结构二、结构特征第三节沉积岩的基本特征2、沉积岩的结构类型二、结构特征第三节沉积岩的基本特征1）碎屑结构•粒度——粒度是指碎屑颗粒直径的大小。粒径划分：结构类型砾状结构砂状结构粉砂状结构泥状结构粒径＞2mm2～0.05mm0.05～0.005mm＜0.005mm母岩经风化、剥蚀形成的各种碎屑物质被胶结起来形成的一种结构。是陆源碎屑岩类最主要的结构。砾岩砂岩粉砂岩泥岩碎屑颗粒的分选性2、沉积岩的结构类型二、结构特征第三节沉积岩的基本特征1）碎屑结构•分选度——分选度是指碎屑颗粒粗细的均匀程度。级别划分：分选度好中差主要粒级含量＞75％50％一75%50％2、沉积岩的结构类型二、结构特征第三节沉积岩的基本特征1）碎屑结构•分选度——分选度是指碎屑颗粒粗细的均匀程度。级别划分：岩石薄片显微照片：分选差岩石分选度：分选好分选度好中差主要粒级含量＞75％50％一75%50％2、沉积岩的结构类型二、结构特征第三节沉积岩的基本特征1）碎屑结构•分选度——分选度是指碎屑颗粒粗细的均匀程度。级别划分：岩石分选度：分选差分选度好中差主要粒级含量＞75％50％一75%50％2、沉积岩的结构类型二、结构特征第三节沉积岩的基本特征1）碎屑结构•磨圆度——指碎屑颗粒的棱角在搬运过程中被磨蚀圆化的程度。级别划分：•棱角状：颗粒具尖锐的棱角，碎屑颗粒搬运运距离很近、未被磨蚀•次圆状：棱角大部分被明显磨蚀圆化，尚有棱角存在，故原始形状尚可辨认，表明碎屑已经过较长距离的搬运•圆状：碎屑颗粒棱角全部磨蚀，颗粒呈椭球状或圆状，原始形状已难以辨认。2、沉积岩的结构类型二、结构特征第三节沉积岩的基本特征1）碎屑结构•支撑类型/胶结方式——胶结物(或填隙物)与碎屑颗粒之间的关系。•基底式胶结：填隙物含量多，碎屑颗粒分散其中互不接触，填隙物与颗粒为同时沉积，胶结较牢固。•接触式胶结：胶结物含量极少，碎屑颗粒相互接触，胶结物仅存在于颗粒的接触处，而粒间孔隙中无充填，胶结不牢固。•孔隙式胶结：碎屑颗粒紧密接触并构成格架，颗粒间多呈点接触。胶结物含量较少，只充填在粒间孔隙中。宏观：颗粒支撑、杂基支撑基底式胶结孔隙式胶结（陆源）碎屑结构：是陆源碎屑岩类最主要的结构。如果碎屑物质为火山碎屑则称火山碎屑结构。石英砂岩的中－粗粒碎屑结构泥质结构：主要由极细粒的泥质物质和少量的碎屑物质组成的结构。是陆源碎屑岩类中泥质岩的一种特征结构。2、沉积岩的结构类型二、结构特征第三节沉积岩的基本特征1）碎屑结构•常见碎屑结构粉砂质泥岩的泥质结构2、沉积岩的结构类型二、结构特征第三节沉积岩的基本特征2）非碎屑结构颗粒结构:颗粒是母岩提供的钙质溶解物，通过化学和生物化学作用所形成的。颗粒包括内碎屑、鲕粒、生物碎屑等类型。内源沉积岩类的一种结构。颗粒主要由盆内碎屑组成——内碎屑结构颗粒主要是生物碎屑——生物碎屑结构2、沉积岩的结构类型二、结构特征第三节沉积岩的基本特征2）非碎屑结构晶粒结构:从真溶液或胶体溶液中沉淀出来的物质经过结晶作用或重结晶、交代作用所形成的结构。重结晶形成的——晶粒结构生物格架结构：是指由原地生长的生物骨架形成的结构。它是由原地生长的造礁生物如珊瑚、苔藓、海百合、海绵等以及底栖生物，因对细粒的灰泥起阻挡和遮拦作用而使灰泥堆积下来形成的。珊瑚礁灰岩——生物格架结构2、沉积岩的结构类型二、结构特征第三节沉积岩的基本特征2）非碎屑结构岩层：沉积岩的最基本单位，同一岩层具有基本均一的成分、结构、构造和颜色。岩层之间的界面称为岩层面。岩层按照厚度划分：三、构造特征第三节沉积岩的基本特征•块状层1m•厚层0.5~1m•中厚层0.5~0.1m•薄层：0.1m沉积构造是指岩石各个组成部分的空间分布和排列方式，它由成分、结构、颜色的不均一所表现出来的特征。是沉积岩最显著的原始沉积特征之一（层状构造是沉积岩最典型的特征）。沉积岩的构造种类多样、成因复杂。机械成因的如层理构造、层面构造等。化学成因的如缝合线、结核、晶体印痕等。生物成因的如生物礁体、叠层石、生物遗迹等。沉积构造是指岩石各个组成部分的空间分布和排列方式，它由成分、结构、颜色的不均一所表现出来的特征。是沉积岩最显著的原始沉积特征之一（层状构造是沉积岩最典型的特征）。三、构造特征第三节沉积岩的基本特征1）层理构造是沉积物在沉积过程中在层内形成的构造，主要由沉积物的成分、结构、颜色等在垂向上的变化而显示出来。是沉积岩最重要的沉积构造类型。常见层理类型：水平层理波状层理交错层理——板状交错层理、楔状交错层理、槽状交错层理1、机械成因的沉积构造三、构造特征第三节沉积岩的基本特征三沉积岩的一般特征3构造特征第四章沉积作用与沉积岩三沉积岩的一般特征1）层理构造岩石颜色、矿物成分、结构特征在垂向上（垂直于沉积层）发生变化及形成层理。层理的类型：•交错层理•波状层理•水平层理•递变层理波状层理普通地质学2）层面构造指沉积物的表面由于流水、风、生物活动、阳