沉积岩复习资料剖析

沉积岩复习资料

（一）绪论和第二章

沉积岩：是组成岩石圈的三大类岩石（岩浆岩，变质岩，沉积岩）之一。它是在地表的条件下，由母岩风化产物，火山物质，有机物质，宇宙物质等沉

积岩原始物质成分，经过搬运作用，沉积作用和沉积后作用而形成的一

类岩石。

沉积岩石学：是研究沉积岩（物）的物质成分、结构、构造、分类及形成作用，以及沉积环境和分布规律的一门科学。

风化作用（weathering）：是地壳最表层的岩石在温度变化、大气、水、生物等因素的作用下，发生机械破碎和化学变化的一种作用。风化作用是对地

表岩石的一种破坏作用。

风化作用按其性质可分为：物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。

物理风化作用：地表最表层的岩石在温度变化、大气、水、生物等因素的作用下，主要发生机械破碎，而化学成分不改变的风化作用。

化学风化作用：地表最表层的岩石在温度变化、大气、水、生物等因素的作用下，在氧、水和溶于水中的各种酸的作用下，母岩遭受氧化、水解和溶滤等

化学变化，使其分解而产生新矿物的过程。

生物风化作用：常常伴随物理风化作用也有化学风化作用。

各种造岩矿物的风化及其产物

石英（quartz）：主要的造岩矿物，在风化作用中稳定性极高，它几乎不发生化学溶解作用，一般只发生机械破碎作用。

长石（feldspar）：稳定性次于石英，风化稳定性由高到低的顺序是：钾长石、多钠的酸性斜长石、中性斜长石、多钙的基性斜长石。

云母（mica）：白云母抗风化能力较强。白云母在风化过程中，

主要是析出钾和加入水，先变成水白云母，最后变为高岭

石，黑云母的抗风化能力比白云母差得多。黑云母遭受风

化后，钾、镁等成分首先析出，同时加入水，转变为蛭石、

绿泥石、褐铁矿

橄榄石、辉石、角闪石等镁硅酸盐矿物抗风化能力低。这些矿物在风化

产物中保留较少，故在沉积岩中较少见。

各种粘土矿物（如高岭石、蒙脱石、水云母等）在风化带中相当稳定。

各种碳酸盐矿物如方解石、白云石等，风化稳定性甚小，极易溶于水并顺水转移。各种硫酸盐矿物（如石膏、硬石膏）、硫化物矿物（如黄铁矿）、卤化物

矿物（如石盐）等，风化稳定性最低，最易溶于水，呈溶液状态流失走。

重矿物（heavy mineral）：风化稳定性的差别很大，如锆石、金红石、电气石等较稳定，为沉积岩中常见的稳定重矿物。

影响造岩矿物风化稳定性的因素：

（1）与它们的结晶温度有关

●在岩浆岩的主要造岩矿物中，橄榄石结晶温度最高，

其风化稳定性最低，最易被风化破坏掉。

●辉石、角闪石、黑云母的结晶温度依次降低，而它

们的风化稳定性却依次增高。

●基性斜长石、中性斜长石、酸性斜长石、钾长石的结晶温度也依次降低，它

们的风化稳定性也依次增高。

●石英的结晶温度最低，故其抗风化能力最强。

(2)与其化学成分的化学活泼性（主要是在水中的溶解能力）有关

(3)与其晶体构造特征及化学键强度有关

三、各种岩石的风化及其产物

岩石是矿物的集合体，因此岩石的风化及其产物主要由组成它的矿物的风

化情况决定的

●中性和碱性侵入岩的风化情况大体与花岗质岩石相似

●基性和超基性侵入岩主要由较易风化的橄榄石、辉石、基性斜长石组成，远

比花岗质岩石易风化

●火山岩及火山碎屑岩由于含有相当多的甚至大量的玻璃质或火山灰，故其风

化速度相当快

●沉积岩的风化情况比较简单，其中以蒸发岩最易溶解、最易风化，碳酸盐岩

次之，粘土岩、石英砂岩、硅岩等最难风化

将风化带中的元素分为五类：

最易转移元素（Kx=n·10～n·102）：CI，Br，I，S

易转移元素（Kx=n～n·10）：Ca，Mg，Na，K

可转移元素（Kx=n·10-1～n）：Mn，Si（硅酸盐），P ，Cu

略可转移元素（Kx

基本不转移元素（Kx=n·10-10）：Si（石英）

母岩风化的四个阶段

（1）破碎阶段（碎屑阶段）：以物理风化为主，风化产物主要为岩屑或矿物碎屑（2）饱和硅铝阶段：岩石中的氯化物和硫酸盐将全部被溶解，首先带出Cl-和SO42-。然后在CO2和H2O的共同作用下，铝硅酸盐和硅酸盐矿物开始分解，游离出碱金属和碱土金属（K+、Na+、Ca2+、Mg2+）盐基，其中Ca和Na的流失比K和Mg要快些。这些阳离子组成弱酸盐，使溶液呈碱性或中性反应，并使一部分SiO2转入溶液。此阶段的粘土矿物有蒙脱石、水云母、拜来石、绿脱石等。同时碱性条件下难溶的CaCO3开始堆积

（3）酸性硅铝阶段（粘土型风化作用）：碱金属和碱土金属大量被溶滤掉，SiO2进一步游离出来。因此碱性条件逐渐为酸性条件所代替。使上阶段形成的矿物（蒙脱石和水云母等）转变成在酸性条件下稳定的不含碱和碱土金属的粘土矿物高岭石和变埃洛石等。

（4）铝铁土阶段（红土型风化作用）：风化的最后阶段。在此阶段，铝硅酸盐被彻底地分解，全部可移动的元素都被带走。主要剩下铁和铝的氧化物及一部分SiO2，在原地形成水铝石、针铁矿、赤铁矿及蛋白石的堆积。由于它是一种红色疏松的铁质或铝质土镶，所以也称为红土

母岩风化产物的主要类型：碎屑残留物质、新生成矿物和溶解物质。

风化壳：由风化残余物质组成的地表岩石的表层部分，或者说已经风化了的地表岩石的表层部分。

雷诺数（Re）= 惯性力/ 粘滞力= V2d2ρ/Vdμ= Vdρ/μ

V—水的流速d—颗粒直径

ρ—水的密度μ—动力粘滞系数雷诺数（Re）= 惯性力/ 粘滞力= V2d2ρ/Vdμ= Vdρ/μ

当Re=1时，流动呈层流型；当Re=1～40时，在颗粒背后会出现背流尾迹；当Re>40时，出现“卡门涡街”，紊流。

佛罗德数Fr = 惯性力/ 重力= V2 / Lg根据佛罗德数（FroudeNumbers）数，明渠水流可分为急流、缓流和临界流三种状态。

Fr>1，急流，超临界流，水浅流急Fr=1，临界流Fr<1，静流，缓流或临界以下的流动，水深缓流

牵引力搬运方式：溶解载荷、悬移载荷和推移载荷（滚动和跳跃）。

碎屑物质在流水中搬运方式：悬移搬运、跳跃搬运和滚动搬运。

●颗粒开始搬运的水流速度要比继续搬运所需的流速大，这是因为始动流速不

仅要克服颗粒本身的重力，还要克服颗粒间的吸附力才能发生移动。

●0.05～2mm的颗粒所需的始动流速最小，而且始动流速与沉积临界流速也相

差不大，砂粒质点在流水中易搬运易沉积，常以跳跃式前进。

●大于2mm的颗粒其搬运与沉积的两个曲线相近，两者的流速值也随着粒径的

增大而增大，故砾石难搬运易沉积。

●小于0.05的颗粒，两者的流速相差很大，因而粉砂和粘土物质易搬运难沉

积。

碎屑物质在流水搬运中的变化；

随着碎屑物质被流水搬运的时间和距离的增加，其中不稳定成分越来越少，稳定成分则相应的增多，同时成分变得越来越简单；碎屑的粒度也逐渐变小；碎屑的球度也有所增高；碎屑的圆度也逐渐变好。

浪基面：波浪作用的下限，即波浪所影响的最大深度。

碎屑物质在波浪和潮汐作用下的变化

在波浪、潮汐的作用下，碎屑物质长时间往复运动（海水对颗粒间的溶蚀、颗粒与海底间的碰撞与磨蚀、颗粒间的碰撞和磨蚀），其成熟度（成分、粒度、圆度

等）比陆相环境中的碎屑物质高得多，沉积分异也进行得较为彻底

湖泊中主要水动力和海洋主要水动力的差别：

海洋主要水动力是波浪和潮汐，有潮汐作用，盐度比湖泊高；

湖泊主要水动力是波浪和湖流，湖泊粘度大

风的搬运和沉积作用的特点：

●搬运能力远比水小，同样的速度下，风的搬运能力约为流水的1/300，因此，

风一般只能搬运较细粒的碎屑物质。

●风的搬运能力有限，选择性较强，因此风成沉积的粒度分选性较好。

●空气密度小，颗粒碰撞磨蚀导致其圆度较好，常具霜状表面。

冰碛物的特征：结构疏松，大小混杂，分选极差；冰碛物中砾石磨圆极差；一般缺乏层理构造。

冰碛物—冰川携带的碎屑物质冰川具有巨大的搬运能力

胶体溶液物质搬运和沉积的机理：

●引起胶体质点搬运的主要因素是同种电荷的胶体质点之间的相互排斥力。

●不同名电解质的加入，可使胶体质点的电荷中和，从而使胶体质点发生凝聚

而下沉。不同名胶体的相互作用，也可使它们的电荷中和，也可使胶体发生沉淀。

●其它因素（如水介质中的腐植酸、生物作用、蒸发作用、Eh值和pH值等）

也影响胶体溶液物质的搬运和沉积作用

真溶液物质搬运和沉积的主要因素：

溶液物质的搬运及沉积作用的根本控制因素是它们的溶解度：

溶解度越大，越易搬运，越难沉积。

溶解度越小，越易沉积，越难搬运

沉积分异作用：母岩风化产物以及其它来源的沉积物，在搬运和沉积过程中按照颗粒大小、形状、比重、矿物成分和化学成分在地表依次沉积下来，称作地表沉积分异作用

机械沉积分异作用：碎屑物质在搬运和沉积过程中，根据粒度、密度、形状和成分等特征发生先后沉积的现象。

化学沉积分异作用：溶解物质（包括胶体溶液物质和真溶液物质），在搬运和沉积过程中，根据其本身的化学性质（主要是其在溶液中化学活泼性或溶解度大小），从溶液中按一定先后顺序沉淀出来的现象。

3. 两种沉积分异作用的关系及其地质意义

（1）关系机械沉积分异作用进行得较早，化学沉积分异作用进行得较晚

机械沉积分异作用化学沉积分异作用

砂和粉砂阶段铁的氧化物阶段

粘土沉积阶段碳酸盐阶段

已基本结束硫酸盐及卤化物阶段

（2）意义

●两种沉积分异作用的结果，就形成了各种类型的机械沉积岩和化学沉积岩以

及相应的各种沉积矿产。

●分异作用进行越彻底，各种类型的沉积岩在成分上和结构上的成熟度就越高，

从而越易形成各种沉积矿产。

事件沉积作用：指事件性的、阵发性的或灾变性的搬运和沉积作用。这类作用的发生和发展可能是瞬间的、短暂的，但其作用过程是快速的

正常沉积作用：正常情况或条件下发生的搬运和沉积作用，这一作用过程是缓慢的、均变的。

沉积后作用、成岩作用与后生作用概念了解

成岩作用（diagenesis）：沉积物转变沉积岩所发生的一系列变化。

后生作用：沉积岩形成以后到遭受风化作用或变质作用以前的变化。

沉积岩分类

碎屑岩：砾岩、砂岩、粉砂岩和

（按粒度划分）

母岩风化产物组成

化学岩：碳酸盐岩、硫酸盐岩、

卤化物岩、硅岩、其他

化学岩

由火山碎屑物质组成：火山碎屑岩

可燃生物岩

非可燃生物岩

第三章沉积岩的构造与颜色

沉积岩构造：沉积物在沉积时，或沉积之后，由于物理作用、化学作用及生物作用所形成的各种构造。

三、沉积岩构造分类

按形态划分：层理构造（水平层理、平行层理、波状层理、交错层理、递变层理、韵律层理、块状层理）、层面构造（波痕、冲刷痕、压刻痕）、结核

按沉积岩形成阶段划分：沉积构造、成岩构造、后生构造

按成因划分：物理成因构造、化学成因构造、生物成因构造

流水波痕（current ripple）

特点：波峰波谷均圆滑；不对称状，不对称指数RSI>2（2.5），陡坡倾向指示水流方向；波痕指数RI>5（8～15）；波谷比波峰粗

成因：由定向流动的水流形成，见于河流和存在有底流的海湖近岸地带。

2.浪成波痕（wave ripple）

成因：由产生波浪的动荡水流形成，常见于海、湖浅水地带。

特点：1、对称波痕波峰尖锐，波谷圆滑，波脊多平直，部分分叉，波痕指数RI=4~13（多为6~7）；2、不对称波痕与流水波痕类似，峰谷均圆滑，不对称指数RSI＝1.1~3.8，波痕指数RI=5~16（多为6~8）。

3. 风成波痕（aeolianripple）

成因：由定向风形成，常见于沙漠、海、湖滨岸的沙丘沉积中。

特点：波峰波谷圆滑（?）、开阔，峰窄谷宽，呈不对称状，不对称度比流水波痕更大，波痕指数RI=10~70，陡坡倾向与风向一致，波峰粒度比波谷粗。

槽痕和槽模

水流在泥质沉积物表面冲刷而形成的不连续的长形小凹坑为槽痕。

槽痕被砂充填，成为砂岩层底面上的槽铸型，即为槽模。

见于浊流环境，为浊积岩的重要标志。槽痕与槽模（flute mark and flute cast）