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1、沉积岩全册配套最完整沉积岩全册配套最完整 精品课件精品课件1 沉积岩与沉积相沉积岩与沉积相 个人简介 鄢继华，男，博士，副教授 1999年毕业于石油大学（华东）石油与天然气地质勘 查专业 2002年获矿产普查与勘探硕士学位 2006年获矿物学、岩石学、矿物学博士学位 2012年赴美国德州大学奥斯汀分校做访问学者1年 专 业：地质学 方 向：油区岩相古地理、储层沉积学、物理沉积模拟 联系电话：18363933026 E-mail：； 课程介绍 同学们好，我们现在开始学习沉积岩与沉积相。 这门课是一门专业基础课，由沉积岩和沉积相两大部分组 成。其中沉积岩主要讲解沉积岩的类型及特征、沉积岩的 形成机

2、理以及有用矿产的富集和存储规律；沉积相主要介 绍沉积环境以及在该环境下形成的沉积物或沉积岩特征。 课程中的基本概念、基本理论和基本技能是需要同学 们关注的重点，希望同学们通过理论讲解与实践学习相结 合、课堂学习与课外学习相结合、理解性记忆与记忆性理 解相结合、专业知识学习与素质培养相结合的学习方法， 学好沉积岩与沉积相这门课程。 本讲导学 下面我们开始学习第一章，绪论。这一章主要给大家 介绍沉积岩的概念、基本特征，沉积岩的研究内容、研究 方法和研究意义，以及沉积岩的基本分类。 要求同学们全面、熟练掌握沉积岩的概念、基本特征 和沉积岩的分类，了解沉积岩石学的概念和沉积岩的研究 内容、研究方法与研

3、究意义。 课程性质专业基础性 课程组成两大部分： 沉积岩部分 沉积相部分 课程内容三个基本： 基本概念、基本理论、基本技能 沉积岩（沉积岩石学） 沉积相（岩相古地理） 岩类学 岩理学环境 沉积（物）岩特征 课程介绍 第一章 绪论 本章学习要求 全面、熟练掌握 沉积岩的概念、基本特征和沉积岩的分类 理解 沉积岩石学的概念 了解 沉积岩的研究内容、研究方法与研究意义 主讲人：鄢继华主讲人：鄢继华 沉积岩与沉积相沉积岩与沉积相 第一节 沉积岩与沉积岩石学 一、沉积岩（sedimentary rocks）的概念 组成岩石圈的三大类岩石（岩浆岩、变质岩、沉积岩） 之一，是在地壳表层条件下，由母岩的风化产

4、物、火山物 质、有机物质等沉积岩的原始物质成分，经过搬运作用、 沉积作用及沉积后作用而形成的一类岩石。 母岩风化产物 +火山物质 +有机物质等 沉积岩的原始物质成分 搬运作用 沉积作用 沉积后作用 沉积岩 对概念的解释 1、地壳表层条件 常温、常压 水和大气的作用 生物和生物化学的作用 重力作用 A.范围 第一节 沉积岩与沉积岩石学 水 圈 生物圈 岩石圈 地壳 表层 沉积 圈 大气圈 大气圈下部、岩石圈上部、水圈和生物圈的全部 B.地壳表层条件特征 温度 地表最高温度南非 85 地表最低温度北极 -70 压力 地表1atm 海（洋） 底最大约1100atm 一般小于20atm 第一节 沉积岩

5、与沉积岩石学 常温 常压 （相对于岩浆岩、变质岩） B.地壳表层条件特征 水和大气的作用 水成岩、风成岩、冰碛岩 生物作用 生物遗体“生物岩”生物礁石灰岩和煤 生物化学作用“生物化学岩” 重力作用 洪水、泥石流、水底滑塌、雪崩、地震 第一节 沉积岩与沉积岩石学 第一节 沉积岩与沉积岩石学 2.母岩 地表上出露的供给沉积岩原始物质成分的岩石，主要 指早于该沉积岩而存在的岩浆岩、变质岩和较老的沉积岩。 母岩所分布的地区叫作母岩区或陆源区、物源区，简 称源区。 第一节 沉积岩与沉积岩石学 3.沉积岩的原始物质成分 A. 母岩的破坏（风化）产物陆源物质 a.物理风化和机械破坏生成的碎屑物质 b.化学分

6、解生成的粘土物质 第一节 沉积岩与沉积岩石学 第一节 沉积岩与沉积岩石学 B.其它原始物质成分 a.地表水和潜水溶液中的化学沉淀物质 b.火山喷出的碎屑物质 c.生物物质 d.宇宙物质 生物残骸和有机质 陨石、宇宙尘埃火山物质 4. 沉积岩的形成过程 组成沉积岩的原始物质通过机械的、化学的或生物的 沉积作用形成松散沉积物，再经埋藏改造（即成岩作用） 在地下不很深处固结形成沉积岩。 第一节 沉积岩与沉积岩石学 原始物质原始物质 沉积盆地沉积盆地 沉积物沉积物 沉积岩沉积岩 沉积沉积搬运搬运成岩成岩 第一节 沉积岩与沉积岩石学 第一节 沉积岩与沉积岩石学 从成因角度说，沉积岩是在地壳表层的温度和压

7、 力条件下，在水、大气、生物和生物化学以及重力的 作用下，主要由母岩的风化产物，同时也有火山物质、 生物以及宇宙物质等，大都经过搬运作用、沉积作用 以及沉积后的成岩作用所形成的岩石。 二、沉积岩的基本特征 （一）矿物成分常见20余种 1.高温矿物罕见 橄榄石、辉石、角闪石及基性斜长石不出现/甚少 2.低温矿物富集 钾长石、酸性斜长石和石英广泛存在 3.沉积岩中有特有的自生矿物 氧化物和氢氧化物、粘土矿物、盐类矿物、碳酸 盐矿物 第一节 沉积岩与沉积岩石学 （二）化学成分 沉积岩和岩浆岩的平均化学成分十分接近 1. 两者铁的含量大体相等 2. 沉积岩中碱金属含量远低于岩浆岩，尤其是钠 含量 3.

8、沉积岩中富含CO2和H2O 4.存在大量有机质 第一节 沉积岩与沉积岩石学 （三）结构、构造 1.结构 沉积岩的结构取决于岩石的形成方式 与岩浆岩共有：结晶质结构 缺少：玻璃质结构 2.构造 成层构造 具有各种各样的孔隙 第一节 沉积岩与沉积岩石学 美国科罗拉多大峡谷沉积岩 三、沉积岩石学与沉积学的概念 （一）沉积岩石学（Sedimentary Petrography） 是研究沉积岩（包括沉积矿产）的物质成分、结构 构造、分类和形成作用，以及沉积环境分布规律的 一门地质科学。 是岩石学的一部分，但又是一门独立的学科。 （二）沉积学（Sedimentology） 研究沉积物和沉积作用的科学。包括

9、研究未曾石化 和已经石化的天然沉积物及自然环境中沉积作用的 过程和作用。 第一节 沉积岩与沉积岩石学 四、沉积岩的研究内容与研究方法 第一节 沉积岩与沉积岩石学 1. 沉积物（岩）的物质成分、结构、构造、分类命名、 产状和岩层之间的接触关系； 2. 沉积岩形成机理，特别是其中有用矿产的形成机理、 富集和储存规律； 3. 恢复沉积岩形成时的古气候条件、古地理条件、古 介质条件以及大地构造条件等； 4. 沉积物（岩）形成、演化及分布规律与人类生存发 展之间的关系。 岩类学 岩理学 应 用 （一）主要研究内容 四、沉积岩的研究内容与研究方法 第一节 沉积岩与沉积岩石学 （二）研究方法 1. 野外 覆

10、盖区岩芯观察和描述；现代沉积考察。 2. 室内 分析测试：薄片鉴定、粒度分析、物性分析、扫描电镜、电 子探针与能谱、X衍射、阴极发光、图像分析、包体分析、同位 素测定、显微荧光、 模拟实验 3. 多学科理论和手段综合应用 野外与室内相结合，宏观与微观相结合， 现代与古代相结合，常规测试手段与先进测试技术相结合。 第一节 沉积岩与沉积岩石学 五、沉积岩的研究意义 分布广泛 沉积岩的体积仅占地壳总体积的5% 地球表面75%的陆地面积、100%的海洋面积都被沉积 岩所覆盖 五、沉积岩的研究意义 第一节 沉积岩与沉积岩石学 形成历史久远 记录了生命的演化及历史 恢复古沉积环境 是研究地球发展和演化历史

11、的重要材料 3.53.5亿年前的地球表面亿年前的地球表面 第一节 沉积岩与沉积岩石学 五、沉积岩的研究意义 世界资源总储量的75%-85%属沉积和沉积变质成因 煤、石油和天然气大部分形成和储集在沉积岩中 是重要的工业原料和建筑材料 经济矿床富集 粘土岩粘土岩石油、天然气石油、天然气 煤煤 根据沉积岩原始沉积物质成分的来源根据沉积岩原始沉积物质成分的来源 主要由主要由母岩风化产物母岩风化产物组成的沉积岩组成的沉积岩 碎屑岩碎屑岩 化学岩化学岩 砾岩砾岩 砂岩砂岩 粉砂岩粉砂岩 粘土岩粘土岩 碳酸盐岩碳酸盐岩 硫酸盐岩硫酸盐岩 卤化物岩卤化物岩 硅岩硅岩 其它化学其它化学 岩岩 主要由主要由火山碎

12、屑物质火山碎屑物质组成的沉积岩组成的沉积岩 火山碎屑岩火山碎屑岩 主要由主要由生物遗体生物遗体组成的沉积岩组成的沉积岩 可燃有机岩可燃有机岩 非可燃有机岩非可燃有机岩 煤煤 油页岩油页岩 第二节第二节 沉积岩的分类沉积岩的分类 第二章第二章 沉积岩的形成与演化沉积岩的形成与演化 上一讲我们学习了沉积岩的概念，从概念中我们知道沉积 岩的形成包括三个阶段：（1）原始物质的形成阶段；（2） 沉积物的搬运和沉积作用阶段；（3）沉积后作用阶段。 这一讲我们主要介绍第一节内容，沉积岩原始物质的形成。 我们知道沉积岩的原始物质有四种来源，其中最主要的就 是母岩的风化产物，因此风化作用的概念、类型，风化作 用

13、的阶段性及风化产物类型是本讲的重点，希望同学们在 学习的过程中给予关注。 本讲介绍 第一节 沉积岩原始物质的形成 沉积岩的原始物质 陆源物质 生物源/生源物质 深源物质 宇宙源物质 母岩风化产物 生物残骸及有机质 火山碎屑+深层卤水 陨石 第一节 沉积岩原始物质的形成 一、母岩的风化作用和产物沉积岩主要原始物质的形成 （一）风化作用的概念 n 地壳表层岩石的一种破坏作用； n 因温度的变化，水以及各种酸的溶蚀作用，生物的 作用以及各种地质营力的剥蚀作用等，地壳表层的岩 石处于不稳定状态，逐渐遭受破坏，转变为风化产物 的过程。 第一节 沉积岩原始物质的形成 一、母岩的风化作用和产物沉积岩主要原始

14、物质的形成 风化作用（按性质）分类 物理风化作用 化学风化作用 生物风化作用 机械破碎 母岩破碎化学变化 机械作用化学和生物化学作用 化学成分不变 氧化、水解和溶解 直接作用间接作用 T、晶体生长、重力 氧、水和酸 生物、水、冰、风 碎屑物质（岩石 新矿物 促进和加速化学风 碎屑矿物碎屑） 粘土矿物和化学沉淀物质 化作用进行 第一节 沉积岩原始物质的形成 水解作用水解作用 断层与解理断层与解理 花岗岩中的根劈花岗岩中的根劈 第一节 沉积岩原始物质的形成 一、母岩的风化作用和产物沉积岩主要原始物质的形成 岩石矿物的集合体元素组成 元素矿物岩石的风化特征 第一节 沉积岩原始物质的形成 一、母岩的风

15、化作用和产物沉积岩主要原始物质的形成 （二）元素的风化分异 在相同的特定风化条件下，各类造岩元素由于从母 岩中析出的难易程度不同，而按一定顺序从母岩中分离出 来的现象。 某些元素的淋滤分散和另一些元素的残积、富集。 第一节 沉积岩原始物质的形成 “水迁移系数kx”衡量元素在风化带中的迁移能力 1.最易迁移元素（Kx=n10n102） Cl,Br,I,S等以卤族元素为主； 2.易迁移元素（Kx=nn10） Ca,Mg,Na,F,Sr,K,Zn等碱（土）金属 3.迁移元素（Kx= n10-1n） Cu,Ni,Co,V,Mn,Si（硅酸盐中）,P； 4.惰性（微弱迁移）元素（Kxn10-1） Fe,

16、Al,Ti,Sc,Y, Tr 5.几乎不迁移元素（Kxn10-10） Si（石英） 元 素 迁 移 序 列 第一节 沉积岩原始物质的形成 （三）主要造岩矿物的风化及其产物 1.石英 n在风化作用过程中稳定性最高，一般只发生机械破 碎作用,几乎不发生化学溶解作用。 碎屑沉积岩最主要的造岩矿物，在岩石中平均含 量达66.8%。 第一节 沉积岩原始物质的形成 （三）主要造岩矿物的风化及其产物 2.长石 长石风化稳定性仅次于石英 钾长石 多钠的酸性斜长石 斜长石 中性斜长石 多钙的基性斜长石 沉积岩中钾长石多于斜长石 第一节 沉积岩原始物质的形成 （1）钾长石 KAlSi3O8K1Al2(Si,Al)

17、4O10OH2nH2OAl4Si4O10OH8 SiO2nH2O（蛋白石） Al2O3nH2O（铝土矿） 析出析出K,Si析出析出K,Al 钾长石钾长石 + +H2O 水云母水云母+ +H2O 高岭石高岭石 （2）斜长石的风化作用与产物同钾长石相似 斜长石蒙脱石高岭石 蛋白石 铝土矿 第一节 沉积岩原始物质的形成 3.云母 n白云母（K）的抗风化能力较强，在沉积岩中较常见。 析出钾，加入水水白云母高岭石 n黑云母（Fe、Mg）的抗风化能力比白云母差得多。 析出K、Mg，加水蛭石绿泥石褐铁矿 4.铁镁硅酸盐矿物 n抗风化能力比石英、长石、云母差得多 橄榄石辉石伊利石蒙脱石蛋白石、铝土矿 7.硫酸

18、盐矿物、硫化物矿物，卤化物矿物 n最易溶于水中，呈溶液态流失 8.岩浆岩、变质岩次要矿物或副矿物风化稳定性差别很大 n石榴石、锆英石、刚玉、电气石、金红石、磁铁矿、榍石、 蓝晶石、独居石、红柱石等风化稳定性较大 沉积岩中的重矿物 第一节 沉积岩原始物质的形成 （四）母岩的风化及其产物 1.各种岩石的风化及其产物 n岩石是矿物的集合体 不同的岩石矿物组成不同 再加上结构、产状、形成背景等差异 n母岩风化的差异性 第一节 沉积岩原始物质的形成 石 英：机械破碎 砂粒 钾 长 石：K2O 成为碳酸盐、氯化物进入溶液 溶解物质 Al2O3 水化后成为含水硅酸盐 粘土 SiO2 少部分游离出来 溶解物质

19、 斜 长 石：Na2O, CaO 碳酸盐、氯化物，溶于水 溶解物质 Al2O3,SiO2 同钾长石 白 云 母：较少分解 云母碎片 黑 云 母：H2O 水溶液 K2O，Al2O3，SiO2 同钾长石 (Mg,Fe)O碳酸盐,氯化物,赤铁矿,褐铁矿 溶解物质及色素 副矿物：锆石、磷灰石 重矿物 n 花岗岩 第一节 沉积岩原始物质的形成 （四）母岩的风化及其产物 2.母岩风化作用的阶段性 n由于母岩中的各种化学成分在风化作用中转移 性质的不同，母岩的风化作用具有明显的阶段性。 n波雷诺夫将结晶岩的风化过程分为四个阶段， 在各阶段中，各有其独特的风化产物（以玄武岩 为例）。 第一节 沉积岩原始物质的

20、形成 A.机械破碎阶段（碎屑阶段） n物理风化为主岩石或矿物的碎屑 玄武岩的主要矿物成分以辉石和斜长石为代表 第一节 沉积岩原始物质的形成 B.饱和硅铝阶段： a.化学风化开始，氯化物和硫酸盐全部被溶解，带出 Cl-和SO42-； b.O2和H2O共同作用辉石和斜长石等铝硅酸盐和硅酸 盐矿物分解，游离出碱金属和碱土金属（Na+, K+, Ca2+, Mg2+）离子，CaCa2+ 2+、 、NaNa+ +流失比K K+ +、Mg2+ 2+要快些； c.析出的阳离子使溶液呈碱性或中性，并使部分SiO2 转入溶液； d.形成少量粘土矿物蒙脱石、水云母、还可出现 拜来石、绿泥石等。碳酸钙开始堆积。 第

21、一节 沉积岩原始物质的形成 C.酸性硅铝阶段：粘土型风化作用 几乎全部的Ca2+、Na+、K+、Mg2+被带走， SiO2进一步进入溶液，介质由中/碱性转为酸性， 形成不含Ca2+ 2+、Na+ +、K+ +、Mg2+2+的高岭石、变埃洛石等粘 土矿物,上个阶段形成的蒙脱石、水云母被破坏 第一节 沉积岩原始物质的形成 D.铝铁土阶段：风化作用的最后阶段 a.硅酸盐矿物彻底地分解，全部可移动元素都被带走。 b.铁和铝的氧化物和小部分SiO2以胶体状态在酸性介 质中聚集，原地形成水铝矿、褐铁矿、针铁矿、赤 铁矿和蛋白石。 c.堆积物是一种红色疏松的铁质或铝质土壤,也称红土。 到达这个阶段的风化作用

22、通常也称为红土型风化作用 第一节 沉积岩原始物质的形成 n 上述四个阶段是一个完整的母岩风化过程， n 但并不是所有的结晶岩风化作用都能进行到底。 n 风化作用能否达到最后的铝铁土阶段，取决于母岩岩性、 气候、地形、地壳运动强度、风化时间长短等因素，尤 其是气候因素。 1 1）机械破碎阶段）机械破碎阶段 2 2）饱和硅铝阶段）饱和硅铝阶段 3 3）酸性硅铝阶段）酸性硅铝阶段 4 4）铝铁土阶段）铝铁土阶段 第一节 沉积岩原始物质的形成 3.母岩风化产物的类型 （1）碎屑残留物质 n 母岩岩屑或矿物碎屑，在风化作用的第一阶段最发育 （2）新生成的矿物-“化学风化物质” n 化学风化作用过程中新生

23、成的矿物 水白云母、高岭石、蒙脱石、蛋白石、铝土矿、褐铁矿等 （3）溶解物质 n 化学风化中被溶解的Cl、S、Ca、Na、Mg、K、Si、Fe、 Al、P。 第一节 沉积岩原始物质的形成 n 三类风化产物构成最重要的三类沉积岩的基本物质 碎屑残留物质化学风化物质（陆源）碎屑物质 碎屑岩主要的原始物质 溶解物质 化学岩、生物化学岩和生物岩 风化产物的性质影响以后所生成的沉积岩的性质 从母岩的风化作用开始，沉积岩的形成作用就开始了 第一节 沉积岩原始物质的形成 （五）风化壳 1.风化壳或风化带的概念 n 由风化残留物质组成的地表岩石的表层部分 n 已风化了的地表岩石的表层部分 2.风化壳的厚度 n

24、 决定于母岩性质、气候、地形、构造等因素 母岩性质是最根本的因素 气候湿热、地形平坦、构造活动比较稳定，则风化壳厚度 较大。 第一节 沉积岩原始物质的形成 3.古风化壳 n 风化壳分为古代和现代的，以第三纪为界 n 古风化壳是没有经过搬运的沉积岩 n 古风化壳有很重要的地质意义和经济意义 地壳上升、沉积间断、不整合的重要标志 古地理、古气候分析的重要依据 蕴藏重要的非金属和金属矿产 在风化壳下或其中还可以形成油气藏 现代风化壳 古风化壳 第一节 沉积岩原始物质的形成 第一节 沉积岩原始物质的形成 二、沉积物的其它来源 （一）生物成因（生物源）的沉积物 1.无机成分为主的生物残骸 n生物的硬体部

25、分 保存为化石/生物碎片：碳酸盐、磷酸盐和硅质等 2.有机生物残体有机质 n植物体和动物的软体部分 转化为石油、天然气、油页岩、煤等 分散状态存在于沉积岩中 第一节 沉积岩原始物质的形成 （二）深部来源（深源）的物质 n 火山物质 直接堆积成火山碎屑岩，or混入正常的碎屑岩中 n 地下深层的热卤水、温泉、热气液等 盐膏岩、硅岩、铁岩、锰岩等岩石和铅、锌等矿床 2010.4.14 ，冰 岛艾雅法拉火山 第一节 沉积岩原始物质的形成 （三）宇宙（来）源的物质 n 陨石及其尘埃 沉积岩组成部分 为解释某些地质和地史现象提供假想证据 恐龙灭绝之谜 本讲介绍 上一讲我们学习了沉积岩原始物质的形成。我们知

26、道 风化作用形成了最主要的沉积岩原始物质成分。 母岩风化后，少量会残留在原地形成风化壳，大部分 则进入搬运状态向沉积盆地转移，并随着搬运介质能力的 减弱而逐渐沉积下来形成沉积物。这一讲，我们就来学习 一下沉积物的搬运和沉积作用，重点讲解碎屑物在流水中 的搬运和沉积作用，溶解物质的搬运和沉积作用，并简单 了解一下生物的搬运和沉积作用。 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 一、引言 n风化作用的产物及其它来源的沉积物质少量残留原地 n大部分将进入搬运状态向沉积盆地转移。 u搬运中仍会发生机械破碎和化学分解新矿物 u介质搬运能力减弱，无力携带所搬运沉积物沉积 u沉积下来的沉积物 长期固定下来不再移动，

27、地壳上升，侵蚀基准面下降，流体流速加快重 新发生侵蚀并被再次被搬运 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 风化、搬运和沉积 是三个连续而又独立的阶段， 但有时相互交替和重复， 尤其是搬运和沉积作用，是一对矛盾。 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 沉积物发生搬运和沉积的地质营力（搬运介质） 流水 风（大气） 冰川 重力 生物 地壳表层 条件 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 按沉积物被搬运和沉积的方式不同可以分为： 1.机械/物理搬运和沉积作用 n碎屑+新生成物质+火山碎屑+宇宙源物质 2.化学搬运和沉积作用 n溶解物质、深层卤水 u生物化学搬运和沉积作用 溶解物质深层卤水生物源物质 3.生物搬运和沉积作

28、用 n生物源物质 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 二、流体的几个基本概念和基础知识 （一）牛顿流体和非牛顿流体 内摩擦定律： 在温度不变的条件下，随着流速梯度变化，动力粘滞 系数/运动粘滞系数始终保持一常数。 牵引流服从内摩擦定律牛顿流体 沉积物重力流不服从内摩擦定律非牛顿流体 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 （二）层流、紊流和雷诺数 两种流动型态层流与紊流/湍流/涡流 层流 紊流 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 n雷诺数（Re, Reynolds numbers ） 层流和紊流的判别标准 u惯性力与粘滞力之间的关系，描 述流体的流动状态 Re惯性力/粘滞力V2d2/Vd Vd/ Re1 层流

29、 Re140 临界流 Re 40 紊流 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 （三）缓流、急流和佛罗德数（Fr） n明渠水流 急流、缓流和临界流三种流态 判别标志为佛罗德数（ Fr， Froude number ） Fr惯性力惯性力/ /重力（重力（V2/D）/ /gV2/（gD） 标志惯性力与重力之间的关系 描述流体的运动强度 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 Fr1：急流，水浅流急上部流动体制，高流态 Fr1：临界流，过渡流态 Fr1：缓流，水深流缓下部流动体制，低流态 牢记！ 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 牵引流和沉积物重力流的区别 类别类别牵引流牵引流重力流重力流 流体性质流体性质牛顿流体牛

30、顿流体非牛顿流体非牛顿流体 密度密度低低高（高（1.081.08，海水比重），海水比重） 水动力学机制水动力学机制地形、潮流或风地形、潮流或风重力重力 液固相液固相分明分明不分不分 搬运介质搬运介质流水流水沉积物沉积物 搬运动力搬运动力推力、负荷力推力、负荷力重力重力 搬运方式搬运方式滚动、跳跃、悬浮滚动、跳跃、悬浮悬浮悬浮 运动关系运动关系水主动，颗粒被动水主动，颗粒被动水被动，颗粒主动水被动，颗粒主动 搬运物质搬运物质碎屑物质、溶解物质碎屑物质、溶解物质碎屑物质为主碎屑物质为主 沉积作用沉积作用流速、能量减小流速、能量减小能力减小转化或稀释能力减小转化或稀释 沉积环境沉积环境地形变化较小地

31、形变化较小山前或斜坡及其下游方向山前或斜坡及其下游方向 沉积构造沉积构造各种类型层理各种类型层理粒序粒序/ /递变层理递变层理 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 三、碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积作用 -机械搬运和沉积作用 n 什么性质的流体？ 河水、海水、湖水、风、冰川 n 物源区在哪儿？ 山区（剥蚀区）、陆地岸边 n 搬运的起点在哪儿？ 山区（剥蚀区）、陆地岸边 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 （一）受力分析 1.有效重力（w）：颗粒受到的重力和浮力两者之差 2.粘结力（Pc）：由颗粒表面的水膜所造成的粘结力 3.水平推移力（Px）：水流作用于颗粒顺水流方向的 力 4.垂直上举力（Py）：垂直

32、向上，产生原因： 水体浮力（已计算在有效重力中）； 颗粒上下因流速差而引起的压力差； 紊流中存在涡流的扬举作用/上举涡力 Py PcPx W 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 （二）流体搬运碎屑物质的方式 推移搬运（滚动+跳跃） 床沙载荷(bed load)，粗 悬浮搬运悬移载荷 （suspend load），细 n 载荷：流体中被搬运的沉 积物，也叫负载，负荷。 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 （三） 碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积与流速和颗粒大 小的关系尤尔斯特隆图解 n开始搬运速度（V开）： 流水把处于静止状态的碎屑物质开始搬运走所需的流速 n继续搬运速度（V继）： 流水维持碎屑物质继续搬运

33、所需要的流速。 nV开V继 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 尤尔斯特隆图解 n两线： 开始搬运曲线/继续搬运曲线 n三区： 剥蚀区 / 搬运区 / 沉积区 n三段： 砾级：难搬易沉 山区 粉砂和泥级：易搬难沉 深水 砂级：易搬易沉 分布最广 搬运和沉积的决定因素：粒径和流速 剥蚀区剥蚀区 搬运区搬运区沉积区沉积区 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 （四）机械沉积作用 n主要是流水的动力不足以克服碎屑的重力时，碎屑物 质就会沉积下来。 u碎屑物质在静水中下沉 颗粒越大，比重越大，沉积速率就越大。 根据实验极细砂下沉30m约2小时，细粘土则需要1年； 下沉30004000m，极细砂需要10天，细粘土

34、需要100年。 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 颗粒间的碰撞和摩擦 流体对颗粒的分选作用 化学分解和机械破碎作用 碎屑物质在长距离搬运过程中要发生一系列的变化 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 （五）碎屑物质在流水搬运中的变化 n矿物成分 不稳定组分减少 稳定组分增加 n粒度（颗粒大小） 变细，分选变好 n颗粒形状 圆度与球度变好 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 n搬运物质：溶解物质及 部分新生成物质。 n搬运方式：胶体溶液或 真溶液。 Al、Fe、Mn、Si的氧化物 难溶于水，常呈胶体溶液搬 运；Ca、Na、Mg的盐类则 常呈真溶液搬运。 四、 溶解物质的搬运和沉积作用化学搬运和沉积作用 第二

35、节 沉积物的搬运和沉积作用 （一）胶体溶液物质的搬运与沉积 胶体溶液-介于粗分散系(悬浮液)和离子分散系(真 溶液)间，粒子直径介于1100nm间，多呈分子状态。 1、胶体溶液的特点 受重力影响极其微弱； 扩散能力很弱； 类型有正负之分 正胶体，表面带正电荷，Fe、Al含水氧化物胶体； 负胶体，表面带负电荷，Si、Mn氧化物； 具有吸附现象 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 2、胶体溶液稳定的因素搬运 布朗运动可抗衡重力作用，不使胶粒下沉。 同种电荷的胶粒之间的排斥力。 扩散层和双电子层中反离子和溶剂的亲和作用，形成 的溶剂化膜，缓冲和阻碍粒子的碰撞。 溶解物质就可以胶体溶液的形式被搬运走。 第

36、二节 沉积物的搬运和沉积作用 3、促使胶体聚集和沉淀的因素沉积原因 正负胶体相遇“相互聚沉”。 电解质作用 蒸发作用 穿透能力较强的辐射线 溶液的pH和Eh值 温度增加，剧烈振荡，大气放电，毛细管作用等。 4、胶体沉积物的特点 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 （二）真溶液物质的搬运和沉积作用 n真溶液物质：母岩风化产生的Cl、S、Ca、Na、Mg、K 等还包括部分Fe、Mn、Al和硅。 n真溶液物质搬运及沉积作用的根本控制因素是溶解度。 溶解度大，易搬难沉；反之，易沉难搬。 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 n溶解度以外的 其它影响因素 1.介质的酸碱度（pH值） （1）某些溶解物质的溶解度随p

37、H值增大而变化 酸性介质条件下，SiO2沉淀而CaCO3溶解 在碱性介质中则相反。 （2）随pH值变化，某些溶解物质沉淀形式不同 铁铁pH2 23 3以以Fe(OH)3沉淀，沉淀，pH=5以以Fe(OH)2沉淀。沉淀。 pH=67，溶液含，溶液含CO2，以，以FeCO3沉淀。沉淀。 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 2.介质的氧化还原电位（Eh值） Eh值对铁、锰等变价元素的溶解和沉淀影响很大 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 3.温度和压力 （1）一般物质的溶解度随温度升高而增大 （2）压力对溶液中CO2含量影响很大 4.溶液中CO2的含量 n对碳酸盐的沉淀和溶解

38、度有很大的影响 uCaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2。 CO2浓度增高，平衡向右移动，CaCO3溶解，反之，向 左移动，CaCO3沉淀。 u水中CO2含量与温度、压力有关 5.其它-气候、蒸发作用 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 五、生物的搬运和沉积作用 生物作为一种搬运营力意义较小，沉积作用意义重大。 藻类和细菌等微生物沉积作用巨大。 (一)直接作用生物遗体直接堆积成岩或沉积矿床。 光合作用或吸取养料形成有机体，吸取介质中钙、 磷、硅无机盐, 形成外壳和骨骼。 n有机质部分埋藏下来经生物化学演化，可形成石 油、天然气、煤以及油页岩等。 n无机的生物外壳和骨骼经富集堆积后可形成岩石

39、 或矿床，如生物骨骼石灰岩、硅藻土、白垩等。 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 (二)间接作用 1.生物化学沉积作用 n是指生物的生命活动过程或生物遗体分解过程引起介质 物理化学环境变化，使某些溶解物质沉淀，或由于有机质 吸附作用使某些元素沉积。 生物产生H2S、NH3、CH4、O2等气体或吸收CO2气体，影 响介质环境的物化条件，使某些物质溶解或沉淀。 2.生物物理沉积作用 n指生物在生命活动中通过捕获、粘结或障积等作用使沉 积物沉淀。 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 六、沉积分异作用 n沉积分异作用概念 母岩风化产物以及其他来源的沉积物在搬运和沉积 过程中会按颗粒大小、形状、比重、矿物成分和

40、化学成 分在地表依次沉积下来的现象，也叫地表沉积分异作用。 机械分异作用：主要受物理原理支配，见于碎屑岩中； 化学分异作用：主要受化学原理支配，见于溶解物质沉 积过程 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 (一)机械沉积分异作用 碎屑物质在流水搬运和沉积的过程中，将按粒度、密度、 形状、成分等差异发生有序沉积的现象 n物理分异 n与之对立的是“掺和作用”或“混合作用”、“混杂作 用”。 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 1.1.颗粒大小分异颗粒大小分异 从上游到下游，粒度由大到小、分选由差变好；从上游到下游，粒度由大到小、分选由差变好； 2.2.比重分异比重分异 体积小比重大和比重小体积大的沉积物可能

41、一起堆积，如含金砾岩体积小比重大和比重小体积大的沉积物可能一起堆积，如含金砾岩 3.3.形状分异形状分异 片状颗粒比等轴粒状颗粒搬运得远；片状颗粒比等轴粒状颗粒搬运得远； 圆度和球度高的滚动颗粒更易于搬运。圆度和球度高的滚动颗粒更易于搬运。 4.4.矿物成分分异矿物成分分异 颗粒比重和形状同矿物成分密切相关，颗粒大小与矿物物性有关，如脆颗粒比重和形状同矿物成分密切相关，颗粒大小与矿物物性有关，如脆 性、解理、硬度等性、解理、硬度等 颗粒粒度分异颗粒粒度分异矿物比重分异矿物比重分异 含金含金 砾岩砾岩 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 n机械沉积分异结果 u随搬运距离的增长 碎屑物质的矿物成分趋向

42、简单 稳定组分增多 重矿物含量减少 粒度变细 分选、磨圆变好 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 (二)化学沉积分异作用 溶解物质由于化学活泼性或溶解度的差异，以及受所 处环境pH和Eh的影响，将按一定的顺序依次从溶液中沉 淀出来的现象。 氧化物磷酸盐硅酸盐碳酸盐硫酸盐和卤化物 第二节 沉积物的搬运和沉积作用 (三)两种分异作用的关系及其地质意义 1. 并存 2. 机械沉积分异作用早些，化学沉积分异作用晚些。 3. 形成各种类型的机械沉积岩和化学沉积岩以及相应的 沉积矿产，分异越彻底，对矿产形成越有利。 本节导学 前几讲我们学习了沉积岩的概念、沉积岩的形成过程。 那么沉积岩具体有什么特征呢？ 对于

43、岩石来说，特征描述要从成分、结构、构造、颜 色等方面来进行描述。碎屑岩是沉积岩最主要的岩石类型 之一，这一讲我们就以碎屑岩为例来学习一下沉积岩的成 分特征，同学们需要重点掌握碎屑颗粒、杂基、胶结物的 概念、类型及基本特征。 第三章第三章 碎屑岩的成分与结构碎屑岩的成分与结构 引 言 一、碎屑岩的概念 主要由母岩风化作用所形成的碎屑物质经过机械搬运 和沉积作用、少量化学搬运和沉积作用，并经沉积后作用 形成的一类岩石，又叫陆源碎屑岩（Terrigenous Clastic Rocks） 引 言 二、碎屑岩的基本组成 碎屑颗粒（grain） 碎屑岩的骨架，主要由母岩物理风化作用过程中机械破 碎而成的

44、矿物碎屑和岩石碎屑组成。 杂基（matrix） 细小的碎屑， 与碎屑颗粒同时沉积 胶结物（cement） 化学沉淀物质，成岩期产物 孔隙 （pore） 杂基 颗粒 胶结物 孔隙 三、岩石描述内容 成分（composition） 结构（texture） 构造（structure） 颜色（color） 引 言 引言 1、化学成分 Al2O3、SiO2、 Fe2O3、 FeO、Ca、Na、K 2、产出形式/物质成分 碎屑颗粒（grain） 杂基（matrix） 胶结物（cement） 第一节 碎屑岩的成分 一、碎屑颗粒 来源 母岩区陆源碎屑（继承矿物） 沉积区（再旋回）碎屑、生物碎屑 火山碎屑 宇宙

45、源陨石碎屑 组成 矿物碎屑：石英、长石最多，重矿物含量少 岩石碎屑：稳定的多 第一节 碎屑岩的成分 （一）矿物碎屑 按密度 轻矿物：比重2.86 来自岩浆岩：榍石、锆石、铁镁矿物 来自变质岩：石榴石、红柱石 碎屑岩自生矿物：黄铁矿、重晶石 第一节 碎屑岩的成分 1、石英（quartz） 抗风化能力强，分布最广，含量最高 砂岩和粉砂岩66.8% 砾岩中较少，粘土岩中更少 主要来源不同来源的石英特点不同 深成中酸性岩浆岩、长英质片麻岩、片岩 老沉积岩、流纹岩、脉岩、其它石英质母岩。 不同来源的石英特点不同 第一节 碎屑岩的成分 来自岩浆岩的石英 来自深成岩深成岩浆岩的石 英新鲜,可有包裹体包裹体

46、来自喷出喷出 岩岩的石英 第一节 碎屑岩的成分 来自变质岩的石英 云状波状消光，云状波状消光， 来自接触变质岩来自接触变质岩 带状消光，来自带状消光，来自 区域区域/动力变质岩动力变质岩 第一节 碎屑岩的成分 来自沉积岩的石英(再旋回石英) 具次生加大边，颗具次生加大边，颗 粒内部边缘有尘线粒内部边缘有尘线 第一节 碎屑岩的成分 2、长石（feldspar） 含量1mm 砾 10.1mm 砂 0.10.01mm 粉砂 2mm 20.0625mm 0.06250.0039mm 0.0039mm 8 砾 砂 粉砂 粘土（泥） 第二节 碎屑岩的结构 粒级粒径，mm 砾石2 粗砂0.52 中砂0.25

47、0.5 细砂0.10.25 粉砂0.010.1 泥0.01 第二节 碎屑岩的结构 3）习惯用法 第二节 碎屑岩的结构 3.碎屑岩的粒度分类和命名 碎屑岩的粒度特征是其分类命名的基础 l 粒度分类命名的具体原则 1）三级命名法 50% 岩 50-25% 质 25-10% 含 75分选好； 主要粒级成分含量为5075分选中等； 没有一种粒级成分能够超过50分选差。 分选好,圆状分选差,棱角状 第二节 碎屑岩的结构 （六）结构成熟度（六）结构成熟度（textural maturity） l 定义定义 也称物理成熟度，是指碎屑沉积物经风化、搬运和沉也称物理成熟度，是指碎屑沉积物经风化、搬运和沉 积作用

48、的改造，在结构上接近于最终特征的程度。积作用的改造，在结构上接近于最终特征的程度。 决定于碎屑颗粒的磨圆、分选、基质和胶结物相对含量等。决定于碎屑颗粒的磨圆、分选、基质和胶结物相对含量等。 l 地质意义地质意义 结构成熟度越高，则碎屑物质分选性越好，磨圆度越结构成熟度越高，则碎屑物质分选性越好，磨圆度越 高，杂基含量越少。高，杂基含量越少。 第二节 碎屑岩的结构 二、填隙物的结构 （一）杂基的结构 l 含量和性质反映搬运介质的流动特性和碎屑组分的分 选性碎屑岩结构成熟度的重要标志。 杂基含量越高岩石分选性和结构成熟度越低 l 分类 原杂基：泥状结构 正杂基：显微鳞片结构 l 原杂基和正杂基可作

49、沉积环境的标志 杂基 淀杂基 正杂基 假杂基 第二节 碎屑岩的结构 第二节 碎屑岩的结构 （二）胶结物的结构 1.非晶质结构 2.隐晶质结构 3.显晶质结构 粒状 带状/薄膜状 栉壳状 凝块状或斑点状 4.次生加大结构 5.嵌晶结构 带状/ 薄膜状结构 次生加大结构 粒状结构 第二节 碎屑岩的结构 第二节 碎屑岩的结构 栉壳状结构嵌晶结构 斑状结构 第二节 碎屑岩的结构 （三）胶结类型和颗粒支撑性质 1.胶结类型概念 碎屑岩中碎屑颗粒和填隙物间的关系 2.支撑类型 杂基支撑 颗粒支撑 3.颗粒的接触类型 点接触 线接触 凹凸接触 缝合接触 颗粒支撑杂基支撑 第二节 碎屑岩的结构 4.胶结类型

50、基底胶结：杂基支撑 孔隙胶结：颗粒支撑 接触胶结：颗粒支撑 镶嵌胶结：颗粒支撑 第二节 碎屑岩的结构 三、孔隙结构 （一）孔隙的概念 岩石中未被固体物质充填的部分，碎屑岩重要的结构 组分之一。 （二）孔隙结构 n 孔隙的大小、多少、喉道特征和连通情况 砂岩的孔隙空间是由细小喉道连通着的显微孔洞 n 孔隙度和渗透率最常用的储层物性参数 两者一般成正比。 只有直径较大（2m）而且互相连通的 孔隙对油气的渗流才有效 本讲导学 在观察岩石样本时，首先看到的是岩石的颜色和 构造，所以构造和颜色是岩石最重要的宏观特性。不 仅如此，对于碎屑岩来言，构造和颜色还与它的成因 息息相关，对碎屑岩的成因分析、沉积环