(沉积岩石学课件第九章其他沉积岩

第九章其它沉积岩

除碎屑岩、火山碎屑岩和碳酸盐岩外，其它沉积岩类，如蒸发岩、硅质岩、煤岩、油页岩、铁岩、锰岩、铝土岩、磷酸盐岩等也较为常见。下面我们学习与专业关系较为密切的前四种。

第一节蒸发岩

一、概述

（一）定义

蒸发岩又称盐岩，是指由含盐度较高的溶液或卤水，通过蒸发作用形成的化学沉积岩。蒸发岩不包括某些和蒸发作用有关的碳酸盐岩，如白云岩、钙质层和石灰华等。

（二）蒸发岩的化学组成和主要矿物成分

1.化学组成

蒸发岩的化学组成主要是K、Na、Ca、Mg的氯化物、硫酸盐，其次为它们的硼酸盐及K、Na的硝酸盐等。

2.主要矿物成份

（1）氯化物：石盐（NaCl）、钾盐（KCl）、光卤石（KCl·MgCl2·6H2O）；

（2）氯化物硫酸盐：钾盐镁矾（KCl·MgSO4·3H2O）；

（3）硫酸盐：无水钾镁矾（K2SO4·2MgSO4）、钾钠芒硝（K2SO4·Na2SO4）、杂卤石（2CaSO4·K2SO4·MgSO4·2H2O）、无水芒硝（Na2SO4）、芒硝（Na2SO4·10H2O）、泻利盐（MgSO4·7H2O）、石膏（CaSO4·2H2O）、硬石膏（CaSO4）等；

（4）碳酸盐：水碱（即苏打，Na2CO3·H2O）、天然碱（Na2CO3·NaHCO3）；

（5）硼酸盐：硼砂（Na2B4O7·10H2O）、钠硼钙石（NaCaB5O4·8H2O）、柱硼镁石（MgB2O4·3H2O）等。

此外，还有粘土、白云石、菱镁矿、菱铁矿、赤铁矿、天青石、绿泥石、云母、石英、长石等混入物。

（三）蒸发矿物的一般生成规律

1.海水蒸发矿物的生成顺序

海水属咸水，每升海水含盐类35克，所含主要离子为Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Cl-、SO42-，相应地，构成海水蒸发矿物的主要组分是Na、Mg、K、Ca 的氯化物和硫酸盐。

海水蒸发时，可溶盐按溶解度从小到大的顺序依次沉淀形成矿物，因此，矿物类型可反映其生成时海水盐度的高低。总的来说蒸发矿物的结晶顺序分为六个阶段：

（1）碳酸盐—石膏阶段海水盐度稍高就开始沉淀；

（2）石盐沉积阶段海水浓缩9.5%，盐度达26%；

（3）石盐、硫酸盐、镁盐阶段海水盐度31～32%；

（4）钾、镁盐沉积阶段海水盐度33～34%；

（5）光卤石沉积阶段海水盐度35%；

（6）水氯镁石沉积阶段海水盐度增至共结点（？）

2.内陆湖盆蒸发矿物的生成规律

大陆水的主要组分是CO32-、HCO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+，由于湖盆所处地理位置、地质条件、气候条件和补给条件的不同，大陆水的矿化度和化学组成有很大差异。就化学成分而言，湖盆水体可分为碳酸盐型、硫酸盐型和氯化物型三种卤水，不同类型的湖水，浓缩后形成的蒸发矿物及其组合特征各不相同。

（四）蒸发岩的结构与构造（自学）

1.结构

蒸发岩的结构按成因可分为原生结构和次生结构。

（1）原生结构

原生结构有化学沉淀的结晶粒状结构和机械沉积的粒屑结构。

（2）次生结构

次生结构则有斑状变晶结构、交代结构、搓碎结构、塑性形变结构等。

2.构造

蒸发岩的构造也可按成因分为原生的和次生的两种。

（1）原生构造

是当盐岩从溶液中沉淀出时形成的，如致密块状构造、微层状构造、条带状构造，以及波痕、交错层理、粒序层理等。

（2）次生构造

则是在盐岩形成之后形成的，如由地表水侵蚀成的网状构造、泉华构造，由构造运动所造成的角砾状构造、皱纹状构造，以及由风化淋滤作用所形成的多孔状构造等。

二、主要岩石类型

蒸发岩按矿物成份可分为石膏—硬石膏岩、石盐岩和钾镁质岩等。（一）石膏—硬石膏岩

石膏和硬石膏主要组成单矿物岩石，有时组成石膏—硬石膏岩或硬石膏—石膏混合岩。常见的混入物有白云石、石盐、天青石、黄铁矿、蛋白石、玉髓、石英等。在陆相石膏岩内往往有大量砂质—粉砂质和粘土质混入物。

石膏—硬石膏岩具有粗粒的结晶粒状结构。在构造上常发育有很好的纹层状构造，有时具有交错层理。此外，石膏和硬石膏还常呈结核状出现，而这种结核状的硬石膏反映了潮上带或沙漠干盐湖的成因特点。

一般认为从浓缩卤水中沉淀的原生硫酸钙矿物是石膏，即在30℃以下时，当海水含盐度提高3.55倍，石膏就开始沉淀；在42℃以上的温度，或海水盐度很大时，开始沉淀硬石膏。

在成岩阶段，石膏往往向硬石膏转化。根据实验资料，80℃～90℃时石膏开始脱水，当温度达到150℃时，石膏转化为稳定的β-硬石膏，体积缩小8～39%。如果按平均地温梯度3℃/100m，年平均地表温度14℃计算，当地层埋深到4500m时，石膏就全部转变成硬石膏，体积缩小，产生晶间孔，能为深层天然气提供储集空间。东营凹陷深层研究表明，在埋深4200米附近的硬石膏有丰富的晶间孔和晶间缝，并在其中见到了荧光显示，说明其中有烃类分布。而大量的勘探时间证明，硬石膏岩作为有效的盖层一般埋深小于2500米，因为石膏在温度大于100℃时就能转化为亚稳定的γ-硬石膏了。（二）石盐岩

又称岩盐。主要矿物是石盐，常混有少量的氯化物、硫酸盐、粘土、有机质和铁质等。

岩盐一般呈块状，结晶粒状结构，岩盐中常可见纹层状构造以及共生的石膏、硬石膏互层。

岩盐可以沉积在海岸和内陆盐沼中，也可以形成于浅水到深水的湖泊和海相盆地中。

我国四川震旦系有已知的世界上最古老的石盐层，厚度在200米以上，三叠、白垩、第三纪和第四纪盐湖都盛产岩盐。

（三）钾镁盐岩（自学）

主要由溶解度大的盐类矿物，如钾盐、光卤石、杂卤石、硫镁矾、无水钾镁矾和泻利盐组成。它们是在海水蒸发作用的最后阶段沉淀的，因此往往产在蒸发旋回的顶部，一般厚度不大。由于它们具有易溶性，在成岩阶段当与其残余卤水或淡的地下水接触，会导致矿物成分的变化，有可能最后沉淀的矿物组合不同于原生的矿物组合。

（四）天然卤水（自学）

是产于地下的盐类溶液。原生卤水是保存在地层中的古代残余海水和盐