沉积地质学复习整理

《沉积地质学》复习整理（一）1.压实作用压实作用或物理成岩作用是指沉积物沉积后，在其上覆水体或沉积层的重荷下，或在构造形变应力的作用下，发生水分排出、孔隙度降低、体积缩小的作用。

在沉积物内部可发生颗粒的滑动、转动、位移、变形、破裂，进而导致颗粒的重新排列和某些结构构造的改变。

在沉积物埋藏的早期阶段表现得比较明显。

压实作用的表现形式：○1颗粒接触方式:点接触、线接触、凹凸接触。

○2颗粒破裂：刚性颗粒易发生，产生微裂隙。

○3颗粒变形：塑性颗粒易发生，形成假杂基。

○4软性颗粒弯曲：云母等。

压实(溶)受控因素：颗粒（-孔隙水）的成分、填隙物的类型、胶结物的类型和胶结速率、地温梯度、埋藏速度、时间。

（1）内因：颗粒的成分(石英难)、粒度、形状、圆度(反，因为填积紧密孔隙度小)、分选性(反)、粗糙度(f影响压实作用的进程)。

（2）外因：沉积物的埋藏深度、埋藏过程、胶结类型及程度、溶解作用、异常高压。

早期快速深埋、胶结弱或溶蚀强、不存在异常高压时，有利于压实作用。

Eg:泥炭(假设厚度为100%)，在上覆沉积物的压实作用下变成褐煤(厚度20%)，变成烟煤(厚度10%)。

2.压溶作用：一种物理化学成岩作用。

随埋藏深度的增加，碎屑颗粒接触点上所承受的来自上覆层的压力或来自构造作用的侧向应力超过正常孔隙流体压力时(2~2.5倍)，颗粒接触处的溶解度增高，将发生晶格的变形和溶解作用。

随着颗粒所受应力的不断增加和地质时间的推移，颗粒受压处的形态：点接触---线接触---凹凸接触(砾石中的砾岩)---缝合接触(砂岩中的石英颗粒)。

3.白云岩化作用白云岩的成因问题多年来一直是沉积学争论的重大问题之一。

古代地层中所见的白云岩大多具有交代的证据，它们是经白云石化作用所形成的。

白云石化作用的机制很复杂，并不是一种机理所能概括，学者们提出了许多白云岩化作用的机理来解释白云岩的成因。

亚当斯等(1960)在研究美国二叠纪白云岩的成因时，提出了蒸发泻湖渗透回流作用形成交代白云岩的假说。

后来迪菲耶斯等(1965)在研究加勒比海的博内尔岛的现代白云石形成时，也证实存在这种作用。

亚当斯和罗德斯(1960)等所提出的蒸发泻湖渗透回流作用机制是：在蒸发强烈的海洋地区，堡礁或沙堤所阻挡的近岸泻湖，与外海海水交流不能正常进行，在强烈的蒸发作用下，使间歇性进入泻湖的海水盐度不断增高。

向岸方向盐度更高。

当盐度达到72‰时，除CaCO3以文石和高镁方解石方式沉淀外，开始出现石膏沉积，向岸越近其蒸发作用越强烈。

当盐度达到199‰，沉积物中大量出现石膏并逐渐出现石盐。

大量过盐水中的Ca被沉淀。

大大提高了海水中Mg含量。

这种重卤水沉降到泻湖底部并顺着泻湖向海洋方向平缓的斜坡流动，当遇到堡礁或沙堤和附近的沉积物时，由于沉积物的孔隙中饱含正常盐度海水，因浓度差使高盐度高密度的重卤水向含低盐度和低密度的正常海水沉积物中渗透，并向海洋方向回流。

在流经疏松的钙质沉积物和礁体时，Mg进入沉积物的CaCO3晶格中，逐渐形成白云石。

4.胶结作用：从孔隙溶液中沉淀出的矿物质(胶结物)将松散的沉积物固结起来形成岩石的作用。

是沉积物转变成沉积岩的重要作用，也是使沉积层中孔隙度和渗透率降低的主因之一。

可发生在成岩作用的各个时期。

5.沉积地质学及其研究意义（1）沉积地质学所要研究的, 并不是一组地层的沉积学特征, 而是地壳某一个地段的沉积环境、沉积作用及其物质表现在时间和空间上的变化, 包括性质、规模和速率的变化, 进而探讨这种变化的原因和驱动力。

（2）它是沉积岩石学和/或沉积学与地层学以及构造学、矿物学、地球化学、地震学、地理学、气候学等广泛、深层次交叉的结果。

但它的主体还是沉积学以及沉积作用在时空上的演变。

（3）因此, 应当把它看作是沉积学的新发展, 是沉积学和地层学在新的形势要求下和更高层次上的交叉, 是沉积地球科学发展的一个新阶段。

（4）沉积岩或沉积盆地是数十亿年地球环境和生物演化信息的重要载体，是化石能源及其它多种矿产最重要的赋存场所。

不仅如此，当今地球表面90%以上的面积为巨厚的沉积岩与沉积物覆盖，沉积作用还是地球上与人类生活息息相关，并能为人类目睹和身历其境的为数不多的地质过程。

因此，学习和研究沉积地质学不仅对于认识地球和发展地球（系统）科学具有重要的理论意义，而且在资源、能源、环境探测和开发治理方面具有巨大的应用潜力。

6.沉积地质学的发展阶段（1）奠基19世纪末~20世纪50年代19 世纪末，Sorby 率先将显微镜用于沉积岩的鉴定开创了沉积岩石学研究的历史纪元。

20 世纪初期，石油勘探和开发都要和沉积岩打交道。

人们对沉积岩有关信息的期望越来越高。

之后，沉积岩的研究方法、基本理论逐渐成熟，研究队伍也逐渐形成壮大。

20 世纪30 年代~50 年代，沉积岩石学发展鼎盛时期。

出现了一批重要论著。

代表性事件：○1出版物：《沉积岩石学》《沉积岩石学导论》○2沉积相：由1838 年瑞士学者Gressly 提出：每一个地层单位在水平方向上都有岩石成分和古生物特征的显著变化。

这种变化均为一定的和不变的规律所支配。

这种岩石的和古生物的特征统称为“相”。

相的研究在逻辑上势必导向沉积环境的恢复和重建。

为此，区域岩相古地理研究和岩相古地理编图很快发展起来。

○3古地理图从理论上说，古地理的概念是瞬时的。

但在实际上，要找到一个瞬时的区域性等时面，不仅在过去是不可能的，即使在现在和将来也是不可能的。

因此，实践中都是选择一个地层单位来进行编图。

所选的时段间隔越小，精度越高，工作难度也就越大。

因此，这种图既是动态的, 又是静态的。

从多幅古地理图了解一个地区的时间演化，是动态的；从一幅图了解某一时间的古地理分布，是静态的。

因此，古地理研究是认识地质历史的十分成功和有效的手段。

（2）革命性发展20世纪50年代~70年代对现代沉积作用的研究日益迫切。

代表性事件：○1水槽实验：通过水槽实验研究“交错层理- 底形类型与规模-水流速度与水流性质”之间的相互关系，取得重大突破，为定量沉积学研究奠定了基础。

○2浊流：最早由Daly提出，之后Kuenen与Migliorini合作，证实了递变层理的浊流成因，并确认浊流是一种深海地质作用。

由此为复理石的形成机制找到了合理的解释和现代实例。

○3石灰岩结构沉积岩石学一直把沉积岩按其搬运和沉积方式分为碎屑岩、黏土岩和化学- 生物化学岩三类。

1959 年, Folk 提出了石灰岩的结构成因分类。

揭示了碳酸盐岩与陆源碎屑岩在形成过程和形成机制方面的同一性。

这是沉积学理论体系的一次意义深远的革命。

○4相模式：20 世纪60 年代相模式的出现使比较沉积学的认识论发生了一次意义深远的质的飞跃。

早在1894 年, 就有学者提出, 在没有沉积间断的情况下, 相的纵向序列也就是其横向环境序列的反映。

也就是说, 只有在横向上相依的相, 才能形成纵向的叠置关系而不出现间断。

这是自然界连续性和有序性的物质表现，即众所周知的“Walther 相律”。

相的序列关系是不能改变的, 完全可以作为一种判别河流相的比较标准。

这就是人们常说的“相模式”。

相模式反映的都是必要组分。

○5沉积体系：一个沉积体系是由不整合或相的间断面限定的一个沉积地质体。

即使它有自己的确定的横向环境序列和纵向产物序列, 但相邻的沉积体系之间, 却没有相序上的必然联系。

例如, 一个三角洲沉积体由前三角洲、三角洲前积层和三角洲顶积层三部分组成。

当三角洲向前进积时,三角洲沉积可以覆盖在滨海或浅海之上。

因此, 三角洲沉积虽然经常与浅海沉积共生, 二者却并不属于同一个沉积体系。

○6事件沉积：是20 世纪70 年代以来沉积学发展另一令人瞩目的成就。

起因：白垩纪末期事件的提出, 再一次点燃了地学界论争的烽烟。

它使地球科学家不得不承认, 在较短时间内以极快速度发生的事件地质作用, 同人们常见的均变地质作用一样, 具有极其重要的地质意义, 都在地质历史演化的过程中发挥过重要作用。

事件沉积学向统治地球科学一百多年的“均变论”发出了挑战, 并导致了“新灾变论”的诞生。

20 世纪60-70年代, 是一个地球科学界解放思想、刻意创新的时代。

于是白垩纪- 第三纪界线生物灭绝事件又被重新提起, 成为事件地质作用的范例。

那种在极短时间内以极快速度发生的地质作用就是事件(event或episode) , 由事件本身或其衍生作用所形成的沉积物就是事件沉积物, 如火山沉积物、风暴沉积物、浊流沉积物、洪水沉积物、地震沉积物等。

也有许多事件表现为沉积记录的间断, 如硬底和冲刷面。

除了白垩纪末期事件及其他界线事件外, 地中海干化、中白垩世大西洋缺氧事件、冰期- 间冰期交替事件等, 都是重要的地质事件。

（3）沉积地质学的奠基发展20世纪70年代~今沉积地质学的诞生——离开时间坐标去认识沉积物的运动规律是不可能的，要将沉积过程纳入到时间框架内加以重新研究。

主要事件：○160年代后期，板块构造理论诞生，使沉积建造理论受到冲击。

按照板块构造理论, 所谓地槽沉积, 并不是原地的沉积物堆积体, 而是在活动边缘由于板块碰撞而造成的异地混杂岩带。

沉积作用与构造运动的关系必须用新的理论重新加以审视。

这对沉积地质学的发展无疑具有十分重要的意义。

○2盆地分析理论的提出及其在油气勘探及资源评价中的应用。

沉积学的发展、板块构造理论的出现、沉积体系的提出、地震地层学和层序地层学的发展、年代地层学的发展以及计算机模拟技术的成熟,为盆地分析奠定了理论和方法学基础。

（4）目前，环境问题、全球变化、化石能源及矿产需求是当今大地学中最为活跃的分支之一。

2011 IAS Meeting指出，学科研究四个方面热点领域：微生物作用和沉积成岩；深海与陆缘沉积过程及产物；沉积记录与重大地质环境演化；陆地环境变化的地史记录。

7.沉积学：沉积学的研究内容与沉积岩石学有许多共性，但其主要任务是利用物理学、化学、生物学和数学的原理，研究沉积物搬运和堆积过程，为解释沉积岩的成因提供基础。

8.浊流：是一种在水体底部形成的高速紊流状态的混浊流体，是水和大量呈自悬浮的沉积物质混合成的一种密度流，也是一种由重力作用推动成涌浪状前进的重力流。

9. 盆地分析：与地层学、构造地质学相结合, 利用地球物理等先进手段, 在时空四维格架内研究盆地的演化历史和油气生成、运移、聚集和保存的规律。

这就是盆地分析。

10.沉积物形成的主控因素与时空观（1）物理、化学、生物作用（2）风化-剥蚀、搬运、沉积环境（3）构造、地理、气候（4）气候、构造、海平面和/或基准面变化（5）物源供给、构造、气候（基准面可容空间accommodation变化）Eg:○1大地构造运动是沉积作用最重要的外部控制因素（升降与风化）；○2构造活动区，包含垂向和横向构造运动；○3构造稳定区，多垂向构造运动。