东华理工大学岩石学沉积岩4-成岩作用
《岩石学》第15章 内源沉积岩成岩作用
常见成岩作用方式： 压实作用 胶结作用 重结晶作用 交代作用 溶解作用 成岩环境简介
• 压实作用（压溶作用）
由于碳酸盐岩沉积作用和方解石易溶解的特点，压 实作用表现不明显，而压溶作用更常见
1、压溶作用 缝合线构造是溶解压实组构的唯一表现 形式。
缝合线往往由难溶的黏土矿物构成，溶 解的石灰岩数量往往很大,是胶结物(CaCO3) 的主要物质来源。
（4）嵌晶：包含数个颗粒的粗晶或连片胶结物。
• 胶结作用
2、胶结物的世代
充填孔隙的胶结物有世代关系。
早期胶结物一般垂直于粒屑的边部生长，具有 栉状组构特征。晚期胶结物多为具镶嵌组构的粒状 方解石。
一般认为早期方解石胶结物可能系海水成因的 文石或高镁方解石经成岩变化而成，晚期的胶结物 可能为淡水（Lindholm，1974）或可能为深埋的 地下水或原生水（Folk,1974）所形成。
• 溶解作用
2、次生孔隙的类型
（1）晶间孔隙：主要见于次生白云岩中，在交代 作用形成的白云岩中，晶间孔隙的形成是由于菱形 的白云石晶体的随机生长，并伴随着粒间未被交代 部分的溶解作用而形成的。
（2）溶膜孔隙：溶膜孔隙是由于沉积物或岩石中 原生组分的选择性溶解而形成。这些原生组分包括 鲕粒、介壳和蒸发矿物等。 （3）孔洞和溶沟：这种孔隙是与原生结构无任何 关系的溶解作用造成的。
（2）成岩过程中文石和高镁方解石发生溶解，溶解的碳酸 钙可沉淀为低镁方解石胶结物。 （3）化学压实作用（压溶作用）提供的碳酸钙。 （4）地下水来源：地下水通过毛细管浓缩作用，向近地表 处搬运碳酸钙溶液和浓缩以胶结物形成沉淀下来。 （5）淡水将上覆沉积层中的碳酸盐溶解后向下淋滤为下伏 层位的沉积提供钙质胶结物。
东华理工大学 地质学基础复习资料(QY-AX)
地质学基础复习资料第一章绪论1.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。
分为内力作用（岩浆作用、构造作用、地震作用、变质作用、地球各层圈相互作用），外力作用（地质体的风化作用、重力滑动作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩作用）第二章矿物1.地壳：指固体地球的最外圈，由岩石组成，岩石圈的重要组成部分底界为莫霍面。
2.克拉克值：由美国化学家求出的厚16km的地壳内50种元素的平均含量与总质量的比值，也称为地壳元素丰度。
3.矿物：由地质作用形成，在正常情况下呈结晶质的元素或无机化合物，是组成岩石和矿石的基本单元。
4.矿物的物理性质:透明度、光泽、颜色、条痕、硬度、节理、断口、密度、磁性。
5.矿物的分类;自然元素矿物、硫化物及其类似化合物矿物、卤化物矿物、氧化物和氢氧化物矿物、含氧盐矿物。
6.主要造岩矿物：石英、钾长石、斜长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石（这些矿物在造岩运动中占有极其重要的地位）7.（辨析题）：①对比解理与断口：解理是指晶体受到外力打击时能够沿着一定结晶方向裂成平面（即解理面）的能力。
断口是指矿物受到外力打击后不沿固定的结晶方向开裂而形成的的断裂面。
这两者截然相反！②对比晶体与非晶体：晶体是其内部原子或离子在三维空间呈周期性平移重复排列的固态物质。
非晶体是内部原子或离子在三维空间不呈规律性重复排列的固体。
③对比显晶质与隐晶质：显晶质指晶粒大小不一，较粗的用肉眼或放大镜就可以看出来。
隐晶质指晶粒细微，通过显微镜才可加以分辨。
第三章岩浆作用与火成岩1.岩石：火成岩，沉积岩与变质岩。
2.岩浆作用：指岩浆发育、运动、冷凝固结成为火成岩的作用，包括喷出作用与侵入作用。
3.喷出作用：岩浆喷出地表，冷凝固结的作用。
固体（火山灰-----凝灰岩，火山砾、火山渣------火山角砾岩，火山弹，火山块-------集块岩)4.火山喷发方式：（中心式、裂隙式和融透式）或者（宁静式、猛烈式和交替式）5.（填空题）喷出岩类型：按SiO2含量分：＜45%超基性岩浆（科马提岩），45%—52%基性岩浆（玄武岩），52%—65%中性岩浆（安山岩），＞65%酸性岩浆（流纹岩）。
5 成岩作用
结构上出现分带。愈早沉淀的胶结物愈靠近被胶结颗粒的
表面。通常第一世代为栉壳状，第二世代为粒状，有时
还可在粒间孔中央出现更大的第三世代。
第二世代
第一世代
3.溶蚀和交代作用
溶蚀
(Corrosion）：沉积物、胶结物或其它矿物在成岩过程中，
被水局部溶解。残留下来的部分具有溶蚀结构。
碎屑石英由表至里被溶蚀
胶结物的结构-显晶质结构
a. 微晶结构：胶结物晶体细小（<5μ), 在偏光显微镜下见
到的只是该晶体集合体的特征。
b. 镶嵌粒状结构
胶结物的结构-显晶质结构
C. 栉壳状结构(Ctenoid texture)：胶结物呈针状、锥状、柱状或 片状、板状垂直被胶结颗粒表面生长。
栉壳状文石胶结物
d. 自生加大边结构
长石顺解理和表面被溶蚀
泥晶基质被溶蚀
溶孔
胶结物 碎屑物
砂岩被栉壳状方解石胶结，后又被溶蚀
（柴达木盆地第三系砂岩）
交代作用
定义：一种矿物代替另一种矿物的现象。 可以发生 于成岩作用各阶段。 可形成以下4种结构：
漂浮自形晶结构
交代残余结构
交代假像结构
交代阴影状结构
交代结构——漂浮自形晶结构
几种常见的交代残余结构及其交代关系的判别
交代结构——交代假像结构 交代矿物选择性地完全臵换被交代颗粒或矿物，但
保留原颗粒形态或结构特征，即假像或假晶。
1. 方解石交代碎屑长石，呈假像； 2. 粘土矿物交代长石，呈长石假像，残 留有长石的解理； 3. 玉髓交代腕足碎片和鲕粒； 4. 方解石交代石膏.
沉积物开始埋藏→固结成岩 总体特点：开放系统→封闭系统，P、T ↑，层间连通性↓， Eh↓，孔隙水和厌氧细菌生物化学作用增强。
成岩作用
温度的重要作用在于它可以影响矿物结晶的地球化学性质、综合剂的电离化OH(的活度、矿物的溶解度以及溶液的流动性。压力可影响矿物的溶解度，埋藏较浅时，一般只发生机械的压实，而埋藏较深时，则可能出现化学的压实作用。在压力的作用下，矿物的转化趋势是趋向分子体积较小的变种。
生物的生机活动(如细菌的活动)可改变介质的Eh值、pH值,促使沉积物发生变化。还可提供某些物质,如脱硫细菌的作用可分解出H2S,参与形成硫化物。腐殖质在溶解不溶性盐类释出金属离子、溶解矿物和硅酸盐、延迟金属的沉淀、对金属的螯合作用、阳离子的交换、表面吸收等方面，起很大作用。
成岩作用和后生作用的方式 包括下列各种：①压实作用，指在上覆沉积物不断加厚而使负荷压力增加的情况下，松散沉积物变得比较致密，体积减小，其中水含量减小。机械的压实不伴有化学反应，化学的压实作用伴有颗粒间或颗粒与水之间的化学反应及新
生矿物的形成。沉积物经压实后，孔隙度减小，结构与构造发生变化。如出现颗粒的定向性、压溶结构和次生加大结构等②水化作用,指矿物与水结合成为含水的矿物的作用，反之即脱水作用(CaSO4?2H2O)与(CaSO4)间的转化是这一作用的典型例子。沉积盆地的沉积大都是在水介质中进行的，因此最初阶段发生的水化作用，是普遍的现象。随着埋藏深度的加大，沉积物（岩）固结程度的增强，逐渐会发生脱水的作用。③水解作用，指矿物在水的作用下发生分解的作用。水起着盐基的作用，并提供氢氧离子。大多数均可发生水解，这与水介质的pH值有关，矿物水解过程中可有金属阳离子的游离。随着pH值的变化，矿物可以朝着水解方向进行，也可朝着去水解方向进行。④氧化与还原作用，这一作用与沉积环境和沉积演化的阶段有关。大陆环境及广海环境的沉积物表层常发生氧化，而停滞的闭流盆地沉积物常处于还原环境。在同生阶段，正常的沉积常处于氧化或弱氧化环境（海解阶段、陆解阶段），在成岩期和后生期变为还原及弱还原环境。⑤离子交换和吸附作用，水中呈离解状态的H(和OH(与遭受变化的矿物中的离子可以发生交换反应。水电离而产生的H(，能置换矿物中的碱金属离子。在成岩、后生阶段，和类矿物等，都可进行离子交换或离子吸附作用。最容易被吸附的首先是H(和OH(，以后就是阳离子Cu(、Al(、Zn(、Mg(、Ca(、K(、Na(和阴离子S(、Cl(、SO当H(或OH(离子被吸附后，吸附剂就带有自由电荷。例如，粘土矿物常与盐基离子结合而带负电荷，因此，粘土矿物能从海水中或溶液中吸附许多稀有金属。某些矿物吸附一些离子或进行离子交换之后，即转变为另一矿物。⑥胶体陈化作用，是指胶体脱水、过渡为偏胶体，最后形成稳定的自生矿物的过程，-玉髓-的变化即是其例。重结晶是后生作用中极常见的现象，在压力增大（或伴有温度的升高）的情况下,变化的趋势是缩小体积,及矿物变为分子体积较小的变种。⑦交代作用，是发生在已固化的沉积岩内对已有矿物的一种化学的替代作用，在化学上它是保持晶形不变的情况下的沉淀转化作用，主要发生在后生期和表生成岩期。经交代后常造成某些矿物的假象。⑧结核，是在矿物岩石学特征上（成分、结构等）与周围沉积物(岩)不同的、规模不大的包体，它可以产生在成岩的各个阶段，通常是化学的或生物化学的产物。⑨自生矿物的形成，在成岩期和后生期，会形成与各时期的介质条件相平衡的自生矿物，有一些是阶段的标志矿物。如成岩期的莓状、、、鳞绿泥石等；后生期的赤铁矿、、次生沸石、次生碳酸盐
沉积岩石学复习资料
沉积岩石学复习资料一、名词解释沉积岩：沉积岩石学：成岩作用：沉积物沉积后转变为沉积岩直至变质作用以前或者因构造运动重新抬升到地表遭受风化作用以前所发生的一切作用。
风化作用：牛顿流体：重力流：一种在重力作用下发生流动的、弥散有大量沉积物的高密度流体。
非牛顿流体：急流：障碍物处激起浪花，一涌而过，只在障碍物附近的水面有所升高，而对稍远的上游水不发生任何影响缓流：在障碍物处发生水面跌落，而障碍物上游水面发生壅高，并延伸到上游相当远处层流：一种平缓的流动，水质点做直线运动，流体上下层之间无质量交换紊流：一种急湍的流动，水质点运动轨迹极不规则，流体上下层之间经常有质量交换碎屑流：一种砾、砂、泥和水相混合的高密度流体，泥和水相混合组成的依靠杂基支撑着砂、砾使之呈悬浮状态搬运，沿着斜坡运动。
颗粒流：由松散的颗粒（砾、砂）所构成的重力流。
由颗粒之间的相互碰撞所产生的支撑应力，保持颗粒呈悬浮状态被搬运。
液化沉积物流：沉积物孔隙中富含水，当孔隙水的压力超过静水压力时，即可产生超孔隙压力，使流体向上流动来支撑颗粒，使之呈悬浮状，即沉积物发生“液化”。
浊流：主要由砂、泥和水充分混合的高密度流体、靠液体的湍流来支撑碎屑颗粒，并使之呈悬浮状态。
30-40%泥＋砂；极少的砾。
密度高者达1.5-2g/cm3。
机械分异作用：碎屑物质在沉积的过程中，按粒度、密度、形状等差异发生有序沉积的现象。
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1～100nm间，多呈分子状态。
化学沉积分异作用：泼性或溶解度的差异，以及受所处环境pH和Eh的影响，按一定顺序依次从溶液中沉淀出来的现象。
沉积岩的构造：指沉积岩各个组成部分的空间分布、排列方式和相互关系流动成因构造：沉积物在搬运和沉积时，由于介质（如水、空气）的流动，在沉积物内部或表面形成的构造，属流动成因构造。
层理构造：沉积岩岩石性质沿垂向上的变化或差异而产生的层状构造，可通过矿物成分、颜色、粒度、形状、排列或填集方式的突变或渐变显现出来。
3.成岩作用
通过偏光显微分析(常规薄片和铸体薄片)、阴极发光、扫描电镜、X衍射、稳 定同位素、包裹体等分析，研究成岩作用类型、成岩序列、不同成岩作用对孔 隙形成、破坏和演化的影响。
3、成岩阶段
根据X衍射(I/S混层比)、有机质热成熟度（Ro、Tmax等）、成岩矿物特征及孔 隙成因类型，划分成岩阶段，研究不同成岩阶段的孔隙演化特征。
E、不同自生矿物的胶结作用
①碳酸盐 最常见：方解石 其次：白云石、铁白云石和菱铁矿 少见：菱锰矿、片钠铝石 现代胶结物：文石（老岩层中转变为低镁方解石）
不同成岩期碳酸盐胶结物分布特征（周自立、朱国华，1992）
主要特征 形成时期 矿物种类 结构特点 分布特征 成岩作用性质
早期碳酸盐矿物 主要压实期以前 方解石、白云石
胶结产状
① 新月形胶结 产状：胶结物仅位于两个颗粒接触处，一般呈弯曲的弧形表面，
可由单晶或多晶组成。 成因：在颗粒接触处的表面张力影响下，水附着孔壁时具有弧形
表面，造成胶结物外表面也呈弧形。 效应：对岩石物性影响很小。
② 重力型胶结 产状：胶结物具有明显的方向性：大多在各个颗粒的同一侧发育， 另一侧没有或很少有胶结物。 成因：水溶液垂直向下流动时重力作用所引起。
薄片（常规、偏光、铸体、染色） 阴极发光 扫描电镜 X-射线衍射 同位素 包裹体
成岩作用的研究流程
成 岩 现 象 识 别
成 岩 阶 段 划 分
孔 隙 类 型 研 究
孔 隙 演 化 规 律 研 究
有 利 孔 隙 带 预 测
第二节 成岩作用类型
破坏性成岩作用： 压实作用 胶结作用 压溶作用 重结晶作用
埋藏深度↑，压实强度↑，孔
隙度明显↓
Selley 的 研 究 ： 在 浅 处
沉积学-成岩作用
此外，在阴极发光显微镜下，可以了解石英颗粒的压碎 和愈合作用。常见一些石英颗粒有裂隙或压碎为若干块，
后又被硅质胶结起来，在偏光下很难发现这些裂隙，有时
甚至误认为多晶石英，在阴极发光下这些压碎及愈合现象
很清楚。压碎是在静岩压力超过颗粒的抗压强度而发生，
愈合作用发生在压碎各部分未发生相对位移时，愈合后它 们光性保持一致，仍为单晶石英，如破碎各部分彼此间有 位移、扭动，造成光性不一致，愈合后就成为多晶石英。
沉积后作用（或广义的成岩作用）
指沉积物在沉积后到变质作用之前，这一阶段所发生的 各种物理、化学及生物变化。
包括：同生作用、成岩作用、后生作用以及表生作用。
同生作用
沉积物沉积后仍与沉积介质保持着联系，沉积物表层 与底层水之间所发生的一系列作用和反应。
成岩作用 指松散的沉积物脱离沉积环境而成为岩石所发生的一切 变化。
扫描电镜下 集合体形态 书页状、 蠕虫状、手风 琴状
高岭石
Al4 [Si4O20] （OH）8
假六方 板片状
蒙脱石
（1/2Ca，Na）0.7 （Al，Me，Fe）4 Na-12.99 [ （ Si ， Al ） Ca-11.50 8O20]nH2O K1-1.5，Al4 [Si7-6.5，Al1-1.5 O20） （OH）4 [Me，Al，Fe]12 [（Si，Al）8O20] （OH）16 10
1、影响矿物发光的因素
（1）发光性与激活剂和猝灭剂的含量有关。 激活剂是指能引起矿物发光的元素，如锰、钛及其它稀 土元素。不含激活剂，矿物也就不发光，如自生矿物。
猝灭剂是阻止矿物发光的元素，如铁、钴，镍均为猝灭 剂，含一定量猝灭剂矿物就不发光（消光），如有的白云 石。
（2）发光颜色与含激活剂及其化合价有关。如含Ti4+ 的长石发兰光，Fe3+的长石发红色光，不同的微量元素具 有不同的发光颜色。 （3）发光强度与激活剂及猝灭剂的相对含量有关。激 活剂所占比例愈大，发光强度愈大。
成岩作用
细菌的活动，也引起硫同位素的分馏，因之硫同位素的比值((S/(S)可以作为成岩阶段(早期埋藏阶段)沉积物的有价值的成因标志。
成岩作用持续的时间和分布的深度，取决于沉积物的物质成分、结构、有机组分、堆积速率和水的深度等因素。成岩作用的下界相当于细菌作用消失的深度，此带的厚度约1～100米,延续的时间可能在10(～10(年。由于成岩作用是在埋藏不深的地带发生的，而且又是发生在无垂直贯通裂隙的沉积物中，因之成岩期的主要作用是本层物质的迁移、重新分配组合，没有或很少有外来物质的参加。此时温度不高，压力不大。它所表现出的特征是自生矿物颗粒不大，新生矿物或其集合体的分布受层理控制，可穿过层理，但不穿过层面。常表现为碱性及还原条件下的产物。
参考书目
刘宝主编:《沉积岩石学》,地质出版社,北京,1980。
rsen, et.al.,ed., Diaenesis in Sediments nd Sedimentry Rocks, ElsevierSci.Pub.Co.,Amsterdam,1979.
后生作用阶段因温度、压力高,作用时间长,因之所形成的新生矿物晶体粗大;由于外来物质的加入,新生的自生矿物性质常与本层物质无关，其分布不受原生构造──层理的控制。它既可穿过层理，也可穿过层面。最常见的是交代、重结晶、次生加大等。所形成的自生矿物反映了后生期介质的pH、Eh特点，而且是比重大、分子体积较小的变种。如成岩早期形成的莓状黄铁矿，会转变成立方体黄铁矿等。
成岩作用
5．表生阶段
淡水的古喀斯特作用 最重要
地下深埋的岩石经过地壳构造运动被抬升到地表附近 的淡水淋滤带，可在古侵蚀面之下数十米内发生大规模的 岩溶现象。如遇到夹有膏盐层的岩层或含膏盐层的岩层， 由于淡水淋滤溶解膏盐发生去膏盐化作用，产生次生溶蚀 孔洞及膏溶垮塌角砾岩层，与膏盐伴生的白云岩常发生去 白云石化。碳酸盐岩层处在古侵蚀面的构造裂缝发育带及 地下水泄水区，淡水循环良好，岩溶作用发育，可以形成 大量溶洞、溶缝及岩溶角砾岩等。表生阶段的古淋滤溶蚀 孔洞缝，是油气储集及固体矿产聚集的有利场所，我国已 有大量的实例。 同时，表生阶段也有深部地下水的交代作用及后生 矿物的生成，也可能被地下咸水沉淀的矿物充填（如白云 石、天青石、萤石等）。岩石进一步重结晶形成较粗大的 晶粒结构，可使原始沉积结构和构造遭到进一步的破坏。
碳酸盐的成岩作用远比其沉积过程复杂 碳酸盐沉积物在一定环境中形成以后，即进入成岩阶 段。沉积物开始尽量适应新的各种物理、化学条件， 并与周围环境达到相对的平衡状态。但是沉积物中的 微观和宏观条件都在不断地、迅速地发生变化。在成 岩早期阶段，沉积物孔隙度很高，孔隙水运动很强， 生物作用较活跃，昼夜温差也大。所以相对平衡是短 暂的，错综复杂的成岩变化则在广泛地不断地进行着。 Larsen等（1979）总结出影响碳酸盐沉积物成岩变化 的有一系列因素，包括：地理，大地构造、地貌、区 域地球化学、沉积物聚集速率、沉积物初始组分、粒 度、沉积物纯度、灰岩与地表的联系程度、孔隙水和 气体、物理化学条件、前期成岩历史（如原先排出的 微量元素将决定以后的成岩作用）等。
浅成与深成胶结物的比较(Loucks,1983)
特征 晶体大小 晶体形态 晶粒分布 晶粒界线 Mg2+含量 Fe2+含量 Sr2+含量 早期浅埋胶结物 岩石学特征 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ细晶至中晶 等轴状、次为片状 极细至细晶在颗粒边缘分 布，向孔隙中心逐渐变粗 晚期深埋胶结物
《沉积岩成岩作用》作业
《沉积岩成岩作用与成藏》读书报告：白云石化作用的主要机理学院：沉积地质研究院学号：2012010129姓名：刘钟森授课教师：黄思静近年来，中国在海相碳酸盐岩中的油气勘探不断取得突破，特别是在白云岩储层中发现了若干大型(油)气田，如塔里木盆地和田河气田、鄂尔多斯盆地苏里格气田、四川盆地普光超大型气田等，另外塔里木盆地轮南2塔河大油田中也有部分储层为白云岩。
就世界范围看，高达50%的碳酸盐岩储层是白云岩，北美碳酸盐岩中的油气80%以上储存在白云岩中（Zenger D H等，1980），在前苏联、欧洲西北部和南部、非洲南部和西部、中东及远东地区，也发现了大量白云岩油气储层（Sun S Q等，1995）。
因此，要想在中国300多万平方公里的碳酸盐岩发育地区取得油气勘探的更大突破，对白云岩储层成因及其发育规律的认识成为关键性课题之一。
实际上，白云岩问题早在200多年前就有人对其进行过研究，但目前仍没有查清白云岩的形成条件和机理，对相关的地质模式也存在较多的争议。
在现代沉积环境中几乎见不到原生白云石(岩)，实验室也难以在地表温压条件下合成白云石，但古地层中却发育大量白云岩。
因此，要解决白云岩的成因问题，首先要确定大量古地层中的白云岩是原生沉积(淀)的还是次生交代的，进而要弄清白云石不能直接沉淀的机理，还要说明发生次生交代作用的富Mg流体的来源，最终要为富Mg流体如何与先期形成的钙质碳酸盐岩相互作用提供地质与水文地质模型。
上述问题既是白云岩成因研究也是白云岩储层研究所涉及的关键性问题。
结合前人研究成果，对目前较为流行的学说或机理进行阐述和讨论。
一、白云石化作用的主要机理（一）原生沉淀作用关于白云岩的成因问题，人们最关心的是在近代碳酸盐沉积物中，是否有真正的原生的白云石，即是否真正有以化学沉淀的方式从水体中直接沉淀出来的白云石。
现在，在常温、常压的条件下，在实验室中尚未合成出真正的、化学计量的白云石。
澳大利亚南部考龙泻湖中的原生白云石是在水很咸、PH值很高、植物很茂盛的条件下形成的。
第七章：成岩作用和沉积岩
英文术语
层理构造 层面构造
常见的沉积岩
一、沉积岩的矿物成分
宏观上规模很庞大，微观上成分很简单； 最常见的沉积岩矿物：
为氧化物、硅酸盐、碳酸盐和硫酸盐矿物，包括石英、 钾长石、斜长石、白云母、粘土矿物、方解石、白云石、 石膏、赤铁矿、褐铁矿、蛋白石等
来源：
岩浆岩的风化：石英、钾长石、斜长石、白云母 硅酸盐类风化：粘土矿物、褐铁矿、蛋白石 地表环境：方解石、白云石及石膏
Diagenesis; compaction; cemetation; recrystallization; Structure; texture; bedding; bedding plane structure; Conglomerate; sandstone; siltstone; mudstone; shale; limestone; dolomite; chert; volcanic breccia; tuff;
晶痕和雨痕
雨痕：雨滴落到沉积物表面形成的凹穴。 晶痕：矿物晶体在成岩过程中突出于岩层面 的现象。
沉积岩的颜色
原生色：又分继承色和自生色，继承色是所 含矿物的颜色；自生色是自生矿物及原生混 入物的颜色。 次生色：是风化后变成的颜色。 大部分自生色和次生色由色素造成，含二价 铁呈绿色，三价铁呈红色，含少量有机碳呈 灰色，多的呈黑色。
第一节 地表动力地质作用的一般规律
沉积岩成岩作用
沉积岩成岩作用
沉积岩成岩作用是指沉积岩在地质历史过程中受到热力学、化学和物理变化的作用，而变成了新的岩石。
这个过程可以分为三个阶段：压实、排泄和变质。
在压实阶段，重力作用使得沉积岩中的颗粒之间产生了更紧密的组合，使得岩石变得更加紧密和致密。
在这个过程中，水分也被从岩石中挤出。
在排泄阶段，岩石中的水分和气体被随着时间的推移逐渐排出。
这个过程会使得沉积物产生更大的压力，并且使得颗粒之间的接触面增加，形成更加致密的岩石。
在变质阶段，沉积岩暴露在高温高压的环境中，经历了化学和物理的变化。
在这个过程中，岩石中的矿物质和有机质发生了改变，从而形成了不同的岩石种类。
比如，石灰岩可以变成大理岩，页岩可以变成片岩。
总的来说，沉积岩成岩作用是一种复杂的地质过程，它会改变沉积岩的成分和结构，形成不同种类的岩石。
这个过程对于研究地球历史和资源勘探都有着重要的意义。
第十二章-成岩作用与沉积岩——普通地质学课件
（ 便会呈现黑褐色；含有一些有
颜 色
机炭质，常常呈现灰、黑色。
）
描述岩石的颜色，常用复合名称描述，有时加以深浅字
样，如紫红色、蓝灰色、深紫色、浅灰色等。凡是复合颜色，
前面的是次要颜色，后面的是主要颜色。
三、沉积岩的结构：
不同类型的沉积岩由于物质来源不同，形成的作用和方 式不同，所以具有不同的结构类型：
床沉积物中。 c.交错层理——有些斜层理与
特 原先生成的斜层理呈一定角度
征 相交，相互交错而形成的。
（
构
造 ）
d.递变层理——同 一层内碎屑颗粒粒径
向上逐渐变细。
2、层面构造
a.波痕——在尚未固结的沉积层面上，由
于流水、风或波浪的作用形成的波状起伏
的表面，经成岩作用后被保存下来。
12.2
b.泥裂——是未固结的沉积物露出水面干涸
压 2.在泥质沉积物中产生页理构造，在碳酸盐沉积物中形成
固 脱 水
缝合线。 3.形成矿物晶体假象，如石盐假晶。
作
用 ）
压固脱水作用是泥
质沉积物成岩过程中的
主要作用。
12.1
二、胶结作用
成
——指胶结物质把碎屑沉积物粘结起来变为 坚固岩石的作用。
岩 常见的胶结作用主要是碎屑沉积物的成岩作用。
作 三、重结晶作用
） 生物化学 铁、锰、磷、铝、铜、硫、硅藻土、 白 开采，经济价
沉积 煤、油页岩、石油、天然气
云 值高。
岩
第五节 外力地质作用小结
12.5
地面流水 风化
地下水、冰川、风
上升
内力地质作用
外
湖泊、沼泽、海洋
力
地
剥蚀
《沉积岩岩石学》课程笔记
《沉积岩岩石学》课程笔记第一章：沉积岩岩石学概念1.1 沉积岩的定义和特征沉积岩是由母岩经过物理、化学和生物作用破碎、搬运、沉积并经过长时间的压实和胶结作用形成的岩石。
沉积岩具有以下特征：- 成分：主要由石英、长石、云母、粘土矿物等碎屑物质组成，也可含有有机质、碳酸盐等自生矿物。
- 结构：沉积岩具有独特的结构，如层理、波痕、泥裂等，反映了沉积环境和沉积过程。
- 构造：沉积岩的构造多样，包括水平层理、波状层理、交错层理等，是沉积环境和沉积作用的重要标志。
- 成岩作用：沉积岩在形成过程中经历了压实、胶结、重结晶等成岩作用，影响了其物理和化学性质。
1.2 沉积岩的分类根据沉积岩的组成和形成过程，可将其分为以下几类：- 碎屑岩：由母岩破碎、搬运、沉积形成的岩石，如砂岩、砾岩等。
- 泥质岩：由细粒沉积物经长时间沉积、压实形成的岩石，如泥岩、页岩等。
- 化学岩：由化学沉积作用形成的岩石，如石灰岩、白云岩等。
- 生物岩：由生物残骸沉积形成的岩石，如礁灰岩、贝壳灰岩等。
1.3 沉积岩在地质历史中的重要性沉积岩在地质历史中具有重要意义，主要体现在以下几个方面：- 地层划分：沉积岩具有明显的层理和化石，是地质年代划分和地层对比的重要依据。
- 资源矿产：许多金属矿产、非金属矿产和能源矿产（如煤、石油、天然气）都赋存于沉积岩中。
- 环境记录：沉积岩记录了地球历史上的古气候、古地理、生物演化等信息，对了解地球演变过程具有重要意义。
- 工程地质：沉积岩的物理和化学性质影响工程建设和地基处理，对工程地质研究具有重要意义。
1.4 沉积岩研究方法研究沉积岩的方法主要包括：- 宏观观察：通过野外考察、露头观测等手段，研究沉积岩的宏观特征，如颜色、层理、构造等。
- 显微镜观察：利用光学显微镜、扫描电镜等仪器，观察沉积岩的微观特征，如矿物成分、结构、成岩作用等。
- 地球化学分析：通过对沉积岩样品进行元素和同位素分析，研究其物质来源、沉积环境和成岩过程。
《成岩作用与沉积岩》教案
《成岩作用与沉积岩》教案成岩作用与沉积岩第一节成岩作用成岩作用——自然界的各种松散沉积物变为坚固岩石的作用。
影响成岩作用的因素主要有：1.内因方面：沉积物的原始成分和结构。
2.压力、温度、水和水溶液中的物质成分以及微生物和有机物。
成岩作用主要有：压固脱水作用、胶结作用、重结晶作用、微生物及有机质的作用。
一、压固脱水作用压固脱水作用——在上覆沉积物形成的静压力作用下，使松散沉积物紧密结合失去水分的作用。
压固脱水作用的强度与压力大小及作用时间的长短成正比，常可形成某些特征性产物：1.形成新的矿物：蛋白质－>玉髓，石膏－>硬石膏。
2.在泥质沉积物中产生页理构造，在碳酸盐沉积物中形成缝合线。
3.形成矿物晶体假象，如石盐假晶。
压固脱水作用是泥质沉积物成岩过程中的主要作用。
二、胶结作用胶结作用——指胶结物质把碎层沉积物粘结起来变为坚固岩石的作用。
常见的胶结作用主要是碎屑沉积物的成岩作用。
三、重结晶作用重结晶作用——沉积物中的矿物成分因压溶和固体扩散等作用，使物质中的质点重新排列组合的作用。
能够使小的颗粒变成大的品粒，也可使外晶质沉积物变为晶质体。
如：蛋白石（非晶质）−−−→−压固脱水玉髓（隐晶质）−−→−重晶质石英（显晶质）在碳酸盐沉积物中，重结晶作用最为普通。
四、微生物及有机质的作用原生沉积物中一般含有大量的微生物，有喜氧的、有厌氧的，因而常改变溶液的酸碱度和氧化还原环境，使溶液中某些物质沉淀或结晶形成岩石。
第二节 沉积岩的特征沉积岩——是由于沉积物在一定的埋藏条件下，经过复杂的成岩作用所形成的层状岩石。
一、沉积岩中的矿物组成沉积岩的常见矿物有石英、白云母、粘土矿物、钾长石、钠长石、方解石、白云石、石膏、硬石膏、赤铁矿、褐铁矿、玉髓、蛋白石等。
其中石英、钾长石、钠长石、白云母也是岩浆岩的常见矿物，因而它们是岩浆岩与沉积岩共有的矿物。
此外，岩浆岩中常见的橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、中性及基性斜长石在沉积岩中很少出现，而岩浆岩中一般难以出现甚至不能存在的方解石、白云石、粘土矿物、石膏、硬石膏等在沉积岩中相当普遍。
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b.浅埋成岩作用 b.浅埋成岩作用 指同生作用之后一直到沉积物固结为止发生在沉 积物内部的一切物理,化学和生物作用.包括压实 压实, 积物内部的一切物理,化学和生物作用.包括压实, 压溶和胶结作用.结果:松散沉积物变为坚固沉积岩. 压溶和胶结作用.结果:松散沉积物变为坚固沉积岩. (底界几m到几百 底界几 到几百m) 到几百 此时沉积物已脱离沉积环境(与水体已隔离). 此时沉积物已脱离沉积环境(与水体已隔离). 伴随上覆沉积物厚度的增大, 伴随上覆沉积物厚度的增大,浅埋成岩作用条件 的总体变化趋势是温压升高,层间连通性变差, 的总体变化趋势是温压升高,层间连通性变差,开放 系统变为封闭系统,但孔隙水通常可通畅而缓慢流动, 系统变为封闭系统,但孔隙水通常可通畅而缓慢流动, 厌氧细菌的间接生物化学作用增强,Eh值降低. 厌氧细菌的间接生物化学作用增强,Eh值降低. 的间接生物化学作用增强 值降低
2. 胶结作用(Cementation)(胶结物的形成) 胶结作用(Cementation)(胶结物的形成) (Cementation) 彼此分立的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ粒被胶结物焊结在一起的作用称 为胶结作用.主要在成岩早期(同生和浅埋)进行. 为胶结作用.主要在成岩早期(同生和浅埋)进行. 胶结物:指在成岩过程中, 胶结物:指在成岩过程中,从粒间水溶液中沉淀 出来,对分离颗粒起焊结作用的化学沉淀物. 出来,对分离颗粒起焊结作用的化学沉淀物.松散 的碎屑沉积物通过胶结作用变成固结的岩石. 的碎屑沉积物通过胶结作用变成固结的岩石. 主要胶结物有硅质,方解石,赤铁矿,粘土, 主要胶结物有硅质,方解石,赤铁矿,粘土,海绿 石膏等. 石,石膏等.
晚期成岩作用 沉积物固结之后至变质或风化作用开始之 前发生的物理,化学作用称晚期成岩作用. 前发生的物理,化学作用称晚期成岩作用.
a.深埋成岩作用( diagenesis) a.深埋成岩作用(Deep buried diagenesis) 深埋成岩作用 指已固结的沉积岩在上覆沉积物厚度进一步加大 上覆沉积物厚度进一步加大, 指已固结的沉积岩在上覆沉积物厚度进一步加大, 温压进一步升高直到变质作用(形成浊沸石) 温压进一步升高直到变质作用(形成浊沸石)之前所 经历的所有作用.包括交代,重结晶,次生加大,压 经历的所有作用.包括交代,重结晶,次生加大, 溶等.这时沉积物的埋深相对较大.温度 溶等.这时沉积物的埋深相对较大.温度<200℃,
机械压实作用类型示意图
压 实 作 用
b, 压溶作用(Pressure solution) 压溶作用(Pressure 沉积物随埋藏深度的增加, 沉积物随埋藏深度的增加,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,颗粒接触处的溶解度增高, 流体压力时,颗粒接触处的溶解度增高,将发生晶格变形的 溶解作用. 溶解作用. 压溶开始之前,颗粒相互之间多为点接触, 压溶开始之前,颗粒相互之间多为点接触,有时可为粗 糙的面接触,压溶后则可能演变为光滑的面接触, 糙的面接触,压溶后则可能演变为光滑的面接触,凸凹接触 或缝合线接触.压溶的成分全部进入到粒间水溶液中, 或缝合线接触.压溶的成分全部进入到粒间水溶液中,它们 可在邻近压力较低部位重新参与沉淀矿物的形成. 可在邻近压力较低部位重新参与沉淀矿物的形成.
压溶作用改变颗粒相互接触类型
颗粒之间接触类型随压力增大的变化序列 1.点接触,2.面接触,3.凹凸接触,4.缝合线接触 点接触, 面接触, 凹凸接触, 注意:其接触面积越来越大, 注意:其接触面积越来越大,有利于减小压强
压溶作用
/railsback
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同生作用 早期成岩作 用 成 岩 变生成岩作 作 用(向变质作 用 用过渡) 用过渡) 表生成岩作 用(向风化作 用过渡) 用过渡)
晚期 成岩 作用
深埋成岩作 用(向变质 作用过渡) 作用过渡) 表生成岩作 用(向风化 作用过渡) 作用过渡)
早期成岩作用(Early 早期成岩作用(Early diagenesis) 指沉积物固结之前的成岩作用, 指沉积物固结之前的成岩作用,其作用结 果是沉积物的固结. 果是沉积物的固结.按作用条件与沉积环境的 关系, 关系,早期成岩作用可分为同生作用和浅埋成 岩作用. 岩作用.
压力<0.2GPa.浊沸石的出现为转变变质岩的标志 .浊沸石的出现为转变变质岩的标志 压力
在深埋成岩作用中,生物作用一般都已停止, 在深埋成岩作用中,生物作用一般都已停止,沉 积物中的孔隙已大大减少,相互连通性也变差, 积物中的孔隙已大大减少,相互连通性也变差,岩石 的成分和结构等都会顺应物化条件的改变而改变. 的成分和结构等都会顺应物化条件的改变而改变.
第一节: 第一节:成岩作用的阶段划分
Рухин, 1958 Chilingar,1967
本教材 同生作用 早期 成岩 作用 浅埋成岩 作用
同生作用
成岩作用
进后生作 用(向变 后 质作用过 生 渡) 作 用 退后生作 用(向风化
作用过渡) 作用过渡)
早 期 成 岩 作 成 用 岩 作 晚 用 期 成 岩 作 用
※亮晶
在同生期和成岩阶段由水化学作用沉淀于碳酸盐 在同生期和成岩阶段由水化学作用沉淀于碳酸盐 颗粒之间的结晶方解石称亮晶 方解石称亮晶. 颗粒之间的结晶方解石称亮晶. 由于方解石晶体一般较清洁明亮 故常称为" 由于方解石晶体一般较清洁明亮,故常称为"亮 方解石晶体一般较清洁明亮, 晶方解石" 亮晶方解石胶结物" 亮晶" 晶方解石","亮晶方解石胶结物"或"亮晶". 亮晶与砂岩中的胶结物在成因上很相似, 亮晶与砂岩中的胶结物在成因上很相似,都是因 水的化学作用而沉淀并充填在颗粒之间的胶结物,二 水的化学作用而沉淀并充填在颗粒之间的胶结物, 胶结物 者也都代表水动力条件较强的环境. 者也都代表水动力条件较强的环境. 代表水动力条件较强的环境
1. 压实和压溶作用
a.压实作用 Compaction): 压实作用( a.压实作用(Compaction): 指沉积物沉积后在其上覆盖层的重荷下, 指沉积物沉积后在其上覆盖层的重荷下,或在构造形变 应力的作用下,发生水分排出,孔隙度降低, 应力的作用下,发生水分排出,孔隙度降低,体积缩小的作 用并逐渐固结.这种单纯机械压缩-固化作用称为压实作用. 并逐渐固结.这种单纯机械压缩-固化作用称为压实作用. 在沉积物内部可以发生颗粒的滑动,转动,位移,变形, 在沉积物内部可以发生颗粒的滑动,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. 破裂,进而导致颗粒的重新排列和某些结构构造的改变.压 实作用在沉积物埋藏的早期阶段表现得比较明显. 实作用在沉积物埋藏的早期阶段表现得比较明显.
一,常见成岩作用现象
(compaction):静压力下沉积物排气 排水, 静压力下沉积物排气, 1. 压实作用(compaction):静压力下沉积物排气,排水,体积缩 小,孔隙度降低,密度增加. 孔隙度降低,密度增加. (pressure-solution):压力下沉积物颗粒间或沉积岩 2. 压溶作用(pressure-solution):压力下沉积物颗粒间或沉积岩 内部发生溶解. 内部发生溶解.如,缝合线构造 (cementation):孔隙水过饱和沉淀出矿物质 孔隙水过饱和沉淀出矿物质( 3. 胶结作用(cementation):孔隙水过饱和沉淀出矿物质(胶结物 cement),将沉积物粘结成岩石 将沉积物粘结成岩石. cement),将沉积物粘结成岩石. 4. 重结晶作用(recrystallization):通过溶解-再沉淀或固体 (recrystallization):通过溶解 通过溶解- 扩散,使得细小晶粒集结成粗大晶粒. 蛋白石(非晶质) 扩散,使得细小晶粒集结成粗大晶粒.如,蛋白石(非晶质) 玉髓(隐晶质)-石英(显晶质) )-石英 -玉髓(隐晶质)-石英(显晶质) (replacement):已存矿物被水局部溶解称为 5. 溶蚀与交代作用(replacement):已存矿物被水局部溶解称为 溶蚀;外来组分取代原组分而占据原组分位置. 白云石化; 溶蚀;外来组分取代原组分而占据原组分位置.如,白云石化; 相互交代. SiO2与CaCO3相互交代. mineral):海绿石,鲕绿泥石, 6. 自生矿物的形成(authigenic mineral):海绿石,鲕绿泥石, 沸石类,粘土矿物,方解石,菱铁矿,草莓状黄铁矿, 沸石类,粘土矿物,方解石,菱铁矿,草莓状黄铁矿,自生石 英和自生长石(再生加大边) 也有将此归入胶结作用. 英和自生长石(再生加大边).也有将此归入胶结作用.
变质岩和岩浆岩抬升到潜水面附近所受的作用不叫成岩作用变质岩和岩浆岩抬升到潜水面附近所受的作用不叫成岩作用-蚀变作用
第二节:主要成岩作用及作用特点: 第二节:主要成岩作用及作用特点:
主要成岩作用有以下几种, 主要成岩作用有以下几种,它们都是互相联系和 互用影响的,其综合效应影响和控制着沉积物( 互用影响的,其综合效应影响和控制着沉积物(岩) 的发育历史. 的发育历史. 压实和压溶作用 胶结作用 溶蚀和交代作用 重结晶作用
b.表生成岩作用 b.表生成岩作用 指坚固沉积岩因盆地抬升而逐渐上升到潜水面附 指坚固沉积岩因盆地抬升而逐渐上升到潜水面附 盆地抬升 近时,受渗流和潜流大气降水影响所发生的作用. 近时,受渗流和潜流大气降水影响所发生的作用.潜 水面以下,低温压下,与地下水的作用,包括溶蚀, 水面以下,低温压下,与地下水的作用,包括溶蚀, 充填,交代. 充填,交代. 作用条件接近地表的常温常压,Eh值较高,盐度 作用条件接近地表的常温常压,Eh值较高, 值较高 很低,pH值则在渗流水中较低 中偏弱酸性), 值则在渗流水中较低( ),在潜 很低,pH值则在渗流水中较低(中偏弱酸性),在潜 流水中较高(中偏弱碱性),作用强度取决于岩石成 流水中较高(中偏弱碱性),作用强度取决于岩石成 ), 溶蚀作用, 分和孔隙状况. 主要作用为溶蚀作用 氧化作用. 分和孔隙状况. 主要作用为溶蚀作用,氧化作用.