01 第一章 沉积岩的形成及演化
沉积岩的形成及演化课件
，以及风力、冰川等非水域环境中。
海洋散布
03
在海洋中，沉积岩主要形成于大陆架和浅海地区，其中石灰岩
和泥质岩较为常见。
沉积岩的演变
物质变化
沉积岩是由各种物质在一定环境下逐渐沉积而形成的，其演变过程主要受到形成环境的影响，如气候、地形、水文等 。
结构变化
沉积岩在形成过程中，其结构也会逐渐产生变化，通常由最初的非晶质或隐晶质结构逐渐变为晶质结构。
矿物变化
沉积岩中的矿物成分也会随着时间的推移而产生变化，一些矿物会逐渐沉淀，而另一些矿物则会溶解或 被取代。
感谢您的观看
THANKS
构造特性
1 2 3
沉积构造
沉积岩中通常包含各种沉积构造，如波痕、雨痕 、剥离线理等，这些构造可以提供关于沉积环境 的线索。
压实作用
沉积岩形成后，由于上覆沉积物的压力和岩石本 身性质的变化，会产生压实作用，使岩石的体积 减小，密度增加。
胶结作用
在沉积过程中，一些化学物质会从溶液中析出， 填充在岩石颗粒之间，使岩石更加坚固。
沉积作用
碎屑物质在合适的环境中 沉积下来，形成沉积层。
沉积物的堆积
01
沉积物的堆积受到多种因素的影响，如气候、地形、
水文等。
02
在干旱和潮湿气候区域，以及山区和平原地区，沉积
物的堆积方式各不相同。
03
河流、湖泊、海洋等水域环境对沉积物的堆积也有很
大的影响。
沉积物的成岩
沉积物在经过长时间 的压实和固化后，逐 渐转化为沉积岩。
沉积岩的形成与地球 历史、气候和环境变 化密切相关。
不同类型的沉积岩的 形成过程和特点各不 相同。
02
沉积岩的特性
物质组成
《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。
沉积岩石学——沉积岩的形成及演化
第二章沉积岩的形成及演化学时：6学时基本内容：包括①基本概念：风化作用（物理风化、化学风化、生物风化）、风化壳、牛顿流体、层流、紊流、雷诺数、佛罗德数、沉积分异作用（机械沉积分异和化学沉积分异作用）、正常沉积作用、事件沉积作用、沉积后作用②基本原理：各种造岩矿物、岩石的风化及其产物，母岩风化的阶段性，碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用，两种沉积分异作用的关系，沉积后阶段的划分，沉积岩的分类重点：碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用、沉积分异作用、沉积岩的分类难点：流体的一些基本知识、尤尔斯特隆图解教学思路：①简要回顾地球科学概论中关于风化作用的概念，然后介绍各种造岩矿物、岩石的风化及其产物、母岩风化的阶段性。
②在简要介绍流体基本知识的基础上，重点讲解碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用，简要介绍碎屑物质在海洋、湖泊、空气和冰川中的搬运和沉积作用、溶解物质的搬运和沉积作用，对于沉积分异作用的概念、类型、关系及意义亦进行重点讲解。
③简要介绍沉积后阶段的划分。
④在前述沉积岩形成和演化的基础上讲解沉积岩的分类主要参考书:①冯增昭主编《沉积岩石学》上册第二章，石油工业出版社，1993.②曾允孚、夏文杰主编《沉积岩石学》第二、三、五章，地质出版社，1986.③何幼斌编《Sedimentary Petrology》（英文辅助教材）第八、九章，江汉石油学院，2003.④Selly R C, An introduction to sedimentology, 1985.复习思考题：①试述物理风化、化学风化、生物风化的表现形式及其影响因素？②试述母岩风化产物的主要类型。
③何谓矿物成熟度？并说明它在碎屑岩、粘土岩和重矿物中的表示方式，研究矿物成熟度有何地质意义?④何谓牵引流、重力流？二者在搬运和沉积方面各有什么特点？⑤试述斯托克沉速公式的含义及其适用条件。
⑥试述影响碎屑物质在流水中搬运和沉积作用的主要因素。
⑦试以龙尔斯特龙图解为例，说明碎屑颗粒的搬运、沉积与流速的关系。
沉积岩
粒度分异、比重分异、形状分异 实际的分异过程很复杂。
2．化学沉积作用 化学沉积包括胶体沉积和真溶液沉积。 （1）胶体沉积：胶体质点是细小颗粒的分散 系，不受重力作用影响，可搬运很远，沉积很 慢。但胶体质点带有电荷，如Al2O3、Fe2O3等 带正电荷，称正胶体；SiO2 、MnO2、粘土等带 负电荷，称负胶体。带相同电荷的胶体质点由 于互相排斥，可以长时间保持悬浮状态。但当 胶体溶液中加入一定量不同名的电解质时，即 发生中和作用，并在重力影响下引起胶体沉淀 。如在海岸地带，携带胶体的大陆淡水与富含 电解质的海水混合时，常发生胶体沉淀。许多 浅海相的沉积铁矿、锰矿多是这样形成的。
（4）透镜状层理：砂质小透镜体连续地且较有规 律地包裹于泥质层中，砂岩透镜体内部又具有斜层理。 它在潮汐沉积物中最常见。
透 镜 状 层 理
（4）斜层理：细层与层系界面斜交，且层系之间可以 重叠、交错。它是水流（或风）中形成的沙纹或沙波被 埋藏以后在岩层剖面上所呈现出的构造特征。细层的倾 向反映了介质的流向（风向），细层的厚度（相当于沙 纹或沙波的高度）反映介质的流速。因此，斜层理常用 来作为水流动态（流速、方向、水深等）和沉积环境的 重要标志。常见者如下：
沉积岩的概念 是在地壳表层条件下，由母岩的风化产物、火山物 质、有机物质等经过搬运作用、沉积作用及沉积后作用 而形成的一类岩石。 地表条件：T、P、水、大气、生物、重力作用 沉积岩的分布、厚度、演化
第一节
沉积岩的形成过程及其分类
一、沉积岩的形成过程
沉积岩的形成过程，一般可分为四个相互衔 接的阶段，即： 沉积物的形成阶段 沉积物的搬运阶段 沉积物的沉积阶段 沉积物的成重力大于水流的搬运力时发生沉积作用。 由于流水的流速、流量不定，碎屑本身的大小、形状、 比重不同，故沉积顺序有先后之分。 从碎屑大小上看，最先沉积的是颗粒粗大的碎屑， 依次过渡到最小的碎屑；从碎屑比重上看，比重大的颗 粒沉积先于比重小的颗粒。这样，在沉积的过程中，使 原来粗、细、轻、重混杂在一起的物质，按一定顺序依 次沉积下来，这种作用称机械沉积分异作用。这种作用 的结果使沉积物按照砾石--砂--粉砂--粘土的顺序，沿搬 运的方向，形成有规律的带状分布，因此，沉积物固结 后分别形成砾岩、砂岩、粉砂岩和粘土岩。
沉积岩岩石学
• 温度的变化
• 岩石为热的不良导体，白天升温、晚上 降温，导致内部温度的差异，使岩石内 部产生引张力，使岩石产生裂缝；
• 岩石是不同矿物的集合体，不同矿物的 热膨胀系数不同，岩石升温产生不均匀 膨胀，使岩石产生裂缝。
• 同种矿物，由于矿物排列的方向不同， 也会产生差异膨胀，从而导致岩石开裂。 结果使岩石层层剥落
的生长和活动的影响而产生的物理 风化和化学风化 。
沉积岩岩石学
主要造岩矿物和岩石在风化过程中的稳定性
(即岩石和矿物抵抗风化作用的能力)
不稳定矿物
次稳定矿物
稳定矿物
橄榄石 辉石、角闪 石 基性斜长石 白云石 方解石 金属硫化物
白云母 钾长石 中酸性斜长石 黑云母、伊利石 磁铁矿、磷灰石 榍石、十字石、石 榴子石
沉积岩岩石学
物理沉积作用形成的沉积物——碎屑沉积物，分为：
砾质沉积物——砾级碎屑 > 30%，以岩石碎屑为主。 砂质沉积物——砂级碎屑 > 50%，以石英、长石、岩屑为主。 粉砂质沉积物——粉砂级碎屑 > 50%，以石英、长石、云母为主。 泥质沉积物——泥质 > 50%，以粘土矿物为主。
砾质
砂质 砂质
沉积岩岩石学
Sedimentary Petrology
沉积岩岩石学
课程大纲
第一章 沉积岩形成过程 1、原始物质提供阶段 2、搬运和沉积阶段 3、成岩阶段
第二章 沉积岩的一般特征 一、沉积岩的物质成分和颜色 二、沉积岩的构造 三、沉积岩分类
第三章 主要岩石类型 一、陆源碎屑岩类 二、自生沉积岩类
沉积岩岩石学
③ 不溶残余物质---粘土 高价铁、锰等氧化物、有机质……
（2）火山喷发或喷气 （3）陨石和宇宙尘
第一章 沉积岩的形成过程
二、化学搬运和沉积
搬运对象：溶解于水的化学物质
溶解物质在自然界中存在的方式：胶体和真溶液
在自然界中胶体溶液与真溶液的分布情况示意图
二、化学物质的搬运和沉积
1) 胶体的搬运与沉积作用 胶体：一种物质的细微质点分散在另一种物质
中的不均匀分散体系。 胶体质点一般介于1～100μm之间，多呈分子
状态。 胶体质点带有电荷。
常见成岩作用现象
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。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。如，缝合线构造，是压实作用的极限 状态
2. 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。
成岩作用阶段的划分和对比
三、有关术语的阐明
1. 埋藏成岩作用（buried diagenesis）：碎屑 沉积物随埋深增加，主要由于机械压实作 用和化学胶结作用，致使岩石逐渐变致密、 孔隙度减小、物性变差等一系列物理和化 学变化直到变质作用。
2. 沉积后作用（postsedimentationprocess）： 泛指沉积物形成以后到沉积岩遭受风化 作用和变质作用以前这一演化阶段的所 有变化和作用
碎屑物质是构成陆源碎屑岩的主要成分
溶解物质是构成内源沉积岩的主要物质成分
6、沉积物的其它来源Other sources of sediments
1. 生物成因的沉积物：生物遗体，一部分为无 机成分为主的生物残骸，另一部分为有机生 物残体，即动植物的软体（有机质）。
2. 深部来源的沉积物：由火山爆发作用带到地 表或水下的火山碎屑物，沿深断裂流出地表 或注入地下的热卤水、温泉、热气液等。
沉积岩石学
第一章绪论1.沉积岩的概念：组成地球岩石圈的三大类岩石（沉积岩、岩浆岩、变质岩）之一。
在地壳表层条件下，由母岩的风化产物、火山物质、生物来源物质、宇宙物质等沉积岩的原始物质，经搬运作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。
2.搬运和沉积的方式：1）物理搬运和沉积作用 2）化学搬运和沉积作用3）生物搬运和沉积作用3.沉积岩中矿物成分的特征：1）高温矿物罕见 2）低温矿物富集3）特有的自生矿物第二章沉积岩的形成及演化1.风化作用概念：地壳表层岩石的一种破坏作用；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。
2.分类：按性质分:①物理风化作用②化学风化作用③生物风化作用3.元素迁移序列4.岩石风化程度1）石英：石英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。
2）长石：风化稳定性仅次于石英，在长石类矿物中，钾长石的稳定性较高，多钠的酸性斜长石次之，中性斜长石又次之，多钙的基性斜长石最低3）云母：白云母的抗风化能力较强，黑云母的抗风化能力较弱4）铁镁硅酸盐矿物，抗风化能力较差。
稳定性：橄榄石<辉石<角闪石5）碳酸盐矿物：稳定性低，易溶于水；干旱条件近源快速堆积可形成岩屑6）粘土矿物：很稳定(自身是在风化条件下或沉积环境中生成)7）硫酸盐矿物、硫化物矿物、卤化物矿物：风化稳定性差，最易溶于水8）岩浆岩及变质岩中的一些次要矿物或副矿物：差别很大5.为什么造岩矿物风化稳定性差别如此之大？1）造岩矿物分化分异作用2）矿物的结晶温度（鲍文反应序列）3）矿物的晶体化学性质6.母岩风化的四个阶段性：机械破碎阶段饱和硅铝阶段酸性硅铝阶段铝铁土阶段7.母岩风化产物：1）碎屑残留物质：主要是母岩的岩屑和矿物碎屑，在风化作用的第一阶段最为发育 2）新生成的矿物：主要指在风化作用过程中新生成的一些矿物，如水白云母、高岭石、蒙脱石、蛋白石、铝土矿、褐铁矿等 3）溶解物质：主要是指母岩在化学风化过程中被溶解的那些成分，如Cl、S、Ca、Na、Mg、K、Si、Fe、Al、P等8.风化壳概念：由风化残余物质(包括碎屑残留物质和新生成的化学风化矿物)组成的地表岩石的表层部分，叫风化壳或风化带。
《沉积岩与沉积相》课程笔记
《沉积岩与沉积相》课程笔记第一章：沉积岩的基本概念及基本特征1.1 沉积岩的定义沉积岩，也称为沉积物岩，是指在地表或地表附近，由风化作用产生的碎屑物质、生物残骸或化学沉淀物，经过搬运、沉积、压实和胶结等地质作用形成的岩石。
沉积岩覆盖了地球表面约75%的面积，是地壳中最丰富的岩石类型之一。
1.2 沉积岩的形成过程沉积岩的形成是一个复杂的地质过程，主要包括以下几个阶段：（1）母岩的风化作用- 物理风化：由于温度变化、冰冻作用、植物根系的生长等物理因素导致岩石破碎。
- 化学风化：岩石与水、氧气、二氧化碳等化学反应，导致矿物成分发生变化。
- 生物风化：生物活动，如微生物、植物和动物，通过其代谢过程分解岩石。
（2）碎屑物质的搬运和沉积- 搬运介质：水流、风力、冰川、重力等自然力量。
- 搬运过程：侵蚀、携带、沉积、分选等。
- 沉积环境：河流、湖泊、海洋、沙漠等。
（3）沉积后作用- 压实作用：上覆沉积物的重量导致下伏沉积物排水、体积减小。
- 胶结作用：矿物质填充沉积物间隙，使之固结成岩。
- 成岩作用：包括化学沉淀、生物化学作用、矿物转变等。
1.3 沉积岩的基本特征（1）层理构造- 定义：沉积岩中的层状结构，反映了沉积环境的周期性变化。
- 类型：水平层理、波状层理、交错层理、递变层理等。
（2）化石- 重要性：提供了生物演化和古环境信息。
- 类型：植物化石、动物化石、微生物化石等。
（3）成分和结构- 碎屑成分：石英、长石、云母等矿物碎屑。
- 填隙物：泥质、碳酸盐、硅质等胶结物。
- 结构：根据粒度分为砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩等。
（4）颜色- 影响因素：沉积物成分、氧化还原条件、有机质含量等。
- 常见颜色：灰色、黄色、红色、绿色、黑色等。
1.4 沉积岩的分类沉积岩可以根据其成因、成分和结构进行分类：（1）碎屑岩- 砾岩：由直径大于2毫米的碎屑组成。
- 砂岩：由直径在0.0625毫米至2毫米之间的碎屑组成。
- 粉砂岩：由直径在0.0039毫米至0.0625毫米之间的碎屑组成。
沉积岩形成及演化
四、风化壳及研究意义－概念 概念：残积物和经生物风化作用形成的土壤 层等在陆地上形成的不连续薄壳(层)，称为 风化壳。 风化壳的厚薄取决于岩石性质、气候和地形 等条件。
风化壳与固体矿产：如Fe、Mn、A1、Ni和粘土 矿等残余矿床，金、金刚石等残积砂矿。
风化壳与油气资源：古风化壳还是很好的储集 空间。
风成黄土
36/49
沙丘的迁移与风成交错层理
41/49
第三节 溶解物质的搬运与沉积作用
一、概述
二、胶体溶液物质的搬运和沉积作用
三、真溶液物质的搬运和沉积作用
四、化学沉积分异作用
五、两种沉积分异作用的关系及其地质意义
六、生物（化学）的搬运和沉积作用
一、概述
母岩风化产物中的溶解物质，主要为Cl、S、Ca、 K、Mg、P、Si、Al、Fe等，前面的溶解度大，多呈真 溶液；后面的溶解度小，多呈胶体溶液。
层流
紊流
三、碎屑物质在流水中的搬运和沉积 ⑴ 碎屑物质的搬运方式（两种方式）
a、推移搬运（推移载荷）
较粗的碎屑（如砾石和砂）大都沿流水的底部呈移 动、滚动或跳跃式搬运前进。 b、悬浮搬运（悬浮载荷）
较细的碎屑（如粉沙和粘土）在流水中常呈悬浮状 态搬运。
（2）碎屑颗粒在流水中搬运与沉积的控制因素 第一、尤尔斯特隆(F. Hjulströ m, 1936)的实验 表明，颗粒的粒径和流体 的平均流速是控制搬运与 沉积的首要因素。
二、胶体溶液物质的搬运和沉积作用
1、胶体及其特性
胶体溶液是指一定大小的（1～100nm）固体颗粒和 化合物分散在溶媒（自然界中就是水）中形成的溶液。
2、胶体的搬运沉积规律
1)任何物质，不论以何方式，成为1-100nm的 质点在水体中均可成为胶体，胶体一经形成即可 随水体搬运直到胶体被破坏沉积为止； 腐殖酸胶体的存在有利胶体的稳定，有利于 搬运； 2)不同名电解质的加入，可使电荷中和，从而 使胶体质点发生凝聚而沉积； 3)异名胶体的相互混合可使电荷中和而发生沉 淀；
沉积岩绪论 第一章
沉积岩的研究意义
有些沉积岩本身就是多种工业原料或辅助原料
石灰岩建筑材料、冶金用添加剂、水泥和人造纤维 的主要原料；
白云岩建筑材料、冶金用添加剂、镁质耐火材料； 粘土岩按性质不同可作为耐火材料、陶瓷原料、钻 井液原料、吸收剂、填充剂和净化剂等
沉积石英砂岩或石英砂可作为玻璃原料等
沉积岩的研究意义
3、与大型水利工程、港口、国防军事等建设密切相关
云母+绿泥石 氧化铁矿物 玉 髓 粘土矿物 碳酸盐矿物 石 碳 其 膏 质 它
沉积岩的一般特征
高温矿物少见
无橄榄石、辉石、角闪石 形成于岩浆结晶早期高温，在地表常温常压条件下不稳定
低温矿物富集
富石英、钾长石、钠长石 形成于岩浆结晶晚期低温，与地表温压条件相似
自生矿物
各种盐类、氧化物、氢氧化物、粘土矿物、碳酸盐矿物 形成于地表常温常压环境，稳定于地表条件
4 沉积岩的物质组成：
母岩的风化产物 火山作用物质 生物作用有机物质 来自宇宙物质（陨石、尘埃）等
沉积岩的基本概念
５ 形成过程
搬运和沉积作用 成岩作用 搬运介质主要是水和风、冰川、生物等 沉积方式主要以机械沉积和化学沉积为主 只有经过搬运沉积作用形成的岩石才能归属于沉 积岩 成岩作用：以压实、固结和胶结作用为主
通过沉积岩（学）研究可以寻找地下蓄水层，解 决水库、大型水坝、电站、港口和河流的冲淤及土壤 的侵蚀、地基的牢固性等问题 在国防上军港设计、潜艇和海底导弹基底的建设 等均与沉积岩（物）的研究密切相关
沉积岩的研究意义
4、油气勘探、开采、开发等问题的突破与沉积岩（学） 油气勘探领域的圈闭问题（由构造圈闭向隐蔽圈闭、 由盆地边缘向盆地腹地、由海岸浅海向半深海和深海的 转移等问题）、石油的二次采油向三次采油、减少地层 伤害、开采剩余油、提高采收率以效益为中心的转移等， 沉积岩（学）的研究正发挥重大的作用 5、与人类生存环境、灾害预警 沉积岩（学）的研究与人类生存和可持续发展密不 可分，地质灾害预测研究和环境保护中也正发挥着越来 越大的作用
沉积岩的成因及演化过程
沉积岩的成因及演化过程沉积岩是地壳的一种主要岩石类型，是由岩屑、有机物质或化学沉淀物等在地球表面沉积、堆积形成的。
它们承载着地球历史演化的信息，对于认识地质变迁、研究古环境和勘探石油、矿产资源具有重要意义。
本文将探讨沉积岩的成因及演化过程。
一、沉积岩的成因1. 物理风化和机械碎屑沉积物理风化作用是指由于自然界的物理力量使岩石变为碎屑颗粒的过程。
例如，岩石受热胀冷缩、冻融循环、风化剥蚀等作用会导致岩石破碎并形成颗粒，这些颗粒通过水流、风力等力量的作用被迁移并在适当的环境下沉积形成沉积岩。
2. 化学沉淀作用在海洋、湖泊等水体中，离子溶液与环境条件的变化，例如温度、压力和pH值等，会促使其中的溶解物质发生沉淀作用。
这些溶解物质可以是无机物，如石膏和磷酸盐；也可以是有机物，如有机质的沉积。
化学沉淀作用是形成碳酸盐岩、硫酸盐岩等一类特定成分的沉积岩的重要过程。
3. 生物作用生物作用是指生物体对环境造成的物理和化学作用，对沉积岩的形成有着重要影响。
藻类、珊瑚、贝类等有机体通过分泌或死亡，形成有机沉积物，并与碎屑颗粒混合在一起沉积形成有机质丰富的岩石，如煤炭和石油页岩。
此外，海洋中底栖生物的生物扰动作用和生物结构的成因也会影响沉积岩的生成。
二、沉积岩的演化过程1. 颗粒分选过程（洗蚀和选择性沉积）颗粒分选是指沉积物中不同粒径的颗粒在沉积过程中被区分和分离的过程。
洗蚀是流体在流动中将其中较轻的颗粒带走，而较重的颗粒沉积下来的过程。
选择性沉积是指在水流或风力的作用下，颗粒按照粒径大小被分选，较大的颗粒在较短的距离内沉积，而较小的颗粒则可以被远距离搬运并沉积。
这些过程使得沉积岩具有颗粒按照粒径排序的特征。
2. 成岩作用沉积岩在经历沉积作用后，可能会发生成岩作用，包括压实、胶结和溶解析出等过程。
压实是指在沉积物堆积的过程中，由于上方沉积物的压力而使下面的沉积物变得更加致密。
胶结是指在沉积物颗粒之间填充和结合的物质，形成胶结物填充颗粒间隙，增强沉积岩的坚硬度。
沉积岩1
主要特征 1-- 成层性(经河流切割后尤为明显)
被雨水溶蚀的钙质砂岩
沉积岩的主要特征--成层性(浅色的砂岩,黑色的泥岩)
拱 门 -粗 砂 岩 中 的 平 行 层 理
美 国 犹 他 州 拱 门 国 家 公 园 精 致
火星层理
火星北极区的沉积构造
2.
含 化 角石 石
昆虫
菊石 硅化木
3. 沉积构造（平行层理、交错层理）
所谓的“生物岩” ，如生物礁灰岩、硅藻岩和煤等。
B）是通过生物的生命活动制造沉积岩的原始产物 （如：粪粒、生物打洞产生的团粒等及生物粘液）；
C）生物在新陈代谢中引起周围介质物理化学条件 的变化，从而引起某些化学物质的沉淀和自生矿物的
形成。例如，海中藻类进行光合作用，吸收海水中的 CO2 可以引起碳酸钙的沉淀，形成石灰岩。
4.绿色
由于含有绿色的硅酸盐矿物(海绿石、鲕绿泥石)。
代表弱氧化或弱还原的介质条件。 5．蓝色、青色 是硬石膏、天青石、石膏、石盐等特有的
颜色。有时蓝色是由蓝铁矿和蓝铜矿引起的。
6．紫色
之故。
与氧化铁或氧化锰有关，有时则由于含土状萤石
第三节
沉积岩的分类
.本教材的分类; 根据造岩原始物质的成因和来源首先分 为两大类:
它生矿物
矿物是从母岩继承来的，即在沉积岩形成之前就 已经存在的矿物。 其继承来源为： 由母岩机械崩解形成的岩石或单个晶体的碎块，又
称陆源碎屑，按大小顺序可进一步将其划分为砾、砂、
粉砂和泥。
自生矿物：沉积岩在沉积和成岩过程中, 以化学或生 物化学的方式新生而成的矿物。 来源和成因：由母岩释放出来的各种离解离子和胶体
宇宙物质：降落于地球上的天体物质，如陨石等。
沉积岩的成因及其演化过程
沉积岩的成因及其演化过程沉积岩是一种广泛分布于地球表层的岩石，其主要特征是由已经经历了物理和化学改造的沉积物所组成。
沉积物可以来自于海洋、河流、湖泊等水体，还包括被风吹拂的沙子、火山灰等。
沉积岩分为砂岩、泥岩、灰岩等多个种类，不同种类的沉积岩在其地质性质、成因和演化特征方面都有所不同。
一、沉积岩的成因沉积岩的形成过程可以分为四个步骤：侵蚀、运输、沉积和压实，其中，侵蚀和运输发生在原来的岩石、矿物和沉积物被侵蚀并通过水流、风力等方式在地球的表层运动的过程中。
这些颗粒运动越远，形状变得越圆润，颗粒大小也会越来越一致。
当颗粒沉积到一个空间时，它们会堆积在一起形成沉积岩的基础，这通常发生在河流湍急、洪水期间或者海底的低能量区域。
颗粒接触越多，粘附越紧密，这个区域的岩层就会越厚。
其次，当沉积颗粒沉积进来后，天然的胶结剂（如碳酸盐、铁氧化物、黏土和有机物等）会使颗粒彼此粘接形成具有岩石质感的块状物体，即岩石微社群。
在岩石形成之后，它们还可能受到不断的压实作用，这时，界面交互作用将使得加压沉积岩的颗粒间接形成化学键，使岩石中的空隙尺寸降低，岩石质地更加坚硬。
与此同时，地球内部的地壳运动也会使得一些海岸升高、一些海区下沉，这会导致原来的海岸线上的沉积岩成为地层，并随着时间推移演化为不同种类的沉积岩石。
二、沉积岩的演化过程在地球的演化过程中，沉积岩承载着历史事件的痕迹，因为它们的形成和演化过程都是经历了几亿甚至几十亿年的过程。
沉积岩的演化可以通过地质热力学、地球化学和沉积学等方法来研究。
在热力学的作用下，沉积岩可以经历变质作用而成为变质岩。
例如，钙质泥岩等岩石在高温高压条件下形成的大理石。
另一方面，岩石的演化还受到地球化学因素的影响，其中最重要的渗透作用。
水、酸和化学气体在沉积层中流动时，沉积岩内的岩石沟道结构和地层渗透性会因岩石化学成分而改变。
沉积岩沿海盐和石灰岩本身也收容富含氧化金属和营养物质，形成矿物资源的来源。
沉积岩石学第一章
第一篇总论第一章绪论一、沉积岩的基本概念及基本特征1、沉积岩概念沉积岩：是在地壳表层的条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分，经搬运作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。
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。
2、“地壳表层”地壳表层是指大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈的上层。
这是包围地球表面的一个圈层。
沉积岩就生成在这个层圈中。
所以可以把它称作沉积岩生成圈或沉积圈。
3、“地壳表层条件”1）、温度：地壳表层的温度变化范围不大。
非洲中部地表最高温度可达85℃，俄罗斯西伯利亚北部勒拿河右岸北极圈内的维尔霍扬斯克最低温度达-70℃。
地表的最大温差150—160℃左右。
2）、压力：海平面的压力为1atm，山区不到1atm， 200m水深的浅海海底压力约为20atm，最深海海底的压力约为1000atm以上。
绝大部沉积岩形成的压力在1~20atm的范围内。
3）、水和大气的作用：水和大气是母岩风化的主要营力，也是母岩风化产物以及火山物质等搬运的主要介质；绝大多数沉积岩都是在水体中沉积的，所以有些人把沉积岩称作“水成岩”。
其实水成岩只是沉积岩的一部分，还有主要由风作用形成的“风成岩”和主要由冰川作用形成的“冰碛岩”。
4）、生物作用和生物化学作用：生物作用和生物化学作用也是沉积岩形成的重要因素。
生物礁石灰岩、硅藻岩和煤等主要是由生物遗体形成的，此即所谓的“生物岩”。
有些沉积岩是在生物作用的影响下或参与下，通过生物化学作用形成的，则称为“生物化学岩”。
5）、事件沉积作用：目前已发现的事件沉积作用及其岩石类型，如沉积物重力流和浊积岩、风暴沉积作用和风暴岩、洪水沉积作用和洪水岩、等深流沉积作用和等深积岩、地震沉积作用和震积岩、火山爆发—沉积作用和火山碎屑沉积岩以及陨石雨作用和陨石岩等。
它们与其它正常沉积作用和沉积岩共生在一起。
二、沉积岩的分布1、沉积岩的分布1沉积岩在地壳表层分布甚广，陆地面积的大约3/4为沉积物（岩）所覆盖着，而海底的面积几乎全部被沉积物（岩）所覆盖。
沉积岩的形成及演化
母岩的风化作用—沉积岩最原始物质的形成 第一节 母岩的风化作用 沉积岩最原始物质的形成 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用 第四节 沉积后作用及其阶段的划分
第一节 母岩的风化作用 —沉积岩最原始物质的形成 沉积岩最原始物质的形成
一、风化作用的概念 二、各种造岩矿物的风化及其产物 三、各种岩石的风化及其产物 四、母岩风化过程中元素的转移顺序及母岩风化的 阶段性 五、母岩风化产物的类型 六、风化壳 七、沉积物的其他来源
一、风化作用的概念
沉积岩的原始物质有母岩的风化产物、火山物质、 沉积岩的原始物质有母岩的风化产物、火山物质、有机物质以及 宇宙物质等，其中母岩的风化产物是最主要的， 宇宙物质等，其中母岩的风化产物是最主要的，所以这里就着重介绍 母岩的风化作用及其产物的形成，其他原始物质简述之。 母岩的风化作用及其产物的形成，其他原始物质简述之。 母岩，如前所述，是供给沉积岩原始物质成分的岩石， 母岩，如前所述，是供给沉积岩原始物质成分的岩石，主要是岩 浆岩和变质岩，也包括早已形成的沉积岩。 浆岩和变质岩，也包括早已形成的沉积岩。 风化作用是地壳表层岩石的一种破坏作用。 风化作用是地壳表层岩石的一种破坏作用。 风化作用（weathering）是指由于温度的变化，大气、 风化作用（weathering）是指由于温度的变化，大气、水和水溶 液以及生物的生命活动等因素的影响，使地壳表层的岩石、 液以及生物的生命活动等因素的影响，使地壳表层的岩石、矿物在原 地发生物理的或化学的变化，从而形成松散堆积物的过程。 地发生物理的或化学的变化，从而形成松散堆积物的过程。 引起岩石破坏的外界因素有温度的变化 温度的变化、 引起岩石破坏的外界因素有 温度的变化 、 水以及各种酸的溶蚀作 生物的作用、各种地质营力的剥蚀作用等。 用、生物的作用、各种地质营力的剥蚀作用等。 在这些因素的共同影响下， 在这些因素的共同影响下，地壳表层的岩石就处于新的不稳定状 逐渐地遭受破坏，转变为风化产物。 态，逐渐地遭受破坏，转变为风化产物。这些风化产物就是最主要的 沉积岩的原始物质成分。 沉积岩的原始物质成分。
沉积岩的形成和演化.
（三）主要造岩矿物的风化及其产物 1.石英 稳定性高，一般只发生机械破碎作用。
碎屑沉积岩最主要的成分。
2.长石 稳定性仅次于石英
钾长石
∨
多钠的酸性斜长石
∨
斜长石
中性斜长石稳定
∨
多钙的基性斜长石
（1）钾长石
析出K,Si 析出K,Al
SiO2· nH2O（蛋白石）
高岭石
K[AlSi3O8]→K＜1Al2[(Si,Al)4O10][OH]2· nH2O→Al4[Si4O10][OH]8→
2
高岭石沉淀。
2. 电解质作用
4. 蒸发作用
。
5. 溶液的pH和Eh值胶体沉淀时都有一定的pH和Eh值。高岭石在酸性介质(pH＝6.6～6.8)中发生凝聚，
蒙脱石在碱性介质(pH=7.8)中凝聚。
二、真溶液物质的搬运和沉积作用
真溶液物质：Cl、S、Ca、Na、Mg、K等，还包括部分Fe、 Mn、Al和硅。
可以形成油气藏。
二、沉积物的其它来源
（一）生物成因的沉积物
1.无机成分为主的生物残骸
生物的硬体部分——常保存为化石，成分为碳酸盐、 磷酸盐和硅质等。
2.有机生物残体 植物体和动物的软体部分——有机质。
一部分转化为石油、天然气、油页岩、煤等，
大部分呈分散状态存在于沉积岩中。
（二）深部来源（深源）的物质
1. 冰川和浮冰——固体搬运和沉积
2. 能力巨大，碎屑为主 3. 整体搬运，混杂堆积，没有分选和磨圆 4. 冰川擦痕，特征“丁”字痕、“V”形刻蚀坑。
第三节 溶解物质的搬运和沉积作用——化 学搬运和沉积作用
搬运物质：溶解物质 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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Al2O3-Fe2O3-MnO-SiO2-P2O5-CaCO3-CaSO4-NaCl-MgCl2
Al、Fe、Mn、Si等呈胶体溶液被搬运；Ca、Mg、Na成真
溶液被搬运。
第二节 物质的搬运和沉积作用
1.胶体搬运与沉积 胶体粒子很小，在1-100毫微米之间，当胶体溶液失 去稳定时，胶体质点就会发生凝聚作用(或叫胶凝作用或 絮凝作用)，在溶液中成絮凝状、团块状沉淀。 2.真溶液物质的搬运与沉积 溶解度大的物质不容易沉淀，溶解度小先沉淀；溶解 度受介质pH值、Eh值、温度、压力和CO2含量等一系列因 素的影响。
第一节 沉积岩原始物质的形成
一.绝大部分沉积岩形成和变化进程：
1.沉积岩原始物质的形成阶段(母岩风化阶段) 2.原始物质搬运和沉积阶段(沉积物形成阶段) 3.沉积物改造变化阶段
第一节 沉积岩原始物质的形成
二、组成沉积岩原始沉积物质来源
陆源物质-母岩的风化产物 生物源物质-生物残骸和有机质 深源物质-火山喷发碎屑物质和深部卤水 宇宙源物质-陨石 母岩风化产物是沉积物最主要的来源。供给这类沉积 物的地区，即母岩存在的地区，称作物源区。此外，由 生物的生命活动所产生的沉积物以及来自地壳深部物质 组成的沉积物也占有一定的比例，而宇宙来源的沉积物 则数量甚微。
颗粒搬运特点
①
② ③
颗粒开始搬运的水流速度要比继续搬运所需的流速大。
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 速相差也不大。故常呈跳跃式前进。 大于2mm的颗粒其搬运与沉积的两个流速曲线更接近，但两者的流 速值也都是随着粒径的增大而增加。故砾石不能长距离被搬运，并 多沿河底呈滚动式前进。 小于0.005mm的颗粒，两个流速相差很大。因而粉砂(0.05~0.005mm) 和粘土(<0.005mm)物质一经流水搬运，就长期悬浮于水体之中不易 沉积下来。而且它们沉积之后又不易呈分散质点再搬运，即使水速 发生急剧改变，也只是冲刷成粉砂质或泥质碎块继续搬运。故在海 洋和湖泊的波浪带的沉积物中冲刷的“泥砾”是常见的。
第二节 物质的搬运和沉积作用
三、生物搬运与沉积
生物参与搬运与沉积方式： A. 直接作用：生物骨骼堆积成岩石或矿床，如生物灰岩、礁灰岩、 磷块岩、硅藻土及白垩等；生物遗体中有机质转化而成，如石 油、天然气、油页岩及煤等。 间接作用：生物活动引起周围介质条件改变，影响某些物质的 搬运和沉积。如，生物活动引起CO2含量变化，影响碳酸盐沉 淀或溶解。生物遗体腐烂分解能产生大量的H2S、NO3、CH4等 气体，影响沉积介质氧化-还原条件，影响沉积物质的溶解或 再分配。
式中：V—颗粒的沉降速度(毫米/秒)d1—颗粒的比重 d2—介质的比重g—重力加速度(毫米/秒2) r—球体(球状颗粒)的半径(毫米) μ—介质的粘度(克/毫米· 秒或泊)
第二节、物质的搬运和沉积作用
2.水盆地固定水体中的搬运与沉积
水盆地：海洋、湖泊 搬运营力：波浪、潮汐及海流等。 波浪搬运
第一节 沉积岩原始物质的形成
1) 2) 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。组成母岩 的元素或化合物成分转移甚微。 饱和硅铝阶段：岩石中如有氯化物和硫酸盐将全部被溶解，Cl和SO2全部 被带出。然后在O2、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K+、Na+、Ca2+、Mg+2，其中Ca+2和Na+的流失要比 K+和Mg2+容易。这些阳离子的存在，使介质呈碱性或中性，并使少量 SiO2转入溶液。这个阶段形成的粘土矿物有蒙脱石、水云母、拜来石、绿 脱石以及绿泥石等。 酸性硅铝阶段：碱金属和碱土金属大量被溶滤掉，SiO2进一步游离出来， 随着有机质分解形成大量有机酸和CO2，使介质变为酸性，使饱和硅铝阶 段形成的矿物(蒙脱石、水云母等)转变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、变埃洛石等)。粘土型风化作用。
第一节 沉积岩原始物质的形成
生物风化作用：生物的生命活动及其分解或分泌的物质对岩石所引 起的破坏作用，叫生物风化作用。在岩石圈的上部、大气圈的下部和 水圈的全部，几乎到处都有生物的存在。故生物，特别是微生物在风 化作用中能起到巨大的作用。生物对岩石的破坏方式既有直接的机械 作用，又有间接的化学作用和生物化学作用。
长石类矿物抵抗风化的能力不强，长石类中的钾长石比斜长石稳 定，斜长石中的酸性斜长石又较基性斜长石稳定。
铁镁矿物的稳定性比长石要低得多。 岩石是由造岩矿物组成的，因而各类岩石在风化时的稳定程度决 定于它所含的矿物成分。
第一节 沉积岩原始物质的形成
4.母岩风化产物类型
地壳表层岩石风化的结果，形成了三种性质不同的风化产物。
第二节 物质的搬运和沉积作用
3.风的搬运与沉积作用
分布于气候干旱沙漠区、海岸地带。 只能搬运碎屑物质，而不能搬运溶解物质。 搬运能力也比流水小，一般只能搬运细粉砂和粘土，大风 时可搬运砂，甚至砾石，可形成大型砂丘。 搬运方式：悬浮、滚动、跳动，以跳动为主。 风成砂分选好、磨圆好、砂粒表面有霜面。
第二节 物质的搬运和沉积作用
第一节 沉积岩原始物质的形成
三、风化作用（Weathering）
1. 风化作用概念 沉积岩的形成作用发生于地壳表层或沉积圈，它的特 点是低温、低压，富含水、氧和二氧化碳，生物活动强烈。 风化作用就是指地壳最表层的岩石在温度变化、大气、水、 生物等因素作用下，在原地发生物理和化学变化的一种作 用。根据作用的性质和因素不同，分为三大类型：物理风 化作用、化学风化作用和生物风化作用。
3)
第一节 沉积岩原始物质的形成
（4）铝铁土阶段：
风化的最后阶段。在此阶段铝硅酸盐矿物被彻底分解，碱和碱 土金属全部游离出来，加上有机酸被地表水淋走或冲淡，使介 质又呈碱性或中性，SiO2大量流失，剩下铁和铝的氧化物及部 分二氧化硅，在原地形成水铝石、褐铁矿、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壤，所 以也称红土。达到此阶段的风化作用通常为红土型风化作用.
1.流水搬运与沉积 流水，包括雨水、暂时性流水及河流。碎屑物质在流 水中搬运或沉积主要受两方面的因素控制： 一方面是碎屑物质的重力及它们之间相互的吸引力 和摩擦力。 另一方面是流水的动力，包括流速、流量及流水性质 等。当动力大于重力，并克服了摩擦力时，物质就被搬运， 相反则发生沉积。
碎屑 物质的搬 运与沉积， 还与其比 重、形状 和大小有 关，特别 是与水的 流速有关。
④
第二节 物质的搬运和沉积作用
搬运碎屑物质变化 ① ② ③ ④ 粒度变细； 圆度、球度变好(粉砂粒则始终不好)； 颗粒的分选愈好； 稳定矿物增多，不稳定矿物减少，即岩石的矿物成 熟度渐好。前三者即说明岩石的结构成熟度渐高。
第二节、物质的搬运和沉积作用
颗粒沉速与粒度、比重、形状和水介质性质(流速、比重、粘度)关系 用斯托克斯(G.G.Stokes,1850)公式表示：
第一节 沉积岩原始物质的形成
2.风化作用阶段性 造岩矿物因化学性质和物理性质不同，在风化过程 中具有明显的阶段性。一种原生矿物随着风化程度的加深，
通过一系列中间阶段，依次形成一些过渡性矿物，然后转 化为最终产物。
由于造岩矿物风化显示出明显阶段性，因此由造岩矿
物组成的母岩，其风化过程的变化也会出现阶段性。前苏 联学者波雷诺夫根据元素从风化带中析出的顺序，将结晶 岩的风化过程分为四个阶段，不同阶段有其独特的风化产 物。
沉积岩石学
Sedimentary petrology
课程负责人：杨友运 ２００６年１０月
XSYU
第一章
沉积岩的形成及演化
(Formation and evolution of sedimentary rocks)
第一节、沉积岩原始物质的形成 第二节、物质的搬运和沉积作用 第三节、沉积后作用及阶段划分
第一节 沉积岩原始物质的形成
物理风化作用： 温度的变化以及岩石孔隙中水和盐分的物态转化，使岩石和矿物发 生机械破碎而不改变其化学成分的过程叫物理风化作用。温度变化 引起矿物与岩石体积的膨胀与收缩，岩石孔隙中水的冻结与融化， 以及岩石孔隙中盐的结晶与潮解，这些变化使矿物和岩石破碎。物 理风化的总趋势是使母岩崩解，产生碎屑物质，其中包括岩石碎屑 和矿物碎屑。 化学风化作用： 化学风化作用是指氧、水和溶于水中的各种酸对岩石和矿物所起的 一种化学作用和形成新生矿物的综合作用。它不仅使岩石或矿物发 生分解，而且也使它们的化学成分发生改变，在适当的条件下就形 成粘土物质和化学沉淀物质，使那些在地表条件下不稳定的原生矿 物变成稳定的次生矿物。氧、水和酸是引起母岩化学风化作用的主 要因素。
4.冰川的搬运与沉积作用
一般见于高寒地区，固体方式搬运，部分沿谷底拖运 特点：
① 搬运能力巨大，可运载大石块(冰川漂砾)
② ③ 冰川砾形成特殊 的冰擦痕—钉形痕。
第二节 物质的搬运和沉积作用
二、溶解物质搬运和沉积
搬运方式：胶体溶液、真溶液
化学搬运物质组分的溶解度大小的顺序为：
第二节、物质的搬运和沉积作用
一般说来，风化产物的类型主要的搬运营力有水、 风、冰川。此外重力及生物的搬运也不可忽视。按搬运方 式可以分为：机械搬运、化学搬运和生物搬运。
一、机械搬运与沉积作用 碎屑物质和粘土物质多以机械方式在流水、海水、湖 水、冰川、风及重力等营力下被搬运。
第二节、物质的搬运和沉积作用
第一节 沉积岩原始物质的形成
母岩风化产物是沉积岩最主要物质来源。这三类风 化产物构成了最常见的三类沉积岩的基本物质，即碎屑残 留物质(碎屑物质)是陆源碎屑岩(砾岩、砂岩、粉砂岩)的 主要成分，新生成的矿物中的粘土矿物是陆源碎屑岩中粘 土岩的主要成分，溶解物质则构成了化学岩、生物化学岩 或生物礁的主要成分。 风化产物的性质无疑会影响到以后所生成的沉积岩 的性质。