沉积岩总论第一章

2. 化学成分
沉积岩、岩浆岩主要化学成分特征差异：
1. 沉积岩中Fe2O3>FeO，而岩浆岩中Fe2O3<FeO
2. K2O与Na2O含量，沉积岩中K2O>Na2O，岩浆岩中
K2O<Na2O
原因是：粘土矿物吸附K, 含K矿物，如白云母，水云母在 地表稳定，而Na进入海水，不易形成沉积矿物
3. 沉积岩中富H2O、CO2、有机质，原因是：地表条件， 生物参与，水圈，大气圈 4. 不同沉积岩类型化学成分差异大。
第十二章、风化和风化带中矿物的稳定性 ( Weathering and mineral stabilities) 风化就是使先成岩石转变成碎屑物质、溶解物 质和不溶残余物质的过程。 物理变化 物理变化只是使先成岩石产生裂隙、再逐渐崩 解形成大大小小的碎屑（即陆源碎屑）。崩解愈 强烈，所形成的碎屑愈细小。 化学变化
(3) 搬运结果 随搬运距离加长，沉积物粒度变细，圆度和球度增高，分选变好， 稳定矿物增加
2. 在水盆地中搬运和沉积
(1) 水盆地——海洋、泻湖、湖泊 (2) 海水盆地中的动力 波浪——波浪大小取决于风的强度和潮汐。发生在浅海浪基面以下， 垂直或平行于海岸方向。在沉积物表面造成对称或不对称的 波纹。 海流——常搬运悬浮物质、溶解物质，主要在大陆架地区 潮汐—— (3) 结果
(3) a. 泥裂/干裂——平面上多角，切面V形
b. 雨痕／雹痕
泥裂（1）和雨痕或雹痕（2）
碎屑岩脉
含水的砂、粉砂注入到裂隙中
A
岩脉
B
2. 生物成因的构造
a. 叠层构造
b. 虫迹，包括停息/爬行/居住/觅食等
3. 化学成因的构造——溶解-凝聚
a. 缝合线 锯齿状微裂隙 b. 结核 有核 无核
常见造岩矿物在大陆风化带中的稳定性分级 不稳定矿物 橄榄石、 辉石、角闪石 基性斜长石 白云石 方解石 金属硫化物 次稳定矿物 白云母 钾长石 中酸性斜长石 黑云母、伊利石 磁铁矿、帘石、磷灰石 榍石、十字石、石榴石 稳定矿物 石英 电气石 金红石 锆石 高岭石 高价铁锰和铝的 氧化物或氢氧化物
第十三章 沉积作用与沉积物
四、沉积岩的颜色
1. 颜色分类 原生色 继承色——碎屑物颜色（碎屑岩特有） 自生色——自生矿物和原生混入物
次生色——风化作用中，母岩中物质次生变化后 形成的 如何区分2者 原生色——大范围内稳定 次生色——分布不均匀，沿着裂隙和风化带出现
常见色素
色素<1%或者n% 包括： 有机质——黑色 铁质——绿色的Fe2+，红色的Fe3+
2. 几种典型自生色的致色成分及其成因意义
(1) 红、紫红、褐或黄棕色：当岩石含高铁氧化物或氢氧 化物时可表现出这种颜色，其含量低至百分之几即有很强 的致色效果，通常高铁氧化物为主时偏红或紫红，高铁氢 氧化物为主时偏黄或褐黄。——含Fe3+氧化物，氢氧化 物——氧化、强氧化，红色——炎热潮湿 (2)灰色，黑色——富含有机质，分散状硫化铁（FeS）— —还原、强还原 (3)绿色——Fe2+ (Fe3+) 的硅酸盐，如绿泥石，海绿石等— —弱氧化、弱还原 (4) 黄色——炎热干旱，陆相沉积物 (5) 蓝色，青色——硬石膏，石膏，天青石，石盐——是 盐类的特点
c. 晶痕和假晶
在化学沉积作用中结晶出来的矿物晶体被泥级、粉砂 级沉积物掩埋后，因沉积物失水收缩可稍稍突出在岩层顶 面，突出部分同时也会嵌入到覆盖层的底面，当矿物晶体 被选择性溶解后就会在两岩层接触面上留下与晶体大小和 形态完全一致的空洞，该空洞就称为晶痕。晶痕被充填或 原晶体直接被别的矿物交代就成了假晶。
与岩浆岩比较的不同之处：
1. 基性岩浆岩中Ol, Py, Am, Bi, 基性Pl，在沉积岩中甚少或缺失。 2. 酸性岩浆岩中Or、酸性Pl、Q，在沉积岩中也大量存在。 钾长石、石英——沉积岩>岩浆岩，原因是石英是最稳定的碎屑 3. 有许多新生矿物，岩浆岩中很少或无，如粘土矿物、盐类矿物 4. 沉积岩特有的生物组分，如生物作用形成的有机碳、有机页岩.
沉积作用是指原始物质在地表的搬运和堆积，有 时也特指被搬运物质的“沉降”或“静止”这个 具体行为。
1. 少量残留原地，大部分由水，风，冰搬运——进入沉积盆地 2. 碎屑物质——机械搬运和沉积 3. 溶解物质——化学搬运和沉积
一、物理沉积作用和碎屑沉积物
按照搬运介质与环境不同，分为在流水中，水盆地中，风，冰川、浊流中搬运
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(4) 位置：高温潮湿的热带地区，水，植被非常发育
母岩风化产物
母岩——经过风化作用后形成3类物质 1. 碎屑物质——机械破碎产生各种岩石、矿物碎屑 2. 不溶残余物质——指新生成的矿物， 粘土矿物，氧化硅，氧化铝，氧化铁矿物 3. 溶解物质——化学风化产生的活泼金属元素， K, Na, Ca, Mg ——进入溶液 溶解度低的，Al, Fe, Si的氧化物和氢氧化物 ——形成胶体
化学变化是使先成岩石中的某些矿物或成分分解消 失同时产生一些不溶残余的过程。它不仅直接作用于先 成岩石，也要作用于已形成的碎屑和已产生的不溶残余。
稳定性——指抗风化的能力，若抗风化能力强，则其稳定性高
1. 长石类: K, Na, Ca-Al硅酸盐 水 分解 K+, Na+, Ca2+ 水云母 高岭石（酸性） 蒙脱石（碱性）
(2) 冲刷构造：是一种发育在不同粒度岩层分界面上的凹 凸状构造，是由较高流速的流体在下伏沉积物顶面冲刷出 一些下凹的坑槽，尔后又被上复沉积物覆盖形成并保存下 来的构造。
冲刷构造的形成及产出标志
1冲刷痕的形成；2冲刷痕被覆盖；3层面剥开后分别在下伏层顶面和上复层底面 显示冲刷痕和印模；4岩层底面上的槽模（箭头示流向）； 5断面上的冲刷构造 （粗线为冲刷面）
母岩风化
风化、搬运、沉积、成岩
沉积岩
因此，2个因素——母岩性质和沉积作用过程 使其与母岩化学与矿物成分既相同，又不同。
二、沉积岩的物质成分和颜色
1. 沉积岩的矿物成分
已经发现：沉积岩中矿物160多种，常见的仅为20多种，一般沉积 岩中含有3-5种: 石英、长石、云母、黄铁矿、白铁矿、海绿石、菱铁矿、方解石、 白云石、石膏、硬石膏、Fe/Mn/Al的氧化物和氢氧化物，粘土矿物， 等。
第三节、沉积岩的结构
不同的沉积岩类型，其结构不同， 例如： 陆源碎屑岩——碎屑结构 泥质岩——泥状结构 内源沉积岩——颗粒结构
第四节、沉积岩的构造
沉积岩构造——指岩石各个组成部分的 空间分布和排列方式。 可划分为3种类型： 机械成因的构造 化学成因的构造 生物成因的构造
1. 物理成因的构造
划分为3种：
第二篇 沉积岩岩石学 Sedimentary Petrology
第十一章 沉积岩的形成过程和一般特征
第一节 沉积岩概念
1. 定义 沉积岩——是在地壳表层条件下，由风化作用、生物作用和火山作 用形成的物质经过搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的岩 石。 2. 沉积岩在地球中的分布及与矿产关系 分布广——占陆地面积75%，平均厚度1.8km,最大达13km。 海底大部分是沉积物或沉积岩，厚度平均1km 体积——占岩石圈体积的5% 有最老年龄——地球最老岩石是沉积岩，3.8 Ga, 如冀东、鞍山、 崆岭群，研究地球发展演化历史的宝贵资料 矿产——煤，石油，天然气，盐类，Fe, Mn, Al, Cu, P
2. Fe, Mg矿物：稳定性Ol<Py<Am Ol, Py, Am + CO3- ——分解出氧离子，Ca2+, Mg2+, Fe2+, 被水带走
氧化 —— Fe2+ Fe3+ ，形成氧化铁矿物（红-褐-棕色）
3. 石英（Q）: 最稳定，只机械破碎，不易溶解 4. 云母类: Bi 含水的氧化铁矿物、粘土矿物 5. 粘土矿物：地表条件下形成，只发生机械破碎，相对稳定 6. 碳酸盐矿物： 方解石(CaCO3) 在酸性水中易溶解，干燥时只物理风化 白云石(MgCO3)
三、沉积岩形成过程的背景控制
(1)气候背景 是指一个较长时间段内出现在大气 中的各种物理现象的总和，其中最具影 响力的是气温和降水，其次是风。 (2)构造背景
是指包括母岩区到相关沉积盆地的 整个区域所在的构造部位及其活动阶段。
沉积岩的一般特征
包括——物质成分、结构、构造——不同于岩浆岩 [形成条件和方式不同] 在物质成分方面：
二、风化作用
1. 定义：风化作用——地表或者接近地表的岩石，在温 度、水、空气及生物的作用和影响下所发生的作用。 分为 物理风化作用 化学风化作用 生物风化作用 2. 物理风化作用
(1) 定义——指岩石只发生机械破碎而化学成分未改变的 风化作用。 (2) 主导因素——温度变化，水，冰，风，生物作用 (3) 结果——形成各种碎屑物质 (4) 位置——极地，沙漠，高山区
1.碎屑物质在流水中搬运和沉积
(1) 影响因素—— 碎屑物质的比重、粒度、形状、相互引力、摩擦力 流水的流速、流量、性质 流水动力 > 碎屑重力、摩擦力、引力——则搬运
流水动力 < 碎屑重力、摩擦力、引力——则沉积
(2) 搬运方式 滚动搬运——沿底面， >粒径2 mm 跳跃搬运——间歇离开底面，跳跃前进，2-0.05mm 悬浮搬运——不沉淀，悬浮状态前进， <0.05
第二节 沉积岩的形成过程
与岩浆岩和变质岩相比，沉积岩的形成过程最容易被人直接观察到， 因而常被直观地划分成三个阶段，即原始物质的生成阶段、原始物 质向沉积物的转变阶段、沉积物的固结和持续演化阶段。 一、沉积物的来源 1. 沉积物——构成沉积岩的物质 2. 沉积物包括
母岩风化产物——先成岩石（三大岩）经风化作用形成的物质——主要 生物物质 —— 生物生活、活动及其遗体分解生成的有机质 ——分布广含量少 火山物质和宇宙物质——火山喷发的固体碎屑物，仅在火山口附近——少 宇宙物质指陨石，很少
第五节、沉积岩的分类
（火山碎屑岩） 它生沉积岩 陆源碎屑岩 沉积岩 碳酸盐岩 硅质岩 自生沉积岩 铁质岩 磷质岩 铝质岩 蒸发岩
砾岩 砂岩 粉砂岩 泥质岩
陆源碎屑矿物——继承的，矿物组合可以分析母岩的类型 自生矿物——是沉积作用中形成的，可以分析其物理化学环境 次生矿物——是沉积岩又遭受风化形成的，无成因意义
递变层理/粒序层理
不含细粒的泥质 水流强-弱
含细粒的泥质 浊流沉积
层理的主要类型
a. 水平层理——静水、微弱水流中缓慢沉积 b. 平行层理——急流水体 c. 波状层理——波浪运动 d. 交错层理——水流交替变化 e. 粒序层理——底部-顶部，粗-细粒 f. 韵律层理——有规律重复 g. 块状层理——无内部构造，快速堆积
层理构造 冲刷构造 泥裂、雨痕、雹痕构造
(1) 层理构造 层理——常见的原生构造，通过成分、结构、颜
色等在垂向上的变化而显示的一种层状构造，可以 分析沉积介质和环境。
水平层理： 平行层理： 交错层理： 粒序层理： 块状层理：
平行层理构造和剥离线理
一般交错层理及流向和上层面的判别 1.板状交错层；2.楔状交错层；3，4，槽状交错层； 5.波状交错层；小箭头指向上层面，大箭头表示流 向
由于往返运动，导致沉积物磨蚀分选好、圆度好、稳定矿物多
3. 在风中搬运和沉积
风是仅次于水的重要搬运营力 (1) 能力——比流水弱，只搬运细纱，粉砂，泥质（大风暴－粗砂和砾石） (2) 地点——干旱之沙漠地区，远洋深海－尘爆 (3) 搬运方式——3种：滚动、跳跃、悬浮——一般以跳跃为主 (4) 结果与特点——风运砂，粒度细、分选和圆度好——大型沙丘
7. 岩石的风化——与成分、结构、构造的关系
(1) 超基性，基性———中性———酸性 易风化—————————不易风化 (2) 砂岩，硅质岩难风化 (3) 粗粒容易，细粒难 (4) 具有板理、片理、层理的岩石易于风化
8. 决定矿物稳定性的因素 （1）矿物性质——成分、结构、物理性质 （2）外部条件——古地理、古气候
3. 化学风化、生物风化作用
(1) 定义：指岩石在氧、水和溶于水的各种酸及生物的作用下，发 生化学分解的风化作用。
(2) 作用方式
氧化作用——价态变高，形成新矿物，Ol 褐铁矿/赤铁矿
Mg-Ol + H2O 蛇纹石 Or + H2O + CO2 高岭石 矿物分解 阳离子易溶，被水带走； 粘土矿物，如蒙脱石，高岭石，则残存 化学溶解——易溶于水 生物作用——生物分泌有机酸，加速岩石化学分解， 还可以产生大量O2，CO2，也影响风化作用 水解作用——例如 (3) 结果：原来矿物岩石被破坏，形成新矿物——粘土矿物