沉积岩-第二讲

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,讲 沉积作用和沉积物,第一节：物理沉积作用和碎屑沉积物,第二节：化学沉积作用和化学沉积物,第三节：生物沉积作用和生物沉积物,第四节：复合沉积作用和复合沉积物,一,.,碎屑沉积物和碎屑结构,1.,碎屑沉积物的结构,碎屑沉积物的结构总称为碎屑结构，是指在一定动力条件下共生在一起的碎屑颗粒所具有的内在形貌特征的总和，其中包括粒度、分选度、圆度、支撑类型和孔隙等几个方面。,1,）粒度：,指粒状碎屑的粗细程度。,粒度是决定碎屑颗粒动力学行为的基本因素，对反映流体的动力特征具有重要意义。,单个碎屑的粒度通常用它的,最大视直径,d,的毫米值或,值在粒级划分标准中所处的位置来衡量。,值和毫米值间的换算关系为：,=,log,2,d,砾 砂 粉砂 泥,漂砾 巨砾 粗砾 中砾 细砾 极粗砂 粗砂 中砂 细砂 极细砂 粗粉砂 细粉砂,mm,：,1000 250 50 10 2 1 0.5 0.25 0.1 0.05 0.03 0.005,值,: -10 -8 - 6 -3 -1 0 1 2 3 4 5 8,2),.,圆度,:,指碎屑颗粒棱和角被磨平的程度或表面的光滑程度。,它是颗粒在沉积作用过程中累积磨蚀强度的衡量指标。,肉眼可定性的将圆度划分成,5,个级别。,).,分选性,:,分选性又称分选度，指碎屑颗粒大小均匀程度。它是流体在沉积作用中对粒度累积分异强度的衡量指标。,分选好：,一个粒级颗粒达,75,以上；,分选中等：,一个粒级颗粒为,75-50,；,分选差：,一个粒级颗粒未超过,50,多级别颗粒共存。,4).,颗粒的,支撑类型,颗粒的支撑特征是指沉积物所受压力在沉积物内部的分布状况，它涉及到基质和较大颗粒的相对含量。,颗粒支撑,过渡支撑,基质支撑,.,基质支撑,若基质含量很高,以致使较大颗粒被基质隔开而“漂浮”在基质背景中，这时沉积物的格架将由基质和较大颗粒共同搭接形成，它所受压力将会均匀分布在较大颗粒的整个表面上和所有基质中。,.,过渡支撑,基质含量中等，较大颗粒有的直接架叠，有的又被基质隔开，这样的支撑称为过渡性支撑。,基 质 支 撑,颗粒“漂浮”在基质中,.,颗粒支撑,当基质和较大颗粒的分布都大体均匀时，若基质很少或无基质（颗粒含量相对较高），那么较大颗粒就会直接堆垒起来搭成颗粒格架，同时形成粒间孔，可能有的少量基质只会处在粒间孔内。这时沉积物所受压力基本上只分布在较大颗粒相互间的接触部位，颗粒其它部位和粒间孔内的基质则不承受压力或只承受很小压力。,颗 粒 支 撑,基质只存在于颗粒的缝隙中,5),孔隙（,Pores,）：,沉积物（或沉积岩）中未被固态物质占据的空间称为孔隙,.,孔隙度主要与碎屑颗粒的粒度,磨圆度,分选性有关,.,分选磨圆越好，孔隙度越高,;,粒度越小,孔隙度越高。,例如,:,海滩和沙丘沙,(,分选极好,),的孔隙度变化为,30%- 65%.,经压实和胶结之后,孔隙度会降低,.,5.,孔隙：,碳酸盐,岩中未被固态物质占据的空间称为孔隙。,二,.,碎屑沉积物的成熟度,1.,碎屑岩的矿物成分成熟度,指碎屑沉积物中的碎屑组分在风化、搬运、沉积作用的改造下接近最稳定的终极产物的程度。,沉积物中相对稳定的碎屑成分含量愈高，其成分构成愈接近这个终极状态，它的成分成熟度也就愈高。,如,:,高度成熟的砂岩是经过长距离搬运,和高能水流的洗刷作用,的产物，几乎全由石英组成。因此，砂岩中存在的岩屑和碎屑矿物的种类和相对丰度，亦即成分成熟度，是物源区地质条件、风化程度和搬运距离远近的反映。,不成熟的砂岩是靠近源区堆积的，含有很多不稳定碎屑，如岩屑、长石和铁镁矿物。,2.,碎屑岩的结构成熟度,指砂质沉积物在其形成过程中，接近于,分选好,、,磨圆好,和,无基质,的程度，它反映了碎屑颗粒长期被搬运和被筛选的程度。,结构成熟度是衡量牵引流的磨蚀、细粒化和分选程度的综合指标，也是指示沉积环境的重要标志。例如,周口店实习区,可见到的,三好砾岩,，即：分选好、磨圆好和胶结好,这说明该砾岩的结构成熟度极高,.,成熟度分级,结构特征,可能的沉积环境,圆度,分选,基质 含量（,%,）,极不成熟,差,差,15,大陆泥石流、洪积、冰碛,不成熟,差,差,5-15,洪积、河流、浅湖,次成熟,差,中等,5,洪积、河流、浅湖、风成砂丘,成熟,中等,好,5,河流、风成砂丘、海滩,极成熟,好,好,5,风成砂丘、海滩,碎屑沉积物的结构成熟度分级及其与沉积环境的关系,（据,Folk, 1951, 1961,陈屏杨，,1968,综合、简化）,化学沉积作用,:,在地壳表层，在化学和物理化学规律支配下，物质以离子或胶体状态迁移、再结合成固态物质的过程,.,母岩,风化提供的碎屑物质和粘土物质通常是以机械方式进行搬运；而,母岩,提供的溶解物质则以胶体溶液和真溶液方式进行搬运。,第二节 化学沉积作用和化学沉积物,1.,真,溶液的搬运和,沉积,作用,a.,真,溶液的搬运,母岩,在化学风化过程中,易溶解的盐类矿物被分解成,正负,离子,(,K, Na, Ca, Mg, Fe,Sr,Ba,Cl,Mn, Si, Al,等,),在水中,呈真溶液状态被搬运。,b.,真,溶液沉淀作用,真溶液物质被搬运到海洋或湖泊之后，在蒸发量大于淡水补给量的条件下，离子的容积度达到饱和过饱和状态，开始沉淀并按,先后顺序,形成盐岩沉积，,这种,按,先后顺序,沉积,过程称,化学沉积分异作用,：,沉淀顺序为：,碳酸盐,（方解石、菱铁矿、白云石）,硫酸盐,（天青石、石膏）,卤化物,（钾盐、食盐）。,2.,胶体溶液的搬运和沉积作用,a.,胶体溶液的搬运,母岩,在化学风化过程中,易溶解,度较低,的,金属氧化物（如：,Al,2,O,3,、,SiO,2,、,Fe,2,O,3,MnO,、,P,2,O,5,),常常以胶体溶液被搬运。胶体颗粒很小,介于粘土颗粒与离子之间，靠布朗运动支撑。由于胶体常带电荷，自然界存在的有正胶体和负胶体之分。同一种胶体中，胶体颗粒带相同电荷，相互之间互相排斥，所以难以沉淀。,b.,胶体沉积,作用,当正负胶体相遇、介质,PH,值变化导致胶体质溶液中和，胶体颗粒之间的相互排斥力一旦消失，它们就会相互凝聚为大的质点，在重力的作用下迅速地下沉，成为胶体沉积物。,纯化学沉积,硅质岩、铝土岩、锰质岩、铁质岩,等就是胶体沉积成因的。,生物沉积作用,:,由生命活动直接或间接造成的物质的迁移和聚集作用称生物沉积作用。,地球上的任何生物，包括人在内，都是生物沉积作用的主体，但在地质历史中具有重要造岩意义的生物还是植物、无脊椎动物和细菌。无论是时空分布还是在个体数量上其它生物都不能与其相比。,第三节 生物沉积作用和生物沉积物,p185,1.,生物造岩作用,主要通过三种方式或途径来实现物质的搬运和沉积。,生物化学作用产生生物骨骼、硬壳和有机质。,改变环境的物化条件。,机械捕集或粘结。,2.,生物构筑沉积岩的方式,生物原地生长造架式构筑（如：生物礁、叠层石、生物丘、原地煤）,.,生物遗体被搬运后,与其它造岩原始物质混合式构筑,(,生物碎屑灰岩,鲕粒、团粒,),.,作为化石原地保存在沉积岩中,.,生物作用改造沉积介质条件（催化沉积作用,）,.,复合（或复杂）沉积作用由物理、化学和生物沉积作用共同实现的物质的迁移和聚集过程,.,具体而言,即在沉积盆地内，通过各种作用（物理、化学、生物或它们的复合作用）生成某种游移性的中间产物，这些中间产物再在动力作用下或多或少被搬运，最后才以机械方式沉积或静止下来。,第四节 复合沉积作用和复合沉积物,p187,从结构面貌出发，复合沉积作用形成的中间产物可按粒度分为两大类，一类是泥级大小的细微质点，称,泥晶,，另一类是粉砂或以上级别的较粗粒实体，称,自生颗粒,。,1.,泥晶,与碳酸盐颗粒同时沉积的、粒径小于,0.005 mm,的细粒的碳酸盐质点。,泥晶,即微晶方解石的简称,。,泥晶的成因,:,化学沉淀,.,其它自生颗粒的机械磨蚀,.,生物体形成,.,2.,自生颗粒：,沉积和成岩过程中在沉积盆地内以化学、生物化学、机械或它们的复合作用新生而成的矿物。,自生颗粒又可分为,6,种类型：,生物碎屑,内碎屑,鲕粒,团粒,凝块石,核形石,.,生物碎屑,颗粒,泥晶,泥晶,生物碎屑颗粒,.,生物碎屑：,生物硬体经波浪、潮汐作用破碎、搬运、磨蚀之后再沉积下来的颗粒状物制称生物碎屑。,这种生物碎屑通常不能完整地保留生物化石的形态，但根据其显微结构特征，可以鉴别大的生物门类。常见生物碎屑的显微结构如下,:,生物碎屑的显微结构,有孔虫、蜓,a.,隐,(,微,),粒状结构：,壳体不透明或半透明,有孔虫、蜓等为该结构,.,b.,玻纤结构：,壳体完全透明，但有垂直壳面的玻状消光形成纤状结构,介形虫等为该结构,.,介形虫壳体,珊瑚,c.,层纤结构,:,壳体透明，但可见垂直壳面的极细的纤状方解石,有孔虫、珊瑚等为该结构,.,d.,柱纤结构,:,壳体由垂直壳面延长的柱状方解石构成,腕足、双壳中的某些种类为该结构,.,腕 足,据,A.E.Adams, at.al,1884,d.,平行片状结构：,壳体透明，可见平行或整体平行壳面的发丝状方解石,.,腕足、苔藓虫,等为该结构,.,腕 足,据A.E.Adams, at.al,1884,d.,单晶结构：,壳体由一个方解石晶体构成，一致消光。,棘皮动物（海百合、海胆等）为该结构,.,海百合茎 连生单晶结,构，,中央茎孔被泥晶充填,据A.E.Adams, at.al,1884,e.,多晶结构：,壳体由较粗大的镶嵌粒状方解石构成，各晶体消光位不同,钙质海绵或其骨针、水螅、腹足、双壳、头足为该结构。,腹足壳,据A.E.Adams, at.al,1884,2).,内碎屑,:,未固结或半固结的碳酸盐沉积物经波浪、潮汐或风暴作用,破碎、搬运、磨蚀之后再沉积的,碳酸盐颗粒称内碎屑,。,内碎屑的特征： 内部结构单一，或含生屑及其它碎屑，具一定的磨圆度，共同特点是具有特征的颗粒形态。,内碎屑按粒径大又分为：,.,砾屑（粒径,2 mm),.,砂屑（粒径为,2-0.05 mm),.,粉屑（径为,0.05-0,005mm),.,泥晶（粒径,0.005mm,）,常见内碎屑的几种形态,1.,半塑性砾屑,(,可能有相互粘连,),2.,较刚性板状或饼状砾屑，断面象竹叶,3.,较刚性粒状砂屑,10cm,3 cm,2 mm,竹叶状砾屑灰岩,3).,鲕粒,具有核心和同心圆包壳的球形,碳酸盐岩颗粒称鲕粒,。其颗粒直径一般为,0.2-2mm,鲕的字面解释即鱼子,可见其外形与鱼子相似,.,鲕粒的核心常为内碎屑、生物碎屑或其它碎屑；,真鲕：,包壳的厚度大于核心半径，又称厚皮鲕。,薄皮鲕：,包壳的厚度小于核心半径。,复鲕：,几个鲕粒被大的包壳包裹。,1.,放射状真鲕；,2.,同心状真鲕；,3.,复鲕；,4.,薄皮鲕；,5.,同心状薄皮鲕；,6.,偏心鲕,鲕粒颗粒灰岩,鲕粒颗粒灰岩中的胶结物世代性,胶结是一个长期的作用过程，胶结物的成分和结构可因孔隙水物化条件的改变而改变，从而导致同一粒间孔内的胶结物在成分或结构上出现分带，这种现象称为,胶结物的世代性,。,同一粒间孔内愈早沉淀的胶结物愈靠近被胶结颗粒的表面，所以直接附着在颗粒表面的胶结物就是第一世代，以后的世代就逐渐远离颗粒而向粒间孔中心发展。,栉壳状胶结物,嵌晶状胶结物,鲕粒颗粒灰岩中的胶结物世代性,第一世代,:,栉壳状,第二世代,:,晶粒状,第三世代,:,嵌晶状,鲕粒的成因：,在动荡条件下形成的，波浪牵引核心颗粒运动，在运动中逐层裹上包壳，使颗粒越来越大，直至大到波浪能量不能驱动它为止。因此，,复鲕和厚皮鲕代表高能环境，薄皮鲕代表相对低能条件。,目前为止，所发现的,鲕均为海水中形成的,。,团粒（球粒）：,无核心和内部结构的球形颗粒。成因：生物粪粒或磨圆的内碎屑。,常出现在气候温暖的碳酸盐台地环境，开阔海,及陆棚环境少见。,藻团粒 粪团粒,www.userpage.fu-berlin.de,粪团粒,藻屑：,藻类生物骨骼破碎形成的碎屑或藻粘液与粘结一起产生的藻凝块，也包括凝块石。 特征：颗粒表面具粗、细孔或斑状结构。,凝块石，比例尺长,1mm,核形石：,围绕砾屑、砂屑或该级别的生物碎片，由,藻粘液粘结,作用产生的具包壳的颗粒,.,通常包壳不对称，包壳形态随核心形状变化的，粒度较大。产生于潮间带潮池环境或泻湖环境。,从文字描述上看，核形石似乎与鲕粒易混淆，事实上二者之间有很大差异：鲕粒极小，直径一般为,0.2-2mm,外形像鱼子,;,核形石的外形要大得多,一般为,1-,十几,cm,且外形不如鲕规则,.,