讲绪论和沉积岩的形成过程

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,*,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,*,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,*,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,*,*,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,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,*,第二篇,沉积作用与沉积岩,1,1,.,第一讲:,绪论,2,.,第二讲:,沉积岩的形成过程,3,.,第三讲:,沉积岩的构造特征,4,.,第四讲:,他生沉积岩,5,.,第五讲:,自生沉积岩,2,第一讲 绪 论,第一节：概念和术语第二节: 研究意义,3,第一节：概 念 和 术 语,1,.,沉积岩,（Sedimentary rock）,2,.,沉积岩石学,（Sedimentary Petrology）,3,.,沉积学,（Sedimentology）,4,.,沉积环境,（depositional environment）,5,.,沉积相,（Sedimentary facies）,4,对沉积岩的理解,形成在表生条件下；,沉积作用形成沉积物：水成、风成、冰成；,从,沉积物转化为沉积岩需要一个成岩过程.,沉积岩的基本特征（成层性、含化石、具特征的沉积构造）,1,.,沉积岩,（Sedimentary rock),沉积岩是在,表生条件,下，由,沉积作用,形成的,沉积物,，在逐渐被,埋藏,过程中经,成岩改造,而成的,成层岩石,。它是三大类岩石（岩浆岩、沉积岩和变质岩）之一，出露面积最广（75%）.,5,6,2,.,沉积岩石学,(Sedimentary petrology),是研究沉积岩（包括沉积矿产）的,岩相学,特征,、,成因,、及其在,时间和空间上分布,规律的一门地质学科，它是“岩石学”的一个独立分支科学,。,3,.,沉积学,(Sedimentology),这一术语是沃德尔（,Wadell，1932,年）提出的.,最初是研究沉积物的一门科学。,后来扩展为既包含研究现代沉积物，又包含研究沉积岩的岩相学特征、成因及相关地质规律的学科，因此，某种意义上，它包括了沉积岩岩石学的研究范畴。,7,4.,沉积环境,（depositional environment),指沉积物堆积场所的,地貌特征,与,沉积作用特征,的总和。,寒冷,气候,温湿气候,干旱,气候,大陆斜坡,洋 盆,陆架海,(陆棚),河,河流环境,的地貌特征为下切的沟谷（具有一定坡度），沟内有阶地、边滩或心滩，沉积作用为流动的水体（水流）。,又如：,湖泊环境,的地貌特征为陆地上具一定面积的积水洼地，沉积作用为波浪、沿岸水流及淡水生物活动等。,8,5,.,沉积相（Sedimentary facies）,一定,沉积环境,中的沉积物或沉积岩的,岩石学,和,生物,特征的总和。沉积相是有一定空间尺度的,物质实体,。,如：河流相主要为砂砾岩或粉砂岩组成，具交错层理，有植物树干化石而无植物叶化石。,又如：湖泊相常有暗色泥岩或细粉砂岩组成，水平纹理，含植物叶及淡水动物化石。,9,第二节：沉积岩石学研究内容和意义,1,.,研究内容,1）,沉积岩特征：宏观的颜色、成份、结构、沉积构造及生物特征；微观的成份、结构和构造特征；地球化学特征 。,2）,沉积岩成因：沉积体系、沉积环境、沉积盆地分析。,3）,沉积岩的形成条件和形成过程。,4）,沉积岩与成矿和成藏过程的关系。,2.,研究意义,1）,是地球科学理论研究的基础之一 ;,沉积岩地层中记录了46亿年来地球表层的变迁和重大地质事件；既属于地球物质学科的分支，又有涉及到地球表层学科领域；沉积岩石学是地质学的基础课之一。,2）,能源矿产与其它沉积矿产研究的基础。,3）,沉积岩岩石学的有关理论和方法是生态环境研究的基础。现代湖泊、深海沉积系列纪录了气候和生态环境的变化，,10,沉积岩的形成过程,第 二 讲,第一节: 表生带特点,第二节: 沉积岩的物源,第三节: 沉积物的搬运和沉积过程,第四节: 沉积后的成岩及成岩期后改造,11,第一节：表生带及其特点,2,.特点,1）,常温和常压,（,150200,O,C；,120 atm,）,2）,水和大气的作用为主,：,水成岩、冰碛岩、,风成岩,3）,生物及生物化学作用参与,：,A）,是通过生物的,生命活动,制造沉积岩的原始产物,（如：粪粒、生物凿洞产生的团粒等及生物粘液）；,B）,生物活动（细菌）,改变沉积和成岩介质的水化学条件,，促使某些化学物质的沉淀和自生矿物的形成。,C）,由生物遗体,直接堆积成岩石,，如生物礁灰岩、生屑灰岩和煤等；,4）,事件沉积作用,：,重力流和浊积岩、风暴沉积与风暴岩、地震与震积岩,1,.,表生带,主要是指地壳表层，包括大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈的上层。它是包围地球表面的一个圈层，沉积岩就生成在这个层圈中，所以可以把它称为沉积岩生成圈或沉积圈。,12,水和大气的作用占主导,“水成岩”,“冰碛岩”,“,风成岩,”,寒冷,气候,温湿气候,干旱,气候,大陆斜坡,洋 盆,陆架海,(陆棚),河,13,第二节：沉积岩的原始物质及来源,主要有种 ：,母岩的风化产物,火山物质,有机物质及生物壳体,宇宙物质等,14,1, 母岩风化提供的原始物质,母岩:,早先形成的岩石 (岩浆岩、变质岩和沉积岩)。,母岩区：,位于侵蚀基准面之上，被风化和剥蚀并提供沉积物质的地区。又称物源区或剥蚀区或蚀源区（Provenance)。,15,1, 母岩风化提供的原始物质,物理风化作用,或,化学风化作用,分别,进行机械破碎和化学分解，产生碎屑、化学物质-自生矿物、不溶残余粘土等风化产物。,寒冷,气候,温湿气候,干旱,气候,大陆斜坡,洋 盆,陆架海,(陆棚),河,16,反映矿物在一般风化条件下（富氧、中偏弱酸性）下的分解速率（或抗风化能力），粗略划分成三个级别。,.,不稳定矿物,指,易溶,盐类矿物（石膏、石盐、钾盐等)，,易于,氧化或碳酸盐、重碳酸盐化的矿物。,.次稳定矿物,指可发生,水解,反应,、,轻微,氧化或,轻微,碳酸盐、重碳酸盐化的矿物。,稳定矿物,指在一般风化条件下溶解度极小、极难分解的矿物。,1.1 风化带中矿物的稳定性,17,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,黑云母,白云母,钾长石,中酸性斜长石,伊利石,磁铁矿,帘石,磷灰石,榍石,十字石,石榴石,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,岩石稳定性？,18,1.2,化学风化及其产物,A. 水解反应,KAlSi,3,O,8,+H,+,+OH,-1,Al,4,Si,4,O,10,(OH),8,+ H,4,SiO,4,+ K,+,钾长石 高岭石 可溶性硅酸,KAlSi,3,O,8,+H,+,+OH,-1,K Al,2,Si,4,O,10,(OH),2,nH,2,O,+H,4,SiO,4,+K,+,钾长石 伊利石 可溶性硅酸,CaAl,2,Si,2,O,8,+ Mg,2+,+ H,+,+OH,-1,=(Ca, Al,Mg)Si,4,O,10,(OH),2,nH,2,O+H,4,SiO,4,斜长石 蒙皂土 可溶性硅酸,K Al,2,Si,4,O,10,(OH),2,nH,2,O +H,+,Al,4,Si,4,O,10,(OH),8,+K,+,伊利石 高岭石,Al,4,Si,4,O,10,(OH),8,+OH,-1,+H,2,O, Al2O3,nH,2,O +H,4,SiO,4,高岭石 三水铝石 可溶性硅酸,水解反应的特点:,.,反应类型与反应程度与酸碱度有关.,.,产物包括难溶解物质和易溶物质.,.,易溶物质(可溶成分)以离子形式随流体迁移.,.,难溶物质(不溶残余)在原地富集或以胶体的形,式随流体迁移.,19,B.氧化反应,Fe2Si2O6+O2,2Fe2O3+4SiO2,铁辉石 赤铁矿,Fe2S+O2 Fe2O3+SO2,黄铁矿 赤铁矿,氧化反应的特点:,.,氧化反应的程度主要与水体中的游离氧有关.,.,产物总是具有在水体或空气中更高的稳定性.,C.碳酸盐或重碳酸盐化,CaAl2Si2O8+CO2+H2O, CaCO3+Al2Si2O5(OH)4,钙长石 方解石 高岭石,CaCO3+CO2+H2O Ca(HCO,3,),2,方解石 重碳酸盐,反应特点:,.,与介质中CO,2,的浓度有关.,.,难溶组分则可以胶体的形式迁移.,.,新形成的易溶性重碳酸盐可随水体自由迁移.,20,D.有机络合作用,原岩矿物或原岩分解产物与有机酸或酚等反应，生成易溶的有机络合物，并以有机络合离子的形式随流体迁移。,E.胶体分散作用,胶体是指介于微米与纳米级之间(10,-3, 10,-6,mm)的微粒, 往往带有电荷性. 带电荷原因可能与胶体的成分偏离理想成分有关.例如:,Fe(OH),3, Fe,3+,与,Fe(OH),3, (OH),-,m,分别为正胶体和负胶体, 相同电荷间的静电排斥阻碍了胶粒或胶团的重力下沉. 当溶液的带电性发生改变时,胶体发生凝聚和沉淀.,21,火山,物质,直接降落到沉积盆地或降落后通过短距离的搬运再沉积到沉积盆地中,（1）,火山集块和火山角砾： （2,mm,）,（2）,火山灰：,（-0.0625,mm,）火山凝灰物质，包括火山玻屑和晶屑,（3）,火山尘：,（ 0.0625,mm,） 火山喷发后可在空中长距离漂浮。,22,生物提供原始物质,（1）,生物礁体,（2）,化石岩（放射虫硅质岩、海绵骨针岩、硅藻岩、微生物岩、叠层石等）,（3）,生物碎屑和生物成因的颗粒.,数量仅次于母岩风化产物，在碳酸盐岩、硅质岩和可燃有机岩中最为丰富。它包括：,现代深海中的放射虫软泥,23,4,宇宙,物质,常见有：,陨石球粒体、宇宙尘,陨石：是小天体进入地球轨道后经过大气层烧蚀后的残体。,宇宙尘：,大部分物质在烧蚀过程中呈细尘状弥散于大气之中。,陨石球粒体、宇宙尘,和一些其它宇宙质点最终都要进入地表，有人估计，每年约有,五百万吨陨尘,落到地表。近年来在,海相沉积物中也发现了为量不少的宇宙尘埃,，很多地层中也有类似物被发现，这些细小的宇宙物质落入地表的现象是很普遍的。,。,在沉积岩中所占比例虽少，但十分有意义，它是地质时期星际事件的记载，,24,第三节：沉积物的搬运和沉积过程,源区产生的原始物质通过,水,、,空气,、,冰,等介质的搬运，可能会有两种结果：,a,一次搬运,：在一定的沉积环境中沉积下来后便被逐渐深埋并改造为成层岩石；,b,再次搬运,：在沉积不久后，被更强烈的自然营力或由自身的重力作用再次搬运到其它场所沉积成岩。,搬运与沉积相伴随，密不可分,25,根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为,种,搬运和沉积过程,（作用）：,1，,牵引流,的搬运和沉积过程.,2，,重力流,的搬运和沉积过程.,3，,风,的搬运和沉积过程.,4，,冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程.,5，,化学,搬运和沉积过程.,6，,生物,沉积过程.,26,1 ,牵引流的搬运和沉积过程,牵引流,（,Tractive current,）,：,是指低粘度、低密度的水流，具有牛顿流体特征,（服从牛顿内摩擦定律），,如一般的河流、海洋沿岸流、潮汐流等。其中所含悬浮状固态颗粒不多，其物理沉积作用在很大程度上取决于它对底载荷的牵引。,寒冷,气候,温湿气候,干旱,气候,大陆斜坡,洋 盆,陆架海,(陆棚),河,（1）,牵引流搬运及其搬运对象,以搬运介质（水流）的流动能量驱动沉积物运动的方式，称作,牵引流搬运,。,牵引流的能量大于沉积物被启动的能量，沉积物被,搬运,；当能量不能维持沉积物继续运动，则,沉积,下来。牵引流载体搬运过程与沉积过程交替进行。,（2）,牵引流搬运及其搬运对象,母岩物理风化碎屑物质（砾石、砂粒和粘土等,）,27,（3）,影响牵引流搬运力的因素,影响牵引流搬运能力的因素分 3 个方面：,A：,流体自身的密度、粘度、流速、水深,等，其中流体的密度和流速是主导，因为牛顿流体,质量（密度）乘以流速的平方,决定了流体的动能大小,。,E,= m,v,2,B：,被搬运颗粒的比重（密度）、大小、形状以及其迎流面与流向的夹角,等，颗粒的比重乘体积再乘摩擦系数为静止颗粒被启动所需要的牵引力。,C：,流体,搬运空间的底床形态和摩擦系数,，如：平滑的底床、凹凸不平的底床和松软的底床摩擦系数各不相同。,28,（4）,牵引流的流动方式和流态,A：,流动方式,a 层流：,流线平行、水流平稳的水流称层流。它的总牵引力主要表现为平行流向的力；底部层流因受底床摩擦力的影响，流速相对较小，上部层流速度相对较大。,自然界中少见！,b 紊流,：,水流湍急、流线紊乱、充满漩涡的急湍流动的流体。,紊流流体质点的运动轨迹极不规则，其流速大小和流动方向随时间而变化，彼此互相掺混。,自然界中普遍！,层流,紊流,29,B：,牵引流的流态（Flow regime）,牵引流在流动过程的内在能量和流体力学状态可称为流态。,它与牵引流总牵引力（水动力）密切相关。其大小可常用一个状态函数（即,佛罗德数,）来衡量，它表示惯性力与重力之间关系的一个数值。,V水流流速，g重力加速度，D水深,C：,三种水流态：,Fr1：,低流态,(,缓流)，大致相当于河流下游（水深流缓）的状态,Fr1：,高流态,(急流)，大致相当于河流上游（水浅流急）的状态,Fr = 1时,，为,临界流态，理论存在！,30,（,5）,牵引流的搬运方式,三种搬运方式，,）悬浮搬运：,较小、较轻或片状颗粒。,）跳动（跃）搬运:,较大、较重或粒状颗粒.,）滚（挪）动搬运:,更大、更重的颗粒.,31,（6）,牵引流的分选作用,分选性：,碎屑颗粒大小均匀程度。,产生分选性的原理：,不同能量的水牵引流搬运不同大小范围的碎屑颗粒，当其流速减小或水深加大到一定程度时，就在一定距离范围内将,粒度相近,的碎屑颗粒沉积下来。,在离母岩区不远的山前地带，分选作用最弱，河流下游的分选要强于上游，海湖浅水环境的分选要强于河流，也强于较深水的泻湖，而潮汐海滩的分选几乎总是最强的。,32,（7）,牵引流的沉积构筑方式和加积类型,几乎在任何牵引流为主的沉积环境中，都会产生沉积作用，但在不同水动力环境中,沉积物沉积构筑的方式,不同，因而产生了不同的,沉积构造类型,。,因此，,往往据野外沉积岩构造的观察可以对其水动力条件进行分析,a,高流态,b,低流态,c,弱流态,d,静,流态,33,a,高流态,（如,河流上游，水浅流急）状态,情况下， 粒度较粗，大多会沿底面快速滚（挪）动，纹层将呈平行流向的,平面状叠置构筑,，形成,平行层理,。,34,b,低流态,（如河流下游，水深流缓）,情况下,，沉积底面会逐渐出现不对称的丘垅，其迎水面较缓，背水面较陡。迎水面颗粒被水流搬运到丘顶后会沿背水面滚落而沉积一个纹层，构成垂直于水流方向的,侧向加积构筑,。随着时间的推移，丘垅就慢慢向前移动就成了,交错层理,中的一个层系。,侧向加积,35,c,弱流态,：,水浅流速很小，沉积底面也是平坦的，纹层也呈平面状叠置（但是指向地心的,垂直于水流方向的垂向加积构筑,），但这时底载荷粒度也相应变得很细，形成,水平层理,的,粉砂岩粉砂质泥岩,。,均 匀 垂 向 加 积,36,d,静流态,：环境水体长期安静少动，由泥级悬浮载体的极缓慢沉降构筑出没有纹层的具,块状层理,的沉积物。,37,（8）,垂向序列,在某个连续时间段内沉积物自下而上逐渐堆叠可构成一个沉积物序列，这个序列称为该时间段内的垂向序列。,一个垂向序列在构筑过程中，包括水动力在内的环境条件常常会发生改变，导致垂向序列自下而上的、由粒度、层理类型和其它特征发生规律性变化。,因此，,垂向序列,就成了识别,古沉积环境,的最重要的依据之一。,38,整个序列由下向上变粗,39,河流相的沉积构成（河道及河道边缘沉积）,河道砂体,河道边缘沉积,向,上,变,细,底冲刷面,40,根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：,1，,牵引流的搬运和沉积过程.,2，,重力流的搬运和沉积过程.,3，,风的搬运和沉积过程.,4，,冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程.,5，,化学搬运和沉积过程.,6，,生物沉积过程.,41,重力流,又称,密度流,，是一种沉积物和水(流体)混合而形成的高密度、高黏度的、,涌浪式,流动的非牛顿流体（不服从牛顿内摩擦定律）.,2 ,重力流的搬运和沉积过程,.,高密度、高黏度、涌浪式流动的,非牛顿流体.,.,沉积物与水混合作整体流动，,.,在搬运和沉积过程中，沉积物运动是主动的.,.,低粘度、低密度的,牛顿流体,.,以搬运介质（水和气流）的,流动能量驱动沉积物运动.,.,在搬运和沉积过程中，沉积,物运动是被动的.,42,坡积物,冲积扇,水下扇,P,P,h,P,n,f P,n,+ D ,o,的斜坡。流体到达坡底后可很快静止下来。,支撑机制：,流体靠其中的,基质(泥为主)支撑。,垂直,序列特征：,一次碎屑流堆积成的,垂向序列厚达几十米,，它基本上不是颗粒在流体中“沉降”而是流体整体停止流动的结果，其,最大特点是几乎没有机械分异,45,沉积产物：,水上泥石流沉积,形成山前冲积扇（扇砾岩、砾质泥岩），进入浅湖或浅海形成扇三角洲；,水下泥石流沉积,在深海大陆斜坡下形成深海扇.,沉积物特点：,泥质砾岩、含砾泥岩，分选性和磨圆差，泥和石混杂沉积。,寒冷,气候,温湿气候,干旱,气候,大陆斜坡,洋 盆,陆架海,(陆棚),河,46,碎屑流(,泥石流)沉积的层序模式,47,碎屑流的反递变层理露头照片,48,49,(2),浊 流,(Turbidity current),定义,：,在,水下斜坡,上产生的，含大量,自悬浮颗粒,（泥砂）和,水分,、以,紊乱状态流动,的重力流。,支撑机制,：,流体内部的紊流上举力.,沉积,产物和特点,：,在深海或深湖环境中, 形成具鲍马序列的浊积砂岩。,鲍马序列反映了由重力流向牵引流转化的特点,。,50,浊流沉积形成的鲍马序列*,51,浊流沉积形成的鲍马序列,B,A,E,52,(3),颗粒流,(Grain flow),是一种,基本不含泥质,而由,砂砾,（,主要是砂,）构成的高密度,层状塑性流,，也由斜坡上的先成沉积物在自身重力推动下顺内部剪切面发生。,流动时颗粒以随机碰撞方式将局部的滑动剪切力向各个方向传递、造成更多的剪切滑动面，特别是向下传递将启动更多的下伏颗粒使流体底界剪切面下移，流体规模也随之扩大。,流动过程中，,颗粒间的碰撞可以支撑较粗大的砾石,并像在碎屑流中那样使砾石向上部移动（如果有砾石的话）。,53,颗粒流的垂向沉积序列与碎屑流有些类似，但,通常只由较干净的砂级颗粒,构成，最大厚度也可达几十米。,54,(4),液化流,(liquefied flow),定义：,富含水的砂质或砂泥质沉积物，在上覆压力或突发外力（地震、海啸等）激发下，,内部流体运动产生超空隙压力，导致沉积物液化变成重力流,，然后沿斜坡流动形成液化流。,支撑机制：,内部,水,沸腾产生的空隙压力。,沉积产物：,形成薄中层砂岩，具泄水沟造（泥质充填的泄水管和合叠状构造）。,55,泄水构造的常见类型,1上飘纹理构造，2碟状构造，3泄水管构造，,4包卷构造，箭头所指为泄水孔或泄水沟.,56,海 上 石 油 钻 井 平 台,许多油气田的储层是各种重力流的砂岩，特别是浊积砂岩,1、北海油田,2、美国文图拉油田,3、墨西哥波萨利卡油田,4、辽河油田,57,根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：,1，,牵引流的搬运和沉积过程.,2，,重力流的搬运和沉积过程.,3，,风的搬运和沉积过程,.,4，,冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程.,5，,化学搬运和沉积过程.,6，,生物沉积过程.,58,3.,风的搬运和沉积作用,(,p172),风的沉积作用原理与水流相同，也是通过牵引力的变化来实现搬运和沉积的，颗粒的搬运方式也是滚（挪）动、跳跃和悬浮。但与水相比，空气的密度和粘度要小得多，当流速相同时，空气的搬运力远比水小，因此具有搬运颗粒更细，分选度更高、但颗粒表面常具风蚀（毛玻璃状）等三个特征。,59,60,风 成 沙 丘,61,62,根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：,1，,牵引流的搬运和沉积过程.,2，,重力流的搬运和沉积过程.,3，,风的搬运和沉积过程.,4，,冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程.,5，,化学搬运和沉积过程.,6，,生物沉积过程.,63,5,化学搬运和化学沉积过程,化学风化成分进入水体，有的构成,真溶液,，有的构成,胶体,，真溶液或胶体溶液,随地表和/或地下径流向汇水盆地搬运, 搬运程中若遇条件适宜，它们之中的相关成分就会彼此结合、再次通过物态转变形成某种矿物而沉淀出来,.,该过程称为化学搬运和化学沉积过程。,64,氧化物以胶体为主,盐类离子以真溶液为主,(1),胶体溶液的搬运作用与沉积,低溶解度的金属氧化物（如：,Al,2,O,3,、,SiO,2,、,Fe,2,O,3,、,MnO,等）常常以胶体溶液被搬运，胶体颗粒大小介于粘土颗粒与离子之间，靠布朗运动支撑。自然界胶体有正胶体和负胶体之分。同种胶体颗粒带相同电荷，互相排斥，难以沉淀。正负胶体相遇或介质PH值变化导致胶体溶液中和，胶体颗粒之间的相互排斥力消失，它们就会相互凝聚为大的质点，在重力的作用下沉降，成为胶体沉积物。纯化学沉积硅质岩、铝土岩、锰质岩、铁质岩就是胶体沉积成因的。,65,氧化物以胶体为主,盐类离子以真溶液为主,化学风化产生的K,+1, Na,+1, Ca,+2, Mg,+2, Fe,+2, Sr,+3, Ba,+2, Cl,-1, CO,3,-2, SO,4,-2,离子呈真溶液搬运，在江、河、湖泊中，这些离子浓度低，不易沉淀，大部分被搬运到海洋之中。,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，开始沉淀形成盐岩沉积，沉淀顺序为：碳酸盐（方解石、菱铁矿）硫酸盐（天青石、石膏）卤化物（钾盐、食盐）。,(,2,),真溶液的搬运作用与沉积,66,67,根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：,1，,牵引流的搬运和沉积过程.,2，,重力流的搬运和沉积过程.,3，,风的搬运和沉积过程.,4，,冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程.,5，,化学搬运和沉积过程.,6，,生物沉积过程.,68,6,生物沉积过程,由生命活动直接或间接造成的物质迁移和聚集作用称生物沉积作用。,从现在掌握的资料看，至少从太古代中晚期开始生物就已遍布在了世界各地的海水中，可能不晚于泥盆纪生物已蔓延到了陆地。现在，在,地下1000米以上的深度也仍然有生命存在,。,地球上的任何生物，包括人在内，都是生物沉积作用的主体。在地质历史中，具重要造岩意义的生物是,植物、无脊椎动物和细菌,，其时空分布和个体数量都是其它生物所不能与之比拟的。,69,(1),生物造岩作用,生命的实质就是生物能动地利用外部物质和能量在从分子到整个个体的多个层次上进行自我复制。从沉积学角度看，它主要通过三种方式或途径来实现物质的迁移和聚集。,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.,70,(2),生物构筑沉积岩的方式,生物原地生长造架式构筑,（生物礁 、生物丘/层、叠层石）.,作为化石原地保存在沉积岩中,可记录地层年代,.,（）底栖生物壳埋在沉积物中，指示沉积物时代和沉积（平静）环境。,（）游泳或浮游生物壳沉到水底埋在沉积物中，指示沉积物时代和沉积（平静）环境。,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) 一般不可记录地层年代,.,生物作用改造沉积介质条件,（催化沉积作用,）.,71,美国陆地卫星七号拍摄到的环礁图像,72,澳大利亚的大堡礁,73,环礁:由生物礁环、泻湖和进潮口组成,礁环,泻湖,进潮口,进潮口,74,珊瑚个体群居形成珊瑚礁,75,生物（介壳）丘或生物层,76,含放射虫的现代远洋沉积物,77,硅质岩中的放射虫分布见右下图，其它为从其中分离的放射虫化石,78,第四节：,沉积物的成岩作用,从各种沉积作用形成的松散沉积物变成坚硬岩石的过程称成岩过程。,广义的成岩作用：,沉积物从最后沉积下来的那一时刻起一直到变质或风化之前，所发生的一切物理、化学和生物化学作用，总称为成岩作用,79,4.1 成岩作用的阶段划分,（p196）,1958,Chilingar,1967,本教材,同生作用,成岩作用,早期成岩作用,同生作用,成岩作用,早期成岩,作用,同生作用,成岩作用,早期成岩作用,浅埋成岩作用,后,生,作,用,进后生作用,（向变质作用过渡）,晚期成岩作用,变生成岩作用(向变质作用过渡),晚期成岩,作用,深埋成岩作用(向变质作用过渡),退后生作用(向风化作用过渡),表生成岩作用(向风化作用过渡),表生成岩作用(向风化作用过渡),80,同生阶段及同生作用,(,Syndiagenesis,）,沉积物沉积下来到被埋藏之前为同生阶段，,在此阶段所发生的一切物理、化学或生物作用成同生作用。,浅埋成岩作用,指同生作用之后一直到沉积物固结为止为浅埋成岩阶段，发生在此阶段的一切物理、化学和生物作用称成岩作用。,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，开放系统变为封闭系统，孔隙水和厌氧细菌的间接生物化学作用增强，Eh值降低。,指沉积物沉积下来到固结为早期成岩阶段，在此阶段发生的物理、化学作用称早期成岩作用。,此时，层间系统从完全的开放系统逐渐向封闭系统转化,。,早期成岩作用,81,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、温压进一步升高直到变质作用之前所经历的所有作用，这时沉积物的埋深相对较大。,指沉积物固结之后至变质或风化作用开始的为晚期成岩阶段，在此阶段发生的物理、化学作用称晚期成岩作用。此时，层间封闭系统转化为开放闭系统，外来物质进入，导致已固结沉积岩的成分、结构和构造等的进一步变化。,晚期成岩作用,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近时，受渗流和潜流大气降水影响所发生的作用。,主要作用：溶蚀作用、氧化作用。,82,4.2 成岩作用类型,(p198),压实和压溶作用,胶结作用,氧化-还原作用,溶蚀和交代作用,重结晶作用,83,压实和压溶作用,a。,压实作用,（Compaction）,：,指沉积物沉积后在其上覆盖层的重荷下，或在构造形变应力的作用下，排出水分，降低孔隙度，缩小体积,并逐渐固结。这种机械压缩固化作用称为压实作用。,1.,原始沉积物，粒间基质富水，体积大,2.,压实只是基质体积减小，基质中片状矿物定向排列；碎屑颗粒坚硬，体积不变,3.,进一步压实，颗粒凹凸整合，变为,似,镶嵌结构,84,沉 积 物 的 压 实 效 应,85,b,压溶作用 (Pressure solution),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，将发生晶格变形和溶解作用。,颗粒之间接触类型随压力增大而改变接触类型和变化序列,1点接触，2面接触，3凹凸接触，4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。,86,氧化 - 还原作用（,Redox,),随着成岩过程进行并向表生成岩阶段演化时，成岩环境由还原型转化氧化型环境，低价矿物的阳离子价态升高，形成新矿物，这种作用为氧化还原作用，如：灰绿色泥岩中的氧化亚铁转化为三氧化二铁，形成紫斑。,胶结作用(Cementation),胶结作用：彼此独立分开的颗粒被胶结物焊结在一起的作用。,胶结作用通过粒间水的沉淀、颗粒的溶解再沉淀和粒间作用而实现。,87,溶 蚀 和 交 代 作 用,多发生在深埋成岩阶段中,A ,溶蚀,(Corrosion ）,沉积物、胶结物或其它矿物在成岩过程中，被水局部溶解称为溶蚀，残留下来的部分就具有溶蚀结构。,溶蚀总是从颗粒表面、颗粒或基质内的裂缝等部位开始，然后逐渐扩展开来。,1.碎屑石英由表至里被溶蚀；2.碎屑长石顺解理和表面被溶蚀；3.泥晶基质被溶蚀,88,B,交代作用(Replacement),一种矿物置换另一种矿物的化学过程叫,交代,显示这种置换关系的结构称为,交代结构。,交代结构可分为以下,4种类型,：,交代结构的4种类型,a, 漂浮自形晶结构,b, 交代假像结构,c, 交代残余结构,d, 交代阴影状结构,89,.,砂岩中的菱铁矿交代方解石连晶胶结物；,.,砂屑灰岩中六方柱状石英交代方解石；,.,泥晶灰岩中菱面体白云石交代方解石,a, 漂浮自形晶结构,交代矿物以其自由的结晶形态,彼此分离,地出现(或飘浮),在被交代矿物的背景中,。,90,1.方解石,交代碎屑长石而具有长石假像；,2.,粘土矿物,交代长石而具有长石假像同时残留有长石的解理；,3.,玉髓,交代腕足碎片和鲕粒而具有腕足和鲕粒假像同时残留有原始的结构特点；,4.,方解石,交代石膏而具有石膏假像(也可由溶解一充填形成),b,交代,假象结构,交代矿物选择性地,完全置换,了被交代颗粒或矿物晶体但保留了原颗粒或矿物晶体的原始外貌。,91,c,交代残余结构,也称蚕食结构，即颗粒、基质或胶结物矿物被交代矿物集合体,部分置换,，而另,一部分则残留,，交代和被交代矿物之间有一个不规则的蚕食状分界面。,92,溶蚀和交代作用往往近同时地进行，若只有溶蚀而无交代或溶蚀作用强于交代作用，则形成次生孔隙，又称作溶蚀孔。,次生孔隙对各种流体(石油、天然气、水)的运移和聚集都具有重要意义。,次 生 孔 隙,d,交代阴影状结构,当颗粒被同成分的基质或胶结物包围时，强烈的交代可能会突破交代假象的边界使边界消失，或者基质、胶结物同时被交代，仅因结构或所含杂质不同使原颗粒中的交代产物在晶体粒度、洁净度等方面与周围交代产物出现差异，结果原颗粒所在部位就变成了一个成分或结构都相对特殊，而边界模糊或呈过渡状的斑块。这种斑块就是原颗粒的,阴影假晶,。,93,重结晶作用 (Recrystallization),一般重结晶作用指矿物在不改变基本成分的同时为减小表面能，而自然增大粒度的作用，多发生在向,深埋成岩阶段,演化的过程中。,广义重结晶还包括玻璃质或非晶质向晶质的转化、晶格的调整等，如：火山碎屑中的酸性玻璃转变成隐晶的长英质矿物、蛋白石转变成玉髓或进一步转变成石英，胶磷矿转变成磷灰石等。,94,谢 谢！,谢 谢！,95,