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文檔簡(jiǎn)介
1、沉積(chnj)巖石學(xué)一、沉積巖的形成(xngchng)與演化1. 沉積巖:在地殼表層條件下,由母巖的風(fēng)化產(chǎn)物、火山碎屑、有機(jī)物質(zhì)及宇宙物質(zhì)等沉積巖的原始物質(zhì)成分,經(jīng)搬運(yùn)(bnyn)作用、沉積作用及沉積后作用形成的一類巖石。2. 沉積巖石學(xué):研究沉積巖的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、分類和形成以及沉積分布規(guī)律的一門學(xué)科3. 沉積巖的分類:主要由母巖風(fēng)化產(chǎn)物組成的沉積巖,是最主要的類型。可以根據(jù)母巖風(fēng)化產(chǎn)物的類型(碎屑物質(zhì)或溶解物質(zhì))及其搬運(yùn)沉積作用的不同(機(jī)械和化學(xué)的)再劃分為二類:碎屑巖、化學(xué)巖和生物化學(xué)巖。碎屑巖可根據(jù)其主要的結(jié)構(gòu)特征(粒度)劃分為礫巖、砂巖、粉砂巖和粘土巖?;瘜W(xué)巖及生物化學(xué)巖可根據(jù)
2、其主要成分特征,進(jìn)一步劃分為碳酸鹽巖、硫酸鹽巖、鹵化物巖、硅巖及其它化學(xué)巖。主要由火山碎屑物質(zhì)和深部鹵水組成的沉積巖,不能根據(jù)其巖性特征進(jìn)一步細(xì)分。主要由生物遺體組成的沉積巖,即生物巖或有機(jī)巖,根據(jù)其是否可燃再劃分為可燃生物巖和非可燃生物巖主要由宇宙物質(zhì)來源的隕石組成的沉積巖,可稱為隕石巖以上分類系統(tǒng)簡(jiǎn)述:碎屑巖:礫巖、砂巖、粉砂巖、粘土巖主要由母巖風(fēng)化物組成的沉積巖化學(xué)巖及生物化學(xué)巖:碳酸鹽巖、硫酸鹽巖、鹵化物巖、硅巖、其它化學(xué)巖沉積巖主要由火山碎屑物質(zhì)組成的沉積巖:火山碎屑巖主要由生物遺體組成的沉積巖:可燃生物巖、非可燃生物巖4. 風(fēng)化作用:地殼表層巖石的一系列破壞作用物理風(fēng)化作用:巖石主
3、要發(fā)生機(jī)械破碎,而化學(xué)成分不改變的風(fēng)化作用 主要因素:溫度變化、晶體生長(zhǎng)、重力作用、生物的生活活動(dòng)、水、冰及風(fēng)的破壞作用 總趨勢(shì):使母巖崩解,產(chǎn)生碎屑物質(zhì),包括巖石碎屑和礦物碎屑等化學(xué)風(fēng)化作用:在氧、水和溶于水的各種酸的作用下,母巖遭受氧化、水解和溶濾等化學(xué)變化,使其分解而產(chǎn)生新礦物的過程 總趨勢(shì):形成粘土(zhn t)物質(zhì)和化學(xué)沉淀物質(zhì)(其溶液及膠體溶液物質(zhì))5. 造巖礦物(kungw)的風(fēng)化及其產(chǎn)物 石英是巖石(ynsh)中的主要造巖礦物。石英在風(fēng)化作用中穩(wěn)定性極高,幾乎不發(fā)生化學(xué)溶解作用,一般只發(fā)生機(jī)械破碎作用 長(zhǎng)石的風(fēng)化穩(wěn)定性次于石英。在長(zhǎng)石類礦物中,鉀長(zhǎng)石的穩(wěn)定性較高,多鈉的酸性斜長(zhǎng)
4、石次之,中性斜長(zhǎng)石又次之,多鈣的基性斜長(zhǎng)石最低。因此,在沉積巖中鉀長(zhǎng)石多于斜長(zhǎng)石,鉀長(zhǎng)石逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樗自颇?、高嶺石、蛋白石和鋁土礦。斜長(zhǎng)石常形成一些在風(fēng)化帶中相對(duì)穩(wěn)定的新礦物,如蒙脫石、蛋白石、方解石等。 在云母類中,白云母的抗風(fēng)化能力較強(qiáng)。白云母在風(fēng)化過程中,主要是析出鉀和加入水,先變?yōu)樗颇?,最后可變?yōu)楦邘X石。 黑云母的抗風(fēng)化能力比白云母差很多,黑云母遭受風(fēng)化后,鉀、鎂等成分首先析出,同時(shí)加入水,常轉(zhuǎn)變?yōu)轵问?、綠泥石、褐鐵礦等 橄欖石、輝石、角閃石等鐵鎂硅酸礦物的抗風(fēng)化能力比石英、長(zhǎng)石、云母都低很多,其中以橄欖石最易風(fēng)化,輝石次之,角閃石又次之 各種粘土礦物(蒙脫石、高嶺石、水云母等),本
5、來就是在風(fēng)化條件下或沉積環(huán)境中形成的,在風(fēng)化帶中相當(dāng)穩(wěn)定 各種碳酸鹽礦物(如方解石、白云母等),風(fēng)化穩(wěn)定性甚小,很易溶于水轉(zhuǎn)移 各種硫酸鹽礦物(如石膏、硬石膏)、硫化物礦物(如黃鐵礦)、鹵化物礦物(如石鹽)等,它們的風(fēng)化穩(wěn)定性最低,最易溶于水,多呈真溶液流走6 . 母巖風(fēng)化的四個(gè)階段 破碎階段(I) 飽和硅鋁階段(II) 酸性硅鋁階段(III) 鋁鐵土階段(IV)(沉積物重力流:是密度流,相對(duì)密度可1.0 2.0,是由大小不一的碎屑物質(zhì)與流體形成的高密度混合體,其要以懸移載荷方式搬運(yùn))7. 母巖風(fēng)化產(chǎn)物的類型: 碎屑?xì)埩粑镔|(zhì) 新生成的礦物 溶解物質(zhì)8. 作為碎屑物質(zhì)搬運(yùn)和沉積的流體,自然界中存
6、在兩種基本類型:牽引流和沉積物重力流泥石流、顆粒流、液化沉積物流、濁流9. 牛頓流體:凡服從牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體,否則稱為非牛頓流體10. 雷諾數(shù)(Re):表示慣性力和粘滯力之間關(guān)系的一個(gè)(y )數(shù)值11. 佛羅德數(shù)(Fr):表示(biosh)慣性力和重力之間關(guān)系的一個(gè)數(shù)值12. 牽引搬運(yùn)或牽引作用:指能使碎屑物質(zhì)作底負(fù)載運(yùn)動(dòng)(yndng)的各種作用的總稱。牽引流搬運(yùn)方式:懸移載荷,推移載荷重力流搬運(yùn)方式:懸移載荷(沉積物重力流是密度流,相對(duì)密度可達(dá)1.5 2.0,是由大小不一的碎屑物質(zhì)與流體形成的高密度混合體)13. 流水搬運(yùn)碎屑物質(zhì)的方式(即碎屑載荷的形式)主要有兩種:推移搬運(yùn)
7、(滾動(dòng)搬運(yùn)、推移載荷)、懸浮搬運(yùn)(懸移搬運(yùn)、懸浮載荷) 碎屑物質(zhì)在流水中的搬運(yùn)和沉積,流速和顆粒大小之間的關(guān)系:(尤爾斯特隆圖解)流水把處于靜止?fàn)顟B(tài)的碎屑物質(zhì)開始搬運(yùn)走所需要的流速稱為開始搬運(yùn)流速。開始搬運(yùn)流速應(yīng)大于繼續(xù)搬運(yùn)流速。1)顆粒開始搬運(yùn)流速要比繼續(xù)搬運(yùn)流速大得多,這是因?yàn)槭紕?dòng)流速不僅要克服顆粒本身的重力,還要克服顆粒間的吸附力才能流動(dòng)。2)0.05-2mm顆粒所需的始動(dòng)流速最小,而且始動(dòng)流速與沉積臨界流速相差也不大。說明砂粒質(zhì)點(diǎn)在流水中搬運(yùn)時(shí)很活躍,容易搬運(yùn),也易沉積,故常呈跳躍式前進(jìn)3)大于2mm的顆粒,其搬運(yùn)與沉積的兩條曲線更接近,但兩者的流速值也都隨著粒徑的增大而增大。故礫石不
8、能被長(zhǎng)距離搬運(yùn),并多沿河底呈滾動(dòng)式前進(jìn)4)小于0.05mm的顆粒,兩個(gè)流速相差很大,因?yàn)榉凵昂驼惩廖镔|(zhì)一經(jīng)搬運(yùn),就長(zhǎng)期懸浮于水體之中不易沉積下來,而且沉積后又不易呈分散質(zhì)點(diǎn)再搬運(yùn),即使水速發(fā)生急劇改變,也只是沖刷成粉砂質(zhì)或泥質(zhì)碎塊繼續(xù)搬運(yùn),故在海洋和湖泊的波浪帶的沉積物中沖刷的“泥礫”是常見的。 碎屑物質(zhì)在流水搬運(yùn)過程中的變化:不穩(wěn)定成分逐漸變少,粒度逐漸變小,圓度逐漸變好 碎屑物質(zhì)在流水搬運(yùn)及沉積作用過程中的分異作用:1)粒度的分異:粒度大的難以搬運(yùn),而當(dāng)其處于搬運(yùn)狀態(tài)時(shí),當(dāng)流速稍有減小,就會(huì)下沉;粒度小的易于搬運(yùn),而當(dāng)其處于搬運(yùn)狀態(tài)時(shí),比粒度大的難以沉積。搬運(yùn)的時(shí)間和距離越長(zhǎng),這種分異作用
9、就越明顯,即從上游到下游,出現(xiàn)了粒度由大到小、分選由差到好的順序分布,出現(xiàn)了礫、砂、粉砂、粘土的分別集中順序。2)相對(duì)密度分異:密度大的難于搬運(yùn)易于沉積,而密度小的易于搬運(yùn)難以沉積,故從上游到下游,相對(duì)密度大的碎屑含量逐漸減少,相對(duì)密度小的碎屑含量逐漸增多的現(xiàn)象3)碎屑物質(zhì)(wzh)形狀分異:粒狀碎屑不如片狀碎屑搬運(yùn)的遠(yuǎn)4)成分分異:不同成分的碎屑,在粒度(l d)、相對(duì)密度、形狀上都有所不同,粒度、相對(duì)密度、形狀上的分異必然會(huì)反映在成分上的分異14. 引起海洋(hiyng)中碎屑物質(zhì)搬運(yùn)和沉積的主要營(yíng)力是波浪和潮汐,其次是海流,引起湖泊中碎屑物質(zhì)搬運(yùn)和沉積的主要營(yíng)力是湖浪和湖流 浪底(浪基面
10、):波浪作用的下限,即波浪能夠影響的最大深度 海底碎屑運(yùn)動(dòng)的三種狀態(tài):在遠(yuǎn)岸的深水地區(qū),既作往返運(yùn)動(dòng),也作向海方向的運(yùn)動(dòng)在近岸的淺水地區(qū),既作往返運(yùn)動(dòng),也作向岸方向運(yùn)動(dòng)在二者之間,只作往返運(yùn)動(dòng),即“中立帶” 憩流期:在漲潮轉(zhuǎn)落潮或落潮轉(zhuǎn)漲潮、海平面處于暫時(shí)平衡狀態(tài)時(shí),潮流流速接近或等于零,稱為憩流期 湖浪對(duì)碎屑物質(zhì)的搬運(yùn)和沉積作用主要表現(xiàn)在濱岸淺水地帶,細(xì)的懸浮物質(zhì)可被搬運(yùn)到深水區(qū) 湖震:風(fēng)成湖流和低氣壓引起的湖水表面大規(guī)模的波浪狀振蕩15. 風(fēng)是碎屑物質(zhì)在空氣中搬運(yùn)和沉積的主要營(yíng)力 風(fēng)的搬運(yùn)和沉積作用的特點(diǎn): 風(fēng)的密度比水得多,因此搬運(yùn)能力也比水??;在同樣的速度下,風(fēng)的搬運(yùn)能力約為流水的1/
11、300,風(fēng)只能搬運(yùn)較細(xì)粒的碎屑物質(zhì),如砂以下的顆粒,只有在特大的風(fēng)暴時(shí),才能搬運(yùn)砂和礫石 由于風(fēng)的搬運(yùn)能力有限,因此對(duì)搬運(yùn)物質(zhì)的選擇性較強(qiáng),故風(fēng)成沉積物的粒度分選性較好由于空氣的密度較小,所以碎屑物質(zhì)在搬運(yùn)過程中,相互的碰撞和磨蝕,以及它們與地表的碰撞都比較強(qiáng)烈。所以較粗的風(fēng)成沉積物(如砂和礫石)的圓度都較好,具強(qiáng)烈摩擦所致的“霜面” 跳躍顆粒一般小于0.5mm,尤其細(xì)砂(0.10.3mmmmmmmmm)跳動(dòng)的最為活躍,蠕動(dòng)顆粒一般在0.52到3.3mm,更大的則原地不動(dòng),小于0.10.02mm的顆??蓱腋“徇\(yùn) 風(fēng)成搬運(yùn)的最大特點(diǎn)是碎屑成了弓形彈道軌跡跳躍前進(jìn),風(fēng)速越大,碎屑彈跳得就越高 空氣
12、中的懸移載荷可作長(zhǎng)距離搬運(yùn)(如沙塵暴),在距來源地很遠(yuǎn)的陸地或海洋中沉積下來。推移載荷多半在來源土(如沙漠或海灘)堆積下來,最主要(zhyo)的堆積形式是沙丘16. 冰磧物的基本特征冰磧物是一種由礫、砂、粉砂和粘土組成的混雜堆積,結(jié)構(gòu)疏松,粒度差別懸殊,由幾微米到幾米,分選性比泥石流、沖積扇沉積物還差。冰磧物中的礫石磨圓度較差,顆粒形態(tài)各呈棱角狀和半棱角狀,在礫石表面還常留下磨光面、釘頭形擦痕、壓坑和壓裂等冰蝕作用痕跡。一般缺乏層理構(gòu)造(guzo),礫石排列有時(shí)略具定向性,漂礫長(zhǎng)軸與冰川流向基本一致,扁平面傾向上游。17. 溶解(rngji)物質(zhì)的搬運(yùn)和沉積作用的控制因素 引起膠體質(zhì)點(diǎn)搬運(yùn)和沉
13、積的主要因素是同種電荷膠體質(zhì)點(diǎn)之間的相互排斥力。假如膠體質(zhì)點(diǎn)的電荷在某種因素的影響下中和了,它們之間的排斥力就會(huì)消失,則它們就會(huì)凝聚為大的質(zhì)點(diǎn),在重力的作用下迅速下沉,成為膠體沉積物。 真溶液物質(zhì)搬運(yùn)及沉積作用的主要控制因素是溶解度,即溶解度越大,越易溶解,越難沉積,溶解度越小,越易沉積,難于搬運(yùn)。18、生物的搬運(yùn)和沉積作用有兩種方式:一種是生物通過新陳代謝作用,另一種是由于生物作用而引起周圍介質(zhì)條件的改變,從而影響某些物質(zhì)的搬運(yùn)和沉積。19. 化學(xué)分異作用(化學(xué)沉積分異作用):原來共存于溶液中的各種成分,在其搬運(yùn)和沉積作用的過程中,由于物理化學(xué)條件的變化就逐漸地發(fā)生沉積作用,并逐漸地分離開來
14、(氧化磷酸鹽、硅酸鹽碳酸鹽硫酸鹽及鹵化物)20. 機(jī)械沉積分異作用與化學(xué)沉積分異作用的關(guān)系:這是自然界中兩種既有葂而又并存的沉積分異作用,是沉積物(巖)形成和分布的基本原理。一般說來,機(jī)械沉積作用分異作用進(jìn)行的較早,化學(xué)沉積分異作用進(jìn)行的較晚。機(jī)械沉積分異作用的砂和粉砂階段,與化學(xué)沉積分異作用的鐵的氧化物(既開始階段)相當(dāng),機(jī)械沉積分異的最后階段(即粘土沉積階段),大致與化學(xué)沉積分異作用的碳酸鹽階段相當(dāng),當(dāng)化學(xué)沉積分異作用進(jìn)行到硫酸鹽及鹵化物階段時(shí),機(jī)械沉積分異作用已基本結(jié)束了,故在蒸發(fā)巖中很少有碎屑混入物。意義:這兩種沉積分異作用的結(jié)果,就形成了各種類型的碎屑沉積巖和化學(xué)沉積巖及相應(yīng)的各種沉
15、積礦產(chǎn),分異作用進(jìn)行得越徹底,各種沉積礦產(chǎn)在成分上和結(jié)構(gòu)上的成熟就越高,從而越易形成各種沉積礦產(chǎn)。相反,如果分異作用由于各種因素干擾進(jìn)行得不徹底,就會(huì)大量出現(xiàn)各種類型的混合沉積巖和過渡類型的沉積巖,這對(duì)沉積礦產(chǎn)的生成是不利的。二、碎屑巖1. 碎屑巖:由碎屑成分和填隙物成分(包括雜基和膠結(jié)物)組成2. 碎屑成分(chng fn): 石英(shyng):a來源于深成巖漿巖的石英(shyng),b來源于變質(zhì)巖的石英,c來源于噴出巖及熱液巖石的石英,d再旋回石英 長(zhǎng)石 重礦物 巖屑 盆內(nèi)碎屑3. 成分成熟度:指以碎屑巖中最穩(wěn)定組分的相對(duì)含量來標(biāo)志其成分的成熟程度。在重礦物中,鋯石、電氣石,金紅石是最穩(wěn)
16、定的,這三種礦物在透明重礦物中所占比例稱為“ZTR”指數(shù),也是判別成分成熟度的標(biāo)志。4. 填隙物成分: 雜基:碎屑巖中細(xì)小的機(jī)械成因組分,其粒級(jí)以泥為主,也可包括一些細(xì)粉砂。雜基的成分最常見的是高嶺石、水云母、蒙脫石等粘土礦物,有時(shí)可見灰泥和云泥。各種細(xì)粉砂級(jí)碎屑,如絹云母、綠泥石、石英、長(zhǎng)石及隱晶結(jié)構(gòu)的巖石碎屑等也屬于雜基范圍。 膠結(jié)物:碎屑巖中以化學(xué)沉淀方式形成于粒間孔隙的自生礦物。膠結(jié)方式:硅質(zhì)膠結(jié)、鐵質(zhì)膠結(jié)、鈣質(zhì)膠結(jié)5. 碎屑巖的結(jié)構(gòu):構(gòu)成碎屑巖的礦物及巖石碎屑的大小、形狀及空間組合方式 粒度:碎屑顆粒的大小粒級(jí)劃分(mm):巨礫1000巨砂12礫粗礫1000100 砂粗砂10.5中礫
17、10010中砂0.50.25細(xì)礫102細(xì)砂0.250.1粉砂粗粉砂0.10.05粘土(泥)0.005細(xì)粉砂0.050.005 球度:度量一個(gè)顆粒近于球體的程度(圓球體、橢球體、扁球體、長(zhǎng)扁球體) 圓度:指碎屑顆粒原始棱角被磨平的程度(棱角狀、次棱角狀、次圓狀、圓狀) 雜基: 原雜基:代表原始沉積狀態(tài)的雜基,原雜基經(jīng)成巖作用明顯重結(jié)晶后轉(zhuǎn)變?yōu)檎s基 似雜基:a 淀雜基:在成巖作用過程(guchng)中,從孔隙水中析出的粘土礦物膠結(jié)物b 外雜基:碎屑沉積物堆積后,在成巖后生(hu shng)期充填于其粒間孔隙中的外來雜基物質(zhì)c 假雜基:軟碎屑經(jīng)壓實(shí)碎裂形成(xngchng)的類似雜基的填隙物 結(jié)構(gòu)
18、成熟度:指碎屑沉積物經(jīng)風(fēng)化、搬運(yùn)和沉積作用的改造,使之接近終極結(jié)構(gòu)特征的程度 膠結(jié)物: 非晶質(zhì)及隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu) 顯晶粒狀結(jié)構(gòu) 嵌晶結(jié)構(gòu) 自生加大結(jié)構(gòu)6. 膠結(jié)類型:在碎屑巖中,膠結(jié)物或填隙物的分布狀況及其與碎屑顆粒的接觸關(guān)系稱為.。 基底膠結(jié):填隙物含量較多,碎屑顆粒在其中互不接觸呈漂浮狀,填隙物主要為原雜基(或由之轉(zhuǎn)變成的正雜基),這種膠結(jié)類型一般代表高密度流速快堆積的特征?;啄z結(jié)實(shí)際上是雜基支撐結(jié)構(gòu),形成于沉積同生期。 孔隙膠結(jié):碎屑顆粒構(gòu)成支架狀,顆粒之間多呈點(diǎn)狀接觸。膠結(jié)物含量少,只充填在碎屑顆粒之間的孔隙中,是成巖期或后生期的化學(xué)沉淀產(chǎn)物。 接觸膠結(jié):亦稱為顆粒支撐結(jié)構(gòu),顆粒呈點(diǎn)接觸或
19、線接觸,膠結(jié)物含量很少,分布于顆粒接觸的地方。它可能是干旱氣候帶的砂層,因毛細(xì)管作用,溶液沿顆粒間細(xì)縫流動(dòng)并沉淀形成的;或者是原來的孔隙式膠結(jié)經(jīng)地下水淋濾改造而成的。 鑲嵌膠結(jié):顆粒之間由點(diǎn)接觸發(fā)展為線接觸、凹凸接觸,甚至形成縫合狀接觸。7. 支撐結(jié)構(gòu):雜基支撐結(jié)構(gòu)、顆粒支撐結(jié)構(gòu)在雜基支撐結(jié)構(gòu)中,雜基含量高,顆粒在雜基中呈漂浮狀。在顆粒支撐結(jié)構(gòu)中,顆粒之間接觸性質(zhì)有點(diǎn)接觸、線接觸、凹凸接觸和縫合接觸。從成因上看,從點(diǎn)接觸到縫合接觸反映了沉積物在埋藏過程中經(jīng)受壓固、壓溶等成巖作用的強(qiáng)度和進(jìn)程,縫合接觸就是成巖程度很深的特征。8. 沉積巖的構(gòu)造:沉積巖的各個(gè)組成部分之間的空間分布和排列方式,它是沉
20、積物在沉積期或沉積后通過物理作用、化學(xué)作用和生物作用形成的。原生構(gòu)造:層理、波痕同生變形構(gòu)造:負(fù)荷構(gòu)造、包卷層理成巖后:縫合線、疊錐 層理:巖石性質(zhì)沿垂向變化的一種構(gòu)造,它可以通過礦物成分、結(jié)構(gòu)、顏色的突變或漸變(jinbin)表現(xiàn)出來 水平(shupng)層理和平行層理:水平(shupng)層理:紋層呈直線狀互相平行,并且平行于層面,這種層理是在比較穩(wěn)定的水動(dòng)力條件下,物質(zhì)以懸浮物或溶液中沉淀形成,水平層理分布廣泛,多在細(xì)粒的粉砂和泥質(zhì)物中出現(xiàn)。平行層理:由平行而又幾乎水平的紋層狀砂和粉砂組成,紋層厚由12mm至12mm,它是在較強(qiáng)水動(dòng)力條件下流動(dòng)水作用的產(chǎn)物,而非靜水沉積。平行層理一般出現(xiàn)
21、在急流及高能量環(huán)境中,常與大型交錯(cuò)層理或沖洗層理共生,具良好的含油氣性。 波狀層理:紋層呈對(duì)稱或不對(duì)稱的波狀,但其總的方向平行于層面。這種層理主要是由沉積介質(zhì)的波浪震蕩運(yùn)動(dòng)造成的,其次是單向水流的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)造成的,前者主要形成對(duì)稱形態(tài)的波狀層理,后者形成不對(duì)稱波狀層理,同時(shí)疊覆層的相位錯(cuò)開。 交錯(cuò)層理:由一系列斜交于層系界面的紋層組成,斜層系可以彼此重疊、交錯(cuò)、切割的方式組合。這種層理是由沉積介質(zhì)(水流及風(fēng))的流動(dòng)造成的。當(dāng)介質(zhì)具有一定流速時(shí),底床上可以產(chǎn)生一系列的砂波,這種砂波順流移動(dòng)的結(jié)果,在陡坡加積作用一側(cè)形成了由一系列紋層組成的斜層系?;绢愋桶ò鍫罱诲e(cuò)層理、楔狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理
22、、其它流水型交錯(cuò)層理(爬升波紋交錯(cuò)層理、羽狀交錯(cuò)層理)、浪成波紋交錯(cuò)層理、沖洗交錯(cuò)層理或砂紋交錯(cuò)層理、丘狀交錯(cuò)層理或風(fēng)暴交錯(cuò)層理、風(fēng)成交錯(cuò)層理 壓扁層理和透鏡狀層理:這是砂、泥沉積中的一種復(fù)合型層理,有時(shí)稱潮汐層理。它是由壓扁層理、波狀層理、透鏡狀層理組合而成,在形態(tài)上很像小型波狀層理。這種復(fù)合型層理的形成,說明沉積環(huán)境有砂、泥供應(yīng),而且水流活動(dòng)期和水流停滯期交替出現(xiàn)。水流活動(dòng)時(shí)期,砂呈砂波狀被搬運(yùn)沉積,而泥保持懸浮狀態(tài),水流停滯時(shí)間,因水動(dòng)力條件的差異而分離出懸浮物質(zhì),并沉積于波谷或全面覆蓋波狀起伏的砂層之上。下一沉積旋回開始時(shí),波脊被蝕去,新的砂質(zhì)以砂波形式沉積掩埋,并保存了波谷夾有泥質(zhì)壓
23、扁體的先前的砂層。水動(dòng)力條件較弱時(shí),前期沉積的波紋受到部分或輕微侵蝕,新的砂質(zhì)則沉積在薄的泥層之上,由此可見,當(dāng)水流或波浪作用較強(qiáng),而停滯水作用相對(duì)將要時(shí),砂質(zhì)的沉積和保存比較有利,形成壓扁層理。當(dāng)水流和波浪作用較弱,停滯水作用的影響占主導(dǎo)地位時(shí),砂質(zhì)供應(yīng)不足,泥質(zhì)沉積和保存有利,則形成透鏡狀層理。 遞變層理(粒序?qū)永恚哼f變層理是具有粒度遞變的一種特殊的層理。第一類遞變層理是顆粒向上逐漸變細(xì),但下部不含細(xì)粒物質(zhì),它可能是由于水流速度或強(qiáng)度逐漸減低而沉積的結(jié)果。第二類是細(xì)粒物質(zhì)全層均有分布,即以細(xì)粒物質(zhì)作為基礎(chǔ),粗粒物質(zhì)向上逐漸減少和變細(xì),它可能是由于懸浮體含有各種大小不等的顆粒,在流速減低時(shí)
24、因重力分異而整體堆積的結(jié)果,前者屬于牽引流成因,后者屬于重力成因。 韻律層理:這種層理是在成分、結(jié)構(gòu)、顏色方面不同的薄層作有規(guī)律的重復(fù)出現(xiàn)形成的。重復(fù)性韻律的原因是物質(zhì)搬運(yùn)或產(chǎn)生方式有規(guī)律的交替變化造成的。 潮汐環(huán)境中形成的韻律層理,實(shí)質(zhì)上是一種砂、泥薄層相間的交替紋層,其砂層是在漲潮和落潮的水流活動(dòng)時(shí)期沉積、泥層是在高潮和低潮的滯流階段(jidun)沉積的,兩者交替變換構(gòu)成韻律。 季節(jié)變化(binhu)所產(chǎn)生的韻律層理,實(shí)質(zhì)上是由暗色層和淡色層交替組成的。冰川紋泥是季節(jié)韻律層理的一個(gè)重要類型。紋泥是冰融水在冰川湖中沉積的,每一套韻律層由顆粒較粗(粗至細(xì)粉砂)的淡色層和顆粒較細(xì)(細(xì)粉砂和粘土)
25、的暗色層組成。淡色層以清晰界面開始,向上遞變?yōu)榘瞪珜?。夏季冰迅速溶解,釋放出大量碎屑物質(zhì),形成淡色層,冬季沒有新的物質(zhì)來源,懸浮細(xì)粒物質(zhì)沉積下來,形成暗色層,每年重復(fù),形成韻律。 均質(zhì)層理(cn l)(塊狀層理):這是一種呈現(xiàn)大致均質(zhì)外貌,不具備任何紋層構(gòu)造的層理。塊狀層理既可以是懸浮物質(zhì)非常快速地沉積而成,如常見的洪水沉積,也可以是密度很高、毫無分選的沉積物沉積而成,如某些沉積物重力流沉積。由于生物的強(qiáng)烈攪動(dòng)作用,使沉積物原生層完全混合破壞也可以形成均質(zhì)層理。9. 層面構(gòu)造:在巖層表面呈現(xiàn)的各種不平坦的沉積構(gòu)造的痕跡。 波痕:由風(fēng)、水流或波浪等介質(zhì)的運(yùn)動(dòng),在沉積物表面形成的一種波狀起伏的層面
26、構(gòu)造波長(zhǎng)L、波高H、波痕指數(shù)L/H不對(duì)稱度RSL(l1/l2:緩坡水平投影距離/陡坡水平投影距離)a 浪成波痕:一般由產(chǎn)生波浪的動(dòng)蕩水流形成,常見于海湖淺水地帶b 流水波痕:由定向流動(dòng)的水流形成,見于河流和存在有底流的海湖近岸地帶c 風(fēng)成波痕:由定向風(fēng)形成,常見于沙漠及海、湖濱岸的砂丘地帶d 其它波痕:除簡(jiǎn)單的波痕形態(tài)外,還常見到兩組或兩組以上的復(fù)合形態(tài)。 剝離線理構(gòu)造:一種原生流水線構(gòu)造,主要出現(xiàn)在具有平行層理砂巖中,沿層面剝開出現(xiàn)大致平行的線狀溝或脊,鏡下可見長(zhǎng)形顆粒定向排列,常代表古流向,它是由砂粒在平坦底床上作連續(xù)遷移時(shí)所留下的痕跡。 泥裂:沉積物露出水面因曝曬干涸所發(fā)生的收縮裂縫 雨
27、痕和冰雹痕:是指雨滴降落在松軟沉積物表面時(shí)所形成的小型撞擊凹穴。底層面構(gòu)造 底模 槽模:分布在底面上的一種半圓錐形突起構(gòu)造。是定向的濁流在尚未固結(jié)的軟泥表面侵蝕沖刷的凹槽被砂質(zhì)充填而成,形態(tài)特點(diǎn)略呈對(duì)稱狀、伸長(zhǎng)狀。 溝模:砂質(zhì)巖層底面上一些稍微突起的直線形的平行脊?fàn)顦?gòu)造(guzo)。是由下伏泥質(zhì)巖層面上的細(xì)溝被砂質(zhì)物充填而成。10. 變形構(gòu)造(guzo)(同生變形構(gòu)造):指在沉積作用的同時(shí)或在沉積物固結(jié)成巖之前處于塑性狀態(tài)時(shí)發(fā)生變形所形成的各種構(gòu)造。 負(fù)載構(gòu)造(負(fù)荷構(gòu)造、重荷模):指覆蓋(fgi)在泥質(zhì)巖之上的砂層底面上的瘤狀突起。與槽模區(qū)別:形狀極不規(guī)則,缺少明顯的上游與下游的末端。 球枕構(gòu)
28、造:指砂巖層斷開并陷入泥巖中形成的許多緊密或稀疏排列的球狀或枕狀塊體。 包卷層理(卷曲層理、揉皺層理):指在一個(gè)巖層中發(fā)生的紋層盤回或扭曲的現(xiàn)象。沉積物的液化作用,即液化層的層間流動(dòng)引起原生層理的彎曲,是包卷層理形成的一個(gè)重要因素。 滑塌構(gòu)造:指斜坡上未固結(jié)的軟沉積構(gòu)造在重力作用下發(fā)生滑動(dòng)和滑塌而形成的變形構(gòu)造。各種類型的不規(guī)則的扭曲層理也屬于滑塌構(gòu)造,一般伴隨快速沉積而產(chǎn)生。 碟狀構(gòu)造:由模糊的形如蝶狀的上凹紋層組成。在橫向上斷續(xù)分布,垂向上互相重疊。11. 化學(xué)成因構(gòu)造:指在成巖過程中及其以后由化學(xué)作用所形成的構(gòu)造。 晶體印痕:如果條件適宜,這些晶體后來由于溶融、溶解作用等而消失,從而在層
29、面上留下特殊的晶體印痕。 結(jié)核:結(jié)核是巖石中自生礦物的集合體。這種礦物集合體表現(xiàn)為在結(jié)構(gòu)、成分、顏色等方面與圍巖有顯著差別的不規(guī)則團(tuán)塊。它主要是由在未固結(jié)的沉積物中呈溶液狀態(tài)的分散物質(zhì)重新分配和集中并逐漸增長(zhǎng)而成。12. 生物成因構(gòu)造:除了由于生物的死亡、埋藏和保存而留下它們的遺體而形成化石之外,生物在沉積物內(nèi)部或表層活動(dòng)時(shí),常把原來的沉積構(gòu)造加以破壞或變形,而留下它們活動(dòng)的痕跡,這些構(gòu)造稱為生物成因構(gòu)造。 生物遺跡構(gòu)造:指由生物活動(dòng)而產(chǎn)生于沉積物表面或內(nèi)部并具有一定形態(tài)的各種痕跡,包括生物生存期間的運(yùn)動(dòng)、居住、覓食和攝食等行為遺留下的痕跡,因而又稱為痕跡化石或遺跡化石。 生物擾動(dòng)(rodng
30、)構(gòu)造:底棲生物的活動(dòng)使沉積物層理遭到破壞,同時(shí)產(chǎn)生新的構(gòu)造面貌,稱為生物擾動(dòng)構(gòu)造。 植物(zhw)根莖痕跡:植物根呈炭化殘余或枝叉狀礦化痕跡出現(xiàn)在陸相地史中,它們?cè)诿合抵刑貏e常見,是陸相的可靠標(biāo)志。13. 礫巖的成因(chngyn)分類: 濱岸礫巖:主要形成于?;蚝臑I岸地帶,礫石成分單一,以穩(wěn)定組分為主,分選性好,往往以一個(gè)粒級(jí)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),在直方圖上顯示為一個(gè)突出的主峰;磨圓度極好,扁平對(duì)稱的礫石常見,粗礫很少,礫石的最大扁平面向著深水方向傾斜,傾角不大,一般為78,不超過13。礫石長(zhǎng)軸大致與海(湖)岸平行。濱岸礫巖中有時(shí)含濱海的生物化石碎片,但很少含有完整化石。在海侵過程中,這種礫巖常是
31、底礫巖開始部分。礫巖體成層性好,橫向分布穩(wěn)定,呈席狀延伸。 河成礫巖:常見于山區(qū)河流中,多位于河床沉積的底部。礫石成分復(fù)雜,由于搬運(yùn)不遠(yuǎn),故不穩(wěn)定組分仍然存在,??沙霈F(xiàn)由各種巖石成分組分的礫石,雜基中具大量石英、長(zhǎng)石、暗色礦物等砂級(jí)碎屑和泥質(zhì)混入物,分選較差,礫石對(duì)稱性差,礫石最大扁平面向源傾斜,呈疊瓦狀排列,傾角較大,一般1530,長(zhǎng)軸大部分與水流方向垂直,但近岸處多與岸邊平行。河床礫巖化石少見,但有時(shí)可見大的硅化木,一般多呈透鏡體出現(xiàn),其底部可見沖刷現(xiàn)象,有侵蝕切割。下伏巖層的痕跡,呈不平坦的沖刷面。洪積礫巖:礫石較粗大,含較多的中礫級(jí)甚至粗礫級(jí)礫石,分選很差,直方圖上常顯不出特征峰值,磨
32、圓度也低,雜基成分常與礫石成分相似,并多具泥質(zhì),膠結(jié)物多為鈣質(zhì)、鐵質(zhì),巖體多呈透鏡狀或楔狀體,在靠近山麓的巖體一側(cè),切割-充填構(gòu)造很常見,沿剖面向上,礫石成分常伴有規(guī)律的變化。 冰川角砂巖:成分復(fù)雜,常可見新鮮的不穩(wěn)定組分,分選極不好,大的礫石和泥砂混雜,直方圖上呈現(xiàn)多峰,有時(shí)砂泥含量甚多,礫石含量不超過50%,與濱海(湖)礫巖相比具較多的細(xì)粒填隙物,礫石多呈棱角狀,有些碎屑常見幾個(gè)磨平面,從而使角礫巖形狀極為特征。冰川角礫巖的層理不清,常呈塊狀;礫石排列極為紊亂,最大扁平面的傾角很大,甚至直立。 滑塌角礫巖:棱角狀角礫和磨圓礫可同時(shí)存在,這是由于陡崖崩落下來已固結(jié)的巖屑多呈角礫狀,而當(dāng)發(fā)生水
33、下滑動(dòng)時(shí)攜帶來的半固結(jié)底部沉積物很容易成為磨圓礫石。此種角礫巖分選性很差,礫石大小極不一致,由很小的到直徑可達(dá)幾米的都有,厚度變化大,常呈透鏡狀巖體產(chǎn)出。 巖溶角礫巖:角礫通常為板狀碎片及各種大小的石灰?guī)r塊,雜基仍是碳酸鹽質(zhì)的或是風(fēng)化的紅土物質(zhì)。角礫呈高度棱角狀,毫無分選,成分單一,巖溶角礫巖一般因有大量碳酸鹽巖細(xì)礫雜基導(dǎo)致碎屑與雜基之間的區(qū)分不清楚,這種角礫巖厚度變化很大,由幾厘米到十米或更厚,角礫巖層頂、底界特別是底界很明顯。14. 砂巖(sh yn)的分類: 克里寧分類(fn li):(P100,圖7-1)三端(sn dun)元:a 石英+硅質(zhì)巖屑,代表巖石成熟度,即該組分含量越大,巖石
34、成熟度越高,則其搬運(yùn)史越長(zhǎng)b 長(zhǎng)石+高嶺石,代表母巖性質(zhì)c 云母+綠泥石,表示構(gòu)造變動(dòng)的程度,當(dāng)構(gòu)造變動(dòng)大時(shí),母巖風(fēng)化剝蝕得快,碎屑物質(zhì)快速掩埋,因此其中的不穩(wěn)定組分(如云母、綠泥石等)尚能較多地保存 ??朔诸悾海≒100,圖7-2)三端元:a 石英+硅質(zhì)巖(Q)表示沉積來源b 長(zhǎng)石+火山巖屑(F),表示火成來源c 云母+變質(zhì)巖屑(M),表示變質(zhì)來源 建議砂巖分類:P102,圖7-4原則是要考慮三個(gè)主要問題:來源區(qū)的母巖性質(zhì);搬運(yùn)和磨蝕歷史,即巖石成熟度;沉積時(shí)的介質(zhì)物理?xiàng)l件,即流動(dòng)因素。依據(jù):選擇砂巖中的石英、長(zhǎng)石、巖屑和粘土基質(zhì)四種組分。首先按基質(zhì)含量將砂巖分為砂巖和雜砂巖兩大類:前者為基
35、質(zhì)含量小于15%的、分選好的純凈砂巖;后者為基質(zhì)含量大于15%的、分選差的混雜砂巖。在砂巖和雜砂巖中,按照三角形圖解中三個(gè)端元組分 -石英(Q)、長(zhǎng)石(F)及巖屑(R)的相對(duì)含量劃分類型。如長(zhǎng)石大于25%、長(zhǎng)石大于巖屑的為長(zhǎng)石砂巖(雜砂巖)類,巖屑大于25%、巖屑大于長(zhǎng)石的為巖屑砂巖(雜砂巖)類,長(zhǎng)石和巖屑含量都小于25%的為石英砂巖(雜砂巖)類。15. 石英砂巖類特征及成因分析:石英砂巖類最突出特征是石英碎屑占90%以上,石英大都為單晶石英,幾乎均含包裹體,大部分石英碎屑常磨得很圓,表面光澤暗淡呈霧狀,大小均一,分選良好,缺少泥質(zhì)。由于應(yīng)力作用造成的波狀消光,也是單晶石英的一種特征,砂巖在成
36、分結(jié)構(gòu)上的成熟度很高,表明它是接近理論上砂巖演化的終極產(chǎn)物,重礦物含量極少。長(zhǎng)石主要是微斜長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石。巖屑可能只包括少量磨蝕好的燧石和石英巖等。膠結(jié)物大多為硅質(zhì),次為鈣質(zhì)、鐵質(zhì)及海綠石。氧化硅是最常見的膠結(jié)物,常由石英、蛋白石和玉髓組成,碳酸鹽膠結(jié)物以方解石較常見。石英砂巖的顏色大部分灰白色,有些略帶淺紅、淺黃、淺綠等,少數(shù)為較深色調(diào),其顏色主要取決于膠結(jié)物的顏色。波痕和交錯(cuò)層理是石英砂巖的特征構(gòu)造,產(chǎn)狀一般為厚度不大(b d)的穩(wěn)定層狀。隨著長(zhǎng)石和巖屑含量的增加,石英含量相對(duì)減少,石英砂巖過渡為長(zhǎng)石質(zhì)石英砂巖或巖屑質(zhì)石英砂巖。成因:純凈的石英砂巖具有高成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度,主要來
37、自花崗巖徹底(chd)風(fēng)化產(chǎn)物,多形成于有障壁和無障壁的濱 - 淺海砂質(zhì)海岸沉積環(huán)境。在河流或湖泊環(huán)境也可形成長(zhǎng)石石英砂巖、巖屑石英砂巖等。16. 長(zhǎng)石砂巖類特征及成因(chngyn)分析:長(zhǎng)石砂巖類包括長(zhǎng)石砂巖和巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖,長(zhǎng)石砂巖主要由石英和長(zhǎng)石組成,石英含量小于75%,長(zhǎng)石含量大于25%,巖屑含量小于25%。石英顆粒一般不規(guī)則,且磨圓度差。長(zhǎng)石含量較高是本類砂巖的特點(diǎn),為25-100%。長(zhǎng)石中鉀長(zhǎng)石類或酸性斜長(zhǎng)石類均可為主要的長(zhǎng)石,基性長(zhǎng)石少見。長(zhǎng)石砂巖中一般含有大量的云母碎屑,白云母和黑云母兩者都常見,含量可高達(dá)10%以上,重礦物一般比石英砂巖的含量高,成分復(fù)雜,砂巖中含少量粘土基
38、質(zhì),總是很細(xì)而污濁,常被氧化鐵和有機(jī)物污染。巖屑在長(zhǎng)石砂巖中通常作為附屬成分。膠結(jié)物常為鈣質(zhì),有時(shí)為鐵質(zhì),硅質(zhì)較少。較古老的長(zhǎng)石砂巖可顯出石英和長(zhǎng)石的次生加大現(xiàn)象。長(zhǎng)石砂巖的化學(xué)成分與其在花崗巖質(zhì)母巖極其相似,富含Al3O2和K2O。長(zhǎng)石砂巖隨其中巖屑含量的增加,逐漸向巖屑砂巖過渡。成因:長(zhǎng)石砂巖的形成很大程度上取決于母巖成分,首先要有富含長(zhǎng)石的母巖,如花崗巖、花崗片麻巖等,這是長(zhǎng)石砂巖形成的物質(zhì)條件。另外,還需要有利于母巖崩解的條件,主要是構(gòu)造條件和氣候條件。在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)烈地區(qū),形成高差較大的地形起伏,花崗質(zhì)基底隆起,相鄰地帶發(fā)生沉陷,從而使母巖遭受劇烈侵蝕,快速堆積。由于風(fēng)化時(shí)間短暫,主
39、要是物理風(fēng)化使其機(jī)械破碎,抵抗風(fēng)化能力較弱的長(zhǎng)石得以保存下來,在鄰近母巖的沉降帶形成局部很厚的長(zhǎng)石砂巖體。17. 巖屑砂巖灰特征及成因分析:巖屑砂巖類包括巖屑砂巖和長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖。巖屑含量大于25%,長(zhǎng)石含量小于25%,石英含量在75%以下。石英一般也是巖屑砂巖的主要成分,其磨圓度通常比長(zhǎng)石砂巖及雜砂巖中的石英要圓些。長(zhǎng)石含量一般較少,當(dāng)含有較多長(zhǎng)石時(shí),常可見各種斜長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石、條紋長(zhǎng)石和微斜長(zhǎng)石等。碎屑云母常是值得注意的組分,可有黑云母和白云母,云母片一般平行層理面富集,常由于壓實(shí)作用則變形,在相鄰石英顆粒之間成彎曲狀甚至破裂。常見的重礦物有鋯石、電氣石、角閃石、綠簾石、柘榴石等。常有碳酸鹽
40、和氧化硅膠結(jié)物。巖屑砂巖中Al3O2和K2O的含量比較高,這反映了巖屑的泥質(zhì)性質(zhì);Na2O和MgO含量一般較低,有的MgO含量較高是由于有白云母碎屑的緣故。巖屑砂巖一般為淺灰色,灰綠色及灰黑色也常見;分選性及磨圓度均不好。隨長(zhǎng)石含量的增加,巖屑砂巖逐漸向長(zhǎng)石砂巖過渡。成因:巖屑砂巖分布也較廣,估計(jì)占全部砂巖的1/5-1/4. 巖屑砂巖的形成條件與長(zhǎng)石砂巖基本類似,需要有利于不穩(wěn)定物質(zhì)產(chǎn)生和沉積的條件。只有在這種條件下,強(qiáng)烈的物理風(fēng)化和近源快速堆積,才可使大量母巖的崩解產(chǎn)物得以保存。隨著遠(yuǎn)離母巖區(qū),不穩(wěn)定組分分解破壞,穩(wěn)定組分相對(duì)增加,而常過渡為巖屑石英砂巖。18. 雜砂巖類特征及成因分析:雜砂
41、巖一般富含石英,有不同比例的長(zhǎng)石和巖屑,通常含少量云母碎屑。石英一般有棱角,常有顯著的波狀消光,通常構(gòu)成碎屑部分半數(shù)左右。長(zhǎng)石主要是斜長(zhǎng)石,鉀長(zhǎng)石少見。巖屑主要是泥頁(yè)巖、粉砂巖、板巖、千枚巖和云母片巖。碎屑云母,如白云母和黑云母以及綠泥石化的黑云母常見。在許多雜砂巖中,還有方解石、鐵白云石等碳酸鹽礦物。雜砂巖富含基質(zhì),總化學(xué)成分在世界各地都很相似,一般富含SiO2、FeO、Fe2O3、MgO和Na2O,雜砂巖呈暗灰色或黑色,一般是堅(jiān)硬的、固結(jié)良好的砂巖,常具遞變層理和底面印模構(gòu)造,一般與泥巖或板巖呈韻律互層,磨圓度和分選性均不好,顆粒一般呈尖銳棱角狀。成因:雜砂巖的形成條件與長(zhǎng)石砂巖類似,即需
42、要侵蝕、搬運(yùn)及沉積的快速進(jìn)行,這可使物質(zhì)不發(fā)生完全的化學(xué)風(fēng)化。和長(zhǎng)石砂巖一樣,雜砂巖可在不同氣候條件下形成,既可以(ky)形成于濕熱條件,也可以形成于干旱的或寒冷的氣候條件。19. 壓實(shí)作用(物理成巖作用):沉積物沉積后在其上覆水層或沉積層的重荷下,或在構(gòu)造形變應(yīng)力(yngl)的作用下,發(fā)生水分排出、孔隙度降低,體積縮小的作用。20. 壓溶作用:沉積物隨埋藏深度的增加,碎屑顆粒接觸點(diǎn)上所承受的來自上覆層的壓力或來自構(gòu)造作用的側(cè)向(c xin)應(yīng)力超過正常孔隙流體壓力時(shí)(達(dá)22.5倍),顆粒接觸處的溶解度增高,將發(fā)生晶格變形和溶解作用。21. 膠結(jié)作用:從孔隙溶液中沉淀出礦物質(zhì)(膠結(jié)物),將松散
43、的沉積物固結(jié)起來的作用。P12822. 交代作用:指一種礦物代替另一種礦物的現(xiàn)象,實(shí)質(zhì)是體系的化學(xué)平衡及平衡轉(zhuǎn)移問題。標(biāo)志: 礦物假象 幻影構(gòu)造 交叉切割現(xiàn)象 殘留的礦物包體23. 溶解作用:巖石中礦物遇水后不同程度的被溶解。如風(fēng)化礦物遇水,其中鉀(k+)或鈉(Na+)成為可溶性的碳酸鹽或氯化物水溶液。次生孔隙:沉積巖形成后,因淋濾、溶蝕、交代、溶解及重結(jié)晶等作用在巖石中形成的孔隙和縫洞。三、碳酸鹽巖1. 碳酸鹽巖的礦物成分:碳酸鹽巖主要由方解石和白云石兩種碳酸鹽礦物組成。以方解石為主的是石灰?guī)r,以白云石為主的是白云巖。在方解石礦物體系中,除方解石外,還有高鎂方解石、低鎂方解石、文石(霰石)等
44、礦物。其中,高鎂方解石最不穩(wěn)定,文石次之,低鎂方解石較穩(wěn)定。在白云石礦物體系中,除白云石外,還有原白云石。2. 碳酸鹽的構(gòu)造組分:顆粒、泥、膠結(jié)物、生物格架、晶粒 顆粒:按其是否在沉積盆地中形成(xngchng),可分為內(nèi)顆粒(盆內(nèi)顆粒)和外顆粒(盆外顆粒)兩類。內(nèi)顆粒是主要的,外顆粒是次要的。內(nèi)顆粒(kl):a 內(nèi)碎屑:內(nèi)碎屑主要是在沉積盆地中沉積不久的、半固結(jié)或固結(jié)的各種( zhn)碳酸鹽沉積物,受波浪、潮汐水流、風(fēng)暴流、重力流等的作用,破碎、搬運(yùn)、磨蝕、再沉積而成的。b 鮞粒:具有核心和同心層結(jié)構(gòu)的球狀顆粒(正常鮞、表皮鮞、復(fù)鮞、橢形鮞、放射鮞、單晶鮞及多晶鮞、負(fù)鮞)c 藻粒:與藻類有成
45、因聯(lián)系的顆粒(藻鮞、藻灰結(jié)核、藻團(tuán)塊)d 球粒與糞球粒:e 葡萄石、團(tuán)塊、豆粒f 生物顆粒 泥:與顆粒相對(duì)應(yīng)的另一種結(jié)構(gòu)組分,是指泥級(jí)的碳酸鹽質(zhì)點(diǎn),它與粘土巖或粘土質(zhì)砂巖中的粘土是相當(dāng)?shù)?。泥與顆粒的界限,0.005mm?;夷?方解石成分的泥云泥 白云石成分的泥灰泥成因:a 化學(xué)沉淀作用生成的灰泥b 機(jī)械破碎、磨蝕作用生成的灰泥c 生物作用生成的灰泥云泥成因很復(fù)雜 膠結(jié)物:指沉淀于顆粒之間的結(jié)晶方解石或其它礦物。 詳見P158 晶粒:P159 生物格架:主要是指原地生長(zhǎng)的群體生物(如珊瑚、苔蘚、海綿、層孔蟲等),以其堅(jiān)硬的鈣質(zhì)骨骼所形成的骨骼格架3. 石灰?guī)r的分類: ??说氖?guī)r分類方案:三端元
46、:a 異化顆粒,相當(dāng)于通常所說的顆粒。異化顆粒即內(nèi)顆粒,指在沉積盆地或沉積環(huán)境內(nèi)形成的碳酸鹽顆粒。這種顆粒可以是化學(xué)沉積作用形成的,也可以是機(jī)械破碎作用形成的,也可以是生物作用形成的,或是這些作用的綜合產(chǎn)物。b 微晶方解石泥或簡(jiǎn)稱微晶,相當(dāng)(xingdng)通常所說的灰泥或泥晶c 亮晶方解石膠結(jié)(jioji)物或簡(jiǎn)稱為亮晶石灰?guī)r三種類型(lixng):亮晶異化石灰?guī)r、微晶異化石灰?guī)r、微晶石灰?guī)r該方案優(yōu)點(diǎn):把碎屑巖的結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)系統(tǒng)土引入碳酸鹽巖分類方案中。他首先提出異化顆粒和異?;瘜W(xué)巖的觀點(diǎn),異?;瘜W(xué)巖與碎屑相似,也由顆粒(異化顆粒)、充填物(微晶方解石泥)、膠結(jié)物(亮晶方解石膠結(jié)物)組成,其除了
47、是化學(xué)沉淀成因的以外,還受水動(dòng)力條件控制,他還創(chuàng)建了一整套全新的石灰?guī)r結(jié)構(gòu)分類和術(shù)語(yǔ)系統(tǒng),如內(nèi)碎屑亮晶石灰?guī)r。缺點(diǎn):1. 福克分類基本上是三端元分類,但在這三個(gè)端元中,只有異化顆粒和微晶方解石泥是獨(dú)立的結(jié)構(gòu)組分,而亮晶方解石膠結(jié)物則不是一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)組分,因此,他的分類實(shí)質(zhì)上是兩端元的分類2. 未考慮重結(jié)晶作用的影響3. “清規(guī)戒律”太多,制造了許多不必要的人為麻煩,不利于應(yīng)用4. 用“正?;瘜W(xué)巖”和“異?;瘜W(xué)巖”這些非描述性的成因術(shù)語(yǔ)對(duì)巖石類型概括并不恰當(dāng),甚至還有錯(cuò)誤。但總的來看,??朔诸愡€是一個(gè)很好的分類,因?yàn)樗暮诵挠^點(diǎn)是新的,是正確的,這一分類的歷史和現(xiàn)實(shí)意義都很大。亮晶異化石灰?guī)r:
48、主要由異化顆粒組成,其粒間孔隙主要為亮晶方解石充填,或者異常為孔隙,僅含很少量的微晶方解石泥,這種石灰?guī)r是在水動(dòng)力條化學(xué)件很強(qiáng)的沉積環(huán)境中形成的。巖 微晶異化石灰?guī)r:主要由異化顆粒和微晶方解石泥組成,不含或很少含亮晶方解石膠結(jié)物。形成這種石灰?guī)r的水動(dòng)力條件比亮晶異化石灰?guī)r弱很多。正常化學(xué)巖微晶石灰?guī)r:幾乎全由微晶方解石泥組成,這是水動(dòng)力條件很弱的沉積由生物格架所組成的礁石灰?guī)r。 鄧哈姆石灰?guī)r分類方案:鄧哈姆的分類,對(duì)于顆粒-灰泥石灰?guī)r來說,是兩端元組分的分類。這兩個(gè)端元是顆粒和泥。鄧哈姆還根據(jù)顆粒和泥的相對(duì)含量,把常見的顆粒-灰泥石灰?guī)r分為四類,即顆粒巖、泥質(zhì)顆粒巖、顆粒質(zhì)泥巖、泥巖。顆粒巖幾
49、乎全由顆粒組成,不含泥或含泥很少;泥質(zhì)顆粒巖主要由顆粒組成,顆粒與顆粒是相互接觸的,其粒間孔隙中充填著泥。這兩種巖石是顆粒支架的,即顆粒是巖石的主體,構(gòu)成巖石的基本格架。顆粒質(zhì)泥巖主要由泥組成,還含有少量顆粒,這些顆粒分散于泥中,互不相接。泥巖幾乎全是泥。這兩種巖石都是泥支架的。顆粒巖是高能環(huán)境的產(chǎn)物,泥是低能環(huán)境的產(chǎn)物,顆粒質(zhì)泥巖(n yn)和泥質(zhì)顆粒巖介于前兩者之間。此外,鄧哈姆還分出兩類特殊(tsh)的石灰?guī)r類型,即粘結(jié)巖和結(jié)晶碳酸鹽巖。 馮增昭的分類(fn li)方案:馮增昭首先把石灰?guī)r分為三個(gè)大的結(jié)構(gòu)類型,即I.顆粒-灰泥石灰?guī)rII.晶粒石灰?guī)rIII.生物格架-礁石灰?guī)r。在第I大類中
50、,他根據(jù)顆粒含量,把顆粒-灰泥石灰?guī)r劃分為顆粒石灰?guī)r、顆粒質(zhì)石灰?guī)r、含顆粒石灰?guī)r以及無顆粒石灰?guī)r。他還根據(jù)顆粒-灰泥的相對(duì)含量,以90%(10%),75%(25%),50%(50%),25%(75%),10%(90%)為界限,把顆粒-灰泥石灰?guī)r再細(xì)分為顆粒石灰?guī)r、含灰泥顆粒石灰?guī)r、灰泥質(zhì)顆粒石灰?guī)r、顆粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r、含顆?;夷嗍?guī)r、灰泥石灰?guī)r。在顆粒-灰泥石灰?guī)r類型中,還可根據(jù)顆粒類型,再進(jìn)行細(xì)分。4. 白云巖的生成機(jī)理: 原生沉淀作用:真正以化學(xué)沉淀的方式從水體中直接沉淀出來的白云石,爭(zhēng)議較多。 毛細(xì)管濃縮作用 準(zhǔn)同生白云化作用:在熱帶地區(qū)的潮上帶,剛沉積不久的表層碳酸鹽沉積物,主要是文石
51、。這些沉積物還疏松的,其粒間充滿著水,這些粒間水,開始階段是正常的海水。由于該地區(qū)氣候干熱,蒸發(fā)作用強(qiáng)烈,這些粒間水就不斷土向空氣中散發(fā)。同時(shí),海水又通過毛細(xì)管作用,源源不斷地補(bǔ)充到這些疏松的沉積物的顆粒之間,久而久之,這些粒間水的含鹽度變大了,正常的海水就變成了鹽水。從中首先沉淀出來的是石膏,也可能還有一些其他鹽類礦物。石膏的沉淀使粒間水或表層積水的Mg/Ca比率大大提高。正常海水的Mg/Ca比率約3:14:1,而干熱地區(qū)潮上帶表層沉積物的粒間水或表層積水的Mg/Ca比率可達(dá)20:1甚至更高。這種高鎂的粒間鹽水或表層水經(jīng)常與文石顆粒相接觸,使文石被交代,被白云化,轉(zhuǎn)化為白云石。這就是白云化作
52、用,或稱準(zhǔn)同生交代作用。 回流滲透白云化作用:在潮上地帶形成的高鎂粒間鹽水,當(dāng)其對(duì)表層沉積物的白云化基本完了時(shí),產(chǎn)生這種高鎂鹽水的地質(zhì)條件還仍繼續(xù)存在,多余的高鎂鹽水在地表就無“用武之地”了,它必然會(huì)向下回流。由于這種高鎂鹽水的相對(duì)密度較大,當(dāng)?shù)乇頍o出路時(shí),其向下回流滲透是必然的。這種向下滲透的高鎂鹽水,在其穿過下伏的碳酸鈣沉積物或石灰?guī)r時(shí),必然會(huì)使它們白云化,從而形成白云巖或部分白云化的石灰?guī)r。這就是回流滲透白云化作用。 混合白云化作用在5%的海水和95%的地下水混合時(shí),白云石已經(jīng)飽和,但方解石不飽和;在30%的海水和70%的地下水混合時(shí),白云石當(dāng)然早就過飽和了,但方解石仍然不飽和。因此(y
53、nc),在海水為5%30%的混合液范圍內(nèi),將發(fā)生方解石被白云石交代的作用,這就是混合白云化作用。 埋藏(micng)白云化作用溫度升高有利于白云石的形成(xngchng)。在地下較深處,溫度較高,白云石可以形成,并作為砂巖的膠結(jié)物出現(xiàn)。四、沉積相1. 沉積相:沉積環(huán)境及在該環(huán)境中形成的沉積巖(物)特征的綜合。自然地理環(huán)境-包括海、陸、河、湖、沼澤、冰川、沙漠等的分布及地勢(shì)高低氣候條件 包括冷、熱、干旱、潮濕沉積環(huán)境:構(gòu)造條件 包括大地構(gòu)造背景及沉積盆地的隆起與拗陷沉積介質(zhì)的物理?xiàng)l件 包括介質(zhì)的性質(zhì)(如水、風(fēng)、冰川、清水、渾水、濁流)、運(yùn)動(dòng)方式和能量大小以及水介質(zhì)的溫度和深度介質(zhì)的地球化學(xué)條件
54、包括介質(zhì)的氧化還原電位(Eh)、酸堿度(pH)以及介質(zhì)含鹽度。沉積巖特征包括:巖性特征(如顏色、物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、巖石類型及其組合)古生物特征(如生物的種屬、數(shù)量和生態(tài))地球化學(xué)特征沉積巖的這些特征是相應(yīng)各種環(huán)境條件的物質(zhì)記錄,通常也稱為相標(biāo)志。巖相:一定沉積環(huán)境中形成的巖石或巖石組合,它是沉積相的主要組成部分。2. 相序定律:相序:從一種相過渡到另一種相的一系列相的關(guān)系或相的有序組合。相序定律(沃爾索相律):只有那些沒有間斷的、現(xiàn)在能看到的相互鄰接的相和相區(qū),才能重疊在一起?;蛘哒f,只有在橫向上成因相近且緊密相鄰而發(fā)育著的相,才能在垂向上依次疊復(fù)出現(xiàn)而沒有間斷。3. 相模式:以相序遞變規(guī)
55、律為基礎(chǔ),以現(xiàn)代沉積環(huán)境和沉積物特征的研究為依據(jù),從大量的研究實(shí)例中,對(duì)沉積相的發(fā)育和演化加以高度的概括,歸納出帶有普遍意義的沉積相的空間組合形式。標(biāo)準(zhǔn)相模式就起到的作用: 從比較的目的來說,它必須起到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的作用 對(duì)于進(jìn)一步觀察(gunch)來說,它必須起到提綱和指南的作用 對(duì)于新的研究(ynji)地區(qū)來說,它必須起到預(yù)測(cè)的作用 對(duì)于(duy)所代表的環(huán)境或系統(tǒng)的水力學(xué)解釋來說,它必須起到一個(gè)基礎(chǔ)的作用5. 沖積扇: 沖積扇:在氣候干熱、地殼升降運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)烈的地區(qū),風(fēng)化、剝蝕作用劇烈,其形成的產(chǎn)物被山區(qū)的暫時(shí)性水流(雨水或洪水)或山區(qū)河流帶走。當(dāng)水流流出山口,地形坡度急劇變緩,水流向四方散開
56、,流速驟減,碎屑物質(zhì)大量沉積,形成錐狀或扇狀堆積體,稱為洪積錐或洪積扇,也稱沖積扇。 根據(jù)地貌特征和沉積特征,分扇根、扇中、扇緣三個(gè)亞相 一般特征:沖積扇在空間上是一個(gè)沿山口向外伸展的巨大錐形沉積體,錐體頂端指向山口,錐底向著平原,其延伸長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)百米至百余公里。在縱向剖面上,沖積扇呈下凹透鏡狀或呈楔形,橫剖面上為上凸形,其表面坡度在近山口的扇根處可達(dá)510,遠(yuǎn)離山口變緩,為26,其沉積物的厚度變化范圍可從幾米到8000m左右,沖積扇可單個(gè)出現(xiàn),但大多數(shù)情況下由多個(gè)沖積扇沿著山系的前緣在橫向上彼此聯(lián)結(jié),形成沖積扇復(fù)合體,其延伸可達(dá)數(shù)百千米。 沉積物分河道沉積、漫流沉積、篩狀沉積和泥石流沉積。
57、識(shí)別標(biāo)志:a 巖性:變化較大,顏色偏紅。大多數(shù)沖積扇以礫石沉積為主,礫石間充填砂、粉砂和粘土級(jí)的碎屑。近端扇(扇根)以礫、砂巖為主,至遠(yuǎn)端扇砂、粉砂和粘土含量增多,常見碳酸鹽、硫酸鹽等礦物,如方解石、石膏。b 結(jié)構(gòu):以含大量礫石為特征。礫石磨圓一般較差,較大粒徑的礫石與較小粒徑的砂、泥相互混雜接觸。c 粒度特征:沖積扇砂質(zhì)沉積物的概率曲線一般分三級(jí):滾動(dòng)組分含量為130%,跳躍組分含量5060%,懸浮組分含量為1030%。從扇根向扇緣方向,滾動(dòng)組分和跳躍組分含量降低,懸浮組分含量增高。d 生物化石:幾乎不含動(dòng)植物化石,也很少含有機(jī)質(zhì)。e 沉積構(gòu)造:泥石流沉積顯示塊狀層或不顯層理,細(xì)粒泥質(zhì)沉積物
58、可見有薄的水平層理,粗粒碎屑沉積有時(shí)亦可見不太明顯和不太規(guī)則的交錯(cuò)層理。f 垂向?qū)有蚺c沉積相組合:當(dāng)沖積扇向源區(qū)退積,形成下粗上細(xì)的退積正旋回層序,否則相反。在橫向上,向源區(qū)方向沖積扇與殘積、坡積相鄰接,向沉積區(qū)常與沖積平原組合或風(fēng)成-干鹽湖相相接,與河流或湖泊、沼澤沉積呈超覆或舌狀交錯(cuò)接觸,甚至形成水下扇或扇三角洲。 按所處氣候帶不同(b tn),分濕潤(rùn)型沖積扇和干旱型沖積扇濕潤(rùn)型沖積扇:?jiǎn)蝹€(gè)扇體大,表面積是干旱(gnhn)型沉積扇的數(shù)百倍,最大面積可達(dá)16000km2,扇體中河流作用(zuyng)明顯,發(fā)育河流作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。濕潤(rùn)型沖積扇分布區(qū)年降雨量為15002500mm,沉積速度
59、可高達(dá)57.5m/年。干旱型沖積扇:呈面積較小的錐形體,扇體面積小于100km2,扇根處沉積厚度大,向扇緣處沉積厚度減薄。干旱型沖積扇地處降雨量小的干熱氣候帶,季節(jié)性暴風(fēng)或高山積雪融化形成間歇性河流,這些河流攜帶大量沉積物,主要以泥石流形式在山口處大量堆積。6. 河流相: 按地形及坡降,分為山區(qū)河流和平原河流山區(qū)河流:地形高差和坡降大,向源侵蝕作用強(qiáng)烈,河岸陡而河谷深,河道直而支流少,水流急而沉積物粗平原河流:地形高差和坡降小,向源侵蝕作用停止,側(cè)向侵蝕強(qiáng)烈,河道彎曲而支流多,故平原河流多為彎曲河流。 按發(fā)育階段,分幼年期、壯年期、老年期幼年期河流:屬河流發(fā)育的初期階段,山區(qū)河流多屬此類型壯年
60、期或老年期河流:多屬平原河流 河道分岔參數(shù):每個(gè)平均蛇曲波長(zhǎng)中河道砂壩的數(shù)目 河道彎曲度:河道長(zhǎng)度與河谷長(zhǎng)度之比,臨界值小于或等于1.5為低彎度河,大于1.5為高彎度河單河道(河道分岔參數(shù)1)多河道(河道分岔參數(shù)1)低彎度(彎度指數(shù)1.5)平直河辮狀河高彎度(彎度指數(shù)1.5)曲流河(蛇曲河)網(wǎng)狀河 根據(jù)環(huán)境和沉積物特征將曲流河相劃分為河床、堤岸、河漫、牛軛湖四個(gè)亞相曲流河沉積的垂向模式(沃克):P247圖18-8第一沉積單元為塊狀含礫砂巖或礫巖,屬河床底部滯留沉積,與下伏巖層呈沖刷侵蝕接觸,底部具有明顯的沖刷面,粗砂巖中含泥礫,可見不清晰的大型槽狀交錯(cuò)層理。第二沉積單元為大型槽狀交錯(cuò)層理的中、
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