沉積巖石學(xué)：緒論

1、沉積巖石學(xué)沉積巖石學(xué) 課程簡(jiǎn)介 授課內(nèi)容1.課程性質(zhì)“地質(zhì)工程”本科生的專業(yè)選修課 地質(zhì)學(xué)三大支柱課程之一一、沉積巖石學(xué)課程介紹2.教學(xué)目標(biāo)掌握沉積巖的形成理論及其分布規(guī)律理論知識(shí)。掌握主要類型沉積巖的巖性特征，觀察和描述方法，分類和命名原則，并初步掌握沉積巖的常規(guī)鑒定方法。為學(xué)好后續(xù)專業(yè)課程和畢業(yè)后進(jìn)行資源勘查工作打下良好的基礎(chǔ)。一、沉積巖石學(xué)課程介紹2.教學(xué)基本要求深入了解沉積巖石學(xué)的基本理論和基本知識(shí)，掌握沉積巖的形成過(guò)程、沉積巖的分類及各主要類型沉積巖的主要特征，并能夠用肉眼和偏光顯微鏡鑒定、描述各類沉積巖，掌握沉積相的相標(biāo)志及各種沉積相的主要特征。 一、沉積巖石學(xué)課程介紹4.教材選用

2、沉積巖石學(xué)，朱筱敏， 石油工業(yè)出版社 自編配套實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書一、沉積巖石學(xué)課程介紹沉積巖石學(xué)（第二版）上、下冊(cè)馮增昭 主編石油工業(yè)出版社1986年主要參考書之一一、沉積巖石學(xué)課程介紹中國(guó)沉積學(xué)馮增昭等主編石油工業(yè)出版社1994年主要參考書之一一、沉積巖石學(xué)課程介紹中國(guó)沉積學(xué)其他參考書沉積巖石學(xué)，劉寶珺主編，地質(zhì)出版社，1982。 沉積巖石學(xué)，曾允孚、夏文杰主編，地質(zhì)出版社，1986。碎屑巖沉積相及沉積環(huán)境，孫永傳、李蕙生編，地質(zhì)出版社，1986。碳酸鹽巖沉積相及沉積環(huán)境，賈振遠(yuǎn)、李之琪編，地質(zhì)大學(xué)出版社，1989。Sedimentary Environments and Facies， Readi

3、ng H G，Blackwell Scientific Publication，Oxford，1986.Sedimentary Petrology（英文輔助教材），何幼斌編，江漢石油學(xué)院，2003。5.教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配一、沉積巖石學(xué)課程介紹 項(xiàng) 目 學(xué) 時(shí) 數(shù)分章題目（或每部分題目）學(xué)時(shí)分配合計(jì)講課 實(shí)驗(yàn) 錄像 習(xí)題 討論第一章緒論22第二章沉積巖的形成及演化 66第三章碎屑巖 4812第四章礫巖和角礫巖 426第五章砂巖及粉砂巖 224第六章粘土巖 224第七章火山碎屑巖 224第八章碳酸鹽246考試22合 計(jì)2820486.教學(xué)方法與手段一、沉積巖石學(xué)課程介紹教學(xué)方法： 講授、問(wèn)題、演示

4、、對(duì)比教學(xué)手段：多媒體、巖石標(biāo)本及薄片、顯微鏡7.學(xué)習(xí)方法重實(shí)踐，勤觀察，多思考一、沉積巖石學(xué)課程介紹8.考核辦法總評(píng) = 期末考試70% 平時(shí)成績(jī)30%一、沉積巖石學(xué)課程介紹平時(shí)成績(jī)：出勤及表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)成績(jī)講授部分第一章 緒論（Introduction）一、沉積巖的基本概念及基本特征 二、沉積巖的分布三、沉積巖石學(xué)的基本概念、研究?jī)?nèi)容及研究方法 四、沉積巖石學(xué)和沉積學(xué)的發(fā)展趨勢(shì) 五、沉積巖的分類 本章重點(diǎn) 1、沉積巖、沉積巖石學(xué)的概念 2、地殼表層條件 3、沉積巖的分類一、沉積巖的基本概念及基本特征1. 基本概念 沉積巖（sedimentary rock）是組成巖石圈的三大類巖石（巖

5、漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖）之一。它是在地殼表層條件下，由母巖的風(fēng)化產(chǎn)物、火山物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)、宇宙物質(zhì)等沉積巖的原始物質(zhì)成分，經(jīng)過(guò)搬運(yùn)作用、沉積作用以及沉積后作用而形成。 三大類巖石關(guān)系巖石循環(huán)(the rock recycle)火成巖沉積巖變質(zhì)巖 巖石循環(huán)（the rock cycle):三大類巖石的相互轉(zhuǎn)換長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院School of Geoscience, Yangtze University地殼表層指大氣圈的下層、水圈和生物圈的全部以及巖石圈的上層，稱“沉積巖生成圈”或“沉積圈”。地球系統(tǒng)的組成（東京大學(xué)Asahiko Taira） 范圍 大氣圈水圈生物圈巖石圈地殼表層沉積圈地殼表

6、層特征溫度：“常溫”，-70（北極圈維爾霍揚(yáng)斯克）85 （非洲中部）壓力：“常壓”，120atm，海平面至200m深的淺海底20atm。 水和大氣的作用：水和大氣是母巖風(fēng)化的主要營(yíng)力，也是母巖風(fēng)化產(chǎn)物以及火山物質(zhì)等搬運(yùn)和沉積的主要介質(zhì)；絕大多數(shù)的沉積巖都是在水體中沉積的。此外，還有“風(fēng)成巖”、“冰磧巖”。 生物作用和生物化學(xué)作用：沉積巖形成的重要影響因素，有的沉積巖是由生物遺體組成的生物巖，如生物礁石灰?guī)r、硅藻巖和煤等?！吧锘瘜W(xué)巖”：是在生物作用的影響下或參與下，通過(guò)生物化學(xué)作用形成的沉積巖。事件沉積作用：沉積物重力流和濁積巖、風(fēng)暴沉積作用和風(fēng)暴巖、洪水沉積作用和洪水巖、等深流沉積作用和等深

7、積巖、地震沉積作用和震積巖、火山爆發(fā)沉積作用和火山碎屑沉積巖以及隕石雨作用和隕石巖等。地殼表層特征母巖（source rock）主要是指早于該沉積巖而存在的巖漿巖、變質(zhì)巖和較老的沉積巖。從最根本的意義上說(shuō)，從地球發(fā)展歷史的角度來(lái)看，沉積巖的母巖應(yīng)該是巖漿巖。件下，在水、大氣、生物、生物化學(xué)以及重力的作用下，主要由母巖的風(fēng)化產(chǎn)物，同時(shí)也有火山物質(zhì)、生物及宇宙物質(zhì)，大都經(jīng)過(guò)搬運(yùn)作用、沉積作用以及沉積后的成巖作用，所形成的巖石。沉積巖是在地殼表層的溫度和壓力條2. 沉積巖的基本特征（1）礦物成分的特點(diǎn)：沉積巖中已發(fā)現(xiàn)的礦物達(dá)160種以上，但常見(jiàn)的只有20余種。而在一種巖石中主要的（造巖）礦物只有13

8、種，通常不超過(guò)56種。長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院School of Geoscience, Yangtze UniversityQuartzCalcite（calc spar）Hornblende沉積巖和巖漿巖的平均礦物成分（百分含量）礦 物沉積巖利思與米德（1915） 克里寧（1948）橄 欖 石普通角閃石普通輝石2.651.6012.90長(zhǎng)石石英15.5734.807.5031.5049.2920.40云母+綠泥石氧化鐵礦物20.404.1019.003.007.764.6玉髓9.00粘土礦物碳酸鹽礦物9.2213.637.5020.50石碳其膏質(zhì)它0.970.730.583.000.88巖漿巖

9、（65%花崗巖+35%玄武巖）沉積巖和巖漿巖的礦物成分有繼承性也有差異性（2）化學(xué)成分的特點(diǎn)：沉積巖和巖漿巖的平均化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)十分接近，這是因?yàn)槌练e巖基本上是由巖漿巖的風(fēng)化產(chǎn)物所生成，但二者仍有很大差別。氧化物SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5ZrOCr2O3CO2H2O其它合計(jì)克拉克(1924)57.950.5713.393.472.082.655.891.132.860.135.383.2398.73舒科夫斯基(1952)59.170.7714.476.320.990.801.859.901.762.770.2299.02沉 積 巖克里寧(1

10、941)58.160.9415.938.580.643.586.261.852.850.2699.01巖漿巖(克拉克, 1924)59.121.0515.34 3.08 3.80 0.123.495.083.843.13 0.300.0390.055 0.1021.150.304100.00沉積巖和巖漿巖的平均化學(xué)成分按氧化物百分含量表層條件決定了沉積巖的化學(xué)成分含量不同于巖漿巖繼承性決定了巖漿與沉積巖有相似的化學(xué)成分（3）結(jié)構(gòu)構(gòu)造的特點(diǎn)：沉積巖的結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn)取決于其形成方式由機(jī)械搬運(yùn)和機(jī)械沉積形成的沉積巖具有：“碎屑結(jié)構(gòu)”（由機(jī)械破碎的陸源碎屑組成的巖石）“火山碎屑結(jié)構(gòu)”（由火山噴發(fā)形成的

11、的碎屑組成的巖石）“泥狀結(jié)構(gòu)”（由機(jī)械懸浮沉積或膠體凝聚所形成的巖石）由機(jī)械作用形成的內(nèi)源巖具有“粒屑結(jié)構(gòu)”由化學(xué)和生物化學(xué)作用形成的巖石具有“結(jié)晶粒狀（晶粒）結(jié)構(gòu)”由生物作用形成的巖石具有“生物結(jié)構(gòu)”“碎屑結(jié)構(gòu)”（由機(jī)械破碎的陸源碎屑組成的巖石）長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院School of Geoscience, Yangtze University“火山碎屑結(jié)構(gòu)”（由火山噴發(fā)的碎屑組成的巖石）“泥狀結(jié)構(gòu)”（由化學(xué)風(fēng)化形成的陸源粘土組成的巖石）由機(jī)械作用形成的內(nèi)源巖具有“粒屑結(jié)構(gòu)”由化學(xué)和生物化學(xué)作用形成的巖石具有“結(jié)晶粒狀（晶粒）結(jié)構(gòu)”奧陶系震旦角石中的方解石結(jié)晶由生物作用形成的巖石具有“生物結(jié)

12、構(gòu)”極大部分沉積物是在流體（水、空氣）中進(jìn)行搬運(yùn)和沉積的，因此在沉積巖中常常具有成層構(gòu)造和層面構(gòu)造。特別是層理構(gòu)造，在巖漿巖中除少數(shù)情況（層狀火成巖）外很少見(jiàn)到，所以層理構(gòu)造是沉積巖的基本構(gòu)造特征。此外，各種層面構(gòu)造、縫合線、疊錐、疊層構(gòu)造等也是沉積巖所特有的。層理構(gòu)造長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院School of Geoscience, Yangtze University層理構(gòu)造層面構(gòu)造長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院School of Geoscience, Yangtze University層理構(gòu)造火成巖的構(gòu)造塊狀構(gòu)造（massive structure）斑雜構(gòu)造（taxitic structure）球

13、狀構(gòu)造（orbicular structure）氣孔構(gòu)造（fumarolic structure）杏仁構(gòu)造（amygdaloidal structure）柱狀節(jié)理構(gòu)造（columnar joint structure）枕狀構(gòu)造（pillow structure）二、沉積巖的分布面積：陸地面積的大約3/4為沉積巖所覆蓋，而海底的面積幾乎全部為沉積物所覆蓋。體積：V=4.4億km3 （Pettijohn，1975），約占巖石圈體積的5%。厚度：變化很大，0幾十公里，地槽區(qū)厚，地臺(tái)區(qū)薄。如高加索地區(qū)，僅Mz+Cz = 2830km厚。 其平均厚度為735m（Pettijohn，1975）。類型：自然

14、界分布最多的是粘土巖（頁(yè)巖、泥巖），其次是砂巖和石灰?guī)r，它們約占沉積巖總量的95%以上。與沉積巖有關(guān)的礦產(chǎn)據(jù)國(guó)際地質(zhì)學(xué)會(huì)統(tǒng)計(jì)資料世界資源總儲(chǔ)量的7585%是沉積和沉積變質(zhì)成因的。 石油、天然氣、煤、油頁(yè)巖等可燃性有機(jī)礦產(chǎn)以及鹽類礦產(chǎn)幾乎均為沉積成因。 鐵礦的90%、鉛鋅礦的4050%、銅礦的2530%、錳礦和鋁礦的絕大部分以及其它許多金屬和非金屬礦產(chǎn)均為沉積或沉積變質(zhì)成因的。三、沉積巖石學(xué)的基本概念、研究?jī)?nèi)容及研究方法1. 概念 沉積巖石學(xué)（sedimentary petrology）是研究沉積巖（物）的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、分類及其形成過(guò)程以及沉積環(huán)境和分布規(guī)律的一門科學(xué)。 煤、石油、天然氣、

15、油頁(yè)巖、鹽類生成于沉積巖中，絕大部分也儲(chǔ)集于沉積巖中；其實(shí)，它們本身也是一種“沉積巖”，只不過(guò)是液態(tài)和氣態(tài)罷了。古生物學(xué)地層學(xué)巖漿巖石學(xué)巖石學(xué)變質(zhì)巖石學(xué)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)沉積巖石學(xué)地質(zhì)學(xué)沉積巖石學(xué)巖石學(xué)的范疇沉積學(xué)基本上可以與巖石學(xué)并列2. 研究?jī)?nèi)容 （1）全面地研究沉積巖（物）的物質(zhì)組份、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、分類命名、巖體產(chǎn)狀和巖層之間的接觸關(guān)系，為闡明其成因及分布規(guī)律提供依據(jù)。 （2）探討沉積巖的形成機(jī)理，包括風(fēng)化作用、搬運(yùn)作用、沉積作用以及沉積后的變化等。 （3）進(jìn)行沉積環(huán)境的分析。主要是根據(jù)沉積巖的物質(zhì)組份與原生的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)以及空間分布的狀況，恢復(fù)沉積物形成時(shí)的古地理環(huán)境以及大地構(gòu)造的環(huán)境。研究意義

16、（1）對(duì)各種礦產(chǎn)資源的工業(yè)發(fā)展起著很大的推動(dòng)作用沉積圈蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)和能源資源有些沉積巖本身就是多種工業(yè)的主要原料或輔助材料沉積物和沉積巖是重要的地下蓄水層（2）沉積巖在地表分布廣泛，在地質(zhì)歷史時(shí)期中延續(xù)的時(shí)間極長(zhǎng)，成為研究地球發(fā)展和演化歷史的重要材料。沉積巖（含沉積物）是地球上出露最多的巖石?！熬冋摗被颉艾F(xiàn)實(shí)主義原理”以“將今論古”作為其認(rèn)識(shí)論的基礎(chǔ)，但在當(dāng)代地球上, 人們所能目睹并身歷其境的地質(zhì)作用過(guò)程并不多。只有沉積環(huán)境和沉積作用，才是人類認(rèn)識(shí)自然的天然實(shí)驗(yàn)室。因此，在地質(zhì)學(xué)的發(fā)展歷史中，沉積巖石學(xué)一直占有十分重要的地位。3. 沉積巖的研究方法（1）野外研究方法：野外觀察和描述，初步

17、鑒定沉積巖的巖性、原生沉積構(gòu)造、巖層產(chǎn)狀和厚度，確定巖層之間的接觸關(guān)系及其成因標(biāo)志。綜合大洋鉆探計(jì)劃（IODP）中國(guó)新疆及中亞遙感地圖 在覆蓋區(qū)：巖心觀察和描述，利用測(cè)井、錄井資料進(jìn)行巖性、電性、物性和含油氣性分析，經(jīng)常使用的測(cè)井曲線是SP、微電極、感應(yīng)、自然伽馬、密度、聲波以及地層傾角測(cè)井等。（2）室內(nèi)研究最基本的方法： 顯微鏡薄片法常用的其他方法： 粒度分析、重礦物分析、不溶殘?jiān)治觥岱治?、化學(xué)分析、光譜分析、陰極發(fā)光顯微鏡、同位素分析、掃描電鏡、X射線衍射分析、圖像分析、電子探針、原吸收光譜、紅外光譜、氣相色譜和古地磁等。第二節(jié) 沉積巖石學(xué)的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)代就開始了。 人類對(duì)于沉

18、積巖的認(rèn)識(shí)和利用，早在石器時(shí)代就開始了。 19世紀(jì)后半葉，沉積巖石學(xué)作為一門獨(dú)立的地 質(zhì) 學(xué) 科 出 現(xiàn) 。 1850 年 英 國(guó) 地 質(zhì) 學(xué) 家 索 比（Sorby ，18261908 ）首先使用顯微鏡研究沉積巖，沉積巖的研究由宏觀微觀，這是一個(gè)革命性的發(fā)展。一、歷史與現(xiàn)狀（History and present state） 18世紀(jì)下半葉，近代地質(zhì)學(xué)建立的初期，發(fā)生了水成學(xué)派（德國(guó)Werner A.G.，17491817）與火成學(xué)派（英國(guó)Hutton J.，17261797）的大論戰(zhàn)。 20世紀(jì)上半葉，沉積巖石學(xué)有了較全面的發(fā)展，出現(xiàn)了一系列沉積巖石學(xué)的專著。 1913年，Hatch的沉

19、積巖石學(xué)，標(biāo)志著沉積巖石學(xué)作為一門獨(dú)立的地球科學(xué)分支學(xué)科的誕生。 1922年，Milner所著沉積巖石學(xué)導(dǎo)論問(wèn)世 。 1925年，Twenhofel主編的沉積作用教程問(wèn)世，6年后沉積作用教程再版，以后又多次重版。 1949年，Pettijohn編寫了沉積巖。出現(xiàn)了一系列沉積巖石學(xué)的專著。 第一個(gè)進(jìn)展是Kuenen and Miliorini（1950）關(guān)于濁流學(xué)說(shuō)的提出 。 20世紀(jì)50年代，在沉積巖石學(xué)領(lǐng)域里有兩個(gè)重大的甚至可以說(shuō)是革命性的進(jìn)展 。 第二個(gè)進(jìn)展是Folk（1959，1962）關(guān)于碳酸鹽巖中異化顆粒和異化沉積觀點(diǎn)以及石灰?guī)r新分類方案的提出 。 觀點(diǎn)與沉積作用的結(jié)合對(duì)沉積盆地分析

20、出現(xiàn)一個(gè)新的熱潮。 區(qū)域性的學(xué)術(shù)討論會(huì)日趨頻繁 。 6070 年代以后出現(xiàn)的風(fēng)暴巖和風(fēng)暴流沉積、等深流沉積、震積作用以及90年代出現(xiàn)的內(nèi)波和內(nèi)潮汐沉積等學(xué)說(shuō)，都是繼濁流沉積之后的重大進(jìn)展。 觀點(diǎn)與沉積作用的結(jié)合對(duì)沉積盆地分析出現(xiàn)一個(gè)新的熱潮。 區(qū)域性的學(xué)術(shù)討論會(huì)日趨頻繁 。 觀點(diǎn)與沉積作用的結(jié)合對(duì)沉積盆地分析出現(xiàn)一個(gè)新的熱潮。 區(qū)域性的學(xué)術(shù)討論會(huì)日趨頻繁 。 IAS （ International AssociationOf Sedimentologists，總部設(shè)在荷蘭） SEPM（ Society of Economic Paleontologists and Mineralogists，

21、美國(guó)） 國(guó)際性和區(qū)域性的沉積巖石學(xué)專業(yè)刊物和總結(jié)性專著大量出現(xiàn)Journal of Sedimentary PetrologySedimentologySedimentary Geology 夢(mèng)溪筆談?dòng)涊d：沈括出使遼國(guó)經(jīng)過(guò)太行山麓時(shí)，見(jiàn)山壁中間有由卵石和螺殼組成的堆積層，便斷定這里是古時(shí)的海邊。只有在海濱環(huán)境，才會(huì)出現(xiàn)海洋生物的貝殼，而渾圓的卵石，必然是波浪長(zhǎng)久沖刷的結(jié)果。因此，如今距離海岸千里之遙的太行山一帶，在過(guò)去曾是茫茫大海。沈括進(jìn)一步推斷，現(xiàn)在太行山與大海之間的華北平原，是由黃河、漳河等河流攜帶著混濁的泥沙，年復(fù)一年地向東沉積而成的。二、我國(guó)沉積巖石學(xué)的歷史與現(xiàn)狀北宋沈括（103110

22、95） 我國(guó)的沉積巖石學(xué)及沉積學(xué)起步較晚， 是在國(guó)外沉積巖石學(xué)及沉積學(xué)的影響下才逐步發(fā)展起來(lái)的。 1949年以前，主要學(xué)習(xí)英美50年代以前的著作，成果不大 。 1949以后（解放初期），主要學(xué)習(xí)蘇聯(lián)。 1961年北京石油學(xué)院巖礦教研室編寫出版了我國(guó)第一本沉積學(xué)方面的教科書沉積巖石學(xué)20世紀(jì)70年代初期，一些學(xué)者開始翻譯引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的沉積學(xué)專著 20世紀(jì)70年代后期開始，我國(guó)沉積學(xué)才開始快速發(fā)展并進(jìn)入國(guó)際沉積學(xué)界。 1979年召開了第一次全國(guó)性沉積學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議，成立了中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)沉積學(xué)會(huì)和中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)沉積地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)。 1995年成立了中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)巖相古地理專業(yè)委員會(huì)。 1988年在我國(guó)召開了國(guó)際沉積礦產(chǎn)學(xué)術(shù)會(huì)議 2001年在武漢召開了第一屆中國(guó)沉積學(xué)大會(huì) 至今已召開了九屆全國(guó)性古地理學(xué)及沉積學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議 1983年正式出版了沉積學(xué)報(bào) 1999年正式出版了古地理學(xué)報(bào) 成都地質(zhì)礦產(chǎn)研