緒論(沉積巖石學(xué))

課程名稱沉積巖與沉積相SedimentaryRocksandSedimentaryFacies學(xué)時：52學(xué)時(實驗10)時間：1~10周

星期一第二大節(jié)

星期三第一大節(jié)學(xué)分：3學(xué)分教師:

何幼斌辦公室：地質(zhì)樓(10#教學(xué)樓)122#電話：8430435-13(O)-mail：heyb04@沉積巖與沉積相是勘查技術(shù)與工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課三個問題(3W):WHY？——為什么要學(xué)這門課？WHAT？——這門課主要學(xué)什么？HOW？——怎樣學(xué)好這門課？教材基本內(nèi)容基本概念，1沉積巖，2~15沉積相，16~29沉積作用的控制因素，30沉積巖沉積巖總論—沉積巖的形成與演化2碎屑巖總論：成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造3,4,5各論：礫巖、砂巖、粘土巖等6,7,8碳酸鹽巖總論：成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造11各論：石灰?guī)r、白云巖12,13其他沉積巖及礦產(chǎn)15沉積相沉積相總論—概念及分類16碎屑巖沉積相：17~23碳酸鹽巖沉積相：24，25~29巖相古地理分析主要參考書馮增昭主編曾允孚主編其他主要參考書馮增昭主編，1994，《中國沉積學(xué)》，石油工業(yè)出版社。《沉積構(gòu)造與環(huán)境解釋》，科學(xué)出版社，1984。其他主要參考書 劉寶珺、曾允孚主編，1985，《巖相古地理基礎(chǔ)與工作方法》，地質(zhì)出版社。 吳崇筠、趙澄林，1987，《油區(qū)巖相古地理》，石油工業(yè)出版社。 季漢成、趙澄林等，《現(xiàn)代沉積》，石油工業(yè)出版社，2004。學(xué)習(xí)要求上課認(rèn)真聽講、作筆記課后復(fù)習(xí)，實驗課積極主動勤于思考，善于綜合，發(fā)現(xiàn)問題伊索寓言 一個蝴蝶到了冬天很餓，它去請求螞蟻給它點食物。

螞蟻問它：你夏天干什么去了？

蝴蝶說：我一個夏天都在跳舞。

螞蟻說：既然這樣，你為什么不在冬天的時候唱歌呢？第一章緒論（Introduction）第一節(jié)沉積巖和沉積巖石學(xué)第二節(jié)歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第一節(jié)沉積巖和沉積巖石學(xué)一、沉積巖(sedimentaryrock)

1.基本概念

沉積巖是組成巖石圈的三大類巖石(巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖)之一。它是在地殼表層的條件下，由母巖的風(fēng)化產(chǎn)物、火山物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)等沉積巖的原始物質(zhì)成分，經(jīng)過搬運作用、沉積作用以及沉積后作用而形成的一類巖石。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”。

大氣圈的下層水圈和生物圈巖石圈的上層

溫度:“常溫”，-70℃(北極圈維爾霍揚斯克)～85℃

(非洲中部)

壓力:“常壓”，1～20atm，海平面至200m深的淺海底。

水和大氣的作用:水和大氣是母巖風(fēng)化的主要營力，也是母巖風(fēng)化產(chǎn)物以及火山物質(zhì)等搬運和沉積的主要介質(zhì)；絕大多數(shù)的沉積巖都是在水體中沉積的。

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和煤等。

重力作用:有一定的作用甚至很大的作用，如重力流沉積巖主要是在重力作用下形成的。地殼表層特征

母巖（sourcerock）——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，從地球發(fā)展歷史的角度來看，沉積巖的母巖應(yīng)該是巖漿巖。

沉積巖是在地殼表層的溫度和壓力條件下，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，同時也有火山物質(zhì)、生物及宇宙物質(zhì)，大都經(jīng)過搬運作用、沉積作用以及沉積后的成巖作用所形成的巖石。

因此，從成因的角度來看2.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，地臺區(qū)薄。如高加索地區(qū)，僅Mz+Cz=28～30km厚。其平均厚度為735m(Pettijohn，1975)。

類型：自然界分布最多的是粘土巖（頁巖、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。3.沉積巖的基本特征

1）礦物成分的特點：

沉積巖中已發(fā)現(xiàn)的礦物達(dá)160種以上，但常見的只有20余種。而在一種巖石中主要的（造巖）礦物只有1~3種，通常不超過5~6種。沉積巖和巖漿巖的平均礦物成分（百分含量）

2）化學(xué)成分的特點：

沉積巖和巖漿巖的平均化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)十分接近，這是因為沉積巖基本上是由巖漿巖的風(fēng)化產(chǎn)物所組成。但二者仍有若干差別。沉積巖和巖漿巖的平均化學(xué)成分（按氧化物百分含量）3）結(jié)構(gòu)構(gòu)造的特點：

沉積巖的結(jié)構(gòu)類型和特點取決于其形成方式

由機(jī)械搬運和機(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)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)”由生物作用形成的巖石具有“生物結(jié)構(gòu)”極大部分沉積物是在流體（水、空氣）中進(jìn)行搬運和沉積的，因此在沉積巖中常常具有成層構(gòu)造、層內(nèi)構(gòu)造以及層面構(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）外很少見到，所以層理構(gòu)造是沉積巖的基本特征構(gòu)造。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。

4.沉積巖與礦產(chǎn)

據(jù)19屆國際地質(zhì)學(xué)會統(tǒng)計資料

①世界資源總儲量的75～85%是沉積和沉積變質(zhì)成因的。 ②石油、天然氣、煤、油頁巖等可燃性有機(jī)礦產(chǎn)以及鹽類礦產(chǎn)幾乎均為沉積成因。 ③鐵礦的90%、鉛鋅礦的40～50%、銅礦的25～30%、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。二、沉積巖石學(xué)(sedimentarypetrology)

1.概念

沉積巖石學(xué)是研究沉積巖(包括沉積礦產(chǎn))的特征、生成及其在空間和時間上的分布規(guī)律的一門地質(zhì)科學(xué)。

沉積巖石學(xué)是研究沉積巖(物)的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、分類及其形成作用、以及沉積環(huán)境和分布規(guī)律的一門科學(xué)。沉積巖石學(xué)巖石學(xué)的范疇

沉積學(xué)(sedimentology)——是在沉積巖石學(xué)基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的一個新的完整的獨立的地質(zhì)學(xué)科，是研究沉積物和沉積巖的成分、成因與形成機(jī)制、沉積環(huán)境的科學(xué)。

沉積學(xué)幾乎可以與巖石學(xué)并列

沉積學(xué)基本上可以與巖石學(xué)并列

2.任務(wù)(WHAT?)

全面研究沉積巖(物)的物質(zhì)組分、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，為闡明其成因和分布規(guī)律提供依據(jù)。

探討沉積巖的形成機(jī)理，包括風(fēng)化作用、搬運作用、沉積作用及沉積期后變化的機(jī)理。特別是要研究沉積巖（物）及其中的有用礦產(chǎn)的形成機(jī)理、富集和儲存規(guī)律。

進(jìn)行沉積環(huán)境和沉積條件分析，根據(jù)沉積巖的原生特點以及時空分布和變化特點，用以恢復(fù)沉積巖形成時的古氣候條件、古地理環(huán)境以及大地構(gòu)造環(huán)境。

3.研究意義(WHY?)

(1)對各種礦產(chǎn)資源的工業(yè)發(fā)展起著很大的推動作用

沉積圈蘊藏著豐富的礦產(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)歷史時期中延續(xù)的時間極長，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)實主義原理”以“將今論古”作為其認(rèn)識論的基礎(chǔ)，但在當(dāng)代地球上,人們所能目睹并身歷其境的地質(zhì)作用過程并不多。只有沉積環(huán)境和沉積作用，才是人類認(rèn)識自然的天然實驗室。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。

4.研究方法

(1)野外研究

常規(guī)方法：系統(tǒng)測制沉積相剖面，并進(jìn)行區(qū)域相剖面的分析和對比

其它方法：遙感技術(shù)、鉆探技術(shù)、深海鉆探及采取長巖心、各種測井技術(shù)、反射地震波譜(地震地層學(xué)、層序地層學(xué))、航空攝影或地面攝影用的測雷達(dá)以及探測水下地形的測視聲納等。(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、不溶殘渣分析、熱分析、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)展趨勢一、歷史與現(xiàn)狀(Historyandpresentstate）

人類對于沉積巖的認(rèn)識和利用，早在石器時代就開始了。

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WernerA.G.，1749~1817)與火成學(xué)派(英國HuttonJ.，1726~1797)的大論戰(zhàn)。

19世紀(jì)后半葉，沉積巖石學(xué)作為一門獨立的地質(zhì)學(xué)科出現(xiàn)。1850年英國地質(zhì)學(xué)家索比(Sorby，1826~1908)首先使用顯微鏡研究沉積巖，沉積巖的研究由宏觀→微觀，這是一個革命性的發(fā)展。

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《沉積巖石學(xué)》，標(biāo)志著沉積巖石學(xué)作為一門獨立的地球科學(xué)分支學(xué)科的誕生

1922年，Milner所著《沉積巖石學(xué)導(dǎo)論》問世

1925年，由Twenhofel主編的《沉積作用教程》問世，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》

20世紀(jì)50年代，在沉積巖石學(xué)領(lǐng)域里有兩個重大的甚至可以說是革命性的進(jìn)展。

第一個進(jìn)展是KuenenandMiliorini(1950)關(guān)于濁流學(xué)說的提出。

第二個進(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以及石灰?guī)r新分類方案的提出。

20世紀(jì)60~70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，都是繼濁流沉積之后的重大進(jìn)展。

板塊構(gòu)造觀點與沉積作用的結(jié)合對沉積盆地分析出現(xiàn)一個新的熱潮。

國際性和區(qū)域性的學(xué)術(shù)討論會日趨頻繁。

IAS(InternationalAssociationofSedimentologists，總部設(shè)在荷蘭)

SEPM(SocietyofEconomicPaleontologistsandMineralogists，美國)

國際性和區(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)

《JournalofSedimentaryPetrology》

《Sedimentology》《SedimentaryGeology》

第十六屆國際沉積學(xué)大會于2002年7月8日至12日在南非約翰內(nèi)斯堡舉行，本次大會的主題是:沉積作用的35億年。這是非洲大陸首次舉辦這類會議，同時也是國際沉積學(xué)家協(xié)會（IAS）成立的五十周年紀(jì)念，因此顯得非常隆重。在本次大會上，R.Walker以其在應(yīng)用沉積學(xué)上的卓越貢獻(xiàn)獲Sorby獎?wù)?，他是國際沉積學(xué)會Sorby獎?wù)碌牡诎藗€獲獎?wù)?。第十七屆國際沉積學(xué)大會將于2006年8月27日-9月1日在日本福岡舉行，由國際沉積學(xué)家協(xié)會、日本沉積學(xué)會、日本地質(zhì)學(xué)會共同主辦。這也是該會議首次在東亞舉辦,日本方面也非常重視，據(jù)其宣傳材料稱他們將組織一屆規(guī)?？涨暗拇髸?，估計屆時會有700人與會。他們計劃一部分會前或會后的地質(zhì)旅行將設(shè)在中國等臨近國家。二、我國沉積巖石學(xué)的歷史與現(xiàn)狀

我國的沉積巖石學(xué)及沉積學(xué)起步較晚，是在國外沉積巖石學(xué)及沉積學(xué)的影響下才逐步發(fā)展起來的。

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)國外先進(jìn)的沉積學(xué)專著

20世紀(jì)70年代后期開始，我國沉積學(xué)才開始快速發(fā)展并進(jìn)入國際沉積學(xué)界。

1979年召開了第一次全國性沉積學(xué)學(xué)術(shù)會議，成立了中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會沉積學(xué)會和中國地質(zhì)學(xué)會沉積地質(zhì)專業(yè)委員會