采矿专业地质学基础3.2沉积岩

第二节沉积岩,本节学习要求一、沉积岩的一般特征二、沉积岩的分类及各类沉积岩特征三、沉积岩的肉眼鉴定及命名四、沉积岩中的主要矿产五、沉积岩与开采技术有关的特点本节小结,第三章岩石,返回,课前思考形成沉积岩的沉积物来自哪里？它们如何迁移？在哪里如何成岩？学习目标了解沉积岩的主要特点，能肉眼识别最常见的沉积岩。学习指南结合沉积岩的形成过程理解沉积岩的基本特征，再通过细致的手标本观察获得沉积岩基本特征的感性认识，从而识别常见沉积岩。重点难点沉积岩的基本特征及常见沉积岩的肉眼识别标志。,本节学习要求,1、沉积岩的物质成分2、沉积岩的颜色3、沉积岩的结构4、沉积岩的构造5、沉积岩的其他特征,一、沉积岩的一般特征,返回,沉积岩主要由沉积物颗粒（单矿物和岩屑）及胶结物组成。1）沉积物颗粒岩屑：先成岩石碎屑矿物：（1）经风化、剥蚀、搬运而来，主要是石英、正长石及白云母；（2）新生成的矿物。主要是方解石、白云石、岩盐、石膏、高岭石、菱铁矿和褐铁矿等；（3）沉积岩矿物成分特点如下：,1、沉积岩的物质成分,沉积岩与岩浆岩矿物成分对比表,高温矿物少见无橄榄石、辉石、角闪石形成于岩浆结晶早期高温低温矿物富集富石英（玉髓、蛋白石）、长石、白云母形成于岩浆结晶晚期低温。（岩浆岩主要造岩矿物在高温、高压条件形成，稳定地壳下部）自生矿物繁多包括各种盐类、氧化物、氢氧化物、粘土矿物、碳酸盐矿物。（自生矿物形成于地表常温常压环境，稳定于地表条件）,2）沉积岩中的胶结物,胶结物：把松散沉积物联结起来的物质。,胶结物一般仅占25左右，但对沉积岩的颜色、坚硬程度有很大影响。常见的胶结物有泥质、钙质、硅质和铁质等。（1）泥质胶结：成土块，如泥土、粘土。其胶结成的岩石一般色较浅，硬度小，用指甲可划下土状粉末，可用水泡软。（2）钙物胶结：由碳酸钙胶结成的岩石，一般颜色较浅，白色、淡黄色。滴冷稀盐酸起泡。如胶结物少量，反应往往不显著，可放在耳边有咝咝声。（3）硅质胶结：由SiO2胶结成的岩石，一般颜色较浅，岩石坚硬，小刀刻不动。（4）铁质胶结：由Fe2O3胶结成的岩石，岩石坚硬，使岩石呈紫红，棕红，比重较大。在一种标本里，胶结物的种类可以不止一种，常可见到泥质和钙质，硅质和铁质等混合胶结类型。,返回,2、沉积岩的颜色,影响因素：碎屑成分、矿物成分和胶结物的成分。含碳质、沥青质及细分散黄铁矿的岩石，常呈灰色、深灰色或黑色。含绿色矿物如海绿石、绿泥石、孔雀石等的沉积岩，多呈绿色。含硬石膏、天青石等的岩石多呈蓝色。研究意义：沉积岩的颜色往往反映了当时的沉积环境及成岩后的变化。氧化环境下有机物质发生分解，铁为三价，因而颜色为红色或褐色；在还原环境下，有机物质较多，铁为两价，因而沉积物常为蓝色、绿色、深灰色和黑色。描述方法：描述岩石颜色时，常与自然界中常见物质颜色比较，如天蓝色、瓦灰色、砖红色、肉红色、猪肝色、桔黄色等。变化：风化作用常常会改变岩石的颜色，如煤和炭质泥岩经风化后，可以变为灰色以至白色。这种经风化作用后颜色变浅的现象，叫做退色现象。岩石风化后的颜色叫做次生色或风化色。,返回,决定于组成物质的形态特征、性质、大小及所含数量而决定的。,3、沉积岩的结构,沉积岩的结构,是碎屑沉积岩所具有的结构，它是由碎屑物质被胶结起来而形成的,返回,A.砾状结构：颗粒直径大于2mm，磨圆程度较好，无棱角。如砾岩;若磨圆度较差，而具有明显棱角的，则称为角砾状结构。如角砾岩,返回,B.竹叶状结构：系刚沉积的石灰岩，因水浪打击、冲刷而成碎屑（其形态多呈扁平状），再被同类沉积物胶结而成。如竹叶状灰岩,返回,C.砂状结构：颗粒直径在20.05mm之间。又可分为粗砂结构（颗粒直径20.5mm）、中砂结构（0.50.1mm）、细砂结构（0.10.05mm)和粉砂结构（0.050.005mm）,返回,D.泥质结构:颗粒直径小于0.005mm,较软，外观是一种致密均匀的泥质状态,为黏土岩类(粘土岩、泥岩和页岩)所具有的结构。,返回,（2）结晶结构：为化学岩所具有的结构。是物质从真溶液或胶体溶液中沉淀时的结晶作用以及非晶质、隐晶质的重结晶作用和交代作用所产生的。又可分为晶质结构（颗粒直径大于0.01mm)和隐晶质结构（颗粒直径0.010.001mm),如盐岩、石灰岩、白云岩等,返回,（3）胶状结构颗粒直径小于0.001mm。如鲕状灰岩的结构。胶体物质围绕砂粒、碎屑沉积生长形成结核状（鲕状、豆状）构造。,返回,（4）生物结构：系生物化学岩所具有的结构。以含有大量生物遗体或其碎片(多已石化)为特征。,返回,4、沉积岩的构造,沉积岩的构造是指其组成部分的空间分布和它们相互之间的排列关系。常见的沉积岩构造有：（1）层理（状）构造：是沉积岩最典型最主要特征之一,是由于季节性的气候变化及先后沉积下来的物质颗粒的形状、大小、成分和颜色不同而显示出来的成层现象。在一小块岩石上层理构造往往体现不出，需在野外观察。层理构造要素、层理构造基本类型。（2）块状构造：岩石层理不清楚，矿物颗粒排列无一定规律。（3）鲕状构造：具有同心圆状之圆形或椭圆形颗粒，形似鱼籽，称鲕状构造。鲕粒直径一般在0.52mm之间，鲕粒直径大于2mm者，可称豆状构造。（图片）,返回,层理构造要素：层面：层与层之间的接触面。岩层：上、下两个层面之间的岩石。,岩层划分(据单层厚度)：块状:大于1m；厚层状:10.5m；中厚层状:0.50.1m；薄层状:0.10.01m；页片状:小于0.01m。,返回,层理的基本类型:,1）水平层理：层与层之间的界面是平直的，且相互平行。稳定的水流环境下形成。（图）2）波状层理：层理面成对称或不对称，规则或不规则的波状线，其总方向平行于总的层面，形成于波浪运动的浅水地区。（图片）3）斜层理：细层与主要层理面斜交。斜层理是沉积物在水介质中作单向运动时产生的。倾斜方向代表了当时水流的方向。（图片）,返回,水平层理,不同产状的水平层理,返回,波状层理,返回,斜层理：层理与层系顶部主层面成交截关系，而与层系底部层面呈收敛变缓而相切的关系，弧形层理凹向顶面。斜层理的倾斜方向代表了当时的水流方向。,不同产状的斜层理,返回,返回,鲕状构造,5、沉积岩的其它特征,波痕,泥裂,雨痕,虫迹,化石,（1）层面构造,（2）生物遗迹,（5）结核,（6）缝合线,（3）叠层构造,（4）皱纹构造,返回,波痕当经过砂层表面的水流或风力达到一定速度时，或在水波浪的振荡下，砂粒发生移动，可在砂层表面上出现波状起伏的痕迹，叫波痕。,波痕的类型：波痕是由无数波峰和波谷组成的，按其成因可以分为风成波痕、水流波痕和浪成波痕。,风成波痕和水流波痕的波峰圆滑，两边不对称，也叫不对称波痕。迎风或迎着水流的一面较缓，称缓坡；另一面较陡，称陡坡。这是由于风和水流等作用力向一个方向前进而形成的。浪成波痕的波峰较尖锐，波谷较圆滑，波峰两边对称，也叫对称波痕。这是由于水流的来回振荡而形成的。,返回,泥裂在干旱、暴晒的情况下，黏土沉积物表面上往往形成一条条裂缝，在平面上裂缝连成多边形，在剖面上裂缝则呈现上宽下窄的楔形，这些裂缝被后来的沉积物充填，这种现象在沉积物转变成为沉积岩后，仍保留下来，被称为泥裂。,返回,叠层构造是由蓝绿藻类细胞丝状体或球状体分泌的黏液，将细屑物质黏结变硬而成。它的生长因季节变化，藻类分泌物的多少也有变化，因而出现纹层。具叠层构造的岩石称叠层石。现代叠层石广泛分布于潮汐浅水带，是良好的环境标志。,返回,皱纹构造（滑塌构造）由于重力或其它地质作用，使沉积物质顺坡滑动，从而导致岩层发生变形，形成紧密褶皱，甚至一些奇形怪状的卷曲，有时伴有小型断层。是湖泊或海底滑坡的良好标志。,返回,虫迹:岩层表面具有的圆筒状或压扁了的梗状小脊，呈弯曲状或树枝状分布，称虫迹。系食泥或食砂的蠕虫或其它爬行动物在软泥表面留下的通道、巢穴或爬痕。,返回,雨痕雨点滴落在湿润而柔软的泥质或砂质沉积物的表面上时，便形成圆形或椭圆形的凹穴，在适当的条件下，在沉积岩层面上保存下来，这种凹穴称为雨痕。多半是保存在当时干旱气候地区的泥质岩中。,返回,化石,古代海陆生物的遗骸、碎片或印模，经过石化作用保存在沉积岩中，称为化石。根据不同的化石，可以推断沉积岩的成因和确定沉积岩的时代等。,返回,结核,常见的结核有铁质的、锰质的、泥质的、钙质的和硅质的。结核中心部分有时可以见到矿物或岩石碎屑，围绕中心部分常常可以看到一圈一圈的层状构造。结核大小不一，直径由几厘米到几十厘米。结核在地层中的分布与岩性有密切关系，例如在黄土中经常见到钙质结核（又称姜结人），煤系地层中广泛出现黄铁矿、菱铁矿结核，石灰岩中多见燧石结核等。,在沉积岩中，常有集中起来呈圆球状或其它不规则形状的沉积物质（或矿物集合体），其成分与周围岩石显著不同，这种物质叫结核。,返回,多存在于石灰岩和白云岩地层中，即在岩石断面上呈现齿状曲线，宛如脊椎动物的颅骨接合线一样，一般与层面一致。其成因复杂，多认为是在上覆岩石静压力下，由于石灰岩的成分不纯和不均一，当地下水沿层理或其它软弱带流动时，使岩石部分溶解并伴随有物质的重新分配，使其中不溶残余物呈锯齿状分布。,缝合线,返回,二、沉积岩的分类及各类沉积岩特征,火山碎屑岩,正常碎屑岩,集块岩火山角砾岩凝灰岩,砾岩砂岩粉砂岩,黏土页岩泥岩,黏土岩,化学岩及生物化学岩,铝质岩铁质岩锰质岩硅质岩磷质岩碳酸盐岩盐岩可燃有机岩,碎屑岩,沉积岩,返回,粗粒砂岩中粒砂岩细粒砂岩,石英砂岩长石砂岩硬砂岩,0.05,0.1,0.5,2,粒径（mm),石灰岩白云岩,火山集块岩：火山碎屑物质占90%以上，具集块结构，直径大于64mm的集块占50%以上。,返回,火山角砾岩：火山碎屑物质占90%以上，由大小不等的熔岩角砾组成，直经642mm之间的角砾占50%以上，具火山角砾结构，分选差，不具层理，通常为火山灰填隙，并经压实固结而成的岩石。,返回,凝灰岩：指粒径小于2mm的火山碎屑物含量超过半数的火山碎屑岩（火山物质超过90%）。,返回,砾岩(角砾岩）破碎的岩块，经过较长距离的搬运或受到海浪的反复冲击，使棱角消失，形成圆形或椭圆形的砾石（或称卵石），再经胶结的岩石称为砾岩。砾石直径一般大于2mm。不同的砾岩，其砾石成分和胶结物各不相同。具砾状结构、层状构造，但层理一般都不发育。若这类岩石中砾石未被磨圆而具明显棱角者，则称为角砾岩。,返回,砂岩是由各种成分的砂粒被胶结而成的岩石，一般所说的砂岩是砂质岩石的总称。其中砂粒直径在20.05mm之间。胶结物可有泥质、钙质、铁质和硅质等。碎屑成分复杂，主要为石英和长石，其次为云母，此外，尚有一些重矿物、碳酸盐类矿物和岩屑。,返回,石英砂岩：石英含量在90%以上，含少量长石及燧石；,返回,长石砂岩：石英占3060%，长石在30%以上尚有少量云母及岩屑；,返回,硬砂岩：石英少于60%，长石20%30%，岩屑在20%以上。,返回,粉砂岩由直径为0.050.005mm的砂粒经胶结而成，其成分以石英为主，有少量长石、云母、绿泥石、重矿物及泥质混入物等。岩石外貌颇似泥质岩，但较坚硬，并有粗糙感。,第四纪沉积物中的黄土及黄土岩亦属于粉砂岩类。,返回,黏土岩,又称泥质岩。是沉积岩中最常见的一类岩石，约占沉积岩总体积的50%60%。它是介于碎屑岩与化学岩之间的过渡类型，并具有独特的成分、结构和性质等特征。这类岩石是由含量在50%以上，直径小于0.05mm的物质所组成的。主要矿物成分是黏土矿物，如高岭石、蒙脱石及水云母等。尚有少量极为细小的石英、长石、云母、碳酸盐及重矿物等。主要由含铝硅酸盐类矿物的岩石，经化学风化形成的细悬浮物质，被搬运至湖、海盆地或在原地沉积而成。黏土岩的颜色与沉积环境和混入物有关，多呈黑色、褐红色、紫色、红色和绿色等，但也有呈白色或浅灰色者。这类岩石具典型的泥质结构，质地均一，有细腻感。黏土岩根据其固结程度可分为黏土、页岩、泥岩三种。,返回,黏土为松散的土状岩石，含黏土颗粒在50%以上。据黏土颗粒、砂粒等含量不同，有亚黏土（黏粒含量10%30%）；亚砂土（黏粒含量3%10%）及砂土（黏粒含量3%）等过渡类型。黏土根据其中所含主要矿物成分的不同又可分为：高岭石黏土；蒙脱石黏土和水云母黏土。,返回,泥岩其成分与页岩相似，但层理不发育，具块状构造。,返回,由松散黏土经硬结成岩作用而成。它具有能沿层理面分裂成薄片或页片的性质，常可见显微层理，称为页理（页岩亦因此得名）。岩石颜色多种，一般呈灰色、棕色、红色、绿色和黑色等。依混入物成分的不同，又可分为黑色页岩、碳质页岩、钙质页岩、铁质页岩、硅质页岩及油页岩等。,页岩,返回,化学岩及生物化学岩类,这类岩石是由于母岩遭受强烈化学分解作用之后，其中某些风化产物形成水溶液（真溶液或胶体溶液）被搬运到水盆地中，通过蒸发作用、化学反应和在生物的直接或间接作用下沉淀而成的。这类岩石的数量和分布均比碎屑岩和黏土岩少，但它们却占有非常重要的地位，它们本身许多就是有经济价值的矿产，如石灰岩、白云岩、硅质岩、铁质岩、锰质岩、铝质岩、磷块岩等。这类岩石在地壳中分布得最广的是碳酸盐岩，其次是硅质岩。,返回,石灰岩简称灰岩，一般呈灰色、灰白色，因杂质可染成为浅黄色、浅红色、灰黑色及黑色等。由微粒方解石组成，常含少量白云石、黏土、菱镁矿及石膏等混入物。致密块状、结晶粒状、鲕状、生物碎屑等结构。石灰岩以遇盐酸强烈起泡为肉眼鉴定的特征。灰岩成因较复杂，多为海洋中生物化学和机械综合作用形成。干旱的内陆湖泊中，有时也可有少量CaCO3化学沉淀，但多不纯。根据石灰岩的成因、物质成分和结构构造又可分为普通灰岩、生物碎屑灰岩和燧石灰岩。,返回,白云岩由白云石组成的岩石。外观与灰岩相似，但风化面常呈污浊的黄、黑等色，具刀砍状溶沟为其特征。且常呈结晶粒状结构，硬度较灰岩稍高。用稀盐酸试之(粉末起泡，晶粒微起泡)可以较准确地与灰岩区别。,返回,硅质岩主要由石髓、蛋白石、石英组成。SiO2含量在7090之间，此外尚有粘土、碳酸盐、铁的氧化物等。这类岩石包括硅藻土、燧石岩、碧玉铁质岩等，以髓石岩为最常见。,返回,三、沉积岩的肉眼鉴定及命名,沉积岩具有层状构造，这是沉积岩共同的，也是最重要的待征。碎屑岩：观察颜色、碎屑成分及含量，并特别注意碎屑的形态和大小以及胶结物的成分。泥质岩：特点是颗粒细腻，柔软而有滑感，击之声音暗哑。页理构造是区分页岩和泥岩的主要特征。化学岩：观察物质成分、结构构造、并辅以简单的化学实验（如用稀盐酸滴试）。沉积岩命名以主要矿物为准，定出基本名称，然后加上颜色、结构则为岩石的全称，即颜色+结构+基本名称。如灰色厚层鲕状灰岩。,返回,四、沉积岩中的主要矿产,沉积岩的矿产包括：绝大部分铝矿、磷矿；大多数锰矿、铁矿、还有相当数量的铜矿、铅锌矿；全部的煤、石油；粘土岩（水泥和耐火材料）、石英砂岩（玻陶原料）、白云岩、石灰岩等。除此之外，尚有金、钨、锡、金刚石及各种稀有