地质员培训教材

1、地质员培训教材二五年四月149第一篇 岩石学岩石由矿物(一种或多种)的天然集合体(部分为火山玻璃物质、胶体物质、生物遗体)组成，是地球内力和外力地质作用的产物。根据成因，可将岩石分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类，从地表向下16km范围内岩浆岩和变质岩的体积可达95%，沉积岩只占5%，而地壳表面以沉积岩为主，约占大陆面积的75%，洋底几乎全为沉积岩所覆盖。岩石在形成过程中，记载了地壳或上地幔形成演化历史信息，因此，在地质学中岩石是重要的研究对象，岩石学也就成为研究地壳、上地幔各种岩石的分布、产状、成分、结构、构造、分类、命名、成因、演化和相关矿产等问题的学科。岩石学的研究方法就是野外和室内两种互

2、相配合使用的观察和测试的方法，即宏观与微观相结合的方法。第一章 岩浆岩岩浆冷凝固结后形成的岩石统称为岩浆岩，根据岩浆冷却固结成岩的地质环境不同，分为侵入岩和喷出岩两类。侵入岩是岩浆在地下不同深度冷凝固结形成的，矿物的结晶程度一般较好，据形成深度不同又可分为深成岩和浅成岩。喷出岩是岩浆及其它岩石、晶屑等沿火山通道喷出地表形成的，分为熔岩和火山碎屑岩。第一节 岩浆岩的物质成分一、岩浆岩的矿物成分岩浆岩除少数由玻璃质组成外，都是由矿物组成的，矿物成分既可反映岩石的化学成分，又可反映岩石的特征和成因，研究岩浆岩都特别重视矿物成分的研究，并常作为岩浆岩分类定的主要依据。组成岩浆岩的矿物，一般称为造岩矿物

3、，常见的有十多种(表1)。从表中可以看出，除纯橄榄岩外，各类岩浆岩中长石分布最广，其次是石英，因此，这两种矿物就成了岩浆岩鉴定和分类的重要依据之一。常见岩浆岩类平均矿物成分 表1岩类矿物百分数矿物花岗岩正长岩花岗闪长 岩石英闪长 岩闪长岩辉长岩橄榄辉绿 岩辉绿岩纯橄榄岩石 英2521202正长石微斜长石40721563更长石2612中长石465664拉长石656362黑云母5234511角闪石171381231斜方辉石136单斜辉石438142129橄榄石712395磁铁矿221222223钛铁矿11222磷灰石微微微微微榍 石微微1微微色 率91618183035373898二、岩浆岩的化学

4、成分地壳中存在的所有元素在岩浆岩中几乎都存在，但主要的是O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K、Ti、Mn、P、H等十二种，占地壳总质量的99%，称主要造岩元素。岩浆岩的化学成分常用这些元素的氧化物质量百分数表示，称造岩氧化物(表2)。岩浆岩的化学成分及含量变化 表2成 分变化范围(质量%)成 分变化范围(质量%)主 要 成 分次 要 成 分SiO230-78H2O+0.2-3Al2O33-34TiO20.1-3Fe2O30-5P2O50.1-1FeO0-15MnO0.01-0.3MgO0-40CO20.0-0.9CaO0-20Cl0.0-4Na2O0-10F0.0-0.4K2O0-15从

5、表中看出，绝大多数岩浆岩以SiO2含量最多，其次Al2O3，其变化常反映岩浆岩的化学性质并影响矿物成分，研究中常依SiO2含量将岩浆岩分为超基性岩(SiO245%)、基性岩(SiO24552%)、中性岩(SiO25265%)、酸性岩(SiO265%)。第二节 岩浆岩的结构和构造由岩石的物质组分所反映的岩石的构成特征，就是岩石的结构和构造。成分相同的岩浆，在不同的物理化学条件下，可以形成结构、构造截然不同的岩浆岩，故岩浆岩的结构和构造特征是区分和鉴定岩浆岩的重要标志之一，也是岩浆岩分类和判别形成条件的重要依据。一、岩浆岩的结构岩浆岩的结构是指岩石的结晶程度、颗粒大小、形状特征及这些组分间的相互关

6、系所反映的特征。1、根据岩石的结晶程度可分为全晶质结构、玻璃质结构和半晶质结构。(1)全晶质结构：全部由结晶矿物组成的岩石结构，多见于深成岩中，如花岗岩。(2)玻璃质结构：全部由玻璃物质组成的岩石结构，多见于火山岩中，如黑曜岩。(3)半晶质结构:既有结晶矿物又有非晶质玻璃组成的岩石结构，主要见于火山岩中，如流纹岩。2、按照矿物颗粒绝对大小和肉眼可辨别和程度，将岩浆岩的结构分为显晶质结构、隐晶质结构、斑状结构和似斑状结构。(1)显晶质结构:矿物颗粒在肉眼下可以分辨，按主要矿物颗粒平均直径分为：粗粒结构，颗粒直径5mm中粒结构，颗粒直径51mm细粒结构，颗粒直径10.1mm微粒结构，颗粒直径0.1

7、mm(2)隐晶质结构：颗粒非常细小，肉眼不可分辨，在显微镜下可看出矿物晶粒。(3)斑状结构和似斑状结构：岩石中所有矿物颗粒和成分属于斑晶和基质，若基质由显晶质组成形成似斑状结构，基质由微晶质或玻璃质组成称为斑状结构。3、按矿物颗粒的形状特点可分为全自形、半自形及他形粒状、柱状结构。4、根据矿物间相互关系可分为交生结构、反应结构。二、岩浆岩的构造指岩浆岩中不同矿物集合体间，或矿物集合体与岩石的其它组成部分之间的排列、充填空间方式所构成的岩石特点。常见的有如下几种：1、块状构造：由矿物均匀无向分布组成的一种构造，分布极广。2、斑杂构造：由岩石的不同组成部分在结构或成分上差异造成的，由岩浆分异或岩浆

8、混染作用而成。3、带状构造：表现为不同成分、颜色或不同结构的条带相间成带分布而成，常见于层状辉长岩中。4、球状构造：由矿物围绕某些中心呈同心状分布而成的一种构造。5、气孔构造：岩浆喷溢地表冷凝时，其中的挥发分逸散后留下的空洞，常分布于熔岩流顶部。6、枕状构造：水下喷溢的基性熔岩常呈枕状椭球体，互相堆叠，称为枕状构造。7、流纹构造：由不同颜色条纹反映出来的熔岩流的流动构造。三、侵入岩的产状侵入岩是岩浆侵入地壳中的产物，其产状与构造密切相关，可与地层整合或不整合接触，形体规模也相差很大，常见产状有：1、岩基：是一种形体庞大的岩体，表面积一般大于60km2，常由成分十分稳定的花岗岩类组成，与围岩成不

9、规则接触。2、岩株：规模较岩基小，一般平面上呈圆形或不规则状，面积小于60km2，和围岩接触较陡直。3、岩墙或岩脉：是一种较小的侵入体，往往呈墙状或脉状延伸几米至几千米，有的则达几百公里，宽几厘米至几百米，与围岩层理或片理斜交，是沿陡直的裂隙侵入造成的。耐风化者可形成正地形，易风化者则多形成负地形。4、岩床：是一种沿层间侵入展布的层状侵入体，厚度稳定，与层面呈整合接触。5、岩盖：是一种层间侵入体，与围呈整合接触，与岩床 同的是中心厚度大，呈底部较平的顶部穹窿状形体，有时呈似扁豆状。6、岩盆：是一种层间整合侵入体，与岩盖不同的是中心凹下形如碟或浅盆状。第三节 常见侵入岩类一、辉长岩类多呈黑色、灰

10、色或带红的深灰色，一般为中-粗粒的等粒粒状结构，块状、条带状构造。1、矿物成分主要矿物为基性斜长石和单斜长石，次要矿物为斜方辉石、橄榄石、角闪石和黑云母等，偶见正长石和石英，常见副矿物为磁铁矿、钛铁矿、磷灰石等。2、结构特征常见构造为辉长结构、辉绿结构，部分有反应边结构。辉长结构：基性斜长石和辉石的自形程度相近，呈近等轴形的半自形-它形粒状。辉绿结构：斜长石和辉石颗粒大小近似，但斜长石明显比辉石要自形些。常见天岩体边部或浅成侵入体中。二、闪长岩类闪长岩类多为灰白色、灰绿色或肉红色，常为中粒等粒状结构、块状及条带状构造。1、矿物成分主要矿物成分为中性斜长石和普遍角闪石，次要矿物为单斜辉石、黑云母

11、、石英，副矿物为磷灰石、磁铁矿等。2、结构特征主要半自形粒状结构，一般暗色矿物自形程度较好。偶见斑状或似斑状结构。三、花岗岩和花岗闪长岩类一般为肉红色、灰白色或白色，细-粗粒，等粒、不等粒或似斑状结构，块状构造，偶见球状、斑杂构造。1、矿物成分主要矿物成分为石英、碱性长石、酸性斜长石，次要矿物为黑云母、角闪石，副矿物常见锆石、磷灰石、电气石、萤石、磁铁矿等。2、结构特征多为半自形粒状结构，暗色矿物晶形较好，斜长石次之，碱性长石较差，石英为它形充填状。四、火山碎屑岩类火山碎屑岩是火山活动时，由火山爆发作用产生的火山碎屑物质，于火山口附近就地堆积，或在空气或水介质中搬运、降落、沉积而固结形成的岩石

12、。1、火山碎屑物质的类型和特征火山碎屑物质按其组分和结构不同，可分岩屑、晶屑和玻屑三种。(1)岩屑是火山通道周围的岩石或半固化、未固化的熔浆爆炸产物。岩屑：是一些带棱角的岩石碎块，2mm者称火山砾或集块，2mm者称岩屑。火山弹：由火山喷发抛至空中的塑性熔浆团，在空中飞行旋转冷凝而成。一般64mm。火山渣：是一些带棱角的多孔状玻璃质岩屑或浮岩碎块，是火山爆发早期的富挥发分熔浆的爆炸形成物。塑性岩屑：由火山口抛到空中，溅落后仍呈炽热状态的塑性熔浆团块，一般2mm。(2)晶屑矿物晶体的碎片，是岩浆早先析出的晶体，随火山爆炸破碎而成，多呈不规则棱角状，多2mm，常见矿物如石英、长石、角闪石、辉石和黑云

13、母等。(3)玻屑是火山爆发过程中形成的玻璃质碎片，主要因挥发分骤然膨胀炸碎冷凝而成，以中酸性玻屑为常见，基性玻屑少见。粒度一般2mm。2、火山碎屑岩的结构根据火山碎屑物的粒度划分和含量，可分为：(1)集块结构：由64mm的粗火山碎屑物占50%以上所组成。(2)火山角砾结构：由64-2mm的粗火山碎屑占50%以上所组成。(3)凝灰结构：由2-0.05mm的细火山碎屑物占50%以上所组成。(4)火山尘结构：由0.005mm的细火山碎屑物为主所组成。3、火山碎屑岩的构造(1)层理构造：层理的形成多半是水携或风携火山灰物质在水盆地中或陆表堆积成的，主要有平行层理或交错层理。(2)粒序层理：粒序层理是密

14、度流沉积的特征，分正粒序和逆粒序层理两种，其中正粒序常见。(3)假流纹构造：部分火山碎屑岩中，由于塑变玻屑和塑性岩屑的变形拉长，形成了貌似熔岩中流纹状构造的构造。(4)斑杂构造：颜色、粒度及成分分布不均，且无向分布的火山碎屑物质所组成的一种构造。第二章 沉积岩第一节 沉积岩的形成沉积岩是在地壳表层常温常压条件下，由风化产物、深部来源物质、有机物质及少量宇宙物质经搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石。沉积岩中蕴藏着丰富的矿产资源，世界资源总量的75-85%是沉积和沉积岩变质成因的。沉积岩的形成作用可分为以下几个阶段：沉积物质的来源-沉积岩原始物质的形成阶段；沉积岩原始物质的搬运和沉积

15、作用阶段；沉积物的同生、成岩作用和沉积岩的后生作用阶段。一、沉积物的主要来源-母岩风化产物风化作用是地壳表面的岩石在空气、水、太阳能及生物的作用和影响下，发生机械破碎和化学变化的作用。按因素和性质分为物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。1、物理风化作用使母岩发生机械破碎，而化学成分极少或根本不变化的风化作用。引起物理风化作用的主要因素有温度的变化、盐晶作用、冰劈作用、植物的根劈作用、动物的钻孔活动、重力作用以及水、风和冰川的机械破坏等作用。其产物主要是碎屑物质。2、化学风化作用不仅使母岩破碎，而且其矿物成分和化学成分也发生本质改变，直至形成在地表条件下稳定的矿物组合。引起化学风化的主要因

16、素是O2、H2O、CO2、有机酸等，其进行方式包括氧化作用、溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸盐化作用及离子的带出作用和生物化学分解作用等。岩石的风化产物按性质可分为三类：(1)碎屑物质：是母岩机械破碎的产物，如石英砂、云母碎片等。(2)不溶残积物：母岩分解过程中新生成的不溶物质，如粘土矿物和氧化铁色素，但以粘土矿物为主。(3)溶解物质：这部分物质成为溶解状态被带走，如K2O、Na2O、CaO、MgO等。当三类风化产物分别沉积时就形成三大类沉积岩的基本物质：碎屑物质构成碎屑岩的主要成分；粘土物质组成粘土岩；溶解物质则组成化学岩和生物化学岩。3、生物风化作用指生物对岩石、矿物产生机械的和化学的破

17、坏作用。生物对母岩的破坏方式既有机械作用也有生物化学作用，并可发生于任何地区，但以生物繁多、植被发育的温湿地区最强烈。4、主要造岩矿物和岩石在风化过程中的稳定性造岩矿物风化时的稳定性取决于两方面因素：一是内因，即造岩矿物对化学风化的稳定程度决定于它的化学成分和内部构造，对物理风化的稳定程度则决定于矿物的物理性质，如解理、硬度等；二是外因，即造岩矿物所处的风化条件，主要是古地理、古气候条件等。长石类其钾长石比斜长石稳定，斜长石中的酸性斜长石又较基性斜长石稳定，因此，沉积岩中较常见的碎屑长石是钾长石和酸性斜长石。铁镁矿物主要是Fe、Mg、Ca的硅酸盐矿物，如橄榄石、辉石、角闪石等，它们的稳定性比长

18、石低得多。其中以橄榄石是易风化、辉石次之、角闪石再次之。这类矿物在沉积岩中较少，一般呈重矿物形式存在。石英是在地表中最稳定的造岩矿物，在风化过程中几乎只有机械破碎。云母类中白云母稳定性较大，沉积岩中常见。黑云母不稳定，常经过水黑云母、绿泥石，最终变为细分散的氧化铁、氢氧化铁或高岭石等粘土矿物。沉积岩中，矿岩的主要成分为石英碎屑，不宜受化学分解，而以机械破碎为主；粘土岩一般也较稳定，但易碎解呈细小碎屑被搬运；石灰岩在干寒地区以机械破碎为主，在湿热地区则以溶解为主；硅质岩则很难受化学风化。二、沉积物的搬运和沉积作用风化产物及其它来源的沉积物除少量残留原地外，大部分都要被搬运到沉积盆地中沉积下来，使

19、沉积物发生搬运和沉积的地质营力主要是流水、风、冻川、重力和生物等。搬运方式分为机械搬运、化学搬运和生物搬运。1、机械搬运和沉积作用碎屑物质在水、风、冰用重力等作用下，以机械方式进行搬运和沉积，受流体力学定律支配，既可呈悬浮状态搬运，也可呈滑动、滚动或跳跃方式搬运。搬运流体可分为牵引流和重力流，但以牵引流为主。(1)流水的机械搬运和沉积作用碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积主要与水的流动状态关系密切，是层流还是紊流，是急流还是缓流；还与碎屑颗粒本身特点，如大小、比重、形状等都有关系。碎屑颗粒在流水中可以推移载荷和悬移载荷方式被搬运。推移载荷的搬运较粗的碎屑在水体底部主要呈滑动或滚动搬运，较细碎屑则呈跳

20、跃式搬运。搬运方式和碎屑大小间的关系不是永恒的，随水流强度而变。当上举力大于有效重力，则颗粒会从床面上跳起，并在推移力作用下向前移动。当颗粒上升到一定高度时上举力大大减小而使颗粒再次落到床面上。这样反复地进行，颗粒就跳跃着被搬运前进。推移载荷的搬运方式主要与受力状况和水流强度有关，但还与颗粒大小、形状、性质和排列状况等因素有关，情况相当复杂。悬移载荷的搬运细小颗粒在流水中不易沉到底部，总是呈悬浮状态被搬运。悬移搬运主要发生在紊流中，因紊流中存在有紊涡产生的水流紊动作用，紊动的最终结果是使水体中悬浮物质均匀化，但因重力影响不可能绝对均匀化，总是由下而上减少。(2)空气的机械搬运和沉积作用空气是仅

21、次于水的一种很重要的搬运营力和沉积介质，不仅在大陆沙漠中搬运大量的砂，也可将海滩砂携至内陆，或将粉砂和粘土以尘暴形式经长距离搬运至远洋沉积下来。空气只能搬运碎屑物质，而不能搬运溶解物质；空气与水的密度不同，导致空气搬运和沉积具有独特特点；空气作用空间大，不受固体边界限制，也不象流水明显受重力控制，可将沉积物由地势低处移向高处。在空气中碎屑颗粒的搬运作用因风速受地形、地物影响较大而有突然变化、加之密度小，能搬运的粒径范围较窄，风成沉积物的分选性一般较流水为好；颗粒搬运中不象水中颗粒那样表面有一层水膜起着明显的缓冲作用，所以风成砂的磨圆度比水成的好；蠕动速度(2.5cm/s)小于跳跃速度(一般达数

22、十至数百cm/s)，造成风成砂分选性良好。碎屑在空气中中的搬运方式主要是跳跃，其次是悬浮和滚动(风搬运中称蠕动)。在空气中碎屑颗粒的沉积作用空气中的悬移载荷可作长距离搬运，在距来源地很远的大陆或海洋中沉积下来；推移载荷则多在来源地附近堆积下来，主要堆积形式是沙丘。(3)浊流的搬运和沉积作用浊流是一种含有大量碎屑物质的高密度底流，属重力流，在海或湖盆的斜坡处，沉积物由于地震、风暴浪、构造作用等引起的重力滑脱，即可形成浊流，可携带大量碎屑物质至海或湖盆底部而形成浊积物。(4)冰的搬运和沉积作用冰川的移动有塑性流动和滑动，其运动机理较复杂，一般呈固体搬运，属重力流。冰川的搬运力极强，主要搬运碎屑物质

23、，大至数千吨，小至砂、粉砂，多呈固态块体搬运。沉积物分选性极差、磨圆不好、有冰川擦痕、沉积物无层理。(5)搬运过程中碎屑物质的变化碎屑物质在长距离搬运过程中，由于颗粒间的碰撞和摩擦，流体对颗粒的分选作用，以及持续进行的化学分解和机械破碎，使得他们的矿物成分、粒度、分选性和外形都要发生变化。矿物成分上的变化由于搬运过程中的化学分解、破碎和磨蚀作用，随着搬运距离增长，不稳定组分如长石、铁镁矿物等就会逐渐减少，而稳定组分如石英、燧石等含量就会相对增加。矿物成分变化不完成取决于搬运距离，还与当时气候条件、搬运介质等有关。粒度和分选性变化随着搬运距离增长，分选程度愈来愈高，颗粒大小趋向一致，但分选性还与

24、粒度有一定关系，即愈趋向于细砂粒级，分选就愈好。颗粒形状的变化由于磨蚀作用，随着搬运距离的增长，颗粒的磨圆程度与接近于球形的程度一般愈来愈高。特别是在搬运初期，圆化较为迅速，但破碎作用的存在可部分抵销颗粒的圆化。碎屑的圆化还受矿物物理性质、颗粒大小、搬运方式和搬运介质等因素的影响。2、化学的搬运和沉积作用沉积物质中的溶解物质，常呈胶体溶液或真溶液被搬运和沉积，这主要与物质的溶解度有关，如Al、Fe、Mn、Si的氧化物难溶于水，多呈胶体溶液搬运，而Ca、Na、K、Mg的盐类溶解度大，则常呈真溶液搬运。3、生物的搬运和沉积作用生物作为一种搬运力量意义较小，但生物的沉积作用是巨大的，主要包括：(1)

25、生物残骸直接堆积成岩，如礁灰岩、生物灰岩等；(2)生物有机体可转变成石油、天然气、煤、油页岩等；(3)生物化学作用，生物能产生CO2、H2S、NH3、CH4等，影响沉积介质的氧化、还原条件，促使某些物质的溶解或再分配；(4)生物物理作用，某些生物(藻类)的捕获粘结和障积作用，有利于某些岩石(藻碳酸盐岩)和矿产(磷、铁、锰)的形成；生物及有机质对某些金属的吸附、沉淀，可形成有用矿产(煤及油页岩中的U、V等)。4、沉积分异作用母岩风化产物及其它来源的沉积物，在搬运和沉积过程中会按照颗粒大小、形状、比重、矿物成分和化学成分在地表依次沉积下来，分化为比较简单的沉积物(岩石和矿产)类型的作用称为沉积分异

26、。可分为机械沉积分异作用、化学沉积分异作用和生物沉积分异作用。机械沉积分异作用主要受物理因素支配，具有以下特点：按颗粒大小分异：碎屑物质沿搬运方向，从物源区起由近而远依次沉积砾石-砂-粉砂-泥质。按相对密度分异：相对密度大的矿物搬运近，先沉积；小者搬运远，后沉积。按形状分异：搬运愈远其圆度、球度愈高。按矿物成分分异：近源区碎屑成分复杂、不稳定矿物多、重矿物含量高，即成分成熟度高；远陆源区则相反。三、沉积期后变化及其作用1、阶段划分和特点沉积物沉积后，即开始转变为沉积岩的过程，在此过程中要经受一系列的变化，而沉积岩形成之后也要遭受长期的发行作用，一般可分为四个阶段：(1)同生作用沉积物沉积下来后

27、，与沉积介质还保持着联系，沉积物表层与底层水间所发生的一系列作用和反应。(2)成岩作用指原沉积物被新的沉积物覆盖后，所遭受的一切物理和化学变化，并使松散沉积物变成固结岩石的过程。此阶段起主要作用的因素是厌氧细菌。成岩作用主要特点是本层物质的迁移产生重新分配组合为主，没有或很少有外来物质参加；温度不高，压力不大；主要是碱性还原条件。所表现的结构构造特征是自生矿物颗粒不大；新生矿物和集合体的分布受层理控制，可穿过层理，但不穿过层面。(3)后生作用继成岩作用之后，沉积岩转变为变质岩前所发生的作用和变化。后生作用的发生与较高的温度、压力和外来物质加入有关，因后生作用强度在很大程度上取决于大地构造条件，

28、在地壳强烈下降区，由于上覆巨厚沉积的负荷，及强烈的构造力叠加，岩石发生剧烈的后生变化，甚至变质作用。(4)表生作用沉积岩抬升至地表，在潜水面以下常温常压或低温低压条件下，因渗透水和浅部地下水影响而发生的变化。其与风化作用的主要区别是：风化作用是潜水面以上发生的岩石分解和成壤作用；而表生作用是潜水面以下的地下水作用下所发生的变化，主要表现为溶蚀、充填、交代及某些物质的次生富集以至成矿作用。表生作用可向风化作用过渡。2、沉积期后阶段的主要作用沉积岩经历了成岩-后生作用后，不仅固结成岩，结构、构造均发生变化且形成新矿物，主要经历压实作用、压溶作用、胶结作用、矿物的多相转变、重结晶作用、溶蚀作用及交代

29、作用等。(1)压实作用由于上覆沉积物不断加厚，在重荷压力下，松散的、非颗粒状沉积物含水量减少，体积减小，孔隙度降低。随着孔隙度的降低，引起沉积层渗透率降低。影响压实作用的主要因素为：负荷力的大小、沉积物的粒度和成分、溶液的性质、温度和压实时间等。泥质沉积物压实作用表现为含水量减少、孔隙度渐小、并可出现定向性，如瑞士楚格湖中现代沉积粘土，埋深0m时，含水量83.6%，孔隙度92%；当上覆3.6m沉积物时，含水量减至70.6%，孔隙度降至85%。压实作用还发生粘土矿物成分转化。砂质沉积物的压固作用，初期表现为含水量减少、孔隙度缩小；后期对碎屑矿物产生压碎、压裂、压溶及石英、长石碎屑次生加大等现象。

30、(2)压溶作用在压力(静水压力或构造压力)作用下，沉积物或沉积岩内所发生的溶解作用。包括物理作用和化学作用两方面。当沉积物埋藏深度加大，上覆地层压力超过孔隙水所能承受的静压力，或者受较强的构造应力作用时常发生压溶作用。压溶作用将引起颗粒接触处的晶格形变和溶解，碎屑岩及碳酸盐岩中的碎屑或颗粒呈凹凸接触，形成压入坑甚至缝合线接触。如碳酸盐岩中的缝合线构造、石英砂岩中石英次生加大边等均属压溶作用产物。(3)胶结作用和固结作用胶结作用是从孔隙溶液中沉淀出矿物质将松散的沉积物粘结成坚硬岩石的过程，是沉物变成沉积岩的最主要的作用。固结作用则是松散沉积物转变为固结岩石的过程，是通过胶结作用、压实作用、压溶作

31、用、甚至重结晶作用、生物的粘结作用等共同完成的。常见的胶结物为方解石及石英，其它如白云石、菱铁矿、沸石、粘土矿物等。(4)重结晶作用和矿物的多相转变作用重结晶是矿物组分以溶解-再沉淀或固体扩散等方式，使细小晶粒集结成粗大晶粒的过程，其主要特征是小晶体重新组合和结晶成大晶体。重结晶的晶体内常具有原岩成分的包裹物或残留物，是鉴定重结晶的重要标志。而矿物的多相转变则是一种较为复杂的广义重量结晶作用。(5)交代作用沉积期后演化过程中，沉积物中某些矿物被化学成分不同的另一种矿物所取代的现象，常见的如石灰岩被白云岩交代的白云石化作用，可形成白云岩或白云质灰岩。它可发生于沉积形成作用的各个阶段，其交代顺序与

32、元素活动性和浓度有关。(6)自生矿物形成重结晶作用、胶体陈化、氧化与还原、溶解与交代、结核的形成及胶结作用等，均可产生一些新的、在某个阶段稳定的矿，即自生矿物。第二节 沉积岩的颜色颜色是沉积岩最醒目的标志，反映了岩石的成分、结构和成因，是沉积岩分层、对比和推断古地理条件的重要标志之一。一、沉积岩颜色的成因类型按成因，沉积岩颜色可分为原生色和次生色，而原生色又分为继承色和自生色。1、继承色取决于碎屑物质的颜色，常为碎屑岩所具有。如纯石英砂岩的白色因无色透明的碎屑石英造成等，长石砂岩常呈肉红色是因碎屑长石为浅红色所致等。2、自生色取决于沉积和成岩阶段形成的自生矿物的颜色，为大部分粘土岩、化学岩和部

33、分碎屑岩所具有的颜色。如含Fe3+的泥岩呈红色或黄褐色等。 3、次生色在后生作用或风化作用过程中，原生色发生次生变化而形成的，如露头所见红褐色砂岩，有时可能是原来的黄铁矿、菱铁矿氧化生成红褐色的褐铁矿所致。二、各种常见的自生色及沉积环境1、白色：一般不含色素，如质纯的碳酸盐岩、石英砂岩、高岭土、盐岩等。2、灰色、黑色：因含有机质、分散状硫化铁，这些物质含量越高，颜色就越深，说明岩石形成于还原或强还原环境下。3、红色、紫红色、褐红色、黄褐色：因含有铁的氧化物或氢氧化物之故。说明沉积介质为氧化或强氧化条件，其中黄色常见于炎热干燥气候条件下的陆相沉积物中，而红色常见于炎热潮湿气候条件下的陆相或海陆过

34、渡相沉积物中。4、绿色：因含有Fe2+、Fe3+的硅酸盐矿物。代表弱氧化或弱还原的介质条件。碎屑中若含角闪石、绿帘石、绿泥岩等矿物时也可呈绿色。5、紫色：常与氧化铁或氧化锰有关。岩石颜色除与成分有关外，还与粒度、干湿程度有关；粒度越细则颜色明显深，湿标本比干燥标本颜色要深。三、颜色描述和实际意义对岩石颜色描述时，不仅要说明是何种颜色，而且要说明颜色的深浅、亮暗和浓淡程度，若岩石为混合色，则要用复合名称描述，如深紫红色、浅灰黑色等，前面是次要颜色，后面为主要颜色。对于沉积岩颜色研究，有助于划分和对比地层、了解古气候条件，根据颜色性质可确定介质是氧化还是还原环境。注：必须新鲜岩石的颜色。第三节 沉

35、积岩的构造沉积岩的构造指沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式。研究沉积岩的构造可确定沉积介质的营力类型及强弱、介质的流动状态，分析沉积环境、确定地层层序，对恢复古地理环境和找矿具重要意义。一、层理构造是沉积岩中最重要的一种构造特征，是沉积岩区别于岩浆岩和变质岩的主要标志。它是沉积物沉积时在层内形成的成层构造，由沉积物的成分、颜色、结构及层厚、形状等沿垂向变化而显现出来。1、基本概念为了便于对层理进行描述和研究，首先了解层理的基本概念。(1)细层：是层理最基本、最小的组成单位，同一细层往往具有较均一的成分和结构，但有时也有粒度的变化，是在相同水动力条件下同时形成的。(2)层系：由成分、结构和产

36、状相同的许多细层组成。层系是在同一环境的相同水动力条件下，不同时间形成的细层组成的。层系的厚度与水动力强弱、物质供应丰度、沉积条件的稳定性有关。按层系界面形态可分为板状层系、楔状层系、槽状层系。按层系厚度将层理分为小型层理(层系厚度3cm)、中型层理(层系厚度310cm)、大型层理(层系厚度10100cm)和巨型层理(层系厚度100cm)。(3)层系组：由两个或两个以上的相似层系组成，是在同一环境的相似水动力条件下形成的。(4)层或岩层：是组成沉积地层的基本单位，层的厚度与水动力强度无关，与单位时间内堆积速度有关。2、主要层理构造类型及特征层理构造按层内粒度递变特征分为块状层理、韵律层理、粒序

37、层理；按细层形态与层系界面的关系分为水平层理、平行层理、波状层理、交错层理等。(1)块状层理层内物质均匀、组分和结构上无差异、不显细层构造。常见于泥岩和厚层粗碎屑岩中，是由悬浮物快速堆积、沉积物来不及分异，因而不显细层。(2)韵律层理由层与层间平行或近于平行的从数毫米至数厘米的等厚或不等厚的两种或两种以上的岩层的互层重复出现所组成，常见砂层和泥质层的韵律互层。可由潮汐环境中潮汐流的周期变化形成潮汐层理，也可由气候的季节性变化形成浅色层与深色层成对互层的季节性韵律层理，还可由浊流沉积形成的复理石韵律层理等。(3)粒序层理从层的底部至顶部，粒度由粗逐渐变细者称正粒序，反之称逆粒序。粒序层理底部常有

38、一冲刷面，内部除粒度渐变外，不具任何纹层。粒序层理可在不同环境下形成，主要由悬移搬运的沉积物在搬运过程中，因流动强度减小、流水携带能力减弱、沉积物按颗粒大小依次先后沉降而形成。逆粒序层理不多见，主要出现在沉积物重力流及携带悬移载荷的河流沉积中。(4)水平层理与平行层理水平层理主要产于泥质岩、粉砂岩和泥晶灰岩中，细层平直并与层面平行，细层可连续或断续。是在比较弱的水动力条件下，悬浮物沉积而成，它主要出现在低能的环境中，如湖泊深水区、泻湖及深海环境。平行层理主要产于砂岩中，与水平层理极相似，是在较强的水动力条件下，高流态中由平坦的床砂迁移，床面上连续滚动的砂粒产生粗细分离而显现出的水平细层。一般出

39、现在急流及能量高的环境中，如河道、湖岸、海滩等环境中，常与大型交错层理共生。(5)波状层理层内的细层呈连续的波状、或薄的泥纹层和砂纹层呈波状的互层。如细层不连续则称断续的波状层理。一般形成波状层理要有大量的悬浮物质沉积，当沉积速率大于流水侵蚀速率时，可保存连续的波状纹层。(6)交错层理在层的内部同一组倾斜的细层(前积层)与层面或层系界面相交，根据层系形状不同分为板状交错层理、楔状交错层理、槽状交错层理、波状交错层理等；按层系厚度不同分为小型(3cm)、中型(3-10cm)、大型(10-200cm)、特大型(200cm)交错层理。流水成因的交错层理流水沙纹层理(小型交错层理)：在非粘性细粒沉积物

40、中，沉积物供给相对少而沙成床沙搬运的条件下，由流水沙纹迁移而形成。其层系厚度3cm。呈板状、槽状，多层系。爬升沙纹层理：当大量沉积物特别是以悬浮物供给时，沙纹不仅向前迁移，而且同时向上能建造成爬叠沙纹系列，后一个层系爬叠在前一个层系之上。中型至大型的板状交错层理：主要由浪沙迁移形成的，层系呈板状，层系厚度3cm，可达1m或更厚。中型至大型的槽状交错层理：主要由沙丘迁移形成的，层系呈槽状。大型交错层理可以在河流、海滩、潮汐通道等沉积环境中出现。逆行沙丘交错层理：在Fr1、同相位、水浅流急的高流态条件下，逆行沙丘迁移形成沙丘交错层理。层系似透镜状、长16cm、高145cm、细层模糊、并以低角度倾斜

41、，与上下交错层理的细层倾向相反，并与平行层理共生。在河流边滩及海滩等沉积环境中均可见到。波浪成因的交错层理浪成沙纹层理：是由浪成沙纹迁移形成的交错层理。由于波浪向岸和离岸运动的速度不同及流水的叠加，浪成沙纹层理的前积层可向一个方向倾斜，层系界面变为缓的波状起伏。浪成沙纹层理主要出现在海岸、陆棚、泻湖、湖泊等沉积环境中。冲洗交错层理：波浪破碎后，继续向海岸传播，在海滩的滩面上产生向岸和离岸往复冲洗作用，从而形成冲洗交错层理。层系界面呈低角度相交，一般210°；相邻层系中的细层面倾向可相同或相反，倾角不同；组成细层的碎屑物粒度分选好，并有粒序变化，含重矿物多；细层侧向延伸较远，层系厚度变

42、化小，在形态多呈楔状，以向海倾斜的层系为主。冲洗交错层理常出现在后滨-前滨带及沿岸沙坝等环境。潮汐成因的交错层理羽状交错层理：涨潮流形成的前积层与退潮流形成的前积层交互而成，在剖面上层系互相叠置，相邻层系的细层倾向正好相反，呈羽毛状或人字状，层系间常夹有薄的水平层。常出现在潮间带的下部及潮汐通道中。潮汐层理：包括脉状层理、透镜状层理及波状层理，主要出现在粉砂岩、粉砂质泥岩中。脉状层理：是波谷及部分波脊上含有泥质条纹的沙纹层理。和涨潮流和退潮流的活动期，形成砂质沙纹，而泥质保持悬浮状态；在憩水期，悬浮泥质沉降覆盖在沙纹上，当下一个潮汐流的活动期开始时，波脊上的泥被削去，而波谷中的泥被新的沙纹覆盖

43、而保存，最终形成脉状层理。透镜状层理：特征是在泥基质中夹有砂质透镜体，其形成条件与脉状层理相反，是在潮汐水流或波浪作用较弱，并且砂的供应不足，泥质比砂质的沉积和保存均有利的条件下形成的。波状层理：是上述两种类型的过渡型。三种层理常相互伴生，主要出现在潮间坪及潮上坪沉积环境中。在三角洲前缘、浅水陆棚、河流的洪泛沉积中，存在形成这些层理相似的水动力条件时，也可出现。风成交错层理风的吹扬作用可形成风砂流，风砂流的流动造成床沙形体的迁移，从而形成风成交错层理。主要出现在沙漠沉积环境及海滩上的风成沙丘带。二、层面构造当岩层沿层面分开时，在层面上可出现各种构造和铸模，有的保存在岩层顶面上，如波痕、干裂纹等

44、；有的在岩层底面上，如沟模、槽模等。1、波痕是非粘性的砂质沉积物层面上特有的波状起伏的层面构造，在砾岩和泥岩中见不到。是保留在层面上的床沙形成痕迹。分为流水波痕、浪成波痕、风成波痕等。2、原生流水线理或剥离线理构造常出现在具平行层理的薄层砂岩中，沿层面剥开，出现大致平行的非常微弱的线状沟或脊，常代表水流方向。它是由砂粒在平坦床沙上作连续滚动留下的痕迹，常与平行层理共生。3、底层面构造-底模常出现在泥质岩的上覆砂岩的底层面上，是砂质物充填于泥质物层面上的凹槽或凹坑内，而在砂岩底层面上铸成凸起的印模。分为槽模、刻蚀模、印模等。三、化学成因的构造在成岩后生阶段通过化学溶解和沉淀作用所形成的次生构造主

45、要有结核、缝合线、叠锥等。1、结核结核是岩石中自生矿物的集合体，在成分、结构、颜色等与围岩显著不同，常呈球状、椭球状及不规则团块状，主要出现在泥质岩、粉砂岩、碳酸盐岩及煤系地层中，可孤立或串珠状出现。结核按形成阶段可分为同生结核、成岩结核和后生结核。结核按成分分为钙质结核、硅质结核、黄铁矿结核、菱铁矿结核、锰质结核等。2、缝合线缝合线最常见于碳酸盐岩中，也可见于砂岩、硅质岩和盐岩中，其特征是垂直层面的切面上有呈头盖骨接缝样子的锯齿状裂缝。其成因可用压溶说解释：缝合线是在沉积物或岩石遭受到压力后，发生不均匀溶解而形成的，其形成时期可以是多期的：成岩的、后生的、表生的等。可用于划分和对比地层、找层

46、面产状(水平缝合线总方向与层面平行)、了解岩石存在环境。四、生物成因的构造由于生物的生命活动和生态特征，而在沉积物中形成的构造称生物成因构造，包括生物生长构造和生物遗迹构造。1、生物生长构造-叠层构造是由蓝绿藻细胞分泌粘液质陷捕和粘结沉积结点而成，由富藻比方 层和富屑纹层组成。叠层藻形态变化多样，明显受环境因素控制。基本形态有层状、波状、柱状和锥状。层状、波状叠层石形成于水动力条件弱而水浅的环境，多位于潮间带；柱状和锥状叠层石形成于水动力条件较强的环境，多位于潮间带下部或潮下带。2、生物遗迹构造是指保存在沉积物层面上及层内的生物活动痕迹，按形态及行为方式分为五类：(1)停息迹构造：由活动的生物

47、暂时停息在沉积物表面上形成的浅坑，坑的形态与生物的腹面形态一致，凹凸相反，如星形迹。(2)爬行迹构造：活动生物在沉积物表面移动时形成的轨迹，有足迹和移迹。(3)居住迹构造：主要是底栖觅食生物为避免水流的冲刷及食肉动物的袭击，为了食悬浮物而挖掘的一和管状居住穴，具方向性和形态特征。如针管迹等。(4)觅食迹构造：由固着底栖觅食动物向沉积物内部进行挖掘形成的通道，包括分枝状和辐射状，如螺旋潜迹等。(5)啮食迹构造：通常为食泥生物在沉积物表面吞食有机物时造成有方向性、不分枝、作规则的旋卷弯曲的移动，如类沙蚕迹等。生物遗迹均为原地形成并随沉积物固结成岩而保存下来，不会再被搬运转移，是判别沉积环境的良好标

48、志。第四节 陆源碎屑岩陆源碎屑岩是指由母岩经物理风化所形成的碎屑物质，经机械搬运和沉积，并进一步压实和胶结而形成的沉积岩类。碎屑岩包括四种基本组成部分，即碎屑颗粒、杂基、胶结物和孔隙。碎屑颗粒是碎屑岩的最主要组分，如砾岩中的砾石、砂岩中的砂，占整个岩石组成的50%以上，并决定了岩石的基本特征。杂基是与砂、砾等碎屑一起由机械沉积作用沉积下来的较细粒物质，主要为粘土物质等。胶结物是对碎屑颗粒起胶结作用的化学沉淀物，如碳酸盐、铁的氧化物、氢氧化物等。一、碎屑岩的物质成分1、碎屑成分碎屑岩中的碎屑物质可占整个岩石组分的50%以上，是碎屑岩的特征组分。碎屑物质主要来自沉积盆地之外的、陆地上搬运来的碎屑，

49、是母岩机械碎屑的产物。(1)矿物碎屑目前已发现的碎屑矿物约160种，其中最常见的约20种，但一种碎屑岩中主要碎屑矿物一般不超过35种。石英碎屑是碎屑岩中分布最广的碎屑矿物，在砂岩和粉砂岩中的平均含量达66.8%。碎屑石英主要来源于花岗岩、片麻石、片岩及先成的沉积岩。长石碎屑长石在碎屑岩中的含量仅次于石英，在砂岩中平均含量1015%。长石碎屑中最常见的是钾长石，尤其是微斜长石，其次是酸性斜长石，中基性斜长石则较少。长石碎屑主要来源于花岗岩和花岗片麻岩。长石碎屑的含量明显受气候、地壳运动的强度和母岩性质的影响，对长石含量、类型及其它特点的研究，有助于追溯母岩、推断古气候、古地理和古构造等状况。云母

50、和绿泥石碎屑云母类的矿物碎屑中以白云母居多，因白云母抗风化能力较黑云母、绿泥石强的多，绿泥石主要是成岩后生作用的产物，常成填隙物产出。因此，根据白云母、黑云母的含量可初步推断物源区的远近。重矿物碎屑含量通常不超过1%，但多数性质稳定，种类也较多，可根据重矿物的组合类型及标型特征，用于追溯母岩和地层的划分对比。(2)岩石碎屑岩屑是母岩直接破碎的产物，可用来推断母岩。岩屑反映了气候干旱、母岩风化不彻底、搬运近、沉积快的特征，碎屑岩中若岩屑含量高，说明岩石的成分成熟度低。岩屑多分布于0.1mm粒级的砂岩和砾岩中。2、填隙物成分填隙物包括杂基和胶结物。常见的杂基成分是各种粘土矿物如高岭石、水云母、蒙脱

51、石和绿泥岩等，它们是悬移载荷的沉积产物。胶结物是碎屑颗粒间孔隙内的各种化学物质，主要形成于成岩后期。常见的有碳酸盐矿物、硅质矿物和部分铁质矿物等。3、成分成熟度碎屑岩的成分成熟度是指碎屑沉积组分在风化、搬运、沉积作用的发行下接近最稳定的终极产物的程度。石英抵抗风化能力最强，是最稳定组分；长石的稳定性较石英小；岩屑中除燧石和石英岩的碎屑外，稳定性均不高。二、碎屑岩的结构碎屑结构包含碎屑岩本身特点(碎屑大小、圆度、球度、形状和颗粒表面特征)、填隙物特点及碎屑颗粒与填隙物间关系(胶结类型或支撑类型)三方面。1、碎屑颗的结构(1)碎屑大小指碎屑颗的绝对大小，以颗粒直径来计量。常将碎屑按大小划分为如下粒

52、级：2mm.砾20.063mm.砂0.0630.004mm.粉砂0.004mm.泥(粘土)据此陆源碎屑岩可分为：.粗碎屑岩-砾岩和角砾岩.中碎屑岩-砂岩.细碎屑岩-粉砂岩碎屑岩中颗大小均匀程度称分选性，分为好、中、差三级。当主要粒级成分含量占碎屑总量75%以上、或颗粒大小接近相等时，称分选性好；当主要粒级成分含量占碎屑总量5075%时，称分选性中等；没有一种粒级成分能超过50%或颗粒大小相差悬殊时，则分选性差。碎屑岩的粒度分布特征明显受沉积介质动力条件和搬运距离的控制，随着搬运距离的增长，颗粒的平均粒度变小、分选程度变好。粒度分析被广泛用于研究沉积岩成因，是研究沉积条件的重要方法之一。(2)碎

53、屑颗粒的形态包括圆度、球度和形态三方面，其中以圆度意义最大。圆度：指碎屑颗粒棱角被磨蚀圆化的程度，与颗粒形状无关，仅是棱角尖锐程度的函数。分为四级：棱角状：碎屑颗粒具尖锐的棱角，棱线向内凹进。一般未经搬运或很少搬运。次棱角状：碎屑颗粒的棱角稍有磨蚀现象，但棱角仍清晰可见。反映碎屑经短距离搬运特点。次圆状：碎屑颗粒的棱角有明显的磨损，且棱线略向外凸，但碎屑的原始轮廓清楚可见，说明颗经历了较长距离搬运。圆状：碎屑颗粒的棱角已磨损消失，棱线外凸呈弧状，碎屑的轮廓已消失，这是碎屑经长距离搬运被磨损的结果。球度：指碎屑颗粒接近球体的程度。常用克鲁宾公式计算球度系数：=(A：颗粒最大扁平面上最大直径；B：

54、垂直A轴的最大直径；C：垂直最大扁平面的最大直径)最大球度值为1，最小值趋近于0。注意：球度高的颗粒，圆度不一定好，反之亦然。形状：颗粒的形状与矿物颗的结晶习性、解理、硬度、颗粒大小和搬运沉积介质条件有关。(3)碎屑颗粒的表面结构碎屑颗粒的表面特征包括颗粒表面的磨光度和显微刻蚀痕两方面。据此可判断搬运和沉积介质的性质。2、填隙物的结构(1)杂基的结构杂基主要指粘土和0.03mm的细粒碎屑物，一般与碎屑物质一起机械沉积，对碎屑起胶结作用。多为泥状结构，土状断口，光泽暗淡，颜色多样。(2)胶结物的结构常见的胶结物的结构类型有：非晶质结构、隐晶质结构、显晶质结构、带状结构等。3、胶结类型碎屑颗粒与填隙物间的关系称胶结类型。可分为基底胶结、孔隙胶结、接触胶结和溶蚀胶结四种类型。(1)基底胶结碎屑颗粒在杂基中大多彼此不相接触而呈漂浮状孤立地分布。基底胶结形成于沉积期，一般反映快速堆积的密度流沉积特点。(2)孔隙胶结大部分颗粒彼此接触，填隙物可以是粘土杂基，也可以是化学胶结物。反映了稳定水流沉积作用和波浪淘洗作用的特征。(3)接触胶结胶结物仅在颗粒接触处才出现，胶结物数量很少。(4)溶蚀胶结胶结物溶蚀并交代碎屑的边缘，使碎屑边缘呈港湾状。三、陆源碎岩的分类陆源碎屑岩按粒度分类，其粒级以“”值