第4章 陆源碎屑岩-1(朱锐)课件

朱锐沉积岩石学SedimentaryPetrology2013年9月18日沉积岩的构造与颜色Structuresandcolorsofsedimentaryrocks

本讲提纲一、化学成因的沉积构造

二、生物成因的沉积构造三、物理成因的沉积构造四、沉积岩的颜色上层面构造——波痕按成因，将波痕大致分为浪成波痕流水波痕风成波痕修饰波痕（叠加波痕）干涉波痕三、物理成因的沉积构造上层面构造——原生流水线理/剥离线理构造原生流水线理（primarycurrentlineation）或剥离线理（partinglineation）构造形态出现在平行层理砂岩层的剥开面上，由微细的脊与沟交替排列组成。产状线状脊平行于水流方向延伸有几个砂粒的直径那么高。成因Fr>1的高流态，与平行层理相同。三、物理成因的沉积构造底层面构造定义：发育在岩层底面上的构造，是由水流或其携带的“工具”（如砾石、介壳等）对底床（泥或粉砂）侵蚀或刻蚀成槽、坑等，后来被（砂）充填而成。类型槽模沟模渠模三、物理成因的沉积构造其它层面构造冲刷—充填构造砂冲泥冲刷面上常含陆源砾石或泥砾。多见于河流、近岸浅水和重力流水道等沉积环境中。截切构造有些砂岩顶面也有侵蚀下切现象，但其内充填的是粘土质沉积。泥冲砂三、物理成因的沉积构造纹层（细层，laminae）组成层理的最小宏观单位厚度极小同一纹层在相同水动力条件下同时形成

三、物理成因的沉积构造层理组成要素

——纹层、层系、层系组按层内组分和结构的性质划分非均质层理水平层理平行层理波状层理交错层理均质层理韵律层理粒序层理三、物理成因的沉积构造主要的层理类型及其特征三、物理成因的沉积构造平行层理水平层理波状上攀悬移>推移悬移≈推移

砂纹悬移<推移三、物理成因的沉积构造浪成砂纹交错层理三、物理成因的沉积构造特点纹层和层系界面平直，以低角度相交，2～10°，层系厚度稳定，细层多向海倾斜；层系顶部被切蚀而底部完整；纹层内砂粒成熟度高，可有粒序变化。出现环境后滨—前滨带及沿岸砂坝沉积

三、物理成因的沉积构造三、物理成因的沉积构造风成交错层理在风的吹扬作用下形成特点无泥质物砂粒磨圆和分选较好。常呈板状、槽状交错层理。层系厚度大，几十cm到数m，前积纹层倾角高达25～34°。

出现环境沙漠及海滩风成沙丘带。

三、物理成因的沉积构造潮汐层理成因：潮汐作用涨潮、退潮期，水流活动砂呈波状被搬运沉积，泥呈悬浮状态；潮间期，水流停滞悬浮的泥发生沉积形成的层理类型:压扁层理透镜状层理波状复合层理三、物理成因的沉积构造压扁层理又叫脉状层理（flaserbedding），是在波谷及部分波脊上含有泥质条带（脉状体）的沙纹层理。砂多泥少

水动力较强泥被削蚀，仅在波谷被保存

三、物理成因的沉积构造压扁层理三、物理成因的沉积构造

三、物理成因的沉积构造透镜状层理（lenticularbedding）在泥基质中夹有砂质透镜体形成条件与脉状层理相反砂少泥多潮汐水流或波浪作用较弱

三、物理成因的沉积构造波状复合层理砂泥均等，泥几乎填满波谷并且呈薄层覆盖在波脊上；较强或较弱的水动力条件交替；压扁层理和透镜状层理的过渡类型。

三、物理成因的沉积构造

三、物理成因的沉积构造出现环境水动力强弱交替，泥质层和砂质层交互沉积而成。潮间坪及潮上坪；三角洲前缘、浅水陆棚以及河流的洪泛沉积。

三、物理成因的沉积构造粒序层理又称递变层理（gradedbedding）颗粒的粒度垂向递变，层面基本平行。单层厚度从数mm到1m或数m。单层内，由底到顶，粒度由粗变细者为正粒序；由细变粗者为逆粒序。底部常有冲刷面内部除粒度递变外，不具任何纹层。成因——浊积岩的特征性层理流动强度减小，流水携带能力减弱，悬浮搬运的沉积物按粒度大小依次先后沉降。三、物理成因的沉积构造三、物理成因的沉积构造三、物理成因的沉积构造块状层理块状层理（homogeneousbedding）——均质层理层内成分、结构、颜色均匀，不具任何显纹层构造。粗、细粒沉积中均可出现。成因快速沉积细粒悬浮物质：洪水沉积；重力流沉积物：浊流沉积。生物扰动滨浅海和三角洲相，原生层理被生物扰动完全破坏。三、物理成因的沉积构造三、物理成因的沉积构造韵律层理（rhythmicbedding）成分、结构或颜色方面不同的薄层有规律重复出现。纹层厚度从数mm到数十cm，层与层平行或近于平行。成因物质搬运或产生方式有规律地交替变化潮汐流的周期变化形成砂质纹层与泥质纹层重复交替潮汐韵律层理，也称砂泥互层层理；气候的季节性变化形成浅色层与深色层互层的季节性韵律层理。冰川纹泥。三、物理成因的沉积构造三、物理成因的沉积构造流态与层理形成之间的关系底形和流态（流动体制）的概念底形（床沙形体）（bedform）在河床或水槽中，流水沿非粘性沉积物（如砂、粉砂）的底床上流动时，在沉积物表面铸造的几何形态。流态（流动体制）（flowregimes）底形与流动条件之间的关系叫流态。直接标志是Fr=V2/L/g=V2/(L·g)——水流强度。Fr＜1，下部流动体制（低流态）Fr＝1，过渡流动体制（过渡流态）Fr＞1，上部流动体制（高流态）三、物理成因的沉积构造Fr水动力条件运动载荷底床形态层理类型加积方式可忽略不计极弱悬移平坦底床均质层理垂向加积<<<1V≈0很弱悬移平坦底床水平层理垂向加积<<1V<20cm/s弱悬移推移沙纹沙陇小型(板状、槽状、波状)层理侧向加积垂向加积<1V<50cm/s较弱推移沙波沙丘大型(板状、槽状)层理侧向加积≈1较强、过渡推移平坦底床平行层理侧向加积>1强推移逆行沙丘大型(板状、槽状)层理侧向加积>>1很强推移冲槽冲坑不太明显侧向加积>>>1极强推移（深潭）不明显侧向加积三、物理成因的沉积构造

三、物理成因的沉积构造低流态av≈0，Fr<<<1，流动强度小，床沙载荷不能移动，只有悬浮载荷沉积。底形为无运动的平坦沙床形成水平层理。

三、物理成因的沉积构造低流态bv≤20cm/s，Fr＜＜1，将产生作用于颗粒上方的剪切力，砂粒开始移动，并出现波状起伏的沙纹（向上游缓，向下游陡），既有床沙载荷，又有悬浮载荷，底形：不对称波纹，波高0.5～3cm，波长<30cm，层理：小型波状、上攀层理

三、物理成因的沉积构造低流态cv≤50cm/s，Fr＜1，剪切力增加，底形长度、高度逐渐增加，波高由3cm→10～20cm,，波长可达数米。底形为沙浪（sandwaves）或沙丘（dune）沙波：平直，L/H大，流速低，直脊大波痕→板状、楔状交错层理；沙丘：弯曲，L/H小，流速高，曲脊大波痕→槽状交错层理。

三、物理成因的沉积构造过渡流态V>50cm/s，Fr≈1，流速继续增加，剪切力增强，以致削蚀沙丘的高度，此时波长增大，波高减小形成低角度的冲蚀沙丘（砂丘和平坦底床过渡形态，倾角10°±），极不对称。沉积物趋向连续搬运，表面波趋向变平；层理：楔状层理。

三、物理成因的沉积构造高流态a流速更大，Fr＞1，沙丘进一步被削蚀，形成具有沉积物运动的平坦底床，沉积物作连续滚动和跳跃，跳跃高度约为颗粒直径的两倍，表面波变平，产生平行层理。三、物理成因的沉积构造高流态bv＞2m/s，Fr＞＞1，流动强度进一步增强，表面波出现起伏，底形也出现与之一致的起伏，由于流速大，使水面波增高，直至向上游方向发生破碎，床沙形体陡坡一侧侵蚀，在下一个床沙形体缓坡一侧沉积，形成逆行沙丘（antidune）。表面波起伏与底形同相底形：逆行沙丘层理：逆行沙丘交错层理，斜层系倾向指示介质上游。

三、物理成因的沉积构造高流态c流速更大，Fr＞＞1，流动强度进一步增强，在沙丘前的床沙表面，部分沉积物被侵蚀搬运，底形：冲槽和冲坑。层理：槽状充填交错层理。三、物理成因的沉积构造总结从低流态到高流态，流速增大，流动强度增强；表面波：低流态——起伏逐渐增大，与底形异相；过渡流态——变平；高流态——起伏重新增大，与底形同相。底形：无床沙运动的平坦底床→沙纹→沙波→沙丘→极不对称波痕→有床沙运动的平坦底床→逆行沙丘→冲槽、冲坑颗粒运动：无→间断→连续→侵蚀

三、物理成因的沉积构造结论流态决定床沙形态的性质。流体的运动→床沙形体的迁移：波痕是被保留下来的床沙形体；层理是床沙形体迁移过程中沉积层内部留下的痕迹。

三、物理成因的沉积构造低流态：水深流缓高流态：水浅流急三、物理成因的沉积构造沉积岩的颜色取决于岩石的物质成分、沉积环境及成岩后的次生变化。其中起决定作用的是岩石中所含的色素类物质。如含有机质呈灰黑色，含FeO呈绿色，含Fe2O3呈红色。沉积岩颜色的影响因素四、沉积岩的颜色按照成因可分为三类，即继承色、自生色和次生色。继承色和自生色都是原生色。继承色（原生色）继承色主要取决于陆源碎屑颗粒的颜色，而碎屑颗粒是母岩机械风化的产物，故碎屑岩的颜色继承了母岩的颜色。沉积岩颜色的分类四、沉积岩的颜色自生色（原生色）由沉积物质及早期成岩过程中自生矿物赋予岩石的颜色，称自生色。比如，含海绿石或鲕绿泥石的岩石常呈各种色调的绿色和黄绿色，红色软泥是因为其中含赤铁矿。四、沉积岩的颜色次生色主要是在成岩作用阶段或风化过程中，沉积岩原生组分发生次生变化，由新生成的次生矿物所造成的颜色。这种颜色多半是由氧化作用或还原作用、水化作用或脱水作用，以及各种矿物（化合物）带入岩石中或从岩石中析出等引起的。四、沉积岩的颜色1．灰色和黑色

大多数粘土岩由暗灰色变为黑色，是因为存在有机质或分散状硫化铁造成的。岩石的颜色随着有机碳含量的增加而变深，表明岩石形成于还原或强还原环境中。试述暗色泥岩的形成环境?

2．红、棕、黄色这些颜色通常是由于岩石中含有铁的氧化物或氢氧化物（赤铁矿、褐铁矿等）染色的结果。若系自生色，则表示沉积时为氧化或强氧化环境。3、绿色岩石的绿色多数是由于其中含有低价铁的矿物（如海绿石、鲕绿泥石等）所致；少数是由于含铜的化合物所致，如含孔雀石而呈鲜艳的绿色。若系自生色，绿色一般反映弱氧化或弱还原环境。四、沉积岩的颜色

岩石的颜色和色调具有划分和对比地层的意义

岩石的颜色通常具有一定的成因意义，有助于了解古地理条件及可以作为评价找矿的标志沉积岩颜色的意义四、沉积岩的颜色（3）在野外，颜色的描述应逐层进行（4）要查明颜色的原生性或次生性及其成因性质（1）应表示主要颜色（2）在观察颜色时，必须看到新鲜面沉积岩颜色的描述方法四、沉积岩的颜色碎屑岩的构造类型及特征、成因和环境意义重点层理、波痕、槽模等流动成因构造负载构造、包卷层理、滑塌构造等同生变形构造泥裂、雨痕等暴露成因构造晶体印痕、结核等化学成因构造生物遗迹构造（遗迹化石）碎屑岩的颜色类型及成因本章小结朱锐沉积岩石学SedimentaryPetrology2013年9月18日陆源碎屑岩ClasticRocksofTerrigenousOrigin

陆源碎屑岩:

指由母岩机械破碎的产物—碎屑物质，经过机械搬运和沉积，并进一步压实和胶结而形成的一类沉积岩本章内容碎屑岩的成分碎屑岩的结构砾岩和角砾岩砂岩和粉砂岩黏土岩碎屑岩的成岩后生变化

碎屑岩的成分(成因):

陆源碎屑物质、化学沉淀物质

碎屑岩陆源碎屑物质化学沉淀物质碎屑颗粒杂基胶结物矿物碎屑岩屑碎屑岩的组分(产出形式)：碎屑颗粒(矿物碎屑和岩石碎屑)、填隙物(杂基和胶结物)、孔隙碎屑岩碎屑颗粒填隙物杂基胶结物矿物碎屑岩屑孔隙碎屑颗粒（grain）碎屑岩的骨架，主要由母岩物理风化作用过程中机械破碎而成的矿物碎屑和岩石碎屑组成。杂基（matrix）细小的碎屑，与碎屑颗粒同时沉积胶结物（cement）化学沉淀物质，成岩期的产物孔隙（pore）

来源来自母岩区的陆源碎屑（继承矿物）来自沉积区的（再旋回）碎屑、生物碎屑来自火山的岩屑、晶屑、玻屑及火山灰尘来自宇宙的陨石碎屑包括：矿物碎屑：母岩中及沉积区内所有的矿物都可能出现石英、长石最多，重矿物含量少岩石碎屑：母岩中及沉积区内所有的岩屑都可能出现稳定的多碎屑颗粒矿物碎屑

目前发现的碎屑矿物约160种，最常见的约20种。在一种碎屑岩中，主要碎屑矿物3-5种按密度分为轻矿物：比重小于2.86，石英、长石、云母为主重矿物：比重大于2.86来自岩浆岩：榍石、锆英石、铁镁矿物来自变质岩：石榴石、红柱石碎屑岩自生矿物：黄铁矿、重晶石

石英（quartz）

抗风化能力强，既抗磨又难分解，同时在大部分岩浆岩和变质岩中石英含量较高。石英是碎屑岩中分布最广的碎屑矿物。石英含量高是风化富集的结果来自深层岩浆岩的石英来自变质岩的石英来自喷出岩及热液岩石的石英再旋回石英—呈浑圆状或带自生加大边不同来源的石英特点不同包裹体、波状消光、颗粒大小、颗粒形态、边缘特征→判断石英的来源深成岩浆岩中的石英来自深成岩浆岩的石英新鲜,可包有副矿物（包裹体）来自变质岩的石英石英带状消光，来自区域/动力变质岩来自变质岩的石英云状波状消光，来自接触变质岩多晶石英，来自变质岩

来自喷出岩和古老沉积岩的石英来自喷出岩的石英具六边形β-石英外形，或有破裂纹，或呈熔蚀港湾状来自老沉积岩中的石英圆度好、常见次生加大边，颗粒内部边缘有尘线来自喷出岩的石英来自沉积岩的石英圆度较好、有次生加大边，颗粒内部边缘有尘线碎屑岩中长石的含量少于石英。砂岩中长石的平均含量为10～15%，主要分布于粒级较粗的砂岩中,在砾岩和粉砂岩中长石矿物碎屑含量较少主要来源于花岗岩和花岗片麻岩地壳运动剧烈，地形高差大气候干燥，物理风化为主搬运距离近，堆积迅速钾长石多于斜长石钾长石中，正长石略多于微斜长石斜长石中，钠长石远多于钙长石长石（feldspar）

破碎片状，与比其细小的粒状长英质轻矿物共生白云母居多

云母类不超过10%（一般为1%±），小（多为0.25-0.05mm）根据风化稳定性稳定重矿物电气石、锆英石、金红石、石榴石、榍石、磁铁矿等不稳定重矿物

重晶石、磷灰石、绿帘石、黄铁矿

重矿物

母岩不同类型↓

矿屑、岩屑类型不同↓重矿物组合不同判断母岩性质各类岩石的轻重矿物组合母岩矿物组合（包括部分岩屑）花岗岩花岗闪长岩重矿物锆石榍石磷灰石黑云母轻矿物石英正长石微斜长石酸性斜长石安山岩和玄武岩重矿物辉石角闪石轻矿物安山岩或玄武岩岩屑中性和基性斜长石橄榄岩和辉长岩重矿物尖晶石铬铁矿橄榄石紫苏辉石轻矿物基性岩岩屑基性斜长石蛇纹石变质岩重矿物蓝晶石十字石硅线石石榴石轻矿物具波状消光和镶嵌结构的石英沉积岩重矿物锆石（圆）金红石石榴石电气石（较圆）轻矿物颗粒圆滑或具次生加大的石英岩石碎屑（简称岩屑）母岩机械破碎形成的碎块，保持着母岩结构的矿物集合体提供母岩特征的直接信息大量出现→气候干燥、快速剥蚀和堆积、距离母岩近等同一种岩屑数量和粒度变化的影响因素距陆源区的远近化学风化程度母岩矿物粒径

大量出现在砾岩中，平均含量10~15%，可达95~100%。在粘土岩中几乎没有。岩屑类型侵入岩喷出岩变质岩硅岩粘土岩碳酸盐岩

岩屑类型岩屑类型岩屑类型岩屑类型研究碎屑颗粒的意义分析母岩岩屑类型矿物组合矿物特征

判断成分成熟度成熟度碎屑颗粒在风化、搬运、沉积等作用改造下接近终极产物的程度

成分成熟度＋结构成熟度成分成熟程度：以碎屑岩中最稳定组分的相对含量表示轻组分——Q/（F+R）单晶非波状消光石英重矿物——ZTR指数锆石（Zircon）＋电气石（Tourmaline）＋金红石（Rutile）在透明矿物中所占的比例结构成熟度指碎屑沉积物经风化、搬运和沉积作用的改造，使之接近最终极结构特征的程度。分选、磨圆等一系列参数评价反映的问题：搬运距离远近、水动力条件和物源方向等

碎屑岩碎屑颗粒填隙物杂基胶结物矿物碎屑岩屑孔隙杂基

碎屑岩中与碎屑颗粒同时沉积下来、充填在颗粒孔隙中的细粒填隙物质。碎屑岩中细小的机械成因组分。其粒级以泥级为主，可包括一些细粉砂成分高岭石、水云母、蒙脱石和绿泥石、伊利石等粘土矿物灰泥、云泥细粉砂级别的石英、长石及岩屑。

原杂基：杂基。原始沉积状态，泥质结构，与颗粒界线清楚。正杂基：经成岩作用明显重结晶后的原杂基。淀杂基：成岩作用过程中，从孔隙水析出的粘土矿物胶结物。晶体干净，透明度好。常在颗粒周围呈栉壳状或薄膜状分布。外杂基：碎屑沉积物堆积后，成岩及后生期充填于粒间孔隙中的外来杂基物质。分布不均、污浊、透明度差。出现在碎屑颗粒分选较好、原生孔隙发育处。假杂基：软碎屑经压实碎裂形成的类似杂基的填隙物。常能同时看到局部被压碎的