沉积岩石学课件其他沉积岩

沉积岩与沉积相教案——第九章其它沉积岩沉积岩与沉积相教案——第九章其它沉积岩第第10页第九章其它沉积岩们学习与专业关系较为亲热的前四种。第一节蒸发岩一、概述〔一〕定义蒸发岩又称盐岩，是指由含盐度较高的溶液或卤水，通过蒸发作用形成蒸发岩不包括某些和蒸发作用有关的碳酸盐岩，如白云岩、钙质层和石灰华等。〔二〕蒸发岩的化学组成和主要矿物成分化学组成的氯化物、硫酸盐，其次为K、Na的硝酸盐等。主要矿物成份〔NaC〔KCl〔KClMgC262；氯化物硫酸盐：钾盐镁矾〔KCl·MgS4·32；〔2SO2MgS4〔2SO4N2S4、杂卤石〔2CaSO4·2SO4·MgS4·22O、无水芒硝〔N2SO4、芒硝〔N2SO4·102O、泻利盐〔MgS4·7O、石膏〔CaSO4·22O、硬石膏〔CaSO4〕等；〔N2CO32〔N2CO3NaHCO3；〔Na247102〔NaCa548H2、柱硼镁石〔MgB2O4·3H2O〕等。云母、石英、长石等混入物。〔三〕蒸发矿物的一般生成规律海水蒸发矿物的生成挨次35Na+Mg2+Ca2+、K+、Cl-、SO42-，相应地，Na、Mg、K、Ca。矿物类型可反映其生成时海水盐度的凹凸。总的来说蒸发矿物的结晶挨次分为六个阶段：碳酸盐—石膏阶段 海水盐度稍高就开头沉淀；石盐沉积阶段 盐度达26%；石盐、硫酸盐、镁盐阶段 盐度31～32%；钾、镁盐沉积阶段 盐度33～34%；光卤石沉积阶段 度35%；水氯镁石沉积阶段 海水盐度增至共结点〔？〕内陆湖盆蒸发矿物的生成规律4CO32-SO2-由于湖盆所处地理位置、地质条件、气候条件和补给条件的不同，大陆水的湖盆水体可分为碳酸盐型、硫酸盐型和氯化物型三种卤，不同类型的湖水，浓缩后形成的蒸发矿物及其组合特征各不一样。4〔四〕蒸发岩的构造与构造〔自学〕构造蒸发岩的构造按成因可分为原生构造和次生构造。原生构造原生构造有化学沉淀的结晶粒状构造和机械沉积的粒屑构造。次生构造次生构造则有斑状变晶构造、交代构造、搓碎构造、塑性形变构造等。构造蒸发岩的构造也可按成因分为原生的和次生的两种。原生构造带状构造，以及波痕、穿插层理、粒序层理等。次生构造由构造运动所造成的角砾状构造、皱纹状构造，以及由风化淋滤作用所形成的多孔状构造等。二、主要岩石类型蒸发岩按矿物成份可分为石膏—硬石膏岩、石盐岩和钾镁质岩等。〔一〕石膏—硬石膏岩石膏和硬石膏主要组成单矿物岩石，有时组成石膏—硬石膏岩或硬石膏石膏—硬石膏岩具有粗粒的结晶粒状构造。在构造上常发育有很好的纹这种结核状的硬石膏反映了潮上带或沙漠干盐湖的成因特点。一般认为从浓缩卤水中沉淀的原生硫酸钙矿物是石膏，即在30℃以下时，当海水含盐度提高3.55倍，石膏就开头沉淀；在42℃以上的温度，或海水盐度很大时，开头沉淀硬石膏。在成岩阶段，石膏往往向硬石膏转化。依据试验资料，80℃～90℃时石膏开头脱水，当温度到达150℃时，石膏转化为稳定的β-硬石膏，体积缩小8～39%。假设按平均地温梯度3℃/100m，年平均地表温度14℃计算，当地层埋深到4500m时，石膏就全部转变成硬石膏，体积缩小，产生晶间孔，能4200米四周的硬石膏有丰富的晶间孔和晶间缝，并在其中见到了荧光显示，说明其中有烃类分布。而大量的勘探时间证明，硬石膏岩作为有效的盖层一般埋深小于2500米，由于石膏在温度大于100℃时就能转化为亚稳定的γ-硬石膏了。〔二〕石盐岩机质和铁质等。石膏、硬石膏互层。岩盐可以沉积在海岸和内陆盐沼中，也可以形成于浅水到深水的湖泊和中。我国四川震旦系有的世界上最古老的石盐层，厚度在200米以上，三叠、白垩、第三纪和第四纪盐湖都盛产岩盐。〔三〕钾镁盐岩〔自学〕的矿物组合不同于原生的矿物组合。〔四〕自然卤水〔自学〕是产于地下的盐类溶液。原生卤水是保存在地层中的古代剩余海水和盐在地层中的一种卤水。地层的状况下，古老地层中的卤水会成为深水盐湖的盐类来源。三、蒸发岩的成因成因理论和假说，如砂坝说〔1877、多级海盆说〔1915～1955〔194～1965、潮上盐沼说或“萨巴哈说〔1955～1971、深水蒸发沉积说〔185～1970、干化盆地说〔1972这里仅选择几种简介如下。〔一〕砂坝成盐说积问题。他认为盐类矿物是在与广海隔离的泻湖中蒸发形成的。处于海湾或泻湖与广海之间的砂坝，一方面起着使海湾或泻湖水体不断蒸发而浓缩的作用，同时又让海水从其顶部不断流入补给，从而导致各种盐类按溶解度大小先后发生沉淀。实际上，起屏障作用的除了砂坝外，还有构造隆起、生物礁和火山堤等。〔二〕深水蒸发说在闭塞的海盆地深处聚拢起来，最终可形成盐类沉积。〔三〕干化深盆说1972观点，解释地中海蒸发岩的形成。据许的观点，在晚中世时，地中海曾与大西洋分别，形成一个沙漠盆地。地中海蒸发岩就是形成于低于海平面数千米的盆地内的浅卤水池或盐滩上。当深盆地被海水布满时，形成深水沉积，枯槁时形成浅水蒸发岩。这种蒸发岩的特征是浅水蒸发岩与深水页岩、浊积〔画图过程中发生分异作用，导致盐类依次沉淀。碳酸盐和硫酸盐沉积在盆地的边缘，盆地中心则沉积石盐和钾盐。〔四〕深水成因盐湖在湖相沉积中也可以形成蒸发岩。一般认为湖相蒸发岩是干热气候浅水蒸发环境的产物。但近年来对渤海湾一些次级凹陷沙河街组蒸发岩地层的争论说明：湖相蒸发岩可以形成于半干旱半潮湿的深水环境。代表是东濮凹陷沙二段盐湖和东营凹陷沙四上亚段盐湖。古老地层中的卤水沿深大断裂进入盐岩与深水正常沉积共生。四、蒸发岩与油气的关系岩的储集性能。〔一〕盐层与油气层的分布规律46%的盆地的油气层产于盐41%的盆地的油气层分布在盐层之上，13%的盆地的油气层在盐系地层之间。都共存。〔二〕蒸发岩和油气生成盐度增高，既可以造成很多生物种属的绝灭，也可以为某些狭盐类生物供给丰富的养料而使之大量生殖；Enos〔1983〕认为，全世未经压实的蒸发岩中有机质含量高达15%以上。试验说明，地质历史上蒸发岩中有机碳含量一般在2%～5%之间，与其它类型的烃源岩相比较，其有机碳含量比较可观，可与同时沉积的暗色泥岩一起作为烃源岩。例如美国西北部的帕拉多克斯盆地和绿河盆地蒸发岩就是良好的油气烃源岩〔雷怀彦，1996。〔三〕蒸发岩对油气运移的影响盖层掌握着油气的二次运移，使之只能侧向运移。〔四〕蒸发岩对油气储集层的封隔及其对油气的储集性能膏盐层在中浅层致密，可以作为良好的油气盖层，也可以在经受了高温成岩作用后〔温度高于100~150℃，埋深大于3000~4500m〕成为深层油气的储层。〔五〕蒸发岩对油气圈闭的影响圈闭等。蒸发岩的多种成因和硬石膏岩的封盖性、储集性反映了深刻而又平凡的因规律。其次节硅岩一、概述〔一〕定义硅岩是指由化学作用、生物作用、生物化学作以及所形成的富含SiO2〔可达70～80%〕的岩石，也包括在盆地内经机械裂开作用再沉积的硅质岩，但不包括陆源石英碎屑经搬运、沉积而成的石英砂岩和沉积石英岩。如硅藻质燧石、鲕状燧石、结核状燧石、层状燧石等。〔二〕硅岩的矿物成分硅岩的矿物成分主要有各种类型的蛋白石、结晶质的玉髓和自生石英。黄铁矿、有机质等混入。〔三〕硅岩的构造和构造屑构造，还可见各种交代剩余构造。夹于其它岩石〔常为碳酸盐岩〕中。〔四〕硅岩的颜色色。〔五〕其它硅岩岩性坚硬、性脆，化学性质稳定，抗风化力量强，与其它岩类共生时，常突出于风化面之上。二、硅岩的分类及主要岩石类型〔一〕分类硅岩的分类方案也较多，目前尚未全都。一般承受以下原则：按产状分类：层状的、结核状的、条带状的硅岩等；按矿物成分分类：蛋白石质的、玉髓质的、石英质的硅岩；等；按成因分类：生物成因的、无机成因的、交代成因的硅岩等。成因—构造—成分综合分类的方案目前，多趋向于承受成因—构造—成份综合分类的方案：〔包括生物成因、生物化学成因、无机化学成因、机械成因、交代成因几类。、微晶质构造、纤维状构造、内碎屑构造、鲕粒构造、交代构造、交代剩余构造等。再依据主要矿物成份和组分划分。、蛋白土〔岩、燧石、层状燧石、碧玉岩、硅华、内碎屑硅岩、鲕状硅岩等。〔二〕主要岩石类型硅藻岩〔硅藻土〕主要由硅藻遗体〔硅藻壳，成份为蛋白石〔50〕组成。0.5mm。月状、三角状、方形等。硅藻壳上的微孔多呈规章排列。50%时，过渡为硅藻粘土。硅藻土质纯者呈白色。但常被铁质或有机质染成黄色甚至是暗灰色或黑色。岩石外貌呈土状，构造疏松，质软而轻，比重只有0.4～0.9。孔隙度很高，吸水性强，可粘舌。在显微镜下具有生物构造，一般层理不明显，有时可见水平层理。更古老的硅藻土均已次生变化为板状硅藻土或蛋白石。“万卷书”之称，其中的动、植物化石说明其属于大陆湖泊沉积。海绵岩〔自学〕主要成分为硅质海绵骨针，其成份多为蛋白石，有时为玉髓。在古代岩成。疏松者少见，只在个别地区的第三纪沉积中见到。现代硅质海绵软泥少见，只在北方海洋中见到，其中海绵骨针含量为20～40%。古代海绵岩常见于生代沉积中。放射虫岩〔自学〕〔海洋浮游生物〔蛋白石、玉髓〕多已重结晶为微晶石英。岩石多为深灰色，也有红色和黑色。常为薄层状，致密坚硬，常与泥页岩共生。古生代和中生代的地槽沉积中。藻叠层硅岩〔层状藻叠层燧石岩〔自学〕现象。我国北方震旦亚界常见呈层状分布的硅质叠层石。燧石岩〔自学〕5%。境：于超盐度湖泊环境中的燧石。1%。碧玉岩和硅质板岩〔自学〕是层状燧石的一类特别变种。氧化铁含量可大于5%，主要由自生石英和玉髓组成，也可有方解石、菱锰矿、黄铁矿、绿泥石、粘土矿物、云母和有机质等。有时呈斑块状。岩石致密坚硬，具有贝壳状断口。主要分布于地槽区，与火也有碧玉岩产出。硅质板岩与碧玉岩的区分是含有较多的粘土矿物，并常有很薄的层理。7、硅华〔自学〕硅华呈多孔状，颜色浅，其中SiO2含量不定，常有各种混入物，除了较多的Al2O3以外，还可由其它元素。8.鲕粒硅岩〔自学〕呈栉壳装围绕鲕粒生长。野外呈稳定层状，常见斜层理及穿插层理。有交代构造。云南昭通下石炭统的煤系中也有此种岩石。三、硅岩的成因及生物化学作用和成岩作用中的硅的富集交代作用。〔一〕无机化学成因〔自学〕由无机化学成因形成硅岩的机理大体有以下三种模式：1.海洋模式：浓缩沉淀。2.湖泊模式：SiO22700ppm，SiO2先形成硅酸钠凝胶〔NaSi7O13(OH)3·3H2O〕的沉积，经长期脱水，脱钠而转变成燧石。在马加迪底的更世沉积中，就有大量的这种燧石和结核层。3.火山喷发沉积模式SiO2，到达或高于饱和度〔100～120mg/l〕后沉淀而成。过去常用此模式解释碧玉岩的成因。〔二〕生物或生物化学成因〔自学〕基酸及烃类等有机质。生物或生物化学成因的硅质沉积作用有直接和间接两种方式：上述硅质生物遗体的直接积存。SiO2条件〔pH值〕SiO2沉淀。这种作用已经被前寒武系硅质叠层石的亮暗根本层形态特征及其中的藻迹微细构造所证明。交代作用自然界中，结核状或条带状燧石与碳酸盐岩或粘土岩共生的现象是极为常见的。这类燧石的成因多数人认为是由SiO2在成岩过程中，发生分散和交pH值降低而使SiO2的沉淀分散。当在消灭较低的pH值、TSiO2的孔SiO2交代CaCO3燧石结核透镜体，其交代作用用下式表示：CaCO3+H2O+CO2+H4SiO4=SiO2+Ca2++2HCO3-+2H2O因此，产于碳酸盐岩中的燧石有明显的成岩交代的证据：构造。保持原来石灰岩中一些钙质生物的形态和内部特征。燧石中含有白云石晶体剩余。结核与石灰岩的接触面呈缝合线状。硅质结核往往分布于裂隙面上呈不规章形态，没有肯定层位。屑硅岩的成因中，机械作用就占主导作用。第三节煤和油页岩一、概述我国是世界上用煤最早的国家。两千五、六百年前的《山海经》中称之汉，我国已经用煤冶铁。宋元时期，我国人民生活燃料已经普遍用煤，这使当时在我国的意大利人马可·波罗大为惊异，并将其记载在他的游记中。到煤的经济价值很大，常称作“工业的粮食重要的冶金和化工原料。假设对煤加以合理的综合利用，则其价值将比单纯地将其作为燃料使用要高出很多倍。我国煤炭资源格外丰富，是世界上产煤大国之一。但我国现在煤炭资源的勘探、开发和综合利用水平，还是很不够的。油页岩是重要的人造石油原料及化工原料，其经济价值很大。进展特地介绍，我们在此只表达固态的煤与油页岩的一些根本学问。二、煤〔一〕煤的性质煤的显微组分煤作为一种岩石，可由几种性质不同的显微组分组成，这些显微组分相分方案很多，这里只介绍常用的一种。镜质组主要由经凝胶化作用，形成以腐殖酸和沥青质的凝胶化物质，再形成的一种富氧的煤的显微组分。可包括构造镜质体〔构造凝胶体、碎屑镜质体、无构造镜质体等组分。惰质组屑惰质体等一组富含碳、反射率比镜质体高的显微组。壳质组角质体、树脂体、木栓体、藻类体及碎屑壳质体等一组富含氢、反射率比镜的显微组分组。煤的物理性质煤的物理性质是鉴别各种煤类型，尤其是各种变质煤类型的重要依据。颜色为黑色。条痕褐煤为褐色；低变质烟煤和中变质烟煤为深褐色到褐黑色；高变质烟煤色。光泽烟煤变质程度越高，其光泽越强。相对密度植煤分开。硬度2～2.5；无烟4。断口阶梯状、棱角状断口等。裂隙光亮型煤的内生裂隙最发育。②外生裂隙是由于外力引起的，往往穿过整个标本，裂隙面不规章，长有擦痕伴生，裂隙常与层理斜交。一些主要类型大致鉴别出来。这是煤岩学中最根本的学问和方法。煤的化学性质是由和测得的。分，有时也测定煤的粘结性和发热量等性质。运输和加工利用等都是不利的。组成。灰分固然是影响煤质量的不利因素。N2、H2、CH4、CO2、H2S以及其它有机化合物等。④在测定挥发组分时，残留在坩锅中的固态残渣，减去灰分，即得固定碳。在一起形成焦块的性质。J/Kg表示。也相应增高，其水分含量和挥发分含量则相应降低。C、H、P、Cl、As〔砷、Ge〔锗、Ga、U、V等微量即伴生元素。〔二〕煤的形成化作用及腐泥化作用成煤的原始物质成煤的原始物质是植物。地带。于较深水的沼泽、湖泊和浅海环境中。泥炭化作用生殖在沼泽地带的高等植物死亡后，在有水掩盖的沼泽中积存起来。假设沼泽的水流闭塞，细菌不能充分分解这些植物遗体，植物的主要组分，像木质素和纤维素等就会在这样滞留的环境中保存下来，并逐步形成腐植质和腐植煤形成的第一阶段。残植化作用假设沼泽的水流畅通，细菌会快速生殖起来，就会几乎彻底地将高等植物的木质素和纤维素分解，只有最稳定的组分，如角质层、孢子、花粉等才由泥炭进一步演化而成的腐植煤，同属腐植煤类，但残植煤较少见。腐泥化作用生殖在湖泊中的低等植物，主要是藻类和其它附有生物，死亡之后遗体于低等生物主要由蛋白质和脂肪组成，所以由腐泥演化而成的腐泥煤类和腐植煤类大不一样。腐泥中的脂肪和蛋白质可变为沥青。低等植物变为腐泥的假设中的70%以上，而且又有“油页岩。因此，从成因角度说，油页岩是一种高灰分的腐泥煤。同而将煤岩划分的两大类型。成煤的其次阶段和第三阶段——泥炭的成岩作用和变质作用随着泥炭的不断积存，细菌作用就渐渐变得很微弱了。这是，泥炭在上覆沉积物的压力下，所含水份大量排出，体积缩小，性质趋于致密，腐植酸含量下降，氢含量下降，碳含量增高。在经过这些变化后，泥炭就变成了褐成煤的其次阶段。泥炭变为褐煤，是在温度比较低〔<70℃〕和压力较小的条件下进展的。假设温度、压力连续增大，褐煤就向烟煤过渡了。煤田地质学家通常把褐煤变质程度类型无烟煤依据煤的变质程度，可把煤分为以下类型〔见下表变质程度类型无烟煤未变质煤褐煤低变质煤长焰煤中变质煤气煤肥煤烟煤焦煤瘦煤高变质煤贫煤〔三〕煤系与主要聚煤期煤系及其特征煤系是指一套连续沉积的含有煤或煤层的沉积岩层或地层，是含煤层系。其特征如