岩石学电子教案

1、岩石学课程电子教案,绪 论 岩浆岩 沉积岩 变质岩,绪 论,岩石：是构成地壳和上地幔的固态物质，它是由一种或多种矿物的天然集合体（部分为火山玻璃物质、胶体物质、生物遗体）组成 岩石学：是地质学中的一门独立的分支学科，是研究地壳、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,三大类岩石,火成岩：又称岩浆岩，是由地幔或地壳的岩石经熔融或部分熔融形成岩浆冷却固结的产物 沉积岩：是由地表风化产物、火山碎屑物等，在外力作用下搬运、沉积、固结而成 变质岩：是由已形成的岩浆岩、沉积岩经变质作用转化而成的岩石,岩石学的研究方法,野外研究：岩石的组分、结构、构造、产

2、状、分布、岩石组合、相变，与周围岩石的关系、次生变化等 室内研究：详细研究岩石的矿物成分、含量，以及岩石的结构构造等，以获得岩石的类型、命名；岩石的物质组分和成因、演化特征、形成时代等；还可了解岩石的含矿性特征；岩石的形成机理和条件等,野外研究 室内研究 观察 测试 宏观 微观 实践 理论,第一篇 岩浆岩 Igneous Rocks,第一章 总论 1.1 岩浆 1.2 岩浆岩 1.3 岩浆岩的物质成分 1.4 岩浆岩的结构和构造 1.5 岩浆岩的产状和相 1.6 岩浆岩的分类和命名,第二章 各论 2.1 橄榄岩苦橄岩类 2.2 辉长岩玄武岩类 2.3 闪长岩安山岩类 2.4 花岗岩流纹岩类和

3、花岗闪长岩英安岩类 2.5 正长岩粗面岩类 2.6 霞石正长岩响岩类 2.7 脉岩类 2.8 火山碎屑岩类,第三章 岩浆岩的成因 3.1 岩浆的形成 3.2 岩浆的演化 3.3 主要岩浆岩类的成因 3.4 岩浆岩的共生组合,第一章 总 论 1.1 岩 浆,岩浆：是上地幔或地壳部分熔融的产物，绝大多数岩浆成分以硅酸盐为主，含有挥发分，也可以含有少量固体物质，是高温粘稠的熔融体 岩浆作用：当岩浆产生后，在通过地幔和/或地壳上升到地表或近地表的途中，发生各种变化的复杂过程,1.2 岩 浆 岩,岩浆喷出地表或从火山口涌出火山岩（喷出岩）（包括熔岩和火山碎屑岩） 岩浆在地下不同深度冷凝固结形成的岩石侵入

4、岩 （深成岩、浅成岩） 两类岩石的差别，核心是由岩浆冷凝快慢的差别形成的,快速冷却,缓慢冷却,1.3 岩浆岩的物质成分,1.3.1 岩浆岩的矿物成分 按含量划分： 主要矿物(10%)：含量高，是划分岩石大类的依据 例如 花岗岩中的石英、长石 次要矿物(10%)：含量小于主要矿物,可以确定岩石种属 例如 花岗岩中的黑云母 副矿物：分布广泛但含量很少( 1)，一般不参与岩石命名 例如 锆石、磷灰石,1.3 岩浆岩的物质成分,1.3.1 岩浆岩的矿物成分 按成因分类： 岩浆矿物：是岩浆冷凝过程中所形成的矿物，也称原生矿物 岩浆期后矿物：是岩浆已基本凝固之后，由于受残余流体影响而形成的一些矿物 成岩矿

5、物：当岩浆完全凝固成岩后，由于物化条件的改变，原来处于高温下稳定的矿物就会不稳定，会向着更稳定的状态变化，而形成一些新矿物 他生矿物或混染矿物：是岩浆同化或捕虏围岩而形成的一些岩浆中难以析出的矿物 次生矿物：岩石在表生作用下形成的新矿物，又称表生矿物。如长石在表生作用下形成的粘土矿物,1.3 岩浆岩的物质成分,1.3.1 岩浆岩的矿物成分 按颜色分类： 浅色矿物：如石英、长石类和似长石类等，它们的化学成分中含Al2O3和SiO2较高，不含镁、铁，故又称硅铝矿物 深色矿物：如橄榄石、辉石、角闪石和黑云母类等，其化学成分中富含镁、铁组分， SiO2含量较低，故又称镁铁矿物 色率：深色矿物在岩石中的

6、百分含量，又称颜色指数 可以估计岩浆岩的基性程度，是岩石分类的重要标志之一,1.3 岩浆岩的物质成分,1.3.2 岩浆岩的化学成分 地壳中存在的所有元素在岩浆岩中几乎都有存在，但最主要的O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K等十二种元素，占地壳总质量的99%以上，称之为主要造岩元素；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，称之为造岩氧化物（SiO2、Al2O3等） 岩浆岩中常有一些含量甚微的元素（一般5mm 中粒结构:d=2-5mm 细粒结构:d=0.2-2mm 微粒结构：d0.2mm,矿物颗粒的大小,1）根据绝对大小分为隐晶质结构和显晶质结构,1.4.1 岩浆岩的结构,等粒结

7、构:同种主要矿物颗粒大小大致相等 不等粒结构:同种主要矿物颗粒大小不等 斑状结构：矿物颗粒分为大小截然不同的两群，大的称为斑晶，小的及玻璃质称为基质 似斑状结构：由两群大小不同的矿物颗粒组成，但基质为显晶质，与斑晶为同一世代的产物,2）据矿物颗粒的相对大小，可分为以下四种结构：,区分斑状结构和似斑状结构？,1.4.1 岩浆岩的结构,矿物的形状特点包括矿物的自形程度和结晶习性，自形程度是指矿物晶面发育的完善程度。据矿物自形程度可以分为三种结构： 自形粒状结构：矿物颗粒按自已的结晶习性发育成规则的晶面 它形粒状结构：矿物颗粒多呈不规则的形态，少有完整规则的晶面 半自形粒状结构：矿物颗粒按结晶习性发

8、育一部分规则的晶面，其它的晶面发育不好，呈不规则的形态,矿物颗粒的形状,1.4.1 岩浆岩的结构,包括矿物颗粒之间的相互关系和矿物及隐晶质之间的相互关系。常见的有： 交生结构：两种矿物彼此交生嵌布在一起，如文象结构、条纹结构、蠕虫结构等 反应结构：是早期晶出的矿物与残余熔浆发生反应而形成，如反应边结构、环带结构等,岩石中矿物颗粒间的相互关系,1.4.1 岩浆岩的结构,文象结构：规则或不规则状（如象形文字）石英有规律地镶嵌插生在钾长石中，这些石英在正交偏光下同时消光（右上图） 条纹结构：主要见于条纹长石,表现为钾长石和钠长石有规律地交生，它们多由固溶体出溶或交代作用形成 蠕虫结构：许多细小的形似

9、蠕虫状或指状的石英嵌布在酸性斜长石边部，其中石英的消光位一致（右下图）,1.4.1 岩浆岩的结构 交生结构,反应边结构：早生成的矿物或捕掳晶，与岩浆发生反应，环绕早生成矿物形成一个新矿物边。常见的有橄榄石外围具辉石反应边，辉石外围又具角闪石反应边 环带结构：同种矿物成分从中心到边缘规律变化，主要见于斜长石中,橄榄石的辉石反应边,斜长石的环带,1.4.1 岩浆岩的结构 反应结构,确定岩浆矿物的晶出顺序： 矿物的自形程度：一般来说矿物的自形程度愈好，晶出愈早，至少是结晶期结束早的比结晶期结束晚的要自形 矿物的包裹关系：一般被包裹的客晶早于主晶。但固溶体出溶形成的包裹关系不属此列 矿物的相对大小：对

10、于斑状结构岩石，斑晶矿物比基质矿物晶出早些。但在似斑状岩石中，有些斑晶可能是后来交代形成的 矿物的共生关系：有些副矿物与次生矿物共生，例如黑云母被绿泥石交代，这时可见绿泥石与榍石共生，其中榍石是黑云母变成绿泥石时析出钛和钙组成的，因此是晚期形成的,1.4.1 岩浆岩的结构 矿物的结晶顺序,定义：鲍文根据玄武岩浆冷凝结晶过程的人工实验观察，提出了一个表示岩浆结晶过程的反应系列，称之为鲍文反应原理 意义：概略表示矿物的结晶顺序 矿物的共生关系 岩浆的分异趋势，即由基性向酸性演化 说明了岩浆岩和捕虏体间的关系,1.4.1 岩浆岩的结构 鲍文反应系列,定义：岩浆岩中不同矿物集合体，或矿物集合体与岩石的

11、其他组成部分之间的排列、充填方式等所构成的岩石特点。常见的如下： 块状构造、斑杂构造、带状构造、球状构造、气孔构造、晶洞构造、枕状构造、流纹构造、流面流线构造、原生片麻构造、冷缩节理,1.4.2 岩浆岩的构造,块状构造：是由矿物均匀无向分布组成的一种构造 斑杂构造：是由岩石的不同组成部分在结构上或成分上的差异造成的。表现在颜色上或是在粒度上都非常不均一 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 球状构造：由矿物围绕某些中心呈同心层状分布而成的一种构造 气孔构造：是火山岩中常见的一种构造。指岩浆喷溢地表冷凝时，其中的挥发份逸散后留下的空洞，常分布于熔岩流顶部。如果气孔被后来

12、的物质所充填形成了杏仁体，称杏仁构造 晶洞构造：深成侵入岩中的原生孔洞就是晶洞构造,1.4.2 岩浆岩的构造,带状构造 斑杂构造,杏仁构造,气孔构造,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 流纹构造：是由不同颜色条纹所反映出来的熔岩流的流动构造，有时顺着流动条纹还有被拉长的气孔分布 流面流线构造：岩浆岩中的片状、板状矿物、扁平的捕虏体平行定向排列构成流面或流层构造 原生片麻构造：多见于侵入体的边缘。其特征是有些矿物呈断续定向分布。它们是由半凝固的岩浆受到了较强的机械挤压形成的 冷缩节理：岩浆熔体由于冷却，致使体积收缩并产生张应力，使岩体破裂形成一些冷缩节理。玄武质熔

13、岩中常有直立的六边形或多边形柱状节理。酸性熔岩或熔结凝灰岩中也可有柱状节理。,1.4.2 岩浆岩的构造,枕状构造,流纹构造,柱状节理构造,1.5 岩浆岩的产状和相,一、火山岩的产状：与火山喷发方式和喷出物的性质有关 中点式或点状喷发：是岩浆沿着一定的圆筒状管道喷达地表而成。常见的形态有火山锥、熔岩流、绳状熔岩、熔岩瀑布、岩钟、岩针等 线型或裂隙式喷发：岩浆沿一定方向的裂隙活动喷达地表。如果喷发的是粘度小的基性熔浆，则常常沿着地面流动，形成熔岩被。粘度较大的熔浆，则可形成火山锥，或在火山通道附近呈长形堤状堆积，形成熔渣堤，也可沿通道挤出地表形成熔岩脊 面状或熔透式喷发：戴里根据大面积分布的流纹岩

14、而推论的一种喷溢形式。他认为流纹岩是由过热的高化学能的岩浆上侵时将其顶部围岩熔透的溢出物。由于其熔透喷溢的面积可达几十至几百平方公里，故又叫面状喷发,火山锥,岩钟 岩针,熔岩流,二、侵入岩的产状：可与地层呈整合和不整合接触 岩基：面积大于60km2，常由成分稳定的花岗岩类组成，与围岩呈不规则接触 岩株：面积小于60km2 ，和围岩的接触较陡直，边缘常有一些不规则的树枝状岩体冲入围岩中，被称为岩枝 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，宽自几厘米到几百米，与围岩层理或片理斜交，是沿陡直的裂隙侵入造成的 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

15、，常见于基性岩中 岩盖：也是一种层间侵入体，与岩层呈整合接触，和岩床不同的是中心厚度大，底部较平的顶部穹窿状形体 岩盆：是一种层间整合侵入体，和岩盖不同的是中心凹下形如碟或盆状，一些层状辉长岩常呈岩盆状产出,1.5 岩浆岩的产状和相,岩基,岩墙,岩盆,岩盖,岩床,捕虏体,整合侵入体,不整合侵入体,岩株,侵入岩的野外产状示意图,1.5 岩浆岩的产状和相,岩浆岩相：由于不同环境下形成的岩浆岩，其岩石特征也不一样，反之，这种能反映岩浆岩生成环境的岩石表征就是岩浆岩相 火山岩相： 喷发相组（溢流相、喷发相、侵出相） 火山颈相组（火山颈相） 次火山岩相组（次火山岩相） 火山沉积相组（火山沉积相） 侵入岩

16、相：浅成相（10km）,1.6 岩浆岩的分类和命名,一、化学成分分类 SiO2百分含量 里特曼指数 硅-碱图(TAS) 二、矿物成分分类 色率 QAPF双三角图 三、产状和结构分类,1.6.1岩浆岩的分类,一、化学成分分类,SiO2百分含量,里特曼（组合）指数（） = w (Na2O+K2O)2/w (SiO2)-43 9 过碱性岩,火山岩的TAS分类图（IUGS, 1989),二、矿物成分分类,色率 主要用于深成岩,QAPF双三角图(Pp23-26) 适用于中酸性侵入岩，色率2mm 玻屑：是火山爆发过程中形成的玻璃质碎片。以中酸性玻屑常见。玻屑形状多样，如弓形、月牙形、鸡骨形等。其粒度一般6

17、4mm的粗火山碎屑物占50%以上所组成 火山角砾结构：由642mm的粗火山碎屑物占50%以上所组成 凝灰结构：由20.05mm的细火山碎屑物占50%以上所组成 火山尘结构：由0.05mm的细火山碎屑物为主所组成。外貌致密，似泥质岩石 此外，还有些过渡的结构。如主要由塑性玻屑和塑性岩屑组成的塑变结构；与熔岩过渡的碎屑熔岩结构；与沉积岩过渡的沉凝灰结构和凝灰沉积结构等,2.8 火山碎屑岩类,2.8.4 火山碎屑岩的构造 层理构造：像正常的沉积碎屑岩一样，可有大型的平行层理或交错层 粒序层理：有正向粒序（即由下而上粒度由粗变细）和逆向粒序层理 假流纹构造：由于塑变玻屑和塑性岩屑的变形拉长，形成了貌似

18、熔岩中流纹状构造的构造 斑杂构造：为颜色、粒度、成分分布不均，且无定向分布的火山碎屑物质所组成的一种构造 火山泥球构造：是由火山泥球所组成的一种构造。火山泥球是由细小的火山灰所构成的圆形或扁圆形球体。是大陆喷发，陆表或水下沉积的火山碎屑岩中常见的一种构造 豆石构造：是一种黄豆大小的球状体，散布于凝灰岩中，有同心层或无。主要由已重结晶的硅质物质组成，有的还有碳酸盐物质层或核心，表皮有火山灰层,2.8 火山碎屑岩类,2.8.5 火山碎屑岩的主要类型 火山碎屑熔岩类：是火山碎屑岩向熔岩过渡的一个类型。熔岩中含有10-90%的火山碎屑物质。具有碎屑熔岩结构。块状构造 火山碎屑岩类：含火山碎屑物质达90

19、%以上的岩石。依成岩方式不同又可分为：熔结火山碎屑岩和火山碎屑岩类（集块岩、火山角砾岩和凝灰岩） 沉积火山碎屑岩类：是火山碎屑岩和正常沉积岩间的过渡类型岩石，其中以火山碎屑和正常沉积岩之间的量比关系而分为沉火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩。前者如安山质晶屑沉凝灰岩、玄武安山质岩屑沉凝灰岩；后者如凝灰质砂岩、凝灰质泥岩、凝灰质灰岩等,第三章 岩浆岩的成因,3.1 岩浆的形成 岩浆是上地幔或地壳部分熔融的产物，而部分熔融的机制有： 温度的升高接近于其熔融温度的岩石由于温度的升高就会发生部分熔融 压力的降低由于岩石体系的初始熔融温度随压力升高而增大，但如果突然降低压力，就有可能达到初始熔融温度，使岩石发生

20、部分熔融，形成岩浆 成分的变化由于水和CO2等流体加入上地幔中，可以使地幔橄榄岩的初始熔融温度大为降低，使橄榄岩发生部分熔融，产生岩浆,3.2 岩浆的演化,自然界岩浆岩类型多种多样，岩浆岩多样性原因？ 岩浆的不同起源原生岩浆的多样性 岩浆的复杂演化 进化岩浆的多样性 岩浆主要通过以下作用而发生成分改变：分异、同化混染、岩浆混合作用,3.2 岩浆的演化,分异作用：成分均匀的熔浆分离成成分不同的岩浆作用。按其作用的过程可分成结晶开始前的岩浆分异作用和结晶开始后的结晶分异作用 岩浆分异作用 分离结晶作用（结晶分异作用） 熔离作用 重力分异作用 扩散作用 流动分异作用 气体搬运作用 压滤作用,3.2

21、岩浆的演化,同化混染作用 岩浆在上升或停留于岩浆房期间，除与围岩具有热交换外，还可能与围岩发生物质交换，其结果是熔化围岩和捕虏体，或与其发生反应，从而使岩浆的成分发生变化 混合作用 岩浆混合作用是由两种成分显著不同的岩浆以不同的比例混合，产生一系列过渡类型岩浆的作用,3.2 岩浆的演化,3.3 主要岩浆岩类的成因,超基性岩类的成因： 由地幔橄榄岩部分熔融形成的玄武岩浆在构造合适部位就地演化而成 由地幔橄榄岩局部熔融产生的部分橄榄岩浆直接结晶而成的超基性岩 由亏损的地幔橄榄岩块构成 基性岩类的成因： 目前一般认为是由原生玄武岩浆在不同情况下直接结晶或是分 离结晶的产物,3.3 主要岩浆岩类的成因

22、,闪长岩和安山岩类的成因：闪长岩是酸性花岗岩浆同化基性 围岩或碳酸盐岩形成的，有些则是基性岩浆结晶分异或同化 硅铝质围岩产生的；安山岩是由原生的安山岩浆形成的 花岗岩类的成因：目前争论还很大，即岩浆论和交代论 岩浆论即认为花岗岩类岩石是由花岗岩浆冷凝形成的；交代 论即认为花岗岩类岩石是通过水热熔液、岩汁等不同方式交 代先成岩石形成的，也就是所谓的花岗岩化作用,3.4 岩浆岩的共生组合,在岩浆岩的研究中，把时间、空间上共生，成因上可能相关的岩石组合称 为岩浆岩的共生组合。因不同的归属范畴有着不同的术语： 岩浆杂岩是指隶属于一定地质构造、时空相关、成因相连、物质组分也有一些共同特征的一种具体的岩浆

23、岩组合，如超基性-基性侵入杂岩 岩浆建造是指一定地质构造环境和一定地质发展阶段，成因上有密切联系的几个特征相似的岩浆杂岩的总称。如细碧-角斑岩建造 岩套是岩浆岩组合的更大的一级单位，一个岩套可以包括几个时空和成因上相关联的建造，它们代表一个地质构造发育较长时期的产物。如蛇绿岩套 岩系和岩套类似，也是一种范围比较广泛的岩浆岩组合。同一个岩系的岩浆岩往往是由同源岩浆长期发展演化而成的，所以其矿物成分和化学成分也常常有一定的规律性，但其分布地区则可以不同，如拉斑玄武岩系列,3.4 岩浆岩的共生组合,大洋盆地的岩浆岩组合：拉斑玄武岩、橄榄玄武岩、超基性-基性的深成岩组合 大陆边缘的岩浆岩组合：蛇绿岩套

24、、钙碱性火山岩、拉斑玄武岩和花岗岩基等 稳定大陆内的岩浆岩组合：拉斑玄武岩质玄武岩及其相当的侵入岩、斜长岩、橄榄岩、碳酸岩和富碱质岩石,第二篇 沉积岩 Sedimentary Rocks,第一章 总 论 第二章 各 论 第三章 沉积相,第一章 总 论 1.1 概述,沉积岩：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 沉积岩在地壳表层分布很广，占陆地面积的75%，海底几乎全部为沉积物覆盖；但其体积仅占岩石圈体积的5% 沉积岩中分布最广的是泥质岩、砂岩和碳酸盐岩，共占沉积岩总量的98-99% 沉积岩中有着大量的矿产，

25、不仅矿产多，而且储量大；另外，沉积物和沉积岩对地下水资源的开发利用，对工程建设的规划和设计有着密切关系；研究沉积岩还有重大的理论意义,1.2 沉积岩的形成作用,沉积岩的形成阶段： 原始物质的生成阶段（风化) 原始物质向沉积物的转变阶段（搬运）沉积） 沉积物的固结成岩和持续演化阶段（成岩后生）,1.2.1 沉积物质的形成作用,原始物质的来源： 母岩风化作用形成的物质：陆源碎屑及粘土物质 生物成因的沉积物：生物残骸及有机质 深部来源的沉积物：火山碎屑物、深部来的卤水、温泉水、喷气物质等 宇宙来源的沉积物：陨石及宇宙尘埃,1.2.1 沉积物质的形成作用,母岩风化作用形成的物质 风化作用：地壳表层的岩

26、石，在水、空气、太阳能以及生物的作用和影响下，发生机械破碎和化学变化的作用 母岩的风化产物：碎屑物质、粘土物质和溶解物质 按其因素和性质可分为物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用,1.2.1 沉积物质的形成作用,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 主要因素：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、应力效应以及水、风和冰川的机械破坏作用等 主要发生于严寒的极地，气候干燥、温度变化强烈的干旱气候区，永久积雪的高山区等 其产物主要是碎屑物质,1.2.1 沉积物质的形成作用,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

27、也发生本质的改变，直至形成在地表条件下稳定的矿物组合的过程 主要因素：氧、水、二氧化碳、有机酸等 运行方式：氧化作用、溶解作用、水化（水合）作用、水解作用、碳酸盐化作用以及离子的带出作用和生物化学分解作用等,1.2.1 沉积物质的形成作用,生物风化作用：生物对岩石的、矿物产生机械的和化学的破坏作用 破坏方式既有机械作用（如根劈作用）也有生物化学作用（如植物、细菌分泌的有机酸对岩石的腐蚀作用），既有直接的作用也有间接的作用 生物风化作用可发生于任何地区，但以生物繁多、植被发育的温暖地区最强烈,1.2.1 沉积物质的形成作用,各种造岩矿物在风化时的稳定性不同，例如： 长石类其钾长石比斜长石稳定，斜

28、长石中酸性斜长石又较基性斜长石稳定 镁铁矿物如橄榄石、辉石、角闪石等，它们的稳定性比长石低得多。其中以橄榄石最易风化、辉石次之、角闪石再次之。故这类矿物在沉积岩中含量很少，一般多呈重矿物形式存在 石英是地表最稳定的造岩矿物 云母类中白云母稳定性较大，故在沉积岩中较常见,1.2.2 沉积物的搬运和沉积作用,沉积物搬运和沉积的地质营力主要是流水、风、冰川、重力和生物 搬运方式可分为 机械搬运 化学搬运 生物搬运,1.2.2 沉积物的搬运和沉积作用,一、机械的搬运与沉积作用 碎屑物质在水、风、冰及重力等的作用下，以机械方式进行搬运与沉积，受流体力学定律支配。可呈悬浮状态、滑动、滚动或跳跃方式搬运。按

29、搬运流体的性质可有牵引流和重力流 碎屑物质在流水中的搬运和沉积（牵引流） 碎屑物质在风中的搬运与沉积 冰川的搬运与沉积作用 浊流的搬运与沉积作用（重力流）,1.2.2 沉积物的搬运和沉积作用,碎屑物质在流水中的搬运和沉积（牵引流） 搬运方式取决于碎屑物质粒度 悬浮搬运：粒径0.05-0.005mm 的细碎屑物（粉砂、泥） 跳动搬运：粒径2-0.05mm 的碎屑物（砂） 滚动搬运：粒径大于2mm 的粗碎屑物（砾）,1.2.2 沉积物的搬运和沉积作用,碎屑物质在风中的搬运与沉积 分布于气候干旱的沙漠区；风一般只能搬运碎屑物质，不搬运溶解物质；搬运方式有悬浮、跳跃、滚动、弹动、弹跳、表面蠕动等 冰川

30、的搬运与沉积作用 多见于寒冷的两极地区和高寒的山区；冰川沉积物分选极差、磨圆不好、有冰川擦痕、沉积物无层理 浊流的搬运与沉积作用（重力流） 在海或湖盆地的斜坡处，沉积物由于地震、风暴浪、构造作用等引起重力滑塌，而形成浊流，它是一种含有大量碎屑物质的高密度底流,1.2.2 沉积物的搬运和沉积作用,二、化学的搬运与沉积作用 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 胶体物质的搬运与沉积 由于胶体常带电荷，当正、负胶体相遇，介质PH值变化导致胶体质溶液中和，胶体颗粒之间的相互排斥力一旦消失，它们就会相互凝聚为大的质点，在重力的作用下迅速地下沉，成为胶体沉积物

31、真溶液物质的搬运与沉积 化学溶解物质中的K, Na, Ca, Mg, Cl, Si, Al等呈真溶液状态被搬运，当这些物质的溶解度（或溶积度）达到饱和过饱和状态即开始沉淀,1.2.2 沉积物的搬运和沉积作用,三、生物的搬运与沉积作用 由生命活动直接或间接造成的物质的迁移和聚集作用称生物沉积作用 生物残骸（硬体）直接堆积成岩 生物有机体（软体），可转变成石油、天然气、煤、油页岩等 生物化学作用，生物能产生CO2、H2S、CH4等，影响沉积介质的氧化、还原条件，促使一些物质的溶解或再分配 生物物理作用，某些生物(如藻类、层孔虫）的捕获粘结和障积作用，有利于某些岩石和矿产的形成,1.2.3 沉积期后

32、的作用,一、阶段划分 同生阶段：指沉积物刚刚沉积于水底，它与水体的底层水之间所发生的反应和变化的总过程 成岩阶段：原沉积物上面被新的沉积物覆盖后，它所遭受的一切物理和化学的变化，并使松散的沉积物转变成固结的岩石的作用 后生阶段：沉积物固结成岩石之后，至变质作用之前所发生的一切作用 退后生阶段：埋藏较深的岩层，被抬升到潜水面以上，在常温常压条件下，在渗透水和浅部地下水的影响下所发生变化的时期,1.2.3 沉积期后的作用,二、主要的沉积期后变化 压实作用：由于上覆沉积物不断加厚，在重荷压力下，使松散的、非颗粒状沉积物的含水量减少，体积缩小，并使其致密化的过程 压溶作用：在压力作用下，沉积物或沉积岩

33、内发生的溶解作用 重结晶作用：沉积物的矿物成分由于溶解、局部溶解和固体扩散等作用，使物质质点发生重新排列组合的现象 交代作用：指一种矿物代替另一种矿物的现象。 可以发生于成岩作用的各个阶段 胶结作用：是指松散的沉积颗粒，被化学沉淀物质或其他物质充填联接的作用,1.3 沉积岩的一般特征,1.3.1 化学成分：各类沉积岩间的化学成分相差很大，如碳酸盐岩以钙镁氧化物和CO2为主；砂岩以SiO2为主等 1.3.2 矿物成分：矿物种类很多，但较重要的仅20多种，如石英、长石、云母、粘土矿物、碳酸盐矿物等。在一种沉积岩中含有的主要矿物成分一般不超过3-5种 1.3.3 结构特征：沉积岩的结构因其类型和成因

34、而变化，如陆源碎屑岩具有碎屑结构；泥质岩具有泥状结构；某些化学及生物化学岩又具晶粒结构,1.3 沉积岩的一般特征,1.3.4 构造特征 沉积岩的构造：沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式 研究意义：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，确定地层的顶底和地层层序，对恢复古地理环境及找矿等均有重要意义 根据构造的成因和形态可分为：层理构造、层面构造、同生变形构造、生物成因构造、化学成因构造,1.3.4 沉积岩的构造特征,一、层理构造 层理是沉积岩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最主要标志 确定沉积介质的性质和能量状况； 判断沉积环境； 有的层理还可确定水

35、（风）的运动方向、确定地层顶底，有助于对比和划分地层,1. 层理的基本术语 细层：是层理的最基本、最小的组成单位 层系：是由一组在成分、结构、厚度和产状上都相似的同类型的细层组成的 层系组：由若干个同类型的层系组成 层或岩层：是组成沉积地层的基本单位，由成分上基本均匀一致的岩石组成,一、层理构造,（1）水平层理：是由平直的、彼此与层面平行的细层所组成的 细层厚度0.1-1mm左右 常产在粉砂岩、泥质岩或粒度与此相当的其它岩层内 出现在低能的环境中，即在比较稳定的水动力条件下，从悬浮物或溶液中缓慢沉积而成,一、层理构造,2. 主要的层理类型,一、层理构造,2. 主要的层理类型 （2）平行层理：形

36、态上与水平层理相似,多个呈平面状的较厚的细层平行于层面叠置而成 细层厚度多在mm以上，常见为10-20 mm 产在中粗砂岩、含砾砂岩或粒度相当的其它岩层（如:亮晶颗粒灰岩）内 常与大型交错层理或冲洗层理共生 常见于急流或液态变化大的环境，如河床、海岸、湖岸等环境,美国犹他州拱门国家公园，拱门，粗砂岩的平行层理,（3）波状层理：细层呈对称或不对称的波状起伏，但总的方向平行层面，前积层和后积层均保存了的层理 细层厚度多在mm以上，常见为10-20 mm 产在中粗砂岩、含砾砂岩或粒度相当的其它岩层（如:亮晶颗粒灰岩）内 常与大型交错层理或冲洗层理共生 常见于急流或液态变化大的环境，如河床、海岸、湖岸

37、等环境,一、层理构造,2. 主要的层理类型,（4）交错层理：在层内由一系列倾斜的细层与层面或层系界面相交，又称斜层理。交错层系可以彼此呈重叠、交错、切割的方式组合 按层系厚分为：小型（层系厚度100cm）交错层理 按层系和上下界面的关系，可明显分为：板状交错层理、楔状交错层理、槽状交错层理,一、层理构造,2. 主要的层理类型,一、层理构造,2. 主要的层理类型 （4A）板状交错层理：层系上下界面平直，呈板状，且厚度较稳定的交错层理，但层系的厚度范围大，可从几厘米到几十米。斜细层倾向与流水方向一致,大型板状交错层 (四川威远三叠系砂砾岩),一、层理构造,2. 主要的层理类型 （4B）楔状交错层理

38、：层系之间的上下界面为平面，但不平行，层系厚度变化明显呈楔形，彼此相切割，细层的倾向和倾角变化不定。常见于三角洲、河流心滩及海、湖浅水地带,一、层理构造,2. 主要的层理类型 （4C）槽状交错层理：层系底界为槽状冲刷面，细层或与之平行、或以一定角度与之切交，层系界面呈弧状相交。槽的长轴倾向与水流方向一致,小型槽状层理,一、层理构造,2. 主要的层理类型 （4）交错层理：除以上基本类型外，还可有人字形、冲洗、丘状等交错层理。在不同性质介质的环境中可形成不同类型的交错层理。可用典型的交错层理恢复沉积环境 流水作用形成的：沙纹层理、爬升沙纹层理、板状交错层理、楔状交错层理、槽状交错层理等 波浪作用形

39、成的：浪成沙纹层理、浪成交错层理、冲洗交错层理、丘状交错层理 潮汐作用形成的：脉状层理、波状层理、透镜状层理、人字形层理等 风力作用形成的：板状交错层理、楔状交错层理、槽状交错层理,（5）递变层理：具有粒度递变的一种特殊层理，又称粒序层理 由底向上至顶部粒度由粗逐渐变细（正粒序），或由细逐渐变粗（逆粒序） 粒序层理底部常有一个冲刷面，内部除了粒度变化外，没有任何细层 是浊积岩中的一种特征性层理，但在河流、洪泛、潮坪、浅滩和三角洲沉积中也可见,一、层理构造,2. 主要的层理类型,（6）韵律层理：一种在成分、结构（如粒度）与颜色方面不同的薄层作有规律的、简单的重复出现而组成的层理,一、层理构造,2

40、. 主要的层理类型,（7）块状层理：在层内物质均匀，组分和结构均无分异现象，不显示细层构造的层理,1.3.4 沉积岩的构造特征,二、层面构造 （1）顶面构造：在岩层顶面上发育的构造有波痕、干裂、雨痕、冰雹痕、晶体印痕等 （2）底面构造：发育在岩层底面上的构造有底冲刷、泥砾及槽模、沟模等,二、层面构造,（1）顶面构造 波痕是由于介质（风、流水、潮汐流）的运动，在沉积物表面所形成的一种波状起伏的构造 波痕不是一种孤立的层面构造，还影响了层理类型 波痕要素包括波长、波高、波痕指数，不对称指数以及陡坡的倾向和倾角等 按其成因可分为浪成波痕、流水波痕、风成波痕,二、层面构造,（1）顶面构造 干裂是由于沉

41、积物在尚未固结时即露出水面，经暴晒干后，呈张开的干裂缝，又为上伏沉积物充填而成 干裂常见于泥质岩中，故又称泥裂，但也见于粉砂岩、泥质砂岩及碳酸盐岩中 干裂常呈“V”字形或“U”字形，可以指示地层顶底 可指示气候和沉积相：只有干燥气候条件下才易产生干裂；干裂常出现陆相及海岸沉积的潮上带或潮间带中,二、层面构造,（2）底面构造 槽模是一种特殊的冲刷构造，它常常出现在泥质层被冲刷后的砂质覆盖层的底面上，是由一系列平行排列的舌状突起构成的,岩层底面上的槽模（箭头指示水流方向）,古水流方向,二、层面构造,（2）底面构造 沟模是在岩层底层面上呈稍微凸起的平行的小脊，有的呈密集的条纹状高出底层面仅几毫米，个

42、别达1cm，但延长远。一般较平直或稍弯曲。有时可见几组沟模 冲刷面及侵蚀下切现象在河流、三角洲和浅海地区，冲刷与侵蚀下切现象很常见。当流水速度加大时，就可以造成冲刷面。在冲刷面上常含有砾石，有时就是下伏沉积物冲刷破碎再磨圆的产物-泥砾,1.3.4 沉积岩的构造特征,三、同生变形构造 定义：指沉积物沉积同时或者稍后，即在沉积物固结成岩之前发生变形面生成的构造。常见的有重荷模、球状及枕状构造、包卷层理等,三、同生变形构造,重荷模当砂质沉积物覆于泥质或粉砂质沉积物之上，饱含水分的泥质、粉砂质发生液化时，上覆砂质沉积物就会陷入到泥质、粉砂质沉积物中。这种不均匀的重荷现象就在上覆砂质层的底界面上形成了瘤

43、状的突起物 重荷模与槽模的区别：重荷模形状不规则、排列杂乱，缺乏对称性和方向性，其大小不一。在砂质物质向下陷而成重荷模的同时，下伏的泥质物也呈舌状、火焰状伸入到砂质之中，而成火焰构造,三、同生变形构造,2. 球状及枕状构造是一种大型的同生变形构造，其岩球、岩枕体大小自十几厘米到数米 枕状构造的特点：由于滑陷滚动，使沉积物原有层理发生挠曲、倒转，细层的厚度发生变化，岩层呈“破碎”状，岩枕本身还有转动和扭动特征、产生变形层理 枕状构造常发育在三角洲前缘斜坡亚相和大陆斜坡相中，海底地形有一定坡度，介质密度大，可能为高密度浊流,三、同生变形构造,3. 包卷层理在细砂、粉砂沉积物液化过程中，由于流水施加

44、的剪切力或在斜坡上因重力作用，使沉积物发生滑动，使一个层内的原始的层理构造发生复杂的“褶皱”，形成连续分布的开阔向斜和紧闭背斜组成的“包卷”状态 4. 滑陷构造指水下沉积物在重力作用下顺斜坡滑动而成，又称水底滑动构造。形态与包卷层理相似，也限于一定的层位中，但常伴随有沉积层的变形、揉皱、断裂、角砾化及岩性的混杂。常见于快速沉积的三角洲前缘斜坡，大陆坡及海底峡谷的前缘等沉积环境,1.3.4 沉积岩的构造特征,四、生物成因构造 定义：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为生物成因构造。其中常见的有生物生长构造，如叠层石和生物遗迹构造 其中生物遗迹构造又称遗迹化石，按生物的行为方式

45、将其划分为五类：停息痕迹、爬行痕迹、居住痕迹、觅食痕迹、游食痕迹,1.3.4 沉积岩的构造特征,五、化学成因构造 定义：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有结核、缝合线、叠锥及晶体印痕等,五、化学成因构造,结核是在矿物岩石学特征上（成分、结构构造及颜色等）与周围沉积物不同的、规模不大的包体。常是化学或生物化学的产物，它可形成于沉积岩形成作用的各个阶段。常见的结核有同生结核、成岩结核、后生结核、假结核、龟背石等 2. 缝合线常见于碳酸盐岩中，但也可出现于砂岩、硅质岩和盐岩中，其特点是在垂直层面的切面上有呈锯齿状的裂缝,1.3.5 沉积岩的颜色,颜色是沉积岩的重要宏观特征之一，它

46、直接反映沉积岩的物质组成和形成环境, 对沉积岩的成因具有重要的指示性意义 一、 颜色的成因类型 按成因，沉积岩的颜色可分为原生色和次生色。原生色又可分为继承色和 自生色 继承色: 主要由陆源碎屑矿物显现出来的颜色 自生色: 主要由自生矿物显现出来的颜色 次生色：是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。如露头上所见的红褐色砂岩,1.3.5 沉积岩的颜色,二、 各种常见的自生色及其沉积环境 白色或浅灰白色：岩石不含有机质等有色矿物，构成矿物基本上都是无色透明矿物. 如纯净的高岭石、钙质石英砂岩、结晶灰岩等等 灰、深灰或黑色：岩石含有机质或弥散状低铁硫化物（如黄铁矿、白 铁矿）微粒,如黑色页岩、炭质泥岩等，可指示还原条件 红、紫红、褐红或黄褐色：岩石含高铁Fe3+氧化物或氢氧化物(其含量 低至百分之几即有很强的致色效果)，可指示氧化条件 绿色、绿灰色：一般由海绿石、绿泥石等矿物造成。这类矿物中的铁 离子有Fe2+和Fe3+两种价态，可代表弱氧化或弱还原条件,1.3.5 沉积岩的颜色,二、 各种常见的自生色及其沉积环境 蓝色、青色：是硬石膏、天青石、石膏、石盐等特有的颜色，有时蓝色是由蓝铁矿和蓝铜矿引起的