沉积岩与沉积相第一章
沉积岩与沉积相总结资料
沉积岩与沉积相总结资料沉积岩与沉积相总结资料第一、二章1.沉积岩是组成岩石圈的三大类岩石（岩浆岩、变质岩、沉积岩）之一。
它是在地壳表层的条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质、宇宙物质等沉积岩的原始物质成分，经过搬运作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。
2．地壳表层指大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈的上层，称“沉积岩生成圈”或“沉积圈”。
3．风化作用是地壳最表层的岩石在温度变化、大气、水、生物等因素的作用下，发生机械破碎和化学变化的一种作用。
风化作用是对地表岩石的一种破坏作用。
风化作用按其性质可分为三种类型：物理风化作用：发生机械破碎而化学成分不改变。
化学风化作用：母岩发生氧化、水解、溶虑等化学变化而分解，形成新矿物。
各种矿物的风化稳定性，不仅取决于它们的化学成分，还取决于它们的晶体构造，矿物的键强度总数越大，其风化稳定性越高。
4．组成沉积岩的沉积物质来源有：母岩的风化产物、生物残骸和有机物质、火山碎屑物质和深部卤水、陨石。
5．母岩风化的阶段性：破碎阶段、饱和硅铝阶段、酸性硅铝阶段和铝铁阶段。
母岩风化产物的类型：碎屑残留物质、新生成的矿物、溶解物质。
6．风化壳：由风化残余物质组成的地表岩石的表层部分，或者说已经风化了的地表岩石的表层部分。
7. 层流：一种缓慢流动的流体，流体质点作有条不紊的平行线状运动，彼此不相掺混。
紊流：湍流，一种充满了漩涡的多湍流的流体，流体质点的运动轨迹极不规则，其流速大小和流动方向随时间而变化，彼此相互掺混。
当弗劳德数Fr>1时,流水为急流，表示水浅流急的情况；当Fr<1时，流水为缓流，表示水深流缓的情况。
8. 碎屑物质在流水搬运过程中的变化成分：不稳定组分逐渐减少，稳定组分则相应增加，同时其组分也就变得更加简单了。
碎屑颗粒度逐渐变小；碎屑颗粒的圆度逐渐变好；碎屑颗粒的球度也有所增高。
9.胶体：一种物质的细微质点分散在另一种物质中的不均匀分散体系。
沉积岩与沉积相
沉积岩与沉积相
鲜本忠(副教授) 中国石油大学资源与信息学院 E-mail: xianbzh@
第二篇 碎屑岩及火山碎屑岩
第三章 碎屑岩成分 第四章 碎屑岩的结构及粒度分析 第五章 碎屑岩的构造和颜色 第六章 砾岩和角砾岩 第七章 砂岩及粉砂岩 第八章 粘土岩 第九章 碎屑沉积物的沉积后作用 第十章 火山碎屑岩
斜长石,方解石交代,中原油田 下第三系,200(+)
微斜长石,加大 LD-22-1
3、重矿物（Heavy Mineral）
• 指碎屑岩中比重大于2.86的矿物。在岩石中含量很少， 一般<1%，主要分布在0.25～0.05mm的粒级范围内（细 砂—粗粉砂岩） 根据风化稳定性 • 稳定重矿物 锆石、金红石、电气石、石榴石、榍石、磁 铁矿等 • 不稳定重矿物 重晶石、磷灰石、绿帘石、黄铁矿等
•
各类岩石的轻重矿物组合
母岩 花岗岩 花岗闪长岩 安山岩和玄武 岩 橄榄岩和辉长 岩 变质岩 重矿物 重矿物 轻矿物 重矿物 轻矿物 重矿物 轻矿物 沉积岩 重矿物 轻矿物 尖晶石 蓝晶石 矿物组合（包括部分岩屑） 锆石 榍石 正长石 辉石 安山岩或玄武岩岩屑 铬铁矿 十字石 基性岩岩屑 磷灰石 微斜长石 角闪石 中性和基性斜长石 橄榄石 基性斜长石 硅线石 紫苏辉石 蛇纹石 石榴石 黑云母 酸性斜长石 轻矿物 石英
碎屑岩的成分 碎屑成分 (颗粒) 填隙物成分
（Interstitial Material）
矿物碎屑 （Mineral Clastics） 岩石碎屑（岩屑）（Rock Fragments） 杂基 （Matrix） 胶结物 （Cement）
孔隙（ Pore）
碎屑
孔隙
胶结物
沉积相及沉积环境
五、沉积模式：沃克（Walker,1967）认为沉积模式就是 对于沉积环境及其产物、作用过程的高度概括。它既具 广泛概括性和代表性的模式，也具代表区域性特征的地 方性模式。沃克认为作为一个沉积模式还必须起到以下 四方面的作用： a、它必须起到作为对比标准的作用。 b、它必须起到进一步观察的提纲和指南的作用。 c、它必须起到对新的地质环境的“预测者”的作用。 d、它必须起到水动力学解释基础的作用。 对沉积模式可以采用不同分析方法和不同的表现形式 (据Reading, 1978)，主要有直观模式、事实模式、动态 模式、静态模式、比拟实验模式、数学模式。
2、圆度： 是指碎屑颗粒的原始棱角被磨圆度的程 度，是碎屑的重要结构特征之一。碎屑岩的 圆度一方面取决于它在搬远过程中所受磨蚀 作用的强度及搬远距离的长度，另一方面也 取决于碎屑本身的物化性质及它原始形状、 粒度等。对手标本的观察描述，通常把碎屑 的圆度划分为四个级别：
棱角状：碎屑的原始棱角无磨蚀痕迹或只受到轻微 的磨蚀，其原始形状无变化或变化不大。
被动陆缘的生成源于岩石圈拉伸所导致的上地幔物质上涌， 减薄了的地壳通过铲状正断层作用在地表形成复杂的地堑系；来 自上地幔的熔岩沿裂隙上升，铺满新出现的海底，最终建造起正 常厚度的大洋壳。破裂不整合标志着陆壳断开的时间。随着洋盆 扩大，它外侧的陆壳逐渐远离以中脊为代表的热流中心；它的冷 却沉陷造就了其上巨厚的被动陆缘沉积岩系。
概率值累积曲线图：用累 计百分比作图，横坐标为粒 径值，纵坐标改用概率百分 数标度。应用概率累计曲线 图建立沉积环境的典型模式， 这一研究成果是由维谢尔 （Visher,1965,1969）提出 来的。 沉积物的粒度一般不是表 现为单一的对数正态分布， 因此其概率图总是由几个相 交的直线段构成（见右图）
沉积岩与沉积相内容简介
沉积岩与沉积相Sedimentary Rocks and Facies一、内容提要第一部分：前言第二部分：分析原理与方法第三部分：碎屑岩岩石学与沉积相第四部分：碳酸盐岩岩石学与沉积相二、主要内容1、古环境恢复方法与所用资料主要方法:垂直相序列（Vertical Facies Profile)沃塞尔相律（Walther's Law）沉积模式（Depositional Model）物源与古流分析（Provenance and Paleocurrent）地震地层（Seismic Stratigraphy）层序地层（Sequence Stratigraphy）构造—沉积体系分析（Tectonics-Depositional System）主要资料：野外露头资料（Outcrops)岩心资料（Cores)岩屑资料（Sieve residue log）地球物理测井资料（Geophysical Logging）地球物理勘探资料（Geophysical Exploration）实验室分析资料（Laboratory data）2、沉积环境解释参数物理参数（Physical parameters）:沉积构造（Sedimentary structures）, 颗粒特征及分布（Grain and grain size distribution）生物参数（Biological parameters）:生物成因构造（Biogenic structures), 生物化石及生态特征（fossils and Paleocology）化学参数（Chemical parameters）: 岩性（Lithology）, 岩矿（Minerals）, 氧化还原电位（Oxidation-Reduction Potential），酸碱度（Acidicity-Alkalinity），盐度（Salinity），温度（Temperature）3、主要沉积体系及相构成冲积扇体系河流体系扇三角洲体系三角洲体系碎屑海岸体系碳酸盐岩台地体系深水扇体系4、地质应用对于地质勘探:平面及剖面相关系；确定有利勘探目标；寻找隐蔽及岩性圈闭；储层评价；对于地质研究:了解古代及近代地理变迁；沉积盆地的充填样式及其对构造活动与气候变化的响应；湖泊及海洋的水介质特征；5、学习方法整体分析（Integrated analysis）:概括各种资料--岩心（cores）,录井（logging）,地震（seismic），露头（outcrops），化验资料（laboratory data)，古生物（paleontology)层次分析（Gradation of analysis）:盆地尺度（Basin scale）, 油藏尺度（Oil reservoir scale）, 油层尺度（Oil layer scale）6、课程目的及意义意义:一直作为地质研究的热点尽管沉积物与沉积岩只占岩石圈体积的5%,但地球表面的75%被沉积物与沉积岩覆盖。
沉积岩沉积相01第一章绪论
第一章 绪论
第一节 沉积岩的概念和基本特征
砾岩、含砾砂岩和砂岩岩心照片
第一章 绪论
第一节 沉积岩的概念和基本特征
泥岩、膏岩、生物潜穴、干裂、波痕岩心照片
第一章
绪论
第一节 沉积岩的概念和基本特征
塔里木盆地塔中奥陶系生物礁岩心照片
TZ42 5374 9
岩具
，晶
洞
构
井 ，
造 的 藻
粘
3、沉积岩石学是研究沉积岩的物质成分、结构、构 造、分类，研究沉积岩的形成过程、沉积岩形成环境及 分布规律的一门科学。
4、沉积岩原始物质来源：地面的风化产物是最主要 来源；地面的生物物质是最重要的来源；地下喷出的火 山碎屑主要分布在板块边缘及深大断裂等局部地区；宇 宙来源的物质数量很小。
5、沉积岩石学的研究意义主要是为寻找矿产服务； 研究方法主要采用野外和室内、仪器分析和综合分析并 重的方法。
1、沉积岩主要是外动力地质作用的产物，形成并稳 定在地壳表层环境中。
地表条件以温度不高、压力不大、水和空气(氧)丰富 并参与形成、生物作用普遍且强烈。
形成过程和机理相当复杂。
第一章 绪论
第一节 沉积岩的概念和基本特征
2、具有多种地表条件的烙印：
外生沉积矿物(粘土矿物、铁和铝的氧化物及氢氧化 物、碳酸盐矿物、蒸发盐类矿物)常见且数量大，含水 矿物多；稳定性高和抗风化能力强；
第一章 绪论
第一节 沉积岩的概念和基本特征
常林钻石
红珊瑚
蛋白石
锆石沙矿
硅化木
琥珀
玛瑙
恐龙蛋
锰结核 陨石
石英
第一章 绪论
第一节 沉积岩的概念和基本特征
第一章 绪论
沉积相(沉积岩石学)
（四）、生物成因构造 生物成因构造是由于生物活动或生长而在沉积物 表面或沉积物内部遗留下的各种生物痕迹。包括 生物遗迹构造（遗迹化石）、生物扰动构造、生 物生长构造和植物根迹等。生物遗迹构造：生物 遗迹构造是生物生活期间因居住、运动或觅食等 行为而在沉积物表面或内部遗留下的、具有一定 形态的生物遗迹，又称遗迹化石。可作为当时沉 积环境的相标志。最常见的有足迹、爬痕、停息 痕、多种形态的潜穴（图5-5）等。 生物扰动构造：是生物为穴居或觅食而强烈挖掘 沉积物，致使岩层的原始层理几乎完全遭受破坏 或变形而产生的一种无定形的生物遗迹构造。 植物根痕：在大陆的沼泽、冲积平原、三角洲平 原甚至滨海平原的沉积物中，常见到植物根痕。
沉积岩与沉积相内容简介
沉积岩与沉积相内容简介沉积岩与沉积相Sedimentary Rocks and Facies一、内容提要第一部分：前言第二部分：分析原理与方法第三部分：碎屑岩岩石学与沉积相第四部分：碳酸盐岩岩石学与沉积相二、主要内容1、古环境恢复方法与所用资料主要方法:垂直相序列（Vertical Facies Profile)沃塞尔相律（Walther's Law）沉积模式（Depositional Model）物源与古流分析（Provenance and Paleocurrent）地震地层（Seismic Stratigraphy）层序地层（Sequence Stratigraphy）构造—沉积体系分析（Tectonics-Depositional System）主要资料：野外露头资料（Outcrops)岩心资料（Cores)岩屑资料（Sieve residue log）地球物理测井资料（Geophysical Logging）地球物理勘探资料（Geophysical Exploration）实验室分析资料（Laboratory data）2、沉积环境解释参数物理参数（Physical parameters）:沉积构造（Sedimentary structures）, 颗粒特征及分布（Grain and grain size distribution）生物参数（Biological parameters）:生物成因构造（Biogenic structures), 生物化石及生态特征（fossils and Paleocology）化学参数（Chemical parameters）: 岩性（Lithology）, 岩矿（Minerals）, 氧化还原电位（Oxidation-Reduction Potential），酸碱度（Acidicity-Alkalinity），盐度（Salinity），温度（Temperature）3、主要沉积体系及相构成冲积扇体系河流体系扇三角洲体系三角洲体系碎屑海岸体系碳酸盐岩台地体系深水扇体系4、地质应用对于地质勘探:平面及剖面相关系；确定有利勘探目标；寻找隐蔽及岩性圈闭；储层评价；对于地质研究:了解古代及近代地理变迁；沉积盆地的充填样式及其对构造活动与气候变化的响应；湖泊及海洋的水介质特征；5、学习方法整体分析（Integrated analysis）:概括各种资料--岩心（cores）,录井（logging）,地震（seismic），露头（outcrops），化验资料（laboratory data)，古生物（paleontology)层次分析（Gradation of analysis）:盆地尺度（Basin scale）, 油藏尺度（Oil reservoir scale）, 油层尺度（Oil layer scale）6、课程目的及意义意义:一直作为地质研究的热点尽管沉积物与沉积岩只占岩石圈体积的5%,但地球表面的75%被沉积物与沉积岩覆盖。
《沉积岩石学》第一章 绪论
（2）快速发展成熟阶段（1940-1980）
1948-1968：克里宁、福克等相继提出了新的 砂岩分类方案
1959-1971：福克、邓哈姆等相继提出了新 的碳酸盐岩分类方案
建立了各种沉积相的相模式 事件沉积作用
浊流沉积和浊积岩 风暴沉积和风暴岩 震积作用和震积岩 等深流沉积和等深岩 热水沉积 成岩作用研究
地球表层： 大气圈下层、 水圈 —沉积岩生成圈
地球表层的特点是什么？
---低温、低压、有生命活动
沉积岩:在地球表层，由母岩的风化产物、有机物质、 火山物质等，经搬运作用、沉积作用以及成岩作用而 形成的一类岩石。
“地球表层”的特征（低温、低压）： 1、温度：地表温度，-70 ℃ ～85 ℃，一般- 30 ℃ ～40 ℃。 2、压力：地表压力，大部在0.1-2MP(1-20atm)的范围内，可达1000atm。 3、水和大气的作用活跃：水和大气是母岩风化的主要营力，也是母岩风化 产物以及火山物质等搬运的主要介质。没有水和大气，就没有沉积岩。 4、生物作用和生物化学作用活跃：生物作用和生物化学作用也是沉积岩形 成的重要因素。
非可燃生物岩
沉积岩与岩浆岩和变质岩 有何不同？如何区分？
岩石类型
三大类岩石之间的主要区别特征
成因
矿物成分 结构与构造
化石 其它
沉积岩 岩浆岩 变质岩
风化产物在地 表搬运沉积形 成
岩浆冷凝形成
暗色矿物极 少见，特有 矿物（粘土 矿物、海绿 石等）
暗色矿物常 见
颗粒磨圆；层 理发育
颗粒棱角状； 块状，气孔杏 仁，流纹，柱 状节理
三大类岩石关系
三、沉积岩的分布
三、沉积岩的分布
沉积岩主要分布在地壳的上部和表层部分。
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人类对于沉积岩的认识和利用，早在石器 时代就开始了。
18世纪下半叶，近代地质学建立的初期， 发生了水成学派(德国Werner A. G.，1749~1817) 与火成学派(英国Hutton J.，1726~1797)的大论 战。
1.85 9.90 1.76 2.77 0.22 ——
3.49 5.08 3.84 3.13 0.30 0.039
——
——
——
0.055
5.38
——
——
0.102
3.23
——
——
1.15
——
——
——
0.304
98.73
99.01
99.02
100.00
4. 沉积岩与矿产
据19届国际地质学会统计资料
①世界资源总储量的75～85%是沉积和沉积 变质成因的。
②石油、天然气、煤、油页岩等可燃性有机 矿产以及盐类矿产几乎均为沉积成因。
③铁矿的90%、铅锌矿的40～50%、铜矿的 25～30%、锰矿和铝矿的绝大部分以及其它许多 金属和非金属矿产均为沉积或沉积变质成因的。
二、沉积岩石学 (sedimentary petrology)
沉积岩石学是研究沉积岩(包括沉积矿产)的 特征、生成及其在空间和时间上的分布规律的 一门地质科学。
第一章 绪论（Introduction）
第一节 沉积岩和沉积岩石学 第二节 历史、现状及发展趋势
第一节 沉积岩和沉积岩石学
一、沉积岩(sedimentary rock)
1. 基本概念
沉积岩是组成岩石圈的三大类岩石(岩浆岩、 变质岩、沉积岩)之一。它是在地壳表层的条件 下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质 等沉积岩的原始物质成分，经过搬运作用、沉 积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。
橄榄石
——
——
2.65
普通角闪石
——
——
1.60
普通辉石
——
——
12.90
长
石
15.57
7.50
49.29
石
英
34.80
31.50
20.40
云母+绿泥石
20.40
19.00
7.76
氧化铁矿物
4.10
3.00
4.6
玉
髓
——
9.00
——
粘土矿物
9.22
7.50
——
碳酸盐矿物
13.63
20.50
——
石
膏
0.97
57.95 0.57 13.39 3.47 2.08 ——
58.16 0.94 15.93
8.58
0.64
59.17 0.77 14.47 6.32 0.99 0.80
59.12 1.05 15.34 3.08 3.80 0.12
2.65 5.89 1.13 2.86 0.13 ——
3.58 6.26 1.85 2.85 0.26 ——
1913年，Hatch的《沉积岩石学》，标志着沉积 岩石学作为一门独立的地球科学分支学科的诞生
1922年，Milner所著《沉积岩石学导论》问世 1925年，由Twenhofel主编的《沉积ห้องสมุดไป่ตู้用教程》 问世，6年后《沉积作用教程》再版，以后又多次重版 1949年，Pettijohn编写了《沉积岩》
19世纪后半叶，沉积岩石学作为一门独立 的 地 质 学 科 出 现 。 1850 年 英 国 地 质 学 家 索 比 (Sorby，1826~1908)首先使用显微镜研究沉积岩， 沉积岩的研究由宏观--微观，这是一个革命性的 发展。
20世纪上半叶，沉积岩石学有了较全面的 发展， 出现了一系列沉积岩石学的专著。
板块构造观点与沉积作用的结合对沉积盆 地分析出现一个新的热潮。
国际性和区域性的学术讨论会日趋频繁 。
IAS ( International Association of
类型：自然界分布最多的是粘土岩（页岩、泥 岩），其次是砂岩和石灰岩，它们约占沉积岩总量的 95%以上。
3. 沉积岩的基本特征 1）矿物成分的特点： 2）化学成分的特点： 3）结构构造的特点：
沉积岩和岩浆岩的平均矿物成分（百分含量）
矿物
沉积岩
岩浆岩（65%花岗
利思与米德（1915） 克里宁（1948） 岩+35%玄武岩）
2. 沉积岩的分布
面积：陆地面积的大约3/4为沉积岩所覆盖，而 海底的面积几乎全部为沉积物所覆盖。
体积：V=4.4亿km3(Pettijohn，1975)，约占岩石 圈体积的5%。
厚度：变化很大，0～几十公里，地槽区厚，地 台区薄。如高加索地区，仅Mz + Cz = 28～30km厚。 其平均厚度为735m(Pettijohn，1975)。
(2)室内研究
最基本的方法: 显微镜薄片法 常用的其他方法: 粒度分析、重矿物分析、 不溶残渣分析、热分析、化学分析、光谱分析、 阴极发光显微镜、同位素分析、扫描电镜、X 射线衍射分析、图像分析、电子探针、原吸收 光谱、红外光谱、气相色谱和古地磁等。
第二节 沉积岩石学的历史、 现状与发展趋势
20世纪50年代，在沉积岩石学领域里有两 个重大的甚至可以说是革命性的进展 。
第一个进展是Kuenen and Miliorini(1950) 关于浊流学说的提出 。
第二个进展是Folk(1959，1962)关于碳酸 盐岩中异化颗粒和异化沉积观点以及石灰岩新 分类方案的提出 。
20世纪60~70年代以后出现的风暴岩和风 暴流沉积、等深流沉积、震积作用、以及90年 代出现的内波和内潮汐沉积等学说，都是继浊 流沉积之后的重大进展。
沉积岩石学是研究沉积岩(物)的物质成分、 结构构造、分类及其形成作用、以及沉积环境 和分布规律的一门科学。
沉积岩石学研究方法
(1)野外研究
常规方法：系统测制沉积相剖面， 并进 行区域相剖面的分析和对比
其它方法：遥感技术、钻探技术、深海 钻探及采取长岩心、各种测井技术、反射地震 波谱(地震地层学、层序地层学)、航空摄影或地 面摄影用的测雷达以及探测水下地形的测视声 纳等。
——
——
碳
质
0.73
——
——
其
它
0.58
3.00
0.88
沉 积 （岩 按和 氧岩 化浆 物岩 百的 分平 含均 量化 ）学
成 分
氧化物
SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 ZrO Cr2O3 CO2 H2O 其它 合计
沉积岩
岩浆岩
克拉克(1924) 克里宁(1941) 舒科夫斯基(1952) (克拉克, 1924)