讲绪论和沉积岩的形成过程.pptx

第一讲第一讲 绪绪 论论第一节：概念和术语第一节：概念和术语第二节第二节:研究意义研究意义第1页/共94页第一节：概第一节：概 念念 和和 术术 语语1 1.沉积岩沉积岩（Sedimentary rock）2 2.沉积岩石学沉积岩石学（Sedimentary Petrology）3 3.沉积学沉积学（Sedimentology）4 4.沉积环境沉积环境（depositional environment）5 5.沉积相沉积相（Sedimentary facies）第2页/共94页对沉积岩的理解对沉积岩的理解形成在表生条件形成在表生条件下；下；沉积作用形成沉沉积作用形成沉积物：水成、风成、积物：水成、风成、冰成；冰成；从从沉积物转化为沉积物转化为沉积岩需要一个成沉积岩需要一个成岩过程岩过程.沉积岩的基本特沉积岩的基本特征（成层性、含化征（成层性、含化石、具特征的沉积石、具特征的沉积构造）构造）1 1.沉积岩沉积岩（Sedimentary rock)沉积岩是在沉积岩是在表生条件表生条件下，由下，由沉积作用沉积作用形成的形成的沉积物沉积物，在逐渐被，在逐渐被埋藏埋藏过程中经过程中经成岩改造成岩改造而成的而成的成层岩石成层岩石。它是三大类岩石（岩浆岩、沉。它是三大类岩石（岩浆岩、沉积岩和变质岩）之一，出露面积最广（积岩和变质岩）之一，出露面积最广（75%75%）.第3页/共94页第4页/共94页2 2.沉积岩石学沉积岩石学 (Sedimentary petrology)是研究沉积岩（包括沉积矿产）的是研究沉积岩（包括沉积矿产）的岩相学岩相学特征特征、成因成因、及其在及其在时间和空间上分布时间和空间上分布规律的一门地质学科，它是规律的一门地质学科，它是“岩岩石学石学”的一个独立分支科学的一个独立分支科学。3 3.沉积学沉积学 (Sedimentology)这一术语是沃德尔（这一术语是沃德尔（Wadell，1932年）提出的年）提出的.最初最初是研究沉积物的一门科学。是研究沉积物的一门科学。后来扩展为既包含研究现代沉后来扩展为既包含研究现代沉积物，又包含研究沉积岩的岩相学特征、成因及相关地质积物，又包含研究沉积岩的岩相学特征、成因及相关地质规律的学科，因此，某种意义上，它包括了沉积岩岩石学规律的学科，因此，某种意义上，它包括了沉积岩岩石学的研究范畴。的研究范畴。第5页/共94页 4.4.沉积环境沉积环境（depositional environment)指沉积物堆积场所的指沉积物堆积场所的地貌特征地貌特征与与沉积作用特征沉积作用特征的总和。的总和。河流环境河流环境的地貌特征为下切的沟谷（具有一定坡度），沟内的地貌特征为下切的沟谷（具有一定坡度），沟内有阶地、边滩或心滩，沉积作用为流动的水体（水流）。有阶地、边滩或心滩，沉积作用为流动的水体（水流）。又如：又如：湖湖泊环境泊环境的地貌的地貌特征为陆地上特征为陆地上具一定面积的具一定面积的积水洼地，沉积水洼地，沉积作用为波浪、积作用为波浪、沿岸水流及淡沿岸水流及淡水生物活动等。水生物活动等。第6页/共94页 5.沉积相（沉积相（Sedimentary facies）一定一定沉积环境沉积环境中的沉积物或沉积岩的中的沉积物或沉积岩的 岩石学岩石学 和和 生物生物 特征的总和。沉积相是有一定空间尺度的特征的总和。沉积相是有一定空间尺度的物物质实体质实体。如：河流相主要为砂砾岩或粉砂岩组成，具如：河流相主要为砂砾岩或粉砂岩组成，具交错层理，有植物树干化石而无植物叶化石。交错层理，有植物树干化石而无植物叶化石。又如：湖泊相常有暗色泥岩或细粉砂岩组成，又如：湖泊相常有暗色泥岩或细粉砂岩组成，水平纹理，含植物叶及淡水动物化石。水平纹理，含植物叶及淡水动物化石。第7页/共94页第二节：沉积岩石学研究内容和意义第二节：沉积岩石学研究内容和意义1.研究内容研究内容 1）沉积岩特征：宏观的颜色、成份、结构、沉积构造及生物沉积岩特征：宏观的颜色、成份、结构、沉积构造及生物特征；微观的成份、结构和构造特征；地球化学特征特征；微观的成份、结构和构造特征；地球化学特征。2）沉积岩成因：沉积体系、沉积环境、沉积盆地分析。沉积岩成因：沉积体系、沉积环境、沉积盆地分析。3）沉积岩的形成条件和形成过程。沉积岩的形成条件和形成过程。4）沉积岩与成矿和成藏过程的关系。沉积岩与成矿和成藏过程的关系。2.2.研究意义研究意义 1）是地球科学理论研究的基础之一是地球科学理论研究的基础之一;沉积岩地层中记录了沉积岩地层中记录了46亿年来地球表层的变迁和重大地质事件；亿年来地球表层的变迁和重大地质事件；既属于地球物质学科的分支，又有涉及到地球表层学科领域；沉既属于地球物质学科的分支，又有涉及到地球表层学科领域；沉积岩石学是地质学的基础课之一。积岩石学是地质学的基础课之一。2）能源矿产与其它沉积矿产研究的基础。能源矿产与其它沉积矿产研究的基础。3）沉积岩岩石学的有关理论和方法是生态环境研究的基础。沉积岩岩石学的有关理论和方法是生态环境研究的基础。现代湖泊、深海沉积系列纪录了气候和生态环境的变化，现代湖泊、深海沉积系列纪录了气候和生态环境的变化，第8页/共94页沉积岩的形成过程沉积岩的形成过程第第 二二 讲讲第一节:表生带特点第二节:沉积岩的物源第三节:沉积物的搬运和沉积过程第四节:沉积后的成岩及成岩期后改造第9页/共94页第一节：表生带及其特点第一节：表生带及其特点2.特点特点 1）常温和常压常温和常压（150200 OC；120 atm）2）水和大气的作用为主水和大气的作用为主：水成岩、冰碛岩、水成岩、冰碛岩、风成岩风成岩 3）生物及生物化学作用参与生物及生物化学作用参与：A）是通过生物的是通过生物的生命活动生命活动制造沉积岩的原始产物制造沉积岩的原始产物（如：粪粒、生物凿（如：粪粒、生物凿洞产生的团粒等及生物粘液）；洞产生的团粒等及生物粘液）；B）生物活动（细菌）生物活动（细菌）改变沉积和成岩介质的水化学条件改变沉积和成岩介质的水化学条件，促使某些化，促使某些化学物质的沉淀和自生矿物的形成。学物质的沉淀和自生矿物的形成。C）由生物遗体由生物遗体直接堆积成岩石直接堆积成岩石，如生物礁灰岩、生屑灰岩和煤等；，如生物礁灰岩、生屑灰岩和煤等；4）事件沉积作用事件沉积作用：重力流和浊积岩、风暴沉积与风暴岩、地震与震积重力流和浊积岩、风暴沉积与风暴岩、地震与震积岩岩1.表生带表生带主要是指地壳表层，包括大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以主要是指地壳表层，包括大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈的上层。它是包围地球表面的一个圈层，沉积岩就生成在这个层圈中，及岩石圈的上层。它是包围地球表面的一个圈层，沉积岩就生成在这个层圈中，所以可以把它称为沉积岩生成圈或沉积圈。所以可以把它称为沉积岩生成圈或沉积圈。第10页/共94页水和大气的作用占主导“水成岩水成岩”“冰碛岩冰碛岩”“风成岩风成岩”第11页/共94页第二节：沉积岩的原始物质及来源第二节：沉积岩的原始物质及来源主要有种主要有种：母岩的风化产物母岩的风化产物 火山物质火山物质 有机物质及生物壳体有机物质及生物壳体 宇宙物质等宇宙物质等第12页/共94页1,1,母岩风化提供的原始物质母岩风化提供的原始物质母岩母岩:早先形成的早先形成的岩石岩石 (岩浆岩、变岩浆岩、变质岩和沉积岩质岩和沉积岩)。母岩区：母岩区：位于侵蚀位于侵蚀基准面之上，被风基准面之上，被风化和剥蚀并提供沉化和剥蚀并提供沉积物质的地区。又积物质的地区。又称物源区或剥蚀区称物源区或剥蚀区或蚀源区或蚀源区（Provenance)Provenance)。第13页/共94页1,1,母岩风化提供的原始物质母岩风化提供的原始物质物理风化作用物理风化作用或或化学风化作用化学风化作用分别分别进行机械破碎和化学分解，产生碎进行机械破碎和化学分解，产生碎屑、化学物质屑、化学物质-自生矿物、不溶残余粘土等风化产物。自生矿物、不溶残余粘土等风化产物。第14页/共94页 反映矿物在一般风化条件下（富氧、中偏弱酸性）反映矿物在一般风化条件下（富氧、中偏弱酸性）下的分解速率（或抗风化能力），粗略划分成三个级下的分解速率（或抗风化能力），粗略划分成三个级别。别。.不稳定矿物不稳定矿物 指指易溶易溶盐类矿物（石膏、石盐、钾盐等盐类矿物（石膏、石盐、钾盐等)，易于易于氧氧化或碳酸盐、重碳酸盐化的矿物。化或碳酸盐、重碳酸盐化的矿物。.次稳定矿物次稳定矿物 指可发生指可发生水解水解反应反应、轻微轻微氧化或氧化或轻微轻微碳酸盐、重碳碳酸盐、重碳酸盐化的矿物。酸盐化的矿物。稳定矿物稳定矿物 指在一般风化条件下溶解度极小、极难分解的矿指在一般风化条件下溶解度极小、极难分解的矿物。物。1.1 1.1 风化带中矿物的稳定性风化带中矿物的稳定性第15页/共94页 不稳定矿物不稳定矿物次稳定矿物次稳定矿物稳定矿物稳定矿物橄榄石橄榄石辉石、角闪石辉石、角闪石基性斜长石基性斜长石白云石白云石方解石方解石金属硫化物金属硫化物黑云母黑云母白云母白云母钾长石钾长石中酸性斜长石中酸性斜长石伊利石伊利石磁铁矿磁铁矿帘石帘石磷灰石磷灰石榍石榍石十字石十字石石榴石石榴石石英石英电气石电气石金红石金红石锆石锆石高岭石高岭石高价铁、锰和铝的高价铁、锰和铝的氧化物或氢氧化物氧化物或氢氧化物岩石稳定性？第16页/共94页1.2 化学风化及其产物化学风化及其产物A.水解反应 KAlSi3O8+H+OH-1 Al4Si4O10(OH)8+H4SiO4+K+钾长石 高岭石 可溶性硅酸 KAlSi3O8+H+OH-1 K Al2Si4O10(OH)2 nH2O+H4SiO4+K+钾长石 伊利石 可溶性硅酸 CaAl2Si2O8+Mg2+H+OH-1=(Ca,Al,Mg)Si4O10(OH)2nH2O+H4SiO4 斜长石 蒙皂土 可溶性硅酸 K Al2Si4O10(OH)2 nH2O+H+Al4Si4O10(OH)8+K+伊利石 高岭石 Al4Si4O10(OH)8+OH-1+H2O Al2O3 nH2O+H4SiO4 高岭石 三水铝石 可溶性硅酸水解反应的特点水解反应的特点:.反应类型与反应程度与酸碱度有关反应类型与反应程度与酸碱度有关.产物包括难溶解物质和易溶物质产物包括难溶解物质和易溶物质.易溶物质易溶物质(可溶成分可溶成分)以离子形式随流体迁移以离子形式随流体迁移.难溶物质难溶物质(不溶残余不溶残余)在原地富集或以胶体的形在原地富集或以胶体的形 式随流体迁移式随流体迁移.第17页/共94页B.氧化反应氧化反应Fe2Si2O6+O2 2Fe2O3+4SiO2 铁辉石 赤铁矿 Fe2S+O2 Fe2O3+SO2 黄铁矿 赤铁矿 氧化反应的特点氧化反应的特点:.氧化反应的程度主要与水体中的氧化反应的程度主要与水体中的游离氧有关游离氧有关.产物总是具有在水体或空气中更产物总是具有在水体或空气中更高的稳定性高的稳定性.C.碳酸盐或重碳酸盐化碳酸盐或重碳酸盐化 CaAl2Si2O8+CO2+H2O CaCO3+Al2Si2O5(OH)4 钙长石 方解石 高岭石 CaCO3+CO2+H2O Ca(HCO3)2 方解石 重碳酸盐反应特点反应特点:.与介质中与介质中CO2的浓度有关的浓度有关.难溶组分则可以胶体的形式迁移难溶组分则可以胶体的形式迁移.新形成的易溶性重碳酸盐可随水体自由迁移新形成的易溶性重碳酸盐可随水体自由迁移.第18页/共94页D.有机络合作用有机络合作用 原岩矿物或原岩分解产物与有机酸或酚等反应，原岩矿物或原岩分解产物与有机酸或酚等反应，生成易溶的有机络合物，并以有机络合离子的形式随流生成易溶的有机络合物，并以有机络合离子的形式随流体迁移。体迁移。E.胶体分散作用胶体分散作用 胶体是指介于微米与纳米级之间胶体是指介于微米与纳米级之间(10-3 10-6 mm)的微粒的微粒,往往带有电荷性往往带有电荷性.带电荷原因可能与胶体的成分带电荷原因可能与胶体的成分偏离理想成分有关偏离理想成分有关.例如例如:Fe(OH)3 Fe3+与Fe(OH)3(OH)-m 分别为正分别为正胶体和负胶体胶体和负胶体,相同电荷间的静电排斥阻碍了胶粒或胶相同电荷间的静电排斥阻碍了胶粒或胶团的重力下沉团的重力下沉.当溶液的带电性发生改变时当溶液的带电性发生改变时,胶体发生凝胶体发生凝聚和沉淀聚和沉淀.第19页/共94页,火山火山物质物质直接降落到沉积盆地或降直接降落到沉积盆地或降落后通过短距离的搬运再落后通过短距离的搬运再沉积到沉积盆地中沉积到沉积盆地中（1）火山集块和火山角砾：火山集块和火山角砾：（2 2 mm）（2）火山灰：火山灰：（-0.0625-0.0625mm）火山凝灰）火山凝灰物质，包括火山玻屑和晶物质，包括火山玻屑和晶屑屑（3）火山尘：火山尘：（0.0625 0.0625mm）火山喷发火山喷发后可在空中长距离漂浮。后可在空中长距离漂浮。第20页/共94页 ,生物提供原始物质生物提供原始物质（1）生物礁体生物礁体（2）化石岩（放射虫硅质岩、海绵骨针岩、硅藻岩、微生物岩、化石岩（放射虫硅质岩、海绵骨针岩、硅藻岩、微生物岩、叠层石等）叠层石等）（3）生物碎屑和生物成因的颗粒生物碎屑和生物成因的颗粒.数量仅次于母岩风化产物，在碳酸盐岩、硅质岩和可燃有机岩数量仅次于母岩风化产物，在碳酸盐岩、硅质岩和可燃有机岩中最为丰富。它包括：中最为丰富。它包括：现代深海中的放射虫软泥现代深海中的放射虫软泥第21页/共94页4,4,宇宙宇宙物质物质常见有：常见有：陨石球粒体、宇宙尘陨石球粒体、宇宙尘 陨石：是小天体进入地球轨道后经过大气层烧蚀后的残体。陨石：是小天体进入地球轨道后经过大气层烧蚀后的残体。宇宙尘：宇宙尘：大部分物质在烧蚀过程中呈细尘状弥散于大气之大部分物质在烧蚀过程中呈细尘状弥散于大气之中。中。陨石球粒体、宇宙尘陨石球粒体、宇宙尘和一些其它宇宙质点最终都要进入地和一些其它宇宙质点最终都要进入地表，有人估计，每年约有表，有人估计，每年约有五百万吨陨尘五百万吨陨尘落到地表。近年来在落到地表。近年来在海相海相沉积物中也发现了为量不少的宇宙尘埃沉积物中也发现了为量不少的宇宙尘埃，很多地层中也有类似物，很多地层中也有类似物被发现，这些细小的宇宙物质落入地表的现象是很普遍的。被发现，这些细小的宇宙物质落入地表的现象是很普遍的。在沉积岩中所占比例虽少，但十分有意义，它是地质时期在沉积岩中所占比例虽少，但十分有意义，它是地质时期星际事件的记载，星际事件的记载，第22页/共94页第三节：沉积物的搬运和沉积过程第三节：沉积物的搬运和沉积过程 源区产生的原始物质通过源区产生的原始物质通过水水、空气空气、冰冰等介质的等介质的搬运，可能会有两种结果：搬运，可能会有两种结果：a,一次搬运一次搬运：在一定的沉积环境中沉积下来后便被逐：在一定的沉积环境中沉积下来后便被逐渐深埋并改造为成层岩石；渐深埋并改造为成层岩石；b,再次搬运再次搬运：在沉积不久后，被更强烈的自然营力或：在沉积不久后，被更强烈的自然营力或由自身的重力作用再次搬运到其它场所沉积成岩。由自身的重力作用再次搬运到其它场所沉积成岩。搬运与沉积相伴随，密不可分搬运与沉积相伴随，密不可分第23页/共94页根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种种搬运和沉积过程搬运和沉积过程（作用）：（作用）：1，牵引流牵引流的搬运和沉积过程的搬运和沉积过程.2，重力流重力流的搬运和沉积过程的搬运和沉积过程.3，风风的搬运和沉积过程的搬运和沉积过程.4，冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程.5，化学化学搬运和沉积过程搬运和沉积过程.6，生物生物沉积过程沉积过程.第24页/共94页1,1,牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程牵引流牵引流（Tractive current）：是指低粘度、低密度的水流，具有牛顿流体特征是指低粘度、低密度的水流，具有牛顿流体特征（服从牛顿内摩擦（服从牛顿内摩擦定律），定律），如一般的河流、海洋沿岸流、潮汐流等。其中所含悬浮状固态如一般的河流、海洋沿岸流、潮汐流等。其中所含悬浮状固态颗粒不多，其物理沉积作用在很大程度上取决于它对底载荷的牵引。颗粒不多，其物理沉积作用在很大程度上取决于它对底载荷的牵引。（1 1）牵引流搬运及其搬运对象牵引流搬运及其搬运对象 以搬运介质（水流）的流动能以搬运介质（水流）的流动能量驱动沉积物运动的方式，称作量驱动沉积物运动的方式，称作牵牵引流搬运引流搬运。牵引流的能量大于沉积物被启牵引流的能量大于沉积物被启动的能量，沉积物被动的能量，沉积物被搬运搬运；当能量；当能量不能维持沉积物继续运动，则不能维持沉积物继续运动，则沉积沉积下来。牵引流载体搬运过程与沉积下来。牵引流载体搬运过程与沉积过程交替进行。过程交替进行。（2 2）牵引流搬运及其搬运对象牵引流搬运及其搬运对象母岩物理风化碎屑物质（砾石、母岩物理风化碎屑物质（砾石、砂粒和粘土等砂粒和粘土等）第25页/共94页（3）影响牵引流搬运力的因素影响牵引流搬运力的因素 影响牵引流搬运能力的因素分影响牵引流搬运能力的因素分 3 3 个方面：个方面：A：流体自身的密度、粘度、流速、水深流体自身的密度、粘度、流速、水深等，其中流等，其中流体的密度和流速是主导，因为牛顿流体体的密度和流速是主导，因为牛顿流体质量（密度）乘以质量（密度）乘以流速的平方流速的平方决定了流体的动能大小决定了流体的动能大小。E=mv2 B：被搬运颗粒的比重（密度）、大小、形状以及其迎流被搬运颗粒的比重（密度）、大小、形状以及其迎流面与流向的夹角面与流向的夹角等，颗粒的比重乘体积再乘摩擦系数为静止等，颗粒的比重乘体积再乘摩擦系数为静止颗粒被启动所需要的牵引力。颗粒被启动所需要的牵引力。C：流体流体搬运空间的底床形态和摩擦系数搬运空间的底床形态和摩擦系数，如：平滑的底，如：平滑的底床、凹凸不平的底床和松软的底床摩擦系数各不相同。床、凹凸不平的底床和松软的底床摩擦系数各不相同。第26页/共94页（4）牵引流的流动方式和流态牵引流的流动方式和流态 A：流动方式流动方式 a 层流：层流：流线平行、水流平稳的水流称层流。它的总牵引力主要表流线平行、水流平稳的水流称层流。它的总牵引力主要表现为平行流向的力；底部层流因受底床摩擦力的影响，流速相现为平行流向的力；底部层流因受底床摩擦力的影响，流速相对较小，上部层流速度相对较大。对较小，上部层流速度相对较大。自然界中少见！自然界中少见！b 紊流紊流：水流湍急、流线紊乱、充满漩涡的急湍流动的流体。水流湍急、流线紊乱、充满漩涡的急湍流动的流体。紊流流体质点的运动轨迹极不规则，其流速大小和流动方向紊流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，彼此互相掺混。随时间而变化，彼此互相掺混。自然界中普遍！自然界中普遍！层流层流紊流紊流第27页/共94页 B B：牵引流的流态（牵引流的流态（Flow regimeFlow regime）牵引流在流动过程的内在能量和流体力学状态可称为流态。牵引流在流动过程的内在能量和流体力学状态可称为流态。它它与牵引流总牵引力（水动力）密切相关。其大小可常用一个状态与牵引流总牵引力（水动力）密切相关。其大小可常用一个状态函数（即函数（即佛罗德数佛罗德数）来衡量，它表示惯性力与重力之间关系的一）来衡量，它表示惯性力与重力之间关系的一个数值。个数值。V水流流速，水流流速，g重力加速度，重力加速度，D水深水深 C C：三种水流态：三种水流态：Fr1：低流态低流态(缓流缓流)，大致相当于河流下游（水深流缓）的状态，大致相当于河流下游（水深流缓）的状态Fr1：高流态高流态(急流急流)，大致相当于河流上游（水浅流急）的状态，大致相当于河流上游（水浅流急）的状态Fr=1时时，为，为临界流态，理论存在！临界流态，理论存在！第28页/共94页（5）牵引流的搬运方式牵引流的搬运方式三种搬运方式，三种搬运方式，）悬浮搬运：）悬浮搬运：较小、较轻或片状颗粒。较小、较轻或片状颗粒。）跳动（跃）搬运）跳动（跃）搬运:较大、较重或粒状颗粒较大、较重或粒状颗粒.）滚（挪）动搬运）滚（挪）动搬运:更大、更重的颗粒更大、更重的颗粒.第29页/共94页（6）牵引流的分选作用牵引流的分选作用 分选性：分选性：碎屑颗粒大小均匀程度。碎屑颗粒大小均匀程度。产生分选性的原理：产生分选性的原理：不同能量的水牵引流搬运不同大小范围不同能量的水牵引流搬运不同大小范围的碎屑颗粒，当其流速减小或水深加大到一定程度时，就在一定的碎屑颗粒，当其流速减小或水深加大到一定程度时，就在一定距离范围内将距离范围内将粒度相近粒度相近的碎屑颗粒沉积下来。的碎屑颗粒沉积下来。在离母岩区不远的山前地带，在离母岩区不远的山前地带，分选作用最弱，河流下游的分分选作用最弱，河流下游的分选要强于上游，海湖浅水环境选要强于上游，海湖浅水环境的分选要强于河流，也强于较的分选要强于河流，也强于较深水的泻湖，而潮汐海滩的分深水的泻湖，而潮汐海滩的分选几乎总是最强的。选几乎总是最强的。第30页/共94页（7）牵引流的沉积构筑方式和加积类型牵引流的沉积构筑方式和加积类型几乎在任何牵引流为主的沉积环境中，都会产生几乎在任何牵引流为主的沉积环境中，都会产生沉积作用，但在不同水动力环境中沉积作用，但在不同水动力环境中沉积物沉积构筑的沉积物沉积构筑的方式方式不同，因而产生了不同的不同，因而产生了不同的沉积构造类型沉积构造类型。因此，因此，往往据野外沉积岩构造的观察可以对其水往往据野外沉积岩构造的观察可以对其水动力条件进行分析动力条件进行分析a,高流态高流态b,低流态低流态c,弱流态弱流态d,d,静静流态流态第31页/共94页 a,高流态高流态（如（如河流上游，水浅流急）状态河流上游，水浅流急）状态情况情况下，下，粒度较粗，大多会沿底面快速滚（挪）动，粒度较粗，大多会沿底面快速滚（挪）动，纹层将呈平行流向的纹层将呈平行流向的平面状叠置构筑平面状叠置构筑，形成，形成平行层平行层理理。第32页/共94页 b,低流态低流态（如河流下游，水深流缓）（如河流下游，水深流缓）情况下情况下，沉积底，沉积底面会逐渐出现不对称的丘垅，其迎水面较缓，背水面较陡。面会逐渐出现不对称的丘垅，其迎水面较缓，背水面较陡。迎水面颗粒被水流搬运到丘顶后会沿背水面滚落而沉积一个迎水面颗粒被水流搬运到丘顶后会沿背水面滚落而沉积一个纹层，构成垂直于水流方向的纹层，构成垂直于水流方向的侧向加积构筑侧向加积构筑。随着时间的推。随着时间的推移，丘垅就慢慢向前移动就成了移，丘垅就慢慢向前移动就成了交错层理交错层理中的一个层系。中的一个层系。侧向加积第33页/共94页 c,弱流态弱流态：水浅流速很小，沉积底面也是平坦的，纹层水浅流速很小，沉积底面也是平坦的，纹层也呈平面状叠置（但是指向地心的也呈平面状叠置（但是指向地心的垂直于水流方向的垂向加垂直于水流方向的垂向加积构筑积构筑），但这时底载荷粒度也相应变得很细，形成），但这时底载荷粒度也相应变得很细，形成水平层水平层理理的的粉砂岩粉砂质泥岩粉砂岩粉砂质泥岩。均均 匀匀 垂垂 向向 加加 积积第34页/共94页 d,d,静流态静流态：环境水体长期安静少动，由泥级悬浮：环境水体长期安静少动，由泥级悬浮载体的极缓慢沉降构筑出没有纹层的具载体的极缓慢沉降构筑出没有纹层的具块状层理块状层理的沉的沉积物。积物。第35页/共94页（8）垂向序列垂向序列 在某个连续时间段内沉积物自下而上逐渐堆叠可构在某个连续时间段内沉积物自下而上逐渐堆叠可构成一个沉积物序列，这个序列称为该时间段内的垂向序成一个沉积物序列，这个序列称为该时间段内的垂向序列。列。一个垂向序列在构筑过程中，包括水动力在内的环一个垂向序列在构筑过程中，包括水动力在内的环境条件常常会发生改变，导致垂向序列自下而上的、由境条件常常会发生改变，导致垂向序列自下而上的、由粒度、层理类型和其它特征发生规律性变化。粒度、层理类型和其它特征发生规律性变化。因此，因此，垂向序列垂向序列就成了识别就成了识别古沉积环境古沉积环境的最重要的的最重要的依据之一。依据之一。第36页/共94页整整个个序序列列由由下下向向上上变变粗粗第37页/共94页河流相的沉积构成（河道及河道边缘沉积）河流相的沉积构成（河道及河道边缘沉积）第38页/共94页根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：用）：1，牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程.2，重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程.3，风的搬运和沉积过程风的搬运和沉积过程.4，冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程.5，化学搬运和沉积过程化学搬运和沉积过程.6，生物沉积过程生物沉积过程.第39页/共94页重力流重力流 又称又称密度流密度流，是一种沉积物和水，是一种沉积物和水(流体流体)混合而形成的高密度、混合而形成的高密度、高黏度的、高黏度的、涌浪式涌浪式流动的非牛顿流体（不服从牛顿内摩擦定律）流动的非牛顿流体（不服从牛顿内摩擦定律）.2,重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程.高密度、高黏度、涌浪式流动的高密度、高黏度、涌浪式流动的 非牛顿流体非牛顿流体.沉积物与水混合作整体流动，沉积物与水混合作整体流动，.在搬运和沉积过程中，沉积物运在搬运和沉积过程中，沉积物运动是主动的动是主动的.低粘度、低密度的低粘度、低密度的牛顿流体牛顿流体,.以搬运介质（水和气流）的以搬运介质（水和气流）的 流动能量驱动沉积物运动流动能量驱动沉积物运动.在搬运和沉积过程中，沉积在搬运和沉积过程中，沉积 物运动是被动的物运动是被动的.第40页/共94页坡积物坡积物冲积扇冲积扇 水下扇水下扇PPhPnf Pn+D o o的斜坡。流体到达的斜坡。流体到达坡底后可很快静止下来。坡底后可很快静止下来。支撑机制：支撑机制：流体靠其中的流体靠其中的基质基质(泥为主泥为主)支撑。支撑。垂直垂直序列特征：序列特征：一次碎屑流堆积成的一次碎屑流堆积成的垂向序列厚达几十米垂向序列厚达几十米，它基本上不是颗粒在流，它基本上不是颗粒在流体中体中“沉降沉降”而是流体整体停止流动的结果，其而是流体整体停止流动的结果，其最大特点是几乎没有机最大特点是几乎没有机械分异械分异 第43页/共94页沉积产物：沉积产物：水上泥石流沉积水上泥石流沉积形成山前冲形成山前冲积扇（扇砾岩、砾质泥岩），积扇（扇砾岩、砾质泥岩），进入浅湖或浅海形成扇三角进入浅湖或浅海形成扇三角洲；洲；水下泥石流沉积水下泥石流沉积在深海大陆在深海大陆斜坡下形成深海扇斜坡下形成深海扇.沉积物特点：沉积物特点：泥质砾岩、含砾泥岩，泥质砾岩、含砾泥岩，分选性和磨圆差，泥和石混分选性和磨圆差，泥和石混杂沉积。杂沉积。第44页/共94页碎碎屑屑流流(泥泥石石流流)沉沉积积的的层层序序模模式式第45页/共94页碎屑流的反递变层理露头照片碎屑流的反递变层理露头照片第46页/共94页第47页/共94页(2),浊浊 流流(Turbidity current)定义定义：在在水下斜坡水下斜坡上产生的，含大量上产生的，含大量自悬浮颗粒自悬浮颗粒（泥砂）（泥砂）和和水分水分、以、以紊乱状态流动紊乱状态流动的重力流。的重力流。支撑机制支撑机制：流体内部的紊流上举力流体内部的紊流上举力.沉积沉积产物和特点产物和特点：在深海或深湖环境中在深海或深湖环境中,形成具鲍马序列的浊积砂形成具鲍马序列的浊积砂岩。岩。鲍马序列反映了由重力流向牵引流转化的特点鲍马序列反映了由重力流向牵引流转化的特点。第48页/共94页浊流沉积形成的鲍马序列浊流沉积形成的鲍马序列*第49页/共94页浊流沉积形成的鲍马序列浊流沉积形成的鲍马序列BAE第50页/共94页(3),颗粒流颗粒流(Grain flow)是一种是一种基本不含泥质基本不含泥质而由而由砂砾砂砾（主要是砂主要是砂）构）构成的高密度成的高密度层状塑性流层状塑性流，也由斜坡上的先成沉积物，也由斜坡上的先成沉积物在自身重力推动下顺内部剪切面发生。在自身重力推动下顺内部剪切面发生。流动时颗粒以随机碰撞方式将局部的滑动剪切流动时颗粒以随机碰撞方式将局部的滑动剪切力向各个方向传递、造成更多的剪切滑动面，特别力向各个方向传递、造成更多的剪切滑动面，特别是向下传递将启动更多的下伏颗粒使流体底界剪切是向下传递将启动更多的下伏颗粒使流体底界剪切面下移，流体规模也随之扩大。面下移，流体规模也随之扩大。流动过程中，流动过程中，颗粒间的碰撞可以支撑较粗大的颗粒间的碰撞可以支撑较粗大的砾石砾石并像在碎屑流中那样使砾石向上部移动（如果并像在碎屑流中那样使砾石向上部移动（如果有砾石的话）。有砾石的话）。第51页/共94页颗颗粒粒流流的的垂垂向向沉沉积积序序列列与与碎碎屑屑流流有有些些类类似似，但但通通常常只只由由较较干干净净的的砂砂级级颗颗粒粒构构成成，最最大大厚厚度度也也可可达达几几十十米米。第52页/共94页(4)液化流液化流(liquefied flow)定义：定义：富含水的砂质或砂泥质沉积物，在上覆压力或突发外力富含水的砂质或砂泥质沉积物，在上覆压力或突发外力（地震、海啸等）激发下，（地震、海啸等）激发下，内部流体运动产生超空隙压力，导内部流体运动产生超空隙压力，导致沉积物液化变成重力流致沉积物液化变成重力流，然后沿斜坡流动形成液化流。，然后沿斜坡流动形成液化流。支撑机制：支撑机制：内部内部水水沸腾产生的空隙压力。沸腾产生的空隙压力。沉积产物：沉积产物：形成薄中层砂岩，具泄水沟造（泥质充填的泄水管和合形成薄中层砂岩，具泄水沟造（泥质充填的泄水管和合叠状构造）。叠状构造）。第53页/共94页 泄水构造的常见类型泄水构造的常见类型1上飘纹理构造，上飘纹理构造，2碟状构造，碟状构造，3泄水管构造，泄水管构造，4包卷构造，箭头所指为泄水孔或泄水沟包卷构造，箭头所指为泄水孔或泄水沟.第54页/共94页海海 上上 石石 油油 钻钻 井井 平平 台台许多油气田的储层许多油气田的储层是各种重力流的砂是各种重力流的砂岩，特别是浊积砂岩，特别是浊积砂岩岩1、北海油田、北海油田2、美国文图拉油田、美国文图拉油田3、墨西哥波萨利卡油田、墨西哥波萨利卡油田4、辽河油田、辽河油田第55页/共94页根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：用）：1，牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程.2，重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程.3，风的搬运和沉积过程风的搬运和沉积过程.4，冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程.5，化学搬运和沉积过程化学搬运和沉积过程.6，生物沉积过程生物沉积过程.第56页/共94页3.风的搬运和沉积作用风的搬运和沉积作用(p172)风的沉积作用原理与水流相同，也是通过牵引力风的沉积作用原理与水流相同，也是通过牵引力的变化来实现搬运和沉积的，颗粒的搬运方式也是滚的变化来实现搬运和沉积的，颗粒的搬运方式也是滚（挪）动、跳跃和悬浮。但与水相比，空气的密度和（挪）动、跳跃和悬浮。但与水相比，空气的密度和粘度要小得多，当流速相同时，空气的搬运力远比水粘度要小得多，当流速相同时，空气的搬运力远比水小，因此具有搬运颗粒更细，分选度更高、但颗粒表小，因此具有搬运颗粒更细，分选度更高、但颗粒表面常具风蚀（毛玻璃状）等三个特征。面常具风蚀（毛玻璃状）等三个特征。第57页/共94页第58页/共94页风风 成成 沙沙 丘丘第59页/共94页第60页/共94页根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：用）：1，牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程.2，重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程.3，风的搬运和沉积过程风的搬运和沉积过程.4，冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程.5，化学搬运和沉积过程化学搬运和沉积过程.6，生物沉积过程生物沉积过程.第61页/共94页5,5,化学搬运和化学沉积过程化学搬运和化学沉积过程 化学风化成分进入水体，有的构成化学风化成分进入水体，有的构成真溶液真溶液，有的构成，有的构成胶体胶体，真溶液或胶，真溶液或胶体溶液体溶液随地表和随地表和/或地下径流向汇水盆地搬运或地下径流向汇水盆地搬运,搬运程中若遇条件适宜，它们搬运程中若遇条件适宜，它们之中的相关成分就会彼此结合、再次通过物态转变形成某种矿物而沉淀出来之中的相关成分就会彼此结合、再次通过物态转变形成某种矿物而沉淀出来.该过程称为化学搬运和化学沉积过程。该过程称为化学搬运和化学沉积过程。第62页/共94页(1)胶体溶液的搬运作用与沉积胶体溶液的搬运作用与沉积 低溶解度的金属氧化物（如：低溶解度的金属氧化物（如：Al2O3、SiO2、Fe2O3、MnO等）常常等）常常以胶体溶液被搬运，胶体颗粒大小介于粘土颗粒与离子之间，靠布朗运以胶体溶液被搬运，胶体颗粒大小介于粘土颗粒与离子之间，靠布朗运动支撑。自然界胶体有正胶体和负胶体之分。同种胶体颗粒带相同电荷，动支撑。自然界胶体有正胶体和负胶体之分。同种胶体颗粒带相同电荷，互相排斥，难以沉淀。互相排斥，难以沉淀。正负胶体相遇或介质正负胶体相遇或介质PH值变化导致胶体溶液中和，值变化导致胶体溶液中和，胶体颗粒之间的相互排斥力消失，它们就会相互凝聚为大的质点，在重胶体颗粒之间的相互排斥力消失，它们就会相互凝聚为大的质点，在重力的作用下沉降，成为胶体沉积物。纯化学沉积硅质岩、铝土岩、锰质力的作用下沉降，成为胶体沉积物。纯化学沉积硅质岩、铝土岩、锰质岩、铁质岩就是胶体沉积成因的。岩、铁质岩就是胶体沉积成因的。第63页/共94页 化学风化产生的化学风化产生的K+1,Na+1,Ca+2,Mg+2,Fe+2,Sr+3,Ba+2,Cl-1,CO3-2,SO4-2离子呈真溶液搬运，在江、河、湖泊中，这些离子浓度离子呈真溶液搬运，在江、河、湖泊中，这些离子浓度低，不易沉淀，大部分被搬运到海洋之中。低，不易沉淀，大部分被搬运到海洋之中。真溶液物质被搬运到海真溶液物质被搬运到海洋或湖泊之后，在蒸发量大于淡水补给量的条件下，离子的容积度洋或湖泊之后，在蒸发量大于淡水补给量的条件下，离子的容积度达到饱和过饱和状态，开始沉淀形成盐岩沉积，沉淀顺序为：碳达到饱和过饱和状态，开始沉淀形成盐岩沉积，沉淀顺序为：碳酸盐（方解石、菱铁矿）硫酸盐（天青石、石膏）卤化物（钾酸盐（方解石、菱铁矿）硫酸盐（天青石、石膏）卤化物（钾盐、食盐）。盐、食盐）。(2 2)真溶液的搬运作用与沉积真溶液的搬运作用与沉积第64页/共94页第65页/共94页根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：1，牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程.2，重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程.3，风的搬运和沉积过程风的搬运和沉积过程.4，冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程.5，化学搬运和沉积过程化学搬运和沉积过程.6，生物沉积过程生物沉积过程.第66页/共94页 6,6,生物沉积过程生物沉积过程 由生命活动直接或间接造成的物质迁移和聚集作用由生命活动直接或间接造成的物质迁移和聚集作用称生物沉积作用。称生物沉积作用。从现在掌握的资料看，至少从太古代中晚期开始生从现在掌握的资料看，至少从太古代中晚期开始生物就已遍布在了世界各地的海水中，可能不晚于泥盆纪物就已遍布在了世界各地的海水中，可能不晚于泥盆纪生物已蔓延到了陆地。现在，在生物已蔓延到了陆地。现在，在地下地下10001000米以上的深度米以上的深度也仍然有生命存在也仍然有生命存在。地球上的任何生物，包括人在内，都是生物沉积作地球上的任何生物，包括人在内，都是生物沉积作用的主体。在地质