《其它沉积岩》PPT课件.ppt
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1、1 第十五章第十五章 其它沉积岩及矿产其它沉积岩及矿产 第一节第一节 蒸发岩蒸发岩 海盆或湖盆水体遭受蒸发,其盐分逐渐浓缩以至发海盆或湖盆水体遭受蒸发,其盐分逐渐浓缩以至发生沉淀,这样形成的化学成因的岩石称为生沉淀,这样形成的化学成因的岩石称为“蒸发岩蒸发岩”。或称主要由易溶盐类矿物组成的沉积岩为或称主要由易溶盐类矿物组成的沉积岩为“蒸发岩蒸发岩”。共同特性是:共同特性是:溶解度极大的易溶盐类矿物是其主溶解度极大的易溶盐类矿物是其主要的矿物组分;要的矿物组分;其形成均与干燥气候、强蒸发作用有其形成均与干燥气候、强蒸发作用有关;关;既是特殊的沉积岩又是重要的矿产资源;既是特殊的沉积岩又是重要的矿
2、产资源;在油在油气勘探过程中还是极优质的盖层,加之其易流动性常形气勘探过程中还是极优质的盖层,加之其易流动性常形成各种底辟与穿剌构造。成各种底辟与穿剌构造。类型多样,以类型多样,以氯化物岩和硫酸盐岩分布较广。氯化物岩和硫酸盐岩分布较广。12 1 1、蒸发矿物为主要矿物成分,常有粘土(及灰、蒸发矿物为主要矿物成分,常有粘土(及灰泥)混入物,可有少量陆源碎屑,偶有稀有均无元素泥)混入物,可有少量陆源碎屑,偶有稀有均无元素矿物及有机质。结构成分以晶粒为主,化学成分与矿矿物及有机质。结构成分以晶粒为主,化学成分与矿物组成有关。物组成有关。u蒸蒸发发矿矿物物主主要要是是主主要要是是钾钾、钠钠、镁镁、钙钙
3、的的氯氯化化物物、硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐、硼酸盐及其复盐等等;硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐、硼酸盐及其复盐等等;u以以溶溶解解度度大大 、一一般般含含水水、主主要要是是在在强强蒸蒸发发条条件件下以化学沉淀方式形成,是典型的外生沉积矿物;下以化学沉淀方式形成,是典型的外生沉积矿物;u蒸蒸发发岩岩的的结结构构成成分分主主要要是是矿矿物物的的晶晶体体(晶晶粒粒),特殊条件下可有内碎屑。特殊条件下可有内碎屑。u蒸发岩的化学成分直接与矿物组成有关。蒸发岩的化学成分直接与矿物组成有关。一、蒸发岩的物质成分一、蒸发岩的物质成分 232 2、蒸发岩矿物的形成、蒸发岩矿物的形成 绝大部分蒸发岩类矿物均与蒸发浓缩作用有
4、关。绝大部分蒸发岩类矿物均与蒸发浓缩作用有关。按其形成机理可分为两种:按其形成机理可分为两种:一种为含盐度较高的溶液或卤水的直接蒸发与结一种为含盐度较高的溶液或卤水的直接蒸发与结晶形成(盐湖模式);晶形成(盐湖模式);另一种发生在早先形成的沉积物中,在其孔隙中另一种发生在早先形成的沉积物中,在其孔隙中的卤水因蒸发作用产生结晶活动(萨布哈模式)。的卤水因蒸发作用产生结晶活动(萨布哈模式)。两者好像没有什么区别,均为蒸发作用,但其沉两者好像没有什么区别,均为蒸发作用,但其沉积盐类物质在结构构造等特征及分布上往往有明显的积盐类物质在结构构造等特征及分布上往往有明显的差别。差别。341 1)干燥气候条
5、件下的内陆盐湖和隔绝的海湾、干燥气候条件下的内陆盐湖和隔绝的海湾、泻湖的蒸发沉淀作用完全类似于盐湖模式。泻湖的蒸发沉淀作用完全类似于盐湖模式。盐类矿物盐类矿物晶出的先后取决于它本身的溶解度或卤水当时的浓度,晶出的先后取决于它本身的溶解度或卤水当时的浓度,其蒸发是一个动态平衡过程,其蒸发是一个动态平衡过程,总体上遵循化学沉积分总体上遵循化学沉积分异规律,异规律,一般可分为六个阶段:一般可分为六个阶段:1 1)碳酸盐一石膏沉)碳酸盐一石膏沉积阶段;积阶段;2 2)石盐沉积阶段;)石盐沉积阶段;3 3)硫酸钠、镁阶段;)硫酸钠、镁阶段;4 4)钾、镁盐沉积阶段;)钾、镁盐沉积阶段;5 5)光卤石沉积
6、阶段;)光卤石沉积阶段;6 6)水)水氯镁石沉积阶段。氯镁石沉积阶段。盐类物质来自卤水;析出的盐类矿物按晶出的先盐类物质来自卤水;析出的盐类矿物按晶出的先后呈层状堆积,在蒸发岩剖面中由下至上可以相应地后呈层状堆积,在蒸发岩剖面中由下至上可以相应地划分出六个沉积带划分出六个沉积带。沉积物主要为晶粒结构,晶体的粒径与过饱和程沉积物主要为晶粒结构,晶体的粒径与过饱和程度及结晶速率有关度及结晶速率有关。4556据计算:如果海水深据计算:如果海水深100m100m,那么可得到,那么可得到0.059m0.059m的硫酸钙,的硫酸钙,1.287m 1.287m的氯化钠;的氯化钠;0.094m 0.094m的
7、的硫酸镁;硫酸镁;0.043m 0.043m的氯化钾及的氯化钾及0.0148m0.0148m的氯化镁。的氯化镁。67控制盐湖沉积的主要因素是蒸发量与卤水的补组控制盐湖沉积的主要因素是蒸发量与卤水的补组量的关系。量的关系。2 2)孔隙中的卤水蒸发结晶方式发生在潮上坪和)孔隙中的卤水蒸发结晶方式发生在潮上坪和干盐湖的渗透带及上潜水带中。干盐湖的渗透带及上潜水带中。这种环境又称为盐沼这种环境又称为盐沼泽或泽或“萨布哈萨布哈”,这种方式又称为,这种方式又称为“萨布哈萨布哈”模式模式。u这里早先形成的沉积物可以是碳酸盐质、砂质、这里早先形成的沉积物可以是碳酸盐质、砂质、泥质或者其他,可以是固结的也可以是
8、未固结的。泥质或者其他,可以是固结的也可以是未固结的。u孔隙中的卤水可以是由孔隙中的卤水可以是由特大潮水特大潮水或或风暴风暴带来的海带来的海水(海岸带的潮上坪常是这样)或者其他来源的卤水水(海岸带的潮上坪常是这样)或者其他来源的卤水自自地表附近渗入地表附近渗入的,也可以是深部的卤水的,也可以是深部的卤水沿毛细管上沿毛细管上升升而来的(干盐湖可能如此)。而来的(干盐湖可能如此)。78u蒸发作用使孔隙中的卤水变浓,某些盐类矿物得蒸发作用使孔隙中的卤水变浓,某些盐类矿物得以以结晶结晶,同时由于变浓而密度增大的这部分卤水就开,同时由于变浓而密度增大的这部分卤水就开始始向下渗透向下渗透,一般地说,这是个
9、连续的过程。形成的,一般地说,这是个连续的过程。形成的蒸发岩主体是石膏、硬石膏、石盐和钾盐。蒸发岩主体是石膏、硬石膏、石盐和钾盐。u控制卤水的浓度和沉积作用的因素有:控制卤水的浓度和沉积作用的因素有:由蒸发作由蒸发作用的速度、浓卤水向下渗透的速度和低浓度卤水用的速度、浓卤水向下渗透的速度和低浓度卤水的补的补充速度。实际研究中,人们除了要考虑气候条件外,充速度。实际研究中,人们除了要考虑气候条件外,还要考虑早先沉积物(岩)的渗透率和本身的性质。还要考虑早先沉积物(岩)的渗透率和本身的性质。u早先沉积物(岩)的固结程度影响着新生矿物晶早先沉积物(岩)的固结程度影响着新生矿物晶体的生长,假如沉积物是
10、松软的,新生成的矿物则能体的生长,假如沉积物是松软的,新生成的矿物则能够推开周围的沉积物通过够推开周围的沉积物通过“位移作用位移作用”而长大;假如而长大;假如沉积物固结得较坚硬,新生成的矿物晶体将包含早先沉积物固结得较坚硬,新生成的矿物晶体将包含早先沉积物,因而形成一种沉积物,因而形成一种嵌晶状结构嵌晶状结构89二、蒸发岩的结构和构造二、蒸发岩的结构和构造 1 1、由于盐类矿物易于溶解和沉淀,使得原始沉积、由于盐类矿物易于溶解和沉淀,使得原始沉积物的结构、构造在成岩一后生作用中发生了很大的改变,物的结构、构造在成岩一后生作用中发生了很大的改变,特别是特别是地层中的蒸发岩原始的矿物特征和结构特征
11、几乎地层中的蒸发岩原始的矿物特征和结构特征几乎完全消失了,常常见到的是一些次生结构完全消失了,常常见到的是一些次生结构;主要有主要有斑状变晶结构、粒状变晶结构、纤维状结构、斑状变晶结构、粒状变晶结构、纤维状结构、柱状结构、放射状结构,柱状结构、放射状结构,其次还有经过机械搬运的其次还有经过机械搬运的碎屑碎屑结构结构、应力作用而成的、应力作用而成的矿物塑性变形等矿物塑性变形等。斑状变晶结构:基质常是细粒状的,斑晶呈自形,斑状变晶结构:基质常是细粒状的,斑晶呈自形,有时其边缘被其他矿物侵蚀和交代。斑晶的成分可以和有时其边缘被其他矿物侵蚀和交代。斑晶的成分可以和基质相同也可不同。一般认为基质相同也可
12、不同。一般认为斑状变晶结构是强烈聚合斑状变晶结构是强烈聚合结晶作用的特征。结晶作用的特征。910粒状变晶结构粒状变晶结构:颗粒的大小不定,石膏岩的粒度:颗粒的大小不定,石膏岩的粒度通常较小,而盐岩较粗大。通常较小,而盐岩较粗大。纤维状结构纤维状结构为平行状的和杂乱排列的,例如石膏为平行状的和杂乱排列的,例如石膏岩脉中纤维状石膏晶体常常是垂直脉壁平行的,在被岩脉中纤维状石膏晶体常常是垂直脉壁平行的,在被交代的结核中细小的纤维状矿物晶体常呈杂乱分布。交代的结核中细小的纤维状矿物晶体常呈杂乱分布。柱状、放射状等结构柱状、放射状等结构在硬石膏岩中见到,硬石膏在硬石膏岩中见到,硬石膏晶体呈平行的柱状、放
13、射状排列以及呈扇状排列,有晶体呈平行的柱状、放射状排列以及呈扇状排列,有时也无一定方向。硬石膏晶体的边缘常不规则,周围时也无一定方向。硬石膏晶体的边缘常不规则,周围常充填有细粒白云石。碎屑结构中碎屑物常是具磨圆常充填有细粒白云石。碎屑结构中碎屑物常是具磨圆状的石膏,有时还可观察到粒序层理,碎屑间见的填状的石膏,有时还可观察到粒序层理,碎屑间见的填隙物含量不定。隙物含量不定。1011蒸发岩的构造常见的有:蒸发岩的构造常见的有:均匀块状构造、层理均匀块状构造、层理构造、条带状构造、角砾状构造、变形构造构造、条带状构造、角砾状构造、变形构造。此外。此外还常见不均匀构造,其种类繁多,反映了蒸发岩在还常
14、见不均匀构造,其种类繁多,反映了蒸发岩在成岩一后生阶段复杂的变化。成岩一后生阶段复杂的变化。三、蒸发岩主要的岩石类型三、蒸发岩主要的岩石类型蒸发岩常常是有用的矿产,一般是根据主要矿物蒸发岩常常是有用的矿产,一般是根据主要矿物命名,如石膏岩、石盐岩;有时则用有价值的矿物命命名,如石膏岩、石盐岩;有时则用有价值的矿物命名,如钾镁质盐岩,其中含量多的矿物是石盐,钾镁名,如钾镁质盐岩,其中含量多的矿物是石盐,钾镁盐类矿物含量较少。蒸发岩主要可分为以下三大类。盐类矿物含量较少。蒸发岩主要可分为以下三大类。1112 1 1石膏和硬石膏岩石膏和硬石膏岩 单矿物的硬石膏岩、石膏岩广泛产于蒸发岩层系中。单矿物的
15、硬石膏岩、石膏岩广泛产于蒸发岩层系中。它们有各种颜色,如白、灰、淡黄、淡绿、红及黑它们有各种颜色,如白、灰、淡黄、淡绿、红及黑色和淡蓝色。色和淡蓝色。常以层状、透镜状产出。具有不平整的断口或参差常以层状、透镜状产出。具有不平整的断口或参差状断口状断口,往往还有粒状断口。常有块状节理、层状节理。往往还有粒状断口。常有块状节理、层状节理。石膏岩同硬石膏岩关系密切,主要见于地表附近。石膏岩同硬石膏岩关系密切,主要见于地表附近。常表现为硬石膏经过水化和重结晶作用而成石膏的形式,常表现为硬石膏经过水化和重结晶作用而成石膏的形式,例如石膏岩内常有硬石膏团块、硬石膏的假象,或者石例如石膏岩内常有硬石膏团块、
16、硬石膏的假象,或者石膏岩层在地下深处的地方就是硬石膏岩。虽然硬石膏岩膏岩层在地下深处的地方就是硬石膏岩。虽然硬石膏岩是成岩一后生作用或变质作用所形成的产物,当其上升是成岩一后生作用或变质作用所形成的产物,当其上升到地表后就转变成石膏岩。到地表后就转变成石膏岩。1213硬石膏岩一般粒度较细,由微粒到中粒结构,硬石膏岩一般粒度较细,由微粒到中粒结构,粗粒者少见,相对石膏岩要致密些粗粒者少见,相对石膏岩要致密些;中柱状结构、放中柱状结构、放射状结构及扇状结构也很发育。射状结构及扇状结构也很发育。石膏岩常有巨粒石膏岩常有巨粒或粗粒结构及斑状结构,脉状产出的石膏岩还有平或粗粒结构及斑状结构,脉状产出的石
17、膏岩还有平行纤状结构。行纤状结构。硬石膏岩和石膏岩常见的混入物有粘土、氧化硬石膏岩和石膏岩常见的混入物有粘土、氧化铁、砂质、碳酸盐(白云石)、石盐、天青石、黄铁、砂质、碳酸盐(白云石)、石盐、天青石、黄铁矿和各种硅质矿物,可以和碳酸盐岩、石盐岩等铁矿和各种硅质矿物,可以和碳酸盐岩、石盐岩等呈过渡型岩类呈过渡型岩类,甚至与白云岩、泥质岩成互层,纹层甚至与白云岩、泥质岩成互层,纹层中往往是褐色富含沥青质的薄膜。中往往是褐色富含沥青质的薄膜。13142 2石岩盐或岩盐石岩盐或岩盐 盐岩主要矿物为石盐,并含少量其他盐类矿物,常盐岩主要矿物为石盐,并含少量其他盐类矿物,常可作为矿产开采。可作为矿产开采。
18、岩盐非常纯净时无色,当含有混入物或液体等包体岩盐非常纯净时无色,当含有混入物或液体等包体时而呈黑色、灰色、褐色、红色。白色等,而蓝色的是时而呈黑色、灰色、褐色、红色。白色等,而蓝色的是含有金属钠的缘故。盐岩中常见的混入物有白云母、黄含有金属钠的缘故。盐岩中常见的混入物有白云母、黄铁矿、赤铁矿、粘土质、有机质等。铁矿、赤铁矿、粘土质、有机质等。岩盐呈层状、条带状、木规则透镜状及各种形式的岩盐呈层状、条带状、木规则透镜状及各种形式的盐丘产出。层状的也可以见到纹层构造及石膏、硬石膏盐丘产出。层状的也可以见到纹层构造及石膏、硬石膏和泥质夹层,通常为块状构造,盐丘中多为变形层理构和泥质夹层,通常为块状构
19、造,盐丘中多为变形层理构造。结构上以粗粒的结晶结构或变晶结构为主。造。结构上以粗粒的结晶结构或变晶结构为主。1415石盐岩在蒸发岩系中常位于石膏岩和硬石膏岩的石盐岩在蒸发岩系中常位于石膏岩和硬石膏岩的上部,也产于含有红色页岩的其他沉积岩中及砂岩、上部,也产于含有红色页岩的其他沉积岩中及砂岩、碳酸盐岩中。碳酸盐岩中。条带状盐岩常常是由灰白色烟雾状的和无色洁净条带状盐岩常常是由灰白色烟雾状的和无色洁净的条带互层组成的条带互层组成。有人推测其成因为,石盐由卤水。有人推测其成因为,石盐由卤水表面晶出,可以连接而成很大的席状体,并且具有表面晶出,可以连接而成很大的席状体,并且具有漏斗状构造,当席状体很大
20、及变厚时就要下沉,形漏斗状构造,当席状体很大及变厚时就要下沉,形成洁净的石盐条带;如果席状体不大或不厚时,下成洁净的石盐条带;如果席状体不大或不厚时,下沉被破坏。漏斗状构造可以保护盐体,当其又被覆沉被破坏。漏斗状构造可以保护盐体,当其又被覆盖时,就会转变成烟雾状灰白色的盐层或条带。盖时,就会转变成烟雾状灰白色的盐层或条带。石盐岩中还含有钾镁质岩类的沉积,也可与其他石盐岩中还含有钾镁质岩类的沉积,也可与其他岩类如灰岩、泥质岩等成过渡型的岩类。盐岩产于岩类如灰岩、泥质岩等成过渡型的岩类。盐岩产于海退型沉积建造中,下部为深海相。海退型沉积建造中,下部为深海相。15163 3钾镁质岩盐钾镁质岩盐主要矿
21、物常是钾石盐、光卤石、钾盐镁矾、杂卤主要矿物常是钾石盐、光卤石、钾盐镁矾、杂卤三等,通常含有大量的石盐,并与石盐岩共生。结构三等,通常含有大量的石盐,并与石盐岩共生。结构构造常很复杂,根据不同成分可以分成以下几种岩石构造常很复杂,根据不同成分可以分成以下几种岩石类型:类型:l l)钾石盐岩钾石盐岩:钾石盐(:钾石盐(15%15%40%40%)、石盐)、石盐(25%25%一一60%60%)以及少量的硬行膏、粘土矿物和其他)以及少量的硬行膏、粘土矿物和其他矿物,岩层厚度不大,常和石盐、粘土质。石膏间互矿物,岩层厚度不大,常和石盐、粘土质。石膏间互成层,层理清楚。成层,层理清楚。2 2)光卤石岩光卤
22、石岩:由光卤石(:由光卤石(40%40%80%80%)和石盐)和石盐(10(1050%50%)以及少量硬石膏、粘土矿物等与钾石盐、)以及少量硬石膏、粘土矿物等与钾石盐、钾盐镁矾等共生。钾盐镁矾等共生。16173 3)钾盐镁矾矿钾盐镁矾矿:主要由钾盐镁矾:主要由钾盐镁矾(40(407070)、石盐石盐(3(35050)及杂卤石组成,可见硬石膏。及杂卤石组成,可见硬石膏。4 4)硬盐岩:钾石盐与硬石膏,硫镁矾或者杂卤)硬盐岩:钾石盐与硬石膏,硫镁矾或者杂卤石的结合称为硬盐,它们是成岩一后生变化形成的。石的结合称为硬盐,它们是成岩一后生变化形成的。硬盐岩除了这些组合矿物外还有石盐。硬盐岩除了这些组合
23、矿物外还有石盐。在地层蒸发岩系中,蒸发岩及其共生的沉积岩在地层蒸发岩系中,蒸发岩及其共生的沉积岩类,常有一定的层序:一般情况下由下而上通常是:类,常有一定的层序:一般情况下由下而上通常是:粘土或石灰岩;粘土或石灰岩;白云岩;白云岩;硬石膏岩;硬石膏岩;石盐石盐岩;岩;钾盐岩;钾盐岩;上覆石盐岩;上覆石盐岩;上覆硬石膏岩,上覆硬石膏岩,构成一个完美的旋回。构成一个完美的旋回。1718四、蒸发岩的成因环境及演化四、蒸发岩的成因环境及演化 1 1、砂坝说、砂坝说奥克西努斯(奥克西努斯(OchseniusOchsenius,18771877)研究了湖沉积)研究了湖沉积特征,提出了特征,提出了“砂坝理论
24、砂坝理论”(沙洲说),这是一种直(沙洲说),这是一种直接的蒸发作用。他认为强烈的蒸发作用可以使湖中的接的蒸发作用。他认为强烈的蒸发作用可以使湖中的卤水达到任意的浓度,而湖与广海之间的半封闭式通卤水达到任意的浓度,而湖与广海之间的半封闭式通道可以使广海的海水与湖中的卤水时通时隔。当隔绝道可以使广海的海水与湖中的卤水时通时隔。当隔绝时,湖卤水蒸发浓缩,岩类沉淀;相通时,海水注入,时,湖卤水蒸发浓缩,岩类沉淀;相通时,海水注入,盐类得到补充,如此使盐类不断的沉积。这种学说的盐类得到补充,如此使盐类不断的沉积。这种学说的实例就是里海的卡拉博加兹湾。实例就是里海的卡拉博加兹湾。181919202 2、回
25、流说、回流说金氏(金氏(KlflgKlflg,19471947)在研究了)在研究了“叠纪卡斯蒂尔叠纪卡斯蒂尔组厚层石膏沉积后,在砂坝理论的基础上提出了组厚层石膏沉积后,在砂坝理论的基础上提出了“回流说回流说”。他认为湖中的蒸发浓缩了的卤水,可以他认为湖中的蒸发浓缩了的卤水,可以通过具有渗透性的砂坝以底部回流的方式回到广海通过具有渗透性的砂坝以底部回流的方式回到广海中去,中去,同时广海的海水可以通过有点限制性的通道同时广海的海水可以通过有点限制性的通道流入湖,其盐度足以使硫酸钙沉淀,并能维持浓度流入湖,其盐度足以使硫酸钙沉淀,并能维持浓度的稳定和硫酸钙供给,因而沉淀了巨厚的石膏。他的稳定和硫酸钙
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