《沉积岩结构构造》PPT课件.ppt

沉积岩的物质成分特征沉积岩的结构及构造特征沉积岩的颜色,本章内容,因此，2个因素母岩性质和沉积作用过程使其与母岩的物质成分既相同，又不同。,一.沉积岩的物质成分特征,一.沉积岩的物质成分化学成分特征,总体说，沉积岩与岩浆岩的主要化学成分十分接近，但有如下差异：,1.沉积岩中Fe2O3FeO，而岩浆岩中Fe2O3FeO。,2.碱土金属含量，沉积岩岩浆岩，CaO例外，在沉积岩中高，与生物、生物化学作用有关,3.K2O与Na2O含量，沉积岩中K2ONa2O，岩浆岩中 K2ONa2O原因是：粘土矿物吸附K,含K矿物，如白云母，水云母在地表稳定，而Na进入海水，不易形成沉积矿物,4.沉积岩中富H2O、CO2、有机质，原因是：地表条件，生物参与，水圈，大气圈,目前已发现沉积岩中矿物160多种，常见的仅为20多种，一种沉积岩中主要矿物1-3种，不超过5-6种,1、沉积岩中常见矿物,一.沉积岩的物质成分矿物成分特征,常见的矿物有：石英、长石、云母、黄铁矿、白钛 矿、海绿石、菱铁矿、方解石、白云 石、石膏、硬石膏、Fe/Mn/Al的氧 化物和氢氧化物，粘土矿物，等。,2、沉积岩的矿物成分分类：自生矿物是沉积作用中形成的，可以分析其物理化学环境。（粘土矿物、海绿石、菱铁矿、方解石、白云石、石 膏、硬石膏、Fe/Mn/Al的氧 化物和氢氧化物）他生矿物沉积物形成前就已经存在的矿物，具继承性，也 称陆源碎屑矿物（石英、长石、云母等）重矿物比重较大（2.86），数量极少，但是种类较多，能反映母岩特 征（锆石、金红石、石榴石等）,一.沉积岩的物质成分矿物成分特征,3、与岩浆岩矿物成分相比,1.岩浆岩中Ol,Py,Am,Bi,基性Pl，在沉积岩中甚少或缺失。2.岩浆岩中Or、酸性Pl、Q，在沉积岩中也大量存在。钾长石、石英沉积岩岩浆岩3.有许多新生矿物，岩浆岩中很少或无，如粘土矿物、盐类矿物,一.沉积岩的物质成分矿物成分特征,不同的沉积岩类型，其结构不同，例如：陆源碎屑岩碎屑结构内源沉积岩颗粒结构将在不同的岩石类型中具体讲解,二.沉 积 岩 的 结 构,结构：指各个组成部分的形态特征。,沉积构造沉积作用(占主要）或成岩作用（占次要）在岩层内部或表面形成的一种形迹特征。反映了沉积岩中各个组成部分的空间分布和排列方式。,三.沉 积 岩 的 构 造,研究意义 沉积构造是沉积物和沉积岩中最常见而又最容易直接观察到的主要特征之一。无论是研究沉积物或沉积岩本身,还是解释沉积环境,都必然要涉及到沉积构造。,1、确定地层顶底,进而确定地层层序;2、确定沉积物搬运与沉积的方式、沉积介质的性质以及流体的动力状况;3、恢复沉积盆地中的古水流和古沉积环境,与搬运介质流动作用有关,与搬运介质流动作用有关,与沉积过程中沉积物的变形有关,与沉积过程中沉积物由于压力而变形有关,与沉积物暴露脱水作用有关,与化学作用有关,与生物作用有关,成因分类：机械（物理）成因构造化学成因构造生物成因构造,1、沉积岩的构造构造分类,分类原则：成因+形态,1、沉积岩构造 机械成因的构造,（1）层理构造（2）层面（3）变形,(1)层理构造层理是一种常见的原生构造，是沉积 物以不同沉积方式加积，通过成分、结构、颜色等在垂向上的变化而显 示的一种层状构造，可以 分析沉积介 质和环境。,主要与流体的机械作用有关，部分还与化学或生物作用有联系,机械成因构造层理构造有关的术语,（1）层：表示最小的岩石地层单位，由成分基本一致的沉积物组成。层与层之间有层面分隔。,层面：代表了短暂的无沉积或沉积作用突 然变化的间断面。,（2）细层：也称为纹层，是层理的最小单位，纹层之内没有任何肉眼可见的层，它是在相同条件下同时形成的结果。厚度很小，几毫米至几厘米，甚至小于1毫米。,机械成因构造层理构造有关的术语,细层（纹层）,（3）层系：由许多成分、结构、厚度和产状都相似的同类型细层组成。它是在同一环境、相同条件、不同时间沉积的。,板状层系：层系界面为平面，且相互平行,楔状层系：层系界面不平行。,槽状层系：层系界面呈槽状或杓状。,水平、平行或波状纹层的组合，由于缺乏明显标志，划分起来常比较困难，所以，一般情况下不再划分层系。,（4）层系组：也称为层组，由两个或两个以上岩性（成分、结构）基本一致的相似层系或性质不同但成因上有联系的层系叠覆组成，其中间无明显的不连续。是相同沉积环境、相似条件下形成的。,如何判断细层、层系、层系组,如何测定层理的厚度？,如何测定层的厚度？,上下层面之间的距离，代表的是单位地质时间间隔内的沉积速率。,层系的上下界限之间的垂直距离，代表的是形成时各种沙纹的高度极限。,小型层理：层系厚度1000cm,层理厚度,层的厚度,机械成因构造层理构造主要类型,1、根据细层的形态与层系的关系分为：水平层理 平行层理 波状层理 交错层理,2、根据层内粒度递变特征分为：块状层理 韵律层理 粒序层理,（1）水平层理（Horizontal bedding）：细层界面平直，彼此互相平行，并且都与层面一致。细层可以由颜色差异、粒度变化、矿物成分不同、片状矿物定向排列等形式显示出来。水平层理见于泥质岩、粉砂岩中，是静水或微弱水流中缓慢沉积作用的标志。,机械成因构造层理构造主要类型,（2）平行层理（Parallel bedding）：与水平层理相似，也由平面状纹层平行层面叠置而成，不同的是纹层厚度较大，构成粒度较粗，纹理常不如水平层理清晰。有些平行层理可沿纹层面剥开，剥开面上可出现一些长短不一，相互平行的微细沟脊状直线形条纹，称为剥离线理，它是由颗粒在沉积物表面滚挪动形成的。平行层理多产在粗砂岩、砂砾岩或粒度相当的其它岩石内，是水体较浅，流速较高或反复冲刷环境的产物。,机械成因构造层理构造主要类型,机械成因构造层理构造主要类型,（3）波状层理（wavy bedding）：细层界面呈波状起伏，但总方向平行层面。层系界面或平行细层、或切割细层。波形有对称的，也有不对称的；有规则的，也有不规则的。波状层理一般是由水介质的波浪运动而形成，也可由水介质的单向运动造成，后者形成不对称波状层理。形成于水介质稍浅的沉积环境。,机械成因构造层理构造主要类型,（4）交错层理（cross bedding）,又称为斜层理。它是由一系列斜交于层系界面的纹层组成，斜层系可以彼此重叠、交错、切割的方式组合;纹层倾向表示介质流动方向。交错层理是最有价值的指向构造，可以确定古水流系统,它是由于介质或沿着固定方向流动或流动方向交替变化形成的。,交错层理的特征：纹层与层系面呈斜交关系，平行或向下收敛式叠置构成交错层理的单个层系。纹层和层系界面可以是平面状，也可以是曲面状;单个纹层的厚度随纹层构成粒度的增大而变厚，从小于 1mm 到数cm 不等;层系顶界面时常被切割;在粉砂岩、砂岩、砾岩或粒度相当的其它岩石内都有广泛分布。,根据层系与上下界面的形状和性质分为：,交错层理（cross bedding）-主要类型,板状交错层理,楔状交错层理,槽状交错层理,机械成因构造层理构造主要类型,板状交错层理(Tabular cross-bedding),各层系界面均为平面且与层面平行，单个层系呈等厚的板状，其中纹层较平直或微下凹，与层系界面斜交。,机械成因构造层理构造主要类型,大型板状交错层理在河流沉积中最为典型，常具如下特征：层系顶界具直脊波纹，底界有冲刷面；垂直水流方向显平行砂纹，顺水流方向倾斜；纹层内常呈下粗上细的粒度 变化，有的纹层向下收敛.,楔状交错层理（Wedge cross-bedding）,各层系界面为平面，但彼此不平行，单个层系不等厚而呈楔状，纹层较平直或微下凹，与层系界面斜交。,机械成因构造层理构造主要类型,垂直水流或平行水流方向层系间常彼此切割，纹层的倾向及倾角变化不定。常见于海、湖浅水地带和三角洲沉积区,槽状交错层理（trough cross-bedding）,层系界面为下凹勺形曲面，在岩层不同方位的断面上，曲面下凹的程度不同，一般在垂直流向的断面上比在平行流向的断面上下凹更强。层系内的纹层多呈下凹的曲面，通常与层系界面斜交，偶而平行。底部常有泥砾，多见于河流环境中,机械成因构造层理构造主要类型,槽状交错层理（trough cross-bedding）,板状交错层理、楔状交错层理、槽状交错层理反映了水流强度逐渐递增强,与潮汐作用有关的交错层理,羽状交错层理（herringbone cross-bedding）,潮汐层理（tidal-bedding）,脉状层理（Flaser bedding）,透镜状层理（Lenticular bedding）,潮汐流是一种往复性水流，可形成特殊的构造。,与潮汐作用有关的层理羽状交错层理,层系互相叠置，相邻层系的细层倾向正好相反，呈羽毛状或人字型，层系间常夹杂薄的水平层。一般出现于潮间带的下部及潮间通道中。,Curtis Formation,Jurassic,Utah.,脉状层理（Flaser bedding）,又称压扁层理。层系界面波状起伏，砂质沉积物中夹有脉状泥质条纹,透镜状层理（Lenticular bedding）,以泥质层系为主，砂质交错沉积层系呈透镜状断续地夹在泥质沉积层系中。,与潮汐作用有关的层理潮汐层理,脉状层理（Flaser bedding）,机械成因构造层理构造主要类型,透镜状层理（Lenticular bedding）,机械成因构造层理构造主要类型,又称递变层理，非纹层状层理，层理中没有任何纹层或纹理显示，只有构成颗粒的粗细在垂向上的连续递变。粒序层理可分为三种，自下而上，颗粒由粗到细的递变称正粒序，由细到粗的递变称反粒序，若正反粒序呈渐变性衔接称双向粒序（韵律）。,（）粒序层理（Grading bedding）,正粒序,反粒序,韵律,机械成因构造层理构造主要类型,粗,细,细,粗,细,粗,粗,细,递变层理/粒序层理,不含细粒的泥质水流强-弱,含细粒的泥质浊流沉积,from Houcheng Formation,Jurassic,Hebei Province,China.,正粒序层理，由于沉积物快速沉降,Permian,Inyo County,California.,当整个岩层或岩层内的某个层状部分的成分、结构或颜色都是均一的，或虽很杂乱，但却具有某种宏观的均一性，既没有纹层或纹理显示，也不是其它层理的构成部分，该岩层或层状部分就具有块状层理，或称为均匀层理（Homogeneous bedding）。块状层理可以是沉积形成的，也可以是其它层理经成岩作用改造形成。,（）块状层理（Massive bedding）,层面构造：岩层表面呈现出的各种不平坦的沉积构造的痕迹。具有重要的成因意义。可以保存于顶面，也可以保存于底面。,机械成因构造层面构造构造分类,根据成因分为：与介质流动作用有关：波痕、槽模、沟模与沉积物暴露作用有关：泥裂与生物作用有关：虫迹,机械成因构造层面构造主要类型,由运动介质在砂质沉积物表面形成的一种有规律的波状起伏的层面构造。它由一系列近于平行的呈线性延长的波峰和波谷组成，波痕的延长方向一般垂直于介质运动方向。形态反映了形成环境。,顶面构造（1）波痕（ripple mark）,波高,迎风（水）坡,背风（水）坡,波高与水的流速有关,不对称波痕Asymmetrical ripples,对称波痕Symmetrical ripples,不对称波痕-由单向水流形成,机械成因构造顶层面构造不对称波痕,不对称波痕-由单向水流形成,机械成因构造顶层面构造不对称波痕,风成波痕,机械成因构造顶层面构造不对称波痕,机械成因构造顶层面构造对称波痕,对称波痕-由双向水流形成,Province of northwestern Georgia，USA,干涉波痕（Interference ripples）-由垂直两向水流形成,现代风成波痕,机械成因构造顶层面构造不对称波痕,与沉积物暴露地表作用有关的构造,松软沉积物顶面暴露在大气中形成的，常出现在泥质岩、泥质粉砂岩或相当粒度的石灰岩中。,顶面构造（2）暴露构造（Exposed structure）,泥裂（Mudcrack）,雨痕（Raindrop print）,冰雹痕（Hail print）,泥裂（Mudcrack）,机械成因构造顶层面构造暴露构造,A、在平面上呈网格状龟裂纹，把岩石切割成多角形。断裂面形状常呈“V”字形，但有的也呈“U”字型，以及压实变形而呈肠状。B、规模不一，裂缝上部宽度一般小于23cm，深度自几毫米到几十厘米，个别可达1m。C、在极其干燥的情况下，泥质层碎裂成小片，边部向上翘起。D、利用泥裂的尖端朝下可指示地层顶底,Triassic mudcracks in a quarry in Culpeper,Virginia,机械成因构造顶层面构造暴露构造,现代泥裂 a quarry near Frederick,Maryland，USA,机械成因构造顶层面构造暴露构造,雨痕（Raindrop print）,雨滴若直落，雨痕圆形；若斜落，雨痕呈椭圆形。降雨多时，凹穴形状多不规则；在偶有降雨的地方，雨痕易于保存。主要见于干燥与半干燥气候条件下的大陆沉积。,冰雹痕（Hail print）,形似雨痕，区别在于冰雹痕较大、较深且不规则，其边缘比雨痕更为参差不齐。,机械成因构造顶层面构造暴露构造,现代雨痕,冰雹痕 from southern Canadian,机械成因构造顶层面构造暴露构造,指底层面上的印模构造。是砂质沉积物填充于泥质沉积物层面上的凹槽或凹坑内，而在砂岩底层面上铸成的凸起的印模。,侵蚀模：与水流的侵蚀作用有关。刻蚀模：与水流动过程中挟带的工具刻蚀作用有关。,机械成因构造层面构造底层面,泥质沉积层表面被底流冲刷所产生的槽状冲蚀痕迹被上覆砂质沉积物充填后，在砂质层的底面上的上游端突起高，向下游端缓倾，逐渐接近底面的丘状印模。形状是确定古流向的可靠标志。,侵蚀模槽模（flute cast）,机械成因构造层面构造底层面,水流动过程中挟带的刻蚀工具在泥质沉积物表面留下的凹槽或坑，被砂质沉积物充填而保留在砂质沉积物底面的痕迹。沟模很少单独出现，一般都是成组的。,刻蚀模沟模（groove cast）,机械成因构造层面构造底层面,机械成因构造同生变形构造,在沉积物沉积的同时或稍后，沉积物尚处于塑性状态时，经变形所形成的构造。,重荷模构造（load cast）,包卷层理(convolute structure),砂球-砂枕构造（ball-and pillow structure）,机械成因构造同生变形构造重荷模,是覆盖于泥质沉积物上的砂质沉积物底面呈现的不规则瘤状突起。是由饱含水分的软泥沉积物在可塑性状态下，接受上覆砂质沉积物负荷不均衡所造成的。,重荷模构造（load cast）,机械成因构造同生变形构造重荷模,泥质沉积物呈火焰状,机械成因构造同生变形构造重荷模,泥质沉积物呈火焰状,机械成因构造同生变形构造包卷层理,包卷层理(convolute structure),是指在一个层内的层理发生的扭曲现象。层是连续的，没有错断。一般只发生于一个层内，不涉及上下层。成因有争议。,机械成因构造同生变形构造砂球构造,常出现在覆盖于泥质层之上的砂质层中。砂层断成许多球状或枕状的块体，其直径自几厘米到几米，砂球和砂枕的内部有时不见构造，有时有弯曲变形的层理。成因有争议。,砂球-砂枕构造（ball-and pillow structure）,2、沉积岩构造 化学成因的构造,指在成岩作用过程中及其以后由化学作用所形成的构造。这类次生成因的沉积构造多是沉淀和溶解两种作用的结果。,溶解作用形成的构造（缝合线、溶洞和溶孔）凝聚作用形成的构造（结核和晶簇）组成构造（叠锥和龟背石）,缝合线是在垂直碳酸盐岩等岩石层理的切面中出现的呈头盖骨接合缝式的锯齿状缝隙。缝合线形态多样，可呈微波状、锯齿状、陡峰状等。,化学成因的构造缝合线构造,化学成因的构造结核,结核是岩石中自生矿物的集合体。这种矿物集合体表现为在成分、结构、颜色等方面与围岩有显著差别的不规则团块。主要是由在未固结的沉积物中呈溶液状态的分散物质重新分配和集中并逐渐增长而成。结核的形状通常为球状、椭球状、饼状或不规则状，有时也常见管状。这种管状结核是树干、树根等被交代而成的植物假象。结核的大小可以小于1cm至数十厘米。,1、结核（Concretion，Nodule）,化学成因的构造结核,化学成因的构造结核,化学成因的构造结核褐铁矿,按自生矿物成分，结核可分为钙质、硅质、铁质、锰质和磷质的等等。有些结核的成分单纯，有些则混有围岩的成分。结核内部可以是均一的，也可以有某种非均一的构造形迹，如方格状、放射状、同心状、菜花状、网格状等等，有时还隐约有与围岩层理连续过渡的层理痕迹，某些钙质、硅质结核内部还有生物遗体或遗迹。,化学成因的构造结核,化学成因的构造叠锥,是由一系列漏斗状锥体套叠而成。常见于钙质岩石中，而且具叠锥构造的岩石常呈夹层出现在泥质岩系中。叠锥体一般垂直于层面分布，锥顶向下，锥底朝上。锥高110厘米，少数可达20厘米。,2、叠锥,3、沉积岩构造 生物成因的构造,由于生物的生命活动和生态特征有关而形成的构造,生物遗体构造（如生物礁）生物生长构造（如叠层构造）生物遗迹构造（如虫迹、虫孔）,生物成因构造生物生长构造,叠层构造,是由蓝绿藻类分泌的粘液捕获粘结砂、粉砂、泥级颗粒或晶体而组成的一种纹层构造。叠层构造由两种不同的纹层相间组成：富藻纹层：又称基本暗带，富屑纹层：又称基本亮带,灰螺纹（Gray whorl）-北京,生物成因构造生物生长构造,生物成因构造生物遗迹构造,足迹Dinosaur State Park,Rocky Hill,Connecticut,生物遗迹构造,是保存于沉积物表面的及层内的生物活动的遗迹，不被搬运，是判别沉积环境的良好标志。,Modern racoon trackway,North Carolina,生物成因构造生物遗迹构造,生物成因构造生物遗迹构造,遗迹505 million years old,Late Cambrian,New York,生物成因构造生物遗迹构造,虫孔构造：是生物在未固结的沉积层内部觅 食或穴居的孔道。,Triassic rocks,Deep River Basin,North Carolina,生物成因构造生物遗迹构造,Prince Georges County,Maryland,石英砂岩具层理构造，针管状（居住）遗迹,生物成因构造生物遗迹构造,原生构造：沉积物沉积过程中及沉积物 固结成岩之间形成的构造。次生构造：沉积物固结成岩之后形成的 构造。,几个术语：,四、沉积岩的颜色,颜色是鉴别沉积岩岩石、划分和对比地层、分析判断古气候和古地理条件的重要依据之一。,1、沉积岩颜色类型2、常见的颜色,沉积岩的颜色颜色成因类型,1.颜色分类：成因分类原生色 继承色碎屑物颜色（碎屑岩特有）自生色自生矿物具有的颜色次生色风化作用中，母岩中物质次生变化后形成的如何区分2者原生色大范围内稳定，与层理界线一致，在同一层内 沿走向分布均匀稳定 次生色分布不均匀，沿着裂隙和风化带出现，呈斑点状,沉积岩的颜色常见颜色类型,灰色，黑色富含有机质，分散状硫化铁（FeS2）还原、强还原(2)红，紫红，褐红色，黄棕色含Fe3+氧化物，氢 氧化物氧化、强氧化(3)黄色炎热干旱，陆相沉积物 红色炎热潮湿(4)绿色Fe2+(Fe3+)的硅酸盐，如绿泥石，海绿 石等弱氧化、弱还原(5)蓝色，青色硬石膏，石膏，天青石，石盐 是盐类的特点,红层,灰、深灰或黑色,这通常是因为岩石含有有机质或弥散状低铁硫化物（如黄铁矿、白铁矿）微粒的缘故，它们的含量愈高，岩石愈趋近黑色。有机质和低铁硫化物均可氧化，故这种颜色只能形成或保存于还原条件，也因此而称为还原色（Reduced colour）。陆源碎屑岩、石灰岩、硅质岩等的还原色大多与有机质有关，泥质岩的还原色既与有机质、也与低铁硫化物有关。,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。砂岩的绿色常与海绿石颗粒或胶结物有关，泥质岩的绿色常是绿泥石造成的。此外，岩石中若含孔雀石也可显绿色，但相对少见。,本章小结,物质成分特征：,结构构造特征：,颜色特征：,化学成分特征,矿物成分特征,结构类型（各论部分祥解）,构造类型及特征,成因类型,原生色,次生色,问题：1、什么是沉积岩的构造？2、沉积岩的构造按照成因分为哪几类？3、岩层厚度与层理的厚度有何不同？4、沉积岩的颜色按照成因分为哪几类？,机械成因,1、什么是沉积岩的构造？,2、沉积岩的构造分类,沉积岩的构造特征,化学成因,生物成因,结核,叠锥,叠层构造,虫迹构造,机械成因构造,层内构造层面构造,同生变形构造,泥裂雨痕,重荷模包卷层理砂球-枕,暴露构造,与流动作用有关,与沉积物变形作用有关,与沉积物暴露空气中有关,机械成因构造流动成因,层内（理）Internal bedding structures,层面Bedforms,术语,层理分类,层系界面关系细层形态与层系关系层内粒度特征,层、纹层、层系,顶面构造surface markings,底面构造Sole marks,波痕 Ripples,刻蚀痕Tool marks 槽模Flute marks,层系界面关系,细层形态与层系关系,层内粒度特征,粒序层理韵律层理,水平层理平行层理交错层理,板状层理楔状层理槽状层理,