一、沉积岩的概念
沉积岩是在地表和接近地表的条件下,在常温常压下由风化作用、生物作用和某些火山作用形成的物质经过搬运作用、沉积作用和成岩作用形成的一类岩石。
需要说明:
①常温常压——指地表条件下,与岩浆岩和变质岩形成温度压力条件有所区别,并非指普通物理学中的25℃和1大气压。在地表条件下,极地地区最低气温可达-70℃。在深水地区压力一般在20大气压以内。
②地表环境——富O2、CO2,因而沉积岩中含CO2、H2O成分较多。
③生物作用——在石灰岩、硅质岩等沉积岩的形成过程中,生物作用很重要。
④某些火山作用——指火山活动可形成大量火山碎屑,火山碎屑经过搬运、沉积和成岩作用后形成沉积岩(火山碎屑岩)。
在发生的沉积作用——九寨沟泉华已经形成的沉积岩弧前盆地深海扇沉积,日本九州岛第三系(刘焕杰摄,)
沉积岩的分布
面积:陆地面积的大约3/4为沉积岩所或沉积物覆盖,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,),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。其平均厚度为m(Pettijohn,)。类型:自然界分布最多的是黏土岩(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。二、沉积岩的形成过程及背景控制
(一)沉积岩的形成过程
3个阶段:
沉积物的来源
母岩风化产物——已形成的岩石(岩浆岩、沉积岩、变质岩)经风化作用形成的物质生物物质——生物活动及其遗体分解而成的有机物质火山物质——火山作用喷出的固体碎屑物质宇宙物质——降落在地球上的天体物质,陨石、宇宙尘埃等
(二)沉积岩形成过程的背景控制
由于表生带是地球内力和外力作用范围的重叠地带,因而沉积岩的形成过程总会受到气候背景和构造背景的共同控制。
气候背景和构造背景总是共同起作用的,它们一起塑造了地表各种各样的沉积环境和这些环境在时间和空间上的组合关系,也从根本上决定了环境中沉积物的全部特点。
1、气候背景
气候背景是指一个较长时间段内出现在大气中的各种物理现象的总和,其中最具影响力的是气温和降水,其次是风。
在原始物质的生成阶段,炎热多雨的气候中,物理风化、化学风化都很剧烈,母岩会很快解体,不稳定成分很快分解消失,相对稳定的成分也会大量溶蚀,从而形成较多溶解物质和不溶残余,碎屑物质的粒度也偏细。相反,在寒冷干旱的气候中,化学风化很缓慢,不稳定成分常可保留,各种成分的碎屑都可出现,粒度也偏粗。
在沉积作用阶段,气候的影响同样强烈。首先,碎屑和不溶残余物质在搬运过程中会继续受到风化,其次,降水量直接决定了地表径流的规模,继而影响到从母岩区将风化产物搬向沉积盆地的能力、速度和距离。
在降水稀少的沙漠和其它植被稀少的裸露地区,水的搬运很次要,而风的搬运却很惊人。
对溶解物质而言,气候的影响更为明显。石盐、钾盐、石膏等易溶盐类沉积几乎都是过去蒸发量大于降水量的环境产物,
2、构造背景
构造背景是指包括母岩区到相关沉积盆地的整个区域所在的构造部位及其活动阶段。
如果某地处在构造持续抬升部位,那么风化剥蚀将会使该地下面的岩石由浅到深依次成为母岩,不同深度的岩石类型取决于抬升处地壳的岩石构成。母岩成分或母岩类型基本上是随抬升部位地壳演化史和抬升速率、抬升幅度而变的,而母岩成分又会直接影响到原始物质、尤其是碎屑物质的构成。
沉积盆地都是地壳相对沉降形成的,它能容纳多少沉积物取决于它的可容纳空间。
如果基底抬升,可容纳空间减小,原有沉积物将被剥蚀;只有基底持续沉降,可容纳空间才能不断增大,沉积物厚度才能随之增加。这样,地壳在什么部位、什么时间沉降以及沉降的速率和幅度就成了沉积物分布格局的另一个主要控制因素。
三、沉积岩的成分及颜色
1成分特征
1)化学成分特征
主要元素组成——O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti、C等。
主要特征——Fe2O3FeO
——K2O、Na2O含量低于岩浆岩
——富含H2O、CO2
——富含有机质
2)矿物成分特征
常见矿物——石英、粘土矿物、方解石、白云石、白云母、长石类、玉髓、石膏、硬石膏、蛋白石、盐类矿物等。重矿物——铁、铝、锰的氧化物和氢氧化物矿物和锆石、电气石、石榴子石等。3)分类(按成因划分):
2、颜色
1)分类:沉积岩的颜色可分为
继承色—碎屑岩的颜色常取决于其中碎屑颗粒的颜色,这是继承了原生母岩的颜色.称为继承色(石英砂岩的灰白色、长石砂岩的浅肉红色)原生色—在沉积成岩中形成的新矿物(自生矿物)显示的颜色(炭质页岩的黑色、海绿石石英砂岩的绿色)次生色—在岩石的表生阶段和风化阶段矿物变化,形成新的矿物(次生矿物),而产生的颜色。(海绿石石英砂岩中的海绿石变成褐铁矿呈现暗褐色)
肉红色长石砂岩:颜色因长石碎屑引起(继承色)
黑色的煤层:颜色由有机质引起(自生色)
砖红色铁质砂岩:因铁质氧化后呈砖红色(次生色)
2)颜色与沉积环境的关系