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《沉积地质学》复习整理

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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《沉积地质学》复习整理(一)其上覆水体或沉积层的重荷下,或在构造形变应力的作用下,发生水分排出、孔隙度降低、体积缩小的作用。在沉积物内部可发生颗粒的滑动、转动、位移、变形、破裂,进而导致颗粒的重新排列和某些结构构造的改变。在沉积物埋藏的早期阶段表现得比较明显。压实作用的表现形式:颗粒接触方式:点接触、线接触、凹凸接触。 颗粒破裂:刚性颗粒易发生,产生微○ 1 ○ 2裂隙。 颗粒变形:塑性颗粒易发生,形成假杂基。 软性颗粒弯曲:云母等。○ 3 ○ 4压实(溶) 受控因素:颗粒(- 孔隙水)的成分、填隙物的类型、胶结物的类型和胶结速率、地温梯度、埋藏速度、时间。(1 )内因:颗粒的成分(石英难)、粒度、形状、圆度( 反,因为填积紧密孔隙度小) 、分选性( 反) 、粗糙度(f 影响压实作用的进程)。(2 )外因:沉积物的埋藏深度、埋藏过程、胶结类型及程度、溶解作用、异常高压。早期快速深埋、胶结弱或溶蚀强、不存在异常高压时,有利于压实作用。炭 (假设厚度为 100%),在上覆沉积物的压实作用下变成褐煤 (厚度 20%),变成烟煤(厚度 10%)。种物理化学成岩作用。随埋藏深度的增加,碎屑颗粒接触点上所承受的来自上覆层的压力或来自构造作用的侧向应力超过正常孔隙流体压力时(2~) ,颗粒接触处的溶解度增高,将发生晶格的变形和溶解作用。随着颗粒所受应力的不断增加和地质时间的推移,颗粒受压处的形态:点接触石中的砾岩)岩中的石英颗粒)。代地层中所见的白云岩大多具有交代的证据,它们是经白云石化作用所形成的。白云石化作用的机制很复杂,并不是一种机理所能概括,学者们提出了许多白云岩化作用的机理来解释白云岩的成因。亚当斯等(1960)在研究美国二叠纪白云岩的成因时,提出了蒸发泻湖渗透回流作用形成交代白云岩的假说。后来迪菲耶斯等(1965)在研究加勒比海的博内尔岛的现代白云石形成时,也证实存在这种作用。亚当斯和罗德斯(1960)等所提出的蒸发泻湖渗透回流作用机制是:在蒸发强烈的海洋地区,堡礁或沙堤所阻挡的近岸泻湖,与外海海水交流不能正常进行,在强烈的蒸发作用下,使间歇性进入泻湖的海水盐度不断增高。向岸方向盐度更高。当盐度达到 72‰时,除 文石和高镁方解石方式沉淀外,开始出现石膏沉积,向岸越近其蒸发作用越强烈。当盐度达到 199‰,沉积物中大量出现石膏并逐渐出现石盐。大量过盐水中的 沉淀。大大提高了海水中 量。这种重卤水沉降到泻湖底部并顺着泻湖向海洋方向平缓的斜坡流动,当遇到堡礁或沙堤和附近的沉积物时,由于沉积物的孔隙中饱含正常盐度海水,因浓度差使高盐度高密度的重卤水向含低盐度和低密度的正常海水沉积物中渗透,并向海洋方向回流。在流经疏松的钙质沉积物和礁体时,入沉积物的 格中,逐渐形成白云石。孔隙溶液中沉淀出的矿物质(胶结物) 将松散的沉积物固结起来形成岩石的作用。是沉积物转变成沉积岩的重要作用,也是使沉积层中孔隙度和渗透率降低的主因之一。可发生在成岩作用的各个时期。 )沉积地质学所要研究的, 并不是一组地层的沉积学特征 , 而是地壳某一个地段的沉积环境、沉积作用及其物质表现在时间和空间上的变化, 包括性质、规模和速率的变化, 进而探讨这种变化的原因和驱动力。(2 )它是沉积岩石学和/或沉积学与地层学以及构造学、矿物学、地球化学、地震学、地理学、气候学等广泛、深层次交叉的结果。但它的主体还是沉积学以及沉积作用在时空上的演变。(3 )因此, 应当把它看作是沉积学的新发展, 是沉积学和地层学在新的形势要求下和更高层次上的交叉, 是沉积地球科学发展的一个新阶段。(4 )沉积岩或沉积盆地是数十亿年地球环境和生物演化信息的重要载体,是化石能源及其它多种矿产最重要的赋存场所。不仅如此,当今地球表面 90%以上的面积为巨厚的沉积岩与沉积物覆盖,沉积作用还是地球上与人类生活息息相关,并能为人类目睹和身历其境的为数不多的地质过程。因此,学习和研究沉积地质学不仅对于认识地球和发展地球(系统)科学具有重要的理论意义,而且在资源、能源、环境探测和开发治理方面具有巨大的应用潜力。 )奠基 19 世纪末~20 世纪 50 年代19 世纪末,率先将显微镜用于沉积岩的鉴定开创了沉积岩石学研究的历史纪元。20 世纪初期,石油勘探和开发都要和沉积岩打交道。人们对沉积岩有关信息的期望越来越高。之后,沉积岩的研究方法、基本理论逐渐成熟,研究队伍也逐渐形成壮大。20 世纪 30 年代 ~50 年代,沉积岩石学发展鼎盛时期。出现了一批重要论著。代表性事件:出版物:《沉积岩石学》 《沉积岩石学导论》○ 1沉积相:由 1838 年瑞士学者 出:每一个地层单位在水平方向上都有岩石○ 2成分和古生物特征的显著变化。这种变化均为一定的和不变的规律所支配。这种岩石的和古生物的特征统称为“相” 。 相的研究在逻辑上势必导向沉积环境的恢复和重建。为此,区域岩相古地理研究和岩相古地理编图很快发展起来。古地理图○ 3从理论上说,古地理的概念是瞬时的。但在实际上,要找到一个瞬时的区域性等时面,不仅在过去是不可能的,即使在现在和将来也是不可能的。因此,实践中都是选择一个地层单位来进行编图。所选的时段间隔越小,精度越高,工作难度也就越大。因此,这种图既是动态的, 又是静态的。从多幅古地理图了解一个地区的时间演化,是动态的;从一幅图了解某一时间的古地理分布,是静态的。因此,古地理研究是认识地质历史的十分成功和有效的手段。(2 )革命性发展 20 世纪 50 年代~70 年代对现代沉积作用的研究日益迫切。代表性事件:水槽实验:通过水槽实验研究“交错层理- 底形类型与规模 1之间的相互关系,取得重大突破,为定量沉积学研究奠定了基础。浊流:最早由 出,之后 作,证实了递变层理的浊流成○ 2因,并确认浊流是一种深海地质作用。由此为复理石的形成机制找到了合理的解释和现代实例。石灰岩结构 沉积岩石学一直把沉积岩按其搬运和沉积方式分为碎屑岩、黏土岩和○ 3化学- 生物化学岩三类。1959 年, 出了石灰岩的结构成因分类。揭示了碳酸盐岩与陆源碎屑岩在形成过程和形成机制方面的同一性。这是沉积学理论体系的一次意义深远的革命。相模式:20 世纪 60 年代相模式的出现使比较沉积学的认识论发生了一次意义深远○ 4的质的飞跃。早在 1894 年, 就有学者提出, 在没有沉积间断的情况下, 相的纵向序列也就是其横向环境序列的反映。也就是说, 只有在横向上相依的相, 才能形成纵向的叠置关系而不出现间断。这是自然界连续性和有序性的物质表现,即众所周知的“律” 。相的序列关系是不能改变的, 完全可以作为一种判别河流相的比较标准。这就是人们常说的“相模式” 。相模式反映的都是必要组分。沉积体系:一个沉积体系是由不整合或相的间断面限定的一个沉积地质体。即使它○ 5有自己的确定的横向环境序列和纵向产物序列, 但相邻的沉积体系之间, 却没有相序上的必然联系。例如, 一个三角洲沉积体由前三角洲、三角洲前积层和三角洲顶积层三部分组成。当三角洲向前进积时,三角洲沉积可以覆盖在滨海或浅海之上。因此, 三角洲沉积虽然经常与浅海沉积共生, 二者却并不属于同一个沉积体系。事件沉积:○ 6是 20 世纪 70 年代以来沉积学发展另一令人瞩目的成就。起因:白垩纪末期事件的提出, 再一次点燃了地学界论争的烽烟。它使地球科学家不得不承认, 在较短时间内以极快速度发生的事件地质作用, 同人们常见的均变地质作用一样, 具有极其重要的地质意义, 都在地质历史演化的过程中发挥过重要作用。事件沉积学向统治地球科学一百多年的“均变论”发出了挑战, 并导致了“新灾变论”的诞生。20 世纪 60代, 是一个地球科学界解放思想、刻意创新的时代。于是白垩纪- 第三纪界线生物灭绝事件又被重新提起, 成为事件地质作用的范例。那种在极短时间内以极快速度发生的地质作用就是事件( , 由事件本身或其衍生作用所形成的沉积物就是事件沉积物, 如火山沉积物、风暴沉积物、浊流沉积物、洪水沉积物、地震沉积物等。也有许多事件表现为沉积记录的间断, 如硬底和冲刷面。除了白垩纪末期事件及其他界线事件外, 地中海干化、中白垩世大西洋缺氧事件、冰期- 间冰期交替事件等, 都是重要的地质事件。(3 )沉积地质学的奠基发展 20 世纪 70 年代~今沉积地质学的诞生——离开时间坐标去认识沉积物的运动规律是不可能的,要将沉积过程纳入到时间框架内加以重新研究。主要事件:60 年代后期,板块构造理论诞生,使沉积建造理论受到冲击。按照板块构造理论, ○ 1所谓地槽沉积, 并不是原地的沉积物堆积体, 而是在活动边缘由于板块碰撞而造成的异地混杂岩带。沉积作用与构造运动的关系必须用新的理论重新加以审视。这对沉积地质学的发展无疑具有十分重要的意义。盆地分析理论的提出及其在油气勘探及资源评价中的应用。○ 2沉积学的发展、板块构造理论的出现、沉积体系的提出、地震地层学和层序地层学的发展、年代地层学的发展以及计算机模拟技术的成熟,为盆地分析奠定了理论和方法学基础。(4 )目前,环境问题、全球变化、化石能源及矿产需求是当今大地学中最为活跃的分支之一。2011 出,学科研究四个方面热点领域:微生物作用和沉积成岩;深海与陆缘沉积过程及产物;沉积记录与重大地质环境演化;陆地环境变化的地史记录。积学的研究内容与沉积岩石学有许多共性,但其主要任务是利用物理学、化学、生物学和数学的原理,研究沉积物搬运和堆积过程,为解释沉积岩的成因提供基础。一种在水体底部形成的高速紊流状态的混浊流体,是水和大量呈自悬浮的沉积物质混合成的一种密度流,也是一种由重力作用推动成涌浪状前进的重力流。9. 盆地分析:与地层学、构造地质学相结合, 利用地球物理等先进手段 , 在时空四维格架内研究盆地的演化历史和油气生成、运移、聚集和保存的规律。这就是盆地分析。 )物理、化学、生物作用(2 )风化运、沉积环境(3 )构造、地理、气候(4 )气候、构造、海平面和/或基准面变化(5 )物源供给、构造、气候(基准面可容空间 化)大地构造运动是沉积作用最重要的外部控制因素(升降与风化) ; 构造活动区,○ 1 ○ 2包含垂向和横向构造运动; 构造稳定区,多垂向构造运动。○ 3大地构造环境对沉积岩的形成及其以后的变化有多方面的制约。例如在陆内造山带形成山前粗碎屑砾岩层序;在陆内断陷盆地、洼地和山前拗陷盆地,可形成湖泊、干盐湖或湖沼沉积;在稳定大陆块或克拉通之上的陆表海内,常形成厚度不大的砂质岩或碳酸盐岩组合;在大陆与火山岛弧之间或弧后海沟一带,可形成厚度很大而且包含火山岩和火山碎屑岩的韵律层状沉积岩;在大陆架到深海的斜坡带形成滑塌堆积岩或混杂岩等。古气候对沉积岩的形成的影响在陆地范围内非常明显。球海平面变化: 海平面变化具有周期性,变化规模不同 海平面变化对滨岸○ 1 ○ 2地区影响明显 海平面上升,易形成碳酸盐岩 海平面下降,易沉积碎屑岩。○ 3 ○ 4候: 气候影响温度和降雨量; 气候影响沉积物类型; 气候变化的周期性;○ 1 ○ 2 ○ 3气候存在明显分带性; 气候影响造山运动○ 4 ○ 5在干旱古气候条件下,形成大面积的陆相红色粗细碎屑岩,这是由于沉积物中的氧化铁常氧化为三氧化二铁。潮湿气候条件下,有机质丰富,进入沉积物中使沉积岩颜色成为暗灰或黑色。盐类在炎热干旱气候形成,煤炭在温暖潮湿气候聚集,都说明古气候对沉积岩形成是有制约作用的。生物在地质历史时期的进化,繁盛或衰亡对沉积岩的形成有明显影响,元古宙时期还未出现大量的海生动物群,因此,世界各地的中、晚元古代地层都包含大量叠层石藻灰岩,据认为在显生宙以后大量海生动物出现并以食藻为生,因而叠层石灰岩大为减少。在石炭纪,全球性的植物繁茂,形成了大量煤炭层。积物供给: 沉积物供给变化影响沉积水深和环境 沉积速率影响沉积类型 ○ 1 ○ 2沉积供源特点不同(点、线物源) 沉积物粒度影响沉积物的分布面积。○ 3 ○ 4古水动力条件对沉积岩的形成的影响表现为不同的水流条件形成不同的沉积或造成不同的结构构造。山前和河流的水流主要是由高处流向低处的定向水流,常形成分选差的、具单向交错层理的洪积和冲积沉积。在滨海带,潮汐带主要是往复流动的双向水流,常形成分选好的、具鱼骨状交错层理的滨海和潮汐沉积。在海洋中还有风暴流、浊流等深流造成碎屑岩的结构、构造和造岩成分的差异。此外,有些沉积岩形成后还受到地下潜水流的影响,使石灰岩发生白云岩化和硅化等次生变化。此外,冰川和风也可搬运碎屑物,在特定条件下,形成冰碛岩和风成岩。 )温度、时间、压力、流体活动(2 )沉积基础:岩矿- 化学体系、沉积(层序)格架(3 )盆地域、层序域、亚层序域、石主要发生机械破碎,而化学成分不改变的风化作用。包括剥离作用、冰劈作用、结晶撑裂。氧、水和溶于水中的各种酸性物质的作用下,母岩遭受氧化、水解、溶滤等化学变化,使其分解而产生新矿物的过程。主要有氧化作用、碳酸化作用、水的作用。括机械作用、化学作用、生物化学作用。化( 物理、化学)、崩解( 重力作用)、剥蚀(推移,溶解,风/ 水/冰等的剥蚀)、搬运、沉积。1 )与矿物的结晶温度有关:如在岩浆岩的主要造岩矿物中,橄榄石的结晶温度最高,风化稳定性最低。辉石、角闪石、黑云母结晶温度依次降低,风化稳定性却依次增高。如图所示(2 )与矿物化学成分的化学活泼性有关: 最易溶于水,在矿物的风化过程中最易析出,最易呈溶液状态流失走;a 、 等次之;e、l 最差。(3 )与矿物的晶体化学性质( 晶体构造)有关:如钾和钠,它们的硅酸盐矿物(钾长石、钠长石) 就远比其卤化物矿物 (石盐、钾盐)难以溶解。花岗岩、花岗闪长岩、花岗片麻岩、混合花岗岩:石英+粘土→石英+蛋白石+铝土矿中性和碱性侵入岩:同花岗质岩石类似 基性和超基性侵入岩:蛇纹石+滑石+ 粘土矿物→蛋白石+ 铝土矿+ 褐铁矿沉积岩:风化作用简单,但差异性大。盐岩、碳酸盐岩易风化;硅岩、石英砂岩较难风化。14. 母岩风化过程中元素的转移顺序(1 )最易迁移元素(Kx=n•10~n•10 2)–r,I,S 等以卤族元素为主;(2 )易迁移元素(Kx=n~n•10)–g,,, )迁移元素(Kx=n•10 -1~n)–i,,i(硅酸盐中),P;(4 )惰性(微弱迁移)元素(, 紊流,出现悬浮搬运。(3 )缓流、急流和佛罗得数性力/重力 =V2/速; r 反映流态和解释底床形态:流,平行层理、逆行沙波,上部流动体制。19. 碎屑物质的搬运和沉积作用——碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积作用(1 )搬运方式推移搬运(滚动+ 跳跃)——推移载荷( 1悬浮搬运——悬移载荷( 2载荷:流体中被搬运的沉积物,也叫负载,负荷。(2 )机械沉积作用 碎屑颗粒在静水中的沉积作用○ 1极细砂下沉 30m 需要 2 小时,细粘土则需要 1 年极细砂下沉 3000m 需要 10 天,细粘土则需要 100 年 颗粒密度越大,沉降速度越快:颗粒大而轻的与小而重的在一起。假设球形颗粒沉速为 100,则椭球形:84立方体:74 ;长柱形:50 ;片状:84故片状矿物搬运远。碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积与流速和颗粒大小的关系——尤尔斯特隆图解○ 2(3 )碎屑物质在流水搬运及沉积作用过程中的机械分异作用 定义:指碎屑物质在流水(或风)的搬运过程中,按其物理性质(粒度、密度、圆度、球度、成分等)呈现分别集中的现象,其中以粒度分异最明显。 与分异作用相对的是“掺和作用”或混合作用,混杂作用,主要是指由于支流搬运物质的注入,沿岸物质的注入引起的。20. 碎屑物质的搬运和沉积作用——碎屑物质在海、湖水体中的 搬运和沉积作用海洋环境中的营力:波浪、潮汐、近岸流、风暴流、浊流、等深流(洋流)解物质:、、、e 等。–a、盐类则常呈真溶液搬运–e、i 于粗分散系( 悬浮液)和离子分散系( 真溶液)间,粒子直径介于1~ 100μ m 间,多呈分子状态。胶体质点常带有电荷:(1 )正胶体,表面带正电荷,如 l 含水氧化物胶体;(2 )负胶体,表面带负电荷,如 n 氧化物,u 硫化物;23. 胶体溶液稳定的因素(1 )同种电荷的胶体质点之间的相互排斥力。(2 )水介质中的腐植酸增加某些胶体(如:铁)的稳定——“护胶作用”(3 ) 。24、胶体聚集和沉淀的因素(1 )正负胶体相遇——“相互聚沉 ”。(2 )电解质作用,不同名电荷(电解质)与胶粒电荷中和,胶体降低电动电势,失去稳定性而凝聚。(3 )蒸发作用(4 )溶液的 (5 )温度增加,剧烈振荡,大气放电,毛细管作用等。25. 真溶液物质:母岩风化产生的 、K 、 ,部分 P、n 。26. 真溶液物质搬运及沉积作用的控制因素(1 )溶解度——根本控制因素溶解度大,易搬难沉;反之,易沉难搬。(2 )介质的酸碱度()某些溶解物质的溶解度随 变化而变化。○ 1如酸性介质条件下,沉淀而 解,在碱性介质中则相反随 变化,某些溶解物质沉淀形式不同。○ 2如铁,~3 以 H)3 沉淀, 以 H)2 沉淀。 ~7 ,溶液含 淀。 淀时所需 也不同。锰的情况同铁类似。(3 )介质的氧化- 还原电位()对铁、锰等变价元素的溶解和沉淀影响很大。(4 )温度和压力一般物质的溶解度随温度升高而增大。 压力对溶液中 量影响很大。○ 1 ○ 2(5 )溶液中 含量对碳酸盐的沉淀和溶解度有很大的影响。2O=。 高,即 度 增高,平衡向右移动, 溶解,反之,向左移动 淀。• 水中 量与温度、压力有关。(6 )其它:气候、蒸发作用27. 生物的搬运和沉积作用(1 )直接作用——生物遗体直接堆积成岩或沉积矿床光合作用或吸取养料形成有机体,吸取介质中钙、磷、硅无机盐通过生物分泌作用形成外壳和骨骼。有机质部分埋藏下来经生物化学演化,可形成石油、天然气、煤以及油页岩等。–无机的生物外壳和骨骼经富集堆积后可形成岩石或矿床,如生物骨骼石灰岩、生物磷块岩、硅藻土、白垩等。有些生物原来就营群体生活,在生活过程中通过生物分泌作用以及生物粘结作用形成坚固骨架,不需要经过成岩作用就能直接成为岩石,如礁灰岩。(2 )间接作用生物化学沉积作用:是指生物的生命活动过程或生物遗体分解过程引起介质物理化○ 1学环境变化,使某些溶解物质沉淀,或由于有机质吸附作用使某些元素沉积。生物物理沉积作用:指生物在生命活动中通过捕获、粘结或障积作用使沉积物沉淀。○ 228. 沉积分异作用:母岩风化产物以及其他来源的沉积物在搬运和沉积过程中会按颗粒大小、形状、比重、矿物成分和化学成分在地表依次沉积下来的现象,也叫地表沉积分异作用。(1 )机械分异作用:主要受物理原理支配,见于碎屑岩中;(2 )化学分异作用:主要受化学原理支配,见于溶解物质沉积过程。化学沉积分异作用:溶解物质由于化学活泼性或溶解度的差异,以及受所处环境 h 的影响,将按一定的顺序依次从溶液中沉淀出来的现象。氧化物→磷酸盐→硅酸盐→碳酸盐→硫酸盐和卤化物。29. 两种分异作用的关系及其地质意义(1 )并存(2 )机械沉积分异作用早些,化学沉积分异作用晚些。(3 )砂和粉砂—铁的氧化物粘土—碳酸盐硫酸盐和卤化物(4 )形成各种类型的机械沉积岩和化学沉积岩以及相应的沉积矿产,分异越彻底,对矿产形成越有利。30. 沉积构造的分类31. 地球层圈演化与沉积作用(1 )大气圈、水圈的演化和沉积作用地质历史早期的大气圈和水圈(主要是海洋)与现在的有很大的不同。氧含量的变○ 1化对沉积作用影响石很大的。在前寒武系碳酸盐岩中无蒸发岩沉积○ 2量多,但 ;前寒武系 g 比率低,为 4;现今 g 比率高,为 40~50;(2 )生物的演化与沉积作用①35 亿年,异氧生物② 30 亿年,自养生物③ 年,三叶虫爆发④寒武纪-奥陶纪(年) ,出现介壳生物⑤志留纪(年) ,出现植物⑥白垩纪(1 亿年) ,出现海洋浮游生物32. 沉积过程的均变、突变记录——均变\旋回性记录构造\地理\气候\生物演变的旋回性:(1 )早古生代-5 个大陆和陆表海,气候较干旱;(2 )晚古生代-泛大陆,陆缘、陆表海,气候温湿;(3 )晚三叠世,泛大陆解体,特提斯海,气候干旱;(4 )新生代大陆漂移,7 洲 4 洋,第三纪气候炎热;(5 )第四纪气候较寒冷33. 沉积过程的均变、突变记录——突变记录重大沉积记录——构造、地理、气候、生物演化耦合效应? 天地生灾变事件? )海平面变化(2 )黑色页岩(3 )大洋红层35. 构造运动对 控制:(1 )地表风化作用消耗 块抬升作用,使得风化剥蚀作用加快,消耗 )俯冲带区域变质所用释放 )洋中脊扩张速率加快,导致地幔向大气释放 量加大,气候变暖,积物沉积后转变为沉积岩直至变质作用以前或因构造运动重新抬升到地表受风化以前所发生的一切作用。一般包括沉积物的压实作用、胶结作用、交代作用、结晶作用、淋滤作用、水合作用和生物化学作用等。这些作用通常是在压力、温度不高的地壳表层发生的。沉积物(岩)所处的物理化学环境中诸因素(如温度、压力、细菌、有机质的转化、孔隙水介质的 和 、 孔隙水的运动等)都将不断地和渐进地发生变化。沉积物为了与环境之间建立起新的平衡,也将不断地改变其本身的性质,就会出现另一类矿物组合和结构构造。孔隙溶液中沉淀出的矿物质( 胶结物)将松散的沉积物固结起来形成岩石的作用。可以发生在成岩作用的任何时期。可分为:钙质、硅质、泥质、铁质、硫酸盐胶结。39. 交代作用:指一种矿物代替另一种矿物的现象。交代作用是在靠近固体颗粒表面的溶液膜中进行的。结晶:小晶体→→→→大晶体实例: 泥晶方解石→→粗晶方解石微晶石英→→粗粒石英•碳酸盐胶结物的重结晶作用特征:出现连晶、嵌晶、晶格弯曲和波状消光及弱的二轴晶等性质。重结晶的重要标志:保留在重结晶体内的包裹物或残留物。41. 矿物的多形转变(广义的重结晶作用):一般情况下,当一种矿物转变为另一种更稳定的矿物相时,只发生晶格和形状及大小的变化,而没有发生化学成分的变化。多形转变的结果:可产生晶间孔,可作为天然气的储集空间。42. 溶解作用:任何碎屑颗粒、杂基,胶结物和交代矿物(后两者统称为自生矿物) ,包括最稳定的石英和 硅质胶结物,在一定的成岩环境中都可以不同 程度地发生溶解作用。温度、压力重结晶溶解作用的结果形成了沉积岩中的次生孔隙。次生孔隙是世界上许多储集层的主要储集空间。43. 成岩序列:是在同一成岩体中各类成岩作用发育和演化的序次。不同的沉积体 具不同成岩序列。44. 砂岩胶结物类型常与颗粒成分有关:(1 )石英砂岩大部分是氧化硅和碳酸盐胶结(2 )一些岩屑砂岩、杂砂岩和火山碎屑质砂岩的胶结物主要是粘土矿物、沸石矿物和其它硅酸盐矿物(3 )氧化铁、解石、白云石、文石、菱铁矿、菱镁矿等。1)方解石常见粒状结构、镶嵌结构或栉壳状结构;(2 )白云石常呈菱形自形晶体。1)海水和流动的孔隙水能持续地带入溶解的碳酸盐;(2 )砂岩层上下碳酸盐岩地层的压溶提供大量的碳酸盐胶结物;(3 )深部页岩层的半渗透膜(网状)效应,可使深处的碳酸盐增多。晶质:蛋白石;晶质:玉髓和石英来源:(1 )地表水和地下水(2 )硅质生物骨壳的溶解(3 )碎屑石英压溶作用(4 )粘土矿物的成岩转化(5 )硅酸盐矿物的不一致溶解(6 )去玻化和蚀变(沸石类矿物)中析出的 ) )高岭石:薄片下呈假六边形晶片,集合体呈书页状或蠕虫状。(2 )伊利石:常呈不规则的细小晶片产出,其集合体通常呈颗位包膜或孔隙衬边形式出现,有时呈网状分 布。(3 )绿泥石:自生绿泥石在砂岩中多呈颗粒包膜或孔隙衬边形式产出。(4 )蒙脱石:呈孔隙充填产状。(5 )伊蒙混层粘土矿物:形态介于伊利石和蒙脱石之间48. 沸石胶结物1)类型:方沸石、片沸石、浊沸石及斜沸石等呈晶粒状,板状,纤维状,针牧及束状产出。常见于富含火山 碎屑和长石的砂岩中 。2)形成条件:高的 和富含 a、K 离子,即高矿化度的孔隙水和适当的二氧化碳分压。型:石膏和硬石膏(常见) 、重晶石、天青石2)形成:形成于沉积期和早成岩期的往往与强蒸发作用有关,晚成岩期往往与早期石膏的溶解和再沉淀作用 有关。地层水与沉积物相互反应或不同地层水的混合也 可析出石膏与硬石膏。化硅和方解石的相互交代;方解石交代长石、粘土矿物;长石高岭石化;蒙脱石转为伊利石、绿泥石;高岭石转为绿泥石。51. 交代作用的标志(1 )矿物假象 交代矿物具有被交代矿物的假象,矿物的原生成分虽已被交代,但其结晶习性得到完好的保存。(2 )幻影构造: 岩石受到强烈的交代作用,原生颗粒只留下模糊的轮廓,如硅化鲕粒、强白云化岩石中的生物骨壳等。其内部结构甚至其边缘已消失,但因其内部有包裹体存在,故显示出颗粒幻影。(3 )交叉切割现象: 矿物或颗粒被自形晶体或镶嵌结构的晶体切割或溶(侵)蚀。(4 )残留的矿物包体: 残留包体表示外面矿物是交代矿物,被包矿物是被交代矿物。在岩石中发生了多期矿物交代作用时,主要根据矿物间的切割和侵蚀以及包裹现象来判断其生成顺序。52. 砂岩次生孔隙的类型及识别标志•次生孔隙按成因可分为破裂孔隙,收缩孔隙和溶解孔隙,溶解对象可分别为碎屑颗粒、杂基、自生胶结物或自生交代矿物。•次生孔隙的微观识别标志:胶结物部分溶解、印模、 颗粒的不均一排列、特大(超粒)孔隙、漂浮颗粒、 伸长状(贴粒)孔隙、颗粒部分溶解、晶内孔隙、粒内溶孔,以及颗粒及岩石中的破裂缝。•次生孔隙的宏观识别标志:在井的深度剖面上分析电测孔隙度或岩石实测孔隙度可以发现次主孔隙发育带。53. 碎屑岩溶解成因的次生孔隙(1 )溶蚀粒间孔隙: 部分溶解;特大孔隙;伸长形孔隙;贴粒孔隙(2 )溶蚀填隙物内孔隙(3 )溶蚀粒内孔隙: 部分溶解;铸模孔(4 )水岩作用会导致地层水中的钙离子浓度升高、而镁离子浓度降低,而钾、钠离子浓度相对稳定。显示在封闭体系条件下,地层水主要以钙离子的溶解以及白云岩化作用为主。成溶孔、溶缝、溶沟、溶洞等。(1 )发生条件:碳酸盐不饱和,并为弱酸性–孔隙水具有流动性。(2 )成岩各阶段溶解作用的特点成岩早期:选择性溶解–不稳定组分(文石、高镁方解 石)先被溶解,表现在对碳酸盐组分的溶解有选择性。成岩晚期:非选择性溶解–溶孔、溶缝、溶洞,不具选择性。 )矿物的同质多象转化– 晶格和晶形变化,化学成分不变 – 文石→低镁方解石;(2 )矿物的异质同象转化– 化学成分变化,晶格和晶形无变化 镁方解石。纯的重结晶作用是指在成岩过程中,矿物的晶体形状和大小发生变化而主要矿物成分不改变的作用。一般情况下趋向于出现晶体长大的现象,福克称之为“进变新生变形”作用。特殊情况下也可能发生晶体的缩小,或叫“退变新生变形”作用。白云石化作用– 机理:富含硫酸盐的地表条件下 +云石与石膏共生→方解石+泻利盐石膏化和硬石膏化作用–石膏、硬石膏交代碳酸盐矿物或组分的现象去石膏化作用–石膏、硬石膏晶体被碳酸盐矿物交代的作用59. 成岩阶段及其划分标志(1)早期成岩阶段:指沉积物脱离沉积介质后,进入地表成岩环境直至深埋藏期之前,其中包括同生期成岩作用,可称为早期成岩阶段。混合白云石化、膏化、去膏化、去白云石化、溶孔、溶洞,以及低 、富δ 13C、 δ18O 等均可作为区分标志。(2)中期成岩作用:也可称为深埋藏阶段,典型标志为压实、破碎、变形、嵌入、应变重结晶、压溶、调整白云石化、异形白云石、黄铁矿化、硅化及自生石英、长石等。碳 酸 盐 沉 积 序 列晶体长大——进变新生变形作用→微亮晶;晶体缩小——退变新生变形作用→微泥晶微亮晶:某些古代泥晶石灰岩,泥晶一般为 5~10μm(而现代沉积仅为 1~3 μm ) ,其称为微亮晶,它是在成岩过程中,通过与镁离子的迁移有关的重结晶作用 形成的。(3)晚期成岩阶段: 构造抬升导致岩石重新回返大气淡水成岩环境。微泥晶:古代某些石灰岩中,如某些有孔虫、珊瑚藻类、粪球粒等,均由仅 1μ±的泥晶方解石组成,福克称其为“微泥晶” ,其形成是镁方解石在成岩作用过程中,由于富镁 孔隙水产生的镁离子毒害效应 ,阻碍晶体重结晶长大 ,最终只能形成极小的微泥晶结构。常见成岩类型为:渗流砂、溶解和淡水方解石充填、混合白云石化、硅化、褐铁矿化、去白云石化、去膏化、膏溶角砾岩、洞缝高岭石充填、低 、 δ13C 呈负值等。
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本文标题:《沉积地质学》复习整理
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