辛長靜1350721077618879313xinchangjing 課程名稱 沉積巖石學 SedimentaryPetrology 學時 80學時 實驗30 時間 1 14周星期一星期二星期四 學分 5學分 沉積巖石學 是 資源勘查工程專業 一門 重要的專業基礎課 基本內容 基本概念 沉積巖 沉積相 沉積作用的控制因素 沉積巖 沉積巖總論 沉積巖的形成與演化 碎屑巖 總論 成分 結構 構造 各論 礫巖 砂巖 粘土巖等 碳酸鹽巖 總論 成分 結構 構造 各論 石灰巖 白云巖 其他沉積巖及礦產 沉積相 沉積相總論 概念及分類 碎屑巖沉積相 碳酸鹽巖沉積相 巖相古地理分析 國家 十一五 規劃教材 沉積巖與沉積相 何幼斌 王文廣主編石油工業出版社2007年1月 選用教材 主要參考書 馮增昭主編 曾允孚主編 趙澄林主編 其他主要參考書 馮增昭主編 中國沉積學 石油工業出版社 1994 沉積構造與環境解釋 科學出版社 1984 于興河編著石油工業出版社2002年 其他主要參考書 劉寶珺 曾允孚主編 巖相古地理基礎與工作方法 地質出版社 1985 吳崇筠 趙澄林 油區巖相古地理 石油工業出版社 1987 季漢成 趙澄林等 現代沉積 石油工業出版社 2004 學習要求 上課認真聽講 作筆記課后復習 實驗課積極主動勤于思考 善于綜合 發現問題 第一章緒論 Introduction 第一節沉積巖的概念及基本特征第二節沉積巖石學的研究意義和研究方法 第一節沉積巖的概念及基本特征 一 沉積巖 sedimentaryrock 1 基本概念 沉積巖是組成巖石圈的三大類巖石 巖漿巖 變質巖 沉積巖 之一 它是在地殼表層的條件下 由母巖的風化產物 火山物質 有機物質等沉積巖的原始物質成分 經過搬運作用 沉積作用以及沉積后作用而形成的一類巖石 地殼表層 指大氣圈的下層 水圈和生物圈的全部以及巖石圈的上層 稱 沉積巖生成圈 或 沉積圈 大氣圈的下層水圈和生物圈巖石圈的上層 溫度 常溫 70 北極圈維爾霍揚斯克 85 非洲中部 壓力 常壓 1 20atm 海平面至200m深的淺海底 水和大氣的作用 水和大氣是母巖風化的主要營力 也是母巖風化產物以及火山物質等搬運和沉積的主要介質 絕大多數的沉積巖都是在水體中沉積的 生物作用和生物化學作用 沉積巖形成的重要影響因素 有的沉積巖是由生物遺體組成的 生物巖 如生物礁石灰巖和煤等 重力作用 有一定的作用甚至很大的作用 如重力流沉積巖主要是在重力作用下形成的 地殼表層特征 母巖 sourcerock 主要是指早于該沉積巖而存在的巖漿巖 變質巖和較老的沉積巖 從最根本的意義上說 從地球發展歷史的角度來看 沉積巖的母巖應該是巖漿巖 沉積巖是在地殼表層的溫度和壓力條件下 在水 大氣 生物 生物化學以及重力的作用下 主要由母巖的風化產物 同時也有火山物質 生物及宇宙物質等沉積巖的原始物質成分 經過搬運作用 沉積作用以及沉積后的成巖作用所形成的巖石 因此 從成因的角度來看 2 沉積巖的分布 面積 陸地面積的大約3 4為沉積巖或沉積物所覆蓋 而海底的面積幾乎全部為沉積物所覆蓋 體積 V 4 4億km3 Pettijohn 1975 約占巖石圈體積的5 厚度 變化很大 0 幾十公里 地槽區厚 地臺區薄 其平均厚度為735m Pettijohn 1975 類型 自然界分布最多的是粘土巖 頁巖 泥巖 其次是砂巖和石灰巖 它們約占沉積巖總量的95 以上 3 沉積巖的基本特征 1 礦物成分的特點 高溫礦物少見 在巖漿巖中的鉀長石 酸性斜長石及石英等在沉積巖中也廣泛存在 沉積作用過程重新生成的自生礦物是沉積巖的主要礦物成分之一 Quartz Hornblende Calcite calcspar 沉積巖和巖漿巖的平均礦物成分 百分含量 沉積巖和巖漿巖的礦物成分有繼承性也有差異性 2 化學成分的特點 高價鐵居多 K2O比Na2O的含量低 富H2O和CO2 富含有機質 沉積巖和巖漿巖的平均化學成分 按氧化物百分含量 沉積巖和巖漿巖的平均化學成分數據十分接近 這是因為沉積巖基本上是由巖漿巖的風化產物所組成 但二者仍有若干差別 極大部分沉積物是在流體 水 空氣 中進行搬運和沉積的 因此在沉積巖中常常具有成層構造 層內構造以及層面構造 特別是層理構造 在巖漿巖中除少數情況 層狀火成巖 外很少見到 所以層理構造是沉積巖的基本特征構造 此外 各種層面構造 縫合線 疊錐 疊層構造等也是沉積巖所特有的 3 結構構造的特點 古近系 古近系 層理構造 層理構造 層面構造 4 沉積巖與礦產 據19屆國際地質學會統計資料 世界資源總儲量的75 85 是沉積和沉積變質成因的 石油 天然氣 煤 油頁巖等可燃性有機礦產以及鹽類礦產幾乎均為沉積成因 鐵礦的90 鉛鋅礦的40 50 銅礦的25 30 錳礦和鋁礦的絕大部分以及其它許多金屬和非金屬礦產均為沉積或沉積變質成因的 二 沉積巖石學 sedimentarypetrology 1 概念 沉積巖石學是研究沉積巖 包括沉積礦產 的特征 生成及其在空間和時間上的分布規律的一門地質科學 沉積巖石學是研究沉積巖 物 的物質成分 結構構造 分類及其形成作用 以及沉積環境和分布規律的一門科學 沉積巖石學 巖石學的范疇 沉積學 sedimentology 是在沉積巖石學基礎上逐漸發展起來的一個新的完整的獨立的地質學科 是研究沉積物和沉積巖的成分 成因與形成機制 沉積環境的科學 沉積學基本上可以與巖石學并列 2 任務 全面研究沉積巖 物 的物質組分 結構 構造 分類命名 巖體產狀和巖層之間的接觸關系 為闡明其成因和分布規律提供依據 探討沉積巖的形成機理 包括風化作用 搬運作用 沉積作用及沉積期后變化的機理 特別是要研究沉積巖 物 及其中的有用礦產的形成機理 富集和儲存規律 進行沉積環境和沉積條件分析 根據沉積巖的原生特點以及時空分布和變化特點 用以恢復沉積巖形成時的古氣候條件 古地理環境以及大地構造環境 3 研究意義 1 對各種礦產資源的工業發展起著很大的推動作用 沉積圈蘊藏著豐富的礦產和能源資源 有些沉積巖本身就是多種工業的主要原料或輔助材料 沉積物和沉積巖是重要的地下蓄水層 2 沉積巖在地表分布廣泛 在地質歷史時期中延續的時間極長 成為研究地球發展和演化歷史的重要材料 沉積巖 含沉積物 是地球上出露最多的巖石 均變論 或 現實主義原理 以 將今論古 作為其認識論的基礎 但在當代地球上 人們所能目睹并身歷其境的地質作用過程并不多 只有沉積環境和沉積作用 才是人類認識自然的天然實驗室 因此 在地質學的發展歷史中 沉積巖石學一直占有十分重要的地位 4 研究方法 1 野外研究 常規方法 系統測制沉積相剖面 并進行區域相剖面的分析和對比 其它方法 遙感技術 鉆探技術 深海鉆探及采取長巖心 各種測井技術 反射地震波譜 地震地層學 層序地層學 航空攝影或地面攝影用的測雷達以及探測水下地形的測視聲納等 2 室內研究 最基本的方法 顯微鏡薄片法 常用的其他方法 粒度分析 重礦物分析 不溶殘渣分析 熱分析 化學分析 光譜分析 陰極發光顯微鏡 同位素分析 掃描電鏡 X射線衍射分析 圖像分析 電子探針 原吸收光譜 紅外光譜 氣相色譜和古地磁等 本節要點 沉積巖的概念 重點 沉積巖石學的概念沉積學的概念與巖漿巖相比 沉積巖有哪些特征 第二節沉積巖石學的歷史 現狀與發展趨勢 一 歷史與現狀 Historyandpresentstate 人類對于沉積巖的認識和利用 早在石器時代就開始了 18世紀下半葉 近代地質學建立的初期 發生了水成學派 德國WernerA G 1749 1817 與火成學派 英國HuttonJ 1726 1797 的大論戰 19世紀后半葉 沉積巖石學作為一門獨立的地質學科出現 1850年英國地質學家索比 Sorby 1826 1908 首先使用顯微鏡研究沉積巖 沉積巖的研究由宏觀 微觀 這是一個革命性的發展 20世紀上半葉 沉積巖石學有了較全面的發展 出現了一系列沉積巖石學的專著 1913年 Hatch的 沉積巖石學 標志著沉積巖石學作為一門獨立的地球科學分支學科的誕生 1922年 Milner所著 沉積巖石學導論 問世 1925年 由Twenhofel主編的 沉積作用教程 問世 6年后 沉積作用教程 再版 以后又多次重版 1949年 Pettijohn編寫了 沉積巖 20世紀50年代 在沉積巖石學領域里有兩個重大的甚至可以說是革命性的進展 第一個進展是KuenenandMiliorini 1950 關于濁流學說的提出 第二個進展是Folk 1959 1962 關于碳酸鹽巖中異化顆粒和異化沉積觀點以及石灰巖新分類方案的提出 20世紀60 70年代以后出現的風暴巖和風暴流沉積 等深流沉積 震積作用 以及90年代出現的內波和內潮汐沉積等學說 都是繼濁流沉積之后的重大進展 板塊構造觀點與沉積作用的結合對沉積盆地分析出現一個新的熱潮 國際性和區域性的學術討論會日趨頻繁 IAS InternationalAssociationofSedimentologists 總部設在荷蘭 SEPM SocietyofEconomicPaleontologistsandMineralogists 美國 國際性和區域性的沉積巖石學專業刊物和總結性專著大量出現 JournalofSedimentaryPetrology Sedimentology SedimentaryGeology 二 我國沉積巖石學的歷史與現狀 我國的沉積巖石學及沉積學起步較晚 是在國外沉積巖石學及沉積學的影響下才逐步發展起來的 1949年以前 主要學習英美50年代以前的著作 成果不大 1949以后 解放初期 主要學習蘇聯 1961年北京石油學院巖礦教研室編寫出版了我國第一本沉積學方面的教科書 沉積巖石學 20世紀70年代初期 一些學者開始翻譯引進國外先進的沉積學專著 20世紀70年代后期開始 我國沉積學才開始快速發展并進入國際沉積學界 1979年召開了第一次全國性沉積學學術會議 成立了中國礦物巖石地球化學學會沉積學會和中國地質學會沉積地質專業委員會 1995年成立了中國礦物巖石地球化學學會巖相古地理專業委員會 1988年在我國召開了國際沉積礦產學術會議 2001年在武漢召開了第二屆中國沉積學大會 2005年9月在成都召開第三屆中國沉積學大會 至今已召開了十一屆全國古地理學及沉積學學術會議 2010年10月24日在荊州召開了第十一屆全國古地理學及沉積學學術會議 1983年正式出版了 沉