岩石学思考题沉积岩部分参考答案

岩石学思考题2011沉积岩部分参考答案

名词解释：

底砾岩:由下伏地层风化剥蚀的砾石形成的，结构和成分成熟度高，成分以稳定岩屑为主，位于海侵层序的最底部的砾岩，其下部存在一个沉积间断。

层间角砾岩:在沉积过程中，由于沉积环境局部变化（如水流的作用）及地壳的微弱升降等原因形成的砾岩。其上下地层之间并无间断沉积。

自生矿物:自生矿物指在同生、成岩、后生阶段生成的矿物。

陆源矿物:陆源矿物是大陆母岩经风化搬运入海的原生矿物。

次生加大:是在碎屑矿物的周围沉淀生长同一种矿物晶体的现象。(是一种胶结类型，多见于硅质胶结的石英砂岩中。碎屑矿物与自生结晶的部分在光性方位上完全一致，在正交偏光镜下可以看到有相同的干涉色和消光位。可以发生次生加大现象的矿物有石英、长石、方解石、锆石及生物碎片等。)

颗粒支撑、

杂基支撑、

塑性岩屑:喷出时尚未完全固结，在空中飞行中旋转和碰撞形成不同形状，降落堆积时溅落和压偏形成各种不同的形态。（如撕裂状、火焰状、透镜状等，也形成纺锤形、梨形、面包形等具一定形态的火山弹。）

塑性玻屑：炽热未冷凝的玻屑,堆积时由于上覆静压力的作用发生塑性变形而成。（其特点是呈压扁拉长状,棱角圆化,两端具燕尾分叉,彼此平行排列,并熔融粘结在一起。如遇刚性晶屑或岩屑则发生弯曲,“绕过”现象,形成假流纹构造。) 凝灰结构:又称玻屑结构、火山灰结构。粒度小于2毫米的火山碎屑物含量超过75%,被细小的火山碎屑物(通常为火山尘)胶结而成的岩石结构。是玻屑凝灰岩的典型结构。岩石主要由凹面棱角状的玻屑所组成,有时还有少量晶屑和浮岩碎屑。

内碎屑:指沉积盆地中已沉积的弱固结或固结的碳酸盐沉积物，经波浪、潮汐等水流作用冲刷、破碎、磨蚀、搬运、再沉积而形成的颗粒。

鲕粒:一种由核心和围绕核心的包壳组成的球形或椭球形颗粒。其核心可以是陆源碎屑、内碎屑或生物碎屑颗粒等。(一般认为，包壳由化学沉淀形成的呈同心或放射状排列的微晶碳酸盐矿物组成（不排除微生物作用的可能）。鲕粒粒径绝大多数情况下小于2mm，光滑、均匀的纹层结构是鲕粒区分其他包覆颗粒比较准确的标准。)

示底构造:在碳酸盐岩的孔隙内，常堆积两种不同的沉积物。孔隙的下部充填的是泥晶或微晶方解石，颜色较暗；上部充填的是亮晶方解石，呈白色。两种沉积物的分界面较平直，见与层面平行，这个界面代表了当时的沉积分界面或沉积间断面。与岩层中间一水平面上的不同孔隙内的这一分界面基本一致，它既指示了层理的方向，又指示了岩层的顶底面，故称示底构造。

结构成熟度：指碎屑岩沉积物在风化、搬运、沉积作用的改造下接近终极结构的特征程度（颗粒圆度、球度、分选性程度）。

成分成熟度：指碎屑物质成分上被改造趋向于最终产物的程度，亦称“化学成熟度”或“矿物成熟度”。

问答题：

1、试述影响碎屑物质在流水中搬运和沉积作用的主要因素；碎屑物质在流水中搬运方式有哪几种？试说明跳跃搬运机理和悬浮搬运、沉积的机理。

（1）影响碎屑物质在流水中搬运和沉积作用的主要因素：

促使碎屑搬运的力有：水体对物质的上举力（浮力）、流水的动力（包括水平推力和负荷力），主要决定于流速、流量和流体性质。

影响碎屑颗粒沉速的因素：主要有颗粒的密度、形状、水质、含沙量等。

（2）碎屑物质在水中搬运方式：

悬浮状态搬运（称悬移载荷），也可呈滑动、滚动或跳跃方式搬运（称推移载荷或床沙载荷）。

（3）跳跃搬运机理：0.5-2mm间的颗粒所需的起动流速最小，而且起动流速与沉积临界流速间的差距也不大。因此，砂粒在流水搬运中最为活跃，易搬运也易沉积，故常呈跳跃式地搬运前进。

悬浮搬运机理：<0.05mm颗粒的起始流速与沉积临界流速之间的差值随着颗粒的变小而增大，因而粉砂和泥质一经搬运，就长期悬浮于水体中，大多数搬运至较远的深水环境缓慢地沉积下来。侵蚀固结的粘土所需的流速甚至大于侵蚀松散的中砾。

沉积机理：处于搬运状态的碎屑物质，当流水的流速降低，流水的动力不足以克服颗粒的重力，颗粒就会沉积下来。或当流水的水平推力小于颗粒的有效重力(重力减浮力)时，床沙颗粒就会停止移动。当流水的上举力小于有效重力，或流速小于颗粒沉速的12倍，悬浮颗粒就会下沉。

2、何谓沉积分异？化学分异作用？

（1）沉积岩的原始物质经过搬运、沉积而分化为比较简单的沉积物（岩石和矿产）类型的作用，称为沉积分异作用。（母岩风化形成的碎屑物质和化学物质在搬运过程中，由于各种物质内在的特性不同，将按一定顺序有规律地分别沉积，这种作用称为沉积分异作用。）

（2）母岩风化的溶解物质，在搬运过程中，由于各种物质的化学特性不同，常具有一定的沉积顺序，这种作用称化学沉积分异作用。（主要受化学因素支配的分异作用，叫化学沉积分异作用。它主要受矿物溶解度的影响，其次是外界条件，如介质pH值、Eh值、气候因素、构造条件、有机质的作用等。）

3、有何自生矿物，其有何特征？

自生矿物指在同生、成岩、后生阶段生成的矿物。

自生矿物是成岩过程中的主要产物，并产生于几乎所有类型的沉积岩内，而其含量为微量至多量。最普遍的自生矿物为方解石及白云石，而形成石灰岩及白云岩。

特征：成分一般比较简单、结晶颗粒较小，清洁透明、晶形完好。

4、何谓层理？层理的基本类型有哪些？试述每种层理的形态特点、成因及环境意义，并用图表示。

层理：岩石的成分、颜色、结构等在垂直于沉积层方向上的变化所形成的一种构造现象。

（1）按层的厚度，层理可分为：

1.块状层>2m

2.厚层2－0.5m

3.中层0.5－0.1m

4.薄层0.1－0.01m

5.微层<0.01m

（2）根据细层的形态

水平层理、平行层理、波状层理、交错层理（板状交错层理、楔状交错层理、槽状交错层理）、递变层理、韵律层理、块状层理。

水平层理：

形态特点：纹层呈直线状互相平行，并且平行于层面。

成因：在低能环境下，由悬浮物质沉积而成。

环境意义：在安静的水体中形成。如深水——海（湖）深水地带；浅水——泻湖、沼泽等。

平行层理：

形态特点：主要由平行而又几乎水平的纹层状砂和粉砂组成，一般特点是由颗粒大小不同的纹层叠覆，或是含有不同重矿物的纹层叠覆，或两者兼备。沉积粗，发育在粒度较粗的细砂和中砂岩中。

成因及环境意义：在较强水动力条件下，由平坦床沙的迁移而形成的，而非静水沉积在高流态中形成的平行层理，水流强度比形成大型交错层理还强，故常

与大型交错层理，逆行沙波层理共生，沿层面有剥离线理构造。常见于急流或流态变化大的环境，如河床、海岸、湖岸等环境中。

波状层理：

形态特点：细层呈对称或不对称的波状起伏，但总的方向平行层面。

成因及环境意义：在沉积物供给丰富，沉积速率大于侵蚀速率时，在波浪和水流作用下，砂波迁移并显著向上生长形成。形成是由于波浪或潮汐的振荡运动，或单项水流的前进运动，常形成于水介质较浅地区，如海、湖浅水区、河漫滩区较常见，在海湾、泻湖区也可见。其波状起伏的大小反映当时水动力条件的振荡程度。

交错层理：

在层内由一系列倾斜的细层与层面或层系界面相交，交错层系可以彼此呈重叠、交错、切割的方式组合。

大多数交错层理是在非粘性沉积物表面上，由流水或风的流动产生的床沙形体迁移而成的。

1）板状交错层理：

形态特点：层系上下界面平直，呈板状，且厚度较稳定的交错层理，但层系的厚度范围大，可从几厘米到几十米，多数小于一米。

成因及环境意义：斜细层倾向于流水方向一致，其倾角大小与介质性质有关，如浅海沉积物斜细层倾角常<20度，河流的为20—30度，风成的可达40度以上，故用斜细层倾角大小可确定介质性质和流向。

2）楔状交错层理：

形态特点：层系之间的上下界面为平面，但不互相平行，层系厚度变化明显呈楔形，彼此相切割，细层的倾向和倾角变化不定。

成因及环境意义：常见于三角洲、河流心滩及海、湖浅水地带。

槽状交错层理：

形态特点：层系底界为弧形侵蚀面，层系呈槽形，互相相切，细层与之一致也呈槽形。槽可对称，或不对称，槽的宽度从几厘米到三十米以上，槽深（层系厚度）从数厘米到十多米，槽的宽深比趋向于固定值，槽的长轴倾向于水流方向一致。

成因及环境意义：流水作用、风力作用形成。

递变层理：

形态特点：具有粒度递变的一种特殊层理，由底向上至顶部粒度由粗逐渐变细（称正粒序），或由细逐渐变粗（称逆粒序）。底部常有一个冲刷面，内部除了粒度变化外，没有任何纹层。

成因及环境意义：是浊积岩中的一种特征性层理，有牵引流成因和浊流成因，在河流、洪泛、潮坪、浅滩和三角洲沉积中可见。

韵律层理：

形态特点：在成分、结构（如粒度）与颜色方面不同的薄层作有规律的、简单的重复出现而组成的层理。

成因及环境意义：水介质变化和季节变化；韵律性重复的原因是物质搬运和供给方式有规律地发生交替造成的，这种变化可以是短期的，如潮汐流强弱变化形成的泥砂薄互层潮汐韵律层理；也可以是长期的，如气候季节变化形成的冰川纹泥的韵律层理；还可是浊流的脉动变化而形成的复理石韵律层理。

块状层理：

形态特点：在层内物质均匀，组分和结构均无分异现象，不显示细层构造。

成因及环境意义：以沉积物质（常是悬浮物质）的快速堆积为特征，由沉积物的垂向加积作用形成的产物，在砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩中均可出现。常见于浊流沉积物、洪积物和冰碛物中。有时由于生物强烈的扰动作用，把原有的层理破坏了，也可产生块状层理，在富含生物的浅海区、潮坪泻湖及三角洲中常见。

P.S：图见书P94（岩石学简明教程第二版）

5、试对比碎屑颗粒、杂基、胶结物等三种结构组分在搬运方式、沉积特点、水动力条件及形成阶段上的差异。

6、何谓颗粒支撑和杂基支撑？二者在搬运方式、沉积特点、水动力条件、颗粒接触关系及粒间填隙物上有何差异？

颗粒支撑：碎屑颗粒彼此相互接触。它是水流（波浪）持续作用的结果，细小的基质已大部分被水冲走。当水动力条件强时。和碎屑同时沉积下来的杂基将被冲走，使碎屑颗粒彼此相接触，颗粒之间留有空隙，成岩后形成化学胶结物的碎屑岩。

杂基支撑：杂基含量高，颗粒在杂基中呈漂浮状。它代表了一种快速堆积的产物，未遭受多少水流或波浪的改造作用，细小的基质未被簸扬掉。如果水动力弱，大小碎屑与泥质一起沉积，碎屑呈游离状分布于杂基之中，成岩后形成杂基充填的碎屑岩。

7、碎屑岩如何按颗粒分类命名？其对应的岩石结构名称是什么？

粗碎屑岩—砾岩、角砾岩 碎屑直径在2mm 以上。 粒状结构

中碎屑岩—砂岩 碎屑直径2-0.0625mm 砂状结构

细碎屑岩—粉砂岩 碎屑直径0.0625-0.0039mm 粉砂状结构

碎屑颗粒 杂基 化学胶结物 孔隙

含 义 母岩机械破碎的颗粒,是碎屑岩的主体和骨架,决定着碎屑岩的生要特征 与碎屑颗粒同时沉积下来并充填在碎屑颗粒之间的细小机械混入物,其粒级与碎颗粒有明显的大小间隔 在碎屑颗粒沉积之后由粒间孔隙水中某些物质达到过饱和时而产生化学沉淀的物质,对碎屑颗粒起着胶结作用 碎屑岩中未被固体物质充填的碎屑颗粒之间的那一部分空间,

沉积时或沉积后形成

的

分布状况及 所起的作用

岩石的主体和骨架

充填于碎屑颗粒之间,起胶结作用 碎屑颗粒之间、杂基之间的空孔隙,起主要的胶结作用 分布于碎颗粒之间 搬运方式 挪动、滚动、跳跃 悬浮 溶解 沉积方式及 控制因素

机械沉积,受流体力学定律支配 机械沉积,受流体力学定律支配 化学沉积,受化学和物理化学定律支配

水动力条件

强而稳定 由强急剧减弱 弱而稳定 水动力强而稳定时, 孔隙多 形成阶段 二者同时沉积 同生、成岩、后生 沉积时或沉积后

8、试总结对比石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩、杂砂岩四者在物质成分、结构、构造、沉积环境、形成条件（母岩、气候、大地构造）等方面的特点。

石英砂岩：由石英以及硅质岩岩屑（如燧石）占95%以上，含有少量长石及其它岩屑和重矿物。碎屑常常以单晶石英为主，磨圆度和分选性都比较好，成分成熟度和结构成熟度高。胶结物大都为硅质，其次为钙质、铁质和海绿石等。颜色一般较浅，为黄白色或浅灰白色。波痕和交错层理是石英砂岩的特征构造，产状一般为厚度不大的稳定层状。石英砂岩主要产于海洋环境，大多与碳酸盐岩互层或共生。石英砂岩属高度成熟砂岩，它是风化、分选和磨蚀等作用持久和深化的产物。它的产出需要稳定的大地构造条件和砂的多旋回沉积作用。石英砂岩的出现标志着稳定的大地构造环境、基准面的夷平作用以及长期的风化作用。多形成于有壁障和无壁障的滨-浅海砂质海岸沉积环境。在河流或湖泊环境也可形成长石石英石英、岩屑石英砂岩。

长石砂岩：主要由石英和长石组成，长石含量超过25%,石英含量小于75％，岩屑含量小于25%。长石以钾长石和酸性斜长石较常见，较细粒的长石砂岩中可含较多的云母(5%)，重矿物较多(可达1％)。胶结物主要为钙质和铁质，而硅质较少。常含粘土杂基。化学成分类似于花岗岩、富含Al2O3和K2O。长石砂岩颜色主要与长石的颜色有关，常呈淡黄色、灰绿色或红色；其粒度以粗粒、中至粗粒常见，分选性和磨圆度变化较大。

岩屑砂岩：碎屑颗粒以岩屑和石英为主，岩屑含量大于25%,有少量的长石、黑云母，重矿物含量较高，稳定和不稳定的重矿物都有。胶结物常为硅质和碳酸盐质，常含粘土杂基。岩屑砂岩成熟度低，分选性和磨圆度均不好，颜色以灰色、灰绿色、灰黑色为主。常见的岩屑可分三类：各种隐晶质的喷出岩岩屑；板岩、千枚岩及云母片岩等低级变质岩岩屑；粉砂岩、粘土岩、硅岩及燧石岩屑，以及灰岩、白云岩等沉积岩岩屑。岩屑杂砂岩常大量产出于强烈的构造变动带的侵蚀区附近的山前坳陷或山间盆地中，是强烈的物理剥蚀、近距离搬运、快速堆积的

产物。可以是海成的，尤其是地槽区的浊流沉积中特别常见；陆相环境常见于山麓沉积、洪积环境的沉淀物中。

杂砂岩：富含杂基，粘土基质>15%（<50%），分选不好，泥砂混杂。杂砂岩一般富含石英，有不同比例的长石和岩屑，通常含少量云母碎屑。石英一般有棱角，常有显著的波状消光，通常构成碎屑部分半数左右。长石主要是斜长石，常常是富钠质的，钾长石少见。岩屑是丰富的和多样的，主要是泥页岩、粉砂岩、板岩、千枚岩和云母片岩，燧石、细粒石英岩及多晶石英也可以较丰富。总的化学成分在世界各地都很相似，一般富含SiO2、FeO、Fe2O3、MgO、Na2O。高含量的Na2O反映了长石的钠长石的性质，高MgO和FeO含量是由基质中具有绿泥石所致。杂砂岩呈暗灰色或黑色，一般是坚硬的、固结良好的砂岩。常具有递变层理和底面印模构造．一般与泥岩或板岩呈韵律互层，磨圆度和分选性均不好，颗粒一般呈尖锐棱角状，碎屑大小包括砂或细砾以至细小质点的所有粒级。杂砂岩的形成条件与长石砂岩类似，即需要侵蚀、搬运及沉积的快速进行，这可使物质不发生完全的化学风化。但杂砂岩来源区更富于变化。典型的杂砂岩通常堆积在急速沉降的活动构造单元中，并且主要是在较老层系的复理石建造中。

9、何谓潮坪？主要出现在什么环境？试以潮坪、泻湖为例说明其沉积作用、分布特点、主要特征（砂坪、泥坪、混合坪…）。

潮坪是指沿着具有潮汐周期的、宽广的近于水平的海岸地段，其主体是潮间带。

泥坪：在高潮线以上(潮上带)，以泥质为主，属低能。只有在大潮时在被暂短的海水淹没，以悬浮沉积作用为主。

混合坪：泥坪与砂坪之间(潮间带)。砂泥互层组成，常夹有薄砂质层；潮上盐沼或沼泽沉积。因潮汐流作用也有潮沟和潮溪发育，并呈树枝状分布。

砂坪：在低潮线以下(潮下带),主要为具有小型流水沙纹交错层理的砂岩,属高

能。发育潮汐水道、潮下砂坝或浅滩。大型潮道与曲流河相似，也有侧向迁移侵蚀作用。迁移侵蚀作用对潮坪沉积物有改造作用。

潮道沉积：大的潮道主要为砾质、砂质沉积。

泻湖：位置：障壁岛（地形）与陆地（大陆）之间。水动力：仅有潮道与外海相连。处于封闭或半封闭状态。能量较低，潮汐作用为主。盐度不正常。沉积物：粉砂和泥。沉积构造：水平层理为主。

11、试以尤尔斯特隆图解为例，说明碎屑颗粒的搬运、沉积与流速的关系。并说明细砂级颗粒为何分选最好。

关系：开始搬运时，为克服颗粒自身吸附力，所需流速比较大；0.05-2mm 的颗粒所需的始动流速较小，而且始动流速与沉积临街流速相差较小；大于2mm 的颗粒其搬运与沉积的两个流速曲线更接近，流速与颗粒的粒径成正比；小于

0.05mm的颗粒，所需的搬运与沉积流速相差很大。

①颗粒开始搬运（侵蚀）所需的启动流速要大于继续搬运的流速。

②0.5-2mm间的颗粒所需的起动流速最小，而且起动流速与沉积临界流速间的差距也不大。因此，砂粒在流水搬运中最为活跃，易搬运也易沉积，故常呈跳跃式地搬运前进。

③>2mm颗粒的起始流速与沉积临界流速相差也很小，但这两个流体的流速本身却很大，且随粒径增大而增大，故砾石很难作长距离搬运，且多沿河底滚动式推移前进。

④<0.05mm颗粒的起始流速与沉积临界流速之间的差值随着颗粒的变小而增大，因而粉砂和泥质一经搬运，就长期悬浮于水体中，大多数搬运至较远的深水环境缓慢地沉积下来。侵蚀固结的粘土所需的流速甚至大于侵蚀松散的中砾。

12、试解释在细砂岩、粉砂岩中为何常聚集有较大片的碎屑云母？

白云母的稳定性高，抗风化能力强，且为片状矿物，沉降阻力大，故不易沉积。常与细砂级甚至粉砂级的石英、长石共生。

13、何谓碎屑岩的胶结类型？它可分哪四种？

胶结类型：指碎屑物与填隙物（包括胶结物及杂基）之间的关系。

可分为以下四种：

（1）基底式胶结：填隙物含量较多，碎屑彼此不相连。填隙物多半是和碎屑同时沉积的杂基，或为微晶碳酸盐矿物。

（2）孔隙式胶结：碎屑颗粒紧密相连，胶结物充填在粒间空隙中。

（3）接触式胶结：只在碎屑颗粒的彼此接触处才有胶结物，故胶结物数量很少。

（4）溶蚀胶结：胶结物溶浊并交代碎屑的边缘，使碎屑边缘成港弯状。

14、试述底砾岩、层间砾岩的特点、成因及环境意义。

底砾岩：

特点：（1）位于侵蚀面纸上，底砾岩中常见有下伏岩石的砾石。（2）砾石成分简单，以稳定的岩石碎屑为主，多为单成分砾岩。（3）砾石的圆度高、分选好。（4）其厚度不大，但分布的层位较稳定。（5）底砾岩的粒度由从下到上变细、圆度变好的现象。

成因及环境意义：常见于海侵层位最底部的侵蚀面上，代表一个长期的沉积间断之后，一个新时代的沉积的开始。故在不整合或假整合面之上常见底砾岩。

层间砾岩：

特点：（1）整合地夹于其他岩层之中，不代表侵蚀间断。（2）在剖面上，向下可找到该砾岩中砾石的基岩。（3）有时与下伏岩层之间可有不同程度的冲刷现象，但不代表长期的沉积间断。如碳酸盐岩中常见的由水底冲刷形成的同生砾岩及角砾岩；碎屑岩层中常见的泥砾岩或含泥的砂岩。（4）砾石圆度差，有

不稳定的砾石，如灰岩、粘土岩等，有时甚至成为主要成分。（5）充填物、杂基及胶结物的成分均较复杂。

成因及环境意义：在沉积过程中，由于沉积环境的局部变化而形成的。

16、简述竹叶状灰岩和鲕状灰岩的形成过程。

竹叶状石灰岩：在正常的浅水海洋中形成的薄层石灰岩，在其刚形成后不久，有的可能尚处于半固结状态，被强烈的水动力破碎，搬运和磨蚀，并在搬运不太远的地方，在水动力条件相对较弱的环境下堆积下来，再经成岩作用，从而形成竹叶状灰岩石灰岩。

鲕状灰岩：它是兼具化学和机械成因的石灰岩，形成于碳酸钙处于过饱和状态的海、湖波浪活动地带或潮汐通道水流活动地带。波浪和潮汐的作用引起水介质的搅动，每搅动一次，生物碎屑、球粒、内碎屑、陆源碎屑等便处于悬浮状态，同时促使二氧化碳从水体中逸出，过饱和的碳酸钙（文石针）围绕碎屑颗粒沉淀一圈包壳，这样周而复始的搅动，便形成具有一圈圈同心纹包壳的鲕粒。当鲕粒达到一定大小，其质量超过波浪、水流搅动的能量，便堆积在海底，不再被搅动，并为亮晶方解石胶结，形成亮晶鲕粒灰岩，若鲕粒被带到低能环境，则形成泥晶鲕粒灰岩。