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书书书 普通高等教育“ 十一五” 国家级规划教材 沉 积 学 （ 第二版） 姜在兴 主编 石 油 工 业 出 版 社 内 容 提 要 本教材以沉积过程为主线， 以沉积特征为标记， 以沉积岩（ 物） 类型为对象， 系统介绍了沉 积学的概念、 原理、 特征和应用， 重点阐述了沉积物和沉积岩的形成过程、 陆源碎屑岩沉积学、 碳酸盐岩沉积学、 其他岩类沉积学及其与油气的关系。 本书可作为本科生和研究生“ 沉积学” 、 “ 沉积岩石学” 、 “ 沉积相” 、 “ 沉积学原理” 等课程 的教材或教学参考书， 还可作为石油勘探开发和地质研究工作者的培训教材或工具书。 图书在版编目（ Ｃ Ｉ Ｐ ） 数据 沉积学／ 姜在兴主编２版 北京 石油工业出版社， ２ ０ １ ０ ９ （ 普通高等教育“ 十一五” 国家级规划教材） Ｉ Ｓ Ｂ Ｎ９ ７ ８ ７ ５ ０ ２ １ ７ ９ ０ ９ ０ Ⅰ沉 Ⅱ姜 Ⅲ沉积学高等学校教材 Ⅳ Ｐ ５ ８ ８ ２ 中国版本图书馆 Ｃ Ｉ Ｐ数据核字（ ２ ０ １ ０ ） 第 １ ３ ８ ６ ５ ９号 出版发行 石油工业出版社 （ 北京安定门外安华里 ２区 １号 １ ０ ０ ０ １ １ ） 网 址 ｗ ｗ ｗ ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｐ ｕ ｂ ｃ ｏ ｍ ｃ ｎ 编辑部 （ ０ １ ０ ） ６ ４ ５ ２ ３ ６ ９ ４ 发行部 （ ０ １ ０ ） ６ ４ ５ ２ ３ ６ ２ ０ 经 销 全国新华书店 印 刷 中国石油报社印刷厂 ２ ０ １ ０年 ９月第 ２版 ２ ０ １ ０年 ９月第 ６次印刷 ７ ８ ７ １ ０ ９ ２毫米 开本 １ ／ １ ６ 印张 ２ ７ ． ０ ０ 字数 ６ ９ ０千字 定价 ４ ０ ． ０ ０元 （ 如出现印装质量问题， 我社发行部负责调换） 版权所有， 翻印必究 当代沉积学研究进展 （ 代序） 当代沉积学在许多方面已经取得了一系列重大进展， 主要表现在大地构造沉积学、 层序地 层学、 事件沉积学、 储层沉积学、 全球变化沉积学与环境沉积学、 资源沉积学等方面。在此基础 上， 本文展望了未来沉积学的发展趋势。 一、 当代沉积学研究重大进展 （ 一） 大地构造沉积学 沉积盆地的形成是内外动力地质作用的综合结果。在这些地质营力中， 最基本的是重力、 热力与应力 。由于盆地形成不但受控于周围构造环境与岩石圈深部构造背景， 而且也受控于 周围边界条件与岩石圈性质等的变化， 因此成盆作用体现了盆地环境的时空演化。沉积盆地 动力学分析已取得许多新的进展， 主要表现在深部作用、 热动力、 动力学模拟、 盆山耦合、 层序 充填动力学、 流体成矿动力学、 成藏动力学及成煤动力学等方面。探讨大陆动力学过程和岩石 圈演化的时空细节， 特别是对 Ｒ ｏ ｄ ｉ ｎ ｉ ａ 超大陆的研究成为大陆动力学方面的前沿。国际地学 界有关沉积盆地的研究动向， 已由传统的构造沉积分析逐步转向地球动力学及热力学研究。 大地构造沉积学是大地构造学与沉积学相结合的产物。作为沉积盆地分析的一个重要方 面， 它以大陆动力学和沉积学的基本理论为基础， 从宏观和整体的角度， 对沉积盆地的大地构 造背景、 形成条件、 成因、 机制、 演化历史以及沉积作用过程进行研究， 从而恢复其古动力学条 件和古构造环境。它以各种大地构造背景的沉积岩为主要研究对象， 研究内容主要包括 盆地 所处的大地构造背景及其对盆地形成、 演化的控制作用， 不同大地构造背景下沉积盆地古地 理、 沉积环境和相、 沉积过程、 地层格架、 层序及海平面变化； 编制体现大陆变形和地体运动不 同级别的活动论岩相古地理图； 重建基于板块理论的沉积岩石学方法和标准等。 （ 二） 层序地层学 层序地层学是从 ２ ０世纪 ８ ０年代以来在地震地层学基础上发展起来的一门新兴边缘学 科。层序地层学及精确定年技术（ 高分辨古生物学和同位素定年技术） 不仅提出了建立等时 地层格架、 确定盆地中沉积体系三维配置的理论与方法， 而且大大推动了沉积充填动力学的研 究。层序地层学、 事件地层学和构造地层学等相关分支学科的密切结合， 将使得盆地充填的 动力学过程研究产生飞跃， 并将有效地用于能源和矿产资源勘探。层序地层学的重要突破在 于建立了盆地、 区域乃至全球的等时地层格架， 并将沉积相和沉积体系的研究放在统一的等时 地层格架中进行， 因而能有效地揭示沉积体系的三维配置关系。 层序地层学自 ２ ０世纪 ８ ０年代兴起以来得到了迅猛发展。通过在全球范围内的层序地层 对比， 层序沉积模式、 矿产资源评价以及油气勘探等方面取得了显著进展， 同时， 其自身理论学 科也得到了进一步完善和发展， 形成了生物层序地层学、 高分辨率层序地层学、 高频层序地层 学、 层序充填动力学及应用层序地层学等一些新的发展方向。 １ （ 三） 事件沉积学 事件沉积学是从“ 灾变论” 复活、 发展而形成的边缘学科。风暴、 不整合、 季纹泥沉积、 洪 泛面以及大洋缺氧等事件， 是一系列区域性甚至洲际性事件。而磁极倒转、 气候突变、 构造巨 变、 星球撞击（ 陨击） 及火山灰沉降、 海平面上升、 冰川作用、 生物绝灭等事件具全球性。事件 沉积学的产生和发展不但对地球演化、 生命的起源研究带来巨大冲击和突破， 而且对预测全球 的环境变迁和气候变化等具有重要借鉴意义。 （ 四） 储层沉积学 储层沉积学是沉积学与储层物理学、 储层地球化学等相互交叉的综合产物。它以沉积学 理论为基础， 对储层古地理、 沉积相、 成岩作用、 孔隙演化及其与储层发育、 演化及其分布之间 的关系进行研究， 进而为有利储层的勘探和预测提供科学依据的边缘分支学科。在当前能源 日趋紧张的情况下， 储层沉积学引起业内人士的广泛关注并迅速发展。储层沉积学研究带动 一系列前沿学科的发展， 如成岩储层沉积学、 岩溶储层沉积学、 有机成因储层沉积学、 储层包裹 体沉积学、 储层模拟和储层描述等。储层非均质性是长期困扰流体矿产勘探开发的难题之一， 也是当代储层沉积学研究的重点和热点。 （ 五） 全球变化沉积学与环境沉积学 面对生态、 环境、 灾害、 全球变化等重大问题， 结合环境科学、 沉积学的理论和技术， 环境沉 积学应运而生。全球变化沉积学与环境沉积学已经成为地球科学研究的前沿， 它以现代沉积 学理论为基础， 结合气候学、 第四纪地质学、 环境沉积学、 灾害沉积学、 资源沉积学、 生态学、 生 物学、 水文地质学以及物理化学等自然及工程学科， 运用各种沉积记录、 孢粉、 硅藻、 浮游生物、 珊瑚、 树轮、 古土壤、 粘土矿物、 自生矿物、 古地磁、 地球化学、 人类活动等信息， 采用多指标定量 恢复物源、 古植被、 古生态、 水面波动变化、 古盐度、 古温度及环境演变等。全球变化沉积学与 环境沉积学研究主要集中在现代湖泊沉积与气候变化、 黄土土壤沉积与气候变化、 生物礁与 古气候变化、 沙漠沉积与古气候变化等几个方面。 环境沉积学是环境科学与沉积学相互渗透而发展起来的一门新兴学科。它以沉积学原理 为基础， 结合沉积学和环境科学的研究技术， 研究各种沉积循环、 环境变化过程中的环境问题 和环境科学中的沉积问题， 以预防和减轻自然灾害、 协助解决和控制环境污染， 科学有效地实 现生态环境保护， 缓解、 控制全球环境恶化， 实现人与自然协调和可持续发展。目前， 环境沉积 学主要有原生环境沉积学、 污染物环境沉积学、 生态环境沉积学和全球变化环境沉积学等四个 研究方向。其内容包括水资源问题、 地质灾害研究、 城市工程研究和矿业开发环境问题等。 （ 六） 资源沉积学 面对全球资源的恶性损耗和社会对自然资源需求的与日俱增， 资源和发展问题成为全球 研究热点。按研究内容、 范围及重点， 资源沉积学进一步分为传统资源沉积学和现代资源沉积 学。传统资源沉积学是指对各种地质矿产、 能源矿产及地下水资源等的矿源层（ 或烃源岩）、 含矿岩系和含水层等进行沉积学研究， 并了解成矿地质背景、 成矿条件、 成矿过程及其与古地 理、 沉积相和成岩作用之间的关系， 进而对矿产的时空分布规律进行预测的一个沉积学分支。 现代资源沉积学的研究重点主要包括资源与环境生态之间的关系， 研究内容涉及资源、 环境、 生态、 社会以及它们之间的相互关系。可见， 现代资源沉积学比传统资源沉积学更为社会化、 环境化和实用化， 并更具使命性和现实性。资源沉积学作为资源科学与沉积学的交叉渗透学 科， 已发展到现代资源沉积学， 其重点是研究资源与环境、 生态、 社会及其相互间的关系， 其目 ２ 的是为资源经济、 资源管理及区域资源勘探开发提供背景资料和科学依据。 二、 沉积学发展趋势 今后的沉积学仍将沿上述方向发展， 重点应考虑大陆动力沉积学， 特别是造山带的大地构 造背景下古地理、 沉积相、 沉积过程、 地层格架、 层序与充填系列、 流体作用与盆山系统形成演 化的耦合关系。 当代沉积学研究应向多学科交叉渗透、 多种高新技术的引用和多领域应用的方向发展。 沉积学未来的发展总体表现出由宏观向微观、 由定性向定量、 由理论向应用、 由静态向动态、 由 单学科向多学科、 由手工向智能、 由地区向全球发展的总体趋势。由于学科交叉渗透形成了新 的学科分支及研究热点， 能在更深层次上进行起点高、 难度大、 科学意义明显的研究； 已成为与 当代人类活动的三大基本问题 人口、 资源、 环境密切相关的研究问题。未来沉积学的发 展， 必须以与人类的生存、 发展所依托的环境、 气候、 能源资源服务为发展方向， 才会有更加旺 盛的生命力和美好的未来， 才会对 ２ １世纪人类生活质量的提高做出贡献。 中国科学院院士 ２ ０ １ ０年 ３月 ３ 前 言 １ ９世纪中叶， 地质学家利用偏光显微镜对沉积岩的观察标志着沉积岩石学（ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｒ ｙ ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ） 的诞生。２ ０世纪 ３ ０年代， 德国人瓦德尔创造了沉积学（ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ） 这一术语， 标 志着人类对沉积岩的认识步入了从特征描述到成因研究的阶段， 沉积学成为一门独立的学科。 进入 ２ １世纪， 沉积学的基本理论和原理更加完善， 在油气和其他矿产资源勘探、 开采生产及环 境保护中已得到广泛的应用。 自 沉积学 第一版出版以来已经 ８年了。８年来， 数万名读者阅读了本教材， 提出了很多 宝贵的意见和建议。与此同时， 沉积学理论、 技术、 方法和应用在这期间也有进展。这两方面 的原因是我们编写第二版的动力。在编写中， 我们试图表达 （ １ ） 沉积学是一门较为成熟的学 科， 它的概念、 原理和方法是严格的； （ ２ ） 它与其他学科的交叉使其发展和完善； （ ３ ） 它在解决 地球表层系统形成演化和油气储层预测中发挥了重要的作用。在此原则指导下， 对教材体系 进行了优化调整， 与第一版相比内容更新约 ２ ０ ％。本版教材以沉积过程为主线， 以沉积特征 为标记， 以沉积岩（ 物） 类型为对象， 系统阐述沉积学的概念、 原理、 特征和应用。全书分为四 部分共九章。第一部分（ 第一、 第二章） 介绍了沉积物和沉积岩的形成过程； 第二部分（ 第三到 第六章） 为陆源碎屑岩沉积学， 包括陆源碎屑岩的特征、 岩类学、 沉积相模式、 岩相古地理研究 与编图； 第三部分（ 第七、 第八章） 是碳酸盐岩沉积学 ， 包括碳酸盐岩石学、 相模式和岩相古地 理研究； 第四部分（ 第九章） 为其他岩类沉积学， 包括火山碎屑岩、 煤、 油页岩、 油气、 蒸发岩、 硅 岩等的特征和成因。附录是沉积学常用术语中英文对照， 以便查阅。 这次编写是在第一版的基础上进行的， 由中国地质大学（ 北京） 和中国石油大学（ 华东） 部分 教师执笔， 分工如下 第一、 二、 三章由姜在兴编写； 第四章由姜在兴、 邱隆伟编写； 第五章由姜在 兴、 操应长编写； 第六章由姜在兴编写； 第七章由于炳松编写； 第八章由姜在兴编写； 第九章由姜 在兴、 邱隆伟编写。全书由姜在兴统稿。 这次编写也参考并引用了国内外诸多的文献， 对这些文献的作者和第一版教材的作者， 特 别是成都理工大学郑荣才教授， 中国石油大学（ 华东） 陈世悦、 操应长、 邱隆伟、 袁静、 杨剑萍、 董春梅、 肖尚斌、 王冠民教授等， 表示感谢。同时， 感谢教育部将本书列为普通高等教育“ 十一 五” 国家级规划教材， 感谢著名沉积学家刘宝臖院士为本书作序。 由于编者水平所限， 书中的表述和引文可能会有不当或遗漏之处， 欢迎批评指正， 以便下 次出版时更正。 姜在兴 ２ ０ １ ０年春节 Ｅ ｍａ ｉ ｌ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｚ ｘ ＠ｃ ｕ ｇ ｂ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 目 录 第一章 概论１ 第一节 沉积学与沉积岩１ 第二节 沉积学研究意义和方法４ 第二章 沉积岩的形成过程７ 第一节 沉积岩原始物质的形成７ 第二节 机械搬运与沉积作用１ ６ 第三节 化学和生物的搬运和沉积作用２ ３ 第四节 沉积分异作用２ ９ 第五节 沉积后作用３ ０ 第六节 沉积岩的分类３ １ 第三章 陆源碎屑岩的特征３ ４ 第一节 陆源碎屑岩的组成３ ４ 第二节 陆源碎屑岩的结构４ １ 第三节 沉积构造和颜色５ ５ 第四章 陆源碎屑岩各论７ ９ 第一节 砾岩７ ９ 第二节 砂岩及粉砂岩８ ３ 第三节 粘土岩９ ３ 第四节 陆源碎屑成岩作用与储层１ ０ ２ 第五章 陆源碎屑岩沉积相模式１ ２ ４ 第一节 概述１ ２ ４ 第二节 风成相和冰川相１ ２ ７ 第三节 冲积扇相１ ３ ０ 第四节 河流相１ ３ ８ 第五节 湖泊相１ ５ ３ 第六节 三角洲相１ ７ ０ 第七节 扇三角洲相和辫状河三角洲相１ ８ ８ 第八节 无障壁滨岸相１ ９ ６ 第九节 障壁海岸相２ ０ ３ 第十节 河口湾相２ ０ ９ 第十一节 浅海陆架相２ １ ２ 第十二节 半深海及深海相２ １ ９ 第六章 陆源碎屑岩岩相古地理研究２ ３ ６ 第一节 相标志２ ３ ６ 第二节 相分析和古地理条件分析２ ６ ０ １ 第七章 碳酸盐岩岩石学２ ７ ５ 第一节 碳酸盐岩的成分２ ７ ５ 第二节 碳酸盐岩的结构组分２ ８ ０ 第三节 碳酸盐岩的构造 ２ ９ ７ 第四节 碳酸盐岩的分类与命名３ ０ １ 第五节 典型石灰岩的类型与成因３ ０ ７ 第六节 白云岩的类型与成因３ １ ３ 第七节 碳酸盐岩成岩作用３ ２ ３ 第八章 碳酸盐沉积模式３ ４ １ 第一节 概述３ ４ １ 第二节 海相碳酸盐沉积模式３ ４ ２ 第三节 非海相碳酸盐沉积模式３ ５ ７ 第四节 碳酸盐沉积相的控制因素３ ５ ８ 第五节 碳酸盐岩相古地理研究与编图３ ６ ３ 第九章 其他岩类沉积学３ ７ ３ 第一节 火山碎屑岩３ ７ ３ 第二节 煤、 油页岩和石油３ ８ １ 第三节 蒸发岩３ ８ ８ 第四节 硅岩３ ９ ３ 第五节 铁、 锰、 铝、 磷沉积岩３ ９ ５ 附录 沉积学常用术语中英文对照４ ０ ２ 参考文献４ ２ ２ ２ 书书书 第一章 概 论 第一节 沉积学与沉积岩 一、基本概念 沉积学 （ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ）是研究沉积岩 （ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｒ ｙｒ ｏ ｃ ｋ ） 、沉积物 （ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ）及其形 成过程的科学。它比沉积岩石学 （ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｒ ｙｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ）研究的范围更广，后者主要研究沉 积岩 （ 沉积物）的自身特征和成因。 沉积岩是组成岩石圈的三大类岩石之一，它是在地壳表层 （ 大气圈的下部、岩石圈的 上部，称为沉积圈）条件下由母岩 （ ｐ ａ ｒ ｅ ｎ ｔ ｒ ｏ ｃ ｋ ，ｍ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｒ ｏ ｃ ｋ ） （ 岩浆岩、变质岩、先成的 沉积岩）的风化产物、生物来源的物质、火山物质、宇宙物质等原始物质，经过搬运作用 （ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 、沉 积 作 用 （ ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 和 沉 积 后 作 用 （ ｐ ｏ ｓ ｔ ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 而 形 成 的 岩 石（ 图 １ １ ） 。 图 １ １ 沉积岩、岩浆岩、变质岩三大类岩石在成因上的关系 沉积岩形成的地壳表层，称之为沉积圈，有如下特点。 １ （ 一）温度和压力 与形成岩浆岩的高温、高压相比，沉积岩形成于常温、常压之下。地壳表层的温度变化 范围不大，根据地理学的资料，地表的最高温度在非洲中部可达 ８ ５ ℃，最低温度在北极圈 维尔霍扬斯克附近为 ７ ０ ℃。所以就整个地球而言，每年最大温度差在 ５ ０～ １ ６ ０ ℃左右，一 般在 ４ ０～ ５ ０ ℃之间。现代沉积物一般形成于上述的温度范围之内。由沉积物到沉积岩的转 变可位于地球的不同深度，成岩时的温度一般不会超过 ２ ０ ０ ℃，否则沉积岩将逐渐变为变 质岩。 沉积物形成带的压力一般在 １ ０ １１ ０ ５ ～２ ０ ２１ ０ ６Ｐ ａ之间，高山地区不到 １ ０ １ １ ０ ５Ｐ ａ ，海平面是 １ ０ １ １ ０５Ｐ ａ 。由海平面向下压力逐渐增加，按海深每增加 １ ０ ｍ压力增加 １ ０ １ １ ０ ５Ｐ ａ 计算，最深的洋底压力可达 １ １ １ １ １ ０７Ｐ ａ 。压力的大小影响水中气体的含量， 也影响沉积物的形成和变化。 （ 二）水和大气的作用 绝大多数沉积作用是在水中进行的，大多数沉积物和沉积岩也是在水中形成的。水是母 岩风化的主要地质营力，也是风化产物、火山物质、宇宙物质等搬运和沉积的主要介质。因 此，在沉积学发展的早期曾认为沉积岩都是 “ 水成岩” 。大气中的二氧化碳和氧也是沉积 物、沉积岩形成的主要因素，它们对于母岩的破坏和沉积作用的进行都起着重要的作用。 （ 三）生物和生物化学作用 生物和生物化学作用对于沉积物和沉积岩的形成具有特殊的意义。有的沉积物和沉积岩 本身就是由生物遗体形成的，如煤和石油、生物礁灰岩等。生物和生物化学作用也可促进沉 积物和沉积岩的形成，如在煤的形成过程中细菌起了重要的作用。自地球上生命发生以来， 时代越新，生物对沉积物、沉积岩形成所起的作用就越大。 二、沉积岩的一般特点 （ 一）沉积岩的化学成分 将沉积岩同岩浆岩的平均化学成分相比较可以看出 （ 表 １ １ ） ，沉积岩的化学成分和岩 浆岩是相近的，但由于沉积岩形成条件的不同，其在化学成分上和岩浆岩仍然有很大的差 别，现归纳如下。 １ Ｆ ｅ ２Ｏ３和 Ｆ ｅ Ｏ的含量 沉积岩和岩浆岩中铁的总量是接近的，而在岩浆岩中 Ｆ ｅ Ｏ的含量多于 Ｆ ｅ ２Ｏ３，沉积岩中 Ｆ ｅ ２Ｏ３的含量多于 Ｆ ｅ Ｏ 。岩浆岩 （ 特别是侵入岩）是在地下深处缺氧的条件下形成的，铁多 以亚铁的形式出现；相反，沉积岩是在地表条件下形成的，一般来说自由氧充足，多形成高 价铁。 ２ Ｋ ２Ｏ和 Ｎ ａ２Ｏ的含量 在岩浆岩中，钠的含量比钾高，而在沉积岩中则相反。这是因为在沉积岩中富钾的白云 母、绢云母相对稳定；岩浆岩风化后生成的胶体分散物 （ 粘土矿物）易吸附钾，就导致沉 积岩中钾含量的相对增高；岩浆岩风化后，其中的钠以氧化物、硫酸盐等可溶性盐的形式集 聚于海水中，使沉积岩中钠的含量相对减少。 ３ Ａ ｌ ２Ｏ３含量 岩浆岩中的铝多以铝硅酸盐的形式出现，而在沉积岩中 Ａ ｌ ２Ｏ３通常剩余而游离，这是沉积 ２ 岩的主要化学特征之一。在大多数沉积岩中，Ａ ｌ ２Ｏ３含量大于 Ｋ２Ｏ＋ Ｎ ａ２Ｏ＋ Ｃ ａ Ｏ含量之和。 ４ Ｈ ２Ｏ和 Ｃ Ｏ２的含量 沉积岩形成于地表条件下，其中富含 Ｈ ２Ｏ和 Ｃ Ｏ２；岩浆岩形成于高温高压的环境，这 两种成分极少或者几乎没有。 表 １ １ 岩浆岩和沉积岩的平均化学成分 （ 百分含量）（ 据冯增昭，１ ９ ９ ３ ） 氧 化 物 沉积岩 （ 按克拉克，１ ９ ２ ４ ） 沉积岩 （ 按舒科夫斯基，１ ９ ５ ２ ） 岩浆岩 （ 按克拉克，１ ９ ２ ４ ） Ｓ ｉ Ｏ ２ ５ ７ ９ ５５ ９ １ ７５ ９ １ ４ Ｔ ｉ Ｏ ２ ０ ５ ７０ ７ ７１ ０ ５ Ａ ｌ ２Ｏ３ １ ３ ３ ９１ ４ ４ ７１ ５ ３ ４ Ｆ ｅ ２Ｏ３ ３ ４ ７６ ３ ２３ ０ ８ Ｆ ｅ Ｏ３ ０ ８０ ９ ９３ ８ ０ Ｍ ｎ Ｏ０ ８ ０ Ｍ ｇ Ｏ２ ６ ５１ ８ ５３ ４ ９ Ｃ ａ Ｏ５ ８ ９９ ９ ９５ ０ ８ Ｎ ａ ２Ｏ １ １ ３１ ７ ６３ ８ ４ Ｋ ２Ｏ ２ ８ ６２ ７ ７３ １ ３ Ｐ ２Ｏ５ ０ １ ３０ ２ ２０ ３ ０ Ｃ Ｏ ２ ５ ３ ８０ １ ０ Ｈ２Ｏ３ ２ ３１ １ ５ 总和９ ９ ７ ３９ ９ １ １９ ９ ５ ０ （ 二）沉积岩的矿物成分 地壳中的已知矿物在 ３ ０ ０ ０种以上。赋存于沉积岩中的矿物超过 １ ６ ０种，但常见的不过 ２ ０种。在一种沉积岩石中，常见的矿物只有 ５～ ６种 （ 表 １ ２ ） 。由于成因、形成条件的不 同，沉积岩的矿物有与岩浆岩不同的特点 表 １ ２ 沉积岩和岩浆岩的平均矿物成分 （ 百分含量）（ 据曾允孚等，１ ９ ８ ６ ） 矿 物 沉积岩沉积岩 （ 按利思与米德，１ ９ １ ５ ）（ 按克里宁，１ ９ ４ ８ ） 岩浆岩 （ ６ ５ ％花岗岩 ＋ ３ ５ ％玄武岩） 橄榄石２ ６ ５ 普通角闪石１ ６ ０ 普通辉石１ ２ ９ ０ 长石１ ５ ５ ７７ ５４ ９ ２ ９ 石英３ ４ ８ ０３ １ ５ ０２ ０ ４ ０ 云母 ＋ 绿泥石２ ０ ４ ０１ ９ ０ ０７ ７ ６ 氧化铁矿物４ １ ０３ ０ ０４ ６ 玉髓９ ０ ０ 粘土矿物９ ２ ２７ ５ ０ 碳酸盐矿物１ ３ ６ ３２ ０ ５ ０ 石膏０ ９ ７ 炭质０ ７ ３ 其他０ ５ ８３ ００ ８ ８ ３ （ １ ）高温矿物少见。岩浆岩中主要造岩矿物中的铁、镁暗色矿物，如橄榄石、普通辉 石等，都是在高温条件下形成的。这些成分复杂的硅酸盐矿物，一旦转入地表，极易分解， 在极少的情况下，可以重矿物的形式保存于沉积岩中。 （ ２ ）低温矿物富集。低温矿物，如石英和长石，这两种矿物在岩浆岩和沉积岩中的含 量都很高。但长石中的钙长石、中长石等生成于岩浆结晶的早期和中期，形成时的压力、温 度都较高，这些矿物处于地表条件下容易遭受破坏，难以矿物碎屑的形式保存于沉积岩中； 长石中的钾长石、钠长石形成于岩浆结晶的晚期，在地壳中易于呈碎屑保存下来，所以是沉 积岩中常见的长石种属。石英的化学性质十分稳定，不仅在岩浆结晶晚期形成的能够保存下 来，而且在地表条件下也可以自生形成蛋白石、玉髓和沉积石英，因此在沉积岩中石英的平 均含量超过岩浆岩中的平均含量。 （ ３ ）自生矿物。自生矿物是在沉积和成岩过程中产生的，这类矿物的特点是成分一般 比较简单，如各种盐类、氧化物、氢氧化物、粘土矿物、碳酸盐矿物等。岩浆岩中一般不存 在这些矿物。 岩浆岩和沉积岩在矿物成分上存在的上述差异，是两者的形成条件不同所决定的。岩浆 岩中的主要造岩矿物是在高温、高压条件下形成的，这些矿物稳定于这样的环境，在常温常 压下易分解，这是这些矿物在沉积岩中少见的原因。沉积岩中的自生矿物，是在地表常温常 压环境下形成的，稳定于地表的条件，所以在沉积岩中十分丰富。 （ 三）结构、构造的特点 沉积岩的结构要比岩浆岩更为多样，其中碎屑结构、粒屑 （ 颗粒）结构、生物结构都 是沉积岩所特有的；晶粒结构虽与岩浆岩的结构相似，但它们形成的热力学条件迥然不同。 极大部分沉积物是在流体 （ 空气、水）中进行搬运和沉积的，因此在沉积岩中常常具 有成层构造、层内构造以及层面构造。尤其是层理构造，在岩浆岩中除少数情况 （ 层状火 成岩）外很少见到，所以层理构造是沉积岩的基本构造特征。此外，各种层面构造、缝合 线、叠锥、结核、叠层构造等也都是沉积岩所特有的。 由于沉积岩是在地表或接近地表的压力条件下形成的，因而沉积岩可具有各种各样的孔 隙，而结晶岩一般均缺乏原生孔隙 （ 曾允孚等，１ ９ ８ ６ ） 。 第二节 沉积学研究意义和方法 一、研究意义 虽然沉积岩只占岩石圈体积的 ５ ％，但在地壳表层出露最多的是沉积岩。陆地表面的 ７ ５ ％为沉积岩或沉积物所覆盖，平均厚度 １ ８ ｋ ｍ ，其余的 ２ ５ ％是岩浆岩和变质岩；已探明 的海底、洋底几乎全部由沉积岩 （ 物）所组成，平均厚度 １ ｋ ｍ 。因此，沉积岩主要集中分 布于地表，然而在地表它不是均匀分布的，各处厚度也很不均一。地槽区厚度大，有的地方 沉积岩厚度可达 ３ ０ ｋ ｍ ，而在地台区则较薄，在岩浆岩、变质岩出露的地方则没有沉积岩的 分布。 从整个地壳发展历史来看，目前已经确定的地壳最老岩石的年龄为 ４ ６亿年，而沉积圈 岩石最老的年龄竟达 ３ ６亿年 （ 前苏联科拉半岛） ，其中有生命记载的岩石年龄为 ３ １亿年。 ４ 所以沉积岩是研究地球发展和演化历史不可缺少的宝贵资料。 岩石圈中沉积岩 （ 物）总体积约达 ４ ４ １ ０ ８ｋ ｍ３ （ Ｐ ｅ ｔ ｔ ｉ ｊ ｏ ｈ ｎ ，１ ９ ７ ５ ） 。这其中蕴藏着丰富 的矿产和能源资源。可燃性矿产 （ 石油、天然气、煤层气、水合甲烷、煤和油页岩） 、铝土 矿、锰矿、盐矿以及钾盐矿等几乎全为沉积类型；极大部分铁矿、磷矿也属于沉积或沉积变 质类型；在放射性原料、有色金属 （ 铜、铅、锌） 、稀有和分散元素、非金属 （ 重晶石、萤 石）等矿产中，沉积类型也占很大的比重；不少金、铂、钨、锡、金刚石等矿产也来源于 沉积的砂矿。据估计，沉积和沉积变质型矿床可占世界矿产资源总储量的 ８ ０ ％。 除了上述沉积矿产外，有些沉积岩本身就是多种工业的主要原料或辅助原料。如石灰岩 及白云岩不仅可作为建筑材料而且是冶金工业中常用的熔剂，石灰岩又是制造水泥和人造纤 维的主要原料，白云岩则可作为镁质耐火材料；纯净的粘土岩按性质不同可作为耐火材料、 陶瓷原料、钻井液原料、吸收剂、填充剂和净化剂；沉积石英岩及石英砂可作为玻璃原料。 通过沉积学的研究，可寻找地下蓄水层，解决水库、港口和河流的冲淤及土壤的侵蚀问 题。此外，在国防上，如军港的设计、潜艇和海底导弹基地的建设等，均与沉积岩 （ 物） 的研究密切相关。 进入 ２ １世纪，随着油气勘探领域由中浅层向深层、由构造圈闭向地层岩性圈闭、由 盆地边缘向盆地腹地、由海岸浅海向半深海深海的转移，随着石油工程领域由二次采油向 三次采油、减少地层伤害、开采剩余油、提高采收率、以效益为中心的转移，沉积学正发挥 着越来越大的作用。 同时，沉积学也是与人类生存和可持续发展密不可分的，目前它在地质灾害预测研究和 环境保护中正发挥着越来越大的作用，并产生了新的分支学科 环境沉积学 （ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ） 。 二、基本研究方法 沉积学的研究方法可以分为野外和室内两个方面。沉积学是地质学的一个组成部分，沉 积岩分布于地壳中成为一种地质体。因此，在野外对沉积岩进行研究时，首先要使用地质学 的方法，即在野外研究沉积岩 （ 物）的物质组分、结构构造、岩体产状、岩层间的接触关 系、岩层厚度、各种成因标志和岩性组合在纵向和横向上的变化；并收集古流向资料，从而 查明沉积岩体在时间和空间上的分布和演化特点。获得这些资料最基本的方法是系统测制沉 积岩相剖面，并进行区域相剖面的分析与对比。 近年来，除了这种常规方法外，在沉积学研究中还引进了大量新技术新方法。在油气勘 探中，地震技术和测井技术的应用产生了地震沉积学和测井沉积学，另外，如遥感技术、钻 探技术、深海钻探及采取长岩心、测视雷达以及探测水下地形的声呐也在逐渐应用。 在室内研究中，显微镜薄片法仍是研究沉积岩最基本的方法，作为一个沉积学工作者必 须熟练掌握。此外，常用的其他室内方法还有粒度 （ 机械）分析、重矿物分析、不溶残渣 分析、热分析、化学分析、光谱分析等。近年来，室内研究中亦引进了不少新的测试手段， 如阴极发光显微镜、同位素分析 （ 碳、氧、硫） 、扫描电子显微镜、Ｘ射线衍射仪、图像分 析仪、电子探针、原子吸收光谱、红外光谱、气相色谱以及激光拉曼光谱和古地磁的研究 等。同时，计算机技术已广泛应用于沉积学研究中，包括沉积过程和沉积体系的展布及储层 分布的模拟和预测等。 这些新技术新方法的应用是促进沉积学发展的重要原因之一，使得沉积学在宏观领域和 ５ 微观领域的研究深度、广度和成效大为提高，更使得对于沉积岩形成和分布的客观规律的研 究与认识达到了一个新的水平。应该强调的是，必须将野外 （ 或岩心）和室内研究密切结 合起来，室内研究是野外 （ 或岩心）研究的继续，野外 （ 或岩心）研究是室内研究的基础。 此外，在对沉积岩进行研究时，必须要注意沉积形成作用和其他地质作用，特别是与构造作 用的关系。要将其他有关地质学科的资料、知识恰当地运用到沉积学的研究上来，这样才能 获得有关沉积岩 （ 物）成因的全面的认识。 三、文献学习和调研 文献学习和调研也是沉积学研究的重要方面。沉积学自 １ ８ ５ ０年诞生以来，经过 １ ６ ０年 的发展，目前已成为一门较为成熟的学科，出版了大量的专著和论文。关于沉积学的文献可 以追溯到 １ ９世纪，但是事实上，最先进的沉积学理念主要产生于最近的 ５ ０年，这段时间出 版了大量的专著。 一些关于沉积学专题的论文集具有很好的借鉴意义，比如沉积地质学会 Ｓ Ｅ Ｐ Ｍ （ Ｓ ｏ ｃ ｉ ｅ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｒ ｙＧ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｓ ｔ ｓ） 、国际沉积学家协会 Ｉ Ａ Ｓ（ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ａ ｓ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ Ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｓ ｔ ｓ ） 、美国石油地质家协会 Ａ Ａ Ｐ Ｇ （ Ａ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｎＡ ｓ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍＧ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｓ ｔ ｓ ）的出版物 和会议纪要都是不错的选择。然而，更多的研究论文发表于一些学术刊物，有兴趣的读者应 该尤为关注目前最新的学术信息和观点。Ｓ Ｅ Ｐ Ｍ出版的 沉积学研究杂志（ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｒ ｙＲ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ） 、Ｉ Ａ Ｓ 出版的 沉积学杂志 （ Ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ）和 Ｅ ｌ ｓ ｅ ｖ ｉ ｅ ｒ 出版的 沉积 地质学杂志 （ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｒ ｙＧ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ） ，是目前最受关注的三个主要国际沉积学期 刊。相关的期刊还有 地质学（ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ） 、 美国地质学会会刊（ Ｂ ｕ ｌ ｌ ｅ ｔ ｉ ｎｏ ｆ ｔ ｈ ｅＧ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｏ ｃ ｉ ｅ ｔ ｙｏ ｆ Ａ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ） 、 美国石油地质家协会会刊（ Ｂ ｕ ｌ ｌ ｅ ｔ ｉ ｎｏ ｆ ｔ ｈ ｅＡ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｎＡ ｓ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍＧ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｓ ｔ ｓ ） 、 地质学杂志（ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ） 、 海洋地质学（ Ｍ ａ ｒ ｉ ｎ ｅＧ ｅ ｏ ｌ
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