1、中国石油大学（华东） 地球资源与信息学院 2009.2,鄢 继 华,沉积岩石学及岩相古地理 Sedimentary petrography and lithofacies paleogeography,油区岩相古地理、储层沉积学、 物理沉积模拟,鄢 继 华,2002年7月 矿产普查与勘探专业硕士学位 2006年2月 矿物学、岩石学、矿床学专业博士学位,办公室: E-mail: 电 话：,研究方向：,自我介绍：,C座728,,13563354035,课程简介,课程性质专业基础性 课程学习要求一个要求课堂听课为主，课外巩固为辅 课程组成-两大部分：沉积岩石学部分（碎屑岩和碳酸盐岩）岩相古地理部分
2、课程内容三个基本：基本概念、基本理论、基本技能 课程学习方法四个结合：理论讲解与实践学习相结合课堂学习与课外学习相结合理解性记忆与记忆性理解相结合专业知识学习与素质培养相结合,沉积岩石学 岩相古地理,岩类学 岩理学,环境 沉积（物）岩特征,教 材： 沉积学，2003，姜在兴主编，石油工业出版社。 沉积学实验方法和技术，2003，操应长,姜在兴编写，石油工业出版社。,主要参考书： 沉积岩石学,1993,（上、下）第二版，冯增昭主编，石油工业出版社。 沉积岩石学（第三版），2001，赵澄林、朱筱敏主编，石油工业出版社 沉积岩石学，1986，曾允孚、夏文杰主编，地质出版社。 中国沉积学，1994，冯
3、增昭等著，石油工业出版社。 油区岩相古地理，1987，赵澄林、吴崇筠编著，石油工业出版社。 沉积岩和沉积相模式及建造，1987，何镜宇、孟祥化等主编，地质出版社。 相关期刊：沉积学报，石油学报，古地理学报，AAPG，Sedimentology,教学计划,理论讲解40学时,岩相古地理 16学时沉积相基本概念和分类 1学时 冲积扇相 2学时 河流相 2学时 湖泊相 2学时 三角洲相 2学时 扇三角洲 2学时 海相组 3学时 碳酸盐岩沉积环境（相） 2学时,沉积岩石学 24学时 绪论 1学时 沉积岩的形成与演化 4学时 陆源碎屑岩的成分 1学时 碎屑岩构造和颜色 3学时 碎屑岩结构及粒度分析 1学时
4、 陆源碎屑岩各论 4学时 碎屑沉积物沉积后作用 1学时 火山碎屑岩 1学时 碳酸盐岩概论 3学时 碳酸盐岩各论 4学时 其他沉积岩 1学时,实践教学8学时,第一章 绪论,第一篇 总 论,本章学习要求：全面、熟练掌握沉积岩的概念和基本特征理解沉积岩的分类、沉积岩石学及岩相古地理学几个相关概念了解沉积岩石学历史、现状及发展趋势,1、地壳表层条件-形成环境 2、沉积岩的原始物质-物质基础 3、一系列作用-形成作用 4、一类岩石-结果,一、沉积岩（sedimentary rocks)的概念：组成岩石圈的三大类岩石（岩浆岩、变质岩、沉积岩）之一。是在地壳表层条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等
5、沉积岩的原始物质成分，经搬运作用、沉积作用和沉积后作用而形成的一类岩石。,第一节 沉积岩的概念和基本特征,水圈,生物圈,岩石圈,地壳表层,沉积圈,大气圈,地球,外圈,内圈,地核,地幔,地壳,沉积岩壳 花岗岩质壳（Si、Al） 玄武岩质壳（Si、Mg、Al）,大气圈下部、岩石圈上部、水圈和生物圈的全部地壳表层,1、地壳表层条件形成环境 （1）地壳表层的定义,地壳表层条件：常温、常压，存在水和大气的作用，生物和生物化学的作用以及重力作用。,1、地壳表层条件-形成环境 （2）地壳表层条件的特征A 温度：常温B 压力：常压C 水和大气的作用D 生物和生物化学作用E 重力作用,1、地壳表层条件-形成环境
6、 （2）地壳表层条件的特征 A 温度地表最高温度85地表最低温度北极70B 压力地表1atm海（洋）底最大约1000atm一般小于20atm,常 温,常 压,（相对于岩浆岩、变质岩）,1922，El Azizia ，Libya：58，（136华氏度）,加利福尼亚的死亡谷（Death Valley）：1913年7月10日为134华氏度。,Hot!,-89,1983， Vostok Station,俄罗斯南极内陆高原东方站“沃斯托站”,Cold!,C 水和大气的作用水成岩、风成岩、冰碛岩 D 生物和生物化学作用生物遗体“生物岩”生物礁石灰岩和煤生物化学作用“生物化学岩” E 重力作用洪水、泥石流、
7、水底滑塌、雪崩、地震,1、地壳表层条件-形成环境 （2）地壳表层条件的特征,水,冰,风,水和大气的作用,生物和生物化学作用,重力的作用,雪崩,崩塌,2、沉积岩的原始物质成分-物质基础,母 岩：地表上出露的供给沉积岩原始物质成分的岩石，主要指早于该沉积岩而存在的岩浆岩、变质岩和较老的沉积岩。,母岩所分布的地区叫做母岩区或陆源区、物源区，简称源区。,(1) 母岩的破坏（风化）产物陆源物质,2、沉积岩的原始物质成分-物质基础,A 物理风化和机械破坏生成的碎屑物质 B 化学分解生成的粘土物质,(2) 其他,A 地表水和浅水溶液中的化学沉淀物质 B 火山喷出的碎屑物质 C 生物物质 D 宇宙物质,天上掉
8、，地下冒，自己生产最重要,克拉玛依吐孜阿克内沟,母岩的风化产物,Mount St. Helens,40 km NNE of Mount St. Helens,1980-5-18,火山喷出的碎屑物质,宇宙物质,原始物质 沉积物 沉积盆地 沉积岩,3、一系列作用-形成作用,沉积后作用,沉积作用,风化作用、搬运作用、沉积作用、沉积后作用,风化作用等,搬运作用,4、一类岩石-结果 自然界中有三大岩石：,沉积岩、岩浆岩、变质岩三大类岩石在成因上的关系,组成沉积岩的原始物质通过机械的、化学的或生物的沉积作用形成松散沉积物，再经埋藏改造作用（即成岩作用）在地下不很深处固结形成沉积岩。,从成因角度说，沉积岩是
9、在地壳表层的温度和压力条件下，在水、大气、生物和生物化学以及重力的作用下，主要由母岩的风化产物，同时也有火山物质、生物以及宇宙物质等，大都经过搬运作用、沉积作用以及沉积后的成岩作用所形成的岩石。,（一）矿物成分地壳中已知矿物3000，沉积岩中矿物达160种以上，常见的只有20余种。一种岩石中主要（造岩）矿物只有13种，通常不过56种。沉积岩的矿物成份与岩浆岩相比，有以下几个特点：,二、沉积岩的基本特征,沉积岩中矿物 成分的基本特征1.高温矿物罕见橄榄石、辉石、角闪石等 铁镁矿物及基性斜长石不出现/甚少。2.低温矿物富集钾长石、酸性斜长石和石英（碎屑岩中平均含量66.8）在沉积岩中也广泛存在。
10、3.沉积岩中有特有的自生矿物氧化物和氢氧化物、粘土矿物、盐类矿物、碳酸盐矿物 在地表的常温、常压并富含O2、CO2、H2O的条件下生成，又称为自生矿物。,（二）沉积岩的化学成分特征沉积岩和岩浆岩的平均化学成分十分接近。1.两者铁的总含量大体相等岩浆岩中的FeO高于Fe2O3，而在沉积岩中则相反。2. 沉积岩中碱金属含量远低于岩浆岩，尤其是钠含量。岩浆岩中，Na+K+沉积岩中，Na+K+ Na在地表条件易于从母岩中析出，大量流失进入到海水中。3.沉积岩中富含CO2和H2O。4.存在大量有机质是沉积岩与岩浆岩最重要区别之一。有机质在地表分布很广，而且从地球发展到一定阶段产生生物以来，有机质的总量不
11、断增加，据维尔纳斯基（1926）估计，有机质总量约为地壳总重量的0.1%（地壳厚度按16km计算）。,二、沉积岩的基本特征,1.结构 沉积岩的结构取决于岩石的形成方式。特有： 机械破碎的陆源碎屑组成的岩石具有“碎屑结构” 化学风化形成的陆源粘土组成的岩石具有“泥状结构” 机械作用形成的盆地内岩石则具有“粒屑结构” 生物作用形成的岩石具有“生物结构” 与岩浆岩共有：结晶质结构； 缺少：玻璃质结构。 2.构造 成层构造 层内构造和层面构造 层理构造、各种层面构造、结核、叠层构造等为沉积岩所特有 绝大多数沉积物在流体（空气、水）中搬运和沉积 具有各种各样的孔隙 结晶岩一般缺乏孔隙,由于沉积岩是在地表
12、或接近地表的压力条件下形成（气孔杏仁构造）。,（三）结构、构造,沉积岩的碎屑结构,生物结构,结晶质结构,沉积岩的构造,第二节 沉积岩的分布和研究意义,（一）空间广泛面积：3/4陆地面积， 100%海底面积。厚度：变化大，0几十km海洋：几m几km，平均1km陆地：0-30km，平均1.8km体积：沉积岩占地壳总体积的5%，岩浆岩和变质岩占95%。,（二）时间历久目前已经确定的地壳上最古老岩石的年龄为46108a,沉积圈岩石最老年龄达36108a（前苏联科拉半岛），其中有生命记载的岩石年龄为31108a（南非）。,一、沉积岩的分布,理论意义和实际意义（国民经济建设的需要，地球及其环保成为21世纪
13、人类最为关切的问题，地球是人类唯一的家园）。 理论意义：推断古地理面貌（古地理图）及演化、“将今论古、将古论今”，预测全球环境变化。实际意义：矿产资源的勘查、预测，环境保护。,二、研究意义,厄尔尼诺(El Nino)现象,拉尼娜(La Nina)现象,理论意义：,（一） 沉积岩中蕴含大量矿产世界资源总储量的7585%属沉积和沉积变质成因的。据第19届世界地质学会的统计资料，石油、天然气、煤、油页岩等可燃有机矿产以及盐类矿产，几乎全是沉积成因的。铁矿的90%，铅锌矿的4050%，铜矿的2530%，锰矿和铝矿的绝大部分以及其他许多金属，非金属矿产，也都是沉积成因和沉积变质成因的。（二） 沉积岩是重
14、要的工业原料和建筑材料石灰岩和白云岩是冶金工业中常用的溶剂，石灰岩是制造水泥和人造纤维的主要原料，白云岩则可作为耐火材料。粘土岩按性质不同可作耐火材料、陶瓷原料、泥浆原料、填充剂和净化剂；石英砂岩可作玻璃原料；建筑材料。,实际意义：,（三）研究沉积岩对油气勘探开发实践意义重大石油和天然气大部分形成和储集在沉积岩中；非构造或隐蔽油气藏的形成储量占石油总储量1/31/4，沉积作用和成岩作用，构造油气藏的非均质性也与沉积和成岩作用有关；钻井液的选择与配制，二次、三次采油、油层保护及提高采收率等钻采工艺都要考虑沉积岩的成分及结构等因素。石油地质学家的重要组成部分！（四）在环保、基建、国防建设等方面具有
15、重要影响地下蓄水层沉积物和沉积岩是重要的水库、港口、河流的冲淤、土壤的侵蚀、军港的设计、潜艇和海底导弹基地的建设等。环境沉积学、生态沉积学,实际意义：,第三节 沉积岩石学及岩相古地理的概念沉积学及古地理学、沉积岩石学、沉积学、沉积古地理学,是地球科学范围内具有较强综合性和理论性的分支学科。它包括沉积岩石学和沉积古地理学两个分支学科；与沉积岩石学和沉积古地理学关系最为密切的是沉积学。其次是 现代沉积学、现代地理学。本课程实际上就是“古沉积学、古地理学”。,沉积岩石学及岩相古地理的概念,（一）沉积岩石学（Sedimentary petrography）是研究沉积岩（包括沉积矿产）的物质成分、结构构
16、造、分类和形成作用，以及沉积环境分布规律的一门地质科学。是岩石学的一部分，但又是一门独立的学科。（二）沉积古地理学（Lithofacies paleogeography）对一定地质历史时期形成的地层进行沉积相分析，得出当时不同地区的沉积环境、沉积条件及其相互关系，再造当时的海陆分布、自然地理和气候特征的学科。（三）沉积学（Sedimentology）研究沉积物和沉积作用的科学。包括研究未曾石化和已经石化的天然沉积物及自然环境中沉积作用的过程和作用。,现代环境和古环境术语的对比：,一、主要研究内容1. 沉积物（岩）的物质成分、结构、构造、分类命名、产状和岩层之间的接触关系；2. 沉积岩形成机理，
17、特别是其中有用矿产的形成机理、富集和储存规律；3. 恢复沉积岩形成时的古气候条件、古地理条件、古介质条件以及大地构造条件等；4. 沉积物（岩）形成、演化及分布规律与人类生存发展之间的关系。,岩类学,岩理学,应 用,第四节 沉积岩石学研究内容及研究方法,1. 野外覆盖区岩芯观察和描述；现代沉积考察。2. 室内分析测试：薄片鉴定、粒度分析、物性分析、扫描电镜、电子探针与能谱、X衍射、阴极发光、图像分析、包体分析、同位素测定、显微荧光模拟实验3. 多学科理论和手段综合应用地层学、层序地层学、古地理学、地球化学、矿床学、储层地质学、油气地质学；地球物理（地震与测井）资料、钻井、录井资料等。,野外与室内
18、相结合，宏观与微观相结合， 现代与古代相结合，常规测试手段与先进测试技术相结合。,现实主义原则,二、研究方法,野外观察测量,岩心观察描述,克拉玛依不整合沟,敦煌七里镇，青海油田岩心库,野外观察,岩心描述,显微镜薄片法是最基本的方法。其它室内方法有：粒度分析、重矿物分析、不溶残渣分析、差热分析、化学分析、光谱分析等。较新的测试手段：阴极发光、稳定同位素、扫描电镜、X衍射、图像分析、电子探针、原子吸收光谱、红外光谱等。在油田区，地下地层和沉积相以圈定油气储集层的重要手段：如利用测井曲线、地震资料进行岩性和沉积相分析（测井相分析、地震相分析）。,室内研究方法,地震剖面与环境解释,第五节 沉积岩石学的
19、历史、现状与发展趋势,（一）沉积岩石学的诞生与发展1. 18世纪下半叶以前来自生活生产的感性认识2. 18世纪下半叶近代地质学建立的初期（“水成派”、“火成派”大争论） 3. 19世纪20世纪60年代沉积岩石学发展成独立学科1850年，Sorby将显微镜应用于沉积岩研究中，标志着沉积岩石学作为一门独立学科而产生。20世纪上半叶沉积岩石学的代表作相继问世20世纪中叶两大进展（浊流理论、异化颗粒）促成了近代沉积岩石学4. 20世纪60年代以来沉积学阶段,Henry Clifton Sorby 1826-1908,1849 Microscopical Petrography,1863 Microsc
20、opic Metallurgy,Microspectroscopy,1878 Marine biology,英国地质学家索尔贝,（二）现状与发展趋势1. 充实和完善了岩类学2. 扩大和完善沉积作用机理 描述性成因性 定性半定量定量（计算机） 3. 加强成岩作用研究4. 新学科蓬勃发展，多学科交叉渗透碎屑岩岩石学、碳酸盐岩岩石学、火山碎屑岩岩石学、化石岩石学等。沉积动力学、储层沉积学、构造沉积学、层序地层学、测井沉积学、有机地球化学等。5. 局部研究全球研究6. 现代沉积研究与人类生存与发展,第六节 沉积岩的分类,根据沉积岩原始沉积物质成分的来源：,主要由母岩风化产物组成的沉积岩,主要由火山碎屑物质组成的沉积岩,主要由生物遗体组成的沉积岩,沉积岩的概念及其形成条件？沉积岩的形成要经历哪几个过程？沉积岩的基本特征？沉积岩石学及岩相古地理概念及其发展历史？沉积岩的分类？,复习： 第一章 绪论,
