沉积岩石学:11 其它内源沉积岩及附生岩

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1、 沉积岩石学沉积岩石学第十一章 其它内源沉积岩及附生岩第一节 铝、铁、锰质岩第二节 磷质岩第三节 蒸发岩第四节 附生岩1、铝质岩 铝质岩是一种在化学成分上富含Al2O3,并主要(通常都大于50%)由铝矿物(铝的氢氧化物)组成的沉积岩类。其化学成分的特点应为Al2O3SiO2,如果在铝质岩中Al2O340%,Al2O3SiO221时,即成为铝土矿。(1)化学成分:化学成分复杂易变,其主要成分是Al2O3、SiO2、Fe2O3、FeO、TiO2和H2O,次要成分有CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、S等,同时还含有各种稀有元素及微量元素如Ga、Ge、U、V、Cr、Ni等。(2)矿物成分:主

2、要矿物成分是铝的氢氧化物,如三水铝石Al(OH)3、一水软铝石-AlO(OH)、一水硬铝石-AlO(OH),其次是各种粘土矿物、石英、玉髓和少量的重矿物。此外,还有自生矿物如菱铁矿、方解石、沸石、氧化铁和氢氧化铁等。一、铝、铁、锰质岩的成分特征铝土矿豆状铝土矿水铝石呈黄褐色的细粒集合体硬水铝石三水铝石硬水铝石铝土矿堆积型铝土矿砾状铝土矿寒武系灰岩、太原组底部铁质条带、铝土矿、铁质条带、灰岩2.铁质岩 由于铁是地壳中最丰富的元素之一,因此习惯上只将含铁量大于15%的沉积岩称为铁质岩(据H.L.James,1966)。如果铁的品位达到了工业可采要求(如赤铁矿石30%、菱铁矿石25%)即成为铁矿石。

3、(1)化学成分:铁质岩的化学成分包括:主要成分Fe;有用的混入成分Mn、V、Ni、Co、Cr等;有害的混入成分S、P、As等;成渣的氧化物SiO2、Al2O3、CaO、MgO;挥发成分CO2、H2O。(2)矿物成分:氧化物类磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)、水赤铁矿(Fe2O3nH2O)、针铁矿FeO(OH)、褐铁矿Fe2O3nH2O。鲕绿泥石与赤铁矿以纹层的方式构成鲕粒鲕状赤铁矿岩 矿化木:矿化木:主要矿物:赤铁矿;结构:鲕状结构;备注:保存原有植物的形态特征赤铁矿褐铁矿黄铁矿磁铁矿FeS2 等轴晶系菱铁矿铁矿开采球状菱铁矿的镜下特征本溪组沿奥陶系风化孔洞充填的铁质页岩3.锰质岩

4、锰质岩是以锰的化合物为重要造岩矿物的沉积岩类。(1)化学成分:锰质岩的化学成分除锰以外,还有较多的Al2O3、SiO2、CaO、MgO、BaO等,而最特征是普遍含有较多的Fe,此外,还有少量的T、Co、V、Ni、Cu、Pb、Zn、Mo、Sn等。Al2O3主要为粘土矿物的化学组分,SiO2在岩石中则以蛋白石、玉髓、石英出现,或存在于粘土矿物中。(2)矿物成分:含锰的矿物主要有锰的氧化物及氢氧化物、锰的碳酸盐,以及少量锰的磷酸盐、硫化物、硼酸盐等。常见的锰矿物氧化锰矿物:软锰矿、硬锰矿、水锰矿、褐锰矿碳酸锰矿物:锰方解石、锰菱铁矿、菱锰矿磷酸锰矿物 硼酸锰矿物广西大新锰矿广西大新锰矿海相沉积锰质岩

5、:分布于古陆边缘的浅海近岸地带,矿层位于沉积间断面上的海侵层序的底部。矿体呈层状或透镜状,层位稳定。世界上一些大型锰矿,如苏联尼柯波尔第三纪锰矿床,澳大利亚葛罗特白垩纪锰矿床均属此类。我国此类矿床的已知成矿时代有前震旦纪、震旦纪、奥陶纪、泥盆纪、二叠纪和三叠纪。湖相沉积锰质岩:可构成小型矿床,主要产于第四纪地层中,成因与热泉有关。现代海洋沉积铁锰结核:铁、锰结核在太平洋、大西洋、印度洋洋底有广泛分布。呈球状、半球状、饼状或不规则状,由核心和含矿包壳组成。核心的成分经常是熔岩和火山碎屑岩,结核的包壳呈同心圆状构造,主要由铁锰氧化物组成。来自洋底的铁锰结核,一般呈土黑色。在铁锰结核中还含有可综合利

6、用的Cu、Co、Ni、V等元素,因而有很大的经济意义。世界大洋锰结核矿分布大洋底获得的巨大锰结核锰结核现代海洋中的沉积锰结核大小大小:不一,不一,1mm-1mm-几十几十cmcm至至1m1m形态形态:不规则,饼状、球状等,同心构造明显不规则,饼状、球状等,同心构造明显相对密度:2-32-3分布深度:3600-4000m3600-4000m,个别达个别达10000m10000m生长速度生长速度:相当慢,相当慢,1mm/my1mm/my二、铝、铁、锰质岩的结构特征 铝、铁、锰质岩的结构特点可大体和碳酸盐岩类比,也具有很重要的成因标志。其结构分类如下表所示 从表中可以看出,铝、铁、锰质岩的结构按成因

7、可以分机械的、化学的、生物的和成岩后生及次生淋滤的等四种。机械成因的粒屑结构和碳酸盐岩的粒屑结构相似,主要由粒屑和填隙物组成,粒屑包括铝、铁、锰质岩的内碎屑、包粒(豆粒、鲕粒)、团粒(球粒)和团块等,填隙物主要为泥晶基质,其成分通常和颗粒相同。根据粒屑和泥晶的相对含量,可以划分为粒屑结构(泥晶50%)、粒屑-泥晶结构(泥晶为5090%)、泥晶结构(泥晶90%)。三、铝、铁、锰质岩的岩石类型及地质分布1.铝质岩 铝质岩按成因可以分为二种主要类型,即红土型铝质岩和沉积型铝质岩。(1)红土型铝质岩:红土的矿物成分有铁质的、高岭石质的、铝土质的和混合型的。铝质红土主要是三水铝石所组成。(2)沉积型铝质

8、岩:红土化作用所形成的铝土物质,经流水以碎屑或胶体溶液的方式搬运到海、湖盆边缘沉积下来即形成沉积型铝质岩。(3)铝质岩的地质分布:我国的铝质岩和铝土矿分布很广,红土型铝质岩(铝土矿)主要产于第四纪玄武岩的风化壳中。沉积型铝质岩(铝土矿)则分布更广,如华北、东北、西南的石炭、二叠纪地层中的铝土矿床山东淄博、河南巩县、河北唐山、辽宁本溪、贵州修文等都十分有名。最近在广西平果发现的大型堆积铝土矿则是产于岩溶剥蚀面上的第四纪沉积物中,矿石质量很高。在空间上,我国沉积型铝质岩(铝土质)都是分布于构造上相对稳定的地区,并紧邻古陆或长期侵蚀区的边缘。2.铁质岩 铁质岩按所含铁矿物组分可以分为硫化铁质岩、氧化

9、铁质岩、碳酸铁质岩和硅酸铁质岩等四类。(1)硫化铁质岩:最主要的铁矿物是白铁矿和黄铁矿,而且都是在成岩阶段形成的。通常在岩石中它们仅是伴生组分,有时也可以成为黑页岩、黑色板岩和黑色灰岩的重要组分。(2)氧化铁质岩:这是铁质岩的最主要类型,常见者具鲕状结构。鲕状褐铁矿岩主要分布于中生界和第三系,鲕粒主要为褐铁矿,还可以有由褐铁矿与鲕绿泥石或菱铁矿形成交替的同心圈者,后者是成岩后生期的交代产物。(3)碳酸铁质岩:主要的含铁矿物是菱铁矿。菱铁矿常与燧石共生构成燧石碳酸铁质岩。还可有菱铁矿交代鲕粒石灰岩,或于碎屑岩、石灰岩和粘土岩中呈结核状产出的碳酸铁质岩。菱铁矿还可以组成鲕绿泥石和褐铁矿鲕粒的基质。

10、、(4)硅酸铁质岩:主要的含铁矿物是鲕绿泥石。鲕绿泥石铁质岩是寒武纪以后一种很重要的铁质岩类型,常与鲕状赤铁矿岩过渡或形成互层。(5)铁质岩的地质分布:我国沉积铁矿床见于前寒武纪、古生代、中生代和新生代的地层中,分布十分广泛。3.锰质岩 根据含锰岩石的种类不同,锰质岩可以分为锰质粘土岩、锰质碳酸盐岩、锰质碎屑岩和锰质硅质岩。(1)锰质粘土岩:主要为锰质的黑色页岩、粉砂质页岩、硅质页岩和钙质页岩。常呈黑色、暗褐色、紫红色等。(2)锰质碳酸盐岩:包括锰质灰岩、锰质硅质灰岩、锰质白云岩。锰矿物主要为菱锰矿、钙菱锰矿、锰方解石等,常呈致密块状、团块状、条带状和星散状产出。(3)锰质碎屑岩:主要为锰质粉

11、砂岩,部分为锰质砂岩。锰矿物为硬锰矿、软锰矿和水锰矿,它们在岩石中常呈胶结物的形式出现。(4)锰质硅质岩:矿物成分主要为玉髓和蛋白石,含有锰的氧化物。一部分和锰质粘土岩共生,更多的还是和杂色的中基性火山碎屑岩或凝灰岩一起产出,岩石常具有层纹状结构。(5)锰质岩的地质分布:锰质岩的物源主要是大陆的风化产物和海底火山活动的产物。其成矿的主要环境是海相,次为湖泊及沼泽相。海相锰质岩产于古陆边缘的、水流受限制的陆缘浅海或浅海陆棚地带。第一节 铝、铁、锰质岩第二节 磷质岩第三节 蒸发岩第四节 附生岩 含磷的沉积岩,按其磷的含量可以分为三种,即含磷沉积岩(P2O58%)、磷质岩(P2O5:818%)和磷块

12、岩(P2O518%)。鲕状磷块岩砾状磷块岩形态各异的磷结核 一、磷质岩的结构、构造特点 磷质岩的结构构造特点与碳酸盐岩极为相似,其结构类型按成因亦可分为四大类、即:机械成因的、化学成因的、生物成因的和次生成因的。1.机械成因的结构 机械成因的结构具粒屑结构特点,按岩石中泥晶(0.003mm)含量分为粒屑结构(泥晶50%)、粒屑-泥晶结构(泥晶为9050%)、泥晶结构(泥晶90%)。粒屑类型有内碎屑、包粒、团粒(球粒)、团块和骨屑五种。(1)内碎屑按其颗粒大小分为:砾屑(直径2mm)、砂屑(20.05mm)、粉屑(0.050.03mm),分别形成了磷质砾屑结构(或磷质砾屑泥晶结构)、磷质砂屑结构

13、(或磷质砂屑泥晶结构)、磷质粉屑结构(或磷质粉屑泥晶结构)。(2)磷质包粒结构:也可以分为包粒结构和包粒泥晶结构两种。包粒直径大于2mm者称豆粒,小于2mm者称鲕粒。(3)磷质团粒:呈圆形或卵圆形,内部结构均一,主要磷矿物为胶磷矿或泥晶磷灰石,其粒度通常为0.10.03mm。(4)磷质团块:是具有不规则外形的复合颗粒,粒度一般为0.10.3mm,内部结构也不均一。团块内的颗粒可以是团粒、鲕粒、内碎屑和骨屑等,团块内的颗粒和胶结物都是磷酸盐质的。鲕状磷块岩 砾状磷块岩 砂状磷块岩砂质砾屑磷块岩条带状含磷硅质白云岩砂质碎屑磷块岩(主要由胶磷矿砂粒组成)(5)骨屑结构主要是由磷酸盐质的生物骨骼或生物

14、介壳堆积形成的,常见的磷质生物如软舌螺、舌形贝等,它们可以是完整的或为碎屑。(6)填隙物:粒屑磷块岩的填隙物包括泥晶基质和胶结物,二者除了在成因上不同外,在矿物成分上常见有碳酸盐(白云石、方解石)、磷酸盐及二氧化硅。2.化学沉积成因的结构 可分为微晶结构及胶状结构两种。磷质微晶结构是由0.030.004mm的磷灰石组成,反映了原地磷酸盐胶体化学沉淀的特点,并由胶体陈化脱水而形成。3.生物成因的结构 可分为骨骼结构、隐藻结构的鸟粪石三类。磷酸盐隐藻结构,如各种形态的磷质叠层石、核形石、凝块石以及磷酸盐藻泥结构,其含磷矿物主要为胶磷矿、隐晶微晶的碳氟磷灰石。4.成岩后生作用形成的结构 这类结构有交

15、代结构及重结晶结构。通常是磷酸盐交代硅质或碳酸盐质岩石而形成各种交代结构,常见者有交代假象结构、交代残余结构及交代溶蚀结构。二、磷质岩的岩石类型 根据磷质岩的结构成因特点,可以划分为机械成因的、化学及生物化学的、生物的以及重结晶与交代的磷质岩等四大类。1、机械成因的磷块岩类 是由各种磷酸盐粒屑如内碎屑、包粒、团粒、骨屑、团块以及泥晶基质组成的磷块岩类。按粒屑和泥晶的比例可以划分为粒屑磷块岩、粒屑泥晶磷块岩、泥晶磷块岩。各种粒屑磷块岩的特点如下:(1)内碎屑磷块岩:按粒度还可细分为砾屑、砂屑和粉屑三种磷块岩,其中以砂屑磷块岩最为常见。颗粒成分主要是胶磷矿砂、其次为磷质鲕粒、复鲕的碎屑组成。(2)

16、包粒磷块岩:按包粒特点可分为豆粒、鲕粒、表鲕以及复鲕的磷块岩。(3)团粒磷块岩:团粒的矿物成分为胶磷矿,呈浅棕色,含有机质,有时也显模糊的同心圈结构。(4)团块磷块岩:团块为磷酸盐质,多呈葡萄状,其边缘有呈磨蚀状的或未经磨蚀状的轮廓。(5)骨屑磷块岩:粒屑都是磷酸盐质的骨骼碎屑,如软舌螺、舌形贝等。2、化学或生物化学磷块岩类 这类磷块岩是由化学或生物化学作用形成的,具有原地磷酸盐胶体化学沉积的特点,岩石由胶状或超微晶粒的磷灰石(或胶磷矿)组成,多呈淡褐色和棕色。3、生物磷块岩 主要为藻礁磷块岩,可以分为瘤状藻和聚环藻两种类型。瘤状藻磷块岩由呈不规则的云彩状和球状环带的磷酸盐组成。4.次生及重结

17、晶磷块岩 主要是指分散状磷酸盐经风化淋滤富集、重结晶或交代其它岩石形成的结晶磷块岩。三、磷块岩的地质分布 1、震旦纪晚期到寒武纪早期,主要的聚磷区为亚洲(苏联的中亚地区、蒙古、中国、朝鲜、印度、越南)及澳大利亚。2、二叠纪成磷期,主要聚磷区如北美中部、科迪勒拉冒地槽与地台的过渡带上。3、白垩第三纪成磷期,主要聚磷中心为欧洲南部、北非地中海沿岸和北美东海岸。第一节 铝、铁、锰质岩第二节 磷质岩第三节 蒸发岩第四节 附生岩一、概述 蒸发岩或盐岩,是指由于含盐度较高的溶液或卤水,通过蒸发作用产生化学沉淀而形成的岩石。化学沉淀的盐类沉积经破碎再沉积后,则可形成粒屑蒸发岩。1、蒸发岩的化学组成主要是:钾

18、、钠、钙、镁的氯化物、硫酸盐、硼酸盐及钠、钾的硝酸盐等。2、蒸发岩的结构、构造结构:按成因分为原生结构和次生结构构造:原生的:致密块状构造、微层状构造、条带状构造、波痕、交错层理、粒序层理等。次生的:网状构造、泉华构造、角砾状构造、皱纹状构造、多孔状构造。粒状变晶结构:颗粒的大小不定,石膏岩的粒度通常较小,而盐岩较粗大。石膏石膏石盐石盐纤维状结构:为平行状的和杂乱排列的,例如石膏岩脉中纤维状石膏晶体常常是垂直脉壁平行的,在被交代的结核中细小的纤维状矿物晶体常呈杂乱分布。柱状、放射状等结构:在硬石膏岩中见到,硬石膏晶体呈平行的柱状、放射状排列以及呈扇状排列,有时也无一定方向。硬石膏晶体的边缘常不

19、规则,周围常充填有细粒白云石。碎屑结构中碎屑物常是具磨圆状的石膏,有时还可观察到粒序层理,碎屑间的填隙物含量不定。蒸发岩的构造常见的有:均匀块状构造、层理构造、条带状构造、角砾状构造、结核状构造、变形构造。此外还常见不均匀构造,其种类繁多,反映了蒸发岩在成岩一后生阶段复杂的变化。均均匀匀块块状状条条带带状状蒸发岩的构造常见的有:均匀块状构造、层理构造、条带状构造、角砾状构造、结核状构造、变形构造。此外还常见不均匀构造,其种类繁多,反映了蒸发岩在成岩一后生阶段复杂的变化。结结核核状状塑塑性性变变形形二、主要岩石类型 按主要盐类矿物的不同,可有石膏和硬石膏岩、石盐岩和钾镁盐岩。1、石膏(CaSO4

20、.2H2O)和硬石膏(CaSO4)主要是单矿物岩,有时是石膏-硬石膏岩。混入物常有白云岩、石盐、天青石、黄铁矿和各种硅质矿物。常可以和碳酸盐岩或石盐岩形成混积岩。一般认为从浓缩卤水中沉淀的原生硫酸钙矿物是石膏,即在30以下时,当海水含盐度提高3.55倍,石膏就开始沉淀。石膏和硬石膏岩常具有粗粒到细粒的结晶粒状结构。在构造上常有发育很好的纹层状构造,有时具交错层。此外,石膏和硬石膏还常呈结核状出现,而这种结核状的硬石膏反映了潮上坪或沙漠干盐湖的成因特点。石膏纤维石膏,具有明显的丝绢光泽石膏白云石呈细小粒状分散在石膏之中硬石膏硬石膏硬石膏有显微镜下呈现鲜艳的色彩(三级绿干涉色)2.石盐岩 主要矿物

21、成分为石盐,含少量其它的氯化物、硫酸盐、粘土、有机质和铁的化合物等。一般为块状及粗粒结晶结构,由于机械再沉积作用可形成粒屑结构。岩盐中常可见纹层状构造及共生的石膏、硬石膏互层。3.钾镁盐岩 主要矿物成分为钾石盐、光卤石、钾盐镁矾、杂卤石等,常和石盐岩共生。三、地质分布 自古生代开始直到现代,每一地质时期都有蒸发岩沉积,但各时期的成盐规模和程度不同,世界上主要的成盐时期是寒武纪、志留纪、泥盆纪、二叠纪、三叠纪和第三纪。而我国的主要成盐期是三叠纪、白垩纪和第三纪,其次是奥陶纪。中国已探明的石膏矿储量居世界首位 石膏用途很广:做豆腐要用石膏:著名中药“白虎汤”里,石膏是主药,治疗急性高热、口渴烦躁有

22、很好的疗效;牙科医生用石膏做牙床模型;外科医生给骨折病人正位固定也用石膏;建筑上将石膏煅烧所得的灰泥石膏,用于涂抹天棚、木板、檐板和印花地板、窗框、窗台、台阶、墙檐等;脱去结晶水而成熟石膏,是艺 术家理想的雕塑材料。第一节 铝、铁、锰质岩第二节 磷质岩第三节 蒸发岩第四节 附生岩(自学)铜矿物常作为次要矿物附生于砂岩、页岩、泥灰岩及碳酸盐岩中。附生岩类一、铜质岩 对铜质岩和其矿床的分类,人们有着不同的意见,根据它所依附的母岩,库洛克斯(Cuillowx,1974)分为以下几种:1)黄铁矿型沉积铜矿床与火山岩伴生,如日本的黑矿;2)含铜页岩和含铜泥灰岩;3)含铜砂岩(红层铜矿)。自然铜黄铜矿晶体蓝铜矿标本孔雀石二、沸石质岩三、海绿石质岩 沸石是沉积岩中常见的一种硅酸盐矿物,在非海相的盐、碱环境的沉积物中最丰富。

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