第一章 绪论
1、简述沉积岩的概念及基本特征。
沉积岩是组成岩石圈的三大类岩石(岩浆岩、变质岩、沉积岩〕之一。它是在地壳表层 的条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分，经搬运作 用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。 “地壳表层”是指大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈的上层。它是包围地 球表面的一个圈层，沉积岩就生成在这个层圈中，所以可以把它称为沉积岩生成圈或沉积 圈。 地壳表层的温度变化范围不大。绝大部分沉积岩形成的压力在0.1 一2MPa(1一20atm)的范围内。 水和大气是母岩风化的主要营力，也是母岩风化产物以及火山物质等搬运的主要介质 绝大多数沉积岩都是在水体中沉积的生物作用和生物化学作用也是沉积岩形成的重要因素。有的沉积岩.如生物礁石灰岩、硅藻岩和煤等，主要是由生物遗体形成的，此即所谓的“生物岩”。发育事件沉积作用。
2、简述沉积岩的分布及研究意义。
沉积岩在地壳表层分布甚广，陆地面积的大约四分之3被沉积物（岩）所覆盖着，而海底的面积几乎全部被沉积物〔 岩）所覆盖。 但从体积而言，沉积岩约占岩石圈体积的5 % , 而岩浆岩及变质岩约占95 ％。由此可知，沉积岩主要分布在岩心圈的上部和表层部分。至于沉积岩在地壳表层的具体厚度，则变化很大，在沉积岩中蕴藏着大量矿产。
3、简述沉积岩石学的概念、研究内容及研究方法。
沉积岩石学是研究沉积岩的物质成分、结构构造、分类和形成作用，以及沉积环境分布规律的一门科学。 研究内容
l ）全面地研究沉积岩（物）的物质组分、结构、构造、分类命名、岩体产状和岩层之间的接触关系，为阐明其成因与分布规律提供依据。 2 ）探讨沉积岩石的形成机理，包括风化作用、搬运作用、沉积作用以及沉积后的变化等，特别是要研究沉积岩（物）及其中的有用矿产（包括有机可燃矿产中的石油和天然气等）的形成机理、富集和储存规律。3 ）进行古沉积环境和沉积条件分析，根据沉积岩的原生特点以及时空分布和变化特点，用以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 ）全面研究沉积岩的基本特征和沉积条件，可作为地层学、层序地层学、古地理学、地球化学、矿床学、储层地质学以及油气地质学的基础，并不断地为矿产资源普查和勘探提供新的科学依据和信息。
沉积岩的研究方法包括野外和室内两种
野外观察和描述是基础，可以初步鉴定沉积岩的岩性，描述原生沉积构造，测量岩层产状和厚度，确定岩层之间的接触关系及其成因标志，并对所观察到的内容作详细的记录，尽可能的素描、照相和编制相应的图件。根据所获的资料，对沉积岩层的成因、形成条件和含矿性作出初步判断。
在覆盖区的沉积岩研究，最直接的是岩心观察和描述，对重要沉积现象和成矿标志要进行放大素描，并选重点层段进行照相和取样，由于取心段有限，要充分利用测井、录井资料进行岩性、电性、物性和含油气性分析、综合观察和解释，编制岩性——电性关系综合剖面经常使用的侧井曲线是SP 、微电极、感应、自然伽马、密度、声波以及地层倾角测井等。 以油气勘探为重点的室内常规研究土要是以薄片鉴定为主，再辅之一些常规分析，如铸体薄片分析、粒度分析和物性分析等；针对不同的岩类和研究目的，进一步采用扫描电镜、电子探针与能谱、X 衍射、阴极发光、显微荧光、图像分析、包体分析，以及有机指标、粘土矿物和碳、氧、硫等的稳定同位素分析。 20世纪60年代以来，针对我国油气勘探的实际需要，还广泛开展现代沉积考察、室内水槽模拟实验等。20 世纪90年代以来，又建立了河、湖沉积体系的大型水箱模拟实验装置，以及正在建设的成岩模拟实验装置。 这一切试验和技术的使用，都试图从反演和正演两种途径再现沉积物和沉积岩形成的全过程，重溯成层岩石圈形成和成矿的历史、分布规律，从定胜研究向定量研究发展。
4、试述沉积岩石学和沉积学的发展趋势。
1) 充实和发展岩类学
进一步充实和完善广泛分布的正常沉积岩类（如碎屑岩、粘土岩和碳酸盐岩）的成分、结构、构造和分类、命名体系，结合事件沉积作用逐步建立和完善特殊沉积岩类的识别标志和分类命名体系。 2。） 扩大和完善沉积作用机理研究
沉积模拟实验在沉积岩形成作用的研究中具有十分重要的地位。在20 世纪60 年代以来水槽模拟实验基础上，进一步扩大模拟实验装置，完善控制系统，紧密结合各类沉积环境和沉积体系实际，促进沉积学由定性向定量化发展。与此同时，加强现代沉积研究，为沉积地质建模提供更多的可比依据。 3） 加强成岩作用研究
随着人类对金属和非金属矿产资源的大量需求，必须大力提高勘探开发技术水平和效益， 仅依靠传统的沉积成矿理论是不够的。特别是我国油气勘探逐步由中一浅层向中一深层、由高孔渗向低孔渗含油气层系发展，急需解决埋深、温度、压力增加条件下，成岩作用对储层的发育和演化的控制作用，以提高评价和预侧效果。因此，今后必须进一步从反演和 正演两个方面加强成岩作用研究。层控矿床的勘探、评价和预测也需要成岩、成矿理论的支撑。 4 ）多学科的交叉渗透
在学科之间相互渗透已日益普遍的今天，沉积岩石学和沉积学也与一些相关学科交叉，形成了一些新的分支学科，例如沉积学和砂泥运动力学的结合形成了沉积动力学，沉积学与物理、化学、热力学及有机化学结合形成了储层沉积学、有机地球化学，沉积学与地震地层学结合形成了层序地层学，板块构造学与沉积学结合形成矿构造地层学，有机地球化学与沉积一成岩作用理论及层控矿床学结合形成了生物成矿作用的学说和油藏地球化学，沉积学与测井学的结合形成了测井沉积学。今后除了进一步完善上述新学科体系、理论水平、应用范围。还应着眼于21 世纪的高新科技的发展，扩大和发展新的交叉学科。 5） 发展着眼于全球变化的沉积学理论
沉积岩石学和沉积学经过了一个多世纪的不断发展，到20 份纪60 年代，沉积岩类学、沉积形成作用、岩理学等领域已建立了一套公认的理论和方法，但研究工作还仅限于较小范围的沉积作用模式，且主要是研究“正常沉积作用”。20 世纪70～80年代，除岩相古地理学、层序地层学、沉积相和沉积环境、天文地层学、事件地层学等以全球变化为研究对象的领域外，其他领域均有待于沉积学家从整个地壳演化的角度来重新认识沉积作用的规律和各种沉积现象，诸如大洋缺氧事件、大洋分层事件、气候突变事件、星球撞击事件、凝灰沉积事件全球冰川活动事件、生物减少和灭绝事件，以及米兰柯维奇旋回等，已成为沉积的热点问题，现已发展为重要的国际合作项目。 6） 面向下个世纪人类生存问题
1998年4 月在西班牙召开了国际第15 届沉积学大会。该次会议的主题是：随着全球人日的映速增长，伴随自然资源需求的增加，技术快速进步及其对星球学的冲击，预示着一个新的地球历史研究时期即将到来。这一时期，为第四纪后时期（the Post Quaternary），将以地质旋回的“戏剧性”变化为特征。此次会议的决议强调沉积学的重要性，以及它对这一领域的贡献并以此为目标。沉积学研究可以预见这种“戏剧性”的变化和结果及其对星球气候、侵蚀、地貌、地球生命的影响。沉积学在预测自然突变（洪水、海啸及风暴等），恢复不平衡的自然系统（河谷、海滩等），控制和预测污染，矿产资源肋探和扩大，城市垃圾和有毒物质处理，以及工程地质方面将发挥重要的作用。总之，若能在上述主要方面或研究领域中有计划地进一步开展沉积岩石学和沉积学的研究，我国的沉积学必将会有一个更快和更好的发展，必将对国际沉积学界以及整个地质学界作出应有的贡献。
5、试述沉积岩的分类。
沉积岩的分类方案很多。这里，首先根据沉积岩的形成作用（冯增昭，1982 , 1992 ）划分以下大类和基本类型：
l ）主要由母岩风化产物组成的沉积岩；
2 ）主要由火山碎屑物质和深部卤水组成的沉积岩； 3 ）主要由生物遗体组成的沉积岩； 4 ）主要由宇宙物质来源组成的沉积岩。
主要由母岩风化产物组成的沉积岩是最主要的类型，它还可以以根据母岩风化产物的类型（碎屑物质及溶解物质）及其搬运沉积作用的不同（机械的和化学的）再划分为两类：碎屑岩和化学岩及生物化学岩。碎屑岩还可以根据其主要的结构待征（即粒度)，再进一步划分为砾岩、砂岩、粉砂岩和粘土岩。化学岩及生物化学岩还可以根据其主要成分特征，再进一步划分为碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化物岩、硅岩及其他化学岩。主要由火山碎屑物质组成的沉积岩即火山碎屑岩，不可以根据其岩性特征再细分。 主要由生物遗体组成的沉积岩即生物岩或有机岩，还可以根据其
是否可燃，再划分为可燃生物岩（如煤和油页岩）和非可燃生物岩。主要由宇宙来源的陨石组成的沉积岩可称为陨石岩。
第二章 沉积岩的形成与演化
1、沉积岩的形成一般要经过哪几个阶段?
沉积岩的形成及其形成后的演化的全部历史过程大致可分为以下几个阶段，即沉积岩原始物质（主要是母岩的风化产物）的形成阶段、沉积岩原始物质的搬运和沉积阶段（即沉积物的形成阶段）、沉积后作用阶段（其中又包括沉积物的同生作用和准同生作用阶段、沉积物的成岩作用阶段以及沉积岩的后生作用阶段）。
2、何谓风化作用？
风化作用是地壳表层岩石的一种破坏作用。引起岩石破坏的外界因素有温度的变化、水以及各种酸的溶蚀作用、生物的作用、各种地质营力的剥蚀作用等，在这此因素的共同影响下，地壳表层的岩石就处于新的不稳定状态，逐渐地遭受破坏，转变为风化产物。这些风化产物就是最主要的沉积岩的原始物质成分。
3、试述物理风化作用及其影响因素。
岩石主要发生机械破碎，而化学成分不改变的风化作用，称为物理风化作用。引起物理风化作用的主要因素有：温度的变化，晶体生长，重力作用，生物的生活活动，水冰及风的破坏作用。物理风化的总趋势是使母岩崩解，产生碎屑物质，其中包括岩石碎屑和矿物碎屑等。
4、试述化学风化作用中的主要作用及其影响因素。
在氧、水和溶于水中的各种酸的作用下，母岩遭受氧化水解和溶滤等化学变化，使其分解而产引新矿物的过程称为化学风化作用。化学风化作用不仅使母岩破碎，而且使其矿物成分和化学成分发生本质的改变。它们在适当的条件下就形成粘土物质和化学沉淀物质（真溶液及胶体溶液物质〕。
5、简述生物风化作用？
在岩石圈的上部、大气圈的下部和水圈的全部，几乎到处都有生物的存在。故生物，特别是微生物，在风化作用中能起到巨大的作用。生物对岩石的破坏方式既有机械作用，又有化学作用和生物化学柞用；既有直接的作甩，又有间接的作用。
生物的作用可以促进和加速化学风化作用的进行。实环上，几乎所有的化学风化作用均有生物的参与，在许多清况下，岩石的风化作用是由生物的活动开始的，菌类、藻类及其他微生物对岩石的破坏作用十分巨大，它们不仅直接对母岩进行机械破坏、化学分解(吸收某些元素，生成新矿物)，而且个身分泌出的有机酸，有利于分解岩石或吸取某些元素转变成有机化合物，生物对大气组分（如CO2 ,N2 ,O2）也有很大的影响,其也影响着风化作用的强度。
6、试述主要造岩矿物的风化稳定性及其产物。
石英是岩石中的主要造岩矿物。石英在风化作用中稳定性极高，它几乎不发生化学溶解作用，一般只发生机械破碎作用。在长期的风化作用以及搬运和沉积作用的过程中。风化稳定性较低的一些矿物就逐渐地被破环从而相对地减少，而风化稳定性高的石英却逐渐地相对富集起来，因此，石英就成了碎屑沉积岩中的最主要的造岩矿物。
长石的风化稳定性次于石英。在长石类矿物中，钾长石的稳定性较高，多钠的酸性斜长石次之，中性斜长石又次之，多钙的基性斜长石最低。因此，在沉积岩中钾长石多于斜长石。
在钾长石的风化过程中，最先析出的成分是钾，其次是硅，最后才是铝。与此同时， OH或H2O 也参加到矿物的晶格中来。随着钾、硅、铝的逐渐析出和水的加人，原来的钾长石就逐步地转变为水白云母、高岭石、蛋白石和铝土矿。
斜长石的风化情况与钾长石类似。斜长石风化时，除一些成分（如钙、钠、硅等）从矿物中转移出去以外，常形成一些在风化带中相对较稳定的新矿物，如各种沸石、绿帘石、黝市白、蒙脱石、蛋白石、方解石等。
在云母类中，白云母的抗风化能力较强，所以它在沉积岩中相当常见。白云母在风化过程中，主要是析出钾和加入水，先变为水白云母，最后可变为高岭石。黑云母的抗风化能力比白云母差得多。黑云母遭受风化后，钾、镁等成分首先析出，同时加水，常转变为蛭石、绿泥石、褐铁矿等。
橄榄石、辉石、角闪石等铁镁硅酸盐矿物，它们的抗风化能力比石英、长石、云母都低得多，其中以橄榄石最易风化，辉石次之，角闪石又次之， 这些矿物在风化产物中保留较少，故在沉积岩中较少见。 这些矿物在遭受风化时铁、镁、钙等易溶元素首先析出，硅也部分或全部地析出，大部分元素呈溶液状态流失走，一部分元素在风化带中形成揭铁矿、蛋白石等。
各种粘土矿物（如高岭石、蒙脱石、水云母等），本来就是在风化条件下或者沉积环境中生成的，在风化带中相当稳定。但是，在一定的条件下，它们也还会发生变化，转变为更加稳定的矿物，如铝土矿、蛋白石等。
各种碳酸盐矿物（如方解石、白云石等），风化稳定性甚小，很易溶于水并转移，因此在碎屑沉积岩中很难看到它们。只有在干旱的气候条件下，在距母岩很近的快速搬运和堆积的沉积物中，才可能看到由它们组成的岩屑。 各种硫酸盐矿物（如石膏、硬石膏）、硫化物矿物（如黄铁矿）、卤化物矿物（如石盐）等，它们的风化稳定性最低，最易溶于水，多呈真溶液状流失走。
最后，在岩浆岩及变质岩中常见的一些次要矿物或副矿物，其风化稳定性的差别是很大的风化稳定性较大的一些次要矿物和副矿物，如石榴石、锆英石、刚玉、电气石 、锡石、金红石、磁铁矿、榍石、十字石、蓝晶石、独居石、红柱石等，在沉积岩中常作为碎屑重矿物出现。
7、试述花岗岩、玄武岩的风化作用阶段及其风化产物。
以明显地看出：在风化带中，角闪石大部分消失；黑云母变化也很强烈，主要变为蛭石；奥长石变化很大以至基本消失；相反微斜长石和石英则基本上没有发生什么变化，因此在机械残余的碎屑矿物中，它们的相对含量就增高了；氧化铁及粘土矿物是新生成的化学残余矿物；白云石可能是成岩作用的产物，因为上覆的土壤中没有发现白云石；各种副矿物未发现，原因尚不很清楚。
火山岩及火山碎屑岩由于含有相当的甚至大量的玻璃质或火山灰，故其风化速度大都相
当快，如玄武岩在遭受风化时，除一部分易溶元素流失外，常形成蒙脱石、高岭石 、铝土矿、褐铁矿等化学残余矿物；如风化较彻底，则可形成风化残余的富铁的红土层。
8、试述母岩风化过程中元素的转移顺序及母岩风化的阶段性。
根据实际观察，得知Cl , S 等元素在矿物的风化过程中最易析出，最易溶于水，最易呈溶液状态流失走；Ca，Na，Mg , K 等元素次之；Mn ，Fe，Si , A1 等元素最差。这些元素的转移能力相差达几千倍。矿物的风化稳定性正是由这些元素的化学性质决定的。
l）破碎阶段（Ⅰ) ：以物理风化作用为主形成岩石或矿物的碎屑。
2）饱和硅铝阶段（Ⅱ）：其特点是以岩石中的氯化物和硫酸盐将全部被溶解为特点，首先带出Cl- 和SO42- ，然后在CO2 和H2O 的共同作用下，铝硅酸盐和硅酸盐矿物开始分解，游离出碱金属和碱土金属（K+ ，Na+ ，Ca2+ ，Mg2+）盐基，其中Na+ 和Ca2+ 的流失比K 和Mg 要快些。这些析出的阳离子组成弱酸盐，使溶液呈碱性或中性反应，并使一部分SiO2 转人溶液。此阶段中形成胶体粘土矿物一一蒙脱石、水云母、拜来石、绿脱石等。同时，溶解比较差的碳酸钙开始沉积。
3）酸性硅铝阶段（Ⅲ) ：几乎全部盐基继续被溶滤掉，SiO2 进一步游离出来，因此，碱性条件逐渐被酸性条件所代替。 Mg2+ 和 K+ 的再次淋滤出使得上个阶段所形成的矿物（蒙脱石、水云母）又被破坏而形成在酸性条件下稳定的，不含K , Na ，Ca ，Mg 盐基的粘土矿物—— 高岭石、变埃洛石等。通常，将达到此阶段的风化作用称为粘土型风化作用。
4）铝铁土阶段（Ⅳ) ：是风化的最后阶段。在此阶段，硅酸盐矿物被彻底地分解，全部可移动的元素都被溶液带走，主要剩下铁和铝的氧化物及一部分二氧化硅。它们呈胶体状态在酸性介质中聚集起来，在原地形成水铝矿、褐铁矿及蛋白石的堆积。由于它是一种红色疏松的铁质或铝质土壤，所以也称为红土。达到此阶段的风化作用，通常称为红土型风化作用。上述四个阶段是一般的完整的风化过程，但在同一地区不一定都进行到底。风化作用的阶段常受母岩岩性、气候、地形等因素所控制。
9、试述母岩风化产物的类型。
1 碎屑残留物质 这主要是指母岩的岩石碎屑或矿物碎屑。在风化作用的第一阶段，这种碎屑残留物质最
发育；到第四阶段这种物质就很少了，只有那些风化稳定性最高，极难风化的石英，才可能保留下来，这种物质在初始阶段大都残留在母岩区，后来就可能被各种营力搬运走。
2 新生成的矿物 这主要是指在风化作用过程中新生成的一些矿物，如水云母、高岭石、蒙脱石、蛋白石、铝土矿、褐铁矿等。这些物质在初始阶段也大都存在于母岩的风化带中，所以也常称为“化学残余物质”，后来，它们也将被各种营力搬运走。
3 溶解物质 这主要是指母岩在化学风化作用过程中被溶解的那些成分，如Cl , S ，Ca ，Na ，Mg， K，，St ，Al ， P 等。这些物质大都呈真溶液或胶体溶液状态被流水搬运走，转移到远离母岩区的湖泊或海洋中去。
10、何谓风化壳？有何地质意义？
地壳表层岩石风化的结果，除一部分溶解物质流失外，其碎屑残余物质和新生成的化学残余物质大都残留在原来岩石的表层。这个由风化残余物质组成的地表岩石的表层部分，或者说已风化了的地表岩石的表层部分，就称为风化壳或风化带
风化壳的厚度取决于气候、地形、构造等许多因素。一般说来，在气候潮湿、地形平坦、构造活动比较稳定的地区，风化作用较强，剥蚀作用较弱，风化残余物质易于保存，故风化壳厚度较大。在相反的条件下，风化壳厚度就较小，以至为零。古风化壳有很大的地质意义和经济意义，因为它是地壳上升、沉积间断、不整合的重要标志，是古气候、古地理分析的重要依据，也是当前划分层序地层界面的主要标志，其中常蕴藏着一些重要的金属和非余属矿床（如高岭石矿、铝土矿、铁矿、镍矿等）。在占风化壳中还可以形成油气藏。
11、何谓母岩风化成熟度（成分成熟度、结构成熟度）？
12、试述碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用？
碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积，主要与水的流动状态关系密切，是层流还是紊流，是急流还是缓流，还与碎屑颗粒的本身特点（如大小、相对密度、形状等）有关系。由雷诺公 式和佛罗德公式可看出，流水搬运碎屑物质过程中水流状态的变换，在很大程度上取决于；流速，其次与水的密度、粘度、水深、水量、边界条件等因素有关。可见碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用受多种因素的影响和制约。
1 ）搬运方式
流水搬运碎屑物质的方式（即碎屑载荷的形式）主要有两种，即推移搬运（或滚动搬 运）和悬浮搬运（或悬移搬运）。前者也可称为推移载荷，后者也可称为悬浮载荷。至于跳跃搬运，其基本上属于推移（或滚动）搬运。较粗的碎屑大都沿流水的底部呈移动、滚动或跳跃式地前进。较细的碎屑（如粉砂和粘土）在流水中常呈悬浮状态搬运。
2 ）机械沉积作用 如前所述，已处于搬运状态的碎屑物质，在一定的条件下，主要是当流水的动力不足以 克服碎屑颗粒的重力时，碎屑物质就会沉积下来。
3）碎屑物质在流水被搬运过程中的变化
首先是成分上的变化。作为母岩风化产物的碎屑物质，它们的风化稳定性的差别是很大的在母岩的风化作用过程中，尚未彻底风化的那些不稳定成分，在流水的搬运作用过程中还要继续地遭受风化或破坏，或着转变为更稳定的新矿物。引起这种变化的主要因素是流水以及流水中各种酸的溶蚀作用。因此，随着碎屑物质被流水搬运的时间和距离的增长，其中的不稳定成分就逐渐减少，稳定成分则相应地增多，同时其成分也就变得更加简单了。与此同时，碎屑的粒度也逐渐地变小。与此同时，碎屑的圆度也逐渐地变好，碎屑的球度也有所增加，但这一变化常不够明显， 总之，碎屑物质在流水搬运过程中，其不稳定成分逐渐变少，粒度逐渐变小、圆度逐渐变好。这是变化的总趋势。搬运的时间及距离越长，这些变化就越明显。碎屑物质在流水搬运过程中的这此变化都会在碎屑沉积物及碎屑沉积岩的岩性特征上反映出来。
4 ）．碎屑物质在流水搬运及沉积作用过程中的分异作用