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一、沉積巖及其形成過程
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（一）沉積巖,sedimentary rocks
是在地表或地表不太深的地方,，在常溫,、常壓下，由風化作用,、生物作用等形成的物質(zhì),，經(jīng)過搬運、沉積,、成巖而形成的層狀地質(zhì)體,。
沉積巖分布廣，大陸表面約有75％覆蓋著沉積巖,，其中最大厚度達13km,，平均厚度約為1.8km,；大洋底部幾乎全被沉積物或沉積巖所覆蓋，其厚度為0.2～3km,，平均厚度約為1km,。
沉積巖的種類很多，但分布最多的是頁巖,，其次是砂巖和石灰?guī)r,，它們占沉積巖總量的95%以上。
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（二）沉積巖的形成過程
沉積巖的形成一般都經(jīng)過風化,、搬運,、沉積、成巖四個過程,。
1,、風化階段沉積物質(zhì)的來源
地表或接近地表的巖石，由于溫度變化,、水,、氧和生物等作用，在原地發(fā)生破壞崩解,，逐步破碎成大大小小的碎屑物質(zhì),，巖石中有的成分被溶解，有的則生成新的礦物,，這些破碎溶解的物質(zhì),，就成了沉積巖形成的主要物質(zhì)來源。另外還有一些火山碎屑,、深部的熱鹵水,、溫泉噴出物等深源物質(zhì)和隕石、宇宙塵埃等宇宙物質(zhì),。
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2,、搬運階段
原有的巖石經(jīng)風化后形成的產(chǎn)物，除了一部分殘留在原地外,，絕大多數(shù)被水,、風、冰川,、海洋及生物等搬運到其它地方,。物質(zhì)的搬運一般可分為三種方式：
（1）機械搬運：碎屑物質(zhì)在水、風,、冰川或重力流中被搬運,。
（2）化學搬運：一些母巖風化產(chǎn)物溶解形成真溶液或膠體溶液被攜帶搬運。
（3）生物搬運：生物作用的生物殘骸和分泌物的堆積。
3,、沉積階段
巖石碎屑物地被搬運途中,，由于搬運力的減弱，比如水流或風力速度降低,、冰川熔化以及其它因素的影響,，被搬運的物質(zhì)逐漸沉積下來，形成松散沉積物,。與搬運相對應的,，沉積方式也有三種：
（1）機械沉積：機械搬運帶來的碎屑物質(zhì)，由于搬運能力減弱而沉積下來,。
（2）化學沉積：化學搬運來的物質(zhì)通過化學作用形成難溶的物質(zhì)或通過膠體凝聚進行沉積,。
（3）生物沉積：生物的殘骸和分泌物的沉積。
4,、成巖階段
沉積后的松散沉積物,，在一個新的改變了的環(huán)境中，再經(jīng)過一系列的變化,，最后固結(jié)成堅硬的沉積巖的過程,，稱為成巖作用。成巖作用主要有以下幾種：
（1）壓實作用：在上覆地層負荷力作用下,，進行的脫水、體積減小,、孔隙度和滲水率降低,，固結(jié)成巖的作用。
（2）壓溶作用：上覆地層的負荷力或構造壓力,，超過孔隙水的靜水壓力,，產(chǎn)生壓溶現(xiàn)象，這種成巖作用,，稱為壓溶作用,。
（3）膠結(jié)作用和固結(jié)作用：在松散沉積物孔隙之間，一些礦物（硅,、鈣,、鐵、粘土等）沉淀,、膠結(jié),、固化成堅硬巖石。
（4）重結(jié)晶作用：沉積物中,，非晶質(zhì)或微小的晶質(zhì)顆粒,，它們在溶解及固體擴散等作用下，非晶質(zhì)物質(zhì)沉淀成晶體，原來細小的晶質(zhì)物質(zhì)長大的作用方式,。
（5）交代作用：沉積期后演化過程中,，沉積物（沉積巖）中，某種礦物被化學成分不同的另一種新礦物所取代的現(xiàn)象,。
（三）沉積巖的形成環(huán)境
按照地球表面的自然地理分區(qū),，把沉積環(huán)境分為大陸環(huán)境、海洋環(huán)境以及與海洋和大陸都有聯(lián)系的過渡環(huán)境,。大陸沉積環(huán)境又分出山麓環(huán)境,、冰川環(huán)境、沙漠環(huán)境,、河流環(huán)境,、湖泊環(huán)境和沼澤環(huán)境；過渡沉積環(huán)境可分出三角洲環(huán)境,、瀉湖環(huán)境和河口灣環(huán)境,；海洋沉積從海岸向海的方向大致分出濱海、淺海和半深海環(huán)境和深海環(huán)境,。
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二,、沉積巖的特征
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（一）沉積巖的總體特征
（1）具有成層狀構造；
（2）在地表或地表不太深的地方成巖,；
（3）化學礦物大量存在,，并含有機質(zhì)；
（4）含生物化石,。
（二）沉積巖的物質(zhì)成分
1,、化學成分
沉積巖中的平均化學成分總體上和巖漿巖差別不大，這是由于沉積巖基本上是由巖漿的風化產(chǎn)物所組成,，但仍有些不同：
（1）總鐵含量大體相等,，但沉積巖中Fe3+高于Fe2+，這主要是由于沉積巖的形成處于一個氧化的環(huán)境中,。
（2）沉積巖中堿金屬的含量較低,，并且Na2O<K2O，這主要是易溶于水而流入海洋,，而一部分K則是形成水云母或被其它粘土礦物吸附而留在了沉積巖當中,。
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（三）沉積巖的結(jié)構和構造
1、沉積巖的結(jié)構
沉積巖的結(jié)構是指組成沉積巖的碎屑顆粒的大小,、形狀及相互之間的組合關系,。沉積巖的結(jié)構通常有以下幾種：
（1）碎屑結(jié)構：各種碎屑物被膠結(jié)物質(zhì)膠結(jié)起來的一種結(jié)構，包括碎屑顆粒,、雜基和膠結(jié)物等與填隙物之間的關系,。雜基在碎屑巖中作為填隙物出現(xiàn)。最常見的雜基是從水介質(zhì)中沉積下來的細粒碎屑物質(zhì)，稱原雜基,。膠結(jié)物是碎屑顆粒間的化學沉淀物,，在碎屑顆粒間起填隙及膠結(jié)作用。
觀察碎屑結(jié)構主要從顆粒大小,、形狀,、膠結(jié)物及其膠結(jié)方和三個方面進行：
碎屑的顆粒大小，按顆粒直徑分為：
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礫質(zhì)結(jié)構：
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d＞ 2mm
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砂質(zhì)結(jié)構：
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粗砂結(jié)構
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2－0.5mm
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砂結(jié)構
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0.5－0.25mm
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細砂結(jié)構
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0.25-0.05mm
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粉質(zhì)（砂）結(jié)構：
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0.05-0.005mm
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礫質(zhì)結(jié)構
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粗砂結(jié)構
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中砂結(jié)構
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細砂結(jié)構
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按照碎屑顆粒的形態(tài)：
碎屑結(jié)構的膠結(jié)物與膠結(jié)方式：
膠結(jié)物：是指碎屑顆粒之間的物質(zhì),，常見的膠結(jié)物有：
硅質(zhì)－膠結(jié)物的成分是SiO2,，礦物為石英或蛋白石等,，顏色淺,，多為白色,、灰白,、灰黃等色。由硅質(zhì)膠結(jié)的巖石硬脆,。
鐵質(zhì)－膠結(jié)物成分為Fe2O3或FeO,，礦物為赤鐵礦,、褐鐵礦,，常呈鐵銹或棕紅,、黃褐、紫紅等色,。性質(zhì)較軟,，易風化。
鈣質(zhì)－膠結(jié)物的成分是Ca,、Mg的碳酸鹽,，礦物是方解石、白云石,，呈灰白、青灰等色,。鈣質(zhì)膠結(jié)的礦物較堅硬,，加稀鹽酸起泡，并具可溶性,。
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2,、沉積巖的構造
沉積巖的構造是指組成巖體的各部分之間的空間分布和排列方式所表現(xiàn)出來的特征，稱為沉積巖的構造,。主要的構造類型有：
（1）層理構造
層理是由巖石的成分,、顆粒大小、顏色等在垂直于沉積層方向上的變化所形成的一種層狀構造,，,。
有時兩層巖石相同，但中間有一極薄的物理或化學界面將其分為兩層，每一層的頂,、底面稱為層面,，層理的特點在很大程度上是決定沉積巖構造的主要因素。按照單層的厚薄,，沉積巖分為：
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塊狀（巨厚層）
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層厚＞ 1m
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厚層
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0.5～1m
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中厚層
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0.5～0.1m
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薄層
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＜ 0.1m
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根據(jù)層理的形態(tài)和成因,，可分為水平層理、波狀層理和斜交層理,。
1)水平層理：層與層平行,，它是在相對穩(wěn)定的沉積環(huán)境中，有較充足的沉積物質(zhì)供應和靜水條件下形成的,，如海洋,、湖泊的深水部位。
2)波狀層理：層理呈對稱或不對稱波狀線,，波狀線或不規(guī)則,，但總的與層面近于平行，是波浪運動在淺水區(qū)形成,。在砂巖粉砂巖中常見,。
3)斜交層理：又分為單斜層理和交錯層理。單斜層理是細層與主要平面斜交,，是沉積物單向運動而形成的,；交錯層理是由多組不同方向的斜層理互相交錯重疊而成，是由于水流或風的運動方向頻繁變化而形成的,，多見于河流,、濱海三角洲的沉積層中。
4)粒序?qū)永恚河址Q遞變層理,，是碎屑物質(zhì)在沉積過程中由于流體(通常是濁流)流速減緩,，碎屑物質(zhì)逐漸沉淀下來而形成的的一種沉積構造，在單層中,，從底面到頂面粒度由粗到細,。
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水平層理
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斜層理
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交錯層理
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粒序?qū)永?/p>
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（2）層面構造
在沉積巖巖層面上保留的反映沉積巖形成時的流體運動或自然條件變化遺留下來的痕跡,，稱為層面構造,。常見的層面構造有波痕、雨痕,、泥裂等,。
1）波痕：由于水流、風,、波浪的作用,，在尚未固結(jié)的砂質(zhì)沉積物層面,，形成波狀起伏的波紋，成巖作用后被保留下來,，叫波痕,。
2）泥裂、雨痕：未固結(jié)的泥質(zhì)或砂質(zhì)沉積物出水后,，由于干縮而成許多不規(guī)則的多角形的裂縫,，被保留下來稱為泥裂或干裂；若在其表面留下雨點滴成的凹穴,，則稱為雨痕,。
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波痕
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泥裂
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（3）結(jié)核
在巖層內(nèi)含有一些物質(zhì)團塊，其成分或顏色等均與所在巖層有明顯的差別,，這種團塊就叫巖層內(nèi)的結(jié)核,。結(jié)核有球狀、扁豆狀,、姜狀,、餅狀等形狀，大小可有幾厘米～數(shù)十厘米,，結(jié)核的成分有鈣質(zhì),、硅質(zhì)、磷質(zhì)等,。
（4）化石
在沉積過程中,，若有各種生物遺體或痕跡（如骨骼、外殼,、足痕,、爬痕等）和沉積物一起沉積，經(jīng)過石化而保存在巖石中,，稱為化石,。
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泥質(zhì)－膠結(jié)物的成分為粘土類礦物，高嶺石,、蒙脫石等,，呈土黃色，性質(zhì)松軟,，不透水。
炭質(zhì)－膠結(jié)物成分為有機質(zhì),，呈黑色或深灰色等,。
膠結(jié)方式：是指膠結(jié)物與碎屑顆粒之間的聯(lián)結(jié)方式，膠結(jié)方式主要有四種：
基底式膠結(jié)－在巖石中膠結(jié)物的數(shù)量多,，顆粒與顆粒之間互不接觸,，顆粒散布在膠結(jié)物之中,。
孔隙式膠結(jié)－當膠結(jié)物不多時，碎屑顆粒相互接觸,，膠結(jié)物充填在顆粒之間的孔隙中,。
接觸式膠結(jié)－膠結(jié)物不多，只在顆粒之間的接觸處才有,，顆粒之間的孔隙仍是空洞,。
鑲嵌結(jié)構的特點是顆粒之間呈凹凸線狀接觸，幾乎沒有膠結(jié)物,。
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基底式膠結(jié)
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孔隙式膠結(jié)
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鑲嵌結(jié)構
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（2）泥質(zhì)結(jié)構：巖石幾乎全部（＞95％）是由極細小的粘土顆粒（d＜0.005mm）所組成的,。這種結(jié)構是粘土巖的主要特征。
（3）化學結(jié)構和生物結(jié)構：化學結(jié)構是由溶液沉淀或膠體溶液凝聚所形成的結(jié)構,，一般比較致密呈結(jié)晶粒狀,；生物結(jié)構主要是由生物遺體構成的一種巖石結(jié)構，如貝殼結(jié)構,、生物碎屑結(jié)構等,。這類結(jié)構為化學巖和生物化學巖所特有。
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泥質(zhì)結(jié)構
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化學結(jié)構
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生物結(jié)構
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化學結(jié)構進一步細分可分為鮞粒結(jié)構,、球狀結(jié)構,、微晶結(jié)構、生物碎屑結(jié)構等,。
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（3）沉積巖中富含CO2和H2O,。
（4）有機質(zhì)存在：生物作用的參與。
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2,、礦物成分
沉積巖中已發(fā)現(xiàn)的礦物達160多種,，但常見的只有20多種，一種沉積中一般主要礦物只有1～3種,。與巖漿巖相比,，它的礦物成分有這幾個特點：
（1）在巖漿巖中大量存在的鐵鎂暗色礦物，在沉積巖中幾乎不存在,。比如橄欖石,、普通輝石、普通角閃石等礦物,，是在高溫高壓下結(jié)晶形成的,，在常溫常壓下不穩(wěn)定。
（2）巖漿巖中晚期結(jié)晶在礦物,，在沉積巖中出大量存在,。如鉀長石、酸性斜長石,、石英等,，這些晚期結(jié)晶的礦物在地表環(huán)境中也比較穩(wěn)定,。
（3）粘土礦物和化學成因的礦物大量存在。它們是在成巖過程中形成,，主要有高嶺石,、蒙脫石、水云母以及方解石,、白云石,、蛋白石、石膏,、磷灰石等,。
（4）含有生物碎屑和巖石碎屑。
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三,、沉積巖的分類及主要的沉積巖
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沉積巖分類的依據(jù)是巖石的成因,、成分、結(jié)構,、構造等,。由于它的多樣性，一般是以沉積物的來源作為基本類型的劃分準則,，而以沉積作用方式,、成分、結(jié)構,、成巖作用強度等作為進一步劃分的依據(jù),。應該特別強調(diào)，各類沉積巖都有各自的成因特征,，成分上差別也較大,。所以，沉積巖的分類著重于各大類巖石的劃分,，如砂巖的分類,、碳酸鹽巖的分類等。
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（一）碎屑類
風化作用而形成的碎屑,，經(jīng)過搬運和沉積并進一步壓實和膠結(jié)而成的一類沉積巖稱為碎屑巖,。根據(jù)其結(jié)構又進一步劃分為：
1、礫巖（conglomerate）和角礫巖：碎屑巖中大于2mm的顆粒＞50％的巖石稱為礫巖,，如果礫石為棱角狀或次棱角狀則稱為角礫巖,。礫巖和角礫巖的礫石主要由巖屑組成，礦物成分則多為石英和燧石,，膠結(jié)物可為泥質(zhì),、鐵質(zhì)、鈣質(zhì)、硅質(zhì)等,。礫巖和角礫巖的種類較多、生成環(huán)境比較復雜,，比如石英砂巖常見于海灘環(huán)境和湖濱地區(qū),，巖塊礫巖多為河流沖積而成，冰磧礫巖是由冰川攜帶沉積而成,，殘積礫巖則是由母巖風化的碎塊原地沉積而成等,。
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角礫巖
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礫巖
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2、砂巖（sandstone）：碎屑巖中,，粒徑為2～0.05mm碎屑顆粒＞50％的巖石,，其成分一般以石英為主，常占砂粒的70％以上,，其次為長石和巖屑,，膠結(jié)物＜10％，一般為泥質(zhì),，有時為鈣質(zhì),、硅質(zhì)，鐵質(zhì)等,。砂巖根據(jù)其結(jié)構可劃分為粗砂巖,、中砂巖和細砂巖；根據(jù)礦物成分可劃分為石英砂巖,、長石砂巖和巖屑砂巖等,。石英砂巖主要產(chǎn)于海洋環(huán)境，長石砂巖形成于離陸源區(qū)很近的干旱氣候條件下的河流環(huán)境,，巖屑砂巖常產(chǎn)于經(jīng)強烈褶皺的侵蝕區(qū)附近的山前或山間坳陷盆地中,。
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砂巖
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層狀砂巖
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石英砂巖鏡下
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3、粉砂巖（siltstone）：粉砂含量>50%,，與砂巖類似,，但碎屑粒度更細。成分以石英為主,，其次為白云母和長石,，少量巖屑，膠結(jié)物以鈣鐵質(zhì)為主,，顏色多為灰白,、淺灰、黃褐,、紅褐等色,。顆粒細小，易與泥巖相混,，與泥巖的區(qū)別是巖石斷面粗糙,、放大鏡下一般可以勉強看出為顆粒狀集合體,，有時可認出石英微粒，而粘土巖則有滑膩感,。粉砂巖產(chǎn)于河漫灘,、潮坪、三角洲,、瀉湖,、沼澤以及湖的較深地帶。
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粉砂巖(鏡下)
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（二）粘土巖類
粘土巖主要是由＜0.005mm的顆粒組成并含有大量粘土礦物的巖石,，粘土礦物主要有高嶺石,、蒙脫石、水云母等,，此外還含有少量的石英,、長石和云母，粘土巖一般具有可塑性,、吸水性等,。粘土巖按其構造不同，可分為泥巖和頁巖,。
1,、泥巖,MudStone：泥巖是固結(jié)程度較高的一種粘土巖，以厚層和頁狀構造為特征,，泥巖一般為土黃色,，常因混入鈣質(zhì)、鐵質(zhì)等顏色發(fā)生變化,。
2,、頁巖 ,shale：以具有頁片狀構造為特征，很容易沿頁理剝開,，強度小,，透水性差，顏色多為土黃色或黃綠色,，如含較多的伯質(zhì)或炭質(zhì),，則巖石相應呈紅褐色或黑色。
粘土巖是沉積巖中分布最廣的一類巖石,，約占沉積巖總體積的50%,。
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頁巖
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頁巖（鏡下）
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（三）化學巖和生物化學巖類
1、碳酸鹽巖,carbonate rock
碳酸鹽巖主要是由沉積的碳酸鹽礦物(方解石,、白云石等)組成,。
(1)石灰?guī)r,limestone：簡稱灰?guī)r，一般呈灰色、灰白色,，可因雜質(zhì)染成紅褐色,、深灰色等其它顏色。其主要成分是微粒方解石,，化學成分是CaCO3,，硬度高于泥巖，遇稀鹽酸起泡,。灰?guī)r成因較復雜,，多為海洋中化學,、生物化學和機械綜合作用形成。
如果石灰?guī)r由50%以上的鮞粒組成,，具鮞狀結(jié)構時,，稱鮞粒灰?guī)r,；如果由大小不等,、形似竹葉的灰?guī)r扁礫巖組成，稱為竹葉狀灰?guī)r,；若含有5～25%的玉髓或微粒石英的石灰?guī)r,，則稱為硅質(zhì)灰?guī)r等。
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石灰?guī)r
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石灰?guī)r（鏡下）
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(2)泥灰?guī)r：石灰?guī)r中的泥質(zhì)含量達到25～50%,，稱為泥灰?guī)r,，顏色多呈黃、褐等色,，結(jié)構均一致密,，加稀鹽酸起泡，在其表面有泥質(zhì)殘余物(泥膜),，工程強度低,。
（3）生物灰?guī)r：是由生物介殼堆積埋置，或由造礁生物粘結(jié)沉積物組成的巖石,，稱為生物灰?guī)r,。生物灰?guī)r常含生物化石，或其本身就是生物活動的形成的,。
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介殼灰?guī)r
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(4)白云巖,dolomite：主要由白云石組成,，常含少量方解石、石膏,、燧石,、粘土礦物等，顏色多呈灰白、淺灰色,，含泥質(zhì)時呈淺黃色,，隱晶質(zhì)細晶粒狀結(jié)構。白云巖與石灰?guī)r在外貌上很相似,，但加冷的稀鹽酸不起泡或微起泡,，在野外露頭上常呈刀砍狀或砂糖狀。
碳酸鹽巖,，絕大部分都是在海洋中沉積,，而且主要是淺海環(huán)境的產(chǎn)物。
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白云巖
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2,、硅質(zhì)巖
由化學或生物化學作用形成的富含SiO2的沉積巖,，但不包括石英砂巖和成因的富含SiO2的巖石，硅質(zhì)巖的礦物成分主要是非晶質(zhì)的蛋白石,，隱晶質(zhì)的玉髓及粘土礦物等,，化學成分主要是SiO2，有時含量可達99%,，硅質(zhì)巖在沉積巖中分布很廣,，最常見的硅質(zhì)巖是燧石巖和硅藻巖。
(1)燧石巖：燧石又稱火石,，是一種致密堅硬的硅質(zhì)巖,，主要礦物成分是玉髓或微粒石英，有的含蛋白石,，具臘狀光澤,，貝殼狀斷口，顏色以灰,、黑以為主,，常呈薄層、透鏡體或結(jié)核狀夾在碳酸鹽巖中,。
(2)硅藻巖：是一種生物化學成因的硅質(zhì)巖,，白色或淺黃色，由硅藻遺體組成,，礦物成分為非晶質(zhì)的蛋白石,，硅藻巖質(zhì)輕且軟，易被碾成粉末,，多孔狀,，孔隙度高，90%左右,，吸水能力很強,。硅藻巖屬大陸湖泊沉積,。
在化學巖和生物化學巖中，還有富含鋁,、錳,、鐵、磷的鋁質(zhì)巖,、鐵質(zhì)巖,、錳質(zhì)巖、磷質(zhì)巖,，蒸發(fā)沉積形成的石膏,、巖鹽，可燃性巖煤,、油頁巖等,。
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