1樓：中地數媒
（一）沉積岩的顏色
顏色是沉積岩的重要巨集觀特徵之一，對沉積岩的成因具有重要的指示性意義。
1.顏色的成因型別
因為決定岩石顏色的主要因素是它的物質成分，所以沉積岩的顏色也可按主要致色成分劃分成兩大成因型別，即繼承色和自生色。
◎繼承色：主要由陸源碎屑礦物顯現出來的顏色稱為繼承色，是某種顏色的碎屑較為富集的反映，只出現在陸源碎屑岩中，如較純淨石英砂岩的灰白色，含大量鉀長石的長石砂岩的淺肉紅色，含大量隱晶質岩屑的岩屑砂岩的暗灰色，等等。
◎自生色：主要由自生礦物（包括有機質）表現出來的顏色稱為自生色，可出現在任何沉積岩中。按致色自生成分的成因，自生色可分為原生色和次生色兩類。
(1)原生色是由原生礦物或有機質顯現的顏色，通常分佈比較均勻穩定，如海綠石石英砂岩的綠色、炭質頁岩的黑色等。(2)次生色是由次生礦物顯現的顏色，常常呈斑塊狀、脈狀或其他不規則狀分佈，如海綠石石英砂岩順裂隙氧化、部分海綠石變成褐鐵礦而呈現的暗褐色，等等。無論是原生色還是次生色，其致色成分的含量並不一定很高，只是致色效果較強罷了。
原生色常常是在沉積環境中或在較淺埋藏條件下形成的，對當時的環境條件具有直接的指示性意義。次生色則除特殊情況外，多是在沉積物固結以後才出現的，只與固結以後的條件有關。
2.幾種典型自生色的致色成分及其成因意義
◎白色或淺灰白色：當岩石不含有機質、構成礦物（不論其成因）基本上都是無色透明時常為這種顏色，如純淨的高嶺石、蒙脫石粘土巖、鈣質石英砂岩、結晶灰巖等。
◎紅、紫紅、褐或黃色：當岩石含高鐵氧化物或氫氧化物時可表現出這種顏色，其含量低至百分之幾即有很強的致色效果，通常高鐵氧化物為主時偏紅或紫紅，高鐵氫氧化物為主時偏黃或褐黃。由於自生礦物中的高鐵氧化物或氫氧化物只能通過氧化才能生成，故這種顏色又稱氧化色（oxidized color）。
氧化色可準確地指示氧化條件（但並非一定是暴露條件）。陸源碎屑岩的氧化色多由**鐵質膠結物造成，泥質岩、灰巖、矽質岩的氧化色常由彌散狀高鐵微粒造成。由具有氧化色的砂岩、粉砂岩和泥質岩穩定共生形成的一套岩石稱為紅層或紅色巖系，地球上已知最古老的紅層產於中元古代，據此推測，地球富氧大氣的形成不會晚於這個時期。
◎灰、深灰或黑色：這通常是因為岩石含有有機質或彌散狀低鐵硫化物（如黃鐵礦、白鐵礦）微粒的緣故，它們的含量愈高，岩石愈趨近黑色。有機質和低鐵硫化物均可被氧化，故這種顏色只能形成或儲存於還原條件，也因此而稱為還原色（reduced color）。
陸源碎屑岩、石灰岩、矽質岩等的還原色大多與有機質有關，泥質岩的還原色既與有機質，也與低鐵硫化物有關。
◎綠色：一般由海綠石、綠泥石等礦物造成。這類礦物中的鐵離子有fe2＋和fe3＋兩種價態，可代表弱氧化或弱還原條件。
砂岩的綠色常與海綠石顆粒或膠結物有關，泥質岩的綠色常是綠泥石造成的。此外，岩石中若含孔雀石也可顯綠色，但相對少見。
除上述典型顏色以外，岩石還可呈現各種過渡性顏色，如灰黃色、黃綠色等，尤其在泥質岩中更是這樣。泥質沉積物常含不等量的有機質，在成岩作用中，有機質會因降解而減少，高錳氧化物或氫氧化物（致灰黑成分）常呈泥級質點共存其間，一些有色的微細陸源碎屑也常混入，這是泥質岩常常具有過渡顏色的主要原因，而砂岩、粉砂岩、灰巖等的過渡色則主要取決於所含泥質的多少和這些泥質的顏色。
影響顏色的其他因素還有岩石的粒度和乾溼度，但它們一般不會改變顏色的基本色調，只會影響顏色的深淺或亮暗。在其他條件相同情況下，岩石粒度愈細或愈潮溼，其色愈深愈暗。
（二）沉積岩的礦物成分和化學成分
沉積岩的固態物質包括有機質和礦物兩大部分。除了煤這種可燃有機巖以外，一般沉積岩中的有機質主要賦存在泥質岩和部分碳酸鹽巖中，其他岩石中的含量很少，常在1％以下，其中可溶於有機酸的部分是瀝青，其餘難溶於常用無機或有機溶劑的部分稱為乾酪根（kerogen），二者都是沉積有機質經沉積後降解的產物。沉積岩中的礦物比較複雜。
由於原始物質中的碎屑物質可來自任何型別的母巖，所以岩漿岩和變質岩中的所有礦物都可在沉積岩中出現。迄今為止，在沉積岩中已經知道的礦物已達160種以上，但它們中的絕大多數都比較稀少或分散，只有20種左右是比較常見的，而且存在於同一岩石中的礦物最多不超過5～6種，有些僅1～3種。礦物成分在整個沉積岩中的多樣性和在具體岩石中的簡單性從一個側面反映了沉積岩成因的獨特性質。
從礦物的 「生成」 這個角度出發，沉積岩中的礦物可劃分成兩大成因型別：他生礦物和自生礦物。
◎他生礦物（allogenic mineral）：是在所賦存沉積岩的形成過程開始之前就已經生成或已經存在的礦物。按**，它可分成陸源碎屑礦物和火山碎屑礦物兩類（宇宙塵埃礦物數量稀少，可以忽略）。
陸源碎屑礦物是母巖以晶體碎屑或岩石碎屑（簡稱岩屑）形式提供給沉積岩的，可看成是沉積岩對母巖礦物的繼承，故也稱繼承礦物（inherited mineral），例如來自花崗岩和花崗片麻岩等母巖的碎屑石英、碎屑長石、碎屑雲母等。火山碎屑礦物是由火山爆發直接提供給沉積岩的，在成分上與來自岩漿岩母巖的礦物相同。
◎自生礦物（authigenic mineral）：是在所賦存沉積岩的形成作用中以化學或生物化學方式新生成的礦物，或者簡單說是由所賦存沉積岩自己生成的礦物。常見的典型自生礦物有粘土礦物、方解石、白雲石、石英、玉髓、海綠石、石膏、鐵錳氧化物或其水化物，其次是黃鐵礦、菱鐵礦、鋁的氧化物或氫氧化物、長石等。
此外鮞粒等自生顆粒及有機質也屬於自生範疇。有些礦物（如石英、長石等）在他生礦物和自生礦物中都可出現，為避免混淆，在實踐中應明確它的成因，如碎屑石英、自生石英或碎屑長石、自生長石等。按沉積岩形成作用的階段性，自生礦物可分為風化礦物、沉積礦物和成巖礦物三類，它們分別在化學風化作用、化學或生物沉積作用和成岩作用中生成。
另一種更為流行的劃分方法是將自生礦物劃分成原生礦物和次生礦物兩類：如果自生礦物在它賦存的沉積物或沉積岩中佔據空間時，該空間還未被別的礦物佔據，這種礦物就是原生礦物；如果該空間正被別的礦物佔據著，它是通過某種化學過程（如交代）才奪取到這個空間的，這種礦物就是次生礦物。按這樣的定義，風化礦物、沉積礦物和在孔洞中沉澱的成巖礦物都是原生礦物，而交代原生礦物形成的礦物才是次生礦物。
沉積岩的化學成分取決於其礦物組成特徵，隨岩石型別的不同而相差極大（表13－1），一些石英砂岩或矽質岩可含90％以上的sio2，而石灰岩則高度富cao，其他al2o3、fe2o3和mgo等也明顯富集在某些型別的岩石中，這顯然是地球物質迴圈到表生帶後因背景條件不同而發生分異的結果。
表13－1 某些沉積岩的化學成分（wb/％）
傳統的沉積岩石學不太重視沉積岩化學成分研究，20世紀70年代以來，人們發現沉積岩化學成分與其形成的構造環境乃至物源區特點有密切關係，因而對沉積岩化學成分越來越重視。概括說來現代沉積岩岩石地球化學研究主要包括下列四個方面（參見rollinson，1993）：
（1）物源區（provenance）化學成分對沉積岩化學起著主要的控制作用，但沉積物離開物源區後的作用也有大的影響。物源區成分主要取決於大地構造環境。對沉積岩的主要元素研究表明，以前的風化條件有時可以從化學上得以識別，因此不同的風化條件可以反映在所形成的沉積物上。
（2）沉積物在搬運過程中也可以發生大的成分變化。例如有些微量元素會富集在粘土礦物組分或重礦物中。這些作用在大的程度上取決於從剝蝕到沉積所經歷的時間間隔。
（3）沉積過程中發生的化學成分變化取決於沉積環境，而沉積環境是由沉降速率控制的。化學和生物化學作用控制了元素在海水中的溶解度，這些作用連同海底風化作用以及還原條件都對特定的沉積型別起重要作用。
（4）沉積後的作用可以用穩定同位素來研究。在成巖流體研究中，氫、氧同位素可以有效地示蹤不同型別的水。在石灰岩成岩作用的研究中，則要用碳和氧同位素。
利用氧同位素分異與溫度的依賴關係，可以計算成巖過程中的地熱梯度，從而恢復岩石的埋藏曆史。
（三）沉積岩的結構
與岩漿岩和變質岩整體上都具有結晶的結構面貌不同，沉積岩雖然都是沉積成因，但卻沒有統一的沉積結構面貌，結構變化非常大。這主要是因為不同沉積物可以具有截然不同的沉積機理，沉積後還要繼續經受成巖改造造成的。
由於沉積岩基本上可看成是固結的沉積物，在大多數情況下，沉積岩的整體結構基本上由沉積物決定，或者說，該整體結構在沉積作用中就已大致形成，只是在成岩作用中被封固在沉積岩中，只有少數結構是在成岩作用中形成的。沉積作用中形成的結構可稱為沉積結構，歸納起來，沉積結構可分為5種基本型別（圖13－1）。
◎碎屑結構（detrital texture）：主要由礫、砂等較粗的陸源碎屑（或他生礦物顆粒）機械堆積形成。這些碎屑顆粒之間的物質稱為填隙物（fillings），它們可以是與碎屑顆粒大致同時沉積，但相對卻細小許多的機械沉積質點，如在粗大礫石之間的泥砂、在砂粒之間的泥等，這種填隙物稱為基質（matrix），也可以是在沉積後作用中由孔隙水沉澱出來的礦物晶體，這種填隙物稱為膠結物（cement）。
當然填隙物有時並不會將碎屑顆粒之間的空間全部填滿，這時就會出現一些孔隙（pore）。
圖13－1 沉積岩整體結構的基本型別
◎泥狀結構（muddy texture）：主要由極細小（泥級）的固態質點機械堆積形成，這些質點通常不是單一成因，既可由母巖或其他物體機械破碎產生，也可以在風化或沉積作用中由化學或生物作用產生。沉積時，不同成因的質點常常會混雜在一起而同時參與結構的形成。
當它們出現在碎屑結構中時就成了碎屑結構中的基質。
◎自生顆粒結構：常被簡稱為顆粒結構（granular texture），主要由一些特殊的顆粒，如生物碎屑、鮞粒等機械堆積形成，顆粒之間的填隙物也有基質和膠結物，在這些方面，它與碎屑結構極為相似，但結構中的顆粒卻不同於陸源碎屑，它主要是由自生礦物構成的。
◎生物骨架結構（skeletal texture）：主要由造礁生物原地生長繁殖形成，在生物骨架之間的空隙中常有自生顆粒，泥級質點或膠結物充填。此外，一些藻類（藍藻、紅藻等）其粘液可以粘結其他成分（灰泥、顆粒、生物碎屑等）形成粘結格架。
◎結晶結構（crystalline texture）：也稱化學結構，主要由原地化學沉澱的礦物晶體形成，所謂「原地」 是指晶體的大小、形態和相對位置都是在礦物沉澱時形成的。就結構面貌而言，結晶結構與岩漿岩或變質岩的某些結構很相似，但結構中的礦物卻是從低溫低壓的水溶液中沉澱的，而且大多都是同一種礦物。
它們顯然都是自生礦物。這種結構可以在沉積時形成，也可在沉積以後由其他結構改造形成。
這5種沉積結構在具體表象或成因上還有許多變化，之間還有諸多過渡型別。這些將在以後章節中結合沉積作用再作詳細介紹。關於成巖結構，將在成岩作用一章中專門介紹。
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