一、沉积岩及其形成过程
（一）沉积岩,sedimentary rocks
是在地表或地表不太深的地方，在常温、常压下，由风化作用、生物作用等形成的物质，经过搬运、沉积、成岩而形成的层状地质体。
沉积岩分布广，大陆表面约有75％覆盖着沉积岩，其中最大厚度达13km，平均厚度约为1.8km；大洋底部几乎全被沉积物或沉积岩所覆盖，其厚度为0.2～3km，平均厚度约为1km。
沉积岩的种类很多，但分布最多的是页岩，其次是砂岩和石灰岩，它们占沉积岩总量的95%以上。
（二）沉积岩的形成过程沉积岩的形成一般都经过风化、搬运、沉积、成岩四个过程。
1、风化阶段
沉积物质的来源地表或接近地表的岩石，由于温度变化、水、氧和生物等作用，在原地发生破坏崩解，逐步破碎成大大小小的碎屑物质，岩石中有的成分被溶解，有的则生成新的矿物，这些破碎溶解的物质，就成了沉积岩形成的主要物质来源。另外还有一些火山碎屑、深部的热卤水、温泉喷出物等深源物质和陨石、宇宙尘埃等宇宙物质。
2、
搬运阶段原有的岩石经风化后形成的产物，除了一部分残留在原地外，绝大多数被水、风、冰川、海洋及生物等搬运到其它地方。物质的搬运一般可分为三种方式：
（1）机械搬运：碎屑物质在水、风、冰川或重力流中被搬运。
（2）化学搬运：一些母岩风化产物溶解形成真溶液或胶体溶液被携带搬运。
（3）生物搬运：生物作用的生物残骸和分泌物的堆积。
3、沉积阶段
岩石碎屑物地被搬运途中，由于搬运力的减弱，比如水流或风力速度降低、冰川熔化以及其它因素的影响，被搬运的物质逐渐沉积下来，形成松散沉积物。与搬运相对应的，沉积方式也有三种：
（1）机械沉积：机械搬运带来的碎屑物质，由于搬运能力减弱而沉积下来。
（2）化学沉积：化学搬运来的物质通过化学作用形成难溶的物质或通过胶体凝聚进行沉积。
（3）生物沉积：生物的残骸和分泌物的沉积。
4、成岩阶段
沉积后的松散沉积物，在一个新的改变了的环境中，再经过一系列的变化，最后固结成坚硬的沉积岩的过程，称为成岩作用。成岩作用主要有以下几种：
（1）压实作用：在上覆地层负荷力作用下，进行的脱水、体积减小、孔隙度和渗水率降低，固结成岩的作用。
（2）压溶作用：上覆地层的负荷力或构造压力，超过孔隙水的静水压力，产生压溶现象，这种成岩作用，称为压溶作用。
（3）胶结作用和固结作用：在松散沉积物孔隙之间，一些矿物（硅、钙、铁、粘土等）沉淀、胶结、固化成坚硬岩石。
（4）重结晶作用：沉积物中，非晶质或微小的晶质颗粒，它们在溶解及固体扩散等作用下，非晶质物质沉淀成晶体，原来细小的晶质物质长大的作用方式。
（5）交代作用：沉积期后演化过程中，沉积物（沉积岩）中，某种矿物被化学成分不同的另一种新矿物所取代的现象。
（三）沉积岩的形成环境按照地球表面的自然地理分区，把沉积环境分为大陆环境、海洋环境以及与海洋和大陆都有联系的过渡环境。大陆沉积环境又分出山麓环境、冰川环境、沙漠环境、河流环境、湖泊环境和沼泽环境；过渡沉积环境可分出三角洲环境、泻湖环境和河口湾环境；海洋沉积从海岸向海的方向大致分出滨海、浅海和半深海环境和深海环境。
二、沉积岩的特征
（一）沉积岩的总体特征
（1）具有成层状构造；
（2）在地表或地表不太深的地方成岩；
（3）化学矿物大量存在，并含有机质；
（4）含生物化石。
（二）沉积岩的物质成分
1、化学成分
沉积岩中的平均化学成分总体上和岩浆岩差别不大，这是由于沉积岩基本上是由岩浆的风化产物所组成，但仍有些不同：
（1）总铁含量大体相等，但沉积岩中Fe3+高于Fe2+，这主要是由于沉积岩的形成处于一个氧化的环境中。
（2）沉积岩中碱金属的含量较低，并且Na2O<K2O，这主要是易溶于水而流入海洋，而一部分K则是形成水云母或被其它粘土矿物吸附而留在了沉积岩当中。
（三）沉积岩的结构和构造
1、沉积岩的结构
沉积岩的结构是指组成沉积岩的碎屑颗粒的大小、形状及相互之间的组合关系。沉积岩的结构通常有以下几种：
（1）碎屑结构：各种碎屑物被胶结物质胶结起来的一种结构，包括碎屑颗粒、杂基和胶结物等与填隙物之间的关系。杂基在碎屑岩中作为填隙物出现。最常见的杂基是从水介质中沉积下来的细粒碎屑物质，称原杂基。胶结物是碎屑颗粒间的化学沉淀物，在碎屑颗粒间起填隙及胶结作用。
观察碎屑结构主要从颗粒大小、形状、胶结物及其胶结方和三个方面进行：
碎屑的颗粒大小，按颗粒直径分为：
砾质结构：
d＞ 2mm
砂质结构：
粗砂结构
2－0.5mm
砂结构
0.5－0.25mm
细砂结构
0.25-0.05mm
粉质（砂）结构：
0.05-0.005mm
砾质结构
粗砂结构
中砂结构
细砂结构
按照碎屑颗粒的形态：
棱角状
次棱角状
次圆状
圆状
碎屑结构的胶结物与胶结方式：
胶结物：是指碎屑颗粒之间的物质，常见的胶结物有：
硅质－胶结物的成分是SiO2，矿物为石英或蛋白石等，颜色浅，多为白色、灰白、灰黄等色。由硅质胶结的岩石硬脆。
铁质－胶结物成分为Fe2O3或FeO，矿物为赤铁矿、褐铁矿，常呈铁锈或棕红、黄褐、紫红等色。性质较软，易风化。
钙质－胶结物的成分是Ca、Mg的碳酸盐，矿物是方解石、白云石，呈灰白、青灰等色。钙质胶结的矿物较坚硬，加稀盐酸起泡，并具可溶性。
2、沉积岩的构造
沉积岩的构造是指组成岩体的各部分之间的空间分布和排列方式所表现出来的特征，称为沉积岩的构造。主要的构造类型有：
（1）层理构造
层理是由岩石的成分、颗粒大小、颜色等在垂直于沉积层方向上的变化所形成的一种层状构造，。
有时两层岩石相同，但中间有一极薄的物理或化学界面将其分为两层，每一层的顶、底面称为层面，层理的特点在很大程度上是决定沉积岩构造的主要因素。按照单层的厚薄，沉积岩分为：
块状（巨厚层）
层厚＞ 1m
厚层
0.5～1m
中厚层
0.5～0.1m
薄层
＜ 0.1m
根据层理的形态和成因，可分为水平层理、波状层理和斜交层理。
1)水平层理：层与层平行，它是在相对稳定的沉积环境中，有较充足的沉积物质供应和静水条件下形成的，如海洋、湖泊的深水部位。
2)波状层理：层理呈对称或不对称波状线，波状线或不规则，但总的与层面近于平行，是波浪运动在浅水区形成。在砂岩粉砂岩中常见。
3)斜交层理：又分为单斜层理和交错层理。单斜层理是细层与主要平面斜交，是沉积物单向运动而形成的；交错层理是由多组不同方向的斜层理互相交错重叠而成，是由于水流或风的运动方向频繁变化而形成的，多见于河流、滨海三角洲的沉积层中。
4)粒序层理：又称递变层理，是碎屑物质在沉积过程中由于流体(通常是浊流)流速减缓，碎屑物质逐渐沉淀下来而形成的的一种沉积构造，在单层中，从底面到顶面粒度由粗到细。
水平层理
斜层理
交错层理
粒序层理
（2）层面构造
在沉积岩岩层面上保留的反映沉积岩形成时的流体运动或自然条件变化遗留下来的痕迹，称为层面构造。常见的层面构造有波痕、雨痕、泥裂等。
1）波痕：由于水流、风、波浪的作用，在尚未固结的砂质沉积物层面，形成波状起伏的波纹，成岩作用后被保留下来，叫波痕。
2）泥裂、雨痕：未固结的泥质或砂质沉积物出水后，由于干缩而成许多不规则的多角形的裂缝，被保留下来称为泥裂或干裂；若在其表面留下雨点滴成的凹穴，则称为雨痕。
波痕
泥裂
（3）结核
在岩层内含有一些物质团块，其成分或颜色等均与所在岩层有明显的差别，这种团块就叫岩层内的结核。结核有球状、扁豆状、姜状、饼状等形状，大小可有几厘米～数十厘米，结核的成分有钙质、硅质、磷质等。
（4）化石
在沉积过程中，若有各种生物遗体或痕迹（如骨骼、外壳、足痕、爬痕等）和沉积物一起沉积，经过石化而保存在岩石中，称为化石。
结核
叶化石
虾化石
泥质－胶结物的成分为粘土类矿物，高岭石、蒙脱石等，呈土黄色，性质松软，不透水。
炭质－胶结物成分为有机质，呈黑色或深灰色等。
胶结方式：是指胶结物与碎屑颗粒之间的联结方式，胶结方式主要有四种：
基底式胶结－在岩石中胶结物的数量多，颗粒与颗粒之间互不接触，颗粒散布在胶结物之中。
孔隙式胶结－当胶结物不多时，碎屑颗粒相互接触，胶结物充填在颗粒之间的孔隙中。
接触式胶结－胶结物不多，只在颗粒之间的接触处才有，颗粒之间的孔隙仍是空洞。
镶嵌结构的特点是颗粒之间呈凹凸线状接触，几乎没有胶结物。
基底式胶结
孔隙式胶结
镶嵌结构
（2）泥质结构：岩石几乎全部（＞95％）是由极细小的粘土颗粒（d＜0.005mm）所组成的。这种结构是粘土岩的主要特征。
（3）化学结构和生物结构：化学结构是由溶液沉淀或胶体溶液凝聚所形成的结构，一般比较致密呈结晶粒状；生物结构主要是由生物遗体构成的一种岩石结构，如贝壳结构、生物碎屑结构等。这类结构为化学岩和生物化学岩所特有。
泥质结构
化学结构
生物结构
化学结构进一步细分可分为鲕粒结构、球状结构、微晶结构、生物碎屑结构等。
化学结构
（3）沉积岩中富含CO2和H2O。
（4）有机质存在：生物作用的参与。
2、矿物成分
沉积岩中已发现的矿物达160多种，但常见的只有20多种，一种沉积中一般主要矿物只有1～3种。与岩浆岩相比，它的矿物成分有这几个特点：
（1）在岩浆岩中大量存在的铁镁暗色矿物，在沉积岩中几乎不存在。比如橄榄石、普通辉石、普通角闪石等矿物，是在高温高压下结晶形成的，在常温常压下不稳定。
（2）岩浆岩中晚期结晶在矿物，在沉积岩中出大量存在。如钾长石、酸性斜长石、石英等，这些晚期结晶的矿物在地表环境中也比较稳定。
（3）粘土矿物和化学成因的矿物大量存在。它们是在成岩过程中形成，主要有高岭石、蒙脱石、水云母以及方解石、白云石、蛋白石、石膏、磷灰石等。
（4）含有生物碎屑和岩石碎屑。
三、沉积岩的分类及主要的沉积岩
沉积岩分类的依据是岩石的成因、成分、结构、构造等。由于它的多样性，一般是以沉积物的来源作为基本类型的划分准则，而以沉积作用方式、成分、结构、成岩作用强度等作为进一步划分的依据。应该特别强调，各类沉积岩都有各自的成因特征，成分上差别也较大。所以，沉积岩的分类着重于各大类岩石的划分，如砂岩的分类、碳酸盐岩的分类等。
（一）碎屑类
风化作用而形成的碎屑，经过搬运和沉积并进一步压实和胶结而成的一类沉积岩称为碎屑岩。根据其结构又进一步划分为：
1、砾岩（conglomerate）和角砾岩：碎屑岩中大于2mm的颗粒＞50％的岩石称为砾岩，如果砾石为棱角状或次棱角状则称为角砾岩。砾岩和角砾岩的砾石主要由岩屑组成，矿物成分则多为石英和燧石，胶结物可为泥质、铁质、钙质、硅质等。砾岩和角砾岩的种类较多、生成环境比较复杂，比如石英砂岩常见于海滩环境和湖滨地区，岩块砾岩多为河流冲积而成，冰碛砾岩是由冰川携带沉积而成，残积砾岩则是由母岩风化的碎块原地沉积而成等。
角砾岩
砾岩
2、砂岩（sandstone）：碎屑岩中，粒径为2～0.05mm碎屑颗粒＞50％的岩石，其成分一般以石英为主，常占砂粒的70％以上，其次为长石和岩屑，胶结物＜10％，一般为泥质，有时为钙质、硅质，铁质等。砂岩根据其结构可划分为粗砂岩、中砂岩和细砂岩；根据矿物成分可划分为石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩等。石英砂岩主要产于海洋环境，长石砂岩形成于离陆源区很近的干旱气候条件下的河流环境，岩屑砂岩常产于经强烈褶皱的侵蚀区附近的山前或山间坳陷盆地中。
砂岩
层状砂岩
石英砂岩镜下
3、粉砂岩（siltstone）：粉砂含量>50%，与砂岩类似，但碎屑粒度更细。成分以石英为主，其次为白云母和长石，少量岩屑，胶结物以钙铁质为主，颜色多为灰白、浅灰、黄褐、红褐等色。颗粒细小，易与泥岩相混，与泥岩的区别是岩石断面粗糙、放大镜下一般可以勉强看出为颗粒状集合体，有时可认出石英微粒，而粘土岩则有滑腻感。粉砂岩产于河漫滩、潮坪、三角洲、泻湖、沼泽以及湖的较深地带。
粉砂岩(镜下)
（二）粘土岩类
粘土岩主要是由＜0.005mm的颗粒组成并含有大量粘土矿物的岩石，粘土矿物主要有高岭石、蒙脱石、水云母等，此外还含有少量的石英、长石和云母，粘土岩一般具有可塑性、吸水性等。粘土岩按其构造不同，可分为泥岩和页岩。
1、泥岩,MudStone：泥岩是固结程度较高的一种粘土岩，以厚层和页状构造为特征，泥岩一般为土黄色，常因混入钙质、铁质等颜色发生变化。
2、页岩 ,shale：以具有页片状构造为特征，很容易沿页理剥开，强度小，透水性差，颜色多为土黄色或黄绿色，如含较多的伯质或炭质，则岩石相应呈红褐色或黑色。
粘土岩是沉积岩中分布最广的一类岩石，约占沉积岩总体积的50%。
页岩
页岩（镜下）
（三）化学岩和生物化学岩类
1、碳酸盐岩,carbonate rock
碳酸盐岩主要是由沉积的碳酸盐矿物(方解石、白云石等)组成。
(1)石灰岩,limestone：简称灰岩，一般呈灰色、灰白色，可因杂质染成红褐色、深灰色等其它颜色。其主要成分是微粒方解石，化学成分是CaCO3，硬度高于泥岩，遇稀盐酸起泡。灰岩成因较复杂，多为海洋中化学、生物化学和机械综合作用形成。
如果石灰岩由50%以上的鲕粒组成，具鲕状结构时，称鲕粒灰岩；如果由大小不等、形似竹叶的灰岩扁砾岩组成，称为竹叶状灰岩；若含有5～25%的玉髓或微粒石英的石灰岩，则称为硅质灰岩等。
石灰岩
石灰岩（镜下）
(2)泥灰岩：石灰岩中的泥质含量达到25～50%，称为泥灰岩，颜色多呈黄、褐等色，结构均一致密，加稀盐酸起泡，在其表面有泥质残余物(泥膜)，工程强度低。
（3）生物灰岩：是由生物介壳堆积埋置，或由造礁生物粘结沉积物组成的岩石，称为生物灰岩。生物灰岩常含生物化石，或其本身就是生物活动的形成的。
介壳灰岩
(4)白云岩,dolomite：主要由白云石组成，常含少量方解石、石膏、燧石、粘土矿物等，颜色多呈灰白、浅灰色，含泥质时呈浅黄色，隐晶质细晶粒状结构。白云岩与石灰岩在外貌上很相似，但加冷的稀盐酸不起泡或微起泡，在野外露头上常呈刀砍状或砂糖状。
碳酸盐岩，绝大部分都是在海洋中沉积，而且主要是浅海环境的产物。
白云岩
2、硅质岩
由化学或生物化学作用形成的富含SiO2的沉积岩，但不包括石英砂岩和成因的富含SiO2的岩石，硅质岩的矿物成分主要是非晶质的蛋白石，隐晶质的玉髓及粘土矿物等，化学成分主要是SiO2，有时含量可达99%，硅质岩在沉积岩中分布很广，最常见的硅质岩是燧石岩和硅藻岩。
(1)燧石岩：燧石又称火石，是一种致密坚硬的硅质岩，主要矿物成分是玉髓或微粒石英，有的含蛋白石，具腊状光泽，贝壳状断口，颜色以灰、黑以为主，常呈薄层、透镜体或结核状夹在碳酸盐岩中。
(2)硅藻岩：是一种生物化学成因的硅质岩，白色或浅黄色，由硅藻遗体组成，矿物成分为非晶质的蛋白石，硅藻岩质轻且软，易被碾成粉末，多孔状，孔隙度高，90%左右，吸水能力很强。硅藻岩属大陆湖泊沉积。
燧石岩
硅藻岩
在化学岩和生物化学岩中，还有富含铝、锰、铁、磷的铝质岩、铁质岩、锰质岩、磷质岩，蒸发沉积形成的石膏、岩盐，可燃性岩煤、油页岩等。
