簡介
示意圖特性
沉積岩是指成層堆積的鬆散沉積物固結而成的岩石。曾稱水成岩。是組成地殼的三大岩類 (火成岩、沉積岩和變質岩)之一。沉積物指陸地或水盆地中的鬆散碎屑物，如礫石、砂、粘土、灰泥和生物殘骸等。主要是母岩風化的產物，其次是火山噴發物、有機物和宇宙物質等。沉積岩分布在地殼的表層。在陸地上出露的面積約占75％，火成岩和變質岩只有25％。但是在地殼中沉積岩的體積只占5％左右，其餘兩類岩石約占95％。沉積岩種類很多，其中最常見的是頁岩、砂岩和石灰岩，它們占沉積岩總數的95％。這三種岩石的分配比例隨沉積區的地質構造和古地理位置不同而異。總的說，頁岩最多,其次是砂岩,石灰岩數量最少。沉積岩地層中蘊藏著絕大部分礦產，如能源、非金屬、金屬和稀有元素礦產等。化學成分：隨沉積岩中的主要造岩礦物含量差異而不同。例如，泥質岩以粘土礦物為主要造岩礦物，而粘土礦物是鋁-矽酸鹽類礦物,因此泥質岩中SiO2及Al2O3的總含量常達70％以上。砂岩中石英、長石是主要的，一般以石英居多,因此SiO2及Al2O3含量可高達80％以上,其中SiO2可達60～95％。石灰岩、白雲岩等硫酸鹽岩，以方解石和白雲石為造岩礦物,CaO或CaO+MgO含量大,SiO2,Al2O3等含量一般不足10％。表1是根據岩樣的化學分析資料綜合的泥質岩、砂岩和石灰岩的化學成分含量範圍值。
化學成分含量表造岩組分：包括碎屑組分、化學-生物化學組分、蒸發化學組分、有機質衍變組分、火山噴發組分、宇宙物質組分等。碎屑組分按物質來源又分下列幾種：①陸源碎屑，指由早先生成的岩石經風化、剝蝕形成的碎屑，包括岩石碎屑和礦物碎屑。陸源礦物碎屑主要是矽－鋁質的。②內碎屑，主要指沉積盆地內產生的碎屑，它是沉積盆地中固結的或半固結的沉積岩經水流、風暴、滑塌或地震等作用再次破碎而形成的。常見的是碳酸鹽岩的內碎屑，也有泥質岩、鋁質岩、磷質岩、矽質岩、石膏岩甚至鹽岩的內碎屑角礫或礫石。③生物骨骼碎屑，多半是盆地內的鈣質殼生物碎屑或殼體堆積而成，如甲殼類和珊瑚等，也包括微體動物的殼和殼屑，以及藻類和藻類的碎屑等。化學-生物化學組分 其中包括若干化學沉澱的組分。例如，由矽、鋁、鐵、錳、磷和矽酸鹽等組成的礦物可由沉積區的化學條件控制,如鋁-矽酸鹽粘土礦物和鋁礦物；也可由化學條件支配又受到生物、微生物細菌等的促進，如有些鐵、錳、銅、鉛等沉積礦物組分；還有一些元素主要依靠生物體提供，如磷質岩中的磷來自海洋生物骨骸或陸地的鳥糞，矽質放射蟲岩來自放射蟲的矽質殼及矽質海綿等。
蒸發化學組分，半封閉盆地內最常見的蒸發組分是方解石和白雲石。在封閉盆地強烈蒸發條件下，可出現石膏、硬石膏、石鹽、鎂鹽或鉀-鎂鹽,或天然鹼、蘇打等。蒸發組分與乾旱氣候環境有關。有機質衍變組分，各種低等和高等植物的根、莖、葉的堆積物和各種陸生的和水生的高等、低等以及微體動物的堆積物的有機質部分經埋藏和細菌分解，可衍變為由碳、氫、氧不同比例聚合而成的有機酸、脂酸、醣、纖維素和有機碳等多種衍生組分，構成煤、 石油、 天然氣、油頁岩等的主要成分。此外，有一些自然硫、錳、鐵、銅、鉛、鋅、鈾等在沉積岩中的聚集，也是在微生物或細菌活動的參與下造成的。火山噴發組分：由於火山噴發而進入沉積岩的物質，包括凝灰質、礦物晶屑、噴發的岩石碎屑和岩漿的漿屑等。陸地的火山噴發和海洋的火山噴發都可帶來這些組分。海底火山噴發,還可由火山噴出的熱水、氣體等,把多種元素離子，如矽、鐵、 磷、 鎳、銅、鉛、鋅、錳、鈾等，帶入海水。這些元素經過富集，可在沉積岩、沉積層內形成礦床，或促進有關的沉積礦床的形成。
宇宙物質組分：在沉積岩中含少量宇宙物質，如隕石、宇宙塵。宇宙塵的研究不僅可了解沉積岩本身，而且還可進一步了解各地質時代沉積岩形成時，天體可能發生的某些事件或變化。
形成
沉積岩是由風化的碎屑物和溶解的物質經過搬運作用、沉積作用和成岩作用而形成的。形成過程受到地理環境和大地構造格局的制約。古地理對沉積岩形成的影響是多方面的。最明顯的是陸地和海洋，盆地外和盆地內的古地理影響。陸地沉積岩的分布範圍比海洋沉積岩的分布範圍小；盆地外沉積岩的分布範圍或能保存下來的範圍，比盆地內沉積岩的分布或能保存下來的範圍要小一些。
大地構造環境對沉積岩的形成及其以後的變化有多方面的制約。例如在陸內造山帶形成山前粗碎屑礫岩層序；在陸內斷陷盆地、窪地和山前拗陷盆地，可形成湖泊、乾鹽湖或湖沼沉積；在穩定大陸塊或克拉通之上的陸表海內，常形成厚度不大的砂質岩或碳酸鹽岩組合；在大陸與火山島弧之間或弧後海溝一帶，可形成厚度很大而且包含火山岩和火山碎屑岩的韻律層狀沉積岩；在大陸架到深海的斜坡帶形成滑塌堆積岩或混雜岩等。古氣候對沉積岩的形成的影響在陸地範圍內非常明顯。在乾旱古氣候條件下，形成大面積的陸相紅色粗細碎屑岩，這是由於沉積物中的氧化鐵常氧化為三氧化二鐵。潮濕氣候條件下，有機質豐富，進入沉積物中使沉積岩顏色成為暗灰或黑色。鹽類在炎熱乾旱氣候形成，煤炭在溫暖潮濕氣候聚集，都說明古氣候對沉積岩形成是有制約作用的。生物在地質歷史時期的進化，繁盛或衰亡對沉積岩的形成有明顯影響，元古宙時期還未出現大量的海生動物群，因此，世界各地的中、晚元古代地層都包含大量疊層石藻灰岩，據認為在顯生宙以後大量海生動物出現並以食藻為生，因而疊層石灰岩大為減少。在石炭紀,全球性的植物繁茂,形成了大量煤炭層。古水動力條件對沉積岩的形成的影響表現為不同的水流條件形成不同的沉積或造成不同的結構構造。山前和河流的水流主要是由高處流向低處的定向水流，常形成分選差的、具單向交錯層理的洪積和沖積沉積。在濱海帶，潮汐帶主要是往複流動的雙向水流，常形成分選好的、具魚骨狀交錯層理的濱海和潮汐沉積。在海洋中還有風暴流、濁流等深流造成碎屑岩的結構、構造和造岩成分的差異。此外，有些沉積岩形成後還受到地下潛水流的影響,使石灰岩發生白雲岩化和矽化等次生變化。此外,冰川和風也可搬運碎屑物，在特定條件下，形成冰磧岩和風成岩。
結構
指組成沉積岩的組分的大小、形狀和排列方式。它既是沉積岩分類命名的基礎，也是確定沉積岩形成條件的重要特徵和參數。
按不同岩類分為下列幾種：碎屑岩的結構指碎屑顆粒本身的特徵（粒度、圓度、球度、形狀及顆粒表面特徵），基質和膠結物的特徵，碎屑顆粒與基質和膠結物之間的關係(膠結類型)的總和。粒度以顆粒的直徑來計量，它是反映碎屑岩形成環境的重要特徵之一。圓度、球度和形狀是表征碎屑顆粒形態的 3個特徵參數。圓度指顆粒的原始稜角受機械磨蝕而圓化的程度。球度指顆粒接近球體的程度。顆粒的表面特徵指顆粒表面的磨光度及顯微刻蝕痕。如礫石表面的冰川擦痕、刻擦痕、撞痕和鑿痕或凹坑；石英砂表面的各種刻蝕痕、溶蝕痕和撞擊痕。基質和膠結物是充填在碎屑顆粒之間的填隙物質。基質又稱雜基，是粗、中碎屑岩石中較細粒的機械充填物，通常是細粉砂和粘土物質。當顆粒之間留下孔隙而無細粒的物質時，則造成顆粒支撐結構，而大小顆粒和泥質一起堆積下來便形成雜基支撐結構。膠結物是化學沉澱的物質，可分為原生和次生兩種。常見的膠結物有碳酸鹽、矽質、鐵質和磷質等。根據基質和膠結物與碎屑顆粒的相互關係，可分出各種膠結類型，如基底式、接觸式、孔隙式、充填式、溶蝕式和嵌晶式等。
土岩的結構：根據粘土質點、粉砂和砂的相對含量,可將粘土岩的結構劃分為以下幾種。
劃分表按岩石結晶程度可分為非晶質粘土結構，隱晶質粘土結構，顯微晶質粘土結構，粗晶粘土結構和斑狀粘土結構。
按粘土礦物結合體的形狀分為膠狀粘土結構，鮞狀粘土結構，豆狀粘土結構和碎屑狀粘土結構。此外，還有生物粘土結構和殘餘粘土結構等。
碳酸鹽岩的結構：包括粒屑結構、生物格架結構、晶粒結構和殘餘結構。①粒屑結構，由顆粒、泥晶基質和亮晶膠結物組成。顆粒與泥晶、亮晶的相對含量可以反映岩石形成環境的介質能量條件。顆粒多、亮晶多則介質能量高；顆粒少、泥晶多則介質能量低。碳酸鹽岩膠結物的結構類型有櫛殼狀、粒狀、再生邊及連生膠結等。膠結類型也可分為基底式、孔隙式和接觸式等。②生物格架結構，主要由原地固著生長的群體造礁生物形成的一種堅硬的碳酸鈣格架。③晶粒結構，晶粒主要成分是方解石，其次是白雲石。晶粒從>4毫米到<0.001毫米不等。按晶粒大小分為：巨晶、極粗晶、粗晶、中晶、細晶、粉晶、微晶和隱晶。④殘餘結構，由交代和重結晶作用形成。常見的殘餘結構有殘餘生物結構、殘餘鮞狀結構和殘餘碎屑結構等。
火山碎屑岩的結構：根據不同粒級的火山碎屑物在火山碎屑岩中的含量可分為4種基本結構類型:集塊結構、火山角礫結構、凝灰結構和火山塵結構。此外，還有塑變結構、沉凝灰結構和凝灰碎屑結構。(見火成碎屑岩)
構造
由成分、結構、顏色的不均一引起的沉積岩層內部和層面上巨觀特徵的總稱。它有無機和有機的,有原生和次生的。沉積岩的構造可用於推論沉積條件，判斷地層順序。原生沉積構造，沉積階段機械作用生成的構造，是沉積環境的標誌。它包括3種構造。①層間構造,流體侵蝕沖刷先期沉積物的表面痕跡和堆積形態。它能指示風、水流、波浪的運動方向。波痕是最常見的層間(面)構造。它是流體流經底床時床沙運動的形態，又稱底形。②層內構造,又稱層理（圖1）。流體在搬運過程中由載荷物質垂向和側向加積形成。細層是組成層理的最小單位，代表瞬時加積的一個紋層。層系是在成分、結構、形態相似的一組細層，代表一個持續水動力狀況的加積物。層系組由一系列相似的層系所組成。不同特徵的層系組分別構成:水平層理(C1),波狀層理(C2)，板狀交錯層理(C3)，楔狀交錯層理(C4),槽狀交錯層理(C5)。不同層理是實驗水槽或天然水道中水流牽引床沙形態變化和遷移形成的。不同流態的床沙形態遷移加積，形成各種層理。低流態時(水的沖刷力弱)由無顆粒運動的平坦底床形成水平紋理；由小型沙紋形成各種小型交錯紋理；由沙波和沙丘分別形成板狀交錯層理和槽狀交錯層理。高流態時（水的沖刷力強），由粗顆粒平床形成平行層理（帶剝離線理）和由逆行沙丘形成逆行沙丘交錯層理。粒序層理又稱遞變層理，指粒度由下而上有遞變現象的沉積層。粒度自下而上由粗遞變細的稱正粒序；粒度做反向遞變的稱逆粒序。前者主要發育於現代濁流沉積和古代復理石層中。後者見於濁流沉積和某些顆粒流沉積中。粒序層理偶爾可見於牽引流(如河流)和三角洲沉積。③層的變形構造，又稱同生變形構造。它是在準同生或沉積期後可塑性變形作用中形成的。變形作用有垂向為主和側向為主之分。垂向變形的，主要由沉積物液化、重荷、潛水滲透、水位變動等原因造成的，如盤狀構造、泄水構造、重荷構造（球-枕構造）、帳篷構造等。側向變形的,主要由斷裂剪下、重力滑帛、水流拖曳諸原因形成的，如滑塌、滑坡、變形層理（同生揉皺）、伏臥前積層等。大規模的側向變形作用往往能誘導出垂向變形構造。 次生或多因素生成的構造 大多數產於碳酸鹽岩和其他內源岩中。其中①結核構造，岩中存在一個成分與主岩有差異的核形物體，是在物理化學條件不均勻狀況下，某種成核物質從周圍的沉積物或岩石向成核中心富集而形成的。結核可在沉積岩形成作用的各個階段形成。②鳥眼構造，碳酸鹽岩中似鳥眼狀孔隙被亮晶方解石或硬石膏充填的構造。大小多為1～3毫米，多平行層面排列。多產於潮上帶，少數亦產於潮間帶。它是由於露出水面的沉積物乾燥收縮、灰泥中產生氣泡或藻類腐爛而產生的孔隙,被亮晶充填沉澱而成。③縫合線,由於壓溶作用形成垂直層面分布的鋸齒狀、尖鋒狀、指狀等形態的裂縫。常見於碳酸鹽岩中，也可出現於砂岩、矽質岩和鹽岩層中。縫合線處常遺留有較多不溶殘餘物質。縫合線可用於了解岩石形成環境和油、氣、水運移條件。
生物成因構造：由生物活動形成的原生沉積構造。包括生物生長沉積構造和生物擾動構造。
①生物生長沉積構造。是由生物的生長作用形成的一類特殊的沉積構造。主要產於碳酸鹽岩和其他內源岩中。其中疊層石構造是由富藻的和貧藻的碳酸鹽（或其他內源沉積）的雙紋層構造生長疊置而成。核形構造是無固著基底滾動懸著生長而成。凝塊構造是只有生長構造外形，沒有內部疊層構造。疊層構造的形態特徵和變化，與藻類粘結作用的光合作用強度、水流速度和排氣強度有關。
②生物擾動構造。是由生物的擾動和挖掘作用形成的沉積構造。又稱生物侵蝕構造。其中足跡是動物的足趾留在沉積物表面的印痕。移跡是由於無脊椎動物蠕動爬行或齧食，在沉積物表面產生的溝槽。潛穴是由無脊椎動物在未完全固結的沉積物內部，為了居住或覓食所挖掘的各種洞穴、管道。常見的有呈垂直管型、斜交管型、水平管型和複雜分支管道系統等。鑽孔是無脊椎動物為了尋食或庇護，在已固結岩石質海岸、海底或生物鈣質殼上鑿蝕的各種孔洞。鑽孔一般分布於未被海侵沉積物覆蓋的岩石質海底上，為判別海侵和海岸線的標誌。生物擾動變形層理系指生物在沉積物中活動引起的對原生層理構造的變形和破壞，並形成由規則狀、不規則狀、斑跡狀以至完全均質化結構的層理。
分類
沉積岩外生和內生實際上是指盆地外和盆地內的兩種成因類型。盆地外的，主要形成陸源的矽質碎屑岩，但是陸地的河流等定向水系可將陸源碎屑物搬運到湖、海等盆地內部而沉積、成岩；盆地內的，形成的內生沉積岩的造岩組分,除了直接由湖、海中析出的化學成分外,也可能有一部分來自陸地的化學或生物組分。因此，可簡單地概分為2類：①陸源碎屑岩,主要由陸地岩石風化、剝蝕產生的各種碎屑物組成。按顆粒粗細分為礫岩、砂岩、粉砂岩和泥質岩。②內積岩，主要指在盆地內沉積的化學岩、生物-化學岩,也可由風浪、風暴、地震和滑塌作用將未充分固結的岩石破碎再堆積，成為內碎屑岩。內積岩按造岩成分分為鋁質岩、鐵質岩、錳質岩、磷質岩、矽質岩、蒸發岩、可燃有機岩（褐煤、煤、油頁岩）和碳酸鹽岩（石灰岩、白雲岩等）。此外，由不同性質的水流可形成不同沉積岩。如濁流作用形成濁積岩，風暴流作用形成風暴岩，平流作用形成平流岩，滑塌作用可形成滑積岩，造山作用前後常可分別形成復理石和磨拉石。母岩分化產物形成的沉積岩是最主要的沉積岩類型，包括碎屑岩和化學岩兩類。碎屑岩根據粒度細分為礫岩、砂岩、粉砂岩和黏土岩；化學岩根據成分，主要分出碳酸鹽岩、硫酸鹽岩、鹵化物岩、矽岩和其他一些化學岩。火山碎屑岩主要由火山碎屑物質組成，是介於火山岩與沉積岩之間的岩石類型，有向熔岩過渡的火山碎屑熔岩類和向沉積岩過渡的火山碎屑沉積岩類。火山碎屑占90%以上的岩石，被稱為火山碎屑岩類。生物遺體可組成可燃性（如煤及油頁岩）和非可燃性兩種生物岩。
礫岩：是粗碎屑含量大於30%
砂岩：在沉積岩中分布僅次於黏土岩。它是由粒度在2～0.1毫米範圍內的碎屑物質組成的岩石。在砂岩中，砂含量通常大於50%，其餘是基質和膠結物。碎屑成分以石英、長石為主，其次為各種岩屑以及雲母、綠泥石等礦物碎屑。
粉砂：岩中，0.1～0.01mm粒級的碎屑顆粒超過50%，以石英為主，常含較多的白雲母，鉀長石和酸性斜長石含量較少，岩屑極少見到。黏土基質含量較高。黏土岩是沉積岩中分布最廣的一類岩石。其中，黏土礦物的含量通常大於50%，粒度在0.005～0.0039mm範圍以下。主要由高嶺石族、多水高嶺石族、蒙脫石族、水雲母族和綠泥石族礦物組成。
碳酸鹽岩：常見的岩石類型是石灰岩和白雲岩，是由方解石和白雲石等碳酸鹽礦物組成的。碳酸鹽中也有顆粒，陸源碎屑稱為外顆粒；在沉積環境以內形成並具有碳酸鹽成分的碎屑稱為內碎屑。在中國北方寒武系和奧陶系的石灰岩中廣泛分布著一種竹葉狀的礫屑，這些竹葉狀灰岩反映了淺水海洋動盪的沉積環境，是由未固結的碳酸鹽經強大的水流、潮汐或風暴作用，破碎、磨蝕、搬運和堆積而成的。在鮞狀灰岩中常見到具有核心或同心層結構的球狀顆粒，很象魚子，得名“鮞粒”。鮞粒的核心可以是外顆粒，也可以是內顆粒，還可以是化石。同心層主要由泥級（<0.005mm）方解石晶體組成。
火山碎屑岩：類是火山碎屑物質的含量占90%以上的岩石，火山碎屑物質主要有岩屑、晶屑和玻屑，因為火山碎屑沒有經過長距離搬運，基本上是就地堆積，因此，顆粒分選和磨圓度都很差。
價值意義
沉積岩的體積只占岩石圈的5%，但其分布面積卻占陸地的75%，大洋底部幾乎全部為沉積岩或沉積物所覆蓋。沉積岩不僅分布極為廣泛，而且記錄著地殼演變的漫長過程。目前已知，地殼上最老的岩石，其年齡為46億年，而沉積岩圈中年齡最老的岩石就36億年（蘇聯科拉半島）。沉積岩中蘊藏著大量的沉積礦產，如煤，石油，天然氣，鹽類等，而且鐵錳鋁銅鉛鋅等礦產中沉積類型的也占有很大的比重。
同時，沉積岩分布地區又是水文地質和工程地質的主要場所。因此，研究沉積岩，對發展地質科學的理論尋找豐富的沉積礦產以及水文地質和工程地質工作均具有重要意義。沉積岩：是地面即成岩石在外力作用下，經過風化、搬運、沉積固結等沉積而成，其主要特徵是：①層理構造顯著；②沉積岩中常含古代生物遺蹟，經石化作用即成化石；③有的具有乾裂、孔隙、結核等。常見的沉積岩有：直徑大於3毫米的礫和磨圓的卵石及被其它物質膠結而形成的礫岩，由2毫米到0.05毫米直徑的砂粒膠結而成的砂岩，由顆粒細小的粘土礦物組成的頁岩，由方解石為其主要成分，硬度不大的石灰岩等。已經形成的岩石露出地表後,由於風化作用而遭到破壞,,變成碎屑等,經過流水、風、冰川及其它外力搬運，最後在海洋、低地或海陸之間的過渡地帶沉積下來，在經受億萬年的壓縮、變化之後，膠結在一起，又變成一層一層的堅硬的岩石。這樣形成的岩石叫做沉積岩。還會形成水波痕跡，雨紋。岩石分類
| 岩石 | 依不同的形成方式，可粗略分為三類：火成岩、沉積岩和變質岩。 | |
| 火成岩 | 火山岩 | 流紋岩；粗面岩；響岩；英安岩；安山岩；粗安岩；玄武岩 |
| 淺成岩 | 斑岩；霏細岩；細晶岩；偉晶岩；玢岩；粒玄岩；煌斑岩 | |
| 深成岩 | 花崗岩；正長岩；二長岩；花崗閃長岩；閃長岩；輝長岩；斜長岩；橄欖岩；輝石岩；角閃石岩；蛇紋岩；蛇紋大理岩；碳酸岩 | |
| 沉積岩 | 碎屑岩 | 碎屑岩；礫岩；角礫岩；砂岩(又分為長石砂岩、雜砂岩)；泥岩；頁岩 |
| 火山碎屑岩 | 集塊岩；凝灰岩 | |
| 生物岩 | 石灰岩；燧石；硅藻土；疊層岩；煤炭；油頁岩 | |
| 化學岩 | 石灰岩；白雲岩；燧石 | |
| 變質岩 | 接觸變質岩 | 角頁岩；大理岩；石英岩；矽卡岩；雲英岩 |
| 區域變質岩 | 千枚岩；片岩；片麻岩；混合岩；角閃岩；麻粒岩；榴輝岩；板岩 | |
| 動力變質岩 | 糜棱岩 | |
