chapter沉积岩的形成及演化实用学习教案

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1、会计学1chapter沉积岩的形成及演化沉积岩的形成及演化(ynhu)实用实用第一页，共98页。第一节第一节 母岩的风化作用母岩的风化作用沉积岩最原始物质沉积岩最原始物质(wzh)的的形成形成 Weathering of source rocksformation of the most primitive materials of sedimentary rocks 第1页/共98页第二页，共98页。一、风化作用的概念一、风化作用的概念(ginin) 风化作用（风化作用（weathering）是地壳最表层的）是地壳最表层的岩石在温度变化、大气、水、生物等因素岩石在温度变化、大气、水、生物等因

2、素(yn s)的作用下，发生机械破碎和化学变化的一种的作用下，发生机械破碎和化学变化的一种作用。作用。 风化作用是地壳表层岩石的一种破坏风化作用是地壳表层岩石的一种破坏(phui)作作用。用。 第2页/共98页第三页，共98页。风化作用按其性质可分为风化作用按其性质可分为(fn wi)三种三种类型：类型： 物理物理(wl)风化作用（风化作用（physical weathering ）化学化学(huxu)风化作用（风化作用（chemical weathering ）生物风化作用（生物风化作用（biological weathering ）第3页/共98页第四页，共98页。二、各种二、各种( zh

3、n)造岩矿物的风化造岩矿物的风化及其产物及其产物 石英石英(shyng)（quartz）：主要的造）：主要的造岩矿物，在风化作用中稳定性极高，它几乎岩矿物，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不发生化学溶解作用，一般只发生机械破碎作用。作用。 Weathering and products of various rock-forming minerals 第4页/共98页第五页，共98页。 长石（长石（feldspar）：稳定性次于石英）：稳定性次于石英(shyng)，风化稳定性由高到低的顺序是：钾，风化稳定性由高到低的顺序是：钾长石、多钠的酸性斜长石、中性斜长

4、石、基性长石、多钠的酸性斜长石、中性斜长石、基性斜长石。斜长石。 KAlSi3O3 (钾长石钾长石) K1Al2(Si，Al) 4O10OH 2nH2O (水白云母水白云母 ) Al4Si4O10OH 8 (高岭石高岭石 ) SiO2nH2O (蛋白石蛋白石) / Al2O3nH2O (铝土矿铝土矿) 最先析出的成分是钾，最先析出的成分是钾，其次其次(qc)是硅，最后才是硅，最后才是铝是铝第5页/共98页第六页，共98页。云母云母(ynm)（mica）：）： 白云母白云母(ynm)抗风化能力较强抗风化能力较强 白云母在风化过程中，主要白云母在风化过程中，主要(zhyo)是析出钾是析出钾和加入水

5、，先变成水白云母，最后变为高岭石和加入水，先变成水白云母，最后变为高岭石 黑云母的抗风化能力比白云母差得多。黑云母的抗风化能力比白云母差得多。黑云母遭受黑云母遭受(zoshu)风化后，钾、镁等成分风化后，钾、镁等成分首先析出，同时加入水，转变为蛭石、绿泥石首先析出，同时加入水，转变为蛭石、绿泥石、褐铁矿等、褐铁矿等第6页/共98页第七页，共98页。 橄榄石、辉石橄榄石、辉石(hu sh)、角闪石等镁硅酸盐矿、角闪石等镁硅酸盐矿物抗风化能力低。物抗风化能力低。 这些矿物在风化产物中保留较少这些矿物在风化产物中保留较少，故在沉积岩中较少见。，故在沉积岩中较少见。 各种各种( zhn)粘土矿物（如高

6、岭石、粘土矿物（如高岭石、蒙脱石、水云母等）在风化带中相当稳定。蒙脱石、水云母等）在风化带中相当稳定。 各种碳酸盐矿物各种碳酸盐矿物(kungw)如方解石、白如方解石、白云石等，风化稳定性甚小，极易溶于水并顺水转云石等，风化稳定性甚小，极易溶于水并顺水转移。移。第7页/共98页第八页，共98页。 各种硫酸盐矿物各种硫酸盐矿物(如石膏、硬石膏如石膏、硬石膏)、硫化、硫化物矿物物矿物(如黄铁矿如黄铁矿)、卤化物矿物、卤化物矿物(如石盐如石盐)等，风等，风化稳定性最低，最易溶于水，呈溶液化稳定性最低，最易溶于水，呈溶液(rngy)状状态流失走。态流失走。 重矿物（重矿物（heavy mineral）

7、：）： 风化风化(fnghu)稳定性的差别很大，如锆石、金红石、电气石等较稳稳定性的差别很大，如锆石、金红石、电气石等较稳定，为沉积岩中常见的稳定重矿物。定，为沉积岩中常见的稳定重矿物。第8页/共98页第九页，共98页。影响影响(yngxing)造岩矿物风化稳定性造岩矿物风化稳定性的因素的因素与它们的结晶与它们的结晶(jijng)温度有关温度有关 与其化学成分的化学活泼与其化学成分的化学活泼(hu po)性性（主要是在水中的溶解能力）有关（主要是在水中的溶解能力）有关 与其晶体构造特征及化学键强度有关与其晶体构造特征及化学键强度有关 第9页/共98页第十页，共98页。三、各种岩石的风化三、各种

8、岩石的风化(fnghu)及其及其产物产物 岩石是矿物的集合体，因此岩石的风化及岩石是矿物的集合体，因此岩石的风化及其产物主要由组成它的矿物的风化情况其产物主要由组成它的矿物的风化情况(qngkung)决定的决定的 。 Weathering and products of various rocks 第10页/共98页第十一页，共98页。美国科罗拉多州鲍尔德附近美国科罗拉多州鲍尔德附近(fjn)密西西比纪密西西比纪花岗闪长岩的风化剖面花岗闪长岩的风化剖面第11页/共98页第十二页，共98页。花花岗岗岩岩的的风风化化(fnghu)及及其其产产物物第12页/共98页第十三页，共98页。 中性和碱性中

9、性和碱性(jin xn)侵入岩的风化情况大体与侵入岩的风化情况大体与花岗质岩石相似花岗质岩石相似 基性和超基性侵入岩主要由较易风化的橄榄石、辉石基性和超基性侵入岩主要由较易风化的橄榄石、辉石(hu sh)、基性斜长石组成，远比花岗质岩石易风化、基性斜长石组成，远比花岗质岩石易风化 火山岩及火山碎屑岩由于含有相当多的甚至大量火山岩及火山碎屑岩由于含有相当多的甚至大量的玻璃质或火山灰，故其风化的玻璃质或火山灰，故其风化(fnghu)速度相当快速度相当快 沉积岩沉积岩的风化情况比较简单，其中以蒸发岩最易的风化情况比较简单，其中以蒸发岩最易溶解、最易风化，碳酸盐岩次之，粘土岩、石英砂溶解、最易风化，碳

10、酸盐岩次之，粘土岩、石英砂岩、硅岩等最难风化岩、硅岩等最难风化第13页/共98页第十四页，共98页。四、母岩风化四、母岩风化(fnghu)过程中元素的转过程中元素的转移顺序及母岩风化移顺序及母岩风化(fnghu)的阶段性的阶段性 Transportation sequence of elements in the course of weathering of source rocks，and stages of weathering 第14页/共98页第十五页，共98页。1、风化、风化(fnghu)过程中元素的过程中元素的析出顺序析出顺序 母岩在化学风化过程中表现为某些元素的淋母岩在化学风化

11、过程中表现为某些元素的淋滤分散和另外一些元素的残积富集两个滤分散和另外一些元素的残积富集两个(lin )方面。各种元素在特定的风化条件下迁移能力是不方面。各种元素在特定的风化条件下迁移能力是不一样的，因而造成各种元素按一定顺序从母岩中分一样的，因而造成各种元素按一定顺序从母岩中分离出来离出来即元素的风化分异。即元素的风化分异。 第15页/共98页第十六页，共98页。 前苏联学者雷波诺夫前苏联学者雷波诺夫(1934)首先根据河水首先根据河水(h shu)中中元素的含量与该河流域的岩石中相应元素的含量相比较的元素的含量与该河流域的岩石中相应元素的含量相比较的办法，了解各种元素迁移的相对活动性，并得

12、出了元素迁办法，了解各种元素迁移的相对活动性，并得出了元素迁移序列。移序列。 彼列尔曼彼列尔曼(1955)在雷波诺夫的研究基础上提出了在雷波诺夫的研究基础上提出了水迁移系数水迁移系数Kx，用来衡量元素，用来衡量元素(yun s)在风化带中在风化带中的迁移能力。的迁移能力。 第16页/共98页第十七页，共98页。将风化将风化(fnghu)带中的元素分为五带中的元素分为五类：类： 最易迁移最易迁移(qiny)元素元素(Kx=n10n102)：CI，Br，I，S易迁移易迁移(qiny)元素元素(Kx=nn10)：Ca，Mg，Na，F，Sr，K，Zn可迁移可迁移(qiny)元素元素(Kx=n10-1n

13、)：Cu，Ni，Co，V，Mn，Si(硅酸盐硅酸盐)，P惰性惰性(微弱迁移微弱迁移(qiny)元素元素) (Kx 40时，出现时，出现“卡门卡门涡街涡街”，紊流，紊流(涡流涡流) （ ）a从层流过度到紊流（ ）cR e = 4 0 1 2 0（ ）bR e = 1 4 0在背流尾迹中具有不规则旋涡的层流层流R e 1，急流，急流(jli)，超临界流，水浅，超临界流，水浅流急流急 Fr=1，临界，临界(ln ji)流流 Fr1，静流，缓流或临界以下，静流，缓流或临界以下(yxi)的流动，水深流缓的流动，水深流缓 第32页/共98页第三十三页，共98页。 床沙表面可随水流强度变化床沙表面可随水流强

14、度变化(binhu)而出现各种而出现各种类型床沙形体，一种类型的床沙形体不是固定不动的，类型床沙形体，一种类型的床沙形体不是固定不动的，而是通过组成床沙的砂砾颗粒的滚动、滑动或跳跃移动而是通过组成床沙的砂砾颗粒的滚动、滑动或跳跃移动而使床沙形体发生顺流或逆流移动。而使床沙形体发生顺流或逆流移动。 这种现象这种现象(xinxing)在水力学中称为沙波运动。在水力学中称为沙波运动。 第33页/共98页第三十四页，共98页。 明渠水流随着流动强度的加大，在床面上会依次出现下明渠水流随着流动强度的加大，在床面上会依次出现下列床沙形体：列床沙形体：无颗粒运动的平坦床沙、无颗粒运动的平坦床沙、沙纹、沙纹、

15、沙浪、沙浪、沙丘、沙丘、过渡型过渡型(低角度沙丘低角度沙丘)、平坦床沙、平坦床沙、逆行逆行(nxng)沙丘、沙丘、流槽和凹坑。流槽和凹坑。第34页/共98页第三十五页，共98页。4. 两种流体及其搬运两种流体及其搬运(bnyn)和沉积作和沉积作用方式用方式 牵引流牵引流(Traction current)符合牛顿流符合牛顿流体体(lit)定律的流体定律的流体(lit)。其搬运机制是流体。其搬运机制是流体(lit)动能拖曳牵引沉积物一起运动，如河流、动能拖曳牵引沉积物一起运动，如河流、风流和波浪流等。风流和波浪流等。 沉积物重力沉积物重力(zhngl)流流(Gravity flow)在重在重力力

16、(zhngl)作用下发生流动的弥散有大量沉积物的高作用下发生流动的弥散有大量沉积物的高密度流体。密度流体。 第35页/共98页第三十六页，共98页。 牵引搬运牵引搬运(牵引作用牵引作用)能使碎屑物质能使碎屑物质(wzh)作底负作底负载移动的各种作用载移动的各种作用 牵引流的搬运力包括推力和载荷力。牵引流的搬运力包括推力和载荷力。推力推力(牵引力牵引力)与流速与流速(li s)有关，有关，载荷力载荷力(负荷力负荷力)与流量有关。推力与流量有关。推力大不一定负荷力大，反之亦然。大不一定负荷力大，反之亦然。 牵引流搬运牵引流搬运(bnyn)方式：方式： 溶解载荷、悬移载荷溶解载荷、悬移载荷、推移载荷

17、或床沙载荷。、推移载荷或床沙载荷。 重力流重力流搬运的驱动力主要起因于重力搬运的驱动力主要起因于重力 第36页/共98页第三十七页，共98页。二、碎屑物质二、碎屑物质(wzh)在流水中的搬运和沉积在流水中的搬运和沉积作用作用 Transportation and sedimentation of clastic materials in water flow 碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积，主要与碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积，主要与水的流动状态水的流动状态(zhungti)关系密切，是层流还关系密切，是层流还紊流，是急流还缓流；紊流，是急流还缓流； 还与碎屑颗粒的本身特还与碎屑颗粒的本身特点点(

18、大小、相对密度和形状等大小、相对密度和形状等)有关。有关。 第37页/共98页第三十八页，共98页。1. 搬运搬运(bnyn)方式方式 推移推移(tuy)搬运搬运(滚动搬运，包括跳跃滚动搬运，包括跳跃搬运搬运) 悬浮悬浮(xunf)搬运搬运(悬移悬移搬运搬运) 2. 机械沉积作用机械沉积作用 处于搬运状态的碎屑物质，在一定的条件下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的重力时，主要是当流水的动力不足以克服碎屑的重力时，碎屑物质就会沉积下来。，碎屑物质就会沉积下来。 第38页/共98页第三十九页，共98页。 碎屑物质在静水中下沉情况可用斯托克实验碎屑物质在静水中

19、下沉情况可用斯托克实验(shyn)公式表示公式表示(G.G.Stokes，1850)： (适用适用(shyng)于粒径于粒径0.1mm的球形颗粒的球形颗粒)其中：其中：V 颗粒下沉颗粒下沉(xi chn)速度速度(cm/s)， d1-颗粒密度，颗粒密度， d2 水介质密度，水介质密度， g 重力加速度重力加速度(980cm/s2)， r 颗粒半径颗粒半径(cm) V= gr2 92 21dd 第39页/共98页第四十页，共98页。 极细砂下沉极细砂下沉(xi chn)30m约需约需2h，而细粘土则约，而细粘土则约需需1年；如下沉年；如下沉(xi chn)30004000m，极细砂约需，极细砂约

20、需10d，细粘土则约需，细粘土则约需100年。年。碎屑颗粒在静水中下沉碎屑颗粒在静水中下沉(xi chn)速度与颗粒半径平方速度与颗粒半径平方成正比成正比 碎屑颗粒在静水中下沉速度碎屑颗粒在静水中下沉速度(sd)与其相对密度与其相对密度成正比成正比 第40页/共98页第四十一页，共98页。 斯托克公式只有在静水或层流斯托克公式只有在静水或层流(cn li)的条件的条件下才适用。下才适用。 斯托克公式是在假定颗粒为球形的情况下求得的，假如斯托克公式是在假定颗粒为球形的情况下求得的，假如颗粒不是球形，其沉速有所不同。实验证明颗粒不是球形，其沉速有所不同。实验证明(zhngmng)，假，假设球形颗粒

21、的沉速为设球形颗粒的沉速为100，则椭球形颗粒的沉速为，则椭球形颗粒的沉速为8461，立，立方体为方体为74，长柱体为，长柱体为50，片状颗粒为，片状颗粒为8038； 第41页/共98页第四十二页，共98页。粒径对数坐标，m m流速对数坐标，c m /s继续搬运流速曲线开始搬运流速曲线1000100101.00.10.0010.010.11.010100尤尔斯特隆图解尤尔斯特隆图解(tji) 碎屑物质在流水中的搬运和沉积碎屑物质在流水中的搬运和沉积(chnj)，流，流速和颗粒大小之间的关系最为关键。速和颗粒大小之间的关系最为关键。 第42页/共98页第四十三页，共98页。砾砂粉 砂侵 蚀 未

22、固 结 的粘 土 和 粉 砂沉 积搬 运尤 尔 斯 特 隆 的 曲 线（）1 9 3 9森 德 伯 格 的 修 正 曲 线（）1 9 5 6固结粘土和粉砂颗 粒 直 径 ，-6-4-2024680 .512481 63 26 41 2 82 5 65 1 2流 速 ，c m /s经森德伯格经森德伯格(Sundborg，1956)修改修改(xigi)过的尤尔斯特隆图解过的尤尔斯特隆图解 第43页/共98页第四十四页，共98页。可滚动的床砂载荷的最大粒径， cm24681000.51.01.502.02.5可悬浮的砂粒最大粒径，cm流动强度增加P沃克沃克(Walker，1975)的图解的图解(tj

23、i) 当流动强度为当流动强度为P时，它所能滚动时，它所能滚动的砾石最大粒径为的砾石最大粒径为8cm，同时，同时所悬浮所悬浮(xunf)的颗粒最大粒径的颗粒最大粒径为为2.2mm。 当流动当流动(lidng)强度略小于强度略小于P时，时，可使粒径为可使粒径为8cm和和2.2mm的砾石同的砾石同时沉积，从而形成双众数的砾岩。时沉积，从而形成双众数的砾岩。 当流动强度在当流动强度在P附近反复变附近反复变动时，则可能形成粗、细砾动时，则可能形成粗、细砾石沉积的互层，其平均粒度石沉积的互层，其平均粒度分别为分别为8cm和和2.2mm。 如果流动强度急剧减少，则如果流动强度急剧减少，则可能造成分选极差的多

24、众数可能造成分选极差的多众数的砾、砂、粉砂和泥的混合的砾、砂、粉砂和泥的混合沉积物。沉积物。 沉积沉积1mm砂粒所需的流动强度要比砂粒所需的流动强度要比沉积沉积7cm砾石所需强度小得多，因此砾石所需强度小得多，因此，在平均粒度为，在平均粒度为7cm的砾石沉积的孔的砾石沉积的孔隙中所充填隙中所充填1mm的砂，不可能是同的砂，不可能是同时沉积物。时沉积物。 第44页/共98页第四十五页，共98页。3. 碎屑物质在流水搬运过程碎屑物质在流水搬运过程(guchng)中的变化中的变化 成分上的变化：不稳定组分成分上的变化：不稳定组分(zfn)逐渐减少，稳逐渐减少，稳定组分定组分(zfn)则相应增加，同其

25、它组分则相应增加，同其它组分(zfn)也就变得也就变得更加简单了。更加简单了。 碎屑颗粒碎屑颗粒(kl)度逐渐度逐渐变小变小 碎屑颗粒的圆度逐渐碎屑颗粒的圆度逐渐变好变好 碎屑颗粒的球度也有碎屑颗粒的球度也有所增高所增高 第45页/共98页第四十六页，共98页。4. 碎屑物质在流水碎屑物质在流水(lishu)搬运及搬运及沉积作用过程中的分异作用沉积作用过程中的分异作用 沉积分异作用沉积分异作用(Sedimentary Differentiation)母母岩在风化产物在搬运和沉积过程中根据岩在风化产物在搬运和沉积过程中根据(gnj)本身特本身特性，在外部条件的影响下，按照一定顺序分别堆积在性，在

26、外部条件的影响下，按照一定顺序分别堆积在一定程度上是可以分开的地表沉积带内。一定程度上是可以分开的地表沉积带内。 母岩风化产物以及其它来源的沉积物，在搬运和沉积过母岩风化产物以及其它来源的沉积物，在搬运和沉积过程中按照颗粒大小、形状、比重、矿物成分程中按照颗粒大小、形状、比重、矿物成分(chng fn)和和化学成分化学成分(chng fn)在地表依次沉积下来，这种现象称作在地表依次沉积下来，这种现象称作地表沉积分异作用。地表沉积分异作用。 第46页/共98页第四十七页，共98页。沉积沉积(chnj)分异作用分异作用包括：包括： 粒度粒度(l d)分异分异 相对密度的分异相对密度的分异 形状上的

27、分异，片状碎屑颗粒较粒状形状上的分异，片状碎屑颗粒较粒状碎屑颗粒搬运远，碎屑颗粒搬运远， 成分分异成分分异第47页/共98页第四十八页，共98页。 机械沉积分异作用机械沉积分异作用(mechanical sedimentary differentiation)碎屑物质在碎屑物质在搬运和沉积过程中，当介质运动的速度和运移搬运和沉积过程中，当介质运动的速度和运移的能力在一定的方向上作有规律的能力在一定的方向上作有规律(gul)的变化的变化时，它们也相应按照颗粒大小、密度和形状发时，它们也相应按照颗粒大小、密度和形状发生分异，依次沉积。生分异，依次沉积。 与沉积与沉积(chnj)分异作用相对立的是分

28、异作用相对立的是“掺和掺和作用作用”或或“混合作用混合作用”、“混杂作用混杂作用”。 第48页/共98页第四十九页，共98页。三、碎屑物质三、碎屑物质(wzh)在海、湖水在海、湖水中的搬运和沉积作用中的搬运和沉积作用 Transportation and sedimentation of clastic materials in sea and lake water 陆地表面流水搬运的碎屑物质，大部分都注陆地表面流水搬运的碎屑物质，大部分都注入海洋，其次是湖泊。海、湖是流水搬运碎屑物入海洋，其次是湖泊。海、湖是流水搬运碎屑物质的最终质的最终(zu zhn)场所。场所。 第49页/共98页第五十

29、页，共98页。1. 碎屑物质碎屑物质(wzh)在海水中的搬运和沉积在海水中的搬运和沉积作用作用 引起海洋中碎屑物质搬运引起海洋中碎屑物质搬运(bnyn)和和沉积的营力主要是波浪和潮汐，其次是海沉积的营力主要是波浪和潮汐，其次是海流。流。 第50页/共98页第五十一页，共98页。 波浪主要由风引起波浪主要由风引起(ynq)，波浪的大，波浪的大小主要取决于风的大小。小主要取决于风的大小。 波基面波基面(j min)(浪底浪底) (wave base)波浪作用的下限，即波浪所影响的最大深波浪作用的下限，即波浪所影响的最大深度。度。 除正常天气情况下，碎屑物质在横向除正常天气情况下，碎屑物质在横向(h

30、n xin)和纵向波浪作用下的搬运和沉积作用外。还有和纵向波浪作用下的搬运和沉积作用外。还有阵发性的风暴浪将浅海沉积物卷起而重新搬离或搬向阵发性的风暴浪将浅海沉积物卷起而重新搬离或搬向海岸，形成风暴沉积物。海岸，形成风暴沉积物。 第51页/共98页第五十二页，共98页。 潮汐作用对滨岸地区的碎屑物质潮汐作用对滨岸地区的碎屑物质(wzh)影响很大，在潮汐作用带，水体作大规模地涨影响很大，在潮汐作用带，水体作大规模地涨潮和落潮运动，因此也使水底的碎屑物质潮和落潮运动，因此也使水底的碎屑物质(wzh)作相应的往返运动。作相应的往返运动。 第52页/共98页第五十三页，共98页。 近岸地带的海流或深海

31、的浊流、等深流、近岸地带的海流或深海的浊流、等深流、内潮汐流、冷流、暖流、赤道内潮汐流、冷流、暖流、赤道(chdo)洋流和上洋流和上返洋流等对碎屑物质的搬运和沉积均有一定的作返洋流等对碎屑物质的搬运和沉积均有一定的作用用 。 第53页/共98页第五十四页，共98页。 海洋中碎屑物质在波浪、潮汐等的长期作海洋中碎屑物质在波浪、潮汐等的长期作用用(zuyng)下，也会发生成分、粒度、圆度上的下，也会发生成分、粒度、圆度上的变化以及分异作用变化以及分异作用(zuyng)。 第54页/共98页第五十五页，共98页。2. 碎屑物质在湖水中的搬运碎屑物质在湖水中的搬运(bnyn)和沉和沉积作用积作用 与海

32、洋相比，湖泊面积小，缺乏潮汐作用与海洋相比，湖泊面积小，缺乏潮汐作用，因此，湖浪和湖流是潮泊中搬运和沉积，因此，湖浪和湖流是潮泊中搬运和沉积(chnj)碎屑物质的主要营力。碎屑物质的主要营力。 第55页/共98页第五十六页，共98页。四、碎屑物质在空气四、碎屑物质在空气(kngq)中的搬运和中的搬运和沉积作用沉积作用 自学自学(zxu)为主为主 Transportation and sedimentation of clastic materials in air 第56页/共98页第五十七页，共98页。风是碎屑物质在空气中搬运风是碎屑物质在空气中搬运(bnyn)和沉积和沉积的主要营力的主要营

33、力 在干旱地区，这种搬运在干旱地区，这种搬运(bnyn)和沉积作用是和沉积作用是主要的主要的 空气空气(kngq)只能搬运碎屑物质，而不能搬运溶只能搬运碎屑物质，而不能搬运溶解物质解物质第57页/共98页第五十八页，共98页。五、碎屑物质五、碎屑物质(wzh)在冰川中的搬运和沉在冰川中的搬运和沉积作用积作用 Transportation and sedimentation of clastic materials in glacier 自学自学(zxu)为为主主 第58页/共98页第五十九页，共98页。 在寒冷的两极地区和高寒在寒冷的两极地区和高寒(gohn)山区，冰川的搬运及沉积作用是山区，

34、冰川的搬运及沉积作用是主要的。主要的。 第59页/共98页第六十页，共98页。冰川冰川(bngchun)的搬的搬运与堆积运与堆积冰碛物冰碛物冰川冰川(bngchun)携带的携带的碎屑物质碎屑物质冰川冰川(bngchun)具有巨大具有巨大的搬运能力的搬运能力南极大陆冰盖南极大陆冰盖第60页/共98页第六十一页，共98页。冰碛物的基本特征：冰碛物的基本特征： 结构疏松，大小混杂结构疏松，大小混杂(hnz)，分选，分选极差；极差；冰碛物中砾石磨圆极差；冰碛物中砾石磨圆极差；一般缺乏层理构造。一般缺乏层理构造。 第61页/共98页第六十二页，共98页。第62页/共98页第六十三页，共98页。一、概述一

35、、概述(i sh)(Introduction) 母岩风化产物中的溶解物质母岩风化产物中的溶解物质(wzh)，主要为，主要为Cl、S、Ca、Na、K、Mg、P、Si、Al、Fe 等。等。 前面前面(qin mian)的溶解度的溶解度较大，多呈真溶较大，多呈真溶液；液； 后面的溶后面的溶解度较小，多呈解度较小，多呈胶体溶液。胶体溶液。 它们均呈溶解状态，在河水或地下水中，向湖泊和海洋中转移。它们均呈溶解状态，在河水或地下水中，向湖泊和海洋中转移。 第63页/共98页第六十四页，共98页。二、胶体溶液物质的搬运二、胶体溶液物质的搬运(bnyn)和沉积作用和沉积作用 Transportation an

36、d sedimentation of colloid solution materials 胶体：一种物质的细微质点分散胶体：一种物质的细微质点分散(fnsn)在在另一种物质中的不均匀分散另一种物质中的不均匀分散(fnsn)体系。体系。 胶体质点一般介于胶体质点一般介于1001m之间，多呈分之间，多呈分子状态。子状态。 胶体质点常有电荷。胶体质点常有电荷。 第64页/共98页第六十五页，共98页。 胶体胶体(jio t)沉积物的特沉积物的特征：征： 常呈钟乳状、肾状、豆状、胶冻状等常呈钟乳状、肾状、豆状、胶冻状等常具贝壳状断口常具贝壳状断口多为含水矿物，且含水量很不固定多为含水矿物，且含水量很

37、不固定其化学成分也不够其化学成分也不够(bgu)固定固定常具离子交换性及吸附性常具离子交换性及吸附性常失水干裂老化或重结晶常失水干裂老化或重结晶第65页/共98页第六十六页，共98页。三、真溶液物质的搬运三、真溶液物质的搬运(bnyn)和沉积作用和沉积作用 Transportation and sedimentation of true solution materials 母岩风化产物母岩风化产物(chnw)中的真溶液物质主中的真溶液物质主要是要是Cl、S、Ca、Na、K、Mg等，等，P、Si、Al、Fe、Mn等也可部分呈真溶液状态。等也可部分呈真溶液状态。 第66页/共98页第六十七页，共

38、98页。 真溶液物质真溶液物质(wzh)的搬运及沉积作用的根本的搬运及沉积作用的根本控制因素是它们的溶解度控制因素是它们的溶解度 溶解度越大，越易搬运溶解度越大，越易搬运(bnyn)，越难沉积。越难沉积。 溶解度越小，越易沉积溶解度越小，越易沉积(chnj)，越难，越难搬运。搬运。 第67页/共98页第六十八页，共98页。 Fe、Mn、Si、Al等溶解物质的溶解度较小等溶解物质的溶解度较小，易于沉淀，易于沉淀(chndin)，在它们的搬运和沉积作，在它们的搬运和沉积作用中，水介质的各种物理化学条件的影响十分重用中，水介质的各种物理化学条件的影响十分重要。要。 各种各种( zhn)铁、锰矿物生成

39、时所需要的铁、锰矿物生成时所需要的PH值值及及EH值值第68页/共98页第六十九页，共98页。SiO2及及CaCO3的溶解度与的溶解度与介质介质(jizh)PH值的关系值的关系Al2O3的溶解度与介质的溶解度与介质(jizh)PH值的关系值的关系第69页/共98页第七十页，共98页。 对于溶解度大的物质的搬运和沉积作用，水介质的对于溶解度大的物质的搬运和沉积作用，水介质的影响不大。它们只有在干热的气候条件下，在封闭或半影响不大。它们只有在干热的气候条件下，在封闭或半封闭的盆地中，或在水循环受限制的潮上地带，即在蒸封闭的盆地中，或在水循环受限制的潮上地带，即在蒸发条件下，才能发条件下，才能(ci

40、nng)沉积下来。如石膏、硬石膏、沉积下来。如石膏、硬石膏、钠盐、钾盐、镁盐等。钠盐、钾盐、镁盐等。第70页/共98页第七十一页，共98页。四、生物四、生物(shngw)的搬运和沉积作用的搬运和沉积作用 Transportation and sedimentation by organisms 生物在母岩风化产物的搬运和沉积生物在母岩风化产物的搬运和沉积(chnj)过程过程中起着重要的作用，不少沉积中起着重要的作用，不少沉积(chnj)岩和沉积岩和沉积(chnj)矿产的形成都与生物作用有关，或直接由生矿产的形成都与生物作用有关，或直接由生物作用而形成。如碳酸盐岩、磷酸盐岩、沉积物作用而形成。如

41、碳酸盐岩、磷酸盐岩、沉积(chnj)铁矿、硅藻土、白垩、煤、油页岩和石油等铁矿、硅藻土、白垩、煤、油页岩和石油等。 第71页/共98页第七十二页，共98页。 在各类生物在各类生物(shngw)中，尤以藻类和细菌等中，尤以藻类和细菌等微生物微生物(shngw)在沉积岩和沉积矿产形成作用中的在沉积岩和沉积矿产形成作用中的意义较大。意义较大。 生物的搬运和沉积作用生物的搬运和沉积作用(chn j zu yn)有两种方式：有两种方式： 生物通过新陈代谢作用，在其生活过程中生物通过新陈代谢作用，在其生活过程中不断地从周围介质中吸取一定的物质成分，从而不断地从周围介质中吸取一定的物质成分，从而把一些把一些

42、(yxi)元素富集起来元素富集起来 。 另一种方式是由于生物作用而引起的周围介质条件另一种方式是由于生物作用而引起的周围介质条件的改变，从而影响某些物质的搬运和沉积。的改变，从而影响某些物质的搬运和沉积。 第72页/共98页第七十三页，共98页。五、化学沉积五、化学沉积(chnj)分异作用分异作用 Chemical sedimentary differentiation 化学沉积分异作用化学沉积分异作用(zuyng)受化学原理支配的分异受化学原理支配的分异作用作用(zuyng) 母岩风化产物中的溶解物质，在搬运和沉积过程中，由母岩风化产物中的溶解物质，在搬运和沉积过程中，由于各元素和化合物彼此

43、在化学性质上的差异于各元素和化合物彼此在化学性质上的差异(主要是化学活主要是化学活泼性或溶解度大小泼性或溶解度大小)，它们从溶液中按一定先后顺序沉淀出，它们从溶液中按一定先后顺序沉淀出来来(ch li)，从而逐渐产生了分异。，从而逐渐产生了分异。 第73页/共98页第七十四页，共98页。第74页/共98页第七十五页，共98页。六、两种沉积分异作用的关系六、两种沉积分异作用的关系(gun x)及其及其地质意义地质意义 1. 关系关系(gun x) 机械沉积分异作用进行机械沉积分异作用进行(jnxng)得较早，化学沉积分得较早，化学沉积分异作用进行异作用进行(jnxng)得较晚得较晚 第75页/共

44、98页第七十六页，共98页。机械机械(jxi)沉积分异作用沉积分异作用 化学沉积化学沉积(chnj)分异作用分异作用 砂和粉砂阶段砂和粉砂阶段(jidun) 铁的氧化物阶段铁的氧化物阶段 粘土沉积阶段粘土沉积阶段 碳酸盐阶段碳酸盐阶段 已基本结束已基本结束硫酸盐及卤化物阶段硫酸盐及卤化物阶段 第76页/共98页第七十七页，共98页。2. 意义意义(yy) 两种沉积分异作用的结果，就形成了各种类型的机两种沉积分异作用的结果，就形成了各种类型的机械沉积岩和化学械沉积岩和化学(huxu)沉积岩以及相应的各种沉积矿沉积岩以及相应的各种沉积矿产。产。 分异作用进行越彻底，各种类型的沉积岩在成分分异作用进

45、行越彻底，各种类型的沉积岩在成分上和结构上的成熟度就越高，从而上和结构上的成熟度就越高，从而(cng r)越易形成越易形成各种沉积矿产。各种沉积矿产。 第77页/共98页第七十八页，共98页。七、正常沉积作用七、正常沉积作用(chn j zu yn)和事件和事件沉积作用沉积作用(chn j zu yn) Normal sedimentation and event sedimentation 正常沉积作用正常沉积作用(chn j zu yn)：正常情况或条件：正常情况或条件下发生的搬运和沉积作用下发生的搬运和沉积作用(chn j zu yn)，这一作用，这一作用过程是缓慢的、均变的。过程是缓慢

46、的、均变的。 事件沉积作用事件沉积作用(chn j zu yn)：指事件性的、阵：指事件性的、阵发性的或灾变性的搬运和沉积作用发性的或灾变性的搬运和沉积作用(chn j zu yn)。这类作用的发生和发展可能是瞬间的、短暂的，但其作用这类作用的发生和发展可能是瞬间的、短暂的，但其作用过程是快速的。过程是快速的。 第78页/共98页第七十九页，共98页。 事件作用所挟带的大量砂、砾、泥等碎屑物质一旦事件作用所挟带的大量砂、砾、泥等碎屑物质一旦(ydn)沉积下来，一般就不再被搬运了。沉积下来，一般就不再被搬运了。 如沉积物重力如沉积物重力(zhngl)流、泥石流和洪水流、火山喷流、泥石流和洪水流、

47、火山喷发发碎屑流、风暴流、地震、陨石雨降落等。碎屑流、风暴流、地震、陨石雨降落等。 与正常沉积作用相比，事件沉积作用及其产物肯有明显与正常沉积作用相比，事件沉积作用及其产物肯有明显的等时性，所以的等时性，所以(suy)，这一作用也叫幕式沉积作用。，这一作用也叫幕式沉积作用。 正常沉积和事件沉积可发生于同一沉积环境，正常沉积和事件沉积可发生于同一沉积环境，二者交替进行。二者交替进行。 第79页/共98页第八十页，共98页。Sedimentary PetrologyP4146第80页/共98页第八十一页，共98页。一、概述一、概述(i sh)(Introduction) 沉积物的形成阶段沉积物的形

48、成阶段(jidun)：母岩风化产：母岩风化产物以及其它来源的物质成分，在搬运和沉积作用物以及其它来源的物质成分，在搬运和沉积作用之后，就变成了沉积物。之后，就变成了沉积物。 沉积后作用：泛指沉积物形成之以后，到沉积岩遭受沉积后作用：泛指沉积物形成之以后，到沉积岩遭受风化作用和变质风化作用和变质(bin zh)作用之前这一演化阶段的所有作用之前这一演化阶段的所有变化或作用。亦称为广义的成岩作用。变化或作用。亦称为广义的成岩作用。 第81页/共98页第八十二页，共98页。母岩母岩沉积物形成沉积物形成(xngchng)阶段阶段成岩作用成岩作用(zuyng)阶段阶段沉积岩沉积岩风化作用风化作用变质变质

49、(bin zh)作用作用沉沉积积岩岩的的形形成成与与演演化化后生作用阶段后生作用阶段沉沉积积后后作作用用成岩作用成岩作用后生作用后生作用第82页/共98页第八十三页，共98页。 广义的成岩作用广义的成岩作用(zuyng)包括狭义的包括狭义的成岩作用成岩作用(zuyng)和后生作用和后生作用(zuyng)两个两个阶段。阶段。 成岩作用成岩作用(diagenesis)：沉积物转变：沉积物转变(zhunbin)沉积岩所发生的一系列变化。沉积岩所发生的一系列变化。 后生作用后生作用(zuyng)(catagenesis)：沉积物：沉积物形成以后到遭受风化作用形成以后到遭受风化作用(zuyng)或变质作

50、用或变质作用(zuyng)以前的变化。以前的变化。 沉积后作用的沉积后作用的上限上限为沉积物表面或潜水面为沉积物表面或潜水面沉积后作用的沉积后作用的下限下限为变质岩带顶为变质岩带顶(220，1000bar) 第83页/共98页第八十四页，共98页。二、沉积后作用二、沉积后作用(zuyng)阶段的划分阶段的划分 沉积后作用沉积后作用(zuyng)阶段的划分，到目前为止也还阶段的划分，到目前为止也还没有一个公认的、统一的划分方案。没有一个公认的、统一的划分方案。 1.根据粘土矿物成分来划分根据粘土矿物成分来划分2.根据煤岩学来划分根据煤岩学来划分3.根据地球化学不环境来划根据地球化学不环境来划分分

51、4.根据埋深来划分根据埋深来划分5.综合综合(zngh)划分方案划分方案 第84页/共98页第八十五页，共98页。成岩作用阶段成岩作用阶段(jidun)的划分和对比的划分和对比 第85页/共98页第八十六页，共98页。三、有关术语三、有关术语(shy)的阐明的阐明 1. 埋藏埋藏(micng)成岩作用成岩作用(buried diagenesis)：碎屑沉积物随埋深增加，主要由于机械压实作用和：碎屑沉积物随埋深增加，主要由于机械压实作用和化学胶结作用，致使岩石逐渐变致密、孔隙度减小、化学胶结作用，致使岩石逐渐变致密、孔隙度减小、物性变差等一系列物理和化学变化直到变质作用。物性变差等一系列物理和化

52、学变化直到变质作用。 2. 沉积后作用沉积后作用(postsedimentation process)：泛指：泛指(fn zh)沉积物形成以后到沉积岩遭受风化作用和变质作用沉积物形成以后到沉积岩遭受风化作用和变质作用以前这一演化阶段的所有变化和作用。以前这一演化阶段的所有变化和作用。 第86页/共98页第八十七页，共98页。 3. 同生作用同生作用(syngenesis)：指沉积物刚刚形成以：指沉积物刚刚形成以后而尚与上覆水体后而尚与上覆水体(shu t)相接触时的变化。如相接触时的变化。如海解作海解作用用、海底风化作用海底风化作用及及陆解作用陆解作用等等 。 4. 准同生作用准同生作用(pe

53、nesyngenesis)：主要是指潮上带的：主要是指潮上带的疏松碳酸钙沉积物被高镁粒间盐水白云疏松碳酸钙沉积物被高镁粒间盐水白云(bi yn)化的作用化的作用 。 5. 成岩作用成岩作用(diagenesis)：指上覆沉积物不断增加使：指上覆沉积物不断增加使早期沉积物逐渐被掩埋，直至基本上与上覆水体脱离，使早期沉积物逐渐被掩埋，直至基本上与上覆水体脱离，使沉积物在新的物理化学条件下，产生新的平衡，致使疏松沉积物在新的物理化学条件下，产生新的平衡，致使疏松的沉积物固结成岩的全部的沉积物固结成岩的全部(qunb)变化过程。变化过程。 第87页/共98页第八十八页，共98页。 6. 后生作用后生作

54、用(anadiagenesis / catagenesis)：继成岩作：继成岩作用阶段之后，在沉积岩转变为变质岩之前或遭受用阶段之后，在沉积岩转变为变质岩之前或遭受(zoshu)风风化作用之前所产生的一切作用和变化。化作用之前所产生的一切作用和变化。 7. 表生作用表生作用(epigenesis)：指沉积物抬升到近地表，：指沉积物抬升到近地表，在潜水面以下常温常压或低温低压条件下，由于渗透在潜水面以下常温常压或低温低压条件下，由于渗透(shntu)水和浅部地下水水和浅部地下水(包括上升水包括上升水)的影响下所发生的的影响下所发生的变化。变化。 第88页/共98页第八十九页，共98页。四、沉积期

55、后的影响四、沉积期后的影响(yngxing)因素因素 沉积物脱离沉积环境进入沉积期后变化阶段，沉积物脱离沉积环境进入沉积期后变化阶段，实质实质(shzh)上是沉积物在新的条件下，重新建立起上是沉积物在新的条件下，重新建立起新的平衡的过程。新的平衡的过程。 影响这一平衡过程的因素影响这一平衡过程的因素(yn s)主要有：主要有： 沉沉积物的成分、温度、压力、以及层间水溶液的性质积物的成分、温度、压力、以及层间水溶液的性质(溶度积、自由度、溶度积、自由度、PH值、值、Eh值、浓度、溶解气体值、浓度、溶解气体的状况等的状况等) 。 第89页/共98页第九十页，共98页。五、沉积后作用主要五、沉积后作

56、用主要(zhyo)类型类型 1. 压实作用压实作用(compaction) 2. 压溶作用压溶作用(pressure-solution) 3. 胶结作用胶结作用(cementation)和固结作用和固结作用(consolidation) 4. 重结晶作用重结晶作用(recrystallization)和矿物的多相和矿物的多相(du xin)转变作用转变作用(neomorphism of mineral) 5. 交代作用交代作用(replament) 6. 溶解作用溶解作用(dissolution) 第90页/共98页第九十一页，共98页。第91页/共98页第九十二页，共98页。原始物质成分来源

57、 砾岩 砂岩 粉砂岩 碎屑岩 按粒度划分 粘土岩 碳酸盐岩 硫酸盐岩 卤化物岩 硅岩 1.主要由母岩风化产物形成的沉积岩(按母岩风化产物的类型和其搬运沉积作用不同，再划分为两类) 化学岩 按成分划分 其它化学岩 2.主要由火山碎屑物质组成的沉积岩 火山碎屑岩 可燃生物岩 沉沉 积积 岩岩 3.主要由生物遗体组成的沉积岩 按可燃性划分 非可燃生物岩 一、沉积岩基本一、沉积岩基本(jbn)类型类型划分划分 第92页/共98页第九十三页，共98页。二、一些问题二、一些问题(wnt)的说明的说明 1. 关于粘土岩关于粘土岩 为什么将粘土岩划归碎屑岩中为什么将粘土岩划归碎屑岩中? 沉积岩中的粘土物质沉积

58、岩中的粘土物质(wzh)基本上是母岩风化的产基本上是母岩风化的产物经过机械搬运和沉积作用而来的，基本上是陆源的，由物经过机械搬运和沉积作用而来的，基本上是陆源的，由化学作用在沉积环境中新生成的粘土矿物为量很少。化学作用在沉积环境中新生成的粘土矿物为量很少。 2. 碳酸盐岩碳酸盐岩 虽然颗粒石灰岩的沉积机理主要是机械的，但其颗虽然颗粒石灰岩的沉积机理主要是机械的，但其颗粒的生成还是化学作用或生物作用为主的。粒的生成还是化学作用或生物作用为主的。 第93页/共98页第九十四页，共98页。 3. 关于生物关于生物(shngw)化学岩化学岩 实际上是生物实际上是生物(shngw)岩与化学岩之间的过渡岩

59、石岩与化学岩之间的过渡岩石类型，如生物类型，如生物(shngw)石灰岩、礁石灰岩、白垩、硅藻石灰岩、礁石灰岩、白垩、硅藻岩等。岩等。 4. 关于附生岩关于附生岩 象含铜、铀、硫、沸石、海绿石以及象含铜、铀、硫、沸石、海绿石以及(yj)其他特殊元其他特殊元素或矿物的沉积岩，由于其经济意义较大，常受人们的格素或矿物的沉积岩，由于其经济意义较大，常受人们的格外重视，并常被称作外重视，并常被称作“含铜岩含铜岩”、“含铀岩含铀岩”、“含海绿石岩含海绿石岩”等。等。 第94页/共98页第九十五页，共98页。 5. 关于异地关于异地(yd)岩和原地岩岩和原地岩 异地异地(yd)岩岩-指其沉积物是外来的。指其

60、沉积物是外来的。 原地岩原地岩-指其沉积物是当地生成的。指其沉积物是当地生成的。 6. 关于内源岩和外源岩关于内源岩和外源岩 外源岩外源岩-指其物质成分来自指其物质成分来自(li z)沉积环境以外。沉积环境以外。 内源岩内源岩-指其物质成分来自指其物质成分来自(li z)沉积环境以内。沉积环境以内。 第95页/共98页第九十六页，共98页。沉积岩的形成沉积岩的形成(xngchng)母岩母岩沉积物沉积物火成岩火成岩变质岩变质岩沉积岩沉积岩构造运动构造运动(u zo yn dn)地壳地壳(dqio)抬升抬升风化和剥蚀作用风化和剥蚀作用碎屑物质碎屑物质溶解物质溶解物质残余物质残余物质搬运沉积搬运沉积

61、岩浆作用岩浆作用火山活动火山活动火山碎屑火山碎屑生物演化生物演化死亡、堆积死亡、堆积生物遗体生物遗体搬运沉积搬运沉积搬运沉积搬运沉积宇宙物质宇宙物质坠落坠落成岩作用成岩作用第96页/共98页第九十七页，共98页。思考题思考题 1、试述母岩风化产物的主要类型。、试述母岩风化产物的主要类型。 2、试述影响碎屑物质在流水中搬运和沉积作用的主要因、试述影响碎屑物质在流水中搬运和沉积作用的主要因素。素。 3、以龙尔斯特龙图解为例，说明碎屑颗粒的搬运、沉积、以龙尔斯特龙图解为例，说明碎屑颗粒的搬运、沉积与流速与流速(li s)的关系。并说明细砂级颗粒为何分选最好。的关系。并说明细砂级颗粒为何分选最好。 4、试述斯托克沉速公式的含义及其适用条件。、试述斯托克沉速公式的含义及其适用条件。 5、何谓牵引流、重力流、何谓牵引流、重力流?二者在搬运和沉积方面各有什么二者在搬运和沉积方面各有什么特点特点? 6、何谓沉积分异、何谓沉积分异? 试述机械沉积分异和化学沉积分异的试述机械沉积分异和化学沉积分异的关系及其在地质中的意义。关系及其在地质中的意义。 7、试述沉积后作用的概念及其研究的意义。、试述沉积后作用的概念及其研究的意义。 8、试述沉积岩分类的原则、依据及岩石类型。、试述沉积岩分类的原则、依据及岩石类型。 第97页/共98页第九十八页，共98页。