沉積巖形成及演化

1、第二章第二章 碎屑沉積巖的形成及演化碎屑沉積巖的形成及演化沉積巖原始物質(zhì)形成階段原始物質(zhì)搬運(yùn)和沉積階段沉積物的同生作用和準(zhǔn)同生作用階段沉積物成巖作用階段沉積巖的后生作用階段第二章第二章 碎屑沉積巖的形成及演化碎屑沉積巖的形成及演化2.1 母巖的風(fēng)化作用2.2 碎屑物質(zhì)的搬運(yùn)和沉積作用2.3 溶解物質(zhì)的搬運(yùn)與沉積作用2.4 沉積后作用及其階段的劃分 沉積物的形成沉積物的搬運(yùn)成巖作用沉積巖的形成沉積巖成因復(fù)雜性的示意圖沉積巖成因復(fù)雜性的示意圖一、一、母巖、物源區(qū)、風(fēng)化作用的概念母巖、物源區(qū)、風(fēng)化作用的概念二、二、風(fēng)化作用的類型風(fēng)化作用的類型三、三、風(fēng)化作用的影響因素風(fēng)化作用的影響因素四、四、風(fēng)化作

2、用的產(chǎn)物風(fēng)化作用的產(chǎn)物五、五、風(fēng)化殼的概念風(fēng)化殼的概念第一節(jié) 母巖的風(fēng)化作用 沉積巖最原始物質(zhì)的形成 一、母巖、物源區(qū)、風(fēng)化作用的概念一、母巖、物源區(qū)、風(fēng)化作用的概念母巖母巖：是供給沉積巖原始物質(zhì)成分的巖石，主要是：是供給沉積巖原始物質(zhì)成分的巖石，主要是巖漿巖和變質(zhì)巖，也包括早已形成的沉積巖巖漿巖和變質(zhì)巖，也包括早已形成的沉積巖。物源區(qū)（母巖區(qū)）物源區(qū)（母巖區(qū)）：物源（母巖）分布的地區(qū)。：物源（母巖）分布的地區(qū)。1.1. 風(fēng)化作用風(fēng)化作用：是地殼表層巖石的一種破壞作用。其原是地殼表層巖石的一種破壞作用。其原因是環(huán)境條件改變使得母巖變得不穩(wěn)定而發(fā)生的碎因是環(huán)境條件改變使得母巖變得不穩(wěn)定而發(fā)生的碎

3、裂解體作用，使巖石變?yōu)樗缮⒌娘L(fēng)化產(chǎn)物。這些風(fēng)裂解體作用，使巖石變?yōu)樗缮⒌娘L(fēng)化產(chǎn)物。這些風(fēng)化產(chǎn)物就是最主要的沉積巖的原始物質(zhì)組分?；a(chǎn)物就是最主要的沉積巖的原始物質(zhì)組分。石質(zhì)保護(hù)問題！石質(zhì)保護(hù)問題！麥積山龍門敦煌云崗樂山大佛二、風(fēng)化作用的類型二、風(fēng)化作用的類型分類依據(jù)：根據(jù)風(fēng)化作用的性質(zhì)和原因分類依據(jù)：根據(jù)風(fēng)化作用的性質(zhì)和原因1 1、物理風(fēng)化作用、物理風(fēng)化作用風(fēng)化作用風(fēng)化作用2、化學(xué)風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化作用3、生物風(fēng)化作用、生物風(fēng)化作用普通地質(zhì)學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容 礦物的風(fēng)化穩(wěn)定性相差很大，礦物的風(fēng)化穩(wěn)定性相差很大，一般一般巖漿晚期形成的礦物穩(wěn)定性巖漿晚期形成的礦物穩(wěn)定性較高，抗風(fēng)化有力強(qiáng)；巖漿早期形成的礦

4、物抗風(fēng)化能力較弱。較高，抗風(fēng)化有力強(qiáng)；巖漿早期形成的礦物抗風(fēng)化能力較弱。鮑文反應(yīng)系列及礦物風(fēng)化作用的相對(duì)穩(wěn)定性圖示鮑文反應(yīng)系列及礦物風(fēng)化作用的相對(duì)穩(wěn)定性圖示形成溫度形成溫度低低高高低低高高抗風(fēng)化能力抗風(fēng)化能力影響風(fēng)化作用的因素影響風(fēng)化作用的因素內(nèi)在因素內(nèi)在因素三、母巖風(fēng)化作用的產(chǎn)物（三、母巖風(fēng)化作用的產(chǎn)物（三大類）1 1、碎屑?xì)埩粑镔|(zhì)、碎屑?xì)埩粑镔|(zhì) 主要是指母巖的巖石碎屑和礦物碎屑。主要經(jīng)機(jī)械主要是指母巖的巖石碎屑和礦物碎屑。主要經(jīng)機(jī)械方式搬運(yùn)和沉積，是陸源碎屑巖的主要物質(zhì)成分。方式搬運(yùn)和沉積，是陸源碎屑巖的主要物質(zhì)成分。2 2、新生成的礦物、新生成的礦物 主要是指在風(fēng)化作用過程中新生成的粘土

5、礦物以及主要是指在風(fēng)化作用過程中新生成的粘土礦物以及蛋白石、鋁土礦、褐鐵礦等。經(jīng)機(jī)械以及化學(xué)搬運(yùn)沉蛋白石、鋁土礦、褐鐵礦等。經(jīng)機(jī)械以及化學(xué)搬運(yùn)沉積，是粘土巖積，是粘土巖(鋁、鐵質(zhì)巖鋁、鐵質(zhì)巖)的主要物質(zhì)成分。的主要物質(zhì)成分。3 3、溶解物質(zhì)、溶解物質(zhì) 主要是化學(xué)風(fēng)化過程中被溶解的那些成分，如主要是化學(xué)風(fēng)化過程中被溶解的那些成分，如 ClCl、 S S、CaCa、NaNa、MgMg、K K、以及、以及SiSi、FeFe、AlAl、P P等，主要以化等，主要以化學(xué)方式搬運(yùn)沉積，轉(zhuǎn)移至湖泊和海洋中。學(xué)方式搬運(yùn)沉積，轉(zhuǎn)移至湖泊和海洋中。 四、風(fēng)化殼及研究意義概念四、風(fēng)化殼及研究意義概念概念：概念：殘積

6、物和經(jīng)生物風(fēng)化作用形成的土壤殘積物和經(jīng)生物風(fēng)化作用形成的土壤層等在陸地上形成的不連續(xù)薄殼層等在陸地上形成的不連續(xù)薄殼( (層層) )，稱為，稱為風(fēng)化殼。風(fēng)化殼。風(fēng)化殼的厚薄取決于巖石性質(zhì)、氣候和地形風(fēng)化殼的厚薄取決于巖石性質(zhì)、氣候和地形等條件。等條件。風(fēng)化殼與固體礦產(chǎn)：風(fēng)化殼與固體礦產(chǎn)：如如FeFe、MnMn、A1A1、NiNi和粘土和粘土礦等殘余礦床，金、金剛石等殘積砂礦。礦等殘余礦床，金、金剛石等殘積砂礦。風(fēng)化殼與油氣資源：風(fēng)化殼與油氣資源：古風(fēng)化殼還是很好的儲(chǔ)集古風(fēng)化殼還是很好的儲(chǔ)集空間?？臻g。風(fēng)化殼可以恢復(fù)古地理環(huán)境及指示地殼運(yùn)動(dòng)風(fēng)化殼可以恢復(fù)古地理環(huán)境及指示地殼運(yùn)動(dòng) 有些地區(qū)風(fēng)化殼不

7、發(fā)有些地區(qū)風(fēng)化殼不發(fā)育，基巖直接裸露在育，基巖直接裸露在地表。裸露在地表的地表。裸露在地表的基巖稱為露頭?；鶐r稱為露頭。 土壤層土壤層基巖基巖殘積層殘積層半風(fēng)化層半風(fēng)化層第二節(jié)碎屑物質(zhì)的搬運(yùn)和沉積作用搬運(yùn)與沉積作用的分類搬運(yùn)與沉積作用的分類流體的一些基本知識(shí)流體的一些基本知識(shí)碎屑物質(zhì)在流水中的搬運(yùn)和沉積碎屑物質(zhì)在流水中的搬運(yùn)和沉積碎屑物質(zhì)在海水中的搬運(yùn)和沉積碎屑物質(zhì)在海水中的搬運(yùn)和沉積碎屑物質(zhì)在空氣中的搬運(yùn)和沉積碎屑物質(zhì)在空氣中的搬運(yùn)和沉積一、搬運(yùn)和沉積作用的分類一、搬運(yùn)和沉積作用的分類按控制因素和機(jī)理分為：按控制因素和機(jī)理分為： 機(jī)械搬運(yùn)和沉積；化學(xué)搬運(yùn)和沉積；機(jī)械搬運(yùn)和沉積；化學(xué)搬運(yùn)和沉積

8、；按介質(zhì)性質(zhì)分為：按介質(zhì)性質(zhì)分為： 水的搬運(yùn)和沉積；水的搬運(yùn)和沉積； 空氣空氣( (風(fēng)風(fēng)) )的搬運(yùn)和沉積；的搬運(yùn)和沉積； 冰的搬運(yùn)和沉積；冰的搬運(yùn)和沉積； 生物的搬運(yùn)和沉積；生物的搬運(yùn)和沉積；按搬運(yùn)沉積的特征及控制因素分為按搬運(yùn)沉積的特征及控制因素分為： 牽引流牽引流的搬運(yùn)和沉積的搬運(yùn)和沉積 按運(yùn)動(dòng)特征分為流水、波浪、潮汐的；按運(yùn)動(dòng)特征分為流水、波浪、潮汐的； 沉積物重力流沉積物重力流的搬運(yùn)和沉積的搬運(yùn)和沉積 按介質(zhì)分為水體的和空氣的重力流按介質(zhì)分為水體的和空氣的重力流 1 1、牽引流和沉積物重力流牽引流和沉積物重力流 牽引流牽引流 自然界中常見的河流、海流、潮流、氣流自然界中常見的河流、海

9、流、潮流、氣流( (風(fēng)風(fēng)) )等等均是牽引流。其特征是：均是牽引流。其特征是： a) a) 多是從高處往低處搬運(yùn)。多是從高處往低處搬運(yùn)。 。 b)b)牽引流的流動(dòng)是由介質(zhì)的動(dòng)力而產(chǎn)生的，由介質(zhì)的流動(dòng)牽牽引流的流動(dòng)是由介質(zhì)的動(dòng)力而產(chǎn)生的，由介質(zhì)的流動(dòng)牽引引( (推動(dòng)推動(dòng)) )沉積物運(yùn)動(dòng)?；蛘哒f，沉積物運(yùn)動(dòng)?；蛘哒f，由介質(zhì)的流動(dòng)而牽引推動(dòng)沉積物由介質(zhì)的流動(dòng)而牽引推動(dòng)沉積物運(yùn)動(dòng)的流體稱為運(yùn)動(dòng)的流體稱為“牽引流牽引流”； c)c)是長時(shí)間持續(xù)的介質(zhì)整體的流動(dòng)，屬正常沉積，其流速主要是長時(shí)間持續(xù)的介質(zhì)整體的流動(dòng)，屬正常沉積，其流速主要與水面坡度有關(guān)；與水面坡度有關(guān)； d)d)搬運(yùn)沉積物的方式兼有懸移搬運(yùn)

10、沉積物的方式兼有懸移( (載荷載荷) )、推移、推移( (載荷載荷)( )(滑動(dòng)、滾動(dòng)滑動(dòng)、滾動(dòng)和跳躍和跳躍) )，且多以推移載荷，且多以推移載荷( (或稱床砂載荷或稱床砂載荷) )為主；為主； e)e)推力（即牽引力）推力（即牽引力）的大小主要取決于流體的流速，推力越的大小主要取決于流體的流速，推力越大則能搬運(yùn)的碎屑顆粒越大。而負(fù)荷力大小既取決于流體流量也大則能搬運(yùn)的碎屑顆粒越大。而負(fù)荷力大小既取決于流體流量也取決于流速，負(fù)荷力越大則能搬運(yùn)的沉積物數(shù)量越多。推力大不取決于流速，負(fù)荷力越大則能搬運(yùn)的沉積物數(shù)量越多。推力大不一定負(fù)荷力就大，反之亦然。一定負(fù)荷力就大，反之亦然。 二、有關(guān)流體力學(xué)的

11、幾個(gè)基本概念二、有關(guān)流體力學(xué)的幾個(gè)基本概念牽引流 沉積物重力流沉積物重力流 是自然界中不常見的另一種特征的流體，是自然界中不常見的另一種特征的流體，有如下基本特征：有如下基本特征： a)a)彌散著大量沉積物的密度較高并與環(huán)境介質(zhì)產(chǎn)生密度差，彌散著大量沉積物的密度較高并與環(huán)境介質(zhì)產(chǎn)生密度差，從而在重力的作用下發(fā)生流動(dòng)的流體，稱為從而在重力的作用下發(fā)生流動(dòng)的流體，稱為“沉積物重力流沉積物重力流”( (是是密度流的一種密度流的一種) )； b)b)是一種陣發(fā)性、事件性的底流，其流速主要與基底坡度是一種陣發(fā)性、事件性的底流，其流速主要與基底坡度( (密密度差、厚度、阻力等度差、厚度、阻力等) )有關(guān)；

12、有關(guān)； c)c)搬運(yùn)沉積物的方式主要是懸移載荷，底載荷的數(shù)量很?。话徇\(yùn)沉積物的方式主要是懸移載荷，底載荷的數(shù)量很??； d)d) 搬運(yùn)能力及侵蝕能力十分巨大強(qiáng)烈，其形成需特殊的條件，搬運(yùn)能力及侵蝕能力十分巨大強(qiáng)烈，其形成需特殊的條件，是碎屑物質(zhì)從淺水搬運(yùn)至深湖或深海的主要地質(zhì)營力；是碎屑物質(zhì)從淺水搬運(yùn)至深湖或深海的主要地質(zhì)營力； e)e) 一般是將碎屑沉積物由淺水一般是將碎屑沉積物由淺水( (高處高處) )向深水向深水( (低處低處) )搬運(yùn)；搬運(yùn)； f) f)其它特征其它特征( (支撐機(jī)制、分類、形成條件、沉積特征等支撐機(jī)制、分類、形成條件、沉積特征等) )后述。后述。 陸上泥石流陸上泥石流海

13、底濁流海底濁流深海盆地的濁流深海盆地的濁流 2、層流、紊流與雷諾數(shù)、層流、紊流與雷諾數(shù) 自然界任何流體按其流動(dòng)特點(diǎn)可分為層流和紊流（或稱湍流）兩種自然界任何流體按其流動(dòng)特點(diǎn)可分為層流和紊流（或稱湍流）兩種流動(dòng)形態(tài)。流動(dòng)形態(tài)。 層流是一種緩慢流動(dòng)的流體，流體質(zhì)點(diǎn)作有條不紊的、平行的線狀層流是一種緩慢流動(dòng)的流體，流體質(zhì)點(diǎn)作有條不紊的、平行的線狀運(yùn)動(dòng)，彼此不相摻混。紊流是一種充滿了漩渦的湍急流動(dòng)的流體，流運(yùn)動(dòng)，彼此不相摻混。紊流是一種充滿了漩渦的湍急流動(dòng)的流體，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡極不規(guī)則，其流速大小和流動(dòng)方向隨時(shí)間而變化，體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡極不規(guī)則，其流速大小和流動(dòng)方向隨時(shí)間而變化，彼此互相摻混。彼此

14、互相摻混。 層流紊流三、碎屑物質(zhì)在流水中的搬運(yùn)和沉積碎屑物質(zhì)在流水中的搬運(yùn)和沉積 碎屑物質(zhì)的搬運(yùn)方式（兩種方式）a、推移搬運(yùn)（推移載荷）較粗的碎屑（如礫石和砂）大都沿流水的底部呈移動(dòng)、滾動(dòng)或跳躍式搬運(yùn)前進(jìn)。b、懸浮搬運(yùn)（懸浮載荷）較細(xì)的碎屑（如粉沙和粘土）在流水中常呈懸浮狀態(tài)搬運(yùn)。（2 2）碎屑顆粒在流水中搬運(yùn)與沉積的控制因素）碎屑顆粒在流水中搬運(yùn)與沉積的控制因素 第一第一、尤爾斯特隆、尤爾斯特隆(F. Hjulstrm, 1936)的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)表明，顆粒的粒徑和流體表明，顆粒的粒徑和流體的平均流速是控制搬運(yùn)與的平均流速是控制搬運(yùn)與沉積的首要因素。沉積的首要因素。2）0.05一一2mm的顆粒的

15、顆粒所需的始動(dòng)流速最小，所需的始動(dòng)流速最小，而且始動(dòng)流速與沉積而且始動(dòng)流速與沉積流速相差也不大。流速相差也不大。這說明砂粒質(zhì)點(diǎn)在流這說明砂粒質(zhì)點(diǎn)在流水中搬運(yùn)時(shí)很活躍，水中搬運(yùn)時(shí)很活躍，容易搬運(yùn)，也易于沉容易搬運(yùn)，也易于沉積，故跳躍式前進(jìn)。積，故跳躍式前進(jìn)。l l）同粒徑顆粒開始被搬運(yùn)的水流速度）同粒徑顆粒開始被搬運(yùn)的水流速度( (始動(dòng)速度始動(dòng)速度) )要比繼續(xù)搬運(yùn)要比繼續(xù)搬運(yùn)所需的流速大，開始從運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變?yōu)橥练e狀態(tài)的水流速度所需的流速大，開始從運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變?yōu)橥练e狀態(tài)的水流速度小于繼續(xù)搬運(yùn)的水流速度。這是因?yàn)槭紕?dòng)流速不僅要克服顆粒小于繼續(xù)搬運(yùn)的水流速度。這是因?yàn)槭紕?dòng)流速不僅要克服顆粒本身的

16、重力，還要克服顆粒間的吸附力。本身的重力，還要克服顆粒間的吸附力。 3）大于）大于2mm的顆粒，始動(dòng)速度大，沉積速度亦大，的顆粒，始動(dòng)速度大，沉積速度亦大，其差很小，表明礫石難于被搬運(yùn)而易于沉積，多以其差很小，表明礫石難于被搬運(yùn)而易于沉積，多以滾滑方式搬運(yùn)，不能長距離被搬運(yùn)。滾滑方式搬運(yùn)，不能長距離被搬運(yùn)。 4）小于）小于0.05mm的顆的顆粒，始動(dòng)速度很大沉積粒，始動(dòng)速度很大沉積速度很小，二者差值很速度很小，二者差值很大，表明其難于搬運(yùn)也大，表明其難于搬運(yùn)也難于沉積，因此細(xì)粉砂難于沉積，因此細(xì)粉砂和泥質(zhì)一經(jīng)搬運(yùn)可隨流和泥質(zhì)一經(jīng)搬運(yùn)可隨流水長距離搬運(yùn)至深湖深水長距離搬運(yùn)至深湖深海，且常可見海，

17、且?？梢姟澳嗟[泥礫”。第二第二、斯托克斯托克(G.G. Stokes, 1850)的實(shí)驗(yàn)表的實(shí)驗(yàn)表明，除碎屑顆粒的粒徑外，顆粒的比重、形狀、流明，除碎屑顆粒的粒徑外，顆粒的比重、形狀、流體的粘度、溫度、鹽度等也是影響碎屑顆粒沉積與體的粘度、溫度、鹽度等也是影響碎屑顆粒沉積與搬運(yùn)的重要因素。即：碎屑顆粒在靜水中沉降速度搬運(yùn)的重要因素。即：碎屑顆粒在靜水中沉降速度與碎屑半徑的平方成正比、與碎屑顆粒密度與介質(zhì)與碎屑半徑的平方成正比、與碎屑顆粒密度與介質(zhì)密度之差成正比、與粘度成反比。密度之差成正比、與粘度成反比。1)1)碎屑在水中的沉降速度主要與顆粒的粒徑有關(guān)，愈碎屑在水中的沉降速度主要與顆粒的粒徑有

18、關(guān)，愈細(xì)小的碎屑沉降速度愈小。極細(xì)砂下沉細(xì)小的碎屑沉降速度愈小。極細(xì)砂下沉30m30m約需約需2h2h，而細(xì)粘，而細(xì)粘土則約需土則約需1 1年；如要下沉年；如要下沉30O030O0一一4000m4000m，極細(xì)砂約需，極細(xì)砂約需10d10d，細(xì)，細(xì)粘土則約需粘土則約需100100年。年。 2)碎屑顆粒在靜水中的沉速與其相對(duì)密度成正比，即顆碎屑顆粒在靜水中的沉速與其相對(duì)密度成正比，即顆粒相對(duì)密度越大，其沉速也越大。自然常可見到比重較大粒粒相對(duì)密度越大，其沉速也越大。自然?？梢姷奖戎剌^大粒徑較小的碎屑共同沉積。徑較小的碎屑共同沉積。3)3)顆粒的形態(tài)對(duì)其沉降速度也顆粒的形態(tài)對(duì)其沉降速度也有較大影響

19、，假定球形顆粒的沉速有較大影響，假定球形顆粒的沉速為為100100，則橢球形顆粒的沉速為，則橢球形顆粒的沉速為8484一一6161，立方體為，立方體為7474，長柱體為，長柱體為5050，片，片狀顆粒為狀顆粒為80803838。由此可見，球形。由此可見，球形顆粒沉速最大，片狀顆粒沉速最小，顆粒沉速最大，片狀顆粒沉速最小，所以片狀礦物（如白云母）常被搬所以片狀礦物（如白云母）常被搬運(yùn)得很遠(yuǎn)，與較細(xì)的顆粒（粉砂和運(yùn)得很遠(yuǎn)，與較細(xì)的顆粒（粉砂和粘土）一起沉積。粘土）一起沉積。 4)水溫、顆粒相對(duì)密度（應(yīng)相水溫、顆粒相對(duì)密度（應(yīng)相同）、顆粒表面狀況（光滑程度）同）、顆粒表面狀況（光滑程度）等對(duì)沉降速度

20、也有影響。等對(duì)沉降速度也有影響。 5) 斯托克公式適用靜水或?qū)恿魉雇锌斯竭m用靜水或?qū)恿鳁l件，在紊流中另作別論。條件，在紊流中另作別論。第三第三 沃克的研究表明，水體的流動(dòng)強(qiáng)度及其變化速沃克的研究表明，水體的流動(dòng)強(qiáng)度及其變化速率對(duì)碎屑的搬運(yùn)和沉積也有明顯影響。率對(duì)碎屑的搬運(yùn)和沉積也有明顯影響。1 1）當(dāng)流動(dòng)強(qiáng)度為）當(dāng)流動(dòng)強(qiáng)度為P P時(shí)，時(shí)，它所能滾動(dòng)的礫石最它所能滾動(dòng)的礫石最大粒徑為大粒徑為8cm8cm，同時(shí)所，同時(shí)所能懸浮的最大砂粒為能懸浮的最大砂粒為2.2mm2.2mm。當(dāng)流動(dòng)強(qiáng)度。當(dāng)流動(dòng)強(qiáng)度略小于略小于P P時(shí)，可使粒徑時(shí)，可使粒徑為為8cm8cm的礫石和的礫石和2.2mm2.2mm的砂

21、粒同時(shí)沉積，從的砂粒同時(shí)沉積，從而可能形成雙眾數(shù)的而可能形成雙眾數(shù)的砂礫巖。砂礫巖。2）當(dāng)流動(dòng)強(qiáng)度在）當(dāng)流動(dòng)強(qiáng)度在P附近反復(fù)變動(dòng)時(shí)，即屬持續(xù)水流時(shí)，附近反復(fù)變動(dòng)時(shí)，即屬持續(xù)水流時(shí)，則可能形成砂質(zhì)沉積與礫石質(zhì)沉積的互層，其平均粒則可能形成砂質(zhì)沉積與礫石質(zhì)沉積的互層，其平均粒度應(yīng)分別為度應(yīng)分別為2.2mm與與8cm左右。左右。 3）如果流動(dòng)強(qiáng)度急劇減小，）如果流動(dòng)強(qiáng)度急劇減小，則可能造成分選極差的多眾數(shù)則可能造成分選極差的多眾數(shù)的礫、砂、粉砂和泥的混合沉的礫、砂、粉砂和泥的混合沉積物。積物。 4) 在平均粒度為在平均粒度為7cm的礫石沉的礫石沉積的孔隙中所充填的積的孔隙中所充填的lmm大小大小的砂

22、粒，不可能是同時(shí)沉積物，的砂粒，不可能是同時(shí)沉積物，后者應(yīng)是在水流強(qiáng)度減小后的后者應(yīng)是在水流強(qiáng)度減小后的孔隙滲濾充填物。孔隙滲濾充填物。（3） 碎屑物質(zhì)在流水搬運(yùn)過程中的變化在搬運(yùn)過程中，風(fēng)化作用將繼續(xù)進(jìn)行，搬運(yùn)距離的增加、在搬運(yùn)過程中，風(fēng)化作用將繼續(xù)進(jìn)行，搬運(yùn)距離的增加、搬運(yùn)時(shí)間的延長，碎屑的粒度將逐漸減小、圓度和球度將逐搬運(yùn)時(shí)間的延長，碎屑的粒度將逐漸減小、圓度和球度將逐漸變好，穩(wěn)定組分的比例將逐漸增加。漸變好，穩(wěn)定組分的比例將逐漸增加。 在沉積過程中，由于不同粒度、不同比重、不同形狀及不同成在沉積過程中，由于不同粒度、不同比重、不同形狀及不同成分的碎屑沉積時(shí)的水流速度不同，沉降速度也各不

23、相同，致使其沉分的碎屑沉積時(shí)的水流速度不同，沉降速度也各不相同，致使其沉積的時(shí)間先后不同，沉積的場所不同而發(fā)生分異。積的時(shí)間先后不同，沉積的場所不同而發(fā)生分異。 這種隨流體流速這種隨流體流速( (或流動(dòng)強(qiáng)度或流動(dòng)強(qiáng)度) )逐漸降低而按粒度由大至小、按逐漸降低而按粒度由大至小、按比重由重至輕及按形態(tài)依次沉積的現(xiàn)象，稱為機(jī)械沉積分異。比重由重至輕及按形態(tài)依次沉積的現(xiàn)象，稱為機(jī)械沉積分異。(4) 碎屑物質(zhì)在流水搬運(yùn)及沉積過程中的分異作用礫巖 砂巖 粘土巖礦物按比重分異示意圖顆粒按大小分異示意圖海水的運(yùn)動(dòng)方式海水的運(yùn)動(dòng)方式海水的運(yùn)動(dòng)方式海水的運(yùn)動(dòng)方式波浪（海浪）波浪（海浪）潮潮 汐汐洋洋 流流濁濁 流

24、流四、碎屑物質(zhì)在海水中的搬運(yùn)和沉積四、碎屑物質(zhì)在海水中的搬運(yùn)和沉積海浪（波浪）海浪（波浪）海底微受侵蝕海底微受侵蝕海底強(qiáng)烈侵蝕海底強(qiáng)烈侵蝕中立帶中立帶19/56潮汐潮汐潮汐沉積潮汐沉積風(fēng)暴風(fēng)暴風(fēng)是一種變幻無窮的流體，又是一種紊流，可挾風(fēng)是一種變幻無窮的流體，又是一種紊流，可挾帶大量的砂石向下風(fēng)方向運(yùn)動(dòng)帶大量的砂石向下風(fēng)方向運(yùn)動(dòng) 。 風(fēng)的搬運(yùn)力取決于風(fēng)力的大小風(fēng)的搬運(yùn)力取決于風(fēng)力的大小( (即風(fēng)速的大小即風(fēng)速的大小) ) 風(fēng)速大于風(fēng)速大于4m/s4m/s時(shí)時(shí), , 風(fēng)能搬運(yùn)風(fēng)能搬運(yùn)0.250.25以下的碎屑以下的碎屑 風(fēng)速大于風(fēng)速大于33.5m/s(1233.5m/s(12級(jí)級(jí)) )時(shí)時(shí), ,

25、風(fēng)能搬運(yùn)巨大的礫石。風(fēng)能搬運(yùn)巨大的礫石。24/49五、碎屑物質(zhì)在空氣五、碎屑物質(zhì)在空氣( (流流) )中的搬運(yùn)和沉積中的搬運(yùn)和沉積 風(fēng)的風(fēng)的搬運(yùn)方式（與流水相較）：搬運(yùn)方式（與流水相較）： 搬運(yùn)方式？搬運(yùn)方式？ 搬運(yùn)力不同（相同流速）？搬運(yùn)力不同（相同流速）？ 搬運(yùn)量差異？搬運(yùn)量差異？ 搬運(yùn)距離？搬運(yùn)距離？風(fēng)的搬運(yùn)方式風(fēng)的搬運(yùn)方式懸浮搬運(yùn)懸浮搬運(yùn)跳躍搬運(yùn)跳躍搬運(yùn)滾動(dòng)搬運(yùn)滾動(dòng)搬運(yùn)推移搬運(yùn)推移搬運(yùn)30/49風(fēng)的搬運(yùn)和沉積作用風(fēng)的搬運(yùn)和沉積作用32/49風(fēng)的沉積作用發(fā)生的原因：風(fēng)的沉積作用發(fā)生的原因：風(fēng)砂流在運(yùn)行中因地面摩擦而逐漸減速；風(fēng)砂流在運(yùn)行中因地面摩擦而逐漸減速；風(fēng)砂流在遇障礙物風(fēng)砂流在遇障

26、礙物( (草叢、樹叢及地形突起處草叢、樹叢及地形突起處) )時(shí)，時(shí)，風(fēng)速減?。伙L(fēng)速減??；兩股風(fēng)砂流交匯處，或干燥空氣與冷濕空氣相遇，兩股風(fēng)砂流交匯處，或干燥空氣與冷濕空氣相遇，氣流上升，引起砂?；驂m土沉積。氣流上升，引起砂?；驂m土沉積。風(fēng)成物及風(fēng)成物類型風(fēng)成物及風(fēng)成物類型當(dāng)風(fēng)速減弱時(shí)，砂粒和塵土便堆積下來，形成當(dāng)風(fēng)速減弱時(shí)，砂粒和塵土便堆積下來，形成風(fēng)成物類型風(fēng)成物類型風(fēng)成砂風(fēng)成砂風(fēng)成黃土風(fēng)成黃土36/49沙丘的遷移與風(fēng)成交錯(cuò)層理沙丘的遷移與風(fēng)成交錯(cuò)層理41/49第三節(jié) 溶解物質(zhì)的搬運(yùn)與沉積作用一、概述一、概述二、膠體溶液物質(zhì)的搬運(yùn)和沉積作用二、膠體溶液物質(zhì)的搬運(yùn)和沉積作用三、真溶液物質(zhì)的搬運(yùn)

27、和沉積作用三、真溶液物質(zhì)的搬運(yùn)和沉積作用四、化學(xué)沉積分異作用四、化學(xué)沉積分異作用五、兩種沉積分異作用的關(guān)系及其地質(zhì)意義五、兩種沉積分異作用的關(guān)系及其地質(zhì)意義六、生物（化學(xué)）的搬運(yùn)和沉積作用六、生物（化學(xué)）的搬運(yùn)和沉積作用一、概述 母巖風(fēng)化產(chǎn)物中的溶解物質(zhì)，主要為母巖風(fēng)化產(chǎn)物中的溶解物質(zhì)，主要為ClCl、S S、CaCa、K K、MgMg、P P、SiSi、AlAl、FeFe等，前面的溶解度大，多呈真等，前面的溶解度大，多呈真溶液；后面的溶解度小，多呈膠體溶液。溶液；后面的溶解度小，多呈膠體溶液。 1 1、膠體及其特性、膠體及其特性 膠體溶液是指一定大小的（膠體溶液是指一定大小的（1 1100n

28、m100nm）固體顆粒和）固體顆粒和化合物分散在溶媒（自然界中就是水）中形成的溶液。化合物分散在溶媒（自然界中就是水）中形成的溶液。 二、膠體溶液物質(zhì)的搬運(yùn)和沉積作用 2 2、膠體的搬運(yùn)沉積規(guī)律、膠體的搬運(yùn)沉積規(guī)律 1)1)任何物質(zhì)，不論以何方式，成為任何物質(zhì)，不論以何方式，成為1-100nm1-100nm的的質(zhì)點(diǎn)在水體中均可成為膠體，膠體一經(jīng)形成即可質(zhì)點(diǎn)在水體中均可成為膠體，膠體一經(jīng)形成即可隨水體搬運(yùn)直到膠體被破壞沉積為止；隨水體搬運(yùn)直到膠體被破壞沉積為止； 腐殖酸膠體的存在有利膠體的穩(wěn)定，有利于腐殖酸膠體的存在有利膠體的穩(wěn)定，有利于搬運(yùn)；搬運(yùn)； 2)2)不同名電解質(zhì)的加入，可使電荷中和，從

29、而不同名電解質(zhì)的加入，可使電荷中和，從而使膠體質(zhì)點(diǎn)發(fā)生凝聚而沉積；使膠體質(zhì)點(diǎn)發(fā)生凝聚而沉積； 3)異異名膠體的相互名膠體的相互混合混合可使電荷中和而發(fā)生沉可使電荷中和而發(fā)生沉淀淀； 4)4)介質(zhì)的介質(zhì)的pHpH和和EhEh對(duì)膠體沉積影響很大，如高價(jià)鐵的氧化對(duì)膠體沉積影響很大，如高價(jià)鐵的氧化物在物在pH=2pH=25 5和氧化環(huán)境中沉淀；鐵的硅酸鹽在和氧化環(huán)境中沉淀；鐵的硅酸鹽在pH=2pH=27 7和和氧化環(huán)境中沉淀；鐵的碳酸鹽和硫化物則在氧化環(huán)境中沉淀；鐵的碳酸鹽和硫化物則在pHpH7 7和還原環(huán)和還原環(huán)境中沉淀。境中沉淀。 5)5)其它因素：生物作用、蒸發(fā)作用、射線的照射等，也其它因素：生

30、物作用、蒸發(fā)作用、射線的照射等，也可使膠體沉積。可使膠體沉積。3、膠體沉積物、膠體沉積物常呈鐘乳狀、腎狀、豆?fàn)睢⒛z凍狀等，常呈鐘乳狀、腎狀、豆?fàn)睢⒛z凍狀等，具貝殼狀斷口；多為含水礦物，含水具貝殼狀斷口；多為含水礦物，含水量很不固定；化學(xué)成分也不夠固定；量很不固定；化學(xué)成分也不夠固定；常具離子交換性及吸附性；也常失水常具離子交換性及吸附性；也常失水干裂老化或重結(jié)晶。干裂老化或重結(jié)晶。 蛋白石蛋白石 三、真溶液物質(zhì)的搬運(yùn)和沉積作用 1 1、分散相與分散介質(zhì)以分子或離子形式彼此混溶，沒有界面，分散相與分散介質(zhì)以分子或離子形式彼此混溶，沒有界面，是均勻的單相，分子半徑大小在是均勻的單相，分子半徑大小在

31、10-9nm10-9nm以下以下 。通常把這種體系稱。通常把這種體系稱為真溶液，如為真溶液，如CuSO4CuSO4溶液。溶液。 2 2、母巖風(fēng)化產(chǎn)物中的真溶液物質(zhì)主要是、母巖風(fēng)化產(chǎn)物中的真溶液物質(zhì)主要是ClCl，S S，CaCa，NaNa，K K，MgMg等，其它任何物質(zhì)，如等，其它任何物質(zhì)，如P P，Si Si，AlAl，F(xiàn)eFe，MnMn等也可部分或微量等也可部分或微量地呈真溶液狀態(tài)。地呈真溶液狀態(tài)。 3 3、真溶液物質(zhì)的搬運(yùn)及沉積作用的根本控制因素是溶解度，即、真溶液物質(zhì)的搬運(yùn)及沉積作用的根本控制因素是溶解度，即溶解度越大，越易搬運(yùn)，越難沉積；反之，溶解度越小，則越易沉溶解度越大，越易搬

32、運(yùn)，越難沉積；反之，溶解度越小，則越易沉積，越難搬運(yùn)。積，越難搬運(yùn)。 4 4、pHpH值和值和EhEh值對(duì)難溶物質(zhì)的溶解與沉積有重要影響；值對(duì)難溶物質(zhì)的溶解與沉積有重要影響； 5 5、減少溶劑的數(shù)量、減少溶劑的數(shù)量( (干燥氣候強(qiáng)蒸發(fā)干燥氣候強(qiáng)蒸發(fā)) )可使各種溶質(zhì)發(fā)生沉積可使各種溶質(zhì)發(fā)生沉積 足見對(duì)于真溶液而言，只要其濃度小于該條件下的溶解度足見對(duì)于真溶液而言，只要其濃度小于該條件下的溶解度( (或溶或溶度積度積) )，該物質(zhì)將發(fā)生溶解，已溶解的物質(zhì)將隨水體一同搬運(yùn)；，該物質(zhì)將發(fā)生溶解，已溶解的物質(zhì)將隨水體一同搬運(yùn)； 四、化學(xué)沉積分異作用化學(xué)沉積分異作用 溶解物質(zhì)（包括膠體溶液物質(zhì)和真溶液物

33、質(zhì)）因溶解物質(zhì)（包括膠體溶液物質(zhì)和真溶液物質(zhì)）因其本身的化學(xué)性質(zhì)其本身的化學(xué)性質(zhì)(溶液中的化學(xué)活潑性或溶解度大小溶液中的化學(xué)活潑性或溶解度大小)的差異，它們從溶液中沉淀將按溶度從小至大的先后的差異，它們從溶液中沉淀將按溶度從小至大的先后順序依次沉積的現(xiàn)象，稱為順序依次沉積的現(xiàn)象，稱為“化學(xué)分異作用化學(xué)分異作用”或或“化化學(xué)沉積分異作用學(xué)沉積分異作用”。 五、兩種沉積分異作用的關(guān)系及其地質(zhì)意義五、兩種沉積分異作用的關(guān)系及其地質(zhì)意義 1 1、機(jī)械沉積分異作用與化學(xué)沉積分異作用，是自然界中、機(jī)械沉積分異作用與化學(xué)沉積分異作用，是自然界中兩種既有區(qū)別而又并存的沉積分異作用，是沉積物（巖）形成兩種既有區(qū)

34、別而又并存的沉積分異作用，是沉積物（巖）形成和分布的主要特色。和分布的主要特色。 一般說來，機(jī)械沉積分異作用進(jìn)行較早，化學(xué)沉積分異作用一般說來，機(jī)械沉積分異作用進(jìn)行較早，化學(xué)沉積分異作用進(jìn)行的較晚；進(jìn)行的較晚； 機(jī)械沉積分異作用的砂和粉砂階段，大致與鐵的氧化物階段機(jī)械沉積分異作用的砂和粉砂階段，大致與鐵的氧化物階段（即化學(xué)沉積分異作用的開始階段）相當(dāng)；（即化學(xué)沉積分異作用的開始階段）相當(dāng)； 機(jī)械沉積分異作用的最后階段（即粘土沉積的階段），大致機(jī)械沉積分異作用的最后階段（即粘土沉積的階段），大致與化學(xué)沉積分異作用的碳酸鹽沉積階段相當(dāng)；與化學(xué)沉積分異作用的碳酸鹽沉積階段相當(dāng)； 待化學(xué)沉積分異作用進(jìn)

35、行到硫酸鹽及鹵化物階段時(shí)，機(jī)械沉待化學(xué)沉積分異作用進(jìn)行到硫酸鹽及鹵化物階段時(shí)，機(jī)械沉積分異作用已基本結(jié)束了，故蒸發(fā)巖中很少有碎屑混入物。積分異作用已基本結(jié)束了，故蒸發(fā)巖中很少有碎屑混入物。 兩種沉積分異作用的對(duì)比圖兩種沉積分異作用的對(duì)比圖 礫巖 砂巖 粘土巖顆粒按大小分異示意圖機(jī)械沉積分異作用機(jī)械沉積分異作用化學(xué)沉積分異作用化學(xué)沉積分異作用第四節(jié) 沉積后作用及其階段的劃分 一、概述二、沉積后各階段的基本特征三、影響因素 一、概述一、概述 沉積后作用（成巖作用）沉積后作用（成巖作用）：沉積物形成后沉積物形成后到變質(zhì)作用或風(fēng)化作用之前這一時(shí)間段所發(fā)生到變質(zhì)作用或風(fēng)化作用之前這一時(shí)間段所發(fā)生的作用。

36、的作用。 沉積物在最終沉積沉積物在最終沉積( (並被逐漸埋藏並被逐漸埋藏) )之后直至遭受變質(zhì)或之后直至遭受變質(zhì)或重新抬升遭受風(fēng)化剝蝕之前的漫長時(shí)間內(nèi)，因環(huán)境條件的改重新抬升遭受風(fēng)化剝蝕之前的漫長時(shí)間內(nèi)，因環(huán)境條件的改變，沉積物的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和顏色等均將所發(fā)生一系列變，沉積物的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和顏色等均將所發(fā)生一系列的變化，這些變化的過程與其產(chǎn)物即稱為的變化，這些變化的過程與其產(chǎn)物即稱為“沉積后作用沉積后作用”，這一過程最突出的變化是將松散的沉積物變成固結(jié)的、堅(jiān)硬這一過程最突出的變化是將松散的沉積物變成固結(jié)的、堅(jiān)硬的巖石，因此有許多文獻(xiàn)稱其為的巖石，因此有許多文獻(xiàn)稱其為“成巖作用成巖作用”

37、。 二、沉積期后各階段的特點(diǎn)二、沉積期后各階段的特點(diǎn) 1 1同生作用同生作用沉積物沉積下來后，與沉積介質(zhì)還沉積物沉積下來后，與沉積介質(zhì)還保持著聯(lián)系，沉積物表層與底層水之間所發(fā)生的保持著聯(lián)系，沉積物表層與底層水之間所發(fā)生的一系列作用和反應(yīng)。一系列作用和反應(yīng)。 特點(diǎn)：沉積物表層與底層水之間的變化，與底層特點(diǎn)：沉積物表層與底層水之間的變化，與底層水有離子交換作用：水有離子交換作用：a.a.開闊水渠中：喜氧細(xì)菌存開闊水渠中：喜氧細(xì)菌存在，產(chǎn)生在，產(chǎn)生COCO2 2，介質(zhì)，介質(zhì)pHpH，氧化作用強(qiáng)；，氧化作用強(qiáng)； b.b.局局限盆地中：厭氧細(xì)菌存在，產(chǎn)生限盆地中：厭氧細(xì)菌存在，產(chǎn)生H H2 2SS，使底

38、層水，使底層水污染、毒化，介質(zhì)污染、毒化，介質(zhì)pHpH，還原作用強(qiáng)。，還原作用強(qiáng)。 本階段形成的代表性礦物：海綠石，另有沸石、本階段形成的代表性礦物：海綠石，另有沸石、結(jié)核型結(jié)核型FeFe、MnMn礦物礦物 2成巖作用成巖作用松散沉積物脫離沉積環(huán)境而被固松散沉積物脫離沉積環(huán)境而被固結(jié)成巖石期間所發(fā)生的作用。結(jié)成巖石期間所發(fā)生的作用。 特點(diǎn)：本層物質(zhì)的遷移產(chǎn)生重新分配和組合，沒特點(diǎn)：本層物質(zhì)的遷移產(chǎn)生重新分配和組合，沒有或很少有外來物質(zhì)參加；厭氧細(xì)菌大量存在，有或很少有外來物質(zhì)參加；厭氧細(xì)菌大量存在，pH9，還原環(huán)境。，還原環(huán)境。 本階段形成的代表性礦物（產(chǎn)）：薄層黃鐵礦、本階段形成的代表性礦物（產(chǎn)）：薄層黃鐵礦、菱鐵礦等礦床，礦物顆粒不大，新生礦物和集合菱鐵礦等礦床，礦物顆粒不大，新生礦物和集合體分布受層理控制。體分布受層理控制。 3 3后生作用后生作用繼成巖作用階段之后，在沉積巖轉(zhuǎn)化繼成巖作用階