沉積巖與沉積相2.1沉積巖原始物質(zhì)的形成

1、第二章 沉積巖的形成與演化上一講我們學(xué)習(xí)了沉積巖的概念，從概念中我們知道沉積巖的形成包括三個階段：（1）原始物質(zhì)的形成階段；（2）沉積物的搬運和沉積作用階段；（3）沉積后作用階段。這一講我們主要介紹第一節(jié)內(nèi)容，沉積巖原始物質(zhì)的形成。我們知道沉積巖的原始物質(zhì)有四種來源，其中最主要的就是母巖的風(fēng)化產(chǎn)物，因此風(fēng)化作用的概念、類型，風(fēng)化作用的階段性及風(fēng)化產(chǎn)物類型是本講的重點，希望同學(xué)們在學(xué)習(xí)的過程中給予關(guān)注。本講介紹第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 沉積巖的原始物質(zhì)陸源物質(zhì) 生物源/生源物質(zhì) 深源物質(zhì) 宇宙源物質(zhì) 母巖風(fēng)化產(chǎn)物 生物殘骸及有機質(zhì) 火山碎屑+深層鹵水 隕石 第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 一、

2、母巖的風(fēng)化作用和產(chǎn)物沉積巖主要原始物質(zhì)的形成（一）風(fēng)化作用的概念 地殼表層巖石的一種破壞作用； 因溫度的變化，水以及各種酸的溶蝕作用，生物的作用以及各種地質(zhì)營力的剝蝕作用等，地殼表層的巖石處于不穩(wěn)定狀態(tài)，逐漸遭受破壞，轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)化產(chǎn)物的過程。 第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 一、母巖的風(fēng)化作用和產(chǎn)物沉積巖主要原始物質(zhì)的形成 風(fēng)化作用（按性質(zhì)）分類 物理風(fēng)化作用 化學(xué)風(fēng)化作用 生物風(fēng)化作用 機械破碎 母巖破碎化學(xué)變化 機械作用化學(xué)和生物化學(xué)作用 化學(xué)成分不變 氧化、水解和溶解 直接作用間接作用 T、晶體生長、重力 氧、水和酸 生物、水、冰、風(fēng) 碎屑物質(zhì)（巖石 新礦物 促進和加速化學(xué)風(fēng) 碎屑礦物碎屑）

3、 粘土礦物和化學(xué)沉淀物質(zhì) 化作用進行 第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 水解作用斷層與解理花崗巖中的根劈第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 一、母巖的風(fēng)化作用和產(chǎn)物沉積巖主要原始物質(zhì)的形成巖石礦物的集合體元素組成元素礦物巖石的風(fēng)化特征 第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 一、母巖的風(fēng)化作用和產(chǎn)物沉積巖主要原始物質(zhì)的形成（二）元素的風(fēng)化分異 在相同的特定風(fēng)化條件下，各類造巖元素由于從母巖中析出的難易程度不同，而按一定順序從母巖中分離出來的現(xiàn)象。 某些元素的淋濾分散和另一些元素的殘積、富集。 第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 “水遷移系數(shù)kx”衡量元素在風(fēng)化帶中的遷移能力1.最易遷移元素（Kx=n10n102） Cl

4、,Br,I,S等以鹵族元素為主；2.易遷移元素（Kx=nn10） Ca,Mg,Na,F,Sr,K,Zn等堿（土）金屬3.遷移元素（Kx= n10-1n） Cu,Ni,Co,V,Mn,Si（硅酸鹽中）,P；4.惰性（微弱遷移）元素（Kxn10-1） Fe,Al,Ti,Sc,Y, Tr5.幾乎不遷移元素（Kxn10-10） Si（石英） 元素遷移序列第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 （三）主要造巖礦物的風(fēng)化及其產(chǎn)物 1.石英在風(fēng)化作用過程中穩(wěn)定性最高，一般只發(fā)生機械破碎作用,幾乎不發(fā)生化學(xué)溶解作用。 碎屑沉積巖最主要的造巖礦物，在巖石中平均含量達66.8%。第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 （三）主要造巖

5、礦物的風(fēng)化及其產(chǎn)物 2.長石 長石風(fēng)化穩(wěn)定性僅次于石英 鉀長石 多鈉的酸性斜長石 斜長石 中性斜長石 多鈣的基性斜長石 沉積巖中鉀長石多于斜長石第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 （1）鉀長石KAlSi3O8K1Al2(Si,Al)4O10OH2nH2OAl4Si4O10OH8SiO2nH2O（蛋白石）Al2O3nH2O（鋁土礦）析出K,Si析出K,Al鉀長石 +H2O水云母+H2O 高嶺石（2）斜長石的風(fēng)化作用與產(chǎn)物同鉀長石相似 斜長石蒙脫石高嶺石蛋白石鋁土礦第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 3.云母白云母（K）的抗風(fēng)化能力較強，在沉積巖中較常見。 析出鉀，加入水水白云母高嶺石黑云母（Fe、Mg）的抗

6、風(fēng)化能力比白云母差得多。 析出K、Mg，加水蛭石綠泥石褐鐵礦4.鐵鎂硅酸鹽礦物抗風(fēng)化能力比石英、長石、云母差得多 橄欖石輝石伊利石蒙脫石蛋白石、鋁土礦7.硫酸鹽礦物、硫化物礦物，鹵化物礦物最易溶于水中，呈溶液態(tài)流失8.巖漿巖、變質(zhì)巖次要礦物或副礦物風(fēng)化穩(wěn)定性差別很大石榴石、鋯英石、剛玉、電氣石、金紅石、磁鐵礦、榍石、藍晶石、獨居石、紅柱石等風(fēng)化穩(wěn)定性較大 沉積巖中的重礦物第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 （四）母巖的風(fēng)化及其產(chǎn)物 1.各種巖石的風(fēng)化及其產(chǎn)物巖石是礦物的集合體不同的巖石礦物組成不同再加上結(jié)構(gòu)、產(chǎn)狀、形成背景等差異母巖風(fēng)化的差異性第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 石 英：機械破碎 砂粒鉀

7、長 石：K2O 成為碳酸鹽、氯化物進入溶液 溶解物質(zhì) Al2O3 水化后成為含水硅酸鹽 粘土 SiO2 少部分游離出來 溶解物質(zhì)斜 長 石：Na2O, CaO 碳酸鹽、氯化物，溶于水 溶解物質(zhì)Al2O3,SiO2 同鉀長石白 云 母：較少分解 云母碎片黑 云 母：H2O 水溶液 K2O，Al2O3，SiO2 同鉀長石 (Mg,Fe)O碳酸鹽,氯化物,赤鐵礦,褐鐵礦 溶解物質(zhì)及色素副礦物：鋯石、磷灰石 重礦物 花崗巖第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 （四）母巖的風(fēng)化及其產(chǎn)物 2.母巖風(fēng)化作用的階段性由于母巖中的各種化學(xué)成分在風(fēng)化作用中轉(zhuǎn)移性質(zhì)的不同，母巖的風(fēng)化作用具有明顯的階段性。波雷諾夫?qū)⒔Y(jié)晶巖的

8、風(fēng)化過程分為四個階段，在各階段中，各有其獨特的風(fēng)化產(chǎn)物（以玄武巖為例）。第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 A.機械破碎階段（碎屑階段）物理風(fēng)化為主巖石或礦物的碎屑玄武巖的主要礦物成分以輝石和斜長石為代表第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 B.飽和硅鋁階段：化學(xué)風(fēng)化開始，氯化物和硫酸鹽全部被溶解，帶出Cl-和SO42-；O2和H2O共同作用輝石和斜長石等鋁硅酸鹽和硅酸鹽礦物分解，游離出堿金屬和堿土金屬（Na+, K+, Ca2+, Mg2+）離子，Ca2+、Na+流失比K+、Mg2+要快些；析出的陽離子使溶液呈堿性或中性，并使部分SiO2轉(zhuǎn)入溶液；形成少量粘土礦物蒙脫石、水云母、還可出現(xiàn)拜來石、綠泥石等。

9、碳酸鈣開始堆積。第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 C.酸性硅鋁階段：粘土型風(fēng)化作用 幾乎全部的Ca2+、Na+、K+、Mg2+被帶走， SiO2進一步進入溶液，介質(zhì)由中/堿性轉(zhuǎn)為酸性， 形成不含Ca2+、Na+、K+、Mg2+的高嶺石、變埃洛石等粘土礦物,上個階段形成的蒙脫石、水云母被破壞第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 D.鋁鐵土階段：風(fēng)化作用的最后階段硅酸鹽礦物徹底地分解，全部可移動元素都被帶走。鐵和鋁的氧化物和小部分SiO2以膠體狀態(tài)在酸性介質(zhì)中聚集，原地形成水鋁礦、褐鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦和蛋白石。堆積物是一種紅色疏松的鐵質(zhì)或鋁質(zhì)土壤,也稱紅土。到達這個階段的風(fēng)化作用通常也稱為紅土型風(fēng)化作用第一

10、節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 上述四個階段是一個完整的母巖風(fēng)化過程，但并不是所有的結(jié)晶巖風(fēng)化作用都能進行到底。風(fēng)化作用能否達到最后的鋁鐵土階段，取決于母巖巖性、氣候、地形、地殼運動強度、風(fēng)化時間長短等因素，尤其是氣候因素。1）機械破碎階段 2）飽和硅鋁階段3）酸性硅鋁階段 4）鋁鐵土階段第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 3.母巖風(fēng)化產(chǎn)物的類型（1）碎屑殘留物質(zhì)母巖巖屑或礦物碎屑，在風(fēng)化作用的第一階段最發(fā)育（2）新生成的礦物-“化學(xué)風(fēng)化物質(zhì)”化學(xué)風(fēng)化作用過程中新生成的礦物水白云母、高嶺石、蒙脫石、蛋白石、鋁土礦、褐鐵礦等（3）溶解物質(zhì)化學(xué)風(fēng)化中被溶解的Cl、S、Ca、Na、Mg、K、Si、Fe、Al、P

11、。第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 三類風(fēng)化產(chǎn)物構(gòu)成最重要的三類沉積巖的基本物質(zhì) 碎屑殘留物質(zhì)化學(xué)風(fēng)化物質(zhì)（陸源）碎屑物質(zhì)碎屑巖主要的原始物質(zhì) 溶解物質(zhì)化學(xué)巖、生物化學(xué)巖和生物巖風(fēng)化產(chǎn)物的性質(zhì)影響以后所生成的沉積巖的性質(zhì)從母巖的風(fēng)化作用開始，沉積巖的形成作用就開始了第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 （五）風(fēng)化殼1.風(fēng)化殼或風(fēng)化帶的概念由風(fēng)化殘留物質(zhì)組成的地表巖石的表層部分已風(fēng)化了的地表巖石的表層部分2.風(fēng)化殼的厚度決定于母巖性質(zhì)、氣候、地形、構(gòu)造等因素 母巖性質(zhì)是最根本的因素 氣候濕熱、地形平坦、構(gòu)造活動比較穩(wěn)定，則風(fēng)化殼厚度較大。第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 3.古風(fēng)化殼風(fēng)化殼分為古代和現(xiàn)代的，以第三紀為界古風(fēng)化殼是沒有經(jīng)過搬運的沉積巖古風(fēng)化殼有很重要的地質(zhì)意義和經(jīng)濟意義地殼上升、沉積間斷、不整合的重要標志古地理、古氣候分析的重要依據(jù)蘊藏重要的非金屬和金屬礦產(chǎn)在風(fēng)化殼下或其中還可以形成油氣藏現(xiàn)代風(fēng)化殼泰山群片麻巖饅頭組石灰?guī)r古風(fēng)化殼第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 二、沉積物的其它來源（一）生物成因（生物源）的沉積物1.無機成分為主的生物殘骸生物的硬體部分保存為化石/生物碎片：碳酸鹽、磷酸鹽和硅質(zhì)等2.有機生物殘體有機質(zhì)植物體和動物的軟體部分 轉(zhuǎn)化為石油、天然氣、油頁巖、煤等 分散狀態(tài)