第五章 外力地質(zhì)作用與沉積巖

第五章外力地質(zhì)作用與沉積巖

沉積巖占地表巖石的75%，占地殼巖石總體積的7.9%。是地殼表層最常見巖石，其中賦存有煤、石油、天然氣以及其它許多金屬及非金屬礦產(chǎn)，具有重要的經(jīng)濟(jì)價值。沉積巖的形成與外力地質(zhì)作用密切相關(guān)。一、引起外力地質(zhì)作用的因素

1、大氣大氣圈的地質(zhì)意義：①O2—氧化作用，生命的存在；

CO2—植物制造有機(jī)質(zhì)、生物成巖，參與化學(xué)反應(yīng)；

H2O—風(fēng)化作用，流動成風(fēng)，動力。②大氣圈是生命的保護(hù)圈。③由于大氣圈的存在，地表才有了適宜的溫度。第一節(jié)外力地質(zhì)作用的一般特征

2、水水具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，水在地球溫度變化范圍內(nèi)的三態(tài)變化和水是一種良好的溶劑，是水作為一種很重要的地質(zhì)營力的保證。

3、生物植物的根劈作用；生物體通過光合作用——吸收CO2、放出O2；

生物本身就是某種礦產(chǎn)和巖石的組成物質(zhì)，如：煤、石油和生物碎屑灰?guī)r等。二、引起外力地質(zhì)作用的能源：太陽熱能是地球外部能量的來源，使地表溫暖，并引起大氣、水及生命運(yùn)動。重力能來源于地球的引力。引力能來源于太陽與月球?qū)Φ厍虻囊Γǔ毕?。三、外力地質(zhì)作用的類型

1、風(fēng)化作用

巖石受外部因素作用后發(fā)生機(jī)械崩解和化學(xué)分解，使堅(jiān)硬的巖石變?yōu)樗缮⒌乃樾技巴寥?。物理風(fēng)化作用化學(xué)風(fēng)化作用生物風(fēng)化作用物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化生物風(fēng)化自然界中各類礦物抗風(fēng)化能力順序：氧化物、氫氧化物＞硅酸鹽＞碳酸鹽＞硫化物＞鹵化物、硫酸鹽常見礦物抗風(fēng)化能力順序：石英＞白云母＞鉀長石＞黑云母＞角閃石＞輝石＞富鈣斜長石＞橄欖石2、剝蝕作用

剝蝕作用指各種運(yùn)動的介質(zhì)在其運(yùn)動過程中，使地表巖石產(chǎn)生破壞并將其產(chǎn)物剝離原地的作用。

剝蝕作用按方式有機(jī)械、化學(xué)和生物剝蝕作用三種。由于其產(chǎn)生的營力特點(diǎn)不同，剝蝕作用又可進(jìn)一步劃分為地面流水、地下水、海洋、湖泊、冰川、風(fēng)等的剝蝕作用。剝蝕作用3、搬運(yùn)作用搬運(yùn)作用——自然界中的風(fēng)化、剝蝕產(chǎn)物被運(yùn)動介質(zhì)從一個地方轉(zhuǎn)移到另一個地方的過程稱為搬運(yùn)作用。主要包括機(jī)械搬運(yùn)（流水、風(fēng)）和化學(xué)搬運(yùn)（真溶液、膠體）。生物搬運(yùn)作用意義小。冰川搬運(yùn)風(fēng)的搬運(yùn)流水搬運(yùn)海洋搬運(yùn)（1）機(jī)械搬運(yùn)流水、風(fēng)、冰川、海水等式機(jī)械搬運(yùn)的主要營力(2)化學(xué)搬運(yùn)---以化學(xué)方式破壞的產(chǎn)物是通過真溶液或膠體溶液進(jìn)行搬運(yùn)。如二氧化硅在水中呈膠體質(zhì)點(diǎn)被搬運(yùn)。(3)生物搬運(yùn)---生物吸取介質(zhì)中的化學(xué)元素來營養(yǎng)自己，建造其骨骼，死亡后在一定的地方堆積下來，也起著搬運(yùn)作用。4、沉積作用被運(yùn)動介質(zhì)搬運(yùn)的物質(zhì)到達(dá)適宜的場所后，由于介質(zhì)條件變化而發(fā)生沉淀、堆積的過程稱為沉積作用。由沉積作用形成的松散物質(zhì)叫沉積物。沉積方式基本可分為3種類型，即機(jī)械沉積（流速、風(fēng)速的降低）、化學(xué)沉積（介質(zhì)物理、化學(xué)條件發(fā)生變化）和生物沉積（生物遺體）。沉積物按其性質(zhì)可分為以下幾類：①碎屑沉積物：機(jī)械沉積作用形成的物質(zhì)②化學(xué)沉積物：化學(xué)沉積形成的沉積物質(zhì)③生物沉積物：生物沉積作用形成④生物化學(xué)沉積物：生物化學(xué)沉積作用形成物質(zhì)

5.固結(jié)成巖作用松散沉積物變?yōu)閳?jiān)硬巖石的過程，稱固結(jié)成巖作用由沉積物經(jīng)成巖作用形成的巖石稱沉積巖固結(jié)成巖作用的主要原因：壓固作用膠結(jié)作用重結(jié)晶作用新礦物的生長第二節(jié)沉積巖的特征沉積巖是在地表?xiàng)l件下松散沉積物，經(jīng)固結(jié)而成的巖石。具成層構(gòu)造；含有古生物化石；礦物成分較簡單，暗色礦物少；化學(xué)成分H2O，CO2多，F(xiàn)e2O3多于FeO。

一、常見沉積巖的礦物有如下幾類：1.石英、鉀長石、鈉長石、白云母等作為碎屑物穩(wěn)定存在2.粘土礦物、方解石、白云石、石膏、硬石膏

3.赤鐵礦、褐鐵礦、玉髓、蛋白石、膠結(jié)物

4.橄欖、石輝石、黑云母、角閃石、中性及基性斜長石在沉積巖中很少出現(xiàn)沉積巖常成層產(chǎn)出，故常用巖層(層狀巖石)一詞。層狀巖石泛稱為巖層。二、沉積巖的結(jié)構(gòu)沉積巖的結(jié)構(gòu)是指沉積巖顆粒的性質(zhì)、大小、形態(tài)及其相互關(guān)系。1.碎屑結(jié)構(gòu)巖石中的顆粒是機(jī)械沉積的碎屑物。

碎屑物是：巖石碎屑（巖屑）；礦物碎屑（如長石、石英）；化石及碎片（生物碎屑）；固體產(chǎn)物（火山碎屑）等。填隙物：雜基、膠結(jié)物。碎屑較粗大，雜基、膠結(jié)物較細(xì)小，充填在碎屑之間。機(jī)械沉積：碎屑、雜基；化學(xué)沉積：膠結(jié)物?；|(zhì)（雜基）

膠結(jié)物

碎屑

（1）碎屑結(jié)構(gòu)按顆粒大小劃分：礫狀

粒徑>2mm

砂狀

粒徑2－0.05mm

粗砂結(jié)構(gòu)粒徑2－0.5mm

中砂結(jié)構(gòu)粒徑0.5－0.25mm

細(xì)砂結(jié)構(gòu)粒徑0.25－0.05mm

粉砂狀

粒徑0.05－0.005mm

泥狀

粒徑<0.005mm近遠(yuǎn)（2）碎屑結(jié)構(gòu)按顆粒棱角磨損程度（磨圓度）劃分：棱角狀次棱角狀次圓狀圓狀球度：碎屑顆粒接近球體的程度。搬運(yùn)距離的加長，球度、圓度增高。圓球體扁圓體橢球體長扁圓體顆粒表面特征：磨光面、毛玻璃化、沙漠漆、冰川擦痕、撞擊痕等。搬運(yùn)由遠(yuǎn)到近（3）按碎屑結(jié)構(gòu)按分選性劃分：分選好，顆粒大小以同一粒級為主；分選中等，由相鄰粒級組合而成；分選差，顆粒大小跨粒級混雜。2.非碎屑結(jié)構(gòu)顆粒由化學(xué)沉積作用或生物、生物化學(xué)沉積作用形成的結(jié)構(gòu)。大多是晶質(zhì)或隱晶質(zhì)，或由生物體搭成骨架。

生物沉積形成的生物骨架結(jié)構(gòu)

三、沉積巖的構(gòu)造沉積巖的構(gòu)造是指沉積物沉積時，或沉積后，巖石各組成部分的空間分布與排列形式。沉積物（巖）的構(gòu)造又稱沉積構(gòu)造。通過對沉積構(gòu)造的研究可分析沉積巖的形成環(huán)境及其成巖作用過程。（一）沉積巖構(gòu)造的分類：

1.物理成因構(gòu)造：

a.流動成因構(gòu)造（層理構(gòu)造、層面構(gòu)造、侵蝕面構(gòu)造等）

b.同生變形構(gòu)造（重荷模構(gòu)造、碟狀構(gòu)造、雞籠鐵絲網(wǎng)狀構(gòu)造等）

c.暴露成因構(gòu)造（干裂、雨痕、冰雹痕、泡沫痕、流痕）2.化學(xué)成因構(gòu)造：

a.結(jié)核b.縫合c.疊錐d.晶體印痕3.生物成因構(gòu)造：

a.生物生長構(gòu)造b.疊層構(gòu)造

c.生物遺跡構(gòu)造4.復(fù)合成因構(gòu)造：

a.示底構(gòu)造b.窗孔構(gòu)造、鳥眼構(gòu)造

c.層狀孔洞構(gòu)造d.硬底構(gòu)造（二）層理

沉積物（巖）中不同的顏色、成分、結(jié)構(gòu)、定向性等性質(zhì)在垂向上顯示的特征稱層理構(gòu)造。層理構(gòu)造是沉積物（巖）成層性的表現(xiàn)，是沉積物（巖）最基本、最特征的構(gòu)造類型。層理構(gòu)造由紋層（細(xì)層）、層系、層系組構(gòu)成。可分為：平行層理、斜層理、交錯層理、遞變層理。斜層理水平（平行）層理交錯層理張掖臨澤彩色丘陵·斜層理遞變（粒序）層理

在動能特強(qiáng)的水流條件下，粗大的砂礫和細(xì)粒的泥，均在水中呈懸浮狀態(tài)，當(dāng)水動能突然下降時，碎屑顆粒在重力分選作用下迅速下沉，所形成的碎屑粒徑向上逐漸變細(xì)的層理稱遞變層理。遞變層理（三）層面構(gòu)造

包括：波痕、泥裂、印痕、縫合線、生物痕跡。

◆波痕是沉積介質(zhì)動蕩的標(biāo)志。更重要的是波痕還可用來判斷巖層的頂?shù)祝霈F(xiàn)波痕的一側(cè)為頂。地質(zhì)學(xué)家能通過波痕的形狀來判斷沉積時流水或風(fēng)的運(yùn)動方向。

單向動力條件形成的波痕雙向動力條件形成的波痕◆泥裂是由巖層表面垂直向下的多邊形裂縫。泥裂的產(chǎn)生表明當(dāng)時的沉積環(huán)境是在干燥與濕潤之間變化的。利用泥裂也可以確定巖層的頂?shù)?，開口方向?yàn)轫?，尖滅方向?yàn)榈??！粲『凼浅练e物頂面的鹽類晶體，或由水流沖刷形成的留痕，或雨痕，被上覆沉積物充填鑄?；蚋采w后保留下來的痕跡。生物痕跡雨痕流痕恐龍足印◆縫合線巖石剖面中呈踞齒狀起伏的曲線。發(fā)育于易溶蝕的石灰?guī)r、白云巖及鈣質(zhì)砂巖。規(guī)模較大的縫合線是沉積作用短暫停頓或間斷時在沉積物表面發(fā)生溶蝕作用形成的溶溝、溶槽及石牙，后被同類沉積物充填覆蓋而成。（四）結(jié)核構(gòu)造后生結(jié)核

在固結(jié)成巖作用后形成的結(jié)核，結(jié)核切割層理。同生結(jié)核

在沉積過程中形成的結(jié)核，層理圍繞結(jié)核。成巖結(jié)核

在固結(jié)成巖過程中形成的結(jié)核，切割層理，但結(jié)核頂?shù)讓永韲@結(jié)核。（五）生物擾動構(gòu)造生物的生命活動對原生層理構(gòu)造改造、破壞十分強(qiáng)烈，形成一種無一定形態(tài)的生物遺跡構(gòu)造。（六）變形構(gòu)造在沉積物沉積的同時或稍后，，即在固結(jié)成巖之前發(fā)生變形所形成的構(gòu)造，有負(fù)荷構(gòu)造、滑塌變形構(gòu)造等。粗粒的砂質(zhì)沉積物覆蓋于細(xì)粒的粉砂質(zhì)或泥質(zhì)沉積物之上，下負(fù)的細(xì)粒沉積物在重壓下發(fā)生塑性變形，稱為負(fù)荷構(gòu)造。包卷層理滑塌構(gòu)造

由機(jī)械沉積作用產(chǎn)生的碎屑沉積物所形成的巖石稱碎屑巖。分為：礫巖與角礫巖、砂巖、粉砂巖、粘土巖。沉積巖按其成因及組成物的不同分為碎屑巖、化學(xué)巖和生物巖三大類。一、碎屑巖第三節(jié)常見的沉積巖

碎屑巖按組成巖石的主要碎屑物的粒徑及成分進(jìn)行分類命名，按粒徑大小分四類：礫巖與角礫巖粒徑>2mm的礫石占50％以上砂巖

粒徑2－0.05mm的砂粒占50％以上（肉眼可明顯分辨碎屑顆粒）粉砂巖粒徑0.05-0.005mm的粉粒占50％以上（用放大鏡才能分辨碎屑顆粒）粘土巖粒徑<0.005mm的粘粒占50％以上（用放大鏡也不能分辨顆粒，需用顯微鏡及電子顯微鏡觀察）

1、礫巖與角礫巖

以圓－次圓狀礫石為主，稱礫巖。

以棱角－次棱角狀礫石為主，稱角礫巖。

再根據(jù)礫石的主要成分作進(jìn)一步命名：如礫石主要是石英，稱石英質(zhì)礫（角礫）巖。角礫巖

礫巖

2、砂巖

砂巖按其粒徑大小作進(jìn)一步分類：粗砂巖

粒徑2－0.5mm的砂粒占50％以上中砂巖

粒徑0.5－0.25mm的砂粒占50％以上細(xì)砂巖

粒徑0.25－0.05mm的砂粒占50％以上

再根據(jù)碎屑、膠結(jié)物及基質(zhì)成分進(jìn)行命名：細(xì)砂巖中碎屑以石英為主，長石次之，CaCO3膠結(jié)，稱細(xì)粒鈣質(zhì)長石石英砂巖。粗砂巖中碎屑以巖屑為主，其次是長石，泥質(zhì)膠結(jié)，稱粗粒泥質(zhì)長石巖屑砂巖。細(xì)砂巖中碎屑以長石為主，石英次之，硅質(zhì)膠結(jié)，稱細(xì)粒硅質(zhì)石英長石砂巖。Q石英F長石R巖屑525252550巖屑砂巖石英砂巖巖屑石英砂巖長石石英砂巖混積砂巖長石質(zhì)巖屑砂巖巖屑質(zhì)長石砂巖長石砂巖砂巖分類三角圖

礫巖3、粉砂巖

粉砂巖為遠(yuǎn)源細(xì)粒沉積，碎屑成分都以石英為主、少量長石和其它成分。進(jìn)一步的命名，著重考慮膠結(jié)物成分及顏色。

CaCO3膠結(jié)，稱鈣質(zhì)粉砂巖；泥質(zhì)膠結(jié)，稱泥質(zhì)粉砂巖；

SiO2膠結(jié)，稱硅質(zhì)粉砂巖。沉積巖的不同顏色可反映不同的沉積環(huán)境：

※褐紅色泥質(zhì)粉砂巖→灰黃色鈣質(zhì)粉砂巖極淺水、強(qiáng)氧化→淺水、弱氧化

※灰綠色鈣質(zhì)粉砂巖→灰黑色硅質(zhì)粉砂巖較淺水、弱還原→較深水、強(qiáng)還原

4、粘土巖

主要由粘土礦物組成。固結(jié)微弱者，稱粘土；

固結(jié)較好，但無層理者，稱泥巖；

固結(jié)好，且具良好層理者，稱頁巖。

粘土巖中除粘土礦物外常混入粉砂、細(xì)砂及CaCO3、SiO2、Fe2O3·nH2O、有機(jī)質(zhì)等化學(xué)與生物沉積物。粘土巖因混入物的不同而具有不同的顏色，因此，粘土巖以顏色和混入物的成分，作進(jìn)一步的命名：棕紅色泥巖、黃綠色鈣質(zhì)泥巖、黑色硅質(zhì)頁巖淺水、強(qiáng)氧化→弱氧化→弱還原→深水、強(qiáng)還原

泥巖頁巖

由化學(xué)沉積作用，產(chǎn)生的硅質(zhì)（SiO2

）、鈣質(zhì)（CaCO3）、白云質(zhì)（MgCO3）、鋁質(zhì)（Al2O3·nH2O）、鐵質(zhì)（Fe2O3·nH2O）、錳質(zhì)（MnO·MnO2·nH2O）、磷質(zhì)（P205·nH2O）等化學(xué)沉積物，形成的巖石，稱為化學(xué)巖?；瘜W(xué)巖按其主要成分分類有：硅質(zhì)巖、灰?guī)r、白云巖、鋁質(zhì)巖、鐵質(zhì)巖、錳質(zhì)巖、磷質(zhì)巖等。二、化學(xué)巖和生物化學(xué)巖硅質(zhì)巖的主要組成礦物是微粒石英、玉髓，少量蛋白石。主要鑒定特征是硬度大于小刀。

主要產(chǎn)于較深水－深水強(qiáng)還原環(huán)境，大多含有機(jī)質(zhì)，故色呈灰黑色；呈結(jié)核狀產(chǎn)出時，稱硅質(zhì)結(jié)核，又稱燧石結(jié)核。在淺水氧化－弱還原環(huán)境中形成的含氧化鐵的硅質(zhì)巖，有時帶紅色色調(diào)，有時帶黃色或綠色色調(diào)，稱碧玉；當(dāng)呈同心園狀構(gòu)造時稱為瑪瑙