《岩石学》第10章 沉积岩的形成过程.ppt

第一节第一节 沉积岩的物质来源沉积岩的物质来源 第二节第二节 沉积物的搬运与沉积作用沉积物的搬运与沉积作用 第三节第三节 成岩作用成岩作用 第第四四节节 沉积岩的分类沉积岩的分类第第十十章章 沉积岩的形成过程沉积岩的形成过程 形成沉积岩的物质基础形成沉积岩的物质基础沉积物的沉积物的四种来源四种来源 一、一、陆源陆源物质物质母岩风化的产物母岩风化的产物 二、二、生物源生物源物质物质生物残骸和有机物质生物残骸和有机物质 三、三、深源深源物质物质火山碎屑和深部卤水火山碎屑和深部卤水 四、四、宇宙源宇宙源物质物质陨石陨石 其中，母岩风化的产物是沉积物其中，母岩风化的产物是沉积物最主要的物质来源最主要的物质来源；生物；生物物质具有物质具有指示沉积环境的作用指示沉积环境的作用；深源物质量很少，但能；深源物质量很少，但能指示指示火山活动和深部构造活动事件火山活动和深部构造活动事件；宇宙源物质用来宇宙源物质用来研究天体演研究天体演化和地壳沉积物沉积速率、沉积间断化和地壳沉积物沉积速率、沉积间断等具有重要意义等具有重要意义第一节第一节 沉积物质的来源沉积物质的来源一、陆源物质一、陆源物质母岩风化的产物母岩风化的产物u母岩：母岩：先成的岩浆岩、变质岩、沉积岩，先成的岩浆岩、变质岩、沉积岩，进入到表生作用带时，在遭受风化作用时进入到表生作用带时，在遭受风化作用时解离成碎屑物质、溶解物质和不溶残余物解离成碎屑物质、溶解物质和不溶残余物质。质。u风化作用：风化作用：物理风化物理风化 化学风化化学风化 生物风化生物风化风化作用的风化作用的概念：概念：地壳表层岩石（母岩）在大气、水、生物、地壳表层岩石（母岩）在大气、水、生物、冰川等地质营力的作用下，使得岩石松散、破冰川等地质营力的作用下，使得岩石松散、破碎、分解的地质作用。碎、分解的地质作用。其产物为各种其产物为各种岩石碎屑岩石碎屑、矿物碎屑矿物碎屑、生物碎生物碎屑屑和和溶解物质溶解物质一、陆源物质一、陆源物质母岩风化的产物母岩风化的产物2 2、风化作用风化作用方式：方式：物理风化、化学风化、生物风化物理风化、化学风化、生物风化p 物理风化：物理风化：主要发生主要发生机械破碎机械破碎，而，而化学成分不改变化学成分不改变的风化的风化作用作用 主要影响因素：主要影响因素：温度变化、晶体生长、重力作用、温度变化、晶体生长、重力作用、生物的生生物的生活活动（人类活动）、水、冰及风的破坏作用活活动（人类活动）、水、冰及风的破坏作用 物理风化总趋势：物理风化总趋势：使母岩崩解，产生不同尺度岩石碎屑和矿使母岩崩解，产生不同尺度岩石碎屑和矿物碎屑物碎屑一、陆源物质一、陆源物质母岩风化的产物母岩风化的产物p化学风化：化学风化：在在氧、水氧、水和和溶于水中的各种酸溶于水中的各种酸的作用下，母岩遭受氧化、的作用下，母岩遭受氧化、水解和溶滤等化学变化，使其分解而产生新矿物的过程。水解和溶滤等化学变化，使其分解而产生新矿物的过程。主主要影响因素要影响因素：水、二氧化碳、有机酸等。：水、二氧化碳、有机酸等。化学风化总趋势化学风化总趋势：不仅使母岩破碎，而且使其矿物成分和化：不仅使母岩破碎，而且使其矿物成分和化学成分发生本质的改变，同时在表生条件下形成粘土物质、学成分发生本质的改变，同时在表生条件下形成粘土物质、各种氧化物和化学沉淀物质如：各种粘土矿物各种氧化物和化学沉淀物质如：各种粘土矿物,赤铁矿、褐赤铁矿、褐铁矿、铝土矿、煫石（铁矿、铝土矿、煫石（SiO2)SiO2)等氧化物及碳酸盐矿物等等氧化物及碳酸盐矿物等 一、陆源物质一、陆源物质母岩风化的产物母岩风化的产物p生物风化：生物风化：在在岩石圈的上部岩石圈的上部、大气圈的下部大气圈的下部和和水圈的全部水圈的全部,几乎到处都几乎到处都有生物存在。因此生物，特别是微生物在风化作用中能起到巨有生物存在。因此生物，特别是微生物在风化作用中能起到巨大的作用。生物大的作用。生物对岩石的破坏方式既有机械作用对岩石的破坏方式既有机械作用，又，又有化学作有化学作用和生物化学作用用和生物化学作用；既有直接的作用，也有间接的作用。；既有直接的作用，也有间接的作用。主要影响因素：主要影响因素：细菌、细菌、OO2 2、COCO2 2、有机酸、有机酸生物风化途径：生物风化途径：氧化还原反应、吸附作用、络合物作用氧化还原反应、吸附作用、络合物作用一、陆源物质一、陆源物质母岩风化的产物母岩风化的产物3 3、风化作用的产物：、风化作用的产物：a a 碎屑物质：碎屑物质：母岩机械破碎的产物，主要指矿物碎屑和岩石碎屑母岩机械破碎的产物，主要指矿物碎屑和岩石碎屑b b 不溶残积物：不溶残积物：母岩分解过程新生成的不溶物质母岩分解过程新生成的不溶物质,如粘土和氧如粘土和氧化化物等物等c c 溶解物质：溶解物质：以溶解状态被带走的成分。以溶解状态被带走的成分。碎屑物质碎屑物质是构成是构成陆源碎屑岩陆源碎屑岩的主要成分的主要成分 溶解物质溶解物质是构成是构成内源沉积岩内源沉积岩的主要物质成分的主要物质成分一、陆源物质一、陆源物质母岩风化的产物母岩风化的产物3、各种造岩矿物各种造岩矿物在在风化风化过程中的稳定性过程中的稳定性及其及其风化风化产物产物石石 英英 抗风化抗风化 稳定性极高稳定性极高 主要机械破碎主要机械破碎 碎屑石英碎屑石英钾长石钾长石 先析出钾先析出钾 其次是硅其次是硅 最后是铝最后是铝 水白云母水白云母(量变量变)高岭石高岭石 蛋白石蛋白石 铝土矿铝土矿(质变质变)斜长石斜长石 除除(钙、钠、硅钙、钠、硅)从矿物中带走外从矿物中带走外,形成沸石、绿帘石、形成沸石、绿帘石、黝帘石、蒙脱石、蛋白石、方解石等黝帘石、蒙脱石、蛋白石、方解石等 白云母白云母 白云母碎屑白云母碎屑 先析出钾和加入水先析出钾和加入水 水白云母水白云母 高岭石高岭石 黑云母黑云母 钾、镁先析出同时加水蛭石钾、镁先析出同时加水蛭石、绿泥石、褐铁矿等、绿泥石、褐铁矿等橄榄石、辉石、角闪石等铁镁硅酸盐矿物橄榄石、辉石、角闪石等铁镁硅酸盐矿物，铁、镁、钙先析出，铁、镁、钙先析出，之后硅部分或全部析出，大部分元素呈溶液状态流失，之后硅部分或全部析出，大部分元素呈溶液状态流失，部分形成褐铁矿、蛋白石等部分形成褐铁矿、蛋白石等 一、陆源物质一、陆源物质母岩风化的产物母岩风化的产物生物硬体生物硬体方解石、文石、磷酸盐质、硅质方解石、文石、磷酸盐质、硅质生物软体生物软体碳、氢、氧、氮、硫、磷碳、氢、氧、氮、硫、磷生物源物质生物源物质硅硅质质磷磷质质碳碳酸酸钙钙质质不溶物不溶物质质干酪根干酪根可溶可溶物质物质二、生物源物质二、生物源物质生物残骸和有机物质生物残骸和有机物质形成化石和生物碎屑形成化石和生物碎屑石油、天然气、石油、天然气、油页岩、煤油页岩、煤三、深源物质三、深源物质火山碎屑和深部卤水火山碎屑和深部卤水火山作用火山作用带到地表的火山碎屑物质及带到地表的火山碎屑物质及 其伴生的气热液物质其伴生的气热液物质沿构造断裂流出地表的热卤水沿构造断裂流出地表的热卤水深源物质量很少，但能指示深源物质量很少，但能指示火山活动和火山活动和深部构造活动事件深部构造活动事件四、宇宙源物质四、宇宙源物质陨石陨石陨石陨石为来自宇宙空间的固体物质为来自宇宙空间的固体物质大小极为悬殊，大的几千千克数十千克大小极为悬殊，大的几千千克数十千克19761976吉林陨石雨中大的达吉林陨石雨中大的达1770kg1770kg，西南非洲纳米比亚的霍巴，西南非洲纳米比亚的霍巴铁陨石（数十吨）铁陨石（数十吨）小的几十毫克极细微粒（宇宙尘埃）小的几十毫克极细微粒（宇宙尘埃）每年落到地球上陨石有几千颗，大部分落入海洋，只有一每年落到地球上陨石有几千颗，大部分落入海洋，只有一部分落入人烟稀少的陆地上，因此仅有很少一部分陨石被人们部分落入人烟稀少的陆地上，因此仅有很少一部分陨石被人们发现，可以说沉积岩（物）中的宇宙物质大部分还未被人们所发现，可以说沉积岩（物）中的宇宙物质大部分还未被人们所识别。识别。宇宙源物质用来宇宙源物质用来研究天体演化和地壳沉积物沉研究天体演化和地壳沉积物沉积速率、沉积间断积速率、沉积间断等具有重要意义等具有重要意义1976年年3月月8日日 吉林地区降落一次世界罕见吉林地区降落一次世界罕见的陨石雨的陨石雨陨石雨散落的范围陨石雨散落的范围约有约有500多平方公里多平方公里第二节第二节 沉积物的搬运与沉积作用沉积物的搬运与沉积作用沉积物发生的搬运和沉积的地质营力：沉积物发生的搬运和沉积的地质营力：主要是流动水和风为主，其次是冰川、主要是流动水和风为主，其次是冰川、重力重力流流和生物。由于沉积物性质的差异，和生物。由于沉积物性质的差异，常见的搬运方式有：常见的搬运方式有：一、物理（机械）搬运和沉积一、物理（机械）搬运和沉积二、化学搬运和沉积二、化学搬运和沉积三、生物搬运和沉积三、生物搬运和沉积搬运搬运对象对象：陆源碎屑颗粒：陆源碎屑颗粒 牵引流牵引流的搬运和沉积的搬运和沉积 重力流重力流的搬运和沉积的搬运和沉积 冰川冰川的搬运和沉积的搬运和沉积 一一 物理搬运和沉积物理搬运和沉积（一）牵引流搬运和沉积作用一）牵引流搬运和沉积作用1、流水的搬运沉积作用、流水的搬运沉积作用2、风的搬运沉积作用、风的搬运沉积作用一、物理搬运和沉积一、物理搬运和沉积碎屑颗粒搬运和沉积的控制因素碎屑颗粒搬运和沉积的控制因素碎屑颗粒的搬运方式碎屑颗粒的搬运方式不同粒度碎屑颗粒的混积现象不同粒度碎屑颗粒的混积现象 沉积底形沉积底形碎屑物质在搬运过程中的变化碎屑物质在搬运过程中的变化牵引流是使碎屑颗粒主要呈牵引流是使碎屑颗粒主要呈推移状态搬运的流体，包括推移状态搬运的流体，包括各种流水和风各种流水和风1、流水的搬运和沉积作用、流水的搬运和沉积作用碎屑颗粒搬运与沉积的控制因素碎屑颗粒搬运与沉积的控制因素 有效力有效力：颗粒重力减去浮力：颗粒重力减去浮力 推力推力：水流流动加在颗粒上的平推力：水流流动加在颗粒上的平推力 上举力上举力：由于碎屑颗粒上下方流水速度差异造：由于碎屑颗粒上下方流水速度差异造成的压力差，产生向上的力；成的压力差，产生向上的力；粘结力粘结力：颗粒表面的水膜造成的碎屑颗粒与水：颗粒表面的水膜造成的碎屑颗粒与水体之间的粘结力。体之间的粘结力。一、物理搬运和沉积一、物理搬运和沉积搬运搬运沉沉积积推力推力流速流速缓流缓流Fr1弗劳德数弗劳德数 Fr=v/流量流量急流急流Fr1上举力上举力紊流紊流Re2000层流层流Re2000 雷诺数雷诺数 Re搬搬运运力力1、流水的搬运和沉积作用、流水的搬运和沉积作用碎屑颗粒的搬运方式：碎屑颗粒的搬运方式：搬运方式搬运方式：推移搬运推移搬运 滚动滚动式式搬运搬运 跳跃跳跃式式搬运搬运 悬浮搬运悬浮搬运悬浮载荷悬浮载荷 水流的动力不足以克服碎屑颗粒的重力时，水流的动力不足以克服碎屑颗粒的重力时，处于搬运状态的碎屑物质就会沉积下来。处于搬运状态的碎屑物质就会沉积下来。一、物理搬运和沉积一、物理搬运和沉积较粗的碎屑颗粒较粗的碎屑颗粒较细的碎屑颗粒较细的碎屑颗粒尤尔科特龙实验尤尔科特龙实验水深为水深为1m的平坦沙床上进行的石英颗粒的平坦沙床上进行的石英颗粒粒径与水流流速关系的实验：粒径与水流流速关系的实验：流速与颗粒流速与颗粒之间的关系之间的关系碎屑物质在流水中的侵蚀、搬运、沉积与流速的关系碎屑物质在流水中的侵蚀、搬运、沉积与流速的关系（尤尔斯特隆图解）（尤尔斯特隆图解）0.052启启动动流流速速沉沉积积临临界界流流速速极容易搬极容易搬运也容易运也容易沉积，跳沉积，跳跃式搬运跃式搬运难以长距难以长距离搬运，离搬运，呈滚动式呈滚动式搬运搬运长期悬浮长期悬浮不易沉积不易沉积尤尔科特龙尤尔科特龙实验结论实验结论滚动式搬滚动式搬运：运：常见于河床底部的层流中。层常见于河床底部的层流中。层流的搬运能力较弱，当推力和上举力低于有效流的搬运能力较弱，当推力和上举力低于有效重力时，重力时，砾石砾石和和粗砂粗砂就沉积下来；就沉积下来；跳跃式搬运：跳跃式搬运：常见于水流强度大的层流和紊常见于水流强度大的层流和紊流中，当推力和上举力低于有效重力时，流中，当推力和上举力低于有效重力时，砂砂与与粉砂粉砂沉积下来；沉积下来；悬浮式搬运：悬浮式搬运：常见于急流和紊流中，当流速常见于急流和紊流中，当流速降低或上举力小于有效重力时，悬浮于流水中降低或上举力小于有效重力时，悬浮于流水中的的细粉砂细粉砂、泥质泥质和和片状矿物片状矿物沉积下来；沉积下来；1、流水的搬运和沉积作用、流水的搬运和沉积作用不同粒度碎屑颗粒的混杂现象：不同粒度碎屑颗粒的混杂现象：Walke（1975）（解释了一定流动强度的流水所）（解释了一定流动强度的流水所能滚动和悬浮的最大粒径）能滚动和悬浮的最大粒径）1）流动强度为）流动强度为p时，它所能滚动的砾石最大粒径时，它所能滚动的砾石最大粒径为为8cm，同时能悬浮的最大粒径为，同时能悬浮的最大粒径为2.2cm；2）流动强度小于）流动强度小于p时，可以使粒径为时，可以使粒径为8cm和粒径和粒径为为2.2cm的砾石同时沉积，因而可以形成双众数的砾石同时沉积，因而可以形成双众数的砾石；的砾石；3）当流动强度在）当流动强度在p附近反复变动时，就可以形成附近反复变动时，就可以形成砂质沉积和砾石质沉积的互层，其平均粒径为砂质沉积和砾石质沉积的互层，其平均粒径为2.2cm和和8cm；1、流水的搬运和沉积作用、流水的搬运和沉积作用不同粒度碎屑颗粒的混杂现象：不同粒度碎屑颗粒的混杂现象：Walke（1975）（解释了一定流动强度的流水）（解释了一定流动强度的流水所能滚动和悬浮的最大粒径）所能滚动和悬浮的最大粒径）4）如果流动强度急剧减小，则可能形成分选）如果流动强度急剧减小，则可能形成分选极差的多众数砾、砂、粉砂和泥的混合沉积极差的多众数砾、砂、粉砂和泥的混合沉积物；物；5)沉积粒径沉积粒径1mm的砂所需的流动强度要比沉的砂所需的流动强度要比沉积粒径积粒径7cm的砾石小的多，所以平均粒径为的砾石小的多，所以平均粒径为7cm的砾石中充填的平均粒径为的砾石中充填的平均粒径为1mm的砂不可的砂不可能是同时形成的，可能是由于水流强度减小能是同时形成的，可能是由于水流强度减小后渗滤到砾石中去的后渗滤到砾石中去的1、流水的搬运和沉积作用、流水的搬运和沉积作用沉积物的底形沉积物的底形当流体流过非粘性沉积物的表面并且其强度可以当流体流过非粘性沉积物的表面并且其强度可以搬运其中一些颗粒时，便会在非粘性沉积物表面搬运其中一些颗粒时，便会在非粘性沉积物表面形成起伏不平的几何形态特征，这种几何形态特形成起伏不平的几何形态特征，这种几何形态特征为沉积物底形。征为沉积物底形。一般包括：下平底一般包括：下平底 波纹波纹 沙丘沙丘 上平底上平底 逆向沙丘逆向沙丘1、流水的搬运和沉积作用、流水的搬运和沉积作用沉积物的底形沉积物的底形下平底下平底：水流速度很小，无力搬运沉积物时的平：水流速度很小，无力搬运沉积物时的平坦底形坦底形 波纹波纹：随着水流强度的增加，沉积物开始运动，：随着水流强度的增加，沉积物开始运动，并形成小规模的波状起伏，称为波纹，波长小于并形成小规模的波状起伏，称为波纹，波长小于30cm 沙丘沙丘：当水流强度继续增加，波纹的脊线由直：当水流强度继续增加，波纹的脊线由直线状变为波状、新月状，当波长大于线状变为波状、新月状，当波长大于60cm时称时称为沙丘；为沙丘；上平底：上平底：水流强度再增加，水流强度再增加，Fr=1时所有底形均时所有底形均被削平，在水底形成毫米级至厘米级连续移动的被削平，在水底形成毫米级至厘米级连续移动的“流沙层流沙层”，这种底形称为上平底；，这种底形称为上平底；逆向沙丘逆向沙丘：流水强度继续增加，：流水强度继续增加，Fr1时，则时，则出现了逆向沙丘。出现了逆向沙丘。特点：特点：1）表面形态与水面形态一致，二者为同位相；）表面形态与水面形态一致，二者为同位相；2）迁移方向与水流方向相反，即下游侵蚀，）迁移方向与水流方向相反，即下游侵蚀，溯源堆积溯源堆积控制底形发育的主要因素：控制底形发育的主要因素：水流速度和沉积物的粒度：粒度一定，水流速度和沉积物的粒度：粒度一定，随着水流速度增加，将依次出现下平底、随着水流速度增加，将依次出现下平底、波纹、沙丘、上平底和逆向沙丘。波纹、沙丘、上平底和逆向沙丘。1、流水的搬运和沉积作用、流水的搬运和沉积作用碎屑物质在流水搬运过程中的变化碎屑物质在流水搬运过程中的变化1 1）物质成分上的变化）物质成分上的变化：随着搬运距离的增加，：随着搬运距离的增加，由于化学分解、机械破碎和磨蚀作用由于化学分解、机械破碎和磨蚀作用,不稳定组不稳定组分相对减少分相对减少,稳定组分相对增加稳定组分相对增加2 2）粒度和分选型的变化：）粒度和分选型的变化：随着搬运距离的增加，随着搬运距离的增加，一般粒度越来越细，分选越来越好一般粒度越来越细，分选越来越好3 3）颗粒形状的变化）颗粒形状的变化:随着搬运距离的增加，由随着搬运距离的增加，由于磨蚀作用，颗粒的于磨蚀作用，颗粒的圆圆度和球度越来越好。度和球度越来越好。p 空气空气：0.00122g/cm3（15）水水：1g/cm3 风的搬运能力也远小于流水，风搬运风的搬运能力也远小于流水，风搬运的颗粒主要是粉砂和粘土。的颗粒主要是粉砂和粘土。p风搬运的碎屑物质来源：风搬运的碎屑物质来源：古代河流的冲积物古代河流的冲积物 现代河流冲积物现代河流冲积物 湖积物湖积物 基岩风化的残积基岩风化的残积-坡积物坡积物2、风的搬运与沉积作用、风的搬运与沉积作用碎屑颗粒搬运与沉积的控制因素：碎屑颗粒搬运与沉积的控制因素：悬移质的泥沙被风以悬浮状态输移较大距离，当悬移质的泥沙被风以悬浮状态输移较大距离，当风速减弱到其移动向上分速度小于颗粒的沉降速风速减弱到其移动向上分速度小于颗粒的沉降速度时，便会在广大地面上较均匀的沉积下来。度时，便会在广大地面上较均匀的沉积下来。地表障碍物地表障碍物 地表性质地表性质 （坚硬的地面、松软的沙土地）（坚硬的地面、松软的沙土地）搬运方式搬运方式（风所携带各种不同粒径的沙泥颗粒被输移（风所携带各种不同粒径的沙泥颗粒被输移的过程）的过程）跃移跃移：砂粒通过风力上扬作用脱离地表后，在气：砂粒通过风力上扬作用脱离地表后，在气流中取得动量加速前移。流中取得动量加速前移。0.100.15mm的沙粒最的沙粒最易以跃移方式运动。易以跃移方式运动。悬移悬移：粒度小于：粒度小于0.1mm的沙泥颗粒由于其沉降速的沙泥颗粒由于其沉降速度小于吹蚀风的移动向上分速度，一旦被跃移颗度小于吹蚀风的移动向上分速度，一旦被跃移颗粒逐出地面便以悬移方式运动。粒逐出地面便以悬移方式运动。蠕动蠕动：较大的颗粒因风压或跃移颗粒的冲击作用：较大的颗粒因风压或跃移颗粒的冲击作用使之沿地面滚动或滑动，称为蠕动。移动速度很使之沿地面滚动或滑动，称为蠕动。移动速度很低。低。沉积作用：沉积作用：是指由于风力减弱或地面障是指由于风力减弱或地面障碍，携砂气流中的泥沙发生沉落和堆积碍，携砂气流中的泥沙发生沉落和堆积的过程。的过程。沉积物的特征：沉积物的特征：经风力搬运、堆积的物质称为经风力搬运、堆积的物质称为风成沙风成沙。1、粒度均一、分选最好，最大粒径一般在、粒度均一、分选最好，最大粒径一般在1mm以下，小于以下，小于0.06mm的沙粒含量甚少，分的沙粒含量甚少，分选系数多在选系数多在1.11.4之间。之间。2、磨圆度较高。、磨圆度较高。3、矿物组成以石英为主，含少量的长石和重、矿物组成以石英为主，含少量的长石和重矿物，容易磨损的矿物很少见到。矿物，容易磨损的矿物很少见到。（二）重力流的搬运与沉积作用（二）重力流的搬运与沉积作用重力流：重力流：重力作用下发生流动的弥散有重力作用下发生流动的弥散有大量沉积物的高密度流体。大量沉积物的高密度流体。浊流（浊流（Jonson，1930）重力流重力流：水下重力流水下重力流 大气沉积重力流大气沉积重力流1、水下重力流的特征、水下重力流的特征浊流：浊流：混有大量碎屑悬浮物质的高速紊混有大量碎屑悬浮物质的高速紊流状态的高密度流体。支撑颗粒力的是流状态的高密度流体。支撑颗粒力的是涡流的浮力。涡流的浮力。浊流搬运的物质：再沉积的或液化的沉浊流搬运的物质：再沉积的或液化的沉积物转化而来，由重力推动，呈浪涌状积物转化而来，由重力推动，呈浪涌状推进，具有巨大的搬运能力和侵蚀能力推进，具有巨大的搬运能力和侵蚀能力1、水下重力流的特征、水下重力流的特征颗粒流颗粒流：颗粒间无粘结力或凝聚力的流：颗粒间无粘结力或凝聚力的流体。支撑颗粒的力是颗粒间碰撞而产生体。支撑颗粒的力是颗粒间碰撞而产生的推力。的推力。液化沉积流液化沉积流：由水和沉积物组成的向上：由水和沉积物组成的向上流动的粒间流。支撑颗粒的力则是向上流动的粒间流。支撑颗粒的力则是向上的超孔隙压力。的超孔隙压力。碎屑流碎屑流：泥石流，水流中含有大量弥散：泥石流，水流中含有大量弥散的粘土和细碎屑的呈涌浪状前进的流体。的粘土和细碎屑的呈涌浪状前进的流体。支撑颗粒的力是基质的强度。支撑颗粒的力是基质的强度。1、水下重力流的特征、水下重力流的特征分选很差分选很差无大型交错层理无大型交错层理常呈块状及粒序构造常呈块状及粒序构造常见于大陆的常见于大陆的冲积扇冲积扇、深湖深湖和和深海或半深深海或半深海海环境中。环境中。2、大气沉积物重力流的特征、大气沉积物重力流的特征是指与大气直接接触的沉积物与气体混合是指与大气直接接触的沉积物与气体混合形成的高密度流体形成的高密度流体包括：包括：岩块崩塌流岩块崩塌流：正常的沉积物与气体：正常的沉积物与气体的混合体；的混合体；火山物质与气体的高密度混合体火山物质与气体的高密度混合体：由火山喷发出来的气体与火山物质形成的由火山喷发出来的气体与火山物质形成的高密度混合体；当这种混合体沿地表流动高密度混合体；当这种混合体沿地表流动时称时称热气底浪流热气底浪流；当火山灰被喷到空气中；当火山灰被喷到空气中悬浮在大气中所形成的高密度流体称为悬浮在大气中所形成的高密度流体称为火火山灰流山灰流。（三）冰川的搬运与沉积（三）冰川的搬运与沉积1、冰川搬运作用、冰川搬运作用冰川搬运的物质称为冰运物，主要来自冰川搬运的物质称为冰运物，主要来自冰蚀作用产生的各种粒级的碎屑物质和冰蚀作用产生的各种粒级的碎屑物质和两侧谷坡由冰冻风化和斜坡重力作用产两侧谷坡由冰冻风化和斜坡重力作用产生的碎屑物质。生的碎屑物质。（三）冰川的搬运与沉积（三）冰川的搬运与沉积1、冰川搬运作用、冰川搬运作用冰川搬运能力很大，可将粒径冰川搬运能力很大，可将粒径1020m以以上的巨大岩块搬走。粒径大于上的巨大岩块搬走。粒径大于1m的岩块的岩块称为冰川漂砾。称为冰川漂砾。载运载运：冰川运动时，冰川表面和内部碎：冰川运动时，冰川表面和内部碎屑物质都会随冰川迁移屑物质都会随冰川迁移推运推运：冰川前端以巨大的推力将冰川前：冰川前端以巨大的推力将冰川前端地面上岩屑向前推进，这种搬运方式端地面上岩屑向前推进，这种搬运方式只发生在冰川前端位置前进的条件下只发生在冰川前端位置前进的条件下2、冰川的沉积作用、冰川的沉积作用融坠融坠：由于冰川表层或边缘部分消融，：由于冰川表层或边缘部分消融，从其中散落的碎屑物就地进行堆积的一从其中散落的碎屑物就地进行堆积的一种沉积方式。种沉积方式。推进推进：冰川前端位置向前推移时，就会：冰川前端位置向前推移时，就会像推土机那样把铲刮的物质堆积起来像推土机那样把铲刮的物质堆积起来停积停积：冰川在运动途中遇到障碍物，受：冰川在运动途中遇到障碍物，受挤压，融点降低而融化，散布其中的碎挤压，融点降低而融化，散布其中的碎屑物就地堆积屑物就地堆积3、沉积物类型、沉积物类型包括包括冰碛冰碛和和冰水沉积物冰水沉积物由冰川直接堆积的沉积物称为冰碛物，由冰川直接堆积的沉积物称为冰碛物，不具层理，碎屑大小混杂、磨圆度差不具层理，碎屑大小混杂、磨圆度差冰水沉积物为冰川融水所形成。冰水沉积物为冰川融水所形成。搬运对象：搬运对象：溶解于水的化学物质溶解于水的化学物质 溶解物质在自然界中存在的方式：溶解物质在自然界中存在的方式：胶体和真溶液胶体和真溶液在自然界中胶体溶液与真溶液的分布情况示意图在自然界中胶体溶液与真溶液的分布情况示意图二、化学搬运和沉积二、化学搬运和沉积1)1)胶体的搬运与沉积作用胶体的搬运与沉积作用 胶体的特点：胶体的特点：颗粒细小颗粒细小质点为质点为1-100m1-100m、扩散能力弱、扩散能力弱、表面带电荷表面带电荷、具有吸附性具有吸附性 胶体沉积物胶体沉积物：呈胶冻状：呈胶冻状 胶体沉积物形成岩石特点胶体沉积物形成岩石特点：颗粒细小、吸收性强、常：颗粒细小、吸收性强、常呈钟乳状、透镜状，有时呈层状、龟背状及蜂巢状。化呈钟乳状、透镜状，有时呈层状、龟背状及蜂巢状。化学成分不稳定学成分不稳定二、化学物质的搬运和沉积二、化学物质的搬运和沉积1)1)胶体的搬运与沉积作用胶体的搬运与沉积作用 胶体的种类：胶体的种类：（按所带电荷进行划分）（按所带电荷进行划分）正胶体：正胶体：AlAl2 20 03 3的水化物、的水化物、FeFe2 2O O3 3的水化物、的水化物、CrCr2 2O O3 3的水的水化物、化物、TiOTiO2 2的水化物、的水化物、CaCOCaCO3 3、MaCOMaCO3 3、CaFCaF2 2，以及，以及ZrZr、CeCe、CdCd的氢氧化物的氢氧化物 负胶体：负胶体：SiOSiO2 2、粘土质胶体、粘土质胶体、MnOMnO2 2、S S、V V2 2O O5 5、SnOSnO以以及及PbPb、CuCu、CdCd、AsAs、SbSb的硫化物。的硫化物。胶体溶液搬运的前提：胶体溶液搬运的前提：存在布朗运动存在布朗运动胶体所带电荷相同胶体所带电荷相同扩散层和双电子层中反离子和溶剂的亲和作用，形成溶剂化膜，扩散层和双电子层中反离子和溶剂的亲和作用，形成溶剂化膜，阻碍离子的碰撞阻碍离子的碰撞 二、化学物质的搬运和沉积二、化学物质的搬运和沉积1)1)胶体的搬运与沉积作用胶体的搬运与沉积作用 使胶体凝聚和沉积的因素：使胶体凝聚和沉积的因素：带有相反电荷的胶体相遇带有相反电荷的胶体相遇：SiOSiO2 2和和AlAl2 20 03 3胶体相遇时，胶体相遇时，发生电荷中和，形成高岭石；发生电荷中和，形成高岭石；加入电解质加入电解质：河流搬运胶体物质进入海洋，遇海水中：河流搬运胶体物质进入海洋，遇海水中的各种电解质中和它们的电荷；的各种电解质中和它们的电荷；还有：还有：胶体溶液浓度增大、胶体溶液浓度增大、pHpH值的变化、放射线照射、值的变化、放射线照射、毛细管作用、剧烈的震荡及大气放电毛细管作用、剧烈的震荡及大气放电由于胶体自身的特点，当其处于稳定状态时，就是胶体的搬运状由于胶体自身的特点，当其处于稳定状态时，就是胶体的搬运状态；当条件发生变化，胶体失去稳定性时，胶体发生凝絮作用，态；当条件发生变化，胶体失去稳定性时，胶体发生凝絮作用，即沉积作用。即沉积作用。二、化学物质的搬运和沉积二、化学物质的搬运和沉积2 2）真溶液的搬运与沉积作用）真溶液的搬运与沉积作用 母岩风化物中的母岩风化物中的ClCl、S S、CaCa、NaNa、K K和和MgMg多呈多呈离子状态溶解于水中，即呈真溶液状态搬运，有时离子状态溶解于水中，即呈真溶液状态搬运，有时FeFe、MnMn、SiSi和和AlAl也可以呈离子状态在水中搬运。也可以呈离子状态在水中搬运。真溶液的真溶液的溶解与沉淀作用主要取决于溶解与沉淀作用主要取决于溶解度溶解度；溶；溶液中的某种物质浓度达到过饱和，则发生沉淀作用液中的某种物质浓度达到过饱和，则发生沉淀作用（沉积）；反之，则发生溶解作用（搬运）。（沉积）；反之，则发生溶解作用（搬运）。溶解度越大，越易搬运，越难沉积溶解度越大，越易搬运，越难沉积 溶解度越小，越易沉积，越难搬运溶解度越小，越易沉积，越难搬运二、化学搬运和沉积二、化学搬运和沉积影响真溶液搬运与沉积的因素：影响真溶液搬运与沉积的因素：介质的酸碱度介质的酸碱度（pHpH）：FeFe2+2+；FeFe3+3+介质的氧化还原电位介质的氧化还原电位（EhEh）：对于对于FeFe、MnMn等变价元素等变价元素铁铁 影响较大影响较大 二、化学搬运和沉积二、化学搬运和沉积生物的搬运作用生物的搬运作用：既可是物理方式也可是化学方式：既可是物理方式也可是化学方式生物的沉积作用：生物的沉积作用：生物遗体的直接堆积：生物遗体的直接堆积：生物的间接沉积作用：化学方式：生物的间接沉积作用：化学方式：生物物理方式：捕获和粘结生物物理方式：捕获和粘结 障积作用障积作用 搬运的成分搬运的成分：碎屑颗粒、溶解物质：碎屑颗粒、溶解物质三、生物的搬运和沉积三、生物的搬运和沉积1、概念、概念 沉积物在搬运沉积过程中会按照沉积物在搬运沉积过程中会按照颗粒大小颗粒大小、形状、比重、形状、比重、矿物成分矿物成分和和化学成分化学成分在地表依次有规律的沉积下来，这种在地表依次有规律的沉积下来，这种现象称为沉积分异作用。现象称为沉积分异作用。2、沉积分异作用的类型、沉积分异作用的类型 机械沉积分异作用：机械沉积分异作用：受物理支配受物理支配 化学沉积分异作用：化学沉积分异作用：受化学支配受化学支配 四、沉四、沉积分异作用积分异作用机械分异作用的决定因素：机械分异作用的决定因素：颗粒大小、形状、密度以及颗粒大小、形状、密度以及搬运介质的性质和速度。搬运介质的性质和速度。机械沉积分异作用：机械沉积分异作用：砾石砾石砂砂粉砂粉砂粘土粘土碎屑物质的机械沉积分异图碎屑物质的机械沉积分异图 按颗粒大小进行分异按颗粒大小进行分异 按密度大小进行分异按密度大小进行分异化学分异作用的决定因素：化学分异作用的决定因素：溶解度，溶液的性质、温溶解度，溶液的性质、温度、度、pH值等因素；值等因素；化学沉积分异作用：化学沉积分异作用：氧化物、磷酸盐、硅酸盐、氧化物、磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、碳酸盐、硫酸盐、卤化物硫酸盐、卤化物溶解物质的化学沉积分异图溶解物质的化学沉积分异图沉积物沉积成 岩 作 用 第第三三节节 成岩作用成岩作用概念概念 沉沉积积成成岩岩作作用用是是泛泛指指沉沉积积物物形形成成以以后后，到到沉沉积积岩岩的的风风化化的的作作用用和和变变质质作作用用以以前前这这一一演演化化阶阶段段的的所所有有变变化化或或作作用用，包包括括成成岩岩作作用用和和后后生作用。有人也成为沉积期后作用。生作用。有人也成为沉积期后作用。成岩阶段的划分：成岩阶段的划分：1、同生阶段：、同生阶段：2、成岩阶段：、成岩阶段：3、后生阶段：、后生阶段：4、表生阶段：、表生阶段：第第三三节节 成岩成岩作用作用同生作用同生作用：沉积物沉积下来以后，在与沉沉积物沉积下来以后，在与沉积介质还保持联系的情况下，沉积物的表积介质还保持联系的情况下，沉积物的表层和底层之间发生的一系列作用和反应。层和底层之间发生的一系列作用和反应。深度下限不超过几十厘米；深度下限不超过几十厘米；成岩作用成岩作用:松软的沉积物脱离沉积环境至松软的沉积物脱离沉积环境至固结成岩期间所发生的所有变化固结成岩期间所发生的所有变化。深度深度1-1-100m100m，最深，最深300m300m。持续时间。持续时间1 1万年万年-100-100万万年；年；一、一、沉积岩的成岩作用阶段沉积岩的成岩作用阶段后生作用后生作用:沉积岩转变成变质岩所经受的沉积岩转变成变质岩所经受的一切作用。深度可达一切作用。深度可达1 1万米，持续时间万米，持续时间10104 4-10108 8a a；表生作用表生作用：沉积岩被抬升至地表，在浅水：沉积岩被抬升至地表，在浅水面以下的常温常压或低温低压条件下，由面以下的常温常压或低温低压条件下，由于渗透水和浅部地下水的影响而发生的变于渗透水和浅部地下水的影响而发生的变化。化。一、一、沉积岩的成岩作用阶段沉积岩的成岩作用阶段自生作用：特殊矿物的形成作用自生作用：特殊矿物的形成作用自生矿物：在成岩作用过程中形成的新矿自生矿物：在成岩作用过程中形成的新矿物。物。注：注：成岩作用和热液作用、变质作用及其结果之成岩作用和热液作用、变质作用及其结果之间是渐变的；间是渐变的；成岩作用、成壤作用、风化作用（搬运）成岩作用、成壤作用、风化作用（搬运）一、一、沉积岩的成岩作用阶段沉积岩的成岩作用阶段以砂岩为例说明从沉积物到沉积岩的变以砂岩为例说明从沉积物到沉积岩的变化特征：化特征：结构结构：矿物：矿物颗粒和晶体之间的结构关系颗粒和晶体之间的结构关系是砂岩和沙的主要特征之一。原生的、是砂岩和沙的主要特征之一。原生的、可识别的结构被保存在非原生的物质之可识别的结构被保存在非原生的物质之中。如：孔隙充填、交织颗粒嵌晶中。如：孔隙充填、交织颗粒嵌晶二、沉积物在成岩过程中的变化二、沉积物在成岩过程中的变化以砂岩为例说明从沉积物到沉积岩的变以砂岩为例说明从沉积物到沉积岩的变化特征：化特征：矿物学矿物学：砂岩中存在许多成分较纯和易：砂岩中存在许多成分较纯和易溶的矿物。例如：石英的次生加大边中溶的矿物。例如：石英的次生加大边中缺乏晶体、液体和气体包裹体；出现较缺乏晶体、液体和气体包裹体；出现较纯的钠长石纯的钠长石二、沉积物在成岩过程中的变化二、沉积物在成岩过程中的变化以砂岩为例说明从沉积物到沉积岩的变以砂岩为例说明从沉积物到沉积岩的变化特征：化特征：物理性质物理性质：受上覆沉积物载荷的影响，：受上覆沉积物载荷的影响，与沙质沉积物相比，砂岩的孔隙度和渗与沙质沉积物相比，砂岩的孔隙度和渗透率降低，有效度和地震速度都明显增透率降低，有效度和地震速度都明显增加；加；二、沉积物在成岩过程中的变化二、沉积物在成岩过程中的变化以砂岩为例说明从沉积物到沉积岩的变以砂岩为例说明从沉积物到沉积岩的变化特征：化特征：化学性质化学性质：主要表现在砂岩中的：主要表现在砂岩中的孔隙流孔隙流体成分和自身矿物的同位素成分都与其体成分和自身矿物的同位素成分都与其砂岩沉积物沉积时的沉积环境不相同砂岩沉积物沉积时的沉积环境不相同。例如：砂岩中的孔隙度流体为石油和天例如：砂岩中的孔隙度流体为石油和天然气，但是沙质沉积物中不可能有。然气，但是沙质沉积物中不可能有。二、沉积物在成岩过程中的变化二、沉积物在成岩过程中的变化成岩作用包括：压实作用、胶结作用、溶解作成岩作用包括：压实作用、胶结作用、溶解作用、蚀变作用、交代作用和重结晶作用用、蚀变作用、交代作用和重结晶作用压实作用压实作用：沉积物在上覆沉积载荷力作用下，：沉积物在上覆沉积载荷力作用下，发生水分，孔隙度降低和密度增加的作用。发生水分，孔隙度降低和密度增加的作用。三、主要成岩作用现象三、主要成岩作用现象机械压实机械压实化学压实化学压实表现为颗粒的重新排列、塑性表现为颗粒的重新排列、塑性变形和破裂。变形和破裂。压溶作用，处于压力点的矿物压溶作用，处于压力点的矿物选择性溶解。选择性溶解。压溶作用压溶作用:既可以发生在沉积物固结之前，既可以发生在沉积物固结之前，也可以发生在沉积物固结之后也可以发生在沉积物固结之后在未固结之前：上覆压力通过颗粒接在未固结之前：上覆压力通过颗粒接触来传递。上覆压力加大，就会发生晶触来传递。上覆压力加大，就会发生晶格错位和溶解作用。随着溶解作用加强，格错位和溶解作用。随着溶解作用加强，颗粒之间就由点接触发展到线接触和凹颗粒之间就由点接触发展到线接触和凹凸接触。多发生在石英砂岩中。凸接触。多发生在石英砂岩中。三、主要成岩作用现象三、主要成岩作用现象压溶作用压溶作用:既可以发生在沉积物固结之前，既可以发生在沉积物固结之前，也可以发生在沉积物固结之后也可以发生在沉积物固结之后在固结之后：主要形成缝合线和压溶在固结之后：主要形成缝合线和压溶线。主要发生在富含粘土的碳酸盐岩中。线。主要发生在富含粘土的碳酸盐岩中。三、主要成岩作用现象三、主要成岩作用现象胶结作用胶结作用:指从孔隙溶液中沉淀出矿物质指从孔隙溶液中沉淀出矿物质（胶结物），将松散沉积物粘结成坚硬（胶结物），将松散沉积物粘结成坚硬岩石的过程。岩石的过程。共轴生长胶结物：是与生长底质（碎共轴生长胶结物：