第二章沉积岩的形成与演化PPT讲稿.ppt

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1、第二章沉积岩的形成与演化第1页，共101页，编辑于2022年，星期三 7、碎屑物质在流水搬运过程中将发生哪些重大变化、碎屑物质在流水搬运过程中将发生哪些重大变化?8、何何谓谓牵牵引引流流、重重力力流流？二二者者在在搬搬运运和和沉沉积积方方面面各各有有什什么么特特点点?9、试述真溶液和胶体溶液的搬运和沉积作用。、试述真溶液和胶体溶液的搬运和沉积作用。10、何何谓谓沉沉积积分分异异作作用用？它它包包括括哪哪两两种种类类型型？试试述述它它们的关系及其在地质中的意义。们的关系及其在地质中的意义。11、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。12、试述沉积岩的分类原则。

2、、试述沉积岩的分类原则。第2页，共101页，编辑于2022年，星期三第二章第二章 沉积岩的形成及演化沉积岩的形成及演化 Formation and evolution of sedimentary rocks 第3页，共101页，编辑于2022年，星期三 沉积岩的形成及其形成后的演化的全部历史过程沉积岩的形成及其形成后的演化的全部历史过程大致可分为以下大致可分为以下三个阶段三个阶段：1、沉积岩原始物质、沉积岩原始物质（主要是母岩风化产物）（主要是母岩风化产物）的的形成阶段形成阶段 2、沉积岩原始物质的搬运和沉积阶段、沉积岩原始物质的搬运和沉积阶段（即沉（即沉积物的形成阶段）积物的形成阶段）3、

3、沉积后作用阶段、沉积后作用阶段（包括沉积物的同生作用和准同（包括沉积物的同生作用和准同生作用阶段、沉积物的成岩作用阶段、沉积岩的后生作用阶生作用阶段、沉积物的成岩作用阶段、沉积岩的后生作用阶段）段）第4页，共101页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 母岩的风化作用母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成沉积岩最原始物质的形成 Weathering of source rocksformation of the most primitive materials of sedimentary rocks 第5页，共101页，编辑于2022年，星期三一、风化作用的概念一、风化作用的概念 风化作用风

4、化作用（weathering）是地壳最表层的岩石是地壳最表层的岩石在温度变化、大气、水、生物等因素的作用下，发在温度变化、大气、水、生物等因素的作用下，发生机械破碎和化学变化的一种作用。生机械破碎和化学变化的一种作用。风化作用是地壳表层岩石的一种破坏作用。风化作用是地壳表层岩石的一种破坏作用。第6页，共101页，编辑于2022年，星期三风化作用按其性质可分为三种类型：风化作用按其性质可分为三种类型：物理风化作用（物理风化作用（physical weathering）:发生发生机械破碎而化学成分不改变。机械破碎而化学成分不改变。化学风化作用（化学风化作用（chemical weathering）

5、:母岩发生氧化、水解、溶虑等化学变化而分解，形母岩发生氧化、水解、溶虑等化学变化而分解，形成新矿物。成新矿物。生物风化作用（生物风化作用（biological weathering）:常常伴随物理风化和化学风化。常常伴随物理风化和化学风化。第7页，共101页，编辑于2022年，星期三二、各种造岩矿物的风化及其产物二、各种造岩矿物的风化及其产物 石英（石英（quartz）：主要的造岩矿物，在风：主要的造岩矿物，在风化作用中稳定性极高，它几乎不发生化学溶解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作用。作用，一般只发生机械破碎作用。Weathering and product

6、s of various rock-forming minerals 第8页，共101页，编辑于2022年，星期三 长石（长石（feldspar）：稳定性次于石英，风化：稳定性次于石英，风化稳定性由高到低的顺序是：钾长石、多钠的酸性斜稳定性由高到低的顺序是：钾长石、多钠的酸性斜长石、中性斜长石、基性斜长石。长石、中性斜长石、基性斜长石。第9页，共101页，编辑于2022年，星期三第10页，共101页，编辑于2022年，星期三 橄榄石、辉石、角闪石橄榄石、辉石、角闪石等镁硅酸盐矿物抗风等镁硅酸盐矿物抗风化能力低。化能力低。这些矿物在风化产物中保留较少，故这些矿物在风化产物中保留较少，故在沉积岩中

7、较少见。在沉积岩中较少见。第11页，共101页，编辑于2022年，星期三 各种粘土矿物各种粘土矿物（如高岭石、蒙脱石、水云母（如高岭石、蒙脱石、水云母等）在风化带中相当稳定。等）在风化带中相当稳定。第12页，共101页，编辑于2022年，星期三 各种碳酸盐矿物各种碳酸盐矿物如方解石、白云石等，风如方解石、白云石等，风化稳定性甚小，极易溶于水并顺水转移。化稳定性甚小，极易溶于水并顺水转移。第13页，共101页，编辑于2022年，星期三 各种各种硫酸盐矿物硫酸盐矿物(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

8、低，最易溶于水，呈溶液状态流失走。化稳定性最低，最易溶于水，呈溶液状态流失走。第14页，共101页，编辑于2022年，星期三 重矿物（重矿物（heavy mineral）：风化稳定性的差风化稳定性的差别很大，如锆石、金红石、电气石等较稳定，为沉别很大，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。积岩中常见的稳定重矿物。白榴石白榴石第15页，共101页，编辑于2022年，星期三影响造岩矿物风化稳定性的因素影响造岩矿物风化稳定性的因素与它们的与它们的结晶温度有关结晶温度有关 在岩浆岩的主要造岩矿物中，橄榄石结晶温度最在岩浆岩的主要造岩矿物中，橄榄石结晶温度最高，其风化稳定性最低，最

9、易被风化破坏掉。高，其风化稳定性最低，最易被风化破坏掉。辉石、角闪石、黑云母的结晶温度依次降低，而它辉石、角闪石、黑云母的结晶温度依次降低，而它们的风化稳定性却依次增高。们的风化稳定性却依次增高。基性斜长石、中性斜长石、酸性斜长石、钾长石的结基性斜长石、中性斜长石、酸性斜长石、钾长石的结晶温度也依次降低，它们的风化稳定性也依次增高。晶温度也依次降低，它们的风化稳定性也依次增高。石英的结晶温度最低，故其抗风化能力最强。石英的结晶温度最低，故其抗风化能力最强。第16页，共101页，编辑于2022年，星期三 与其与其化学成分的化学活泼性（主要是在水中化学成分的化学活泼性（主要是在水中的溶解能力）有关

10、的溶解能力）有关 与其与其晶体构造特征晶体构造特征及化学键强度有关及化学键强度有关 第17页，共101页，编辑于2022年，星期三三、各种岩石的风化及其产物三、各种岩石的风化及其产物 岩石是矿物的岩石是矿物的集合体集合体，因此岩石的风化及其产，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决定的物主要由组成它的矿物的风化情况决定的。Weathering and products of various rocks 第18页，共101页，编辑于2022年，星期三花岗岩的风化及其产物花岗岩的风化及其产物第19页，共101页，编辑于2022年，星期三美国科罗拉多州鲍尔德附近密西西比纪美国科罗拉多州

11、鲍尔德附近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20页，共101页，编辑于2022年，星期三 中性和碱性侵入岩中性和碱性侵入岩的风化情况大体与花岗质岩石相似的风化情况大体与花岗质岩石相似 基性和超基性侵入岩基性和超基性侵入岩主要由较易风化的橄榄石、辉石、主要由较易风化的橄榄石、辉石、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火山岩及火山碎屑岩由于含有相当多的甚至大量的玻由于含有相当多的甚至大量的玻璃质或火山灰，故其风化速度相当快璃质或火山灰，故其风化速度相当快 沉积岩沉积岩的风化情况比较简单，其中以蒸发岩最易溶的风化情况比较简单，

12、其中以蒸发岩最易溶解、最易风化，碳酸盐岩次之，粘土岩、石英砂岩、硅岩解、最易风化，碳酸盐岩次之，粘土岩、石英砂岩、硅岩等最难风化等最难风化第21页，共101页，编辑于2022年，星期三四、母岩风化过程中元素的转移顺序及母四、母岩风化过程中元素的转移顺序及母岩风化的阶段性岩风化的阶段性 Transportation sequence of elements in the course of weathering of source rocks，and stages of weathering 第22页，共101页，编辑于2022年，星期三1、风化过程中元素的析出顺序、风化过程中元素的析出顺序 母

13、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方面。各滤分散和另外一些元素的残积富集两个方面。各种元素在特定的风化条件下迁移能力是不一样的，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离出来因而造成各种元素按一定顺序从母岩中分离出来即即元素的风化分异元素的风化分异。第23页，共101页，编辑于2022年，星期三 前苏联学者前苏联学者雷波诺夫雷波诺夫(1934)首先根据河水中元素的含量首先根据河水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办法，了解各与该河流域的岩石中相应元素的含量相比较的

14、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。种元素迁移的相对活动性，并得出了元素迁移序列。彼列尔曼彼列尔曼(1955)在在雷波诺夫雷波诺夫的研究基础上提出了的研究基础上提出了水水迁移系数迁移系数Kx，用来衡量元素在风化带中的迁移能力。，用来衡量元素在风化带中的迁移能力。第24页，共101页，编辑于2022年，星期三将风化带中的元素分为五类：将风化带中的元素分为五类：最易迁移元素最易迁移元素(Kx=n10n102)：Cl，Br，I，S易迁移元素易迁移元素(Kx=nn10)：Ca，Mg，Na，F，Sr，K，Zn可迁移元素可迁移元素(Kx=n10-1n)：Cu，Ni，Co，V，Mn，S

15、i(硅酸盐硅酸盐)，P惰性惰性(微弱迁移元素微弱迁移元素)(Kx 40时时，出出现现“卡卡门门涡街涡街”，紊流，紊流(涡流涡流)第40页，共101页，编辑于2022年，星期三自然界中绝大数水体是紊流运动自然界中绝大数水体是紊流运动 层层流流只只有有粘粘滞滞切切应应力力，也也即即是是说说层层流流只只有有粘粘滞滞阻阻力力，搬搬运运能能力力较弱，较弱，颗粒容易沉积下来。颗粒容易沉积下来。紊紊流流除除了了粘粘滞滞切切应应力力之之外外，还还有有流流体体质质点点紊紊乱乱流流动动面面引引起起的的惯惯性性切切应应力力，加加上上漩漩涡涡的的扬扬举举作作用用；也也即即是是说说紊紊流流兼兼有有粘粘滞滞阻阻力力和和惯

16、惯性性阻阻力力，因因此此，紊紊流流搬搬运运能能力力较较强强，颗颗粒粒不不容容易易从从紊紊流流中中沉沉积积下下来。来。第41页，共101页，编辑于2022年，星期三3.急流、缓流和佛罗德数急流、缓流和佛罗德数 在明渠水流中按流动强度不同可分为在明渠水流中按流动强度不同可分为急流急流、缓流缓流和和临界流临界流三种状态。三种状态。这三种流态的判别标准是这三种流态的判别标准是佛罗德数佛罗德数(Froude Numbers)(Fr)：佛罗德数佛罗德数 Fr=惯性力惯性力/重力重力=V2/Lg Fr=大多数工程技术人员把这一数值的平方根当作佛罗德数，即大多数工程技术人员把这一数值的平方根当作佛罗德数，即第

17、42页，共101页，编辑于2022年，星期三 Fr1，急流，超临界流，水浅流急，急流，超临界流，水浅流急 Fr=1，临界流，临界流 Fr12*沉降速度沉降速度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49页，共101页，编辑于2022年，星期三 碎屑物质在静水中下沉情况可用碎屑物质在静水中下沉情况可用斯托克实验公式斯托克实验公式表示表示(G.G.Stokes，1850)：(适用于粒径适用于粒径0.1

18、mm的球形颗粒的球形颗粒)其中：其中：V 颗粒下沉速度颗粒下沉速度(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 第50页，共101页，编辑于2022年，星期三 极细砂下沉极细砂下沉30m约需约需2h，而细粘土则约需，而细粘土则约需1年；如下沉年；如下沉30004000m，极细砂约需，极细砂约需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速度与颗粒半径平方成正比碎屑颗粒在静水中下沉速度与颗粒半径平方成正比 碎屑颗粒在静水中下沉速度与其相对密度成正比碎屑颗粒在静水中

19、下沉速度与其相对密度成正比 第51页，共101页，编辑于2022年，星期三 斯托克公式只有在静水或层流的条件下才适斯托克公式只有在静水或层流的条件下才适用。用。斯托克公式是在假定颗粒为球形的情况下求得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。实验证的，假如颗粒不是球形，其沉速有所不同。实验证明，明，假设球形颗粒的沉速为假设球形颗粒的沉速为100，则椭球形颗粒的，则椭球形颗粒的沉速为沉速为8461，立方体为，立方体为74，长柱体为，长柱体为50，片状，片状颗粒为颗粒为8038；第52页，共101页，编辑于2022年，星期三尤尔斯特隆图解尤尔斯特隆图解 碎屑物质

20、在流水中的搬运和沉积，流速和颗粒大碎屑物质在流水中的搬运和沉积，流速和颗粒大小之间的关系最为关键。小之间的关系最为关键。第53页，共101页，编辑于2022年，星期三经森德伯格经森德伯格(Sundborg，1956)修改过的尤尔修改过的尤尔斯特隆图解斯特隆图解 第54页，共101页，编辑于2022年，星期三沃克沃克(Walker，1975)的图解的图解 当流动强度为当流动强度为P时，它所能滚动的砾时，它所能滚动的砾石最大粒径为石最大粒径为8cm，同时所悬浮的颗，同时所悬浮的颗粒最大粒径为粒最大粒径为2.2mm。当流动强度略小于当流动强度略小于P时，可使时，可使粒径为粒径为8cm和和2.2mm的

21、砾石同的砾石同时沉积，从而形成双众数的砾时沉积，从而形成双众数的砾岩。岩。当流动强度在当流动强度在P附近反复变动时，则附近反复变动时，则可能形成粗、细砾石沉积的互层，可能形成粗、细砾石沉积的互层，其平均粒度分别为其平均粒度分别为8cm和和2.2mm。如果流动强度急剧减少，则可能造如果流动强度急剧减少，则可能造成分选极差的多众数的砾、砂、粉成分选极差的多众数的砾、砂、粉砂和泥的混合沉积物。砂和泥的混合沉积物。沉积沉积1mm砂粒所需的流动强度要比沉积砂粒所需的流动强度要比沉积7cm砾石所需强度小得多，因此，在平均粒度为砾石所需强度小得多，因此，在平均粒度为7cm的砾石沉积的孔隙中所充填的砾石沉积的

22、孔隙中所充填1mm的砂，的砂，不可能是同时沉积物。不可能是同时沉积物。第55页，共101页，编辑于2022年，星期三3.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 成分上的变化：不稳定组分逐渐减少，稳定组分则相应成分上的变化：不稳定组分逐渐减少，稳定组分则相应增加，同其它组分也就变得更加简单了。增加，同其它组分也就变得更加简单了。碎屑颗粒度逐渐变小碎屑颗粒度逐渐变小 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56页，共101页，编辑于2022年，星期三4.碎屑物质在流水搬运及沉积作用过碎屑物质在流水搬运及沉积作用过程中的

23、分异作用程中的分异作用 沉积分异作用沉积分异作用(Sedimentary Differentiation)母岩的风母岩的风化产物在搬运和沉积过程中根据本身特性，在外部条件的影响下，化产物在搬运和沉积过程中根据本身特性，在外部条件的影响下，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。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。母岩风化产物以及其它来源的沉积物，在搬运和沉积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、矿物成分和化学成分过程中按照颗粒大小、形状、比重、矿物成分和化学成分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

24、种现象称作地表沉积分异作用地表沉积分异作用。第57页，共101页，编辑于2022年，星期三沉积分异作用包括：沉积分异作用包括：粒度分异粒度分异 相对密度的分异相对密度的分异 形状上的分异，片状碎屑形状上的分异，片状碎屑颗粒较粒状碎屑颗粒搬运远，颗粒较粒状碎屑颗粒搬运远，成分分异成分分异第58页，共101页，编辑于2022年，星期三 机械沉积分异作用机械沉积分异作用(mechanical sedimentary differentiation)碎屑物质在搬运和沉积过程中，碎屑物质在搬运和沉积过程中，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变

25、化时，它们也相应按照颗粒大小、密度有规律的变化时，它们也相应按照颗粒大小、密度和形状发生分异，依次沉积。和形状发生分异，依次沉积。与沉积分异作用相对立的是与沉积分异作用相对立的是“掺和作用掺和作用”或或“混合作用混合作用”、“混杂作用混杂作用”。第59页，共101页，编辑于2022年，星期三三、碎屑物质在海、湖水中的三、碎屑物质在海、湖水中的搬运和沉积作用搬运和沉积作用 Transportation and sedimentation of clastic materials in sea and lake water 陆地表面流水搬运的碎屑物质，大部分都注入陆地表面流水搬运的碎屑物质，大部分

26、都注入海洋，其次是湖泊。海、湖是流水搬运碎屑物质的最海洋，其次是湖泊。海、湖是流水搬运碎屑物质的最终场所。终场所。第60页，共101页，编辑于2022年，星期三1.碎屑物质在海水中的搬运和沉积作用碎屑物质在海水中的搬运和沉积作用 引起海洋中碎屑物质搬运和沉积的营引起海洋中碎屑物质搬运和沉积的营力主要是波浪和潮汐，其次是海流。力主要是波浪和潮汐，其次是海流。第61页，共101页，编辑于2022年，星期三 波浪波浪主要由风引起，波浪的大小主要取决主要由风引起，波浪的大小主要取决于风的大小。于风的大小。浪基面浪基面(浪底浪底)(wave base)波浪作用的波浪作用的下限，即波浪所影响的最大深度。下

27、限，即波浪所影响的最大深度。第62页，共101页，编辑于2022年，星期三 当波浪运动的方向与海岸垂直时当波浪运动的方向与海岸垂直时，而海底又位于浪，而海底又位于浪底之上。在理想的情况下，波浪只能使海底的碎屑颗粒作一定底之上。在理想的情况下，波浪只能使海底的碎屑颗粒作一定幅度的往返运动，当一个周期后，颗粒又回到原来的位置。幅度的往返运动，当一个周期后，颗粒又回到原来的位置。较深水区，的碎屑既作往返运动，也有沿着倾斜的海底向较深水区，的碎屑既作往返运动，也有沿着倾斜的海底向下移动的趋势；下移动的趋势；近岸浅水区，既有往返运动，也有向岸方向运近岸浅水区，既有往返运动，也有向岸方向运动的趋势；动的趋

28、势；两者之间，则为两者之间，则为“中立带中立带”。第63页，共101页，编辑于2022年，星期三 如果波浪不垂直海岸如果波浪不垂直海岸，而与海岸斜交，则海底碎屑，而与海岸斜交，则海底碎屑运动的路线呈更加复杂的运动的路线呈更加复杂的“之之”字形。其最大特点是波浪作字形。其最大特点是波浪作用力方向与重力沿岸分力作用的方向不一致，而使物质沿着用力方向与重力沿岸分力作用的方向不一致，而使物质沿着二者合力方向移动。二者合力方向移动。第64页，共101页，编辑于2022年，星期三 除正常天气情况下，碎屑物质在横向和纵向波浪作除正常天气情况下，碎屑物质在横向和纵向波浪作用下的搬运和沉积作用外。还有阵发性的用

29、下的搬运和沉积作用外。还有阵发性的风暴浪风暴浪将浅海沉将浅海沉积物卷起而重新搬离或搬向海岸，形成积物卷起而重新搬离或搬向海岸，形成风暴沉积物风暴沉积物。第65页，共101页，编辑于2022年，星期三 潮汐作用潮汐作用对滨岸地区的碎屑物质影响很大，对滨岸地区的碎屑物质影响很大，在潮汐作用带，水体作大规模地涨潮和落潮运动，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作相应的往返运动。因此也使水底的碎屑物质作相应的往返运动。第66页，共101页，编辑于2022年，星期三 近岸地带的近岸地带的海流海流或深海的或深海的浊流浊流、等深流等深流、内潮汐流内潮汐流、冷流冷流、暖流暖流、赤

30、道洋流赤道洋流和和上返洋流上返洋流等等对碎屑物质的搬运和沉积均有一定的作用对碎屑物质的搬运和沉积均有一定的作用。第67页，共101页，编辑于2022年，星期三 海洋中碎屑物质在波浪、潮汐等的长海洋中碎屑物质在波浪、潮汐等的长期作用下，也会发生成分、粒度、圆度上的期作用下，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。第68页，共101页，编辑于2022年，星期三2.碎屑物质在湖水中的搬运和沉积作用碎屑物质在湖水中的搬运和沉积作用 与海洋相比，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碎屑物质因此，湖浪和湖流是潮泊中搬运和

31、沉积碎屑物质的主要营力。的主要营力。第69页，共101页，编辑于2022年，星期三第70页，共101页，编辑于2022年，星期三风是碎屑物质在空气中搬运和沉积的主要风是碎屑物质在空气中搬运和沉积的主要营力力 在干旱地区，这种搬运和沉积作用是主要的在干旱地区，这种搬运和沉积作用是主要的 空气只能搬运碎屑物质，而不能搬运溶解物质空气只能搬运碎屑物质，而不能搬运溶解物质第71页，共101页，编辑于2022年，星期三 在正常地面条件下，搬运方式以在正常地面条件下，搬运方式以跳跃为主跳跃为主(7080%)，其次是，其次是蠕动蠕动(20%)，而，而悬浮悬浮极少极少(10%)。在一般。在一般情况下，搬运方式

32、与粒度之间关系相当稳定。风力搬运的情况下，搬运方式与粒度之间关系相当稳定。风力搬运的最大特点是碎屑呈弓形弹道轨迹前进。最大特点是碎屑呈弓形弹道轨迹前进。第72页，共101页，编辑于2022年，星期三风的搬运及沉积作用特点：风的搬运及沉积作用特点：搬运能力远比水小，同样的速度下，风的搬运能力远比水小，同样的速度下，风的搬运能力约为流水的搬运能力约为流水的1/300，因此，风一般只能，因此，风一般只能搬运较细粒的碎屑物质。搬运较细粒的碎屑物质。风成沉积的粒度分选性较好。风成沉积的粒度分选性较好。圆度较好，常具霜状表面。圆度较好，常具霜状表面。第73页，共101页，编辑于2022年，星期三常见的风成

33、沉积是各种沙丘和黄土常见的风成沉积是各种沙丘和黄土 第74页，共101页，编辑于2022年，星期三五、碎屑物质在冰川中的搬运和沉积作用五、碎屑物质在冰川中的搬运和沉积作用 Transportation and sedimentation of clastic materials in glacier 第75页，共101页，编辑于2022年，星期三 在寒冷的两极地区和高寒山区，冰在寒冷的两极地区和高寒山区，冰川的搬运及沉积作用是主要的。川的搬运及沉积作用是主要的。第76页，共101页，编辑于2022年，星期三冰川的搬运与堆积冰川的搬运与堆积冰碛物冰碛物冰川冰川携带的碎屑物质携带的碎屑物质冰川具有

34、巨大的搬运能力冰川具有巨大的搬运能力南极大陆冰盖南极大陆冰盖第77页，共101页，编辑于2022年，星期三冰碛物的基本特征：冰碛物的基本特征：结构疏松，大小混杂，分选极差；结构疏松，大小混杂，分选极差；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78页，共101页，编辑于2022年，星期三第三节第三节 溶解物质的搬运和沉积作用溶解物质的搬运和沉积作用 Transportation and sedimentation of dissolved materials 第79页，共101页，编辑于2022年，星期三一、概述一、概述(Introduction)母岩风

35、化产物中的溶解物质，主要为母岩风化产物中的溶解物质，主要为Cl、S、Ca、Na、K、Mg、P、Si、Al、Fe 等。等。前面的溶解度较前面的溶解度较大，多呈真溶液；大，多呈真溶液；后后面的溶解度较小，多面的溶解度较小，多呈胶体溶液。呈胶体溶液。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80页，共101页，编辑于2022年，星期三二、胶体溶液物质的搬运和沉积作用二、胶体溶液物质的搬运和沉积作用 Transportation and sedimentation of colloid solution materials 胶体胶

36、体：一种物质的细微质点分散在另一种物质：一种物质的细微质点分散在另一种物质中的不均匀分散体系。中的不均匀分散体系。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81页，共101页，编辑于2022年，星期三 引起胶体质点搬运作用的主要因素是同种电引起胶体质点搬运作用的主要因素是同种电荷的胶体质点之间的相互排斥力。引起胶体质点沉荷的胶体质点之间的相互排斥力。引起胶体质点沉积的主要因素是电荷的中和。积的主要因素是电荷的中和。不同名电解质的加入，可使胶体质点的电荷不同名电解质的加入，可使胶体质点的电荷中和，从而使胶体质点发生凝聚

37、而下沉。不同名中和，从而使胶体质点发生凝聚而下沉。不同名胶体的相互作用，也可使它们的电荷中和，也可胶体的相互作用，也可使它们的电荷中和，也可使胶体发生沉淀。使胶体发生沉淀。其它因素其它因素(如水介质中的腐植酸、生物作用、如水介质中的腐植酸、生物作用、蒸发作用等蒸发作用等)也影响胶体溶液物质的搬运和沉积作也影响胶体溶液物质的搬运和沉积作用用。第82页，共101页，编辑于2022年，星期三 胶体沉积物的特征：胶体沉积物的特征：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，且含水量很不固定其化学成分也不够固定其

38、化学成分也不够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83页，共101页，编辑于2022年，星期三三、真溶液物质的搬运和沉积作用三、真溶液物质的搬运和沉积作用 Transportation and sedimentation of true solution materials 母岩风化产物中的真溶液物质主要是母岩风化产物中的真溶液物质主要是Cl、S、Ca、Na、K、Mg等，等，P、Si、Al、Fe、Mn等也等也可部分呈真溶液状态。可部分呈真溶液状态。第84页，共101页，编辑于2022年，星期三 真溶液物质的搬运及沉积作用的根本控制真溶液

39、物质的搬运及沉积作用的根本控制因素是它们的溶解度因素是它们的溶解度 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。第85页，共101页，编辑于2022年，星期三 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，在它们的搬运和沉积作用中，水介质的易于沉淀，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要。各种物理化学条件的影响十分重要。各种铁、锰矿物生成时所需要的各种铁、锰矿物生成时所需要的PH值及值及EH值值Fe3+只能在酸性条件下稳定存在，只能在酸性条件下稳定存在

40、，PH大于大于3就沉淀，就沉淀，Fe2+PH=5.57开始沉淀。说明开始沉淀。说明Fe2+比比F3+更容易搬运，更容易搬运，Mn类类似。似。第86页，共101页，编辑于2022年，星期三SiO2及及CaCO3的溶解度与的溶解度与介质介质PH值的关系值的关系Al2O3的溶解度与介质的溶解度与介质PH值的关系值的关系第87页，共101页，编辑于2022年，星期三 对于溶解度大的物质的搬运和沉积作用，水介质的影响不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，在封闭或半封闭的盆地中，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

41、，即在蒸发条件下，才能沉积下或在水循环受限制的潮上地带，即在蒸发条件下，才能沉积下来。如石膏、硬石膏、钠盐、钾盐、镁盐等。来。如石膏、硬石膏、钠盐、钾盐、镁盐等。第88页，共101页，编辑于2022年，星期三四、生物的搬运和沉积作用四、生物的搬运和沉积作用 Transportation and sedimentation by organisms 生物生物在母岩风化产物的搬运和沉积过程中起在母岩风化产物的搬运和沉积过程中起着重要的作用，不少沉积岩和沉积矿产的形成都着重要的作用，不少沉积岩和沉积矿产的形成都与生物作用有关，或直接由生物作用而形成。如与生物作用有关，或直接由生物作用而形成。如碳酸盐

42、岩、磷酸盐岩、沉积铁矿、硅藻土、白垩、碳酸盐岩、磷酸盐岩、沉积铁矿、硅藻土、白垩、煤、油页岩和石油等。煤、油页岩和石油等。第89页，共101页，编辑于2022年，星期三 在各类生物中，尤以在各类生物中，尤以藻类藻类和和细菌细菌等微生物在等微生物在沉积岩和沉积矿产形成作用中的意义较大。沉积岩和沉积矿产形成作用中的意义较大。生物的搬运和沉积作用有两种方式：生物的搬运和沉积作用有两种方式：生物通过新陈代谢作用，在其生活过程中不断地从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，从而把一些元素富集起周围介质中吸取一定的物质成分，从而把一些元素富集起来来。另一种方式是由于生物

43、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90页，共101页，编辑于2022年，星期三五、化学沉积分异作用五、化学沉积分异作用 Chemical sedimentary differentiation 化学沉积分异作用化学沉积分异作用受化学原理支配的分异作用受化学原理支配的分异作用 母岩风化产物中的溶解物质，在搬运和沉积过程中，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在化学性质上的差异由于各元素和化合物彼此在化学性质上的差异(主要是化主要是化学活泼性或溶解度大小学

44、活泼性或溶解度大小)，它们从溶液中按一定先后顺序，它们从溶液中按一定先后顺序沉淀出来，从而逐渐产生了分异。沉淀出来，从而逐渐产生了分异。第91页，共101页，编辑于2022年，星期三第92页，共101页，编辑于2022年，星期三六、两种沉积分异作用的关系及其地质意义六、两种沉积分异作用的关系及其地质意义 1.关系关系 机械沉积分异作用进行得较早，化学沉积分异作机械沉积分异作用进行得较早，化学沉积分异作用进行得较晚用进行得较晚 第93页，共101页，编辑于2022年，星期三第94页，共101页，编辑于2022年，星期三2.意义意义 两种沉积分异作用的结果，就形成了各种类两种沉积分异作用的结果，就

45、形成了各种类型的机械沉积岩和化学沉积岩以及相应的各种沉型的机械沉积岩和化学沉积岩以及相应的各种沉积矿产。积矿产。分异作用进行越彻底，各种类型的沉积岩在分异作用进行越彻底，各种类型的沉积岩在成分上和结构上的成熟度就越高，从而越易形成成分上和结构上的成熟度就越高，从而越易形成各种沉积矿产。各种沉积矿产。第95页，共101页，编辑于2022年，星期三七、正常沉积作用和事件沉积作用七、正常沉积作用和事件沉积作用 Normal sedimentation and event sedimentation 正常沉积作用正常沉积作用：正常情况或条件下发生的搬运和沉积作：正常情况或条件下发生的搬运和沉积作用，这

46、一作用过程是缓慢的、均变的。用，这一作用过程是缓慢的、均变的。事件沉积作用事件沉积作用：指事件性的、阵发性的或灾变性的：指事件性的、阵发性的或灾变性的搬运和沉积作用。这类作用的发生和发展可能是瞬间的、搬运和沉积作用。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短暂的，但其作用过程是快速的。第96页，共101页，编辑于2022年，星期三 事件作用所挟带的大量砂、砾、泥等碎屑物质一旦沉事件作用所挟带的大量砂、砾、泥等碎屑物质一旦沉积下来，一般就不再被搬运了。积下来，一般就不再被搬运了。如沉积物重力流、泥石流和洪水流、火山喷发如沉积物重力流、泥石流和洪水流、火山喷发碎碎屑流、风暴流

47、、地震、陨石雨降落等屑流、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与正常沉积作用相比，事件沉积作用及其产物肯有明显的明显的等时性等时性，所以，这一作用也叫，所以，这一作用也叫幕式沉积作用幕式沉积作用。正常沉积和事件沉积可发生于同一沉积环境，二者交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。替进行。第97页，共101页，编辑于2022年，星期三第四节第四节 沉积后作用及其阶段划分沉积后作用及其阶段划分 Postsedimentation process and stage division 第98页，共101页，编辑于2022年，星期三一、概述一、概述(

48、Introduction)沉积物的形成阶段沉积物的形成阶段：母岩风化产物以及其它来：母岩风化产物以及其它来源的物质成分，在搬运和沉积作用之后，就变成源的物质成分，在搬运和沉积作用之后，就变成了沉积物。了沉积物。沉积后作用：沉积后作用：泛指沉积物形成之以后，到沉泛指沉积物形成之以后，到沉积岩遭受风化作用和变质作用之前这一演化阶段积岩遭受风化作用和变质作用之前这一演化阶段的所有变化或作用。亦称为的所有变化或作用。亦称为广义的成岩作用广义的成岩作用。第99页，共101页，编辑于2022年，星期三母岩母岩沉积物形成阶段沉积物形成阶段沉积岩沉积岩风化作用风化作用变质作用变质作用沉沉积积岩岩的的形形成成与

49、与演演化化成岩作用成岩作用后生作用后生作用第100页，共101页，编辑于2022年，星期三 广义的成岩作用包括广义的成岩作用包括狭义的成岩作用狭义的成岩作用和和后生后生作用作用两个阶段。两个阶段。成岩作用成岩作用(diagenesis)：沉积物转变沉积岩所：沉积物转变沉积岩所发生的一系列变化。发生的一系列变化。后生作用后生作用(catagenesis)：沉积岩形成以后到：沉积岩形成以后到遭受风化作用或变质作用以前的变化。遭受风化作用或变质作用以前的变化。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101页，共101页，编辑于2022年，星期三