沉積巖與沉積相：第一章緒論

1、沉積巖與沉積相Sedimentary Rock and Facies主要內(nèi)容第一章 緒論（1學(xué)時(shí)）第二章 沉積巖的形成過程（7學(xué)時(shí)）第三章 沉積巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和顏色（6學(xué)時(shí)）第四章 沉積巖分類及各類沉積巖的特征 （6學(xué)時(shí)）第五章 沉積相的概念和分析方法 （2學(xué)時(shí)）第六章 陸相組 （4學(xué)時(shí)）第七章 海陸過渡相組 （8學(xué)時(shí)）第八章 海相組（8學(xué)時(shí)）北京西山沉積巖與沉積相綜合實(shí)習(xí)（6學(xué)時(shí)）主要參考書及課外閱讀材料主要參考書趙澄林，朱筱敏 ，2001，沉積巖石學(xué)（第三版），石油工業(yè)出版社 曾允孚，夏文杰，1986，沉積巖石學(xué)，地質(zhì)出版社孫永傳，李惠生，1986，碎屑巖沉積相和沉積環(huán)境編寫組，1986，

2、沉積構(gòu)造與環(huán)境解釋，地質(zhì)出版社主要期刊1 Sedimentology ，IAS，2 Sedimentary Geology，SEPM， www.elsevier.nl3 Journal of Sedimentary Research，SEPM， /jsedr 4 AAPG Bulletin，AAPG，www.petris.bulletins5 Marine Geology，www.elsevier.nl 6 Marine and petroleum Geology，www.elsevier.nl 7 中國科學(xué)D輯8 巖石學(xué)報(bào)9 沉積學(xué)報(bào)第一章 緒論第一節(jié) 沉積巖及沉積巖石學(xué) 第二節(jié) 沉積巖石學(xué)

3、的經(jīng)濟(jì)和科學(xué)意義 第三節(jié) 沉積巖石學(xué)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 第一節(jié) 沉積巖及沉積巖石學(xué) 一、沉積巖 沉積巖是在地殼表層條件下，由母巖風(fēng)化產(chǎn)物、火山物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)及少量宇宙物質(zhì)，經(jīng)過搬運(yùn)、沉積及沉積后成巖作用所形成的一類巖石。第一節(jié) 沉積巖及沉積巖石學(xué) 二、沉積巖石學(xué) 沉積巖石學(xué)是研究沉積巖(包括沉積礦產(chǎn)、現(xiàn)代沉積物)的特征、分類、成因及其在空間和時(shí)間上分布規(guī)律的一門地質(zhì)科學(xué)。 第一節(jié) 沉積巖及沉積巖石學(xué)三、沉積巖石學(xué)的性質(zhì)和任務(wù) (一) 沉積巖石學(xué)性質(zhì) 沉積巖是地殼表層分布最廣的巖石，且其地質(zhì)歷史時(shí)期延續(xù)極長，是研究地球發(fā)展和演化史的重要依據(jù)，因此，沉積巖石學(xué)是一門基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)科。 又因?yàn)槌练e巖層中蘊(yùn)藏

4、著豐富的礦產(chǎn)和能源資源因此，對(duì)沉積巖深和研究是查明有用礦產(chǎn)賦存規(guī)律的必要手段。因此，沉積巖石學(xué)是一門應(yīng)用地質(zhì)學(xué)科。第一節(jié) 沉積巖及沉積巖石學(xué)三、沉積巖石學(xué)的性質(zhì)和任務(wù) (二) 沉積巖石學(xué)任務(wù) 具體來說，沉積巖石學(xué)的主要任務(wù)是： 1全面地研究沉積巖(物)的物質(zhì)組分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、分類命名、巖體產(chǎn)狀和巖層之間的接觸關(guān)系，為闡明其成因與分布規(guī)律提供依據(jù)。 2探討沉積巖的形成及演化機(jī)理，包括風(fēng)化作用、搬運(yùn)作用、沉積作用以及沉積期后(沉積物埋藏以后)的變化的理論。特別是要研究沉積作用及沉積期后的變化所形成的物質(zhì)組分和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的特點(diǎn)，搞清楚沉積物(巖)的成因和某些礦床的成礦機(jī)理。3進(jìn)行沉積環(huán)境的分析，根據(jù)

5、沉積巖的原生特點(diǎn)以及時(shí)空分布和變化特點(diǎn)，用以恢復(fù)沉積巖形成時(shí)的古氣候條件、古地理環(huán)境以及大地構(gòu)造環(huán)境。 4模擬沉積過程。全面地研究沉積巖的特點(diǎn)和沉積環(huán)境，可作為劃分對(duì)比地層的重要參考依據(jù)和分析沉積巖中有關(guān)礦產(chǎn)的賦存條件與分布規(guī)律，以便為區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和礦產(chǎn)普查與勘探工作服務(wù)。 第二節(jié) 沉積巖石學(xué)的經(jīng)濟(jì)和科學(xué)意義 一 經(jīng)濟(jì)意義 據(jù)國際地質(zhì)學(xué)會(huì)的統(tǒng)計(jì)資料，世界資源總儲(chǔ)量的7585是沉積和沉積變質(zhì)成因的?？扇加袡C(jī)礦產(chǎn)以及鹽類礦產(chǎn)，100。鐵礦的90%、鉛鋅礦的4050、銅礦的2530、錳礦和鋁土礦的絕大部分以及其它許多金屬非金屬礦產(chǎn)，也都是沉積或沉積變質(zhì)成因的。 我國鐵礦的74.17、銅礦的71.25

6、、鉛礦的76.12、鋅礦的93.70、汞礦的83.44、銻礦的88.69、錫礦的90.02，都是沉積成因或與沉積巖有成因關(guān)系的。近些年來，有許多重要的金屬或非金屬礦產(chǎn)，過去一向被認(rèn)為是內(nèi)生或熱液成因的，現(xiàn)在也一反傳統(tǒng)觀點(diǎn)，被認(rèn)為是沉積成因或與沉積巖有成因關(guān)系。 另外，有些沉積巖本身就是多種工業(yè)的主要原料或輔助原料。如石灰?guī)r和白云巖為冶金工業(yè)中常用的熔劑，石灰?guī)r又是制造水泥和人造纖維的主要原料；白云巖則可作為鎂質(zhì)耐火材料。純凈的粘土巖按性質(zhì)不同可作為耐火材料、陶瓷原料、鉆井泥漿原料、吸收劑、填充劑和凈化劑；石英砂巖及石英砂可作為玻璃原料。第二節(jié) 沉積巖石學(xué)的經(jīng)濟(jì)和科學(xué)意義 一 科學(xué)意義 沉積巖石

7、學(xué)是地球科學(xué)的重要組成部分。 沉積巖是記錄地球歷史、過程、作用機(jī)理、古氣候、古生物、古環(huán)境等的信息庫，沉積巖石學(xué)是揭示地球歷史、演化過程、地質(zhì)作用過程，特別是外營力作用過程和古氣候、古生物、古環(huán)境的重要手段。第三節(jié) 沉積巖石學(xué)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 一、萌芽階段（19世紀(jì)末） 如在山海經(jīng)、史記河渠書、漢書地理志、后漢書地理志、后漢書郡國志、宋沈括的夢(mèng)溪筆談、明末宋應(yīng)星的天工開物、明末清初徐霞客的徐霞客游記等著作中，都記載了許多珍貴的沉積巖資料。 又如唐朝顏真卿作的撫州南城縣麻姑仙壇記，有云：“高山石中猶有螺蚌殼，或以為桑田所變”。這不但說明了沉積巖的成因，而且也認(rèn)識(shí)了沉積巖中的化石，比之歐洲在151

8、7年第一次認(rèn)識(shí)化石的人達(dá)芬奇(Da Vinci,14521519)要早七、八百年。第三節(jié) 沉積巖石學(xué)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 二、形成階段（19世紀(jì)末20世紀(jì)50年代） 卡耶 (L.Catux)，法國沉積巖； 英國學(xué)者米爾納(H.B. Milner)，沉積巖石學(xué)； 美國學(xué)者童豪富(W.H.Twenhofel)，沉積作用論、沉積學(xué)原理； 克魯賓(w.c.Krumbeim)和佩蒂莊(F.J.Pettijohn)，沉積巖研究法； 默里(J.Murray)和雷納(A.F.Renard)，深海沉積物； 哈奇(F.H.Harh)和拉斯泰爾(R.H.Rastall) ，沉積巖石學(xué)(1913，1978年出版了修訂第六

9、版)； 米爾納(H.B.Milner)的沉積巖石學(xué)引論(1922)， 美國的童豪富(H.H.Twenhofel)主編的沉積作用論文集。 第三節(jié) 沉積巖石學(xué)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 三、大發(fā)展階段（20世紀(jì)50年代現(xiàn)在） 本世紀(jì)五十年代以后，隨著第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束，由于發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求，沉積巖石學(xué)在歐美發(fā)展迅速，出版了大量有關(guān)沉積巖和沉積學(xué)的總結(jié)性專著和專業(yè)刊物，充分反映了沉積巖石學(xué)的研究水平。 如佩蒂莊的沉積巖（1975第三版）；布拉特、米德爾頓和默里合著的沉積巖成因(1972)；德國學(xué)者賴內(nèi)克與印度學(xué)者辛格合著的陸源碎屑沉積環(huán)境(1973)；英國學(xué)者里丁主編的沉積相與沉積環(huán)境(1978、

10、1989、1993)；美國學(xué)者弗里德曼與桑德斯合著的沉積學(xué)原理(1978)、威爾遜的地質(zhì)歷史中的碳酸鹽相(1975)，迪金森(W.R.Dickinson)的板塊構(gòu)造與沉積作用(1974) 。 曾允孚，夏文杰，1986，沉積巖石學(xué)等第三節(jié) 沉積巖石學(xué)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 四、現(xiàn)狀 1對(duì)各類沉積巖性質(zhì)和成因的了解大為深入。 2沉積作用機(jī)理的研究有很大的發(fā)展并深入到運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的解釋上。 3沉積環(huán)境方面最重要的進(jìn)展是提出和完善了一系列沉積模式，這表明對(duì)沉積巖體加強(qiáng)了時(shí)間、空間分布和變化規(guī)律的研究。 4對(duì)整個(gè)沉積盆地或更大區(qū)域(如古代的大陸邊緣，整個(gè)古代褶皺帶)進(jìn)行了綜合性沉積學(xué)研究。如大地構(gòu)造及海平面

11、(基準(zhǔn)面)變化，氣候變化對(duì)沉積盆地及沉積作用控制的研究，建立了完善的沉積盆地分類。 5新型沉積礦床的發(fā)現(xiàn)和成礦理論研究的不斷深入 6數(shù)理統(tǒng)計(jì)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在沉積巖石學(xué)中廣泛應(yīng)用 思考題沉積巖完整定義和內(nèi)涵？沉積巖石學(xué)完整定義和內(nèi)涵？沉積巖石學(xué)的性質(zhì)和任務(wù)？沉積巖石學(xué)的經(jīng)濟(jì)和科學(xué)意義？沉積巖石學(xué)的歷史和現(xiàn)狀？第二章 沉積巖的形成過程第一節(jié) 沉積物來源 第二節(jié) 沉積物的搬運(yùn)和沉積 第三節(jié) 沉積物成巖作用 第一節(jié) 沉積物來源第二章 沉積巖的形成過程一、母巖風(fēng)化產(chǎn)物二、火山物質(zhì)三、生物有機(jī)質(zhì)四、宇宙物質(zhì)2月18日，在菲律賓南萊特省發(fā)生山體滑坡的村莊，村民在泥濘中行走。6月5日，位于墨西哥西部的科利馬火山

12、再次噴發(fā) 2004年8月12日凌晨，在約旦首都安曼附近，英仙座流星雨劃過天際 一、母巖風(fēng)化產(chǎn)物第二章 沉積巖的形成過程第一節(jié) 沉積物來源（一）基本概念（二）元素遷移序列（三）各種造巖礦物的風(fēng)化（四）母巖風(fēng)化的階段性（五）母巖風(fēng)化產(chǎn)物類型一、母巖風(fēng)化產(chǎn)物第二章 沉積巖的形成過程第一節(jié) 沉積物來源（一）基本概念1 母巖：地表先存的各種巖石，其風(fēng)化產(chǎn)物為沉積巖的形成提供原始物質(zhì)。2 風(fēng)化作用：風(fēng)化作用就是指在溫度變化、大氣、水、生物等因素作用下，地殼最表層的巖石在原地發(fā)生物理和化學(xué)變化的一種作用。3 物理風(fēng)化：溫度的變化以及巖石孔隙中水和鹽分的物態(tài)轉(zhuǎn)化，使巖石和礦物發(fā)生機(jī)械破碎而不改變其化學(xué)成分的過

13、程4 化學(xué)風(fēng)化：是指氧、水和溶于水中的各種酸對(duì)巖石和礦物所起的一種化學(xué)作用和形成新生礦物的綜合作用。5 生物風(fēng)化：生物的生命活動(dòng)及其分解或分泌的物質(zhì)對(duì)巖石所引起的破壞作用一、母巖風(fēng)化產(chǎn)物第二章 沉積巖的形成過程第一節(jié) 沉積物來源（二）元素遷移序列1 極易遷移元素： Cl、Br、I、S2 易遷移元素：K、Na、Ca、Mg3 可遷移元素：Si（硅酸鹽）、P、Mn4 難遷移元素：Fe、Al、Ti5 極難遷移元素：SiO2（石英）一、母巖風(fēng)化產(chǎn)物第二章 沉積巖的形成過程第一節(jié) 沉積物來源（三）各種造巖礦物的風(fēng)化1 極易風(fēng)化的礦物： 鹵化物、硫酸鹽、硫化物2 易風(fēng)化礦物：碳酸鹽、鐵鎂硅酸鹽3 可風(fēng)化礦物

14、：長石、白云母4 難風(fēng)化礦物：石英鎂橄欖石（29.789）普通輝石（30.728）普通角閃石（31.883）黑云母（30.475）鈣長石（31.935）鈉長石（34.335）正長石（34.266）白云母（32.499）石英（39.320）鍵強(qiáng)度和抗風(fēng)化增強(qiáng)鍵強(qiáng)度抗風(fēng)化增強(qiáng)（鍵強(qiáng)度，單位：cal/mol)一、母巖風(fēng)化產(chǎn)物第二章 沉積巖的形成過程第一節(jié) 沉積物來源（三）各種造巖礦物的風(fēng)化造巖礦物風(fēng)化穩(wěn)定性差異的原因鎂橄欖石（29.789）普通輝石（30.728）普通角閃石（31.883）黑云母（30.475）鈣長石（31.935）鈉長石（34.335）正長石（34.266）白云母（32.499）石

15、英（39.320）鍵強(qiáng)度和抗風(fēng)化增強(qiáng)鍵強(qiáng)度抗風(fēng)化增強(qiáng)（鍵強(qiáng)度，單位：cal/mol)1 與結(jié)晶溫度有關(guān)2 與組成礦物元素的遷移能力有關(guān)3 與礦物晶體結(jié)構(gòu)和鍵能有關(guān)1 極易風(fēng)化的礦物： 鹵化物、硫酸鹽、硫化物2 易風(fēng)化礦物：碳酸鹽、鐵鎂硅酸鹽3 可風(fēng)化礦物：長石、白云母4 難風(fēng)化礦物：石英一、母巖風(fēng)化產(chǎn)物第二章 沉積巖的形成過程第一節(jié) 沉積物來源（四）母巖風(fēng)化的階段性碎屑階段：以物理風(fēng)化為主，風(fēng)化產(chǎn)物主要為巖屑或礦物碎屑。組成母巖的元素或化合物成分轉(zhuǎn)移甚微。飽和硅鋁階段：巖石中如有氯化物和硫酸鹽將全部被溶解，Cl-和SO42-全部被帶出。然后在O、CO2和H2O的共同作用下，鋁硅酸鹽和硅酸鹽礦物

16、開始分解，游離出K+、Na+、Ca2+、Mg2+，其中Ca和Na的流失要比K和Mg容易。這些陽離子的存在，使介質(zhì)呈堿性或中性，并使小量SiO2轉(zhuǎn)入溶液。這個(gè)階段形成的粘土礦物有蒙脫石、水云母、拜來石、綠脫石以及綠泥石等。同時(shí)，堿性條件下難溶的碳酸鈣開始堆積。一、母巖風(fēng)化產(chǎn)物第二章 沉積巖的形成過程第一節(jié) 沉積物來源（四）母巖風(fēng)化的階段性酸性硅鋁階段：堿金屬和堿土金屬大量被溶濾掉，SiO2進(jìn)一步游離出來。隨著有機(jī)質(zhì)分解形成大量有機(jī)酸和CO2，使介質(zhì)轉(zhuǎn)為酸性。使上階段形成的礦物(蒙脫石、水云母等)轉(zhuǎn)變成在酸性條件下穩(wěn)定的不含堿和堿土金屬的粘土礦物高嶺石、變埃洛石等。通常將達(dá)到這一階段的風(fēng)化作用稱為

17、粘土型風(fēng)化作用。鋁鐵土階段：這是風(fēng)化的最后階段。在此階段鋁硅酸鹽礦物被徹底分解，堿和堿土金屬全部游離出來，加上有機(jī)酸被地表水淋走或沖淡，使介質(zhì)又呈堿性或中性，SiO2大量流失。此時(shí)全部可移動(dòng)的元素都已被帶走，主要剩下鐵和鋁的氧化物及部分二氧化硅，在原地形成水鋁石、褐鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦及蛋白石的堆積。由于它是一種紅色疏松的鐵質(zhì)或鋁質(zhì)土壤，所以也稱紅土。達(dá)到此階段的風(fēng)化作用通常為紅土型風(fēng)化作用。一、母巖風(fēng)化產(chǎn)物第二章 沉積巖的形成過程第一節(jié) 沉積物來源（五）母巖風(fēng)化產(chǎn)物類型1碎屑?xì)埩粑镔|(zhì)：主要指母巖的巖石碎屑和礦物碎屑。在風(fēng)化作用的第一階段，這種碎屑?xì)埩粑镔|(zhì)最發(fā)育；到第四階段，這種物質(zhì)就很少了，

18、只有那些風(fēng)化穩(wěn)定性最高極難風(fēng)化的石英才可能幸存下來。這種物質(zhì)在初始階段大部殘留在母巖區(qū)，后來將可能為各種營力搬運(yùn)走。2新生成的礦物：主要指在化學(xué)風(fēng)化過程中新生成的粘土礦物及氧化物或氫氧化物，如水白云母、高嶺石、蒙脫石、蛋白石、鋁土礦、褐鐵礦等。這些物質(zhì)在初始階段也大都存在于母巖的風(fēng)化帶中，所以也常稱作“化學(xué)殘余物質(zhì)”或“不溶殘積物”，后來，它們也將為各種營力搬運(yùn)走。3溶解物質(zhì)：主要指母巖在化學(xué)風(fēng)化過程中被溶解的成分，如Cl、S、Ca、Na、Mg、K、Si、Fe、Al、P等。這些物質(zhì)大都呈真溶液或膠體溶液狀態(tài)順?biāo)髯?，轉(zhuǎn)移至遠(yuǎn)離母巖區(qū)的湖泊或海洋中去。二、其它物質(zhì)來源第二章 沉積巖的形成過程第一

19、節(jié) 沉積物來源(一)生物來源的沉積物 生物通過其生命活動(dòng)可營造起生物軀體，生物死亡后其遺體可以在原地堆積埋藏下來，亦可搬運(yùn)到異地堆積下來，成為沉積物的一部分。生物遺體包括兩部分：一是生物的硬體(生物殘骸)，常保存為化石或碎片。其成分大部分是碳酸鹽質(zhì)的，少部分是磷酸鹽質(zhì)和硅質(zhì)的。二是生物的軟體，主要是由碳、氫、氧、氮、硫、磷等元素所組成的碳產(chǎn)氫化合物，也稱有機(jī)物。 有機(jī)物除了集中堆積形成石油、天然氣、瀝青、油頁巖、煤和中間產(chǎn)物腐殖酸外，而大量是分散在沉積巖中。亨特(J.M.Hunt,1962)計(jì)算沉積巖中有機(jī)物總量為3.81015t，而以富集狀態(tài)存在于煤和石油中的有機(jī)物分別為61012t和0.2

20、1012t。二、其它物質(zhì)來源第二章 沉積巖的形成過程第一節(jié) 沉積物來源 (二)深部來源的沉積物物質(zhì) 這是指由火山噴發(fā)作用帶到地表的火山碎屑物及其伴生的熱液和沿深斷裂流出地表的熱鹵水。 當(dāng)火山爆發(fā)時(shí)，可因噴發(fā)作用使火山碎屑物質(zhì)噴到空中再降落地表或水下，集中堆積可以形成火山碎屑巖，也可分散摻雜于其它沉積物中。 與火山碎屑物質(zhì)噴發(fā)的同時(shí)往往伴隨有氣熱液的噴發(fā)，它們有時(shí)可成為某些內(nèi)源沉積巖和沉積礦床(如硅、鐵、有色金屬)的重要物質(zhì)來源。2006年6月5日，位于墨西哥西部的科利馬火山再次噴發(fā),碎石、火山灰和熔巖在火山口上空形成一股高達(dá)5000米的灰柱。 二、其它物質(zhì)來源第二章 沉積巖的形成過程第一節(jié) 沉

21、積物來源 (三)宇宙來源的沉積物 隕石即為來自宇宙空間的固體物質(zhì)。隕石大小極為懸殊，如1976年我國吉林隕石雨中的最大隕石重達(dá)1770kg，最小的僅十幾亳克；世界上還有重達(dá)數(shù)十噸的隕石，如西南非洲納米比亞的霍巴(Hoba)鐵隕石。極為細(xì)小的微粒通常被稱為宇宙塵埃(或稱微隕石)，宇宙物質(zhì)可能大部分成為塵埃狀落到地球上。每年落到地球上的隕石物質(zhì)使地球增重大約1萬噸。 2004年8月12日凌晨，在約旦首都安曼附近，英仙座流星雨劃過天際 隕石的鑒別 吉林1號(hào)隕石（1770公斤）外表熔殼：隕石在隕落地面以前要穿越稠密的大氣層，隕石在降落過程中與大氣發(fā)生磨擦產(chǎn)生高溫，使其表面發(fā)生熔融而形成一層薄薄的熔殼。

22、因此，新降落的隕石表面都有一層黑色的熔殼，厚度約為1毫米。表面氣?。毫硗?，由于隕石與大氣流之間的相互作用，隕石表面還會(huì)留下許多氣印，就象手指按下的手印。內(nèi)部金屬：鐵隕石和石鐵隕石內(nèi)部是有金屬鐵組成，這些鐵的鎳含量很高（510）。球粒隕石內(nèi)部也有金屬顆粒，在新鮮斷裂面上能看到細(xì)小的金屬顆粒。磁性：正因?yàn)榇蠖鄶?shù)隕石含有鐵，所以95的隕石都能被磁鐵吸住。球粒：大部分隕石是球粒隕石（占總數(shù)的90），這些隕石中有大量毫米大小的硅酸鹽球體，稱作球粒。在球粒隕石的新鮮斷裂面上能看到圓形的球粒。比重：鐵隕石的比重為8克/cm3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地球上一般巖石的比重。球粒隕石由于含有少量金屬，其比重也較重。第二節(jié) 沉積

23、物的搬運(yùn)和沉積 第二章 沉積巖的形成過程一、基本概念二、單向水流的搬運(yùn)和沉積作用三、重力流的搬運(yùn)和沉積作用四、化學(xué)搬運(yùn)和沉積作用一、基本概念第二章 沉積巖的形成過程第二節(jié) 沉積物的搬運(yùn)和沉積 1 牽引流：碎屑顆粒的搬運(yùn)力是由流體的流動(dòng)所產(chǎn)生的推力2 重力流：碎屑顆粒的搬運(yùn)力是自身的重力3 層流：是一種緩慢流動(dòng)的流體，流體質(zhì)點(diǎn)作平行線狀運(yùn)動(dòng)，彼此不相摻混4 紊流：是一種充滿漩渦的流體，流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡極不規(guī)則5 緩流、急流和佛羅德數(shù)（Fr）Fr慣性力/重力(V2/D)/g V2/DgV平均流速；D水深；g重力加速度Fr1：急流，表示水淺流急； Fr1：過渡流態(tài)二、單向水流的搬運(yùn)和沉積作用第二章

24、沉積巖的形成過程第二節(jié) 沉積物的搬運(yùn)和沉積 碎屑物質(zhì)在單向水流中的受力狀態(tài)及搬運(yùn)方式碎屑物質(zhì)在流水中的搬運(yùn)、沉積與水流流速、粒徑的關(guān)系碎屑物質(zhì)在流水搬運(yùn)過程中的變化和機(jī)械分異作用1 碎屑物質(zhì)在單向水流中的受力狀態(tài)及搬運(yùn)方式二、單向水流的搬運(yùn)和沉積作用第二章 沉積巖的形成過程第二節(jié) 沉積物的搬運(yùn)和沉積 搬運(yùn)方式：（1）滾動(dòng)搬運(yùn)（2）跳躍搬運(yùn)（3）懸浮搬運(yùn)受力狀態(tài)：向下的力：重力（G）向上的力：浮力（F），壓力差（p）向前的力：流體流動(dòng)推力（P），重力分力（d），慣性力（C）向后的力：摩擦力（f），慣性力（C）水流方向GPdCfCFp2 碎屑物質(zhì)在流水中的搬運(yùn)、沉積與水流流速、粒徑的關(guān)系二、單向水

25、流的搬運(yùn)和沉積作用第二章 沉積巖的形成過程第二節(jié) 沉積物的搬運(yùn)和沉積 流水把處于靜止?fàn)顟B(tài)的碎屑物質(zhì)開始搬運(yùn)走所需要的流速叫做開始搬運(yùn)流速；開始搬運(yùn)流速要大于業(yè)已處于搬運(yùn)狀態(tài)的碎屑物質(zhì)所需的流速，即繼續(xù)搬運(yùn)流速或沉積臨界流速。開始搬運(yùn)流速繼續(xù)搬運(yùn)流速礫級(jí)顆粒：難搬運(yùn)，易沉積砂級(jí)顆粒：易搬運(yùn)，易沉積粉砂和泥：難搬運(yùn)，難沉積 3 碎屑物質(zhì)在流水搬運(yùn)過程中的變化和機(jī)械分異作用二、單向水流的搬運(yùn)和沉積作用第二章 沉積巖的形成過程第二節(jié) 沉積物的搬運(yùn)和沉積 隨著搬運(yùn)時(shí)間和距離的增長A不穩(wěn)定礦物減少；B穩(wěn)定礦物增加C粒度減??；D磨圓度和球度提高E礦物密度逐漸減小搬運(yùn)距離礫石砂粘土粉砂穩(wěn)定礦物不穩(wěn)定礦物高圓度

26、球度低圓度球度機(jī)械分異作用母巖風(fēng)化產(chǎn)物及其它來源的沉積物質(zhì)，在搬運(yùn)和沉積過程中會(huì)按顆粒大小、形狀、比重、礦物成分和化學(xué)成分在沉積場(chǎng)所依次沉積下來，這種現(xiàn)象稱作沉積分異作用。 三、重力流的搬運(yùn)和沉積作用第二章 沉積巖的形成過程第二節(jié) 沉積物的搬運(yùn)和沉積 沉積物重力流是一種在重力作用下發(fā)生流動(dòng)的彌散有大量沉積物的高密度流體，簡稱為重力流，也有人稱其為塊體流或沉積物密度流。它是不符合內(nèi)摩擦定律的非牛頓流體。濁流是靠液體的湍流來支撐碎屑顆粒，使之呈懸狀態(tài)，在重力及誘發(fā)因素作用下沿斜坡發(fā)生流動(dòng)的一種非牛頓流體。 碎屑流是一種礫、砂、泥和水相混合的高密度流體，泥和水混合組成的雜基支撐著砂、礫使之呈懸浮狀態(tài)

27、被搬運(yùn)?；|(zhì)具有一定的屈服強(qiáng)度，碎屑流的流動(dòng)能力是基質(zhì)強(qiáng)度和密度的函數(shù)：密度愈大，能搬運(yùn)的顆粒愈粗。按碎屑顆粒大小可分為泥石流和泥流兩類。三、重力流的搬運(yùn)和沉積作用第二章 沉積巖的形成過程第二節(jié) 沉積物的搬運(yùn)和沉積 顆粒流是一種由無凝聚力顆粒(主要是砂、礫)所組成的重力流。由于顆粒的相互碰撞所產(chǎn)生的向上支撐應(yīng)力，阻止了顆粒從流動(dòng)中沉積下來。這種應(yīng)力足以大到支撐礫石，在組構(gòu)上呈現(xiàn)礫石分散地“漂浮”在砂粒中。巖崩以及砂丘崩落面的崩落作用就屬于顆粒流。液化沉積物流，當(dāng)沉積作用很緩慢時(shí)，沉積物重量全由固態(tài)顆粒支撐，這時(shí)孔隙壓力等于流體靜壓力，顆粒與流體處于平衡狀態(tài)；當(dāng)快速堆積時(shí)，碎屑重量可傳遞給孔隙間

28、流體，使孔隙間流體壓力超過靜壓力，即產(chǎn)生超孔隙壓力，使流體向上流動(dòng)能支撐顆粒呈懸浮狀態(tài)，沉積物強(qiáng)度就減弱到零，即沉積物發(fā)生“液化”。此外，突然的震動(dòng)導(dǎo)致沉積物原來組構(gòu)的破壞，也可引起超孔隙壓力。 三、重力流的搬運(yùn)和沉積作用第二章 沉積巖的形成過程第二節(jié) 沉積物的搬運(yùn)和沉積 1 滑動(dòng)（slide）2 滑塌（slump）3 碎屑流（debris）4 顆粒流（grain flow）5 液化流（liquefied flow）6 濁流（turbidite）四、化學(xué)搬運(yùn)和沉積作用第二章 沉積巖的形成過程第二節(jié) 沉積物的搬運(yùn)和沉積 母巖風(fēng)化產(chǎn)物中的溶解物質(zhì)，主要為Cl、S、Ca、Na、K、Mg、P、Si、A

29、l、Fe等。前面的從Ca-Mg溶解度大，多呈真溶液；后面的從P-Fe溶解度小，多呈膠體溶解。AlFeMnSiO2CaSO4P2O5CaCO3NaClMgCl20%100%真溶液膠體溶液四、化學(xué)搬運(yùn)和沉積作用第二章 沉積巖的形成過程第二節(jié) 沉積物的搬運(yùn)和沉積 膠體溶液搬運(yùn)與沉積，受下列因素控制：布朗運(yùn)動(dòng)的存在可抗衡重力作用，不使膠粒下沉；具有相同符號(hào)的電荷，因排斥力而避免膠粒相碰聚集成較大的粒子；由于擴(kuò)散層和雙電反離子和溶劑的親和作用，形成一層溶劑化膜，可緩沖和阻礙粒子的碰撞。從而膠體可進(jìn)入搬運(yùn)狀態(tài)。當(dāng)條件發(fā)生變化，而不同名電解質(zhì)的加入和不同名膠體的互相作用可使膠體溶液失去穩(wěn)定性，膠粒就會(huì)凝聚成

30、較大粒子，進(jìn)一步凝聚成絮狀物，因重力作用而下沉，稱作凝聚(膠凝)作用或聚沉作用。這是膠體溶液物質(zhì)沉淀的根本原因。真溶液物質(zhì)的搬運(yùn)及沉積作用的根本控制因素是它們的溶解度；即溶解度愈大，愈易搬運(yùn)，愈難沉積。反之，溶解度愈小，則愈易沉積，愈難搬運(yùn)。此外還受介質(zhì)PH值和Eh值的影響。 四、化學(xué)搬運(yùn)和沉積作用第二章 沉積巖的形成過程第二節(jié) 沉積物的搬運(yùn)和沉積 化學(xué)沉積分異作用 母巖風(fēng)化的溶解物質(zhì)，在沉積的過程中，由于各種元素和化合物在化學(xué)性質(zhì)上的差異，會(huì)發(fā)生分異，而這種分異作用是受化學(xué)原理支配的，稱為化學(xué)沉積分異作用?；瘜W(xué)沉積分異順序，首先沉淀氧化物磷酸鹽硅酸鹽碳酸鹽硫酸鹽鹵化物。各分異階段不是截然分開

31、的，而是逐漸過渡彼此重疊的。 氧化物磷酸鹽硅酸鹽碳酸鹽硫酸鹽鹵化物氧化鋁氧化鐵氧化錳蛋白石磷酸鈣海綠石鱗綠泥石菱鐵礦菱錳礦方解石白云石土狀螢石天青石石膏硬石膏鈉鹽鉀鹽鎂鹽第三節(jié) 沉積物成巖作用第二章 沉積巖的形成過程一、基本概念二、碎屑沉積物成巖作用階段劃分及特征三、碎屑沉積物主要成巖作用類型及特征一、基本概念第二章 沉積巖的形成過程第三節(jié) 沉積物成巖作用成巖作用：當(dāng)沉積物形成(風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積作用)以后，沉積物轉(zhuǎn)變?yōu)槌练e巖及沉積巖轉(zhuǎn)變?yōu)樽冑|(zhì)巖或抬升至地表遭受風(fēng)化剝蝕之前的全過程。稱為成巖作用或沉積后作用。 二、成巖作用階段劃分及特征第二章 沉積巖的形成過程第三節(jié) 沉積物成巖作用同生階段沉積物

32、沉積后，孔隙水與原始沉積環(huán)境水體充分溝通準(zhǔn)同生階段同生階段后，由與沉積環(huán)境水介質(zhì)基本相同初始孔隙水到水介質(zhì)特征完全改變成巖階段準(zhǔn)同生階段后，到沉積物固結(jié)成巖深成后生階段沉積物成巖后，到變質(zhì)和出露前表成后生階段沉積物抬升、出露地表后，剝蝕前二、碎屑沉積物成巖作用階段劃分及特征（國家標(biāo)準(zhǔn)） 第二章 沉積巖的形成過程第三節(jié) 沉積物成巖作用三、碎屑沉積物主要成巖作用類型及特征第二章 沉積巖的形成過程第三節(jié) 沉積物成巖作用1壓實(shí)作用：系指沉積物在上覆水體和沉積物負(fù)荷壓力下，或在構(gòu)造形變應(yīng)力的作用下，發(fā)生水分排出、孔隙度降低、體積縮小的作用。在沉積物內(nèi)部可以發(fā)生顆粒的滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、位移、變形、破裂，進(jìn)而導(dǎo)致顆粒的重新排列和某些結(jié)構(gòu)構(gòu)造的改變。 2壓溶作用：是指沉積物埋藏深度加大，上覆地層壓力超過孔隙水所能承受的靜壓力，或者受較強(qiáng)的構(gòu)造應(yīng)力作用時(shí)在顆粒接觸處常發(fā)生溶解作用，包括物理和化學(xué)兩個(gè)方面作用。壓溶作用將引起顆粒接觸處的晶格形變和溶解，碎屑巖及碳酸鹽巖中的粒屑或顆粒呈凹凸接觸，形成壓入坑，甚至成縫合狀接觸。