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(gè)階段：（1）原始物質(zhì)的形成階段；（2）沉積物的搬運(yùn)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(lái)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(lèi)型，風(fēng)化作用的階段性及風(fēng)化產(chǎn)物類(lèi)型是本講的重點(diǎn)，希望同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)的過(guò)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(jī)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(yíng)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(guò)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(lèi) 物理風(fēng)化作用 化學(xué)風(fēng)化作用 生物風(fēng)化作用 機(jī)械破碎 母巖破碎化學(xué)變化 機(jī)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(zhǎng)、重力 氧、水和酸 生物、水、冰、風(fēng) 碎屑物質(zhì)（巖石 新礦物 促進(jìn)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(jìn)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(lèi)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(lái)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(guò)程中穩(wěn)定性最高，一般只發(fā)生機(jī)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(dá)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(zhǎng)石 長(zhǎng)石風(fēng)化穩(wěn)定性?xún)H次于石英 鉀長(zhǎng)石 多鈉的酸性斜長(zhǎng)石 斜長(zhǎng)石 中性斜長(zhǎng)石 多鈣的基性斜長(zhǎng)石 沉積巖中鉀長(zhǎng)石多于斜長(zhǎng)石第一節(jié) 沉積巖原始物質(zhì)的形成 （1）鉀長(zhǎng)石KAlSi3O8K1Al2(Si,Al)4O10OH2nH2OAl4Si4O10OH8SiO2nH2O（蛋白石）Al2O3nH2O（鋁土礦）析出K,Si析出K,Al鉀長(zhǎng)石 +H2O水云母+H2O 高嶺石（2）斜長(zhǎng)石的風(fēng)化作用與產(chǎn)物同鉀長(zhǎng)石相似 斜長(zhǎng)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(qiáng)，在沉積巖中較常見(jiàn)。 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(zhǎng)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(lán)晶石、獨(dú)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(jī)械破碎 砂粒鉀

7、長(zhǎng) 石：K2O 成為碳酸鹽、氯化物進(jìn)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(lái) 溶解物質(zhì)斜 長(zhǎng) 石：Na2O, CaO 碳酸鹽、氯化物，溶于水 溶解物質(zhì)Al2O3,SiO2 同鉀長(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)程分為四個(gè)階段，在各階段中，各有其獨(dú)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(jī)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(zhǎng)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(kāi)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(zhǎng)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(yáng)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(lái)石、綠泥石等。

9、碳酸鈣開(kāi)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(jìn)一步進(jìn)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(gè)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(dòng)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(chēng)紅土。到達(dá)這個(gè)階段的風(fēng)化作用通常也稱(chēng)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(gè)階段是一個(gè)完整的母巖風(fēng)化過(guò)程，但并不是所有的結(jié)晶巖風(fēng)化作用都能進(jìn)行到底。風(fēng)化作用能否達(dá)到最后的鋁鐵土階段，取決于母巖巖性、氣候、地形、地殼運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、風(fēng)化時(shí)間長(zhǎng)短等因素，尤其是氣候因素。1）機(jī)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(lèi)型（1）碎屑?xì)埩粑镔|(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(guò)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(lèi)風(fēng)化產(chǎn)物構(gòu)成最重要的三類(lèi)沉積巖的基本物質(zhì) 碎屑?xì)埩粑镔|(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(kāi)始，沉積巖的形成作用就開(kāi)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(dòng)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(jì)為界古風(fēng)化殼是沒(méi)有經(jīng)過(guò)搬運(yùn)的沉積巖古風(fēng)化殼有很重要的地質(zhì)意義和經(jīng)濟(jì)意義地殼上升、沉積間斷、不整合的重要標(biāo)志古地理、古氣候分析的重要依據(jù)蘊(yùn)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(lái)源（一）生物成因（生物源）的沉積物1.無(wú)機(jī)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(jī)生物殘?bào)w有機(jī)質(zhì)植物體和動(dòng)物的軟體部分 轉(zhuǎn)化為石油、天然氣、油頁(yè)巖、煤等 分散狀態(tài)