第一章 沉積巖的形成過(guò)程

第一節(jié)沉積巖的物質(zhì)來(lái)源第二節(jié)沉積物的搬運(yùn)與沉積作用第三節(jié)沉積分異作用第四節(jié)沉積成巖作用第一章沉積巖的形成過(guò)程

形成沉積巖的物質(zhì)基礎(chǔ)——沉積物的四種來(lái)源

一、陸源物質(zhì)—母巖風(fēng)化的產(chǎn)物二、生物源物質(zhì)—生物殘骸和有機(jī)物質(zhì)三、深源物質(zhì)—火山碎屑和深部鹵水四、宇宙源物質(zhì)—隕石第一節(jié)沉積物質(zhì)的來(lái)源

地表和接近地表的環(huán)境中，在溫度變化、水、空氣及生物的作用和影響下，使巖石在原地發(fā)生的破壞作用稱(chēng)為風(fēng)化作用。①機(jī)械破碎，巖石由大塊裂成小塊；②巖石礦物分解，一部分遷移走，一部分變成新化合物殘留在原地結(jié)果物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化分類(lèi)1、風(fēng)化作用的概念風(fēng)化作用的概念、方式和產(chǎn)物

巖石只發(fā)生機(jī)械破碎而化學(xué)成分未改變的風(fēng)化作用。引起物理風(fēng)化的主要因素有：溫度的變化、晶體生長(zhǎng)的應(yīng)力、重力作用、生物的活動(dòng)，水、冰、風(fēng)的破壞作用。2、物理風(fēng)化作用風(fēng)化作用的概念、方式和產(chǎn)物美國(guó)西部風(fēng)蝕地貌(劉煥杰攝，1989)3）生物風(fēng)化：4、風(fēng)化作用的產(chǎn)物：a碎屑物質(zhì)：母巖機(jī)械破碎的產(chǎn)物，主要指礦物碎屑和巖石碎屑b不溶殘積物：母巖分解過(guò)程新生成的不溶物質(zhì),如粘土和氧化物等c溶解物質(zhì)：以溶解狀態(tài)被帶走的成分。

碎屑物質(zhì)是構(gòu)成陸源碎屑巖的主要成分

溶解物質(zhì)是構(gòu)成內(nèi)源沉積巖的主要物質(zhì)成分6、沉積物的其它來(lái)源Othersourcesofsediments生物成因的沉積物：生物遺體，一部分為無(wú)機(jī)成分為主的生物殘骸，另一部分為有機(jī)生物殘?bào)w，即動(dòng)植物的軟體（有機(jī)質(zhì)）。深部來(lái)源的沉積物：由火山爆發(fā)作用帶到地表或水下的火山碎屑物，沿深斷裂流出地表或注入地下的熱鹵水、溫泉、熱氣液等。宇宙來(lái)源的沉積物：從宇宙空間落到地球上的隕石及其塵埃。第二節(jié)沉積物的搬運(yùn)與沉積作用

沉積物發(fā)生的搬運(yùn)和沉積的地質(zhì)營(yíng)力：主要是流動(dòng)水和風(fēng)為主，其次是冰川、重力和生物。由于沉積物性質(zhì)的差異，常見(jiàn)的搬運(yùn)方式有：一、機(jī)械搬運(yùn)和沉積二、化學(xué)搬運(yùn)和沉積三、生物搬運(yùn)和沉積搬運(yùn)對(duì)象：陸源碎屑顆粒搬運(yùn)介質(zhì)：牽引流(Tractioncurrent）：符合牛頓流體定律的流體。其搬運(yùn)機(jī)制是流體動(dòng)能拖曳牽引沉積物一起運(yùn)動(dòng)，如河流、風(fēng)流和波浪流等。重力流(gravityflow)：

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。

濁流（turbiditesflow）

泥石流(debrisflow)、

顆粒流(grainflow)、

液化沉積物流(fluidizedsedimentflow），

一機(jī)械搬運(yùn)和沉積1、流水的機(jī)械搬運(yùn)和沉積作用搬運(yùn)方式：推移搬運(yùn)（或滾動(dòng)搬運(yùn)）—推移載荷

懸浮搬運(yùn)—懸浮載荷跳躍搬運(yùn)—介于上述二者之間機(jī)械搬運(yùn)和沉積作用：流水把處于靜止?fàn)顟B(tài)的碎屑物質(zhì)開(kāi)始搬運(yùn)走所需要的流速叫做開(kāi)始搬運(yùn)流速，開(kāi)始搬運(yùn)流速要大于繼續(xù)搬運(yùn)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。一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)始搬運(yùn)流速要大于繼續(xù)搬運(yùn)流速。一、機(jī)械搬運(yùn)和沉積碎屑物質(zhì)在流水中的侵蝕、搬運(yùn)、沉積與流速的關(guān)系（尤爾斯特隆圖解）2、空氣的搬運(yùn)與沉積作用1）只能搬運(yùn)碎屑顆粒2）搬運(yùn)能力小，以跳躍搬運(yùn)形式為主3）受地形和地物影響大3、冰川的搬運(yùn)與沉積作用流動(dòng)方式：塑性流動(dòng)和滑動(dòng)搬運(yùn)能力巨大；搬運(yùn)對(duì)象：碎屑顆粒沉積位置：雪線以下——冰漬物，經(jīng)流水改造，形成冰水沉積一、機(jī)械搬運(yùn)和沉積4、碎屑顆粒在機(jī)械搬運(yùn)過(guò)程中的變化1）物質(zhì)成分上的變化：隨著搬運(yùn)距離的增加，由于化學(xué)分解、機(jī)械破碎和磨蝕作用,不穩(wěn)定組分相對(duì)減少,穩(wěn)定組分相對(duì)增加2）粒度和分選型的變化：隨著搬運(yùn)距離的增加，一般粒度越來(lái)越細(xì)，分選越來(lái)越好3）顆粒形狀的變化:隨著搬運(yùn)距離的增加，由于磨蝕作用，顆粒的圓度和球度越來(lái)越好。一、機(jī)械搬運(yùn)和沉積搬運(yùn)對(duì)象：溶解于水的化學(xué)物質(zhì)溶解物質(zhì)在自然界中存在的方式：膠體和真溶液在自然界中膠體溶液與真溶液的分布情況示意圖二、化學(xué)搬運(yùn)和沉積1)膠體的搬運(yùn)與沉積作用膠體：一種物質(zhì)的細(xì)微質(zhì)點(diǎn)分散在另一種物質(zhì)中的不均勻分散體系。膠體質(zhì)點(diǎn)一般介于1～100μm之間，多呈分子狀態(tài)。膠體質(zhì)點(diǎn)帶有電荷。

由于膠體自身的特點(diǎn)，當(dāng)其處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，就是膠體的搬運(yùn)狀態(tài)；當(dāng)條件發(fā)生變化，膠體失去穩(wěn)定性時(shí)，膠體發(fā)生凝絮作用，即沉積作用。二、化學(xué)物質(zhì)的搬運(yùn)和沉積劉家場(chǎng)水巖屋寒武系覃家廟組白云巖裂縫中的瑪瑙（SiO2膠體沉淀）2）真溶液的搬運(yùn)與沉積作用

可溶物質(zhì)的溶解與沉淀作用主要取決于溶解度；溶液中的某種物質(zhì)濃度達(dá)到過(guò)飽和，則發(fā)生沉淀作用（沉積）；反之，則發(fā)生溶解作用（搬運(yùn)）。二、化學(xué)搬運(yùn)和沉積生物的搬運(yùn)作用：既可是物理方式也可是化學(xué)方式生物的沉積作用：直接作用：生物骨骼堆積成巖石或礦床，如生物灰?guī)r、礁灰?guī)r、磷塊巖、硅藻土及白堊等；生物遺體中有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化而成，如石油、天然氣、油頁(yè)巖及煤等。間接作用：生物活動(dòng)引起周?chē)橘|(zhì)條件改變，影響某些物質(zhì)的搬運(yùn)和沉積。生物遺體腐爛分解能產(chǎn)生大量的H2S、NO3、CH4等氣體，影響沉積介質(zhì)氧化-還原條件，影響沉積物質(zhì)的溶解或再分配。三、生物的搬運(yùn)和沉積碎屑物質(zhì)的機(jī)械沉積分異圖機(jī)械沉積分異作用：按粒度：礫巖、砂巖、粘土巖；按比重：金19.3、黃鐵礦5、鉻鐵礦4.5、石英2.65、石墨2.16、琥珀1.07）；第三節(jié)沉積分異作用溶解物質(zhì)的化學(xué)沉積分異圖化學(xué)沉積分異作用：溶解物質(zhì)達(dá)到過(guò)飽和時(shí)按溶解度由小到大依次沉積（氧化物、磷酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽、鹵化物）。2.兩種沉積分異作用的關(guān)系及其地質(zhì)意義（1）關(guān)系機(jī)械沉積分異作用進(jìn)行得較早，化學(xué)沉積分異作用進(jìn)行得較晚。機(jī)械沉積分異作用化學(xué)沉積分異作用砂和粉砂階段鐵的氧化物階段粘土沉積階段碳酸鹽階段已基本結(jié)束硫酸鹽及鹵化物階段砂和粉砂階段鐵的氧化物階段一、概述（Introduction）

沉積物的形成階段：母巖風(fēng)化產(chǎn)物以及其它來(lái)源的物質(zhì)成分，在搬運(yùn)和沉積作用之后，就變成了沉積物。

沉積后作用：泛指沉積物形成之以后，到沉積巖遭受風(fēng)化作用和變質(zhì)作用之前這一演化階段的所有變化或作用。亦稱(chēng)為廣義的成巖作用。第四節(jié)沉積成巖作用廣義的成巖作用包括狹義的成巖作用和后生作用兩個(gè)階段，等同于沉積后作用。成巖作用（diagenesis）：沉積物轉(zhuǎn)變沉積巖所發(fā)生的一系列變化。后生作用（catagenesis）：沉積巖形成以后到遭受風(fēng)化作用或變質(zhì)作用以前的變化。二、沉積后作用階段的劃分

沉積后作用階段的劃分，到目前為止也還沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的、統(tǒng)一的劃分方案。

1.根據(jù)粘土礦物成分來(lái)劃分

2.根據(jù)煤巖學(xué)來(lái)劃分

3.根據(jù)地球化學(xué)不環(huán)境來(lái)劃分

4.根據(jù)埋深來(lái)劃分

5.綜合劃分方案成巖作用階段的劃分和對(duì)比三、有關(guān)術(shù)語(yǔ)的闡明1.埋藏成巖作用（burieddiagenesis）：碎屑沉積物隨埋深增加，主要由于機(jī)械壓實(shí)作用和化學(xué)膠結(jié)作用，致使巖石逐漸變致密、孔隙度減小、物性變差等一系列物理和化學(xué)變化直到變質(zhì)作用。2.沉積后作用（postsedimentationprocess）：泛指沉積物形成以后到沉積巖遭受風(fēng)化作用和變質(zhì)作用以前這一演化階段的所有變化和作用3.同生作用（syngenesis）：指沉積物剛剛形成以后而尚與上覆水體相接觸時(shí)的變化。如‘海解作用’、‘海底風(fēng)化作用’及‘陸解作用’等。4.準(zhǔn)同生作用（penesyngenesis）：主要是指潮上帶的疏松碳酸鈣沉積物被高鎂粒間鹽水白云化的作用。5.成巖作用（diagenesis）：指上覆沉積物不斷增加使早期沉積物逐漸被掩埋，直至基本上與上覆水體脫離，使沉積物在新的物理化學(xué)條件下，產(chǎn)生新的平衡，致使疏松的沉積物固結(jié)成巖的全部變化過(guò)程。6.后生作用（anadiagenesis/catagenesis）：繼成巖作用階段之后，在沉積巖轉(zhuǎn)變?yōu)樽冑|(zhì)巖之前或遭受風(fēng)化作用之前所產(chǎn)生的一切作用和變化。7.表生作用（epigenesis）：指沉積物抬升到近地表，在潛水面以下常溫常壓或低溫低壓條件下，由于滲透水和淺部地下水（包括上升水）的影響下所發(fā)生的變化。常見(jiàn)成巖作用現(xiàn)象壓實(shí)作用(compaction):靜壓力下沉積物排氣、排水、體積縮小、孔隙度降低、密度增加。壓溶作用(pressure-solution):壓力下沉積物顆粒間或沉積巖內(nèi)部發(fā)生溶解。如，縫合線構(gòu)造，是壓實(shí)作用的極限狀態(tài)膠結(jié)作用(cementation):孔隙水過(guò)飽和沉淀出礦物質(zhì)（膠結(jié)物cement),將沉積物粘結(jié)成巖石。交代作用(replacement):外來(lái)組分取代原組分。如，白云石化，SiO2與CaCO3相互交代。4.重結(jié)晶作用(recrystallization):通過(guò)溶解－再沉淀或固體擴(kuò)散，使得細(xì)小晶粒集結(jié)成粗大晶粒。如，蛋白石（非晶質(zhì)）－玉髓（隱晶質(zhì)）－石英（顯晶質(zhì)）5.溶解作用與蝕變作用：碎屑顆粒、膠結(jié)物或者任何已存在的物質(zhì)被水聚不溶解—溶解作用；一種礦物相另一種礦物轉(zhuǎn)化——蝕變作用6