工程地質(zhì)培訓(xùn)講義-外力地質(zhì)作用與沉積巖

外力地質(zhì)作用與沉積巖

外力地質(zhì)作用

沉積巖的特征

常見沉積巖第一節(jié)

外力地質(zhì)作用地球的外圈：大氣圈、水圈和生物圈。外力地質(zhì)作用的定義:

大氣、水和生物在太陽輻射能、重力能和日月引力能的影響下產(chǎn)生的動(dòng)力，對(duì)地表所進(jìn)行的各種作用。能量來源：

地球外部作用范圍：

地表結(jié)果：

減小地表起伏、夷平高差。地表是外力地質(zhì)作用的主要場(chǎng)所1、大氣氧氣：氧化作用；生命存在。風(fēng)：熱和水氣傳送；形成沙漠；波浪和洋流。二氧化碳：植物體；溫室效應(yīng)；巖石風(fēng)化。一、引起外力地質(zhì)作用的因素72、水8化學(xué)物質(zhì)：形成碳酸鹽巖和鹽類礦產(chǎn)。搬運(yùn)介質(zhì)：河流、湖泊、海洋。生命存在：生命的搖籃，影響地表生物

界分布。93、生物

生物圈：廣泛分布于大陸和海洋。

沉積礦產(chǎn)：形成煤炭、石油、天然氣。

溶解和沉積：生物活動(dòng)改變介質(zhì)的化學(xué)

性質(zhì)。

氣候：植物的光合作用消耗二氧化碳。10生

物－煤和石油煤石油11二、引起外力地質(zhì)作用的能源能量來源：

地球外部。太陽輻射能：大氣循環(huán)、水的運(yùn)動(dòng)及生命

活動(dòng)的動(dòng)力來源。

重力能：如流水、冰川等；

日月引力能：潮汐現(xiàn)象。12三、外力地質(zhì)作用類型

1、風(fēng)化作用

2、剝蝕作用

3、搬運(yùn)作用

4、沉積作用

5、成巖作用13

1、風(fēng)

化

作

用

暴露在地表的大部分巖石，由于處在與其形成時(shí)不同的物理化學(xué)條件，在富含氧、二氧化碳和水環(huán)境中，整塊巖石在原地發(fā)生破碎，或其成分發(fā)生變化，最終使堅(jiān)硬巖石變成松散的碎屑和土壤。14

2、剝

蝕

作

用

巖石在流水、冰川、風(fēng)、波浪和海流等外動(dòng)力作用下，松散的巖石碎屑從高處向低處移動(dòng)的作用過程。包括巖石轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷蔂顟B(tài)的風(fēng)化過程和把風(fēng)化破碎物移去的搬運(yùn)過程。

剝蝕作用的結(jié)果：是消除凸地。按外營(yíng)力的性質(zhì)可分為水蝕、冰蝕、浪蝕、風(fēng)蝕、潛蝕等。15

3、搬

運(yùn)

作

用風(fēng)化產(chǎn)物：碎屑物質(zhì)、粘土物質(zhì)與溶解物質(zhì)。搬運(yùn)營(yíng)力：流水、風(fēng)、冰川、重力等。搬運(yùn)方式：決定于風(fēng)化產(chǎn)物性質(zhì)。碎屑物質(zhì)、

粘土物質(zhì)以機(jī)械方式搬運(yùn)；溶解物質(zhì)以膠體溶液和真溶液化學(xué)方

式搬運(yùn)。16搬

運(yùn)

介

質(zhì)－水

和

風(fēng)17

4、沉

積

作

用

碎屑物質(zhì)

在搬運(yùn)過程中

由于流速減小

和重力作用，

顆粒就會(huì)發(fā)生

沉積。沉積因素：顆粒形狀、比重、含沙量，等。18機(jī)械沉積作用“黃金”海岸河中的礫石19

化學(xué)沉積作用

Al2O3、Fe2O3、MnO2、SiO2難溶于水，以膠體溶液方式搬運(yùn)；

Ca、Mg、Na、K

等元素的氯化物與硫酸鹽，呈真溶液搬運(yùn)。

沉積與否主要決定于溶解度，溶解度小的物質(zhì)先沉淀。還受介質(zhì)、pH值、Eh值、溫度、壓力及生物作用等因素影響。20化學(xué)沉積作用

巖鹽(Halite)--Searles

Lake,

California,

USA硬石膏(Anhydrite)21生物沉積作用壓實(shí)（固）作用膠結(jié)作用（只發(fā)生在碎屑沉積物中）重結(jié)晶作用新礦物生長(zhǎng)5、成巖作用

松散沉積物23

壓

實(shí)

作

用

(Compaction)

上覆水體和沉積物壓力作用下，沉積物不斷排出水分、體積縮小、孔隙度降低。24

膠

結(jié)

作

用

(Cementation)

經(jīng)壓實(shí)作用沉積物中仍存在少量孔隙，孔隙溶液中沉淀的礦物質(zhì)(膠結(jié)物)將松散沉積物粘結(jié)成堅(jiān)硬巖石。25膠

結(jié)

作

用

(Cementation)26

膠結(jié)物成分及膠結(jié)類型

膠結(jié)物成分：硅質(zhì)

(SiO2)；鐵質(zhì)

(Fe2O3)；鈣質(zhì)

(CaCO3)；泥質(zhì)(粘土礦物)，等。27膠結(jié)類型基底式膠結(jié)：被膠結(jié)顆粒彼此相距較遠(yuǎn)，互不接觸而“漂浮”在膠結(jié)物背景中?？紫妒侥z結(jié)沉積物為顆粒支撐，膠結(jié)物分布在粒間孔內(nèi)，。接觸式膠結(jié)（新月型膠結(jié)）沉積物也為顆粒支撐，但膠結(jié)物只分布在顆粒之間的接觸點(diǎn)附近，粒間孔內(nèi)部仍是未被充填的孔隙。28

重結(jié)晶作用

(Recrystallization)

礦物組分以溶解－再沉淀或固體擴(kuò)散方式，使細(xì)小晶體集結(jié)成粗大晶粒的過程。第二節(jié)

沉積巖的特征30

定義

沉積巖，又稱為水成巖。是在地表不太深的地方，將其他巖石的風(fēng)化產(chǎn)物和一些火山噴發(fā)物，經(jīng)過壓密固結(jié)、脫水、膠結(jié)及重結(jié)晶作用形成的巖石。在地表，有75%的巖石是沉積巖，但整個(gè)巖石圈，沉積巖只占

5%。31一、沉積巖的成分

（一）化學(xué)成分

（二）礦物成分（二）礦物成分

沉積巖的礦物成分有160多種，但最常見的不

過一、二十種，其中包括：1.碎屑礦物

：

石英、長(zhǎng)石、白云母等原生礦物2.粘土礦物：

高嶺石、蒙脫石次生礦物。3.化學(xué)和生物成因礦物

方解石、白云石、鐵錳氧化物（各種鐵礦等）、石膏、磷酸鹽礦物等（從溶液或膠體溶液中沉淀出來的

或經(jīng)生物作用形成的礦物）。二、

沉積巖的結(jié)構(gòu)沉積巖的結(jié)構(gòu)是指沉積巖組成物質(zhì)的形狀、大小和結(jié)晶程度。它又可分為碎屑結(jié)構(gòu)、

泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、

結(jié)晶結(jié)構(gòu)、生物結(jié)構(gòu)

這些結(jié)構(gòu)是把沉積巖劃分為碎屑巖類、粘土巖類、化學(xué)和生物化學(xué)巖類的重要依據(jù)。36泥質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)晶結(jié)構(gòu)生物結(jié)構(gòu)由粒徑<0.005mm的粘土礦物顆粒組成，是泥巖、頁(yè)巖等粘土巖的主要結(jié)構(gòu)。由溶液中沉淀或經(jīng)重結(jié)晶所形成的結(jié)構(gòu)。由生物遺體或碎片所組成，如貝殼結(jié)構(gòu)、珊瑚結(jié)構(gòu)等。

碎屑結(jié)構(gòu)巖石中有50%以上的碎屑顆粒被膠結(jié)物所膠結(jié)，是沉積巖特有的結(jié)構(gòu)礫狀結(jié)構(gòu)粗砂結(jié)構(gòu)中砂結(jié)構(gòu)細(xì)砂結(jié)構(gòu)粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)碎屑粒徑>2mm。碎屑粒徑0.5-2mm。碎屑粒徑0.25-0.5mm碎屑粒徑0.05-0.25mm碎屑粒徑0.005~0.05mm沉積巖的結(jié)構(gòu)37碎屑結(jié)構(gòu)泥質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)晶狀結(jié)構(gòu)生物結(jié)構(gòu)硅質(zhì)鐵質(zhì)鈣質(zhì)泥質(zhì)

膠結(jié)成分為石英及其他二氧化硅，

顏色淺，強(qiáng)度高。膠結(jié)成分為鐵的氧化物及氫氧化物。顏色深，呈紅色，強(qiáng)度僅次于硅質(zhì)膠結(jié)。

膠結(jié)成分為碳酸鈣一類的物質(zhì)。

顏色淺，強(qiáng)度低，具可溶性。

膠結(jié)成分為粘土。膠結(jié)松散，

強(qiáng)度低，易濕軟、風(fēng)化。碎屑結(jié)構(gòu)的膠結(jié)物三、沉積巖的構(gòu)造

沉積巖在沉積過程中，或在沉積巖形成后的各種作用影響下，使其各種物質(zhì)成分形成特有的空間分布和排列方式，稱為沉積巖的構(gòu)造。

它不僅構(gòu)成沉積巖的重要宏觀特征，而且還可據(jù)以恢復(fù)沉積巖的形成環(huán)境。（一）層理構(gòu)造

沉積巖在沉積過程中，由于氣候、季節(jié)等周期性變化，必然引起搬運(yùn)介質(zhì)如水的流向、水量的大小等變化，從而使搬運(yùn)物質(zhì)的數(shù)量、成分、顆粒大小、有機(jī)質(zhì)成分的多少等也發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)一定時(shí)間的沉積間斷，這樣就會(huì)使沉積物在垂直方向由于成分、顏色、結(jié)構(gòu)的不同，而形成層狀構(gòu)造，總稱為層理構(gòu)造。。概念——指由沉積物的顆粒形狀、大小、成分、顏色等沿垂向的變化而顯示出來的成層現(xiàn)象。

層與層的差異，是由于不同時(shí)期沉積作用的，環(huán)境及性質(zhì)的變化而造成的，每一層為同時(shí)、同沉積條件下形成的，所以表現(xiàn)為層內(nèi)的均一性，而層間由于條件變化，表現(xiàn)為層間差異性。層

理類型水平層理交錯(cuò)層理

波狀形態(tài)對(duì)稱或不對(duì)稱，規(guī)則或不規(guī)則，連續(xù)或斷續(xù)這種層理主要是在較淺的湖泊、海灣、瀉湖等處由于波浪的振蕩作用形成的。單向水流對(duì)于河漫灘沉積也可形成不對(duì)稱波狀層理。波狀層理

如果層內(nèi)的微細(xì)層理呈直線或曲線形狀，并與層面斜交，則稱斜層理。若各微細(xì)層理均向同一方向傾斜，可稱單向斜層理（或簡(jiǎn)稱斜層理），這種層理主要由河流形成。在河床上常常形成垂直于流水方向的砂垅，在河流搬運(yùn)過程中砂垅逐漸向前移動(dòng)，形成了斜層理。斜層理

有時(shí)斜層理的傾斜方向互不一致，可稱交錯(cuò)層理。在濱海淺海地帶，由于海水運(yùn)動(dòng)方向反復(fù)不定，或在風(fēng)成堆積中由于風(fēng)向多變，都可形成交錯(cuò)層理。交錯(cuò)層理（二）層面構(gòu)造

在沉積巖層面上常保留有自然作用產(chǎn)生的一些痕跡，它不僅標(biāo)志著巖層的某些特性，而更重要的是記錄下來巖層沉積時(shí)的地理環(huán)境。1.波痕在現(xiàn)代河床、湖濱、海灘以及干旱地區(qū)的沙丘表面上，常形成一種由流水、波浪、潮汐、風(fēng)力作用產(chǎn)生的波浪狀構(gòu)造，稱為波痕。這種構(gòu)造也常保留在沉積巖層的層面上。波痕經(jīng)常保存在砂巖中，但在泥灰?guī)r、薄層灰?guī)r中亦可見到。層面構(gòu)造2.干裂出現(xiàn)河灘、湖濱、海邊等泥質(zhì)沉積物上，常可見到多角形的裂紋，稱為干裂，又稱泥裂。泥裂層面構(gòu)造泥裂層面構(gòu)造3.雨痕雨點(diǎn)降落在未固結(jié)的泥、砂質(zhì)沉積物的表面，可形成圓形或橢圓形凹坑，直徑2—3mm（有時(shí)可達(dá)15mm），深約1—2mm，邊緣稍高。這種構(gòu)造有時(shí)可以保留在沉積巖的層面上。4.生物痕跡指動(dòng)物在未固結(jié)的沉積物表面活動(dòng)時(shí)所留下的足痕（腳?。⑴篮?、蟲孔等，后被沉積物覆蓋而保留在巖層中。常見的有恐龍足痕、動(dòng)物爬痕、蟲孔等。雨痕層面構(gòu)造蟲跡層面構(gòu)造層面魚化石層面構(gòu)造鳥足跡層面構(gòu)造恐龍腳印層面構(gòu)造62礫巖和角礫巖63砂巖64粉

砂巖65泥

巖66石

灰?guī)r67白

云巖小結(jié)

三個(gè)問題：外