第三章-岩石--第二节-外力地质作用与沉积岩

第二节外力地质作用与沉积岩 沉积岩占地壳重量 地表以下16公里厚度 的5 占地壳岩石总体积的7 9 但覆盖着75 的陆地表面区域 一 引起外力地质作用的因素 一 地球外能 太阳能 重力能 日月引力能 大气 O2 CO2 H2O 水 生物 1 外动力 能源 太阳热能 使地表温暖 大气 水及生命运动 重力能 日月引力能 潮汐 2 大气 大气圈下部的组成物质即空气 它是氮 氧 CO2 H2O等的混合物 O2 氧化作用 生命存在的条件 CO2 植物制造有机质 生物成岩 参与化学反应 H2O 风化作用 流动成风 动力 3 水 溶剂 营力 生命条件 4 生物 植物根 动物营力 成岩作用 二 外力地质作用的类型风化作用 剥蚀作用 搬运作用 沉积作用 固结成岩作用 外力地质作用的本质 在地球外能作用下 通过大气 水和生物等媒介 地表岩石发生风化作用 剥蚀作用 搬运作用 沉积作用 最后固结成岩 形成沉积岩 外力地质作用的产物 定义说明 沉积环境 沉积岩的物质来源 沉积层必须经过固结作用才能形成沉积岩 沉积岩概念 沉积岩 指先成岩在地表经风化作用破碎后 通过各种搬运作用 在适宜环境 河流 湖盆 海盆等 沉积 经过固结而成的岩石 沉积岩形成的四个阶段 风化作用 搬运阶段 沉积阶段 成岩阶段 1 风化作用 在外因 气温 大气 水及生物等 作用下 岩石发生机械崩解或化学分解 变成松散的碎屑或土壤 剥蚀作用 岩石因机械作用或化学作用而被剥蚀 如河岸岩石被流水冲刷 导致河岸后退 山顶被剥蚀而变矮 2 搬运作用 风化 剥蚀的产物被搬运到它处 1 机械搬运 以机械方式破坏的产物 泥 砂 砾等 被流水 冰川 风搬运 2 化学搬运 以化学方式破坏的产物是通过真溶液或胶体溶液进行搬运 如 石灰岩溶于水之后 以Ca HCO3 离子形式搬运 长石风化后形成粘土矿物 二氧化硅在水中呈胶体质点被搬运 3 生物搬运 生物吸取介质中的化学元素来营养自己 建造其骨骼 死亡后在一定的地方堆积下来 也起着搬运作用 3 沉积作用 搬运物在条件适宜的地方发生沉积 如 流水搬运物在河流转弯处 湖口或河口因流速减慢而沉积 风的搬运物因风力减弱或受阻拦而堆积 河套平原 沉积场所 紫帽山 寺角 清源山 泉州 1 机械沉积 机械搬运物按机械方式沉积 受重力支配 重的物质搬运近且先沉积 轻的搬运远而后沉积 2 化学沉积 化学搬运物沉淀作用受化学反应的规律支配 在真溶液中溶解度小的物质搬运近且先沉淀 易溶物质后沉淀 水中胶体质点的沉积是通过与电解质的中和作用或正 负胶体中和作用 或水的蒸发作用等 3 生物沉积 生物有机体直接发生堆积 如 钙质骨骼生物堆积 成为石灰岩 植物被埋后转变成煤 石炭纪森林沼泽景观 植物死亡后埋藏成煤 4 生物化学沉积作用 生物作用与化学作用可以共同起作用而引起物质的沉积 如 铁细菌吸收水中的铁而沉淀出铁矿 石灰岩 碳酸盐灰泥 原以为化学沉积 实有生物作用参与 也可能就是生物作用 地下水中含有大量矿物质 沉积作用的产物即沉积物 分别称为碎屑沉积物 化学沉积物 生物沉积物 生物化学沉积物 4 固结作用 松散沉积物转变为坚硬的岩石 主要有原因有 压固作用 胶结作用 重结晶作用 新矿物的生长 成岩作用方式 1 压固作用 上覆沉积物压力使孔隙变少 水份挤出 变硬 钙质 硅质 铁质 粘土 细粉砂为基质 杂基 2 胶结作用 碎屑沉积物的粒间孔隙之中有水溶液 它在成岩过程中会发生化学沉淀 这些物质使碎屑胶结变硬 这种化学沉淀物称为胶结物 如SiO2 Fe2O3 nH2O CaCO3等 粘土及细粉砂等细碎屑物也可起胶结作用 它们称为杂基 杂基是机械沉积的细粒部分 胶结物和杂基统称为填隙物 泥质胶结 石膏质胶结 常见 钙质胶结 铁质胶结 硅质胶结 填隙物 粗大颗粒间孔隙中充填细粒砂与泥 3 重结晶作用 不结晶或结晶细微的沉积物因为环境改变重新结晶或者晶粒长大 加粗 从而使矿物紧密嵌和 4 新矿物的生长 沉积物中不稳定矿物溶解或发生化学变化 导致若干化学成分重新组合并结合成为新矿物 从而使沉积物变硬 碎屑矿物 石英 长石 白云母及部分岩石碎屑 粘土矿物 高岭石 铝土矿 水云母 蒙脱石 化学和生物矿物 方解石 白云石 蛋白石 玉髓 石膏 重晶石 褐铁矿 赤铁矿 化学和生物矿物是从溶液 胶体溶液中沉淀出来的或生物形成的 沉积岩 三 沉积岩的矿物成份 沉积岩的矿物成份 1 橄榄石 辉石 角闪石及黑云母等铁镁矿物 岩浆岩中可大量存在 2 长石 石英 白云母等矿物 岩浆岩和沉积岩中都比较多 4 生物组分 沉积岩中可见 岩浆岩中没有 3 盐类 碳酸盐及黏土矿物等沉积阶段新生成的矿物 沉积岩中特有的矿物 岩浆岩中没有 碎屑胶结成分混入杂质的颜色 沉积环境 不含色素的高岭土 蛋白石 石膏 石英砂 方解石 白云石等一般呈白色和灰白色 为大部分粘土岩 化学岩和部分碎屑岩所具有 沉积岩 四 沉积岩的特征 氧化环境 红色 黄褐色多因富含氧化铁或含水氧化铁 还原环境 灰绿色 绿色多因富含氧化亚铁 灰色 黑色多因富含有机物 如碳 沥青等 或分散状的黄铁矿颗粒 物质成分 颜色 一 沉积岩的颜色 描述岩石中矿物的颗粒大小及形状特征 1 碎屑结构 砾状d 2mm砾岩砂状2 d 0 05mm砂岩粉砂状0 05 d 0 005黄土2 泥质结构 由小于0 005mm的细小粘土质点所组成的结构 外观是一种致密均匀的泥质状态 为粘土岩所特有 3 生物化学结构 由生物遗传积累及化学成分相结合而形成的一种结构 外观为微小的结晶粒状结构 鲕状及豆状结构 致密状结构 沉积岩 二 沉积岩的结构 沉积岩 三 沉积岩的构造 指沉积岩中各个组成部分的空间分布和排列方式 即沉积岩的外貌特征 A 层理构造 沉积岩中在矿物组成 结构 颜色 沿垂直方向发生变化 显示成层现象叫层理 页理 岩石呈薄层形似书页 称页理构造 是特殊的层理 B 层面构造 在沉积岩层面上经常保留有自然作用产生的一些痕迹 如波痕 泥裂 干裂 雨痕等 C 结核 胶体物质围绕某些质点 如砂粒 贝壳和其它矿物等 为中心层层凝聚 形成其同心结构的结核 D 化石 古代生物的遗体 遗物或遗迹埋藏在地下变成的跟石头一样的东西 常见的沉积岩构造 波痕 对称波痕 不对称波痕 波痕 泥裂 层理构造 巨厚层 块状层 100厘米厚层50 100厘米中厚层10 50厘米薄层1 10厘米页片层 微层 0 1 1厘米微细层 0 1厘米 1 水平层理 多出现于较深的海洋及湖泊平静的水体沉积 粘土岩和碳酸盐岩中常见 2 斜层理 是河流沉积物的典型特征 常见于湖滨 海滨 三角洲中 砂岩和粉砂岩中尤其常见 3 交错层理 多组不同方向的斜层理互相交错切割而成的 其形成原因是在水流 或风 运动方向频繁变化时形成的 沉积岩 层理类型示意图 水平层理 波状层理 斜层理 交错层理 水平及斜层理 沉积岩 交错层理 沉积岩 复州虫 化石 鱼 化石 沉积岩 小结 沉积岩的基本特征 1 沉积岩具有层理 富含次生矿物 有机质 并有生物化石 2 沉积岩具有碎屑结构与非碎屑结构 泥质结构生物化学结构 之分 3 沉积岩层面呈波状起伏 或残留波痕 雨痕 干裂 槽模 沟模等印模 或层内出现锯齿状缝合线或结核 4 一般根据组成岩石的颗粒大小确定沉积岩的种类 而非颜色 主要根据沉积岩的结构来分1 机械沉积岩 是岩石的风化产物 经过风 流水等的搬运 沉积和重新胶结 硬化的成岩作用后形成的 又叫碎屑岩 2 化学沉积岩 是岩石风化时形成的可溶性物质 经化学沉积作用形成的 3 生物沉积岩 是由动植物有机体的生物沉积作用形成的 沉积岩 五 沉积岩的分类 六 主要的沉积岩1 碎屑岩 主要由母岩机械破碎的碎屑物质经压紧 胶结而成 部分碎屑岩由火山喷发碎屑物组成 物屑碎屑物质 50 以上 岩屑物质分为两部分化学沉淀物 钙质 胶结物硅质 铁质 50 以下 细砂 粉砂 粘土 沉积岩 砾岩 含量在50 以上 d 2mm的圆状或次圆状的石屑经胶结而成 主要成分 坚硬的岩屑 胶结物可以是钙质也可以是硅质或铁质 注 若组成岩石的碎屑多棱角 分选性不好则为角砾岩 沉积岩 2 砂岩 50 以上的颗粒d在2 0 05mm之间主要成分 石英 70 正长石 次要成分岩屑 重矿 白云石和粘土 注 石英含量 90 石英砂岩石英含量25 长石砂岩 沉积岩 3 粉砂岩 50 以上的颗粒0 05 d 0 005主要成分 以石英为主 正长石次之 云母和粘土矿物比砂岩多 少见岩屑 与泥岩的区别是岩石断面粗糙 放大镜下可勉强看出颗粒状集合体 沉积岩 泥质粉砂岩 炭质粉砂岩 钙质粉砂岩 弱固结粘土 粘土矿物根据粘土固结程度分为强固结 泥岩 页岩 2 粘土岩 分布最广 30 以上 d 0 005mm的粘土胶结而呈板状 片状 纤维状 泥质结构 矿物成分以粘土为主 沉积岩 含有机质 黑颜色因杂质而变含Fe3 红褐 棕红含MnO2 黑 黑棕红色页岩 黑色页岩 依颜色分类 碳质页岩 钙质页岩 磷质页岩 砂质页岩 依胶结物成分分类 沉积岩 1 页岩 常含有石英 长石 云母等细少碎屑 结构致密 硬度低 不透水 表面光泽暗淡 具泥质结构 页理构造 泥质页岩 碳质页岩 紫色页岩 2 泥岩指不具页理而成块状 层状的粘土岩 致密和固结程度较高者 称为泥岩 颜色一般较浅 性较坚硬 遇水不易变软 可塑性差 钙质泥岩 3 化学岩和生物化学岩根据化学沉积分异顺序可分为以下几类 铝铁锰质岩硅磷质碳酸盐岩盐类岩 钾钠钙镁卤化物及硫酸盐 沉积岩 沉淀先后顺序 主要介绍常见的碳酸盐类 1 石灰岩 由50 以上微粒方解石经胶结而成 由于胶结物的不同 石灰岩颜色各异 有灰 灰白 灰黑 黄 红等除由硅质胶结外 硬度都不大 盐酸反应强烈 具有碎屑