[VIP专享]第六章搬运作用与沉积作用.doc

1、第六章搬运作用与沉积作用第一节搬运作用目的要求地表风化和剥蚀作用的产物除少量留在原地之外，大部分要被运动介质搬离原地，因而是一种非常重要的外动力地质作用。要求学生理解搬运作用的方式，不同营力搬运作用的特点等，为沉积作用的学习奠定基础。课时 ：2学时授课内容一、搬运作用的方式二、不同营力搬运作用的特点o （一）地面流水的搬运作用o （二）地下水的搬运作用o （三）冰川的搬运作用o （四）风的搬运作用o （五）海洋（及湖泊）的搬运作用三、搬运过程中碎屑物质的变化重点搬运作用的方式及不同营力搬运作用的特点是本节的重点。难点冰川是固体，其搬运方式与液体和气体明显不同。另外，冰川的搬运大多数学生很难见到

2、。因此，冰川的搬运作用较难理解，应用形象、浅显易懂的事例来说明。教学方法利用幻灯等以讲授为主，结合部分岩石标本及显微照片说明搬运过程中碎屑物质的变化。讲授重点内容提要一、搬运作用的方式自然界中风化、剥蚀产物被运动介质从一个地方转移到另一个地方的过程称为搬运作用。因此，它与风化作用、剥蚀作用紧密相伴，是非常重要的外动力地质作用之一。搬运作用的方式有三种：机械搬运作用；化学搬运作用和生物搬运作用。以前二者最为重要。o （一）机械搬运作用机械搬运作用是各种营力搬运风化、剥蚀所形成碎屑物质的过程，可分为推移、跃移、悬移和载移四种不同形式（图 61）。1. 推移（ traction transport

3、）流体在运动过程中，对碎屑物质有一个向前的推力，使其沿介质底面滑动或滚动，这种搬运方式叫推移。小碎屑物易被推移，大碎屑物难被推移；比重大者需要大的推力才能移动；球形颗粒易被推移，椭圆形、棱角状碎屑较难被推移。2. 跃移（ saltation transport）在搬运过程中，碎屑物质沿地面呈跳跃方式向前移动的过程叫跃移。一般说来，细砂、粉砂的搬运方式以跃移为主。颗粒跃起、降落、再跃起、再降落这种过程反复进行，碎屑颗粒就不断跳跃前进。3. 悬移（ supension transport）即是粘土、粉砂等较小颗粒，由于流水的紊流作用而呈悬浮状态进行搬运。实验表明，如在清水中撒入粘土和粉砂，它们很快

4、散开，水变浑浊，而且每个颗粒运动的途径都是不规则的。此外还表明，当颗粒的沉降速度小于平均流速的8%或流水的平均流速大于颗粒沉降速度的12 倍以上时，颗粒就能成为自由悬浮状态。粉砂和粘土在流水中因紊流运动，一般都保持着悬浮状态，只有当紊流停止时，它们才能沉落下来。4. 载移碎屑物质恰似一条传送带载运物质，这种冰的固体搬运过程称为载移。o （二）化学搬运作用母岩经过化学风化、剥蚀作用的产物（溶解物质）呈胶体溶液或真溶液形式被搬运称化学搬运作用。可分两类：胶体溶液搬运和真溶液搬运。1. 胶体溶液搬运胶体溶液的性质介于悬浮液和真溶液之间，质点常带电荷。当胶体具有相同符号的电荷时，因排斥力而避免颗粒聚集

5、，而有利于搬运；反之，则不利于搬运。2. 真溶液搬运即易溶岩石及矿物成分溶解于河水，以离子状态进行搬运。每立升河水中溶解的盐类物质约为150300mg ，其中以钙、镁的碳酸盐最多，达盐类总量的7%左右，而钾、钠的氯化物较少。在沙漠地区河流中NaCl 及 CaSO4 的含量显著增高。可溶物质的搬运，与溶解度、水介质的PH 值、 Eh 值、温度、压力及CO2 含量等一系列因素有关。二、不同营力的搬运作用特点o （一）地面流水的搬运作用流体具有两种流动形式。一种是质点呈平行层状，不互相混合，流动的层与层之间界线不交错，称为层流（laminar flow ）；另一种质点以复杂的流线型式交错，质点相互混

6、合，称为紊流（ turbulent flow ）。河水的流动形式基本都是紊流，只有在流速非常缓慢，或水很浅，河床底平滑时可发生层流。地面流水的搬运作用既有机械搬运，也有化学搬运，但以机械搬运为主。河流能够搬运多大粒径碎屑的能力称为河流的搬运能力（transport competence），它决定于流速。资料表明，在平坦的河床上当流速小于18cm/s 时，细小的颗粒也难以移动。当流速达70cm/s 时，数厘米直径的颗粒也能搬运。河流能够搬运碎屑物质的最大量称为搬运量（capacity）。它决定于流速和流量，更重要的是流量。测量流量的单位是 m3 /s。长江在一般的流速下携带的仅是粘土、粉砂和砂，

7、但数量巨大；相反，一条快速的山间河流可以携带巨砾，但搬运量很小。片流的流量和流速均较小，它只能搬运少量的、细小的碎屑颗粒，但在大雨时，片流借助于重力，也能搬运较大的砾石。洪流的流量和流速均较大，因而具有很强的搬运能力，它能携带大量的泥砂和巨大的石块沿沟谷流动。o （二）地下水的搬运作用除溶洞水有较强的机械搬运外，地下水的搬运主要是以化学方式进行，包括真溶液及胶体溶液两种形式。搬运物以重碳酸盐为主，有时氧化物、硫酸盐、氢氧化物、二氧化硅、磷酸盐、氧化锰以及氧化铁等也很重要。地下水搬运的成分和数量，取决于渗流区岩石性质和风化程度。地下水的搬运能力，与水温、压力、运移速度、 PH 值及 CO2 含量

8、有关。一般说来，温度高、压力大、流速快、 CO2 和酸类物质含量高时，其搬运能力强；反之，则较弱。o （三）冰川的搬运作用冰川的搬运颇具特色：它具固体搬运即载移搬运能力；冻结在冰体内的岩石碎块不能自由移动，彼此间很少摩擦与撞击，只是岩块与岩壁间有摩擦；冰川具有较大的压力，往往形成 “丁 “字擦痕。冰川将刨蚀的产物以及堕落冰面的风化物一并冻结于冰体之中，像传送带一样将它带到冰川的前端，为冰川的搬运作用。冰川的搬运物都是碎屑物，在冰川中呈固着状态。除因冰体不同部分运动速度有所差异，某些粗大碎屑物相互之间可以局部发生摩擦，以及位于冰川底部和边部的碎屑物可以和冰床基岩发生摩擦以外，绝大多数搬运物在冰体

9、内不能自由转动和位移，不能相互作用，因而在搬运过程中难以受到改造。这是冰川搬运和流水搬运的重要区别。其次，由于冰川是固体介质，尽管其流速很慢，但其搬运能力很强，它可以将直径达数十米的巨大石块搬运很长的距离。大陆冰川以冰山的形式伸入高纬度地带的海洋中，将大量粗大的碎屑物带入海洋中沉积，能造成异常的海底沉积物分布。这是冰川搬运和流水搬运的又一重要区别。冰川的搬运物质通称为冰碛物（ ice-moraine）。搬运物按其在冰体中所处的部位，可分为不同类型：位于冰川表面者称为表碛（ surface moraine）；陷入冰体内部者称为内碛（internal moraine ）；位于底部者称为底碛（ gr

10、ound moraine ）；分布在冰川两侧者称为侧碛（ lateral moraine）。两条冰川汇合后，相邻的两条侧碛在汇合点以下并合成一条，成为位于冰川中间的中碛（ medial moraine）。o （四）风的搬运作用风的搬运以悬移、跃移和推移三种方式进行（图62）。1. 悬移（ suspension transport）在紊流及涡流的上举力作用下，细而轻的砂粒悬浮于气流而向前进，简称悬移。当风速达 5m/s 时，就能使粒径小于 0.2mm 的砂粒悬移。而粒度小于 0.05mm 的粉砂粒其沉降速度很低（图 6-2）。一旦进入悬浮状态就不易降落而长期随2.风飘扬。跃移砂粒在气流中以跳跃方

11、式前进，简称跃移。跃移物往往是粒径0.2 0.5mm 的砂。风力跃移的机理与流水不同。水的密度比空气大800 倍，在粘滞性很弱的空气中，粗砂级颗粒的跳跃通常是由飞跃的颗粒降落时碰撞地面而产生的弹力所引起的，其初始能量来源于与其它砂粒的撞击，这是风力搬运特有的现象。当风速达到某一临界速度时，砂粒开始以滚动或滑动方式移动，移动的砂粒相互撞击，两个碰撞颗粒或其中之一粒在冲击力与弹力的作用下跃入空气中，并在重力作用下以与地面成 1016交角的平缓轨道下落。如果地面岩石硬，则砂粒撞击地面后会跳回空中，继续向前移动；如果地面是松散的砂，则降落下来的砂粒就撞击地面的砂粒使之跃起，并以抛物线形式向前移动。通过

12、这种形式，一个个跳跃着的砂粒带动着整个地表的沉积物向前移动。3. 推移（ traction transport ）当风速较小或者地面砂粒较大（粒径大于 0.5mm）时，砂粒不能跳到空中，而是沿着地面滚动或滑动，简称推移。其动能来自于其它跳跃砂粒的撞击。跳跃砂粒的撞击所产生的动能很大，能够使地面上较其本身直径大6 倍或较其本身重量大 200 倍的砂粒向前移动。在风速减小时，它们时行时止，每次只能移动几毫米。随着风速增大，不但移动巨砾增大，而且移动的砂粒增多，甚至整个地面的砂粒都向前移动。在上述三种搬运方式中以跃移为主，其搬运量约为总搬运量的70% 80% ；推移量次之，约占 20%；悬移量最少，

13、一般不超过 10%。占搬运量 90%的跃移和推移的物质主要是 0.2 2mm 的砂，它们主要富集在离地面高度 30cm 以下，尤其是在10cm 以下，紧贴着地面运行，其搬运距离较近；悬移的物质主要是小于 0.2mm 的碎屑，其搬运距离较远，而且颗粒愈细搬运愈远。如我国西北的尘土搬运到达长江中下游地区，蒙古中部的尘土吹送到西北的黄土高原，美国西部的细微尘土搬运极远，而砾石等粗大颗粒残留原地，这是风力搬运的重要特征。如我国风成黄土的颗粒，其粒度自西北向东南有由粗变细的总趋势。此外，随着风速多变，风的搬运能力，即风运物粒度大小也会改变。但是就一定地区和一定时期而言，总存在一种占主导地位的风速。o （

14、五）海洋（及湖泊）的搬运作用在海洋中，波浪、潮汐、洋流、浊流是主要的搬运营力。1. 波浪的搬运作用波浪的作用能引起近岸带沉积物的搬运和沉积。当激浪进击海岸时，形成向陆地前进的水流，称为进流（ ingression current）。如波浪前进方向与海岸垂直，进流就将水下的砂、砾向岸上搬运。随着进流能量的耗散，部分砂砾留在岸上，部分砂砾随退回外海方向的水流 回流（ reflux ）又搬回水下。在进流与回流的往返作用下，砂、砾被磨圆而且得到分选。2. 潮汐的搬运作用海平面发生周期性升降的现象称为潮汐（tide）。海水（含地球上的一切物体）恒受月地引力及月地系统围绕其质量中心旋转而产生的离心力共同作

15、用（日地引力较弱，也有影响）。在地球的向月端引力大于离心力，合力指向月球，海水鼓起，发生涨潮（ rising tide ）；在地球的背月端因离心力大于引力，合力背向月球，海水也鼓起，也发生涨潮。与此同时，在距离向月点90的地面上，海水面相应降低，发生落潮（falling tide ）。月球绕地球旋转一周所需的时间为24 小时 51 分，故同一地点每隔12 小时 25分就有一次涨潮，在两次涨潮之间即发生落潮。此外，因地月系统绕太阳运行，当出现新月和满月（农历初一和十五）之后12天，月地日三者位于同一线上，太阳的引力与月球的引力叠加，形成大潮（spring tide）。当出现上弦月和下弦月（即农历

16、初八、九及二十二、三）后12天，月地的联线同地日的连线垂直，形成小潮（neap tide）。由潮汐引起的海面高度变化迫使海水做大规模水平运动，形成潮流（tidalcurrent）。涨潮时，潮水涌向陆地；落潮时，潮水退向外海。在平坦海岸带，潮水的涨落影响到相当宽阔的范围，对于沉积物起着反复的侵蚀、搬运和再沉积的作用，控制着沉积物的性质和特征。在狭窄的河口地带，潮流的侵蚀搬运作用特别强烈。当潮水涌进狭窄的水道时，潮高可激增至数米、十余米，流速增快，可达每秒数米；落潮时潮水又奔腾而下，因而河口被强烈冲刷，不形成三角洲，相反河口向外海呈漏斗状展开，称为三角港（triangular harbour ）。

17、如钱塘江、恒河、叶尼塞河、亚马逊河、泰晤士河、易比河等河口即为强潮形成的三角港。3. 洋流的搬运作用海水做大规模的定向流动称为洋流或海流（ocean current）。它即见于海水表层，也能形成于海水深部；即发生在近岸地带，也分布于远海水域。表层洋流影响深度不超过100m，深部洋流可达深海底。洋流的运动方向可以是水平的，也可以是垂直的（上升或下降）。控制的因素是盛行风的方向、科里奥利效应、大陆的轮廓、岛屿的存在和海底地形等。洋流的速度一般不超过0.5 1.5m/s。洋流的地质作用主要在于搬运。洋流对海底轻微的侵蚀作用并能搬运细粒的碎屑物质。4. 浊流的搬运作用浊流（ turbidity cur

18、rent ）是含有大量悬浮物质，因而比重大（最大可达1.5 2.0g/cm3 ），并以较高速度向下流动的水体。浊流中的悬浮物质是砂、粉砂、泥质物，有时还携带砾石。浊流发源在大陆架之上或大河流的河口前缘。那里堆积的厚度大而松散的沉积物在强大的波浪搅动、地震震动、河水的冲击以及海底滑坡等因素的作用下，重新活动并扩散于海水之中便形成浊流。其中尤以大规模的海底滑坡作用最为重要，而地震与河口前缘松散物的过量堆积则是触发海底滑坡的因素。一般说来，浊流规模大且速度快，具有很强的侵蚀、搬运能力，因而它对海底沉积物的沉积和海底地貌形态的塑造起着重要作用。横切大陆架和大陆坡并终止在陆隆上的海底谷地，即海底峡谷（

19、submarine canyon），是浊流侵蚀的产物，也是浊流运行的通道。它普遍见于大陆及大型岛屿的边缘，谷深数百米，谷宽数公里。其首部常起源于大河河口，其前端在陆隆上分散成许多支谷。如中大西洋北部格陵兰和布拉多之间有一条世界最长的海底峡谷，它由北向南延伸到深度为 5000m 的深海平原上。海底峡谷原先可能是河口的水下部分，后来因受到浊流影响而扩大。湖泊的搬运作用与海洋类似，但其动能比海洋小得多。三、搬运过程中碎屑物质的变化碎屑物质在长距离搬运过程中，由于颗粒间的碰撞和摩擦，流体对颗粒的分选作用等，主要发生以下三个方面的变化。o （一） 矿物成分的变化主要指不稳定矿物如长石等会逐渐减少，而稳定

20、矿物如石英等含量相对增加。o （二） 粒度和分选性的变化粒度指碎屑颗粒的大小。分选性指颗粒大小趋向均一的粒度。如同过筛子一样，经过筛子的均比较小，且比较均一，分选性较好；筛子上面的既有大颗粒，又有小颗粒，分选性就比较差（图 63）。因此，搬运距离远的物质，分选性相对较好；而搬运距离近的物质，分选性要差。另外，风积物分选性较好，而冰碛物分选就差。o （三）圆度和球度的变化圆度指碎屑颗粒在搬运过程中，棱角磨损而接近圆形的程度（图64）。球度则是碎屑颗粒接近球形的程度。随着搬运距离的增长，圆度和球度一般是愈来愈高。另外，硬度低的易于磨圆，粒状矿物易于磨圆；推移、跃移易使颗粒圆化，而悬移难使颗粒圆化，

21、载移则不能使颗粒圆化。图 6-4 碎屑颗粒的圆度示意图本节小结在自然界中，风化、剥蚀的产物被运动介质从一个地方转移到另一个地方的过程称为搬运作用。搬运作用的方式主要为推移、跃移、载移、悬移（机械搬运）和化学搬运。地面流水以推移、跃移和悬移为主；地下水主要为化学搬运；冰川是固体搬运即载移；跃移和悬移是风搬运砂粒的主要形式；在海洋中，既有波浪、潮汐的搬运作用，又有洋流及浊流的搬运过程。在搬运过程中，矿物成分、粒度和分选性以及颗粒的圆度（球度）均发生有规律的变化。思考题（一）基本概念搬运作用分选性圆度浊流（二）简述下列两组基本概念的主要区别1. 机械搬运作用和化学搬运作用；2. 推移和载移；3. 跃

22、移与悬移。（三）回答问题1. 搬运作用的方式是什么？2. 简述地面流水的搬运作用。3. 地下水搬运的特点是什么？4. 冰川搬运的主要特征是什么？5. 简述风的搬运与河流搬运的异同。6. 简述海洋的搬运作用。7. 搬运过程中碎屑物质有哪些变化？为什么？（四）画示意图说明风化壳的垂直分带。本节参考文献1.杨景春等地质学原理北京：北京大学出版社P2223，20012. 宋春青等地质学基础北京：高等教育出版社P8384，20023. 夏邦栋普通地质学北京：地质出版社 P155 156， P173 174， P192， P199204， P227228， 20014. 俄A 雅库绍娃等著普通地质学，何国

23、琦等译北京：北京大学出版社 P54，P89 94， 1998第二节沉积作用目的要求经风化、剥蚀的产物，被运动介质搬运而到达适宜的场所后，由于条件的改变必定要发生沉积。“削高填低”是水在地表活动的基本规律，老的岩石由此而破坏，新的沉积物因此而产生。在特定环境中，有用成分的聚集将形成矿床。另外，陆地和海洋是地球表面最大的沉积单元，与人类生产、生活及祖国的四个现代化建设密切相关。所以，学习沉积作用的基本概念和基本原理有重要的理论和实际意义，要求学生一定要理解，并为学习沉积岩奠定基础。课时 ：2学时授课内容一、地面流水的沉积作用o （一）河流的沉积作用o （二）洪流及片流的沉积作用二、地下水、冰川及风

24、的沉积作用o （一）地下水的沉积作用o （二）冰川的沉积作用o （三）风的沉积作用三、湖泊（及沼泽）的沉积作用四、海洋的沉积作用o （一）滨海的沉积作用o （二）浅海的沉积作用o （三）半深海及深海的沉积作用五、成岩作用重点在地质发展史中，海洋和河流的沉积作用非常重要，并与人类生产、生活密切相关，因而是本节课程的重点。难点冰川是固态搬运，冰川融化之后才沉积，因此，冰碛物非常复杂，也较难理解，应与其它沉积作用互相对比加以说明。教学方法利用多媒体以讲授为主，对难点采用讨论的方法，以加深学生的理解。讲授重点内容提要一、基本概念1. 沉积作用（ sedimentation ）被运动介质搬运的物质到达适

25、宜的场所后，由于条件发生改变而发生沉淀、堆积的过程称为沉积作用。经过沉积作用形成的松散物叫沉积物。2. 机械沉积作用（ mechanical sedimentation）机械方式的搬运物按机械方式沉积称为机械沉积作用。3. 化学沉积作用（ chemical sedimentation）水介质中以胶体溶液和真溶液形式搬运的物质，当物理、化学条件发生变化时，产生的沉积过程称化学沉积作用。4. 生物沉积作用（ biological sedimentation ）与生物生命活动及生物遗体紧密相关的沉积作用称为生物沉积作用。二、河流的沉积作用o （一）冲积物的特征河流沉积的物质称为冲积物（ alluvi

26、um ）。冲积物都是在流动的水体中以机械方式沉积的碎屑物。因而具有下列基本特征：1. 分选性较好这是由于流水搬运能力的变化比较有规律。在一定强度的水动力状况下，只能有一定的碎屑物质沉积下来。如近河床主流线的沉积物粗，远离主流线沉积物细。然而，就某种特定条件下的沉积物本身来说，则是比较均一的。2. 磨圆度较好较粗的碎屑物质，在搬运过程中相互之间以及碎屑物与河底之间不断摩擦，变圆滑。如河床中的卵石，常常是相当圆滑的。3. 成层性较清楚这是由于河流的沉积作用具有规律性变化。如因河床侧向迁移，同一地点在不同时期所处的部位在变化，接受的沉积物的特征也就不一样。此外，就同一地点而言，洪水期沉积物粗而且数量

27、多，枯水期的沉积物细而且数量少；夏季沉积物颜色较淡，冬季沉积物颜色较深，不同时期沉积物的成分也会有差别等等，因而在沉积物剖面上表现了成层现象。4. 韵律性特征类似的两种或两种以上的沉积物在剖面上有规律的交替重复出现，称为韵律性（ rhythmicity ）或旋回性（ cyclicity ），每一次重复就形成一个韵律（rhythm ）。河流沉积常具有韵律性。如一个完整的韵律可以包括下部的河床沉积（ stream bed deposit）、中部的河漫滩沉积（ flood basin deposit ）及上部的牛轭湖沉积（ oxbow lake deposit ）。这样一个韵律代表了河床在一次侧向摆

28、动时逐次沉积的产物。如河床反复进行侧向摆动，就可以形成若干个韵律。5. 具有流水成因的沉积构造河流沉积物中常见有特征性的波痕、砂丘（dune）以及交错层理等原生构造。o （二）沉积的主要类型1. 心滩（ channel bar）河道宽窄不一，流水从窄束段流入开阔段时，流速减小，致使较粗碎屑在河底中部淤积，最初形成雏形心滩。雏形心滩很不稳定，可因后来的冲刷而消失。由于雏形心滩存在，过水断面缩小，水流速度增大，并促使主流线偏向两岸，从而使两岸冲刷后退，产生环流（ circulation ）。这时表层水流由中间向两岸流动，底层水流从两侧向中间流动，形成两股环流，促进河床中部沉积的发生。流水携带的碎屑

29、沿雏形心滩周围和顶部不断淤积，使之不断扩大和淤高，转变成心滩。心滩在洪水期被淹没，在枯水期露出。如心滩因大量沉积物堆积而高出水面，则转变成江心洲（ central bar）。江心洲仅在特大洪水时才有可能被淹没。2. 边滩与河漫滩i. 边滩（ point bar）即点砂坝。它是单向环流将凹岸掏蚀的物质带到凸岸沉积形成小规模沉积体，仅在洪水期被淹没。ii. 河漫滩（ flood plain ）是边滩变宽、加高且面积增大的产物。河漫滩在洪水泛滥时被淹没，在枯水期露出水面。在丘陵和平原区谷底开阔，可以形成宽广的河漫滩，其宽度由数米到数十公里以上，可以大大超过河流本身的宽度。当洪水在滩面漫溢时，水流分散

30、，流速降低，加上滩面生长的植物阻碍着洪水的流动，使泥质和粉砂等较细物质在河漫滩上沉积下来，这种沉积物称为河漫滩沉积物（ flood plain deposit ）。在河漫滩沉积物之下，常出现砂和砾石等较粗的沉积物，它们是早先在河底及边滩中沉积的河床沉积物，是河床曾在谷底上迁移的遗迹。河漫滩沉积物和下面的河床沉积物一起构成了河漫滩二元结构（图65）。由于河床往返摆动，河漫滩不断发展扩大，相邻的河漫滩连成一片，从而形成广阔的冲积平原（alluvial plain ），即主要由河流冲积物所组成的平原。沿河床两侧常产生堤状地形，称为自然堤（naturaldam）。iii. 三角洲（ delta）河口部

31、位的沉积体。典型的三角洲见于尼罗河口，因其外形类似三角形而得名（图 66）。o （三）洪流及片流的沉积作用1. 洪积物（ diluvium ）由洪流形成的沉积物叫洪积物。洪积物在河口所形成的扇状堆积体叫洪积扇。洪积物具有如下特征：物质成分单一，不同冲沟洪积物岩性差别大；分选性差；磨圆度低，一般为次圆状及次棱角状；层理不发育；不具二元结构而呈多元结构。2. 坡积物 (talus)由片流在坡坳、坡麓地带形成的碎屑堆积物叫坡积物。它与洪积物明显不同：坡积物被洪积物更单纯，因为物质来源于坡面；因片流动力弱而不稳定，所以坡积物分选性更差；坡积物磨圆度更低，砾石棱角明显；坡积物略显层状，不具洪积物分带现象

32、；坡积物分布在坡麓，而洪积物分布于沟口。三、地下水的沉积作用地下水的沉积作用以化学沉积作用为主，主要有以下两类：1. 溶洞沉积（ karst cave deposit）富含 Ca（HCO 3） 2 的地下水，沿着孔隙、裂隙渗入空旷的溶洞，由于温度、压力改变，CO2 逸出，加之蒸发作用加强，就沉淀出 CaCO3 。如水自洞顶下滴，边滴边沉淀，可形成自洞顶向下垂直生长的石钟乳（ stalactite）（图 67）。石钟乳横切面呈同心环带构造，核心常是空的。渗出水滴落洞底后，CaCO3 就在洞底沉淀并向上生长形成石笋（ stalagmite）（图 67）。石笋的形态一般为岩锥状、塔状，横切面具有同心

33、环带构造，是实心的。石钟乳与石笋长大后连成一体，称为石柱（stone pillar）（图 67）。石钟乳、石笋、石柱合称为钟乳石（stalactite）（图 67）。此外，如地下水沿着洞壁裂隙成层状渗出，能沉积成石帘、石帷幕、石瀑布和石幔（curtain）等。2. 温泉沉积发生在温泉出口处。沉积物疏松多孔，称为泉华（ sinter），钙质的称为钙华或石灰华（travertine ），硅质的称为硅华（ siliceous sinter）。四、冰川的沉积物o （一）冰碛物冰川沉积的物质称为冰碛物（ moraine deposit）。冰碛物具有以下特点：1. 皆由碎屑物组成；2. 大小混杂，缺乏分选

34、性，经常是巨大的石块或细微的泥质物的混合物；3. 碎屑物无定向排列，扁平或长条状石块可以呈直立状态；4. 无成层现象；5. 绝大部分棱角鲜明；6. 有的角砾表面具有磨光面或冰擦痕，擦痕的长短不一，大的擦痕长数十厘米以上，小的擦线细似头发丝；7. 冰擦痕形状多样，有的呈钉形，一端粗而深，一端细而浅，具有擦痕的冰碛砾石称为条痕石，有的砾石受冰川压力长期作用而弯曲，称为“猴子脸 ”；8. 根据扫描电镜观察，冰碛物中的石英砂粒形态不规则，棱角尖锐，表面具有碟形凹坑，坑内有贝壳状断口及平行阶坎；9. 含有适应寒冷气候的生物化石，如寒冷型的植物孢子等。此外，沉积的巨大石块称为漂砾（ drift bould

35、er ），它有时来自很远，其岩性和附近任何基岩显著不同。已固结的冰碛物称为冰碛岩。o （二）冰碛地貌1. 冰碛丘陵（ moraine hill ）冰川在退却过程中，由于冰体融化，原来的表碛、内碛和中碛都沉落在底碛之上，称为基碛（ basal moraine）。由基碛所形成的波状起伏的丘陵，称为冰碛丘陵。2. 侧碛堤（ lateral moraine dam）山谷冰川两侧，侧碛构成了顺谷地延伸的条状岗地，称为侧碛堤。其形态似河流阶地，只是侧碛堤内侧与山坡之间常有排水沟槽。3. 终碛堤（ terminal moraine dam ）终碛堤是冰川前端由冰碛物构成的弧形高地。它是在冰川的补给与消融处于

36、平衡时，因冰川前端的位置固定，冰川搬运的物质不断运送到冰川前端堆积而成。终碛堤的位置指示冰川前缘所到的边界，也是冰川前端停顿地点的识别标志。4. 鼓丘（ drumlin ）分布在终碛堤内缘由冰碛物组成的椭圆形高地为鼓丘，其长轴与冰流方向一致。高度由几米到几十米，长几百米。五、风的沉积作用风力堆积的物质称为风积物（aeolian sediment）。o （一）风积物的特点1.碎屑物主要由砂、粉砂以及少量粘土级的物质组成，粒度在2mm 以下。2. 分选性较冲积物高，这是由风力搬运的高度选择性所决定的。3. 碎屑颗粒即使是很细的粉砂（成分主要是石英），也具有较高的圆度。4. 碎屑中可以存在较多的铁镁

37、质及其它化学性质不稳定的矿物，如辉石、角闪石、黑云母、方解石等，这些性质不稳定的矿物在由水力搬运的沉积物中较少存在。5. 具有规模极大的交错层理，其形成是由于风积物作大规模移动的结果。6. 颜色多样，但占优势的是红色色调，而绿色、黑色、白色者很少。o （二）风成砂沉积1. 砂堆风砂流遇到障碍时，因能量消耗而沉积下来，把障碍物埋没形成砂堆，呈舌状，高度小于 10m，内部具交错层。2. 砂丘（ sand dune）风积物形成的砂质丘岗。它是从砂堆演化而来。砂丘可有下列类型：i. 新月型砂丘（ barchan dune ）平面上呈月牙形或新月形，高度一般15m的砂丘称新月型砂丘。ii. 纵向砂丘（

38、longitudinal dune ）又称赛夫（阿拉伯语，意为长剑）砂丘，呈互相平行的长条形砂岗。iii. 横向砂丘（ transverse dune）砂丘总的延长方向与盛行风向直交。iv. 星状砂丘（ star dune）具有较高的顶，从顶点向四周呈放射状射出三条以上砂脊，仿佛金字塔形，故又称金字塔型砂丘。o （三）风成砂的特征风成砂的特征主要为：砂粒大多为石英；分选良好；磨圆度高；具沙漠岩漆（油脂光泽的薄膜）；有中小型交错层；生物遗迹少。o （四）风成黄土沉积黄土既有水成，又有风成。风成黄土的特征主要为：黄土的矿物组成一致；分选性良好；磨圆度差；层理不明显，发育垂直节理；孔隙度高达44%5

39、5%，常含钙质结核。六、湖泊的沉积作用湖泊可以接纳由地表流水、地下水、风、冰川和火山作用带来的各种物质，以及大量生物繁殖的生物残骸。因而，湖泊是大陆上重要的沉积场所。o （一）机械沉积作用较粗的砾、砂沉积在沿岸一带，并形成湖滩、沙洲、砂坝及砂咀等类似于海岸带所见的各种堆积地形，在河流入湖处也形成湖滨三角洲。较细的粉砂及粘土等则被搬运到湖心滩堆积下来。因此湖泊中机械沉积物能够显示出同心带状的分布。o （二）化学沉积作用按气候条件可分为两类：1. 潮湿气候区（ humid climatic province ）湖泊的化学沉积作用潮湿气候区水量充足，生物繁盛，化学风化和生物风化作用强烈，地面上易溶的

40、 K 、 Na 组分最早流失，由 Ca、 Mg 等组成的较易溶解的盐类和由Fe、Mg 、 Al 、 Si、 P 等组成的难溶盐类，随后也呈离子或胶体溶液搬运入湖，并在一定条件下相继发生沉积。2. 干旱气候区（ dry climatic province ）湖泊的化学沉积作用干旱气候区湖水可得到河流或雪融水补给，很少外流，由于强烈蒸发，湖水的含盐度增大，易转变成咸水。其沉积作用可出现下列四个阶段：碳酸盐沉淀阶段；硫酸盐沉淀阶段；氯化物沉淀阶段；盐湖干涸与盐层埋藏阶段。o （三）湖泊的生物沉积作用潮湿气候区的湖泊中生长着大量生物，如在湖岸边浅水地带生长大量沼泽植物，在较深水地带可生长浮水植物，低等

41、的菌类和藻类繁殖尤其快速，为生物沉积作用提供了丰富的生物来源。干旱气候区生物沉积作用不发育。在寒带或温带较冷地区的淡水湖泊中，常有大量硅藻繁殖，硅藻死亡后的躯壳可堆积成为疏松多孔的硅藻土（ diatomaceous earth）。七、沼泽的沉积作用沼泽中只有处于相对静止状态的小规模水体，因此沼泽的地质作用实质上只有沉积作用，而且主要是生物沉积作用。沼泽有利于喜湿植物大量繁殖，低等植物（主要是藻类）遗体中的脂肪、蛋白质等有机质在缺氧的环境下，经厌氧细菌分解可形成含水很高的絮状胶体物质腐胶质（ humus）。它与粘土和粉砂混合并经过脱水变致密后，即成为腐泥（ sapropel），腐泥经过成岩作用可

42、转变成油页岩（ oil shale）。而更为大量的高等植物遗体的纤维素及木质素等物质，在厌氧细菌的参预下，经过氧化、分解、合成等复杂过程转化为多水的腐殖酸（humic acid）及腐殖酸盐（humate）等。这些腐殖物质与沼泽中的泥砂及溶解于水中的矿物质等混合形成泥炭（peat）。泥炭的有机质中含碳量可达 60%。泥炭是湖沼在发展和演化中形成和聚集的典型产物。八、海洋的沉积作用CaCO3o （一）滨海的沉积作用滨海（ shore）是波浪及潮汐运动强烈的近岸水域，其下界为浪基面。滨海的宽度不一，在崖岸地区很宽，可达数公里以上。根据海水运动的特点，滨海分为以下三带： 外滨海（ offshore z

43、one），又称潮下带（ subtidal zone），其上界为低潮线，下界为波浪基面，宽度由数十米到数百米不等，这里波浪能强烈搅动海底并有沿岸流作用；前滨带（ foreshore zone），又称潮间带（ intertedal zone），界于高潮线与低潮线之间，构成海滩的下部或主体，在平坦海岸地区宽可达数公里，在崖岸地区很窄，由于潮汐作用，这里时而露出水面，时而被水淹没，加之波浪作用强烈，沉积物受到强烈搅动；后滨带（ backshore zone），又称潮上带（ supralittoral zone ），前滨带近期上升超出高潮线的平坦地带，只有特大高潮和风暴浪才能淹没，它构成海滩的上部。滨海

44、带由于水体十分动荡，富含氧，阳光充足，生物以绿藻（green algae）、蓝绿藻（ blue green algae）类植物以及经得起波浪冲击的厚壳碎片为主。砂、砾的分选性与磨圆度良好，具有丰富的交错层与波浪。它们常常堆积成砂滩、砾滩以及砂咀、砂坝等形态。砂粒成分以石英最为常见。如海岸由石灰岩组成，则出现石灰岩质砂、砾，如海岸由火成岩组成，常常有锆石、独居石、锡石、金刚石、金红石等重矿物富集，成为海滨砂矿。在干燥炎热地区，表层海水所含易饱和而沉淀，围绕某些核心在海水处于不断搅动的条件下形成具鲕状构造的沉积物，最后转变成鲕状石灰岩。在平坦的海岸地区常有宽阔的后滨带，这里海水排泄不畅，终年潮湿，

45、主要堆积泥质物，如果植物大量生长，可形成泥炭（ marl ），最后转变成煤（ coal）。如果浅平的海岸带有凸起地貌（如砂坝、砂洲、砂咀、半岛、曲折的海湾）发育，可以导致近岸部分水域与外海发生隔离或半隔离，其中海水处于局限性流通状态，波浪作用弱，而潮汐作用盛行。其结果是这里分不出明显的后滨、前滨等地带，却可以形成平坦而宽阔的坪地，称为潮坪。其主体位于高潮线与低潮线之间，宽度可达数公里，往往同泻湖共生，并出现在泻湖的周围。潮坪沉积或以砂质为主或以泥质为主，前者称为砂坪，后者称为泥坪。o（二）浅海的沉积作用浅海位于大陆架主体之上，其水深自低潮线向下至200m 之间。浅海带有海流作用，且较强的波浪也

46、能影响海底。故本带的海水较为动荡，富含氧，阳光一般能达到海水下层；盐度较为正常；生物较为丰富。其上半部有藻类植物及绝大多数的底栖动物，其下半部生物数量及类型减少。浅海带沉积物类型多样，碎屑沉积物Al 、 Fe、 Mn 氧化物、碳酸钙、碳酸钙镁以及磷酸钙等沉积物普遍发育。浅海的碎屑沉积从近岸到远岸，依次排列着砾石、粗砂、细砂、粉砂和粘土等。砂与粉砂层多分布在浅海带的上部，具有交错层与波痕，泥质物多分布在较深部位，常具有水平层理。浅海带沉积物的特点是：近岸颗粒粗，以砂砾为主，具交错层理和不对称波痕，含大量生物化石，有良好的磨圆度和分选性，成分较单一；远岸带粒度细，以粉砂和泥质为主，具水平层理，波痕

47、不发育，有时有对称波痕，分选好，成分较复杂。Al 、Fe、Mn 的氧化物主要是以胶体形式（少部分为真溶液）从大陆搬运入海的，遇到电解质后易于凝聚，有时富集成为矿体。它们经常具有鲕状构造，成为鲕状铝质岩（ oolitic aluminous rock ）、鲕状铁质岩（ oolitic ferruginous rock ）、鲕状锰质岩（ ooliticmanganous rock）。由于Al 、 Fe、 Mn 的胶体具正电性，SiO2 的胶体具有负电性，因而鲕状岩石中常含有 SiO2 的成分。在 Al FeMn 系列中， Al 的氧化物最不稳定，堆积的地方离岸最近；锰的氧化物最稳定，堆积的地方离岸

48、最远；铁的氧化物堆积在两者之间。此外常有磷酸钙的生物化学沉积物，呈层状或结核状产出，与锰质沉积物共生。碳酸盐沉积主要包括生物石灰岩和碎屑石灰岩等。生物石灰岩中以生物礁（organic reef ）为代表。生物礁是由生物生长所形成的海底突起。造礁生物种类很多，最有代表意义的是珊瑚。造礁珊瑚（ reef coral）的生长需要严格的条件，包括 20左右的温暖海水，充足的阳光，水质清澈不含泥砂，含盐度正常及水深一般不超过 60m 等。因而它是沉积环境的指示生物。古生代的生物礁就是具有生物骨架结构的石灰岩，即礁灰岩。浅海沉积中碎屑石灰岩甚为广泛。碎屑可以是由生物介壳及骨骼破碎而成，也可以是海底碳酸钙质

49、沉积物经侵蚀而成。绝大部分浅海沉积物都含有生物化石，有的还含有海绿石（glauconite）。o （三）半深海沉积半深海（ bathyal）是位于大陆坡上的水域。半深海代表性的沉积物是由悬浮物质缓慢沉淀而形成的泥质与粉砂或细砂的混合物，以细粉砂占优势。它们大部分是陆源的，少数为生物成因，并含有不等量的 CaCO3，有时含有火山物质。其中具有蓝灰色、灰绿色者称为蓝泥或青泥（blue mud ），系因沉积物中存在氧化亚铁及有机质，是海底还原环境的标志。在热带的半深海带发育红泥（ red mud），为砖红色、红棕色，这种颜色并不意味着海底为氧化环境，而是因陆缘物本身为大陆的红土（ laterite）

50、。在有利的条件下（如暖流与寒流交汇以及沉积速度很慢时），本带沉积物中出现丰富的海绿石，使沉积物成为绿色，称为绿泥（green mud）。在火山作用强烈的地区，其沉积物中混入大量火山灰、浮石、火山角砾，称为火山泥（volcanic mud ）。在珊瑚岛附近则发育珊瑚泥（ coral mud），它是由珊瑚礁的海蚀产物堆积而成的。o（四）深海沉积深海（ deep sea）是位于洋底上的水域。深海底水体平静，沉积物供应量少，沉积速度一般十分缓慢。有三种沉积类型：1. 软泥（ ooze）为粒度介于粉砂级与泥质级之间的沉积物。其分布最为广泛。i. 生物软泥（ ooze）含有丰富的（常占 50%以上）生物骨骼，主要是浮游生物骨骼，其余为泥质及粉砂物质。按其成分分为钙质软泥（ calcareous ooze）与硅质软泥（ siliceous ooze）两类。属于钙质的有抱球虫（ globigrina ）（有孔虫之一种）软泥及翼足虫（ pteropod）（属于软体动物）软泥；属于硅质的有放射虫软泥（ radiolarian ooze）及硅藻软泥（ diatom ooze）（常含有硅质海绵骨针（ sponge spi