岩浆岩岩石学6-8chapter

1、第七章沉积作用与沉积物提纲一、基本概念二、搬运作用三、物理沉积作用和碎屑沉积物四、化学沉积作用和化学沉积物五、生物沉积作用和生物沉积物六、复合沉积作用及其沉积物 基本概念搬运作用：地表和近地表的岩屑和溶解质等风化物被外营力搬往他处的过程沉积作用：原始物质在地表的搬运和沉积，同时涉及搬运和沉积过程沉积物：经过搬运在原始物质产地之外堆积形成的沉积物搬运作用 沉积物发生的搬运和沉积的地应力：主要是流动水和风为主，其次是冰川、重力和生物。由于沉积物性质的差异，常见的搬运方式有：一、机械搬运二、化学搬运三、生物搬运机械搬运作用：搬运对象：陆源碎屑颗粒搬运介质：牵引流(Traction current）化

2、学搬运作用：搬运对象：溶解于水的化学物质搬运介质：溶液生物搬运作用：搬运对象：溶解物质、内源颗粒物质以及部分粘土物质搬运介质：生物(活动)搬运对象：陆源碎屑颗粒搬运介质：牵引流(Traction current）： 符合牛顿流体定律的流体。其搬运机制是流体动能拖曳牵引沉积物一起运动，如河流、风流和波浪流等。 重力流(gravity flow)： 在重力作用下发生流动的弥散有大量沉积物的高密度流体。 浊流（turbidites flow） 泥石流 (debris flow)、 颗粒流 (grain flow)、 液化沉积物流 (fluidized sediment flow） 机械搬运(以水为例

3、)流水的机械搬运作用搬运方式：推移搬运（或滚动搬运）推移载荷 悬浮搬运悬浮载荷 跳跃搬运介于上述二者之间机械搬运和沉积作用：流水把处于静止状态的碎屑物质开始搬运走所需要的流速叫做开始搬运流速，开始搬运流速要大于继续搬运业已处于搬运状态的碎屑物质所需的流速，即继续搬运流速。一般来说，开始搬运流速要大于继续搬运流速。机械搬运空气的搬运作用只能搬运碎屑颗粒搬运能力小，以跳跃搬运形式为主受地形和地物影响大冰川的搬运作用流动方式：塑性流动和滑动搬运能力巨大；搬运对象：碎屑颗粒沉积位置：雪线以下冰渍物，经流水改造，形成冰水沉积机械搬运搬运作用河流的搬运作用地下水的搬运作用海水的搬运作用冰川的搬运作用风的搬

4、运作用.(生物搬运作用等等)流体的一些基本性质层流与紊流（湍流）缓流和急流 1. 层流与紊流（湍流）层流与紊流是流体的两种流动型态，英国学者雷诺（O.Reynolds）首先从实验中观察到这一物理现象。 雷诺实验装置打开开关，水箱中的水即沿着玻璃管流出，当管中流速较小时，从细管中流出的“红水”呈直线状，不与管中的水流相混合。当管中水流流速逐渐增大，达到一定的值时，细管中的红水即向四周扩散，使全部水流着色。根据上述实验结果，可以把水流划分成两种流动型态：层流和紊流。层流与紊流 层流（laminar flow）：流体质点呈平行线状有条不紊的运动，彼此互不干扰，这是一种缓缓的流动。 紊流（turbul

5、ent flow）：流体质点相互干扰、混杂碰撞，运动轨迹很不规则，是一种充满旋涡的急流。层流与紊流的判别标准是雷诺数（Reynolds number），以Re表示 ：式中V代表流速，d代表水管直径，代表流体的粘滞系数，Re是一个无量纲数。当流速减小，紊流转变为层流时的雷诺数称为临界雷诺数，以Rek 表示。当ReRek时，水流为紊流；当ReRek时，水流为层流。 据测定，圆管中水流的Rek2320；河流中水流的Rek=580。 层流与紊流的判别标准 天然河流中的层流与紊流，流线的长度代表流速（据鲁比，1938）2 缓流与急流缓流：水流流速小，水势平稳，它在流动过程中，遇到石块等障碍物时，上游水面

6、壅高，随后水流越过障碍物，水面跌落，这种水流称为缓流。急流：水流流速大，水流湍急，流动过程中，遇到石块等障碍物时，一涌而过，障碍物上方水面升高，而上游水面不受影响，这种水流称为急流。缓流和急流是两种水力现象。缓流和急流的判别标准 缓流和急流的判别标准是弗劳德数（Froude number），以r表示： V为水流速度，h为水深，g为重力加速度，r是一个无量纲数。当r1时，水流为缓流；r1时水流为急流 弗劳德数（r）与底形、层理之间的关系 随着流水速度的增大，弗劳德数（r）的改变，会形成不同底形，从而形成不同类型的水流层理。Fr 底形 层理 1 平底（下平底） 水平层理1 沙纹 小型交错层理1 沙

7、丘 大、中型交错层理 1 低角度沙丘 楔状交错层理 1 平底（上平底） 平行层理 1 逆行沙丘 逆行沙丘层理 1 冲坑、冲槽 水流强度、底形和层理类型之间的关系如下表 1. 河流的搬运作用河流的搬运分为机械搬运和化学搬运化学搬运主要是溶解在水中的盐类和胶体机械搬运主要受流速控制，流速大，搬运量大，搬运的粒度和重量也增大，因此洪水期能搬运大块岩石搬运过程中的机械分异：由于搬运过程中搬运物颗粒大小和重量不同，因此在河流中搬运方式和距离也不相同，使原来大小混杂轻重不一的颗粒在搬运过程中按大小和比重分别聚集河流的搬运力下降后，搬运物就会沉积下来，由于机械分异，搬运物由重到轻，由大到小依次沉积同一地区不

8、同时期沉积物也可能有差异，称为沉积分异，显示出较好的层理磨圆度和分选性较好河谷内沉积物形成心滩、边滩、河漫滩等河口搬运力减小，大量搬运物沉积下来，胶体也沉积下来，形成三角形地形，为三角洲2. 地下水的搬运作用地下水的动能很小，主要以化学搬运为主地下水的沉积作用以化学沉积为主，主要是地下水流出地表或渗入岩石孔隙时，压力降低，温度变化使溶解的物质发生沉淀泉口沉积：泉华溶洞沉积：石笋、石钟乳、石柱钟乳石缝隙沉积：方解石脉、石英脉3. 海水的搬运和沉积作用分为机械搬运和化学溶运海浪机械搬运：可将海底沙砾带到岸上，也可将岸上沙砾带入海内，使沙砾经历反复磨圆和分选潮汐搬运随潮水高而搬运力大，随海水加深而搬

9、运力减小洋流搬运物小，距离大海洋是主要的沉积场所，包括机械、化学和生物沉积作用滨海带：以粗砂和砾石为主，分选和磨圆性好，砾石为扁圆体，具斜层理、不对称波痕、泥裂、足迹和雨痕等，生物少浅海带：以砂、粉砂和泥质沉积为主，磨圆度好，有明显层理，且以水平层理为主，层面上可见波痕，有大量生物遗体；也有大量生物和化学沉积半深海和深海：以泥质和生物残屑为主，包括海底火山喷出物，以及锰结核等波痕海进和海退 不同的沉积序列4. 冰川的搬运和堆积特点：纯机械搬运堆积，分选性差，不具层理；磨圆性差，多棱角，冰川擦痕显著；有少量植物孢子和花粉Moraine 冰碛物Recessional 后退Outwash 冰水沉积G

10、round morine 底碛物鼓丘：由于冰运物过多并受冰床基岩阻挡，冰运物停积而成。长轴与冰川流动方向一致，平面上呈蛋形，前后二坡不对称，迎冰面陡，背冰面缓蛇形丘：冰川下部的冰融隧道中的流水沉积体，当冰川消融后，被冰水搬运物随即堆积下来了鼓丘蛇形丘5. 风的搬运和沉积作用风运物有悬浮、滑动和滚动等方式在一定风力下，不同粒度的物质有不同的搬运方式；风力越大，能搬运的物质就越大风的搬运作用具有分选性和磨圆性沙丘：由推运物和跃运物停积而成，形成风成沙黄土：由悬运物沉积形成，主要为粉砂和尘土，灰黄色或黄棕色无层理，但垂直节理发育，含大量易分解的矿物牵引流的沉积作用其他流体的沉积作用碎屑沉积物和碎屑结

11、构碎屑沉积物的成熟度物理沉积作用和碎屑沉积物 牵引流低粘度、低密度的水流，如一般的河流、海洋沿岸流、潮汐流等，其物理沉积作用在很大程度上取决于它对底载荷的牵引。 颗粒被水流牵引时的具体搬运方式（滚动、跳跃、悬浮）受流速（或流态）和颗粒的大小、密度和形态控制。1. 牵引流的沉积作用0.001 0.01 0.1 1砾砂粉砂泥0.005mm0.05mm2mm滚动跳跃悬浮胶体石英、长石、岩屑牵引流搬运方式的主控因子颗粒磨蚀作用与细粒化作用牵引流的分选作用（sorting）有利于分选的因素:长距离搬运；在大体相同的水动力条件下原地淘洗；缓慢的沉积速率；沉积环境平稳。西部淘金牵引流沉积物的构筑方式和垂向序

12、列对于低密度水流：高流态低流态平行层理交错层理水平层理块状沉积物2. 其他流体的沉积作用风暴流沉积作用：竹页状灰岩浊流沉积作用：鲍马序列风和冰川的沉积作用苏州西山岛上的竹页状灰岩密度流鲍玛序列是浊积岩的一典型沉积序列，由A.B.C.D.E五段构成。A段：底部递变层段，主要由砂岩组成，近底部含砾石。粒度下粗上细，发育正递变层理，底面见槽模及沟模。它是浊流能量逐渐减弱，递变悬浮沉积的产物B段：下平行纹层段，与段为渐变关系，比段细主要为中砂和细砂，含泥质，具水平层理。若B段为底，底部可见冲刷面C段：变形波纹层段，以粉砂为主，有细砂和泥质可见波纹层理、包卷层理及滑塌变形层理D段：上水平纹层段，主要由泥

13、质粉砂岩和粉砂岩构成，具断续水平层理E段：块状泥岩段，主要为泥岩，具块状层理。上述序列说明，从A段E段是浊流流动强度及悬浮沉积物沉积速度由强逐渐减弱的过程。风暴流沉积作用定义：风暴流是由风暴浪将松散沉积物扰起形成的一种紊乱性碎屑物密度流。海水搬运作用的一种，受风速影响大从流体类型上，风暴流实际是低密度水流因牵引了过多的悬浮物质向密度流转化的结果沉积物的种类：陆源碎屑、粘土、生物碎屑、碳酸盐泥晶等3. 碎屑沉积物和碎屑结构碎屑结构：粒度、分选度、圆度、支撑类型和孔隙等碎屑沉积物的结构总称为碎屑结构，是指在一定动力条件下共生在一起的碎屑颗粒所具有的内在形貌特征的总和，主要受物理沉积作用的支配粒度1

14、 0.1 0.01 0.001砾砂粉砂泥0.005mm0.05mm2mm粒度是碎屑结构的主要分类标准！沉积物中粒状碎屑的粗细程度分选度指粒状轻矿物碎屑大小的均匀程度是衡量粒度累积分异强度的重要指标！磨圆度指碎屑外表棱角被磨平的程度或表面的光滑程度是颗粒累积磨蚀强度的重要指标！支撑类型指沉积物所受压力在沉积物内部的分布状况涉及基质和较大颗粒的相对含量孔隙沉积物中未被固态物质占据的空间称为孔隙，一般是原生孔隙是地下水、天然气和石油等地运移通道和储存场所4. 碎屑沉积物的成熟度 成分成熟度（矿物成熟度）：碎屑物质在风化、搬运、沉积过程中，不稳定成分被分解，稳定成分被富集的程度；换言之，碎屑岩在成分上

15、接近最终产物的程度结构成熟度：碎屑岩在结构上接近最终产物的程度；指碎屑沉积物与无基质、分选、磨圆都极好的终极状态的接近程度。 真溶液的沉积作用 胶体溶液的沉积作用 化学沉积物和化学结构二、化学沉积作用和化学沉积物1. 真溶液的沉积作用：溶解度 易溶矿物溶解和沉淀的控制因素： 芒硝、石盐、钾盐、石膏等等蒸发矿物 难溶矿物溶解和沉淀的控制因素： 氧化物、钙镁铁碳酸盐、硫化物、硅酸盐等，溶解度受溶液的PH值、氧化还原电位(Eh)和温压条件等影响很大 胶体：带电的离子团 不易分解的物质细粒，颗粒小、表面积大会造成吸附电荷的局部不平衡。 胶体被中和就会从溶液中沉淀出来形成凝胶体胶体的絮凝作用。如入海口的

16、三角洲沉积物中的硅质结核、大洋底的锰结核等。2. 胶体溶液的沉积作用 化学沉积岩低温低压下的结晶岩 蒸发岩、硅华、泉华、石灰华、钟乳石等 3. 化学沉积物和化学结构 结构： 非晶质结构、隐晶质结构、显晶质结构 单纯由化学沉积作用形成的沉积物，比如泉华、钟乳石等生物沉积作用方式或途径 生物沉积物三、生物沉积作用和生物沉积物生物沉积作用方式或途径生物化学：生物体本身对沉积物的贡献 改变环境的物化条件：生命过程改变环境机械捕集或粘结：主要指低等藻类原地生物遗体、遗迹及其相关产物构成的沉积物，如生物礁、藻叠层等。生物沉积物泥晶：泥级大小的细微碳酸盐质点自生颗粒：沉积盆地内经由化学、生物、机械或它们的复

17、合作用形成的粒度不少于粉砂级的矿物集合体或单晶四、复合沉积作用及其沉积物 由物理、化学和生物沉积作用共同实现的物质迁移和聚积过程。这种沉积物由泥晶和自生颗粒组成。自生颗粒 生物碎屑 内碎屑 鲕粒 团粒 凝灰石 核形石 自生颗粒 生物碎屑: 各种各样的化石颗粒 自生颗粒 内碎屑: 碳酸盐岩碎屑颗粒自生颗粒 鲕粒：由核心和包壳组成的球形或椭球形颗粒其核心可以是陆源碎屑（石英、长石）、内碎屑、生物碳酸盐颗粒等。包壳是由化学沉淀形成的微晶碳酸盐矿物，呈同心状或放射状排列所组成的。自生颗粒 团粒：由生物凝聚作用形成的藻团粒和粪团粒其鉴定标志是无核心、外形不规则（区别于鲕粒）；通常具有暗色的泥晶边，边缘不切割内部颗粒（依此区别于内碎屑）。自生颗粒 凝块石：由低等蓝绿藻等生物粘结形成的颗粒内部