沉积岩与沉积相沉积岩原始物质的形成

第二章沉积岩的形成与演化上一讲我们学习了沉积岩的概念，从概念中我们知道沉积岩的形成包括三个阶段：（1）原始物质的形成阶段；（2）沉积物的搬运和沉积作用阶段；（3）沉积后作用阶段。这一讲我们主要介绍第一节内容，沉积岩原始物质的形成。我们知道沉积岩的原始物质有四种来源，其中最主要的就是母岩的风化产物，因此风化作用的概念、类型，风化作用的阶段性及风化产物类型是本讲的重点，希望同学们在学习的过程中给予关注。本讲介绍第一节沉积岩原始物质的形成沉积岩的原始物质陆源物质生物源/生源物质深源物质宇宙源物质

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↑母岩风化产物生物残骸及有机质火山碎屑+深层卤水陨石★★★★★★★★★★第一节沉积岩原始物质的形成一、母岩的风化作用和产物—沉积岩主要原始物质的形成（一）风化作用的概念地壳表层岩石的一种破坏作用；因温度的变化，水以及各种酸的溶蚀作用，生物的作用以及各种地质营力的剥蚀作用等，地壳表层的岩石处于不稳定状态，逐渐遭受破坏，转变为风化产物的过程。第一节沉积岩原始物质的形成一、母岩的风化作用和产物—沉积岩主要原始物质的形成

风化作用（按性质）分类↓物理风化作用

化学风化作用生物风化作用

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机械破碎母岩破碎＋化学变化机械作用＋化学和生物化学作用

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↓化学成分不变氧化、水解和溶解直接作用＋间接作用

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↓T、晶体生长、重力氧、水和酸生物、水、冰、风

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碎屑物质（岩石新矿物促进和加速化学风碎屑＋矿物碎屑）粘土矿物和化学沉淀物质化作用进行第一节沉积岩原始物质的形成水解作用断层与解理花岗岩中的根劈第一节沉积岩原始物质的形成一、母岩的风化作用和产物—沉积岩主要原始物质的形成岩石←矿物的集合体←元素组成元素→矿物→岩石的风化特征第一节沉积岩原始物质的形成一、母岩的风化作用和产物—沉积岩主要原始物质的形成（二）元素的风化分异在相同的特定风化条件下，各类造岩元素由于从母岩中析出的难易程度不同，而按一定顺序从母岩中分离出来的现象。→某些元素的淋滤分散和另一些元素的残积、富集。第一节沉积岩原始物质的形成“水迁移系数——kx”衡量元素在风化带中的迁移能力1.最易迁移元素（Kx=n·10～n·102）Cl,Br,I,S等以卤族元素为主；2.易迁移元素（Kx=n～n·10）Ca,Mg,Na,F,Sr,K,Zn等碱（土）金属3.迁移元素（Kx=n·10-1～n）Cu,Ni,Co,V,Mn,Si（硅酸盐中）,P；4.惰性（微弱迁移）元素（Kx<n·10-1）Fe,Al,Ti,Sc,Y,Tr…5.几乎不迁移元素（Kx≈n·10-10）Si（石英）元素迁移序列第一节沉积岩原始物质的形成（三）主要造岩矿物的风化及其产物1.石英在风化作用过程中稳定性最高，一般只发生机械破碎作用,几乎不发生化学溶解作用。碎屑沉积岩最主要的造岩矿物，在岩石中平均含量达66.8%。第一节沉积积岩原始物质的的形成（三）主要造岩岩矿物的风化及及其产物2.长石长石风化稳定性性仅次于石英钾长石多多钠的酸性性斜长石∨∨∨斜长石中中性性斜长石∨多钙的基性斜长长石沉积岩中钾长石石多于斜长石第一节沉积积岩原始物质的的形成（1）钾长石K[AlSi3O8]→K＜1Al2[(Si,Al)4O10][OH]2·nH2O→Al4[Si4O10][OH]8→SiO2·nH2O（蛋白石）Al2O3·nH2O（铝土土矿））析出K,Si析出K,Al钾长石石+H2O水云母母+H2O高岭石石（2）斜长长石的风化化作用用与产产物同钾长长石相相似斜长石石→蒙蒙脱石石→高高岭石石→蛋白石石铝土矿矿第一节节沉沉积积岩原原始物物质的的形成成3.云母白云母母（K）的抗抗风化化能力力较强强，在在沉积积岩中中较常常见。。析出钾钾，加加入水水→水水白云云母→→高岭岭石黑云母母（Fe、Mg）的抗抗风化化能力力比白白云母母差得得多。。析出K、Mg，加水水→蛭蛭石＋＋绿泥泥石＋＋褐铁铁矿4.铁镁硅硅酸盐盐矿物物抗风化化能力力比石石英、、长石石、云云母差差得多多橄榄石石<辉石<角闪石石在风化化产物物中很很少保保留→→在沉沉积岩岩中少少见。。遭受风风化后后在风风化带带中形形成褐褐铁矿矿、蛋蛋白石石第一节节沉沉积积岩原原始物物质的的形成成5.碳酸盐盐矿物物风化稳稳定性性很差差，很很易溶溶于水水并被被迁移移。6.粘土矿矿物——很稳定定高岭石石>伊利石石>蒙脱石石→蛋蛋白石石、铝铝土矿矿7.硫酸盐盐矿物物、硫硫化物物矿物物，卤卤化物物矿物物最易溶溶于水水中，，呈溶溶液态态流失失8.岩浆岩岩、变变质岩岩次要要矿物物或副副矿物物——风化稳稳定性性差别别很大大石榴石石、锆锆英石石、刚刚玉、、电气气石、、金红红石、、磁铁铁矿、、榍石石、蓝蓝晶石石、独独居石石、红红柱石石等风风化稳稳定性性较大大沉积岩岩中的的重矿矿物第一节节沉沉积积岩原原始物物质的的形成成（四））母岩岩的风风化及及其产产物1.各种岩岩石的的风化化及其其产物物岩石是是矿物物的集集合体体不同的的岩石石矿物物组成成不同同再加上上结构构、产产状、、形成成背景景等差差异母岩风风化的的差异异性第一节节沉沉积积岩原原始物物质的的形成成石英英：：机械械破碎碎——砂粒钾长长石石：K2O——成为碳碳酸盐盐、氯氯化物物进入入溶液液——溶解物物质Al2O3——水化后后成为为含水水硅酸酸盐——粘土SiO2——少部分分游离离出来来——溶解物物质斜长长石石：Na2O,CaO——碳酸盐盐、氯氯化物物，溶溶于水水——溶解物物质Al2O3,SiO2——同钾长长石白云云母母：较较少分分解——云母碎碎片黑云云母母：H2O——水溶液液K2O，Al2O3，SiO2——同钾长长石(Mg,Fe)O——碳酸盐盐,氯化物物,赤铁矿矿,褐铁矿矿——溶解物物质及及色素素副矿物物：锆锆石、、磷灰灰石——重矿物物花岗岩岩第一节节沉沉积积岩原原始物物质的的形成成（四））母岩岩的风风化及及其产产物2.母岩风风化作作用的的阶段段性由于母母岩中中的各各种化化学成成分在在风化化作用用中转转移性性质的的不同同，母母岩的的风化化作用用具有有明显显的阶阶段性性。波雷诺诺夫将将结晶晶岩的的风化化过程程分为为四个个阶段段，在在各阶阶段中中，各各有其其独特特的风风化产产物（（以玄玄武岩岩为例例）。。第一节节沉沉积积岩原原始物物质的的形成成A.机械破破碎阶阶段（（碎屑屑阶段段）物理风风化为为主→→岩石石或矿矿物的的碎屑屑玄武岩岩的主主要矿矿物成成分以以辉石石和斜斜长石石为代代表第一节节沉沉积积岩原原始物物质的的形成成B.饱和硅硅铝阶阶段：：化学风风化开开始，，氯化化物和和硫酸酸盐全全部被被溶解解，带带出Cl-和SO42-；O2和H2O共同作作用→→辉石和和斜长长石等铝硅硅酸盐盐和硅硅酸盐盐矿物物分解解，游游离出出碱金金属和和碱土土金属属（Na+,K+,Ca2+,Mg2+）离子子，Ca2+、Na+流失比比K+、Mg2+要快些些；析出的的阳离离子使使溶液液呈碱碱性或或中性性，并并使部部分SiO2转入溶溶液；；形成少量粘土矿矿物——蒙脱石石、水水云母母、还可出出现拜来石石、绿绿泥石石等。。碳酸酸钙开开始堆堆积。。第一节节沉沉积积岩原原始物物质的的形成成C.酸性硅硅铝阶阶段：：粘土土型风风化作作用几乎全全部的的Ca2+、Na+、K+、Mg2+被带走走，SiO2进一步步进入入溶液液，介介质由由中/碱性转转为酸酸性，，形成不含Ca2+、Na+、K+、Mg2+的高岭岭石、、变埃埃洛石石等粘土土矿物物,上个阶阶段形形成的的蒙脱脱石、、水云云母被被破坏坏第一节节沉沉积积岩原原始物物质的的形成成D.铝铁土土阶段段：风风化作作用的的最后后阶段段硅酸盐盐矿物物彻底底地分分解，，全部部可移移动元元素都都被带带走。。铁和铝铝的氧氧化物物和小小部分分SiO2以胶体体状态态在酸酸性介介质中中聚集集，原原地形形成水水铝矿矿、褐褐铁矿矿、针针铁矿矿、赤赤铁矿矿和蛋蛋白石石。堆积物物是一一种红红色疏疏松的的铁质质或铝铝质土土壤,也称红红土。。到达这这个阶阶段的的风化化作用用通常常也称称为红土型型风化化作用用第一节节沉沉积积岩原原始物物质的的形成成上述四四个阶阶段是是一个个完整整的母母岩风风化过过程，，但并不不是所所有的的结晶晶岩风风化作作用都都能进进行到到底。。风化作作用能能否达达到最最后的的铝铁铁土阶阶段，，取决决于母母岩岩岩性、、气候候、地地形、、地壳壳运动动强度度、风风化时时间长长短等等因素素，尤尤其是是气候候因素素。1）机械械破碎碎阶段段2）饱和和硅铝铝阶段段3）酸性性硅铝铝阶段段4）铝铁铁土阶阶段第一节节沉沉积积岩原原始物物质的的形成成3.母岩风风化产产物的的类型型（1）碎屑屑残留留物质质母岩岩岩屑或或矿物物碎屑屑，在在风化化作用用的第第一阶阶段最最发育育（2）新生生成的的矿物物----““化学风风化物物质””化学风风化作作用过过程中中新生生成的的矿物物水白云云母、、高岭岭石、、蒙脱脱石、、蛋白白石、、铝土土矿、、褐铁铁矿等等（3）溶解解物质质化学风风化中中被溶溶解的的Cl、S、Ca、Na、Mg、K、Si、Fe、Al、P…。第一节节沉沉积积岩原原始物物质的的形成成三类风风化产产物构构成最最重要要的三三类沉沉积岩岩的基基本物物质碎屑残残留物物质＋＋化学学风化化物质质→（（陆源源）碎碎屑物物质碎屑岩岩主要要的原原始物物质溶解物物质化学岩、生生物化化学岩和生生物岩岩风化产产物的的性质质影响响以后后所生生成的的沉积积岩的的性质质↓从母岩岩的风风化作作用开开始，，沉积积岩的的形成成作用用就开开始了了第一节节沉沉积积岩原原始物物质的的形成成（五）风化壳1.风化壳或风化带的的概念由风化残留物质组组成的地表岩石的的表层部分已风化了的地表岩岩石的表层部分2.风化壳的厚度决定于母岩性质、、气候、地形、