第一章沉积岩的形成过程课件

第一节沉积岩的物质来源第二节沉积物的搬运与沉积作用第三节沉积分异作用第四节沉积成岩作用第五节沉积岩的分类第一章沉积岩的形成过程

形成沉积岩的物质基础——沉积物的四种来源

一、陆源物质—母岩风化的产物二、生物源物质—生物残骸和有机物质三、深源物质—火山碎屑和深部卤水四、宇宙源物质—陨石其中，母岩风化的产物是沉积物最主要的物质来源；生物物质具有指示沉积环境的作用；深源物质量很少，但能指示火山活动和深部构造活动事件；宇宙源物质用来研究天体演化和地壳沉积物沉积速率、沉积间断等具有重要意义第一节沉积物质的来源风化作用的概念、方式和产物1、风化作用的概念：

地壳表层岩石（母岩）在大气、水、生物、冰川等地质营力的作用下，使得岩石松散、破碎、分解的地质作用。其产物为各种岩石碎屑、矿物碎屑、生物碎屑和溶解物质。风化作用的概念、方式和产物2、风化作用方式：物理风化、化学风化、生物风化1）物理风化：主要发生机械破碎，而化学成分不改变的风化作用。2）化学风化：

在氧、水和溶于水中的各种酸的作用下，母岩遭受氧化、水解和溶滤等化学变化，使其分解而产生新矿物的过程。3）生物风化：生物对岩石的破坏方式既有机械作用，又有化学作用和生物化学作用；差异膨胀引起的物理风化作用冰劈作用1）物理风化：3）生物风化：2、各种造岩矿物在风化过程中的稳定性及其风化产物石英抗风化稳定性极高主要机械破碎碎屑石英钾长石先析出钾→其次是硅→最后是铝水白云母(量变)→高岭石→蛋白石→铝土矿(质变)

斜长石除(钙、钠、硅)从矿物中带走外,形成沸石、绿帘石、黝帘石、蒙脱石、蛋白石、方解石等

白云母白云母碎屑先析出钾和加入水→水白云母→高岭石

黑云母钾、镁先析出同时加水蛭石、绿泥石、褐铁矿等橄榄石、辉石、角闪石等铁镁硅酸盐矿物，铁、镁、钙先析出，之后硅部分或全部析出，大部分元素呈溶液状态流失，部分形成褐铁矿、蛋白石等2、各种造岩矿物在风化过程中的稳定性及其风化产物

各种粘土矿物（如高岭石、蒙脱石、水云母等）在风化带中相当稳定。各种碳酸盐矿物如方解石、白云石等，风化稳定性甚小，极易溶于水并顺水转移。各种硫酸盐矿物（如石膏、硬石膏）、硫化物矿物（如黄铁矿）、卤化物矿物（如石盐）等，风化稳定性最低，最易溶于水，呈溶液状态流失走。重矿物（heavymineral）：风化稳定性的差别很大，如锆石、金红石、电气石等较稳定，为沉积岩中常见的稳定重矿物。3、各种岩石的风化及其产物岩石是矿物的集合体，因此岩石的风化及其产物主要由组成它的矿物的风化情况决定的。科罗拉多州密西西比纪鲍尔德附近花岗闪长岩体风化剖面中性和碱性侵入岩的风化情况与花岗质岩石相似。基性和超基性侵入岩主要由较易风化的橄榄石、辉石、基性斜长石组成，远较花岗质岩石易风化。火山岩及火山碎屑岩由于含有相当的甚至大量的玻璃质或火山灰，故其风化速度大都相当快。沉积岩的风化情况比较简单，以蒸发岩（主要由卤化物及硫酸盐矿物组成）最易溶解、最易风化；碳酸盐岩次之；粘土岩、石英砂岩、硅岩等最难风化。4、风化作用的产物：4、风化作用的产物：a碎屑物质：母岩机械破碎的产物，主要指矿物碎屑和岩石碎屑b不溶残积物：母岩分解过程新生成的不溶物质,如粘土和氧化物等c溶解物质：以溶解状态被带走的成分。

碎屑物质是构成陆源碎屑岩的主要成分

溶解物质是构成内源沉积岩的主要物质成分5、风化壳（Weatheringcrust）定义：由风化残余物质组成的地表岩石的表层部分，或者说已经风化了的地表岩石的表层部分。6、沉积物的其它来源Othersourcesofsediments生物成因的沉积物：生物遗体，一部分为无机成分为主的生物残骸，另一部分为有机生物残体，即动植物的软体（有机质）。深部来源的沉积物：由火山爆发作用带到地表或水下的火山碎屑物，沿深断裂流出地表或注入地下的热卤水、温泉、热气液等。宇宙来源的沉积物：从宇宙空间落到地球上的陨石及其尘埃。第二节沉积物的搬运与沉积作用

沉积物发生的搬运和沉积的地质营力：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、机械搬运和沉积二、化学搬运和沉积三、生物搬运和沉积搬运对象：陆源碎屑颗粒搬运介质：牵引流(Tractioncurrent）：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(gravityflow)：

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（turbiditesflow）

泥石流(debrisflow)、

颗粒流(grainflow)、

液化沉积物流(fluidizedsedimentflow），

一机械搬运和沉积1、流水的机械搬运和沉积作用搬运方式：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。一、机械搬运和沉积碎屑物质在流水中的侵蚀、搬运、沉积与流速的关系（尤尔斯特隆图解）

碎屑物质在流水中的搬运与沉积，流速和颗粒大小之间的关系最为关键。

1）

颗粒开始搬运的水流速度要比继续搬运所需的流速大，这是因为始动流速不仅要克服颗粒本身的重力，还要克服颗粒间的吸附力才能发生移动。

2）0.05--2mm的颗糙所需的始动流速最小，而且始动流速与沉积临界流速相差也不大。这说明砂粒质点在流水中搬运时很活跃，容易搬运，也易沉积，故常呈跳跃式前进。3）大于2mm的颗粒，其搬运与沉积的两个流速曲线更接近，但两者的流速值也都是随着粒径的增大而增加。故砾石不能长距离被搬运，并多沿河底呈滚动式前进。

4）小于0.05mm的颗粒，两个流速相差很大，因而粉砂（0.05—0.005mm）和粘土（小于0.005mm）物质一经流水搬运，就长期悬浮于水体之中不易沉积下来。而且它们沉积之后又不易呈分散质点再搬运，即使水速发生急剧改变，也只是冲刷成粉砂质或泥质碎块继续搬运，故在海洋和湖泊的波浪带的沉积物中冲刷的“泥砾”是常见的。2、空气的搬运与沉积作用1）只能搬运碎屑颗粒2）搬运能力小，以跳跃搬运形式为主3）受地形和地物影响大3、冰川的搬运与沉积作用流动方式：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，形成冰水沉积一、机械搬运和沉积在正常地面条件下，搬运方式以跳跃为主（70～80%），其次是蠕动（<20%），而悬浮极少（<10%）。在一般情况下，搬运方式与粒度之间关系相当稳定。风的搬运及沉积作用特点：搬运能力远比水小，同样的速度下，风的搬运能力约为流水的1/300，因此，风一般只能搬运较细粒的碎屑物质。风的搬运能力有限，选择性较强，因此风成沉积的粒度分选性较好。空气密度小，颗粒碰撞磨蚀导致其圆度较好，常具霜状表面。冰碛物的基本特征：结构疏松，大小混杂，分选极差；冰碛物中砾石磨圆极差；一般缺乏层理构造。4、碎屑颗粒在机械搬运过程中的变化1）物质成分上的变化：随着搬运距离的增加，由于化学分解、机械破碎和磨蚀作用,不稳定组分相对减少,稳定组分相对增加2）粒度和分选型的变化：随着搬运距离的增加，一般粒度越来越细，分选越来越好3）颗粒形状的变化:随着搬运距离的增加，由于磨蚀作用，颗粒的园度和球度越来越好。一、机械搬运和沉积搬运对象：溶解于水的化学物质溶解物质在自然界中存在的方式：胶体和真溶液在自然界中胶体溶液与真溶液的分布情况示意图二、化学搬运和沉积1)胶体的搬运与沉积作用胶体：一种物质的细微质点分散在另一种物质中的不均匀分散体系。胶体质点一般介于1～100μm之间，多呈分子状态。胶体质点带有电荷。

由于胶体自身的特点，当其处于稳定状态时，就是胶体的搬运状态；当条件发生变化，胶体失去稳定性时，胶体发生凝絮作用，即沉积作用。二、化学物质的搬运和沉积刘家场水岩屋寒武系覃家庙组白云岩裂缝中的玛瑙（SiO2胶体沉淀）2）真溶液的搬运与沉积作用

可溶物质的溶解与沉淀作用主要取决于溶解度；溶液中的某种物质浓度达到过饱和，则发生沉淀作用（沉积）；反之，则发生溶解作用（搬运）。二、化学搬运和沉积Fe、Mn、Si、Al等溶解物质的溶解度较小，易于沉淀，在它们的搬运和沉积作用中，水介质的各种物理化学条件的影响十分重要。

对于溶解度大的物质的搬运和沉积，水介质的影响不大。它们只有在干热气候条件下，在封闭或半封闭的盆地中，或在水循环受限制的潮上地带，即在蒸发条件下，才能沉积下来，如石膏、硬石膏、钠盐、钾盐、镁盐等。生物的搬运作用：既可是物理方式也可是化学方式生物的沉积作用：直接作用：生物骨骼堆积成岩石或矿床，如生物灰岩、礁灰岩、磷块岩、硅藻土及白垩等；生物遗体中有机质转化而成，如石油、天然气、油页岩及煤等。间接作用：生物活动引起周围介质条件改变，影响某些物质的搬运和沉积。生物遗体腐烂分解能产生大量的H2S、NO3、CH4等气体，影响沉积介质氧化-还原条件，影响沉积物质的溶解或再分配。三、生物的搬运和沉积第三节沉积分异作用

一、沉积分异作用

概念：

沉积物在搬运沉积过程中会按照颗粒大小、形状、比重、矿物成分和化学成分在地表依次有规律的沉积下来，这种现象称为沉积分异作用。分为机械沉积分异作用和化学沉积分异作用。碎屑物质的机械沉积分异图机械沉积分异作用：按粒度：砾岩、砂岩、粘土岩；按比重：金19.3、黄铁矿5、铬铁矿4.5、石英2.65、石墨2.16、琥珀1.07）；二、沉积分异作用的类型

溶解物质的化学沉积分异图化学沉积分异作用：溶解物质达到过饱和时按溶解度由小到大依次沉积（氧化物、磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、卤化物）。3.两种沉积分异作用的关系及其地质意义（1）关系机械沉积分异作用进行得较早，化学沉积分异作用进行得较晚。机械沉积分异作用化学沉积分异作用砂和粉砂阶段铁的氧化物阶段粘土沉积阶段碳酸盐阶段已基本结束硫酸盐及卤化物阶段砂和粉砂阶段铁的氧化物阶段沉积物沉积成岩作用第四节沉积成岩作用一、概念沉积成岩作用是泛指沉积物形成以后，到沉积岩的风化的作用和变质作用以前这一演化阶段的所有变化或作用，包括成岩作用和后生作用。有人也成为沉积期后作用。二、成岩阶段的划分：1、同生阶段：2、成岩阶段：3、后生阶段：4、表生阶段：第四节沉积成岩作用沉积岩的成岩作用阶段1.同生作用(syngenesis)：沉积后至埋藏前沉积物与水之间的一系列作用（溶解、水合、解,Ph,Eh,O2，CO2逸度改变）。2.成岩作用(diagenesis):埋藏后至岩石固结，即，由沉积物到沉积岩的过程中的一系列变化，包括压实和胶结作用。3.后生作用(anadiagenesis):固结后至变质前，包括交代、重结晶、次生加大、压溶。4.表生作用(epidiagenesis):潜水面以下、低温压下，与地下水的作用，包括溶蚀、充填、交代。常见成岩作用现象压实作用(compaction):静压力下沉积物排气、排水、体积缩小、孔隙度降低、密度增加。压溶作用(pressure-solution):压力下沉积物颗粒间或沉积岩内部发生溶解。如，缝合线构造，是压实作用的极限状态胶