沉积岩形成与演化复习资料

沉积岩:是组成岩石圈的三大类岩石〔岩浆岩、变质岩、沉积岩〕之一。它是在地壳表层的条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质、宇宙物质等沉积岩的原始物质成分，经过搬运作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。沉积岩的结构类型和特点取决于其形成方式:由机械搬运和机械沉积形成的沉积岩具有：“碎屑结构”〔由机械破碎的陆源碎屑组成的岩石〕“火山碎屑结构”〔由火山喷发的碎屑组成的岩石〕“泥状结构”〔由化学风化形成的陆源粘土组成的岩石〕由机械作用形成的内源岩具有“粒屑结构”由化学和生物化学作用形成的岩石具有“结晶粒状〔晶粒〕结构”由生物作用形成的岩石具有“生物结构”层理构造是沉积岩的根本特征构造。此外，各种层面构造、缝合线、叠锥、叠层构造等也是沉积岩所特有的。火成岩的构造:块状构造〔massivestructure),斑杂构造〔taxiticstructure〕,球状构造〔orbicularstructure〕,气孔构造〔fumarolicstructure〕,杏仁构造〔amygdaloidalstructure〕,柱状节理构造〔columnarjointstructure〕,枕状构造〔pillowstructure〕沉积岩石学是研究沉积岩〔物〕的物质成分、结构构造、分类及其形成作用、以及沉积环境和分布规律的一门科学。沉积学〔sedimentology〕是在沉积岩石学根底上逐渐开展起来的一个新的完整的独立的地质学科，是研究沉积物和沉积岩的成分、成因与形成机制、沉积环境的科学。沉积岩的形成机理，包括风化作用、搬运作用、沉积作用及沉积期后变化的机理风化作用〔weathering〕是地壳最表层的岩石在温度变化、大气、水、生物等因素的作用下，发生机械破碎和化学变化的一种作用。风化作用按其性质可分为三种类型：物理风化作用〔physicalweathering〕：发生机械破碎而化学成分不改变。化学风化作用〔chemicalweathering〕：母岩发生氧化、水解、溶虑等化学变化而分解，形成新矿物.生物风化作用〔biologicalweathering〕：常常伴随物理风化和化学风化各种造岩矿物的风化及其产物(Weatheringandproductsofvariousrock-formingminerals):矿物是地壳上各种地质作用形成的，在一定的物理化学条件下相对稳定的自然体，是地壳中岩石、矿石和粘土的组成单位。石英〔quartz〕：主要的造岩矿物，在风化作用中稳定性极高，它几乎不发生化学溶解作用，一般只发生机械破碎作用。长石〔feldspar〕：稳定性次于石英，风化稳定性由高到低的顺序是：钾长石、多钠的酸性斜长石、中性斜长石、多钙的基性斜长石。云母〔mica〕：白云母抗风化能力较强白云母在风化过程中，主要是析出钾和参加水，先变成水白云母，最后变为高岭石黑云母的抗风化能力比白云母差得多。黑云母遭受风化后，钾、镁等成分首先析出，同时参加水，转变为蛭石、绿泥石、褐铁矿等橄榄石、辉石、角闪石等镁硅酸盐矿物抗风化能力低。这些矿物在风化产物中保存较少，故在沉积岩中较少见。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〕：风化稳定性的差异很大，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。影响造岩矿物风化稳定性的因素：与它们的结晶温度有关:在岩浆岩的主要造岩矿物中，橄榄石结晶温度最高，其风化稳定性最低，最易被风化破坏掉。辉石、角闪石、黑云母的结晶温度依次降低，而它们的风化稳定性却依次增高。基性斜长石、中性斜长石、酸性斜长石、钾长石的结晶温度也依次降低，它们的风化稳定性也依次增高。石英的结晶温度最低，故其抗风化能力最强。2.与其化学成分的化学活泼性〔主要是在水中的溶解能力〕有关3.与其晶体构造特征及化学键强度有关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沉积岩的风化情况比拟简单，其中以蒸发岩最易溶解、最易风化，碳酸盐岩次之，粘土岩、石英砂岩、硅岩等最难风化火山岩及火山碎屑岩由于含有相当多的甚至大量的玻璃质或火山灰，故其风化速度相当快水迁移系数—Kx:将风化带中的元素分为五类：最易转移元素〔Kx=n·10～n·102〕：CI，Br，I，S易转移元素〔Kx=n～n·10〕：Ca，Mg，Na，K可转移元素〔Kx=n·10-1～n〕：Mn，Si〔硅酸盐〕，P，Cu略可转移元素〔Kx<n·10-1〕：Fe，Al，Ti，根本不转移元素〔Kx=n·10-10〕：Si〔石英〕母岩风化的阶段性:波雷诺夫根据元从风化带中析出的顺序，将结晶岩的风化过程分为四个阶段，不同阶段有其独特的风化产物。母岩风化产物的类型:碎屑残留物质：母岩的岩石碎屑或矿物碎屑〔岩屑和矿屑〕。新生成的矿物：主要是在化学风化作用过程中新生成的一些矿物，如水白云母、高岭石、蒙脱石、蛋白石和铝土矿等。溶解物质：主要是指在化学风化过程中被溶解的那些成分，如CI、S、Ca、Mg、K、Na、Si、Fe、Al、P等。风化壳〔Weatheringcrust〕:由风化剩余物质组成的地表岩石的表层局部，或者说已经风化了的地表岩石的表层局部。沉积物的其它来源:生物成因的沉积物：生物遗体，一局部为无机成分为主的生物残骸，另一局部为有机生物残体，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。层流〔laminarflow〕：一种缓慢流动的流体，流体质点作有条不紊的平行线状运动，彼此不相掺混。(a)(a)层流紊流〔turbulentflow〕：湍流，一种充满了漩涡的多湍流的流体，流体质点的运动轨迹极不规那么，其流速大小和流动方向随时间而变化，彼此相互掺混。(c)(c)紊流两种流体及其搬运和沉积作用方式: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。牵引搬运〔牵引作用〕：能使碎屑物质作底负载移动的各种作用。牵引流的搬运力包括：推力〔牵引力〕与流速有关载荷力〔负荷力〕与流量有关推力大不一定负荷力大，反之亦然。牵引流搬运方式：溶解载荷、悬移载荷、推移载荷〔床沙载荷〕沉积物重力流〔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.重力流搬运的驱动力主要起因于重力碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用:(1)搬运方式推移搬运〔滚动搬运，包括跳跃搬运〕悬浮搬运〔悬移搬运)(2)机械沉积作用处于搬运状态的碎屑物质，在一定的条件下，主要是当流水的动力缺乏以克服碎屑的重力时，碎屑物质就会沉积下来。(3)碎屑物质在流水搬运过程中的变化1成分：不稳定组分逐渐减少，稳定组分那么相应增加，同其它组分也就变得更加简单了。2碎屑颗粒粒度逐渐变小3碎屑颗粒的圆度逐渐变好4碎屑颗粒的球度也有所增高碎屑物质在海水、湖水中的搬运和沉积作用：碎屑物质在海水中的搬运和沉积作用波基面〔浪底〕〔wavebase〕——波浪作用的下限，即波浪所影响的最大深度。当波浪运动的方向与海岸垂直，而海底又位于浪底之上时：远离海岸深水区：碎屑往返运动、向海方向运动；近岸浅水区：碎屑作往返运动、向岸方向运动；在二者之间的区域，碎屑只作往返运动。如果波浪不垂直海岸，而与海岸斜交，那么海底碎屑运动的路线呈更加复杂的“之”字形。其最大特点是波浪作用力方向与重力沿岸分力作用的方向不一致，而使物质沿着二者合力方向移动。海水中搬运和沉积的碎屑物质特点：在波浪、潮汐的作用下，碎屑物质长时间往复运动〔海水对颗粒间的溶蚀、颗粒与海底间的碰撞与磨蚀、颗粒间的碰撞和磨蚀〕，其成熟度〔成分、粒度、圆度等〕比陆相环境中的碎屑物质高得多，沉积分异也进行得较为彻底。碎屑物质在湖水中的搬运和沉积作用与海洋相比，湖泊面积小，缺乏潮汐作用，因此，波浪和湖流是湖泊中搬运和沉积碎屑物质的主要营力。碎屑物质在空气中的搬运和沉积作用：在干旱地区，风的搬运和沉积作用是主要的风是碎屑物质在空气中搬运和沉积的主要营力空气只能搬运碎屑物质，而不能搬运溶解物质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，常具霜状外表。碎屑物质在冰川中的搬运和沉积作用：冰川的搬运与堆积：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。胶体沉积物的特征：常呈钟乳状、肾状、豆状、胶冻状等；常具贝壳状断口；多为含水矿物，且含水量很不固定；其化学成分也不够固定；常具离子交换性及吸附性；常失水干裂老化或重结晶生物的搬运和沉积作用有两种方式：〔1〕生物通过新陈代谢作用，在其生活过程中不断地从周围介质中吸取一定的物质成分，从而把一些元素富集起来。〔2〕由于生物作用而引起的周围介质条件的改变，从而影响某些物质的搬运和沉积。沉积分异作用〔Sedimentarydifferentiation〕：母岩风化产物以及其它来源的沉积物，在搬运和沉积过程中按照颗粒大小、形状、比重、矿物成分和化学成分在地表依次沉积下来，称作地表沉积分异作用。机械沉积分异作用〔mechanicalsedimentarydifferentiation〕：碎屑物质在搬运和沉积过程中，根据粒度、密度、形状和成分等特征发生先后沉积的现象。机械沉积分异作用包括：粒度分异；相对密度的分异；形状上的分异，片状碎屑颗粒较粒状碎屑颗粒搬运远；成分分异化学沉积分异作用〔Chemicalsedimentarydifferentiation〕：溶解物质〔包括胶体溶液物质和真溶液物质〕，在搬运和沉积过程中，根据其本身的化学性质〔主要是其在溶液中化学活泼性或溶解度大小〕，从溶液中按一定先后顺序沉淀出来的现象。意义：两种沉积分异作用的结果，就形成了各种类型的机械沉积岩和化学沉积岩以及相应的各种沉积矿产。分异作用进行越彻底，各种类型的沉积岩在成分上和结构上的成熟度就越高，从而越易形成各种沉积矿产。正常沉积作用：正常情况或条件下发生的搬运和沉积作用，这一作用过程是缓慢的、均变的。事件沉积作用：指事件性的、阵发性的或灾变性的搬运和沉积作用。这类作用的发生和开展可能是瞬间的、短暂的，但其作用过程是快速的。沉积后作用：泛指沉积物形成之以后，到沉积岩遭受风化作用和变质作用之前这一演化阶段的所有变化或作用。亦称为广义的成岩作用。成岩作用〔diagenesis〕：沉积物转变沉积岩所发生的一系列变化。后生作用〔catagenesis〕：沉积岩形成以后到遭受风化作用或变质作用以前的变化。埋藏成岩作用〔burieddiagenesis〕：碎屑沉积物随埋深增加，主要由于机械压实作用和化学胶结作用，致使岩石逐渐变致密、孔隙度减小、物性变差等一系列物理和化学变化直到变质作用。同生作用〔syngenesis〕：指沉积物刚刚形成以后而尚与上覆水体相接触时的变化。如‘海解作用’、‘海底风化作用’及‘陆解作用’等。准同生作用〔penesyngenesis〕：主要是指潮上带的疏松碳酸钙沉积物被高镁粒间盐水白云化的作用沉积后作用主要类型：