巖漿巖巖石學(xué)6-8chapter

1、第七章沉積作用與沉積物提綱一、基本概念二、搬運(yùn)作用三、物理沉積作用和碎屑沉積物四、化學(xué)沉積作用和化學(xué)沉積物五、生物沉積作用和生物沉積物六、復(fù)合沉積作用及其沉積物 基本概念搬運(yùn)作用：地表和近地表的巖屑和溶解質(zhì)等風(fēng)化物被外營力搬往他處的過程沉積作用：原始物質(zhì)在地表的搬運(yùn)和沉積，同時涉及搬運(yùn)和沉積過程沉積物：經(jīng)過搬運(yùn)在原始物質(zhì)產(chǎn)地之外堆積形成的沉積物搬運(yùn)作用 沉積物發(fā)生的搬運(yùn)和沉積的地應(yīng)力：主要是流動水和風(fēng)為主，其次是冰川、重力和生物。由于沉積物性質(zhì)的差異，常見的搬運(yùn)方式有：一、機(jī)械搬運(yùn)二、化學(xué)搬運(yùn)三、生物搬運(yùn)機(jī)械搬運(yùn)作用：搬運(yùn)對象：陸源碎屑顆粒搬運(yùn)介質(zhì)：牽引流(Traction current）化

2、學(xué)搬運(yùn)作用：搬運(yùn)對象：溶解于水的化學(xué)物質(zhì)搬運(yùn)介質(zhì)：溶液生物搬運(yùn)作用：搬運(yùn)對象：溶解物質(zhì)、內(nèi)源顆粒物質(zhì)以及部分粘土物質(zhì)搬運(yùn)介質(zhì)：生物(活動)搬運(yùn)對象：陸源碎屑顆粒搬運(yùn)介質(zhì)：牽引流(Traction current）： 符合牛頓流體定律的流體。其搬運(yùn)機(jī)制是流體動能拖曳牽引沉積物一起運(yùn)動，如河流、風(fēng)流和波浪流等。 重力流(gravity flow)： 在重力作用下發(fā)生流動的彌散有大量沉積物的高密度流體。 濁流（turbidites flow） 泥石流 (debris flow)、 顆粒流 (grain flow)、 液化沉積物流 (fluidized sediment flow） 機(jī)械搬運(yùn)(以水為例

3、)流水的機(jī)械搬運(yùn)作用搬運(yùn)方式：推移搬運(yùn)（或滾動搬運(yùn)）推移載荷 懸浮搬運(yùn)懸浮載荷 跳躍搬運(yùn)介于上述二者之間機(jī)械搬運(yùn)和沉積作用：流水把處于靜止?fàn)顟B(tài)的碎屑物質(zhì)開始搬運(yùn)走所需要的流速叫做開始搬運(yùn)流速，開始搬運(yùn)流速要大于繼續(xù)搬運(yùn)業(yè)已處于搬運(yùn)狀態(tài)的碎屑物質(zhì)所需的流速，即繼續(xù)搬運(yùn)流速。一般來說，開始搬運(yùn)流速要大于繼續(xù)搬運(yùn)流速。機(jī)械搬運(yùn)空氣的搬運(yùn)作用只能搬運(yùn)碎屑顆粒搬運(yùn)能力小，以跳躍搬運(yùn)形式為主受地形和地物影響大冰川的搬運(yùn)作用流動方式：塑性流動和滑動搬運(yùn)能力巨大；搬運(yùn)對象：碎屑顆粒沉積位置：雪線以下冰漬物，經(jīng)流水改造，形成冰水沉積機(jī)械搬運(yùn)搬運(yùn)作用河流的搬運(yùn)作用地下水的搬運(yùn)作用海水的搬運(yùn)作用冰川的搬運(yùn)作用風(fēng)的搬

4、運(yùn)作用.(生物搬運(yùn)作用等等)流體的一些基本性質(zhì)層流與紊流（湍流）緩流和急流 1. 層流與紊流（湍流）層流與紊流是流體的兩種流動型態(tài)，英國學(xué)者雷諾（O.Reynolds）首先從實(shí)驗(yàn)中觀察到這一物理現(xiàn)象。 雷諾實(shí)驗(yàn)裝置打開開關(guān)，水箱中的水即沿著玻璃管流出，當(dāng)管中流速較小時，從細(xì)管中流出的“紅水”呈直線狀，不與管中的水流相混合。當(dāng)管中水流流速逐漸增大，達(dá)到一定的值時，細(xì)管中的紅水即向四周擴(kuò)散，使全部水流著色。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以把水流劃分成兩種流動型態(tài)：層流和紊流。層流與紊流 層流（laminar flow）：流體質(zhì)點(diǎn)呈平行線狀有條不紊的運(yùn)動，彼此互不干擾，這是一種緩緩的流動。 紊流（turbul

5、ent flow）：流體質(zhì)點(diǎn)相互干擾、混雜碰撞，運(yùn)動軌跡很不規(guī)則，是一種充滿旋渦的急流。層流與紊流的判別標(biāo)準(zhǔn)是雷諾數(shù)（Reynolds number），以Re表示 ：式中V代表流速，d代表水管直徑，代表流體的粘滯系數(shù)，Re是一個無量綱數(shù)。當(dāng)流速減小，紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲿r的雷諾數(shù)稱為臨界雷諾數(shù)，以Rek 表示。當(dāng)ReRek時，水流為紊流；當(dāng)ReRek時，水流為層流。 據(jù)測定，圓管中水流的Rek2320；河流中水流的Rek=580。 層流與紊流的判別標(biāo)準(zhǔn) 天然河流中的層流與紊流，流線的長度代表流速（據(jù)魯比，1938）2 緩流與急流緩流：水流流速小，水勢平穩(wěn)，它在流動過程中，遇到石塊等障礙物時，上游水面

6、壅高，隨后水流越過障礙物，水面跌落，這種水流稱為緩流。急流：水流流速大，水流湍急，流動過程中，遇到石塊等障礙物時，一涌而過，障礙物上方水面升高，而上游水面不受影響，這種水流稱為急流。緩流和急流是兩種水力現(xiàn)象。緩流和急流的判別標(biāo)準(zhǔn) 緩流和急流的判別標(biāo)準(zhǔn)是弗勞德數(shù)（Froude number），以r表示： V為水流速度，h為水深，g為重力加速度，r是一個無量綱數(shù)。當(dāng)r1時，水流為緩流；r1時水流為急流 弗勞德數(shù)（r）與底形、層理之間的關(guān)系 隨著流水速度的增大，弗勞德數(shù)（r）的改變，會形成不同底形，從而形成不同類型的水流層理。Fr 底形 層理 1 平底（下平底） 水平層理1 沙紋 小型交錯層理1 沙

7、丘 大、中型交錯層理 1 低角度沙丘 楔狀交錯層理 1 平底（上平底） 平行層理 1 逆行沙丘 逆行沙丘層理 1 沖坑、沖槽 水流強(qiáng)度、底形和層理類型之間的關(guān)系如下表 1. 河流的搬運(yùn)作用河流的搬運(yùn)分為機(jī)械搬運(yùn)和化學(xué)搬運(yùn)化學(xué)搬運(yùn)主要是溶解在水中的鹽類和膠體機(jī)械搬運(yùn)主要受流速控制，流速大，搬運(yùn)量大，搬運(yùn)的粒度和重量也增大，因此洪水期能搬運(yùn)大塊巖石搬運(yùn)過程中的機(jī)械分異：由于搬運(yùn)過程中搬運(yùn)物顆粒大小和重量不同，因此在河流中搬運(yùn)方式和距離也不相同，使原來大小混雜輕重不一的顆粒在搬運(yùn)過程中按大小和比重分別聚集河流的搬運(yùn)力下降后，搬運(yùn)物就會沉積下來，由于機(jī)械分異，搬運(yùn)物由重到輕，由大到小依次沉積同一地區(qū)不

8、同時期沉積物也可能有差異，稱為沉積分異，顯示出較好的層理磨圓度和分選性較好河谷內(nèi)沉積物形成心灘、邊灘、河漫灘等河口搬運(yùn)力減小，大量搬運(yùn)物沉積下來，膠體也沉積下來，形成三角形地形，為三角洲2. 地下水的搬運(yùn)作用地下水的動能很小，主要以化學(xué)搬運(yùn)為主地下水的沉積作用以化學(xué)沉積為主，主要是地下水流出地表或滲入巖石孔隙時，壓力降低，溫度變化使溶解的物質(zhì)發(fā)生沉淀泉口沉積：泉華溶洞沉積：石筍、石鐘乳、石柱鐘乳石縫隙沉積：方解石脈、石英脈3. 海水的搬運(yùn)和沉積作用分為機(jī)械搬運(yùn)和化學(xué)溶運(yùn)海浪機(jī)械搬運(yùn)：可將海底沙礫帶到岸上，也可將岸上沙礫帶入海內(nèi)，使沙礫經(jīng)歷反復(fù)磨圓和分選潮汐搬運(yùn)隨潮水高而搬運(yùn)力大，隨海水加深而搬

9、運(yùn)力減小洋流搬運(yùn)物小，距離大海洋是主要的沉積場所，包括機(jī)械、化學(xué)和生物沉積作用濱海帶：以粗砂和礫石為主，分選和磨圓性好，礫石為扁圓體，具斜層理、不對稱波痕、泥裂、足跡和雨痕等，生物少淺海帶：以砂、粉砂和泥質(zhì)沉積為主，磨圓度好，有明顯層理，且以水平層理為主，層面上可見波痕，有大量生物遺體；也有大量生物和化學(xué)沉積半深海和深海：以泥質(zhì)和生物殘屑為主，包括海底火山噴出物，以及錳結(jié)核等波痕海進(jìn)和海退 不同的沉積序列4. 冰川的搬運(yùn)和堆積特點(diǎn)：純機(jī)械搬運(yùn)堆積，分選性差，不具層理；磨圓性差，多棱角，冰川擦痕顯著；有少量植物孢子和花粉Moraine 冰磧物Recessional 后退Outwash 冰水沉積G

10、round morine 底磧物鼓丘：由于冰運(yùn)物過多并受冰床基巖阻擋，冰運(yùn)物停積而成。長軸與冰川流動方向一致，平面上呈蛋形，前后二坡不對稱，迎冰面陡，背冰面緩蛇形丘：冰川下部的冰融隧道中的流水沉積體，當(dāng)冰川消融后，被冰水搬運(yùn)物隨即堆積下來了鼓丘蛇形丘5. 風(fēng)的搬運(yùn)和沉積作用風(fēng)運(yùn)物有懸浮、滑動和滾動等方式在一定風(fēng)力下，不同粒度的物質(zhì)有不同的搬運(yùn)方式；風(fēng)力越大，能搬運(yùn)的物質(zhì)就越大風(fēng)的搬運(yùn)作用具有分選性和磨圓性沙丘：由推運(yùn)物和躍運(yùn)物停積而成，形成風(fēng)成沙黃土：由懸運(yùn)物沉積形成，主要為粉砂和塵土，灰黃色或黃棕色無層理，但垂直節(jié)理發(fā)育，含大量易分解的礦物牽引流的沉積作用其他流體的沉積作用碎屑沉積物和碎屑結(jié)

11、構(gòu)碎屑沉積物的成熟度物理沉積作用和碎屑沉積物 牽引流低粘度、低密度的水流，如一般的河流、海洋沿岸流、潮汐流等，其物理沉積作用在很大程度上取決于它對底載荷的牽引。 顆粒被水流牽引時的具體搬運(yùn)方式（滾動、跳躍、懸?。┦芰魉伲ɑ蛄鲬B(tài)）和顆粒的大小、密度和形態(tài)控制。1. 牽引流的沉積作用0.001 0.01 0.1 1礫砂粉砂泥0.005mm0.05mm2mm滾動跳躍懸浮膠體石英、長石、巖屑牽引流搬運(yùn)方式的主控因子顆粒磨蝕作用與細(xì)粒化作用牽引流的分選作用（sorting）有利于分選的因素:長距離搬運(yùn)；在大體相同的水動力條件下原地淘洗；緩慢的沉積速率；沉積環(huán)境平穩(wěn)。西部淘金牽引流沉積物的構(gòu)筑方式和垂向序

12、列對于低密度水流：高流態(tài)低流態(tài)平行層理交錯層理水平層理塊狀沉積物2. 其他流體的沉積作用風(fēng)暴流沉積作用：竹頁狀灰?guī)r濁流沉積作用：鮑馬序列風(fēng)和冰川的沉積作用蘇州西山島上的竹頁狀灰?guī)r密度流鮑瑪序列是濁積巖的一典型沉積序列，由A.B.C.D.E五段構(gòu)成。A段：底部遞變層段，主要由砂巖組成，近底部含礫石。粒度下粗上細(xì)，發(fā)育正遞變層理，底面見槽模及溝模。它是濁流能量逐漸減弱，遞變懸浮沉積的產(chǎn)物B段：下平行紋層段，與段為漸變關(guān)系，比段細(xì)主要為中砂和細(xì)砂，含泥質(zhì)，具水平層理。若B段為底，底部可見沖刷面C段：變形波紋層段，以粉砂為主，有細(xì)砂和泥質(zhì)可見波紋層理、包卷層理及滑塌變形層理D段：上水平紋層段，主要由泥

13、質(zhì)粉砂巖和粉砂巖構(gòu)成，具斷續(xù)水平層理E段：塊狀泥巖段，主要為泥巖，具塊狀層理。上述序列說明，從A段E段是濁流流動強(qiáng)度及懸浮沉積物沉積速度由強(qiáng)逐漸減弱的過程。風(fēng)暴流沉積作用定義：風(fēng)暴流是由風(fēng)暴浪將松散沉積物擾起形成的一種紊亂性碎屑物密度流。海水搬運(yùn)作用的一種，受風(fēng)速影響大從流體類型上，風(fēng)暴流實(shí)際是低密度水流因牽引了過多的懸浮物質(zhì)向密度流轉(zhuǎn)化的結(jié)果沉積物的種類：陸源碎屑、粘土、生物碎屑、碳酸鹽泥晶等3. 碎屑沉積物和碎屑結(jié)構(gòu)碎屑結(jié)構(gòu)：粒度、分選度、圓度、支撐類型和孔隙等碎屑沉積物的結(jié)構(gòu)總稱為碎屑結(jié)構(gòu)，是指在一定動力條件下共生在一起的碎屑顆粒所具有的內(nèi)在形貌特征的總和，主要受物理沉積作用的支配粒度1

14、 0.1 0.01 0.001礫砂粉砂泥0.005mm0.05mm2mm粒度是碎屑結(jié)構(gòu)的主要分類標(biāo)準(zhǔn)！沉積物中粒狀碎屑的粗細(xì)程度分選度指粒狀輕礦物碎屑大小的均勻程度是衡量粒度累積分異強(qiáng)度的重要指標(biāo)！磨圓度指碎屑外表棱角被磨平的程度或表面的光滑程度是顆粒累積磨蝕強(qiáng)度的重要指標(biāo)！支撐類型指沉積物所受壓力在沉積物內(nèi)部的分布狀況涉及基質(zhì)和較大顆粒的相對含量孔隙沉積物中未被固態(tài)物質(zhì)占據(jù)的空間稱為孔隙，一般是原生孔隙是地下水、天然氣和石油等地運(yùn)移通道和儲存場所4. 碎屑沉積物的成熟度 成分成熟度（礦物成熟度）：碎屑物質(zhì)在風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積過程中，不穩(wěn)定成分被分解，穩(wěn)定成分被富集的程度；換言之，碎屑巖在成分上

15、接近最終產(chǎn)物的程度結(jié)構(gòu)成熟度：碎屑巖在結(jié)構(gòu)上接近最終產(chǎn)物的程度；指碎屑沉積物與無基質(zhì)、分選、磨圓都極好的終極狀態(tài)的接近程度。 真溶液的沉積作用 膠體溶液的沉積作用 化學(xué)沉積物和化學(xué)結(jié)構(gòu)二、化學(xué)沉積作用和化學(xué)沉積物1. 真溶液的沉積作用：溶解度 易溶礦物溶解和沉淀的控制因素： 芒硝、石鹽、鉀鹽、石膏等等蒸發(fā)礦物 難溶礦物溶解和沉淀的控制因素： 氧化物、鈣鎂鐵碳酸鹽、硫化物、硅酸鹽等，溶解度受溶液的PH值、氧化還原電位(Eh)和溫壓條件等影響很大 膠體：帶電的離子團(tuán) 不易分解的物質(zhì)細(xì)粒，顆粒小、表面積大會造成吸附電荷的局部不平衡。 膠體被中和就會從溶液中沉淀出來形成凝膠體膠體的絮凝作用。如入?？诘?/p>

16、三角洲沉積物中的硅質(zhì)結(jié)核、大洋底的錳結(jié)核等。2. 膠體溶液的沉積作用 化學(xué)沉積巖低溫低壓下的結(jié)晶巖 蒸發(fā)巖、硅華、泉華、石灰華、鐘乳石等 3. 化學(xué)沉積物和化學(xué)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)： 非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu) 單純由化學(xué)沉積作用形成的沉積物，比如泉華、鐘乳石等生物沉積作用方式或途徑 生物沉積物三、生物沉積作用和生物沉積物生物沉積作用方式或途徑生物化學(xué)：生物體本身對沉積物的貢獻(xiàn) 改變環(huán)境的物化條件：生命過程改變環(huán)境機(jī)械捕集或粘結(jié)：主要指低等藻類原地生物遺體、遺跡及其相關(guān)產(chǎn)物構(gòu)成的沉積物，如生物礁、藻疊層等。生物沉積物泥晶：泥級大小的細(xì)微碳酸鹽質(zhì)點(diǎn)自生顆粒：沉積盆地內(nèi)經(jīng)由化學(xué)、生物、機(jī)械或它們的復(fù)

17、合作用形成的粒度不少于粉砂級的礦物集合體或單晶四、復(fù)合沉積作用及其沉積物 由物理、化學(xué)和生物沉積作用共同實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)遷移和聚積過程。這種沉積物由泥晶和自生顆粒組成。自生顆粒 生物碎屑 內(nèi)碎屑 鮞粒 團(tuán)粒 凝灰石 核形石 自生顆粒 生物碎屑: 各種各樣的化石顆粒 自生顆粒 內(nèi)碎屑: 碳酸鹽巖碎屑顆粒自生顆粒 鮞粒：由核心和包殼組成的球形或橢球形顆粒其核心可以是陸源碎屑（石英、長石）、內(nèi)碎屑、生物碳酸鹽顆粒等。包殼是由化學(xué)沉淀形成的微晶碳酸鹽礦物，呈同心狀或放射狀排列所組成的。自生顆粒 團(tuán)粒：由生物凝聚作用形成的藻團(tuán)粒和糞團(tuán)粒其鑒定標(biāo)志是無核心、外形不規(guī)則（區(qū)別于鮞粒）；通常具有暗色的泥晶邊，邊緣不切割內(nèi)部顆粒（依此區(qū)別于內(nèi)碎屑）。自生顆粒 凝塊石：由低等藍(lán)綠藻等生物粘結(jié)形成的顆粒內(nèi)部