(巖石學(xué)課件)第十五章-搬運作用15

第十五章搬運、沉積作用與碎屑物第十五章搬運、沉積作用與碎屑物三、機械搬運與沉積作用（一）牽引流搬運與沉積作用

1.水的機械搬運與沉積作用三、機械搬運與沉積作用（一）牽引流搬運與沉積作用（3）碎屑物沉降速度

斯托克斯（G.G.Stokes，1850）沉降公式：

（實驗條件：實驗室、靜水、恒溫20℃、球體＜0.1mm、粘度、密度不變）。

ν——球體沉降速度g——重力加速度

r——球體半徑μ——水的粘度

ρs、ρ——球體和水的密度意義：

1）當(dāng)介質(zhì)、碎屑一定后，顆粒直徑與沉降速度呈正相關(guān)。

2）當(dāng)介質(zhì)、粒度一定后，顆粒密度與沉降速度呈正相關(guān)。

故自然界中，大而輕的常與小而重的顆粒沉積在一起。

3）可以進行粒度分析——莎巴寧法（吸管法）。

魏德爾認(rèn)為碎屑是不規(guī)則的顆粒，沉降速度應(yīng)改為：

νp——

碎屑沉降速度g——重力加速度

rp——碎屑半徑μ——

水的粘度

ρs、ρ——

碎屑和水的密度

兩個公式比較：

νp=64%ν

比較后看出，碎屑顆粒因形狀不規(guī)則，表面積增大，沉降速度僅為規(guī)則顆粒的64%。

實驗證明，當(dāng)體積相同時，假定球形顆粒的沉速為100，則橢球為84～61，立方體為74，長柱體為50，片狀為80～38。片狀顆粒搬運最遠，與泥沙在一起。（3）碎屑物沉降速度2.風(fēng)的機械搬運與沉積作用是僅次于水的搬運與沉積介質(zhì)?？梢詫?nèi)陸砂塵搬運到海洋，也可以將海灘砂搬運到內(nèi)陸。僅能搬運碎屑。密度和粘滯性小于水。

ρw=1000kg/m3，ρa=1.22kg/m3，（15℃）在相同流速里，風(fēng)搬運的粒度約為水體的1/30，大大小于水體。一般僅搬運砂級以下顆粒，故往往礫石滯留于原地，粗砂靠近物源地。作用的空間范圍大，從低處到高處。2.風(fēng)的機械搬運與沉積作用是僅次于水的搬運與沉積介質(zhì)。搬運方式（1）跳躍：占70～80%，一般是＜0.5mm顆粒，尤其細砂（0.2～0.3mm）最為活躍，呈弓形軌跡，角度一致（10°～16°）。

（2）蠕動（滾動）：＜20%，一般是0.5～2mm，更大的顆粒一般原地不動。跳躍和蠕動的搬運距離近，多在源地附近堆積形成砂丘。

（3）懸浮：＜10%，小于0.2毫米的顆粒，可搬運很遠?？諝饷芏刃?，風(fēng)速變化快，搬運的砂粒粒徑范圍窄，一旦減速便沉積，故顆粒大小較均勻——分選好。顆?；钴S，碰撞較多，表面較圓，具“沙漠漆”。形成大型交錯層理，層系厚度達幾十厘米～幾米。沉積：（1）風(fēng)速降低。（2）遇障礙。莫斯（A.J.Moss，1963）“推移障礙”：松散砂粒容易移動，一旦聚集、彼此相靠，便穩(wěn)定下來形成沙丘。供給不足時，迎風(fēng)坡遭侵蝕，背風(fēng)坡沉積，導(dǎo)致沙丘向

前移動；當(dāng)砂粒足量供給時，迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡均有沉積。砂丘遷移示意圖風(fēng)成砂的跳躍軌跡（R.A.Bagnold，1941）搬運方式砂丘遷移示意圖風(fēng)成砂的跳躍軌跡（R.A.Bagnol3.沉積分異作用是指依據(jù)沉積物的物理、化學(xué)性質(zhì)有規(guī)律地依次沉積。具體分為機械沉積分異作用、化學(xué)沉積分異作用。機械沉積分異作用

碎屑物隨流速和運移能力降低，按其物理特性（大小、形狀、比重等）在地表依次沉積。（1）顆粒大小

水流方向

礫巖砂巖粘土巖

（2）形狀粒狀近源沉積，片狀遠源沉積，常與粘土沉積一起，沉積巖層面常見白云母碎片。（3）比重粒度相同時，重者先沉積。粒度不相同時，比重大而體積小者可以與比重小而體積大者沉積一起，例如金、鋯石等重礦物與石英砂堆積。

碎屑物質(zhì)在流水搬運過程中的變化：隨著碎屑物質(zhì)被搬運的時間和距離增長，不穩(wěn)定成分逐漸變少、粒度逐漸變小、圓度逐漸變好、球度有所增高。3.沉積分異作用是指依據(jù)沉積物的物理、化學(xué)性質(zhì)有規(guī)律地依次沉碎屑湖泊沉積的理想模式

（據(jù)特溫霍費爾，1932）

現(xiàn)代青海湖沉積物分布

（據(jù)中國科學(xué)院蘭州地質(zhì)研究所，1979）

碎屑湖泊沉積的理想模式

（據(jù)特溫霍費爾，1932）現(xiàn)代青海（二）沉積物重力流搬運與沉積作用

是指介質(zhì)里含有大量沉積物質(zhì)，呈懸浮態(tài)（自懸?。└呙芏扰c介質(zhì)混合一起，在重力下沉積物沿斜坡由高處向低處運移，沉積物處于主動狀態(tài)。例如泥石流、濁流等。沉積物重力流是一種密度流。密度流還包括海洋因溫度差異形成的寒流、等深流，因鹽度差異形成的鹽水楔等。1.分類米德爾頓和漢普頓根據(jù)顆粒的支撐機理和堆積的沉積物類型，將沉積物重力流分成泥石流、顆粒流、液化沉積物流和濁流。（二）沉積物重力流搬運與沉積作用是指介質(zhì)里含（1）泥石流（碎屑流）

水介質(zhì)中含有大量的粘土和砂（水含量僅40～60%），高度混合，形成具有一定密度和支撐強度（屈服強度）的載體（砂泥漿），將礫石、巖塊懸浮搬運。如含礫泥巖。（2）顆粒流

介質(zhì)中主要含有砂粒，少量粘土和礫石，由于顆粒之間相互碰撞產(chǎn)生的支撐應(yīng)力，使顆粒懸浮于流體中。例如：西部地區(qū)的巖塊崩塌流、雪崩流（底部氣墊、前部氣浪）；

火山碎屑流（底部氣墊、前部氣浪）；風(fēng)成砂丘突然崩塌，沿坡體形成的砂流；水底坡度變陡地帶，沉積物因斷層、地震或暴風(fēng)浪的強烈震動作用，崩落、液化，高速向深處流動形成的流體。（1）泥石流（碎屑流）（3）液化沉積物流當(dāng)碎屑緩慢堆積時，其重量由下覄沉積物所支撐，孔隙壓力等于靜水壓力。負(fù)荷增大，孔隙減小，孔隙水向側(cè)方擠壓出去，達到固結(jié)。當(dāng)大量碎屑快速堆積，下覄沉積物難以支撐上覆急劇增加的重量，部分碎屑重量傳遞給孔隙流體，孔隙壓力大于靜水壓力，形成超孔隙壓力，使顆粒懸浮、“沸騰”、液化，形成高密度流體。礫石孔隙大，粉砂、粘土凝聚性較好，不易形成超孔隙壓力。液化沉積物流常發(fā)育于中細碎屑巖中。（4）濁流

沉積物靠紊流或由紊流的向上分力（上舉力）支撐懸浮，在重力作用下搬運，與介質(zhì)組成高密度流體。如礫、砂、泥的沉積組合體。引發(fā)原因：地震、海嘯、暴風(fēng)浪、構(gòu)造運動等震動、或失重。濁流、紊流與沉積物懸浮三者相互作用、互相影響。三者關(guān)系為：紊流沉積物懸浮濁流擾動作用重力作用紊流作用（3）液化沉積物流紊流沉積物懸浮濁流擾動作用重力作用紊流作用2.濁流內(nèi)部構(gòu)造一般分為三部分：

頭部：呈舌狀、比體部厚，粒度最粗、密度最高、流速最快，侵蝕能力最強，沖刷痕與刻痕發(fā)育，以侵蝕搬運為主。

體部：厚度較均勻，粒度較細，密度降低，流速減緩。

尾部：厚度迅速變薄，粒度變細，密度最低，流速減緩，以沉積作用為主。高速濁流內(nèi)部劃分圖

（G.V.MiddletonandM.A.Hampton，1973）2.濁流內(nèi)部構(gòu)造高速濁流內(nèi)部劃分圖

（G.V.Middlet3.濁流發(fā)育階段鮑瑪（A.H.Bouma，1962）提出四個發(fā)育階段：

a.三角洲階段：河流將大量沉積物帶到湖、海盆地，堆積成三角洲。

b.滑動階段：因某種作用震動，開始液化，整體向下方緩慢滑移，隨著水量增加，速度加快。

c.流動階段：流體速度加快，內(nèi)部出現(xiàn)速度分層，粗粒涌向前端。

d.濁流階段：沉積物與水高度混合，形成懸浮態(tài)高密度流體，隨流動速度加快，沖刷、侵蝕下部物質(zhì)，增大規(guī)模。內(nèi)部分層。平面為錐形或扇形堆積體。具有高濃度懸浮沉積物的河流（H.S.Bell，1942）突發(fā)高速型濁流的形成示意圖

（A.H.Bouma，1962）風(fēng)暴流沉積形成的理想成因示意圖類理想的風(fēng)暴巖垂向?qū)有颍〒?jù)艾格爾，1982）3.濁流發(fā)育階段具有高濃度懸浮沉積物的河流（H.S.Bell4.鮑馬層序粒度分層編號鮑馬層序分段（1962）解釋泥E內(nèi)濁流沉積（一般為頁巖）深海沉積作用或細粒的、低密度濁流沉積作用粉砂D上平行紋層（水平層理）？？？？？C波紋、波狀、包卷交錯層理下降流動體制的下部

細砂粗砂底部含礫石B下平行紋層（平行層理）上升流動體制形成的平坦床沙A塊狀、粒序?qū)永淼撞堪l(fā)育侵蝕沖刷面上升流動體制快速沉積作用或流沙形成（？）4.鮑馬層序粒度分層鮑馬層序分段解釋泥E內(nèi)濁流沉四、化學(xué)搬運與沉積作用（一）膠體搬運與沉積作用

100%

膠體溶液

真溶液

0%AlFeMnSiO2P2O5CaCO3CaSO4NaClMgCl2溶解度四、化學(xué)搬運與沉積作用（一）膠體搬運與沉積作用溶解度

溶解度低的Fe、Mn、Al、Si等組分，常呈膠體形式搬運與沉積。1.膠體特征（1）質(zhì)點小。1~100um，大于真溶液——擴散能力弱，

小于懸浮顆?！皇苤亓τ绊?。（2）帶電荷。表面積大，吸附離子帶有電荷，成為正膠體或負(fù)膠體。自然界常見的膠體有：正膠體負(fù)膠體Al(OH)3、Fe(OH)3、Cr(OH)3、

Ti(OH)3、Ce(OH)3、

Cd(OH)3、CuCO3、MgCO3、CaF2PbS、CuS、CdS、As2S3、Sb2S等硫化物；S、Au、Ag、Pt、粘土質(zhì)膠體、腐殖質(zhì)膠體SiO2、SnO2、MnO2、V2O5、溶解度低的Fe、Mn、Al、Si等組分，常呈

（3）吸附性強粒度小、表面積大、具有很強的選擇性吸收。通常正膠體吸附各種酸根以及絡(luò)陰離子團，負(fù)膠體常吸附各種金屬離子，例如：

粘土膠體吸附：Au、Ag、K、Hg、V、Pt等

SiO2膠體吸附：放射性元素

Fe膠體吸附：V、P、As等

Mn膠體吸附：Co、Cu、Ni、Ag、W、Hg等。（3）吸附性強2.膠體凝聚沉積以及沉積物特征膠體凝聚沉積作用，稱為膠凝作用或絮凝作用。（1）膠體凝聚沉積原因：

1）正、負(fù)膠體相遇，電性中和。是海（湖）粘土巖形成的重要原因之一。

如：2Al2O3·nH2O+4SiO2·nH2OAl4（Si4O10）（OH）8+nH2O

正膠體負(fù)膠體高嶺石凝膠體

2）膠體溶液里加入電解質(zhì)，電性中和。河流攜帶的含有金屬陽離子的負(fù)膠體與海水、湖水相遇后，沉積在三角洲地帶，脫水后成為沉積巖或沉積礦產(chǎn)。例如：河流搬運的Si、Al、Fe、Mn等膠體物質(zhì)進入海洋后大都在近岸地區(qū)迅速下沉。目前世界上發(fā)現(xiàn)的海相沉積大型鐵、錳、鋁等礦床都是膠體凝聚沉積而成。2.膠體凝聚沉積以及沉積物特征

3）蒸發(fā)作用使膠體溶液濃縮，增加膠體粒子的碰撞幾率，形成膠體團下沉。如干燥氣候下湖泊、河漫灘水體干涸時，泥質(zhì)類的沉積，主要由此原因引起。

4）pH值、Eh值的影響有些膠體沉積要求具備一定的pH或Eh值，若不滿足，即使有異性電荷的電解質(zhì)或膠體混合，也不發(fā)生沉淀。例如：SiO2和Al2O3膠體，在pH值4.5～5.2可中和生成高嶺石，如果不滿足，即使兩種膠體混合也不發(fā)生沉淀。即高嶺石在酸性介質(zhì)中凝聚，蒙脫石在堿性介質(zhì)中凝聚。對于兩性膠體影響顯著，例如Al(OH)3，酸性環(huán)境帶正電荷，堿性環(huán)境帶負(fù)電荷。

5）腐殖酸的保護自然界大量存在的腐殖酸本身易于水化，成為穩(wěn)定膠粒，常與金屬氫氧化物膠體結(jié)合生成螯合物，起到“護膠作用”，提高了金屬氫氧化物膠體的搬運能力。如河水中搬運的Fe、Mn、Al氫氧化物膠體以及硫化物膠體較多，而河流中沉積的膠體沉積物較少。3）蒸發(fā)作用（2）膠體沉積物特征

1）未脫水時呈凝膠狀、凍狀，成巖后具貝殼狀斷口。

2）脫水后具龜裂紋，裂隙發(fā)育，敲擊后碎屑易顯棱角。

3）呈放射狀、扇狀、鮞狀、腎狀、以及結(jié)核狀等結(jié)構(gòu)，重結(jié)晶后具微晶結(jié)構(gòu)。

4）產(chǎn)狀常為結(jié)核狀、透鏡狀、層狀產(chǎn)出。

5）吸附能力與離子交換能力強，導(dǎo)致其顏色、化學(xué)成分不定。（2）膠體沉積物特征（二）真溶液搬運與沉積作用母巖風(fēng)化產(chǎn)物中以真溶液搬運與沉積的物質(zhì)主要是溶解度高的Cl、S、K、Na、Ca、Mg等組分，常呈離子形式溶于水中。其溶解或沉淀晶出的控制因素是溶解度（溶度積），只有當(dāng)離子濃度大于或等于其溶解度時，才能晶出。因此，溶解度大的物質(zhì)不容易沉淀，溶解度小的首先沉淀。影響真溶液搬運、沉積（溶解度）的因素較多，如pH值、Eh值、溫度、壓力和CO2含量等，尤其是對溶解度較小的Si、Al、Fe、Mn等的影響更為明顯。

1.pH值（1）溶解度隨pH值增高而增高。如SiO2在堿性條件易溶解搬運，酸性條件易沉淀。（2）溶解度隨pH值增高而降低。如CaCO3弱堿性環(huán)境沉淀。Fe2+pH＞5.5～7時沉淀，其氫氧化物在堿性條件易沉淀，酸性條件易溶解搬運。因此，常見石英與方解石、鐵質(zhì)礦物之間的交代。25℃時，pH值與方解石、非晶質(zhì)SiO2和石英

的溶解度關(guān)系圖（Blatt，1972）（二）真溶液搬運與沉積作用25℃時，pH值與方解石、非晶質(zhì)S（3）溶解度隨pH值增高而變化。如Al2O3溶液pH值為4～7時沉淀，＜4或＞7時均不能沉淀。2.Eh值主要影響變價元素（Fe、Mn）的溶解度。氧化條件下易形成高價氧化物或氫氧化物，而還原條件下形成低價氧化物或氫氧化物。低價化合物的溶解度高出高價化合物幾百～幾千倍，故Fe、Mn等變價元素在還原條件易溶解搬運，在氧化條件易沉淀。3.溫度溫度升降影響蒸發(fā)作用，影響Cl、S、Na、K、Mg等溶解度大的鹽類物質(zhì)的溶解與沉淀。只有在干熱、蒸發(fā)的條件下，沉積形成石膏、硬石膏、鈉鹽等，稱為蒸發(fā)巖。4.CO2含量主要影響碳酸鹽類礦物的形成。環(huán)境溫度高、壓力低時，溶液中CO2含量少，溶解度小，碳酸鹽類礦物易沉淀；相反，則易搬運。如泉水口碳酸鹽類沉淀物的形成。海湖中，上部水體CaCO3易沉淀晶出方解石礦物，但是，下部水體方解石則易溶解，方解石晶出后，重力下沉將遭受溶解。使方解石全部溶解的最大可能深度，稱為CaCO3補償深度（CCD），其下部將沒有方解石沉淀物的堆積。注：現(xiàn)代海洋CaCO3的補償深度約為4000~5000m。（3）溶解度隨pH值增高而變化。（三）化學(xué)沉積物與結(jié)構(gòu)1.化學(xué)沉積物是指由化學(xué)方式形成的沉積物。既包括直接從溶液中晶出的物質(zhì)，如鹽類礦物，也包括后期改造形成的礦物，如重結(jié)晶或交代形成。起膠結(jié)作用的稱為膠結(jié)物，不起膠結(jié)作用的稱為自生礦物。2.化學(xué)結(jié)構(gòu)（結(jié)晶結(jié)構(gòu)）其晶出方式與巖漿相近，故有很多相近點（環(huán)境不同）。結(jié)構(gòu)命名方法與巖漿巖相同，如：非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)；自形、半自形、它形；等粒、不等粒，似斑狀；

粗晶結(jié)構(gòu)、中晶結(jié)構(gòu)、細晶結(jié)構(gòu)、微晶結(jié)構(gòu)（粒度劃分等同于碎屑結(jié)構(gòu)）等。（三）化學(xué)沉積物與結(jié)構(gòu)1.化學(xué)沉積物（四）化學(xué)沉積分異作用在沉積過程中，由于各種元素和化合物的化學(xué)性質(zhì)差異，導(dǎo)致不同組分先后沉積的過程。（四）化學(xué)沉積分異作用五、生物搬運與沉積作用

是指在生物的生命活動中，以直接或間接方式進行的物質(zhì)遷移和聚集作用。特點：

歷史悠久（35億年、澳大利亞疊層石）

分布廣泛（地下1000m以上到地表）

繁殖迅速（藻類、菌類等）

作用重要（硅藻、鐵藻、泥晶方解石）五、生物搬運與沉積作用是指在生物的生命活動（一）直接作用生物通過光合作用、新陳代謝，吸收大氣、水、巖石圈層里的N、P、O、C、Ca、Mg、Si以及U、Au、Ag等組分，組成生物肌體和骨骼，隨沉積環(huán)境演變而遷移，死亡后堆積，形成某些組分的遷移和富集。

有機體（軟體）轉(zhuǎn)化為石油、天然氣、油頁巖、泥炭和煤等。硬體部分則與沉積物混雜堆積，形成巖石，如生物碎屑灰?guī)r、礁灰?guī)r、硅藻土（巖）等。（一）直接作用（二）間接作用

1.生物化學(xué)作用生物的生命活動，改變環(huán)境的物理化學(xué)條件（pH值、Eh值），進而影響了物質(zhì)的溶解度、膠體粒子電性、離子團等性質(zhì)，發(fā)生組分的遷移或聚集作用。如藍綠藻類光合作用消耗CO2，使pH值上升，有利于碳酸鹽類物質(zhì)沉積。如生物腐爛、分解后產(chǎn)生大量H2S、NH3、CH4、H2氣體，造成還原條件，有利于變價元素、金屬硫化物搬運等。

2.生物物理作用（1）藻類的粘結(jié)作用生物分泌粘液，捕獲、粘結(jié)水體中細小沉積物質(zhì)點，如CaCO3質(zhì)點，形成疊層石等。（2）生物障積作用由于生物肢體阻礙了介質(zhì)流速，使介質(zhì)攜帶的沉積物質(zhì)沉積在后面，如珊瑚、海湖底的植物等。（二）間接作用六、復(fù)合搬運與沉積作用

是指沉積物經(jīng)過物理、化學(xué)和生物的共同作用下形成。如盆地里的沉積物（內(nèi)碎屑、鮞粒、生物碎屑），前期以化學(xué)、生物化學(xué)和生物作用沉積，后期可能遭受流體沖刷、侵蝕改造破壞，形成大碎屑——自生顆粒和小碎屑——泥晶/微晶基質(zhì)，或在原地沉積，或搬運到異地沉積，其過程與陸源碎屑相似，屬于機械搬運和沉積作用，可以用流體力學(xué)機理分析巖石形成過程。

將碎屑巖研究方法引入化學(xué)巖和生物化學(xué)巖中，尤其是在碳酸鹽巖研究中——?？耍‵olk，1962）。六、復(fù)合搬運與沉積作用是指沉積物經(jīng)過物理、第十六章沉積期后第十六章沉積期后一、沉積期后階段劃分方案PyxИН，1958Chilingar，1967路風(fēng)香，2002劉寶珺，1980同生作用成巖作用早期成巖作用同生作用成巖作用早期成巖作用同生作用同生作用成巖作用早期成巖作用淺埋成巖作用成巖作用后生作用進后生作用（向變質(zhì)過渡）晚期成巖作用變生成巖作用晚期成巖作用深埋成巖作用后生作用退后生作用（向風(fēng)化過渡）表生成巖作用表生成巖作用表生成巖作用一、沉積期后階段劃分方案PyxИН，1958Chilinga（一）同生作用沉積物沉積后，不再進入搬運狀態(tài)，在沉積盆地底部、水固界面處發(fā)生的一系列物理、化學(xué)、生物作用。環(huán)境特點：

1.底層水2.水介質(zhì)一般為酸性、氧化條件

3.開放系統(tǒng)4.溫度低、壓力小

5.細菌作用較強同生作用示意圖(劉寶珺，1980）海面

浪基面

沉積物表面底層水海水（一）同生作用同生作用示意圖(劉寶珺，1980）海面

浪基（二）成巖作用沉積物被覆蓋后，脫離沉積環(huán)境，隨著溫度、壓力增大，孔隙減小，由松散沉積物轉(zhuǎn)為固結(jié)巖石的作用。環(huán)境特點：

1.孔隙水、軟泥水2.水介質(zhì)一般為堿性、還原條件

3.封閉系統(tǒng)4.溫度、壓力增高

5.細菌及有機質(zhì)發(fā)生分解淺埋成巖作用示意圖（劉寶珺，1980）海水海面孔隙水（二）成巖作用淺埋成巖作用示意圖（劉寶珺，1980）海水海面（三）后生作用已固結(jié)沉積巖繼續(xù)被埋藏，溫度、壓力進一步增高，直到巖石發(fā)生變質(zhì)之前發(fā)生的作用。環(huán)境特點：

1.上升水2.水介質(zhì)一般為堿性或中性、還原氧化條件

3.開放系統(tǒng)4.溫度、壓力很高5.一般無細菌作用（四）表生成巖作用沉積巖隨地殼運動，再次回升到潛水面以下的近地表部位，與滲流、潛流發(fā)生的作用。環(huán)境特點：

1.滲流水、潛流水2.水介質(zhì)一般為酸性、氧化條件

3.開放系統(tǒng)4.溫度、壓力較小5.有細菌參與作用（三）后生作用二、主要成巖作用及其特點

主要有壓實作用、壓溶作用、膠結(jié)作用、交代作用、溶蝕作用、重結(jié)晶作用等。二、主要成巖作用及其特點主要有壓實作用、壓溶作用、膠（一）壓實作用/壓固作用沉積物質(zhì)在上覆沉積物和水體的重壓下，排出水分、減小孔隙、體積縮小，實現(xiàn)緊密堆積的過程。在此過程里，松散沉積物轉(zhuǎn)化為巖石。弱強

質(zhì)地較軟的顆粒：壓彎、壓扁、變形。質(zhì)地較硬的顆粒：位移、旋轉(zhuǎn)、斷裂。（一）壓實作用/壓固作用（二）壓溶作用在壓力（上覆靜水壓力、構(gòu)造應(yīng)力）作用下，沉積物（巖）顆粒之間發(fā)生溶解的作用。溶解出的物質(zhì)進入粒間溶液，或在顆粒附近壓力較低處沉淀晶出（次生加大），或遷移別處。隨著壓力增大，顆粒接觸關(guān)系表現(xiàn)為：點接觸面接觸凹凸接觸縫合線接觸

地質(zhì)意義：根據(jù)顆粒接觸關(guān)系，推測沉積物（巖）受壓程度。砂巖的縫合線構(gòu)造灰?guī)r縫合線切割海百合及腕足介殼（二）壓溶作用砂巖的縫合線構(gòu)造灰?guī)r縫合線切割海百合及腕足介殼石英砂巖里砂粒壓溶過程圖壓溶成因石英砂巖里砂粒壓溶過程圖壓溶成因（三）膠結(jié)作用指由孔隙溶液沉淀晶出的化學(xué)物質(zhì)，將松散沉積物粘結(jié)成固體的作用。注：

1.沉淀晶出的物質(zhì)起膠結(jié)作用時，稱為膠結(jié)物。

2.沉淀晶出的物質(zhì)不起膠結(jié)作用時，稱為自生礦物。

3.粘土雜基也可以起膠結(jié)作用，但不能稱為膠結(jié)物。1.膠結(jié)物的成分常見有硅質(zhì)、石英、方解石、赤鐵礦、粘土、海綠石、石膏等。通常一種巖石里只有一種膠結(jié)物，有時有多種。在碳酸鹽巖里，方解石膠結(jié)物又稱為亮晶膠結(jié)物。地質(zhì)意義：根據(jù)膠結(jié)物成分，推測孔隙水的鹽度、pH值、Eh值等環(huán)境特征。（三）膠結(jié)作用2.膠結(jié)類型指顆粒與填隙物間的關(guān)系。（1）基底式膠結(jié)顆粒少，填隙物數(shù)量多，顆粒呈漂浮狀態(tài)，互不接觸。屬于雜基/泥晶基質(zhì)支撐。前者多為沉積物重力流形成，后者表明流體動能很弱。

（2）孔隙式膠結(jié)顆粒多，緊密接觸，孔隙間填隙物多為膠結(jié)物。屬于顆粒支撐。表明流體動能強，已簸選掉雜基/泥晶基質(zhì)。2.膠結(jié)類型

（3）接觸式膠結(jié)顆粒多，緊密接觸，膠結(jié)物僅出現(xiàn)在接觸部位。粒間孔隙發(fā)育（毛細管作用、后期淋濾）。屬于顆粒支撐。當(dāng)位于潛水面以下時，可繼續(xù)膠結(jié)，但成分或結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)差異。（4）懸掛式膠結(jié)碳酸鹽巖里，膠結(jié)物常在顆粒同一方位增大，懸掛一側(cè)，粒間可能有滲濾砂或滲濾粉砂?？赡苄纬捎跐撍嬉陨?，由雨水滲濾形成。（5）鑲嵌式膠結(jié)/無膠結(jié)物式膠結(jié)顆粒與顆粒緊密相接觸，或者膠結(jié)物與碎屑成分相同，生長在一起。（3）接觸式膠結(jié)3.膠結(jié)物結(jié)構(gòu)（1）非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)常為蛋白石、膠磷礦等膠體沉淀物質(zhì)。顯微鏡下無光性反應(yīng)。（2）隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)常為玉髓，顯微鏡下邊界模糊，弱光性反應(yīng)。（3）顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)

1）微晶結(jié)構(gòu)：顯微鏡下邊界清晰，粒度細小。常為粘土、碳酸鹽礦物。

2）鑲嵌粒狀結(jié)構(gòu)：膠結(jié)物晶出后，呈粒狀彼此緊密鑲嵌，如碳酸鹽礦物、石膏等。碎屑巖、砂屑灰?guī)r中

碳酸鹽礦物的粒狀膠結(jié)3.膠結(jié)物結(jié)構(gòu)碎屑巖、砂屑灰?guī)r中

碳酸鹽礦物的粒狀膠結(jié)3）櫛殼結(jié)構(gòu)：碳酸鹽礦物或粘土晶體呈針狀、柱狀、錐狀、片狀、板狀、甚至粒狀，垂直顆粒表面生長發(fā)育，形成環(huán)帶，或不完整發(fā)育。

通常認(rèn)為：粒、柱、錐狀碳酸鹽礦物為粒間淡水沉淀形成。針、片狀碳酸鹽礦物為粒間高鹽度水沉淀形成?；鹕綆r屑砂巖中纖維綠泥石櫛殼結(jié)構(gòu)砂屑灰?guī)r早期膠結(jié)——纖維文石櫛殼結(jié)構(gòu)3）櫛殼結(jié)構(gòu)：火山巖屑砂巖中纖維綠泥石櫛殼結(jié)構(gòu)砂屑灰?guī)r早期膠膠結(jié)物的世代性由接觸式膠結(jié)和櫛殼結(jié)構(gòu)說明，松散沉積物可以一次膠結(jié)成巖、也可多次膠結(jié)成巖。一個環(huán)帶為同一時期晶出的膠結(jié)物，稱為一個世代。巖石可具有2~3個世代。早期膠結(jié)物靠近顆粒邊緣，晚期膠結(jié)物靠近孔隙中心。常出現(xiàn)在碳酸鹽巖、砂巖里。

地質(zhì)意義：不同時期的粒間溶液物化性質(zhì)不同，導(dǎo)致膠結(jié)物成分或結(jié)構(gòu)不同?？梢酝茰y成巖階段粒間水物化條件變化過程。亮晶鮞?；?guī)r，具兩世代膠結(jié)，一世代為纖狀等厚環(huán)邊膠結(jié)物，

二世代為粒狀膠結(jié)物（飛仙關(guān)組，單偏光，10×10）

膠結(jié)物的世代性亮晶鮞?；?guī)r，具兩世代膠結(jié)，一世代為纖狀等厚環(huán)4）次生加大結(jié)構(gòu)/共軸增生結(jié)構(gòu)指膠結(jié)物成分與碎屑顆粒成分相同，結(jié)晶方位也相同，具有一致消光位，即在顆粒外部發(fā)育了后期生長邊——次生加大邊/共軸增生邊。常出現(xiàn)在石英、長石、海百合莖等顆粒周圍。主要發(fā)育在同生階段和淺埋成巖階段。石英共軸生長海百合莖共軸生長4）次生加大結(jié)構(gòu)/共軸增生結(jié)構(gòu)石英共軸生長海百合莖共軸生長例如：

A“加大邊石英——粒狀石膏”組合：表明粒間水pH值由低變高。

B“粒狀方解石”組合：表明粒間水為淡水。

C“針狀——粒狀方解石”組合：表明粒間水由高鹽度變淡水。海百合加大邊——粒狀方解石櫛殼狀——雜針狀綠泥石櫛殼狀——粒狀方解石石英加大邊——石膏例如：海百合加大邊——粒狀方解石櫛殼狀——雜針狀綠泥石櫛殼狀5）嵌晶結(jié)構(gòu)/連晶結(jié)構(gòu)膠結(jié)物結(jié)晶后形成粗大晶體，將碎屑顆粒包含里面。常發(fā)育于深埋成巖階段。5）嵌晶結(jié)構(gòu)/連晶結(jié)構(gòu)（四）溶蝕作用巖石中已有組分（顆粒、填隙物）沿顆粒表面、解理、裂隙局部溶解現(xiàn)象。常發(fā)育于淺埋和深埋成巖階段。

部分溶解——港灣狀、不規(guī)則狀，尖端指向被溶蝕物質(zhì)。具殘余鮞粒結(jié)構(gòu)白云巖，粒間溶孔發(fā)育，埋藏溶解作用（飛仙關(guān)組，單偏光，4×10）

（四）溶蝕作用具殘余鮞粒結(jié)構(gòu)白云巖，粒間溶孔發(fā)育，埋藏溶解作全部溶解——顆粒被溶解后，鑄模孔被完全充填——鑄型（假象、假

晶），如鮞粒鑄型、生屑鑄型等。充填成分常與原成分不同。亮晶鮞?；?guī)r，淡水選擇性溶解形成粒內(nèi)溶孔

（飛仙關(guān)組，單偏光，4×10）

全部溶解——顆粒被溶解后，鑄?？妆煌耆涮睢T型（假象、假溶解與次生孔隙溶解與次生孔隙（五）交代作用指沉積物（巖）里舊礦物（顆粒）被新礦物所取代的現(xiàn)象，舊的消失與新的形成同時進行，體積和大小不發(fā)生改變，僅是成分改變。它不同于溶蝕作用——充填。

1.漂浮自形晶結(jié)構(gòu)新礦物呈自形晶分散“漂浮”在原有組分里。

a.菱鐵礦交代方解石

b.白云石交代方解石

c.石英交代方解石石英交代泥晶灰?guī)r

和海百合化石白云石交代泥晶方解石，

鐵質(zhì)圍繞白云石形成環(huán)帶碎屑巖中菱鐵礦

交代方解石膠結(jié)物（五）交代作用石英交代泥晶灰?guī)r

和海百合化石白云石交代泥晶方

2.交代蠶食結(jié)構(gòu)/交代殘余結(jié)構(gòu)舊礦物（顆粒）被部分交代，保留蠶食分界面的現(xiàn)象。尖端指向被溶蝕物質(zhì)。鐵質(zhì)膠結(jié)石英砂巖

早期石英加大、晚期鐵質(zhì)交代硅質(zhì)膠結(jié)石英砂巖

早期白云石晶出、晚期石英加大2.交代蠶食結(jié)構(gòu)/交代殘余結(jié)構(gòu)鐵質(zhì)膠結(jié)石英砂巖

早期石英

3.交代假象結(jié)構(gòu)舊礦物（顆粒）被全部交代，新礦物以舊礦物（顆粒）的外形出現(xiàn)。常保留有原礦物（顆粒）的晶體特征或結(jié)構(gòu)特征。3.交代假象結(jié)構(gòu)

4.交代陰影結(jié)構(gòu)舊礦物（顆粒）被相同成分交代后，界線消失，僅顯示粒度大小、雜質(zhì)多少、明暗程度等方面的模糊差異、不均勻現(xiàn)象——陰影。如白云巖。4.交代陰影結(jié)構(gòu)（六）重結(jié)晶作用指沉積物（巖）組分為減小表面能，自然增大粒度，成分不發(fā)生改變的現(xiàn)象。主要出現(xiàn)在深埋成巖階段。

1.非晶質(zhì)向晶質(zhì)轉(zhuǎn)變火山玻璃霏細結(jié)構(gòu)的長英質(zhì)礦物蛋白石玉髓微晶石英

2.晶質(zhì)向晶質(zhì)轉(zhuǎn)變斜方文石三方方解石（新生變形作用）泥級高嶺土蠕蟲狀高嶺石泥晶方解石微晶方解石細晶方解石粘土巖中蠕蟲狀高嶺石晶體鈣質(zhì)膠結(jié)物重結(jié)晶后包裹砂粒鮞狀灰?guī)r中鮞粒重結(jié)晶（六）重結(jié)晶作用粘土巖中蠕蟲狀高嶺石晶體鈣質(zhì)膠結(jié)物重結(jié)晶后包海洋軟泥受淡水沖洗，解除了“鎂套”的束縛，重結(jié)晶為微亮晶方解石的過程。海洋軟泥受淡水沖洗，解除了“鎂套”的束縛，重第十五章搬運、沉積作用與碎屑物第十五章搬運、沉積作用與碎屑物三、機械搬運與沉積作用（一）牽引流搬運與沉積作用

1.水的機械搬運與沉積作用三、機械搬運與沉積作用（一）牽引流搬運與沉積作用（3）碎屑物沉降速度

斯托克斯（G.G.Stokes，1850）沉降公式：

（實驗條件：實驗室、靜水、恒溫20℃、球體＜0.1mm、粘度、密度不變）。

ν——球體沉降速度g——重力加速度

r——球體半徑μ——水的粘度

ρs、ρ——球體和水的密度意義：

1）當(dāng)介質(zhì)、碎屑一定后，顆粒直徑與沉降速度呈正相關(guān)。

2）當(dāng)介質(zhì)、粒度一定后，顆粒密度與沉降速度呈正相關(guān)。

故自然界中，大而輕的常與小而重的顆粒沉積在一起。

3）可以進行粒度分析——莎巴寧法（吸管法）。

魏德爾認(rèn)為碎屑是不規(guī)則的顆粒，沉降速度應(yīng)改為：

νp——

碎屑沉降速度g——重力加速度

rp——碎屑半徑μ——

水的粘度

ρs、ρ——

碎屑和水的密度

兩個公式比較：

νp=64%ν

比較后看出，碎屑顆粒因形狀不規(guī)則，表面積增大，沉降速度僅為規(guī)則顆粒的64%。

實驗證明，當(dāng)體積相同時，假定球形顆粒的沉速為100，則橢球為84～61，立方體為74，長柱體為50，片狀為80～38。片狀顆粒搬運最遠，與泥沙在一起。（3）碎屑物沉降速度2.風(fēng)的機械搬運與沉積作用是僅次于水的搬運與沉積介質(zhì)?？梢詫?nèi)陸砂塵搬運到海洋，也可以將海灘砂搬運到內(nèi)陸。僅能搬運碎屑。密度和粘滯性小于水。

ρw=1000kg/m3，ρa=1.22kg/m3，（15℃）在相同流速里，風(fēng)搬運的粒度約為水體的1/30，大大小于水體。一般僅搬運砂級以下顆粒，故往往礫石滯留于原地，粗砂靠近物源地。作用的空間范圍大，從低處到高處。2.風(fēng)的機械搬運與沉積作用是僅次于水的搬運與沉積介質(zhì)。搬運方式（1）跳躍：占70～80%，一般是＜0.5mm顆粒，尤其細砂（0.2～0.3mm）最為活躍，呈弓形軌跡，角度一致（10°～16°）。

（2）蠕動（滾動）：＜20%，一般是0.5～2mm，更大的顆粒一般原地不動。跳躍和蠕動的搬運距離近，多在源地附近堆積形成砂丘。

（3）懸?。海?0%，小于0.2毫米的顆粒，可搬運很遠?？諝饷芏刃?，風(fēng)速變化快，搬運的砂粒粒徑范圍窄，一旦減速便沉積，故顆粒大小較均勻——分選好。顆?；钴S，碰撞較多，表面較圓，具“沙漠漆”。形成大型交錯層理，層系厚度達幾十厘米～幾米。沉積：（1）風(fēng)速降低。（2）遇障礙。莫斯（A.J.Moss，1963）“推移障礙”：松散砂粒容易移動，一旦聚集、彼此相靠，便穩(wěn)定下來形成沙丘。供給不足時，迎風(fēng)坡遭侵蝕，背風(fēng)坡沉積，導(dǎo)致沙丘向

前移動；當(dāng)砂粒足量供給時，迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡均有沉積。砂丘遷移示意圖風(fēng)成砂的跳躍軌跡（R.A.Bagnold，1941）搬運方式砂丘遷移示意圖風(fēng)成砂的跳躍軌跡（R.A.Bagnol3.沉積分異作用是指依據(jù)沉積物的物理、化學(xué)性質(zhì)有規(guī)律地依次沉積。具體分為機械沉積分異作用、化學(xué)沉積分異作用。機械沉積分異作用

碎屑物隨流速和運移能力降低，按其物理特性（大小、形狀、比重等）在地表依次沉積。（1）顆粒大小

水流方向

礫巖砂巖粘土巖

（2）形狀粒狀近源沉積，片狀遠源沉積，常與粘土沉積一起，沉積巖層面常見白云母碎片。（3）比重粒度相同時，重者先沉積。粒度不相同時，比重大而體積小者可以與比重小而體積大者沉積一起，例如金、鋯石等重礦物與石英砂堆積。

碎屑物質(zhì)在流水搬運過程中的變化：隨著碎屑物質(zhì)被搬運的時間和距離增長，不穩(wěn)定成分逐漸變少、粒度逐漸變小、圓度逐漸變好、球度有所增高。3.沉積分異作用是指依據(jù)沉積物的物理、化學(xué)性質(zhì)有規(guī)律地依次沉碎屑湖泊沉積的理想模式

（據(jù)特溫霍費爾，1932）

現(xiàn)代青海湖沉積物分布

（據(jù)中國科學(xué)院蘭州地質(zhì)研究所，1979）

碎屑湖泊沉積的理想模式

（據(jù)特溫霍費爾，1932）現(xiàn)代青海（二）沉積物重力流搬運與沉積作用

是指介質(zhì)里含有大量沉積物質(zhì)，呈懸浮態(tài)（自懸?。└呙芏扰c介質(zhì)混合一起，在重力下沉積物沿斜坡由高處向低處運移，沉積物處于主動狀態(tài)。例如泥石流、濁流等。沉積物重力流是一種密度流。密度流還包括海洋因溫度差異形成的寒流、等深流，因鹽度差異形成的鹽水楔等。1.分類米德爾頓和漢普頓根據(jù)顆粒的支撐機理和堆積的沉積物類型，將沉積物重力流分成泥石流、顆粒流、液化沉積物流和濁流。（二）沉積物重力流搬運與沉積作用是指介質(zhì)里含（1）泥石流（碎屑流）

水介質(zhì)中含有大量的粘土和砂（水含量僅40～60%），高度混合，形成具有一定密度和支撐強度（屈服強度）的載體（砂泥漿），將礫石、巖塊懸浮搬運。如含礫泥巖。（2）顆粒流

介質(zhì)中主要含有砂粒，少量粘土和礫石，由于顆粒之間相互碰撞產(chǎn)生的支撐應(yīng)力，使顆粒懸浮于流體中。例如：西部地區(qū)的巖塊崩塌流、雪崩流（底部氣墊、前部氣浪）；

火山碎屑流（底部氣墊、前部氣浪）；風(fēng)成砂丘突然崩塌，沿坡體形成的砂流；水底坡度變陡地帶，沉積物因斷層、地震或暴風(fēng)浪的強烈震動作用，崩落、液化，高速向深處流動形成的流體。（1）泥石流（碎屑流）（3）液化沉積物流當(dāng)碎屑緩慢堆積時，其重量由下覄沉積物所支撐，孔隙壓力等于靜水壓力。負(fù)荷增大，孔隙減小，孔隙水向側(cè)方擠壓出去，達到固結(jié)。當(dāng)大量碎屑快速堆積，下覄沉積物難以支撐上覆急劇增加的重量，部分碎屑重量傳遞給孔隙流體，孔隙壓力大于靜水壓力，形成超孔隙壓力，使顆粒懸浮、“沸騰”、液化，形成高密度流體。礫石孔隙大，粉砂、粘土凝聚性較好，不易形成超孔隙壓力。液化沉積物流常發(fā)育于中細碎屑巖中。（4）濁流

沉積物靠紊流或由紊流的向上分力（上舉力）支撐懸浮，在重力作用下搬運，與介質(zhì)組成高密度流體。如礫、砂、泥的沉積組合體。引發(fā)原因：地震、海嘯、暴風(fēng)浪、構(gòu)造運動等震動、或失重。濁流、紊流與沉積物懸浮三者相互作用、互相影響。三者關(guān)系為：紊流沉積物懸浮濁流擾動作用重力作用紊流作用（3）液化沉積物流紊流沉積物懸浮濁流擾動作用重力作用紊流作用2.濁流內(nèi)部構(gòu)造一般分為三部分：

頭部：呈舌狀、比體部厚，粒度最粗、密度最高、流速最快，侵蝕能力最強，沖刷痕與刻痕發(fā)育，以侵蝕搬運為主。

體部：厚度較均勻，粒度較細，密度降低，流速減緩。

尾部：厚度迅速變薄，粒度變細，密度最低，流速減緩，以沉積作用為主。高速濁流內(nèi)部劃分圖

（G.V.MiddletonandM.A.Hampton，1973）2.濁流內(nèi)部構(gòu)造高速濁流內(nèi)部劃分圖

（G.V.Middlet3.濁流發(fā)育階段鮑瑪（A.H.Bouma，1962）提出四個發(fā)育階段：

a.三角洲階段：河流將大量沉積物帶到湖、海盆地，堆積成三角洲。

b.滑動階段：因某種作用震動，開始液化，整體向下方緩慢滑移，隨著水量增加，速度加快。

c.流動階段：流體速度加快，內(nèi)部出現(xiàn)速度分層，粗粒涌向前端。

d.濁流階段：沉積物與水高度混合，形成懸浮態(tài)高密度流體，隨流動速度加快，沖刷、侵蝕下部物質(zhì)，增大規(guī)模。內(nèi)部分層。平面為錐形或扇形堆積體。具有高濃度懸浮沉積物的河流（H.S.Bell，1942）突發(fā)高速型濁流的形成示意圖

（A.H.Bouma，1962）風(fēng)暴流沉積形成的理想成因示意圖類理想的風(fēng)暴巖垂向?qū)有颍〒?jù)艾格爾，1982）3.濁流發(fā)育階段具有高濃度懸浮沉積物的河流（H.S.Bell4.鮑馬層序粒度分層編號鮑馬層序分段（1962）解釋泥E內(nèi)濁流沉積（一般為頁巖）深海沉積作用或細粒的、低密度濁流沉積作用粉砂D上平行紋層（水平層理）？？？？？C波紋、波狀、包卷交錯層理下降流動體制的下部

細砂粗砂底部含礫石B下平行紋層（平行層理）上升流動體制形成的平坦床沙A塊狀、粒序?qū)永淼撞堪l(fā)育侵蝕沖刷面上升流動體制快速沉積作用或流沙形成（？）4.鮑馬層序粒度分層鮑馬層序分段解釋泥E內(nèi)濁流沉四、化學(xué)搬運與沉積作用（一）膠體搬運與沉積作用

100%

膠體溶液

真溶液

0%AlFeMnSiO2P2O5CaCO3CaSO4NaClMgCl2溶解度四、化學(xué)搬運與沉積作用（一）膠體搬運與沉積作用溶解度

溶解度低的Fe、Mn、Al、Si等組分，常呈膠體形式搬運與沉積。1.膠體特征（1）質(zhì)點小。1~100um，大于真溶液——擴散能力弱，

小于懸浮顆?！皇苤亓τ绊憽＃?）帶電荷。表面積大，吸附離子帶有電荷，成為正膠體或負(fù)膠體。自然界常見的膠體有：正膠體負(fù)膠體Al(OH)3、Fe(OH)3、Cr(OH)3、

Ti(OH)3、Ce(OH)3、

Cd(OH)3、CuCO3、MgCO3、CaF2PbS、CuS、CdS、As2S3、Sb2S等硫化物；S、Au、Ag、Pt、粘土質(zhì)膠體、腐殖質(zhì)膠體SiO2、SnO2、MnO2、V2O5、溶解度低的Fe、Mn、Al、Si等組分，常呈

（3）吸附性強粒度小、表面積大、具有很強的選擇性吸收。通常正膠體吸附各種酸根以及絡(luò)陰離子團，負(fù)膠體常吸附各種金屬離子，例如：

粘土膠體吸附：Au、Ag、K、Hg、V、Pt等

SiO2膠體吸附：放射性元素

Fe膠體吸附：V、P、As等

Mn膠體吸附：Co、Cu、Ni、Ag、W、Hg等。（3）吸附性強2.膠體凝聚沉積以及沉積物特征膠體凝聚沉積作用，稱為膠凝作用或絮凝作用。（1）膠體凝聚沉積原因：

1）正、負(fù)膠體相遇，電性中和。是海（湖）粘土巖形成的重要原因之一。

如：2Al2O3·nH2O+4SiO2·nH2OAl4（Si4O10）（OH）8+nH2O

正膠體負(fù)膠體高嶺石凝膠體

2）膠體溶液里加入電解質(zhì)，電性中和。河流攜帶的含有金屬陽離子的負(fù)膠體與海水、湖水相遇后，沉積在三角洲地帶，脫水后成為沉積巖或沉積礦產(chǎn)。例如：河流搬運的Si、Al、Fe、Mn等膠體物質(zhì)進入海洋后大都在近岸地區(qū)迅速下沉。目前世界上發(fā)現(xiàn)的海相沉積大型鐵、錳、鋁等礦床都是膠體凝聚沉積而成。2.膠體凝聚沉積以及沉積物特征

3）蒸發(fā)作用使膠體溶液濃縮，增加膠體粒子的碰撞幾率，形成膠體團下沉。如干燥氣候下湖泊、河漫灘水體干涸時，泥質(zhì)類的沉積，主要由此原因引起。

4）pH值、Eh值的影響有些膠體沉積要求具備一定的pH或Eh值，若不滿足，即使有異性電荷的電解質(zhì)或膠體混合，也不發(fā)生沉淀。例如：SiO2和Al2O3膠體，在pH值4.5～5.2可中和生成高嶺石，如果不滿足，即使兩種膠體混合也不發(fā)生沉淀。即高嶺石在酸性介質(zhì)中凝聚，蒙脫石在堿性介質(zhì)中凝聚。對于兩性膠體影響顯著，例如Al(OH)3，酸性環(huán)境帶正電荷，堿性環(huán)境帶負(fù)電荷。

5）腐殖酸的保護自然界大量存在的腐殖酸本身易于水化，成為穩(wěn)定膠粒，常與金屬氫氧化物膠體結(jié)合生成螯合物，起到“護膠作用”，提高了金屬氫氧化物膠體的搬運能力。如河水中搬運的Fe、Mn、Al氫氧化物膠體以及硫化物膠體較多，而河流中沉積的膠體沉積物較少。3）蒸發(fā)作用（2）膠體沉積物特征

1）未脫水時呈凝膠狀、凍狀，成巖后具貝殼狀斷口。

2）脫水后具龜裂紋，裂隙發(fā)育，敲擊后碎屑易顯棱角。

3）呈放射狀、扇狀、鮞狀、腎狀、以及結(jié)核狀等結(jié)構(gòu)，重結(jié)晶后具微晶結(jié)構(gòu)。

4）產(chǎn)狀常為結(jié)核狀、透鏡狀、層狀產(chǎn)出。

5）吸附能力與離子交換能力強，導(dǎo)致其顏色、化學(xué)成分不定。（2）膠體沉積物特征（二）真溶液搬運與沉積作用母巖風(fēng)化產(chǎn)物中以真溶液搬運與沉積的物質(zhì)主要是溶解度高的Cl、S、K、Na、Ca、Mg等組分，常呈離子形式溶于水中。其溶解或沉淀晶出的控制因素是溶解度（溶度積），只有當(dāng)離子濃度大于或等于其溶解度時，才能晶出。因此，溶解度大的物質(zhì)不容易沉淀，溶解度小的首先沉淀。影響真溶液搬運、沉積（溶解度）的因素較多，如pH值、Eh值、溫度、壓力和CO2含量等，尤其是對溶解度較小的Si、Al、Fe、Mn等的影響更為明顯。

1.pH值（1）溶解度隨pH值增高而增高。如SiO2在堿性條件易溶解搬運，酸性條件易沉淀。（2）溶解度隨pH值增高而降低。如CaCO3弱堿性環(huán)境沉淀。Fe2+pH＞5.5～7時沉淀，其氫氧化物在堿性條件易沉淀，酸性條件易溶解搬運。因此，常見石英與方解石、鐵質(zhì)礦物之間的交代。25℃時，pH值與方解石、非晶質(zhì)SiO2和石英

的溶解度關(guān)系圖（Blatt，1972）（二）真溶液搬運與沉積作用25℃時，pH值與方解石、非晶質(zhì)S（3）溶解度隨pH值增高而變化。如Al2O3溶液pH值為4～7時沉淀，＜4或＞7時均不能沉淀。2.Eh值主要影響變價元素（Fe、Mn）的溶解度。氧化條件下易形成高價氧化物或氫氧化物，而還原條件下形成低價氧化物或氫氧化物。低價化合物的溶解度高出高價化合物幾百～幾千倍，故Fe、Mn等變價元素在還原條件易溶解搬運，在氧化條件易沉淀。3.溫度溫度升降影響蒸發(fā)作用，影響Cl、S、Na、K、Mg等溶解度大的鹽類物質(zhì)的溶解與沉淀。只有在干熱、蒸發(fā)的條件下，沉積形成石膏、硬石膏、鈉鹽等，稱為蒸發(fā)巖。4.CO2含量主要影響碳酸鹽類礦物的形成。環(huán)境溫度高、壓力低時，溶液中CO2含量少，溶解度小，碳酸鹽類礦物易沉淀；相反，則易搬運。如泉水口碳酸鹽類沉淀物的形成。海湖中，上部水體CaCO3易沉淀晶出方解石礦物，但是，下部水體方解石則易溶解，方解石晶出后，重力下沉將遭受溶解。使方解石全部溶解的最大可能深度，稱為CaCO3補償深度（CCD），其下部將沒有方解石沉淀物的堆積。注：現(xiàn)代海洋CaCO3的補償深度約為4000~5000m。（3）溶解度隨pH值增高而變化。（三）化學(xué)沉積物與結(jié)構(gòu)1.化學(xué)沉積物是指由化學(xué)方式形成的沉積物。既包括直接從溶液中晶出的物質(zhì)，如鹽類礦物，也包括后期改造形成的礦物，如重結(jié)晶或交代形成。起膠結(jié)作用的稱為膠結(jié)物，不起膠結(jié)作用的稱為自生礦物。2.化學(xué)結(jié)構(gòu)（結(jié)晶結(jié)構(gòu)）其晶出方式與巖漿相近，故有很多相近點（環(huán)境不同）。結(jié)構(gòu)命名方法與巖漿巖相同，如：非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)；自形、半自形、它形；等粒、不等粒，似斑狀；

粗晶結(jié)構(gòu)、中晶結(jié)構(gòu)、細晶結(jié)構(gòu)、微晶結(jié)構(gòu)（粒度劃分等同于碎屑結(jié)構(gòu)）等。（三）化學(xué)沉積物與結(jié)構(gòu)1.化學(xué)沉積物（四）化學(xué)沉積分異作用在沉積過程中，由于各種元素和化合物的化學(xué)性質(zhì)差異，導(dǎo)致不同組分先后沉積的過程。（四）化學(xué)沉積分異作用五、生物搬運與沉積作用

是指在生物的生命活動中，以直接或間接方式進行的物質(zhì)遷移和聚集作用。特點：

歷史悠久（35億年、澳大利亞疊層石）

分布廣泛（地下1000m以上到地表）

繁殖迅速（藻類、菌類等）

作用重要（硅藻、鐵藻、泥晶方解石）五、生物搬運與沉積作用是指在生物的生命活動（一）直接作用生物通過光合作用、新陳代謝，吸收大氣、水、巖石圈層里的N、P、O、C、Ca、Mg、Si以及U、Au、Ag等組分，組成生物肌體和骨骼，隨沉積環(huán)境演變而遷移，死亡后堆積，形成某些組分的遷移和富集。

有機體（軟體）轉(zhuǎn)化為石油、天然氣、油頁巖、泥炭和煤等。硬體部分則與沉積物混雜堆積，形成巖石，如生物碎屑灰?guī)r、礁灰?guī)r、硅藻土（巖）等。（一）直接作用（二）間接作用

1.生物化學(xué)作用生物的生命活動，改變環(huán)境的物理化學(xué)條件（pH值、Eh值），進而影響了物質(zhì)的溶解度、膠體粒子電性、離子團等性質(zhì)，發(fā)生組分的遷移或聚集作用。如藍綠藻類光合作用消耗CO2，使pH值上升，有利于碳酸鹽類物質(zhì)沉積。如生物腐爛、分解后產(chǎn)生大量H2S、NH3、CH4、H2氣體，造成還原條件，有利于變價元素、金屬硫化物搬運等。

2.生物物理作用（1）藻類的粘結(jié)作用生物分泌粘液，捕獲、粘結(jié)水體中細小沉積物質(zhì)點，如CaCO3質(zhì)點，形成疊層石等。（2）生物障積作用由于生物肢體阻礙了介質(zhì)流速，使介質(zhì)攜帶的沉積物質(zhì)沉積在后面，如珊瑚、海湖底的植物等。（二）間接作用六、復(fù)合搬運與沉積作用

是指沉積物經(jīng)過物理、化學(xué)和生物的共同作用下形成。如盆地里的沉積物（內(nèi)碎屑、鮞粒、生物碎屑），前期以化學(xué)、生物化學(xué)和生物作用沉積，后期可能遭受流體沖刷、侵蝕改造破壞，形成大碎屑——自生顆粒和小碎屑——泥晶/微晶基質(zhì)，或在原地沉積，或搬運到異地沉積，其過程與陸源碎屑相似，屬于機械搬運和沉積作用，可以用流體力學(xué)機理分析巖石形成過程。

將碎屑巖研究方法引入化學(xué)巖和生物化學(xué)巖中，尤其是在碳酸鹽巖研究中——?？耍‵olk，1962）。六、復(fù)合搬運與沉積作用是指沉積物經(jīng)過物理、第十六章沉積期后第十六章沉積期后一、沉積期后階段劃分方案PyxИН，1958Chilingar，1967路風(fēng)香，2002劉寶珺，1980同生作用成巖作用早期成巖作用同生作用成巖作用早期成巖作用同生作用同生作用成巖作用早期成巖作用淺埋成巖作用成巖作用后生作用進后生作用（向變質(zhì)過渡）晚期成巖作用變生成巖作用晚期成巖作用深埋成巖作用后生作用退后生作用（向風(fēng)化過渡）表生成巖作用表生成巖作用表生成巖作用一、沉積期后階段劃分方案PyxИН，1958Chilinga（一）同生作用沉積物沉積后，不再進入搬運狀態(tài)，在沉積盆地底部、水固界面處發(fā)生的一系列物理、化學(xué)、生物作用。環(huán)境特點：

1.底層水2.水介質(zhì)一般為酸性、氧化條件

3.開放系統(tǒng)4.溫度低、壓力小

5.細菌作用較強同生作用示意圖(劉寶珺，1980）海面

浪基面

沉積物表面底層水海水（一）同生作用同生作用示意圖(劉寶珺，1980）海面

浪基（二）成巖作用沉積物被覆蓋后，脫離沉積環(huán)境，隨著溫度、壓力增大，孔隙減小，由松散沉積物轉(zhuǎn)為固結(jié)巖石的作用。環(huán)境特點：

1.孔隙水、軟泥水2.水介質(zhì)一般為堿性、還原條件

3.封閉系統(tǒng)4.溫度、壓力增高

5.細菌及有機質(zhì)發(fā)生分解淺埋成巖作用示意圖（劉寶珺，1980）海水海面孔隙水（二）成巖作用淺埋成巖作用示意圖（劉寶珺，1980）海水海面（三）后生作用已固結(jié)沉積巖繼續(xù)被埋藏，溫度、壓力進一步增高，直到巖石發(fā)生變質(zhì)之前發(fā)生的作用。環(huán)境特點：

1.上升水2.水介質(zhì)一般為堿性或中性、還原氧化條件

3.開放系統(tǒng)