第十五章搬運作用3

第十五章搬運、沉積作用與碎屑物一、概述風化產物及其他沉積物除部分殘留原地外，大部分將被搬運到沉積盆地沉積下來。據統(tǒng)計，河流每年約搬運165億噸物質，海洋中每年新生成的巖石圈物質約300億噸(黃潤秋，1997)。沉積物的搬運作用和沉積作用常交替進行，并且在過程中也繼續(xù)發(fā)生著風化作用，如化學分解、機械破碎等。三個作用階段密切聯系、又相互獨立。（一）搬運介質

水（河、湖、海、地下水等）

空氣（風）冰川生物（二）搬運與沉積方式

1.機械搬運與沉積作用對象：碎屑、粘土以及內源顆粒（鮞粒、生物碎屑等）。方式：滑動式、滾動式、跳躍式和懸浮式。機理：受流體力學定理支配。

2.化學搬運與沉積作用對象：化學溶解物（真溶液、膠體）。方式：真溶液、膠體或絡合物形式。機理：受化學、物理化學定理支配。

3.生物搬運與沉積作用（后者大于前者）對象：巖石、水、大氣中的元素。方式：光合作用、新陳代謝等形式。機理：受生物物理、生物化學、生物生理定理支配。（三）流體類型風和水都是流體，也是搬運和沉積的主要介質。分為：牽引流、沉積物重力流。

1.牽引流

介質里含有少量沉積物質，在介質的推動下運動，沉積物處于被動狀態(tài)，大多情況下沉積物由高處向低處運移，有時也可以由低處向高處運移。例如風流、河流、湖流、海流、波浪流、潮汐流、等深流等。搬運力：

牽引力（推力）——與流體的流速呈正相關關系。如山區(qū)河流或洪流，流速高、牽引力大，搬運的礫石大，但搬運的數量不一定多。

載荷力（負荷力）——與流體的流量呈正相關關系。如平原河流，流量大、載荷力大，搬運的碎屑數量大，但搬運的顆粒小。注：牽引力大不一定載荷力也大，反之亦然。2.沉積物重力流

介質里含有大量沉積物質，呈懸浮態(tài)高密度混合一起，在重力下運動，沉積物處于主動狀態(tài)，沉積物都是沿斜坡由高處向低處運移。例如泥石流、濁流等。搬運力——重力。注：隨著密度降低，沉積物重力流逐漸轉變?yōu)闋恳鳌６?、與沉積學相關的流體力學基本原理（一）內摩擦力（F）

河水流動中，水流受河道摩擦影響，流速由河床底部的零值開始，向上逐漸增大，各微層水流速不同，產生相對運動，快層對慢層沿流向產生拖力，慢層對快層反流向產生阻滯力。

內摩擦力（F）——作用在流體內部兩微層接觸面上，大小相同、方向相反的一對力。河道底部水流方向河流表面流速梯度流速0（二）內摩擦定律

F=ηA

τ=η

F——內摩擦力（牛）

η

——動力粘滯系數（Pa.S）（與流體和溫度有關）

A

——接觸面積（m2）

dv

——單位層內上下流速差

dz

——單位層厚度

——流速梯度（秒-1）

τ——剪切應力（F/A）應用：凡符合于牛頓內摩擦定律的流體，稱為

牛頓流體，如牽引流。

凡不符合于牛頓內摩擦定律的流體，稱

為非牛頓流體，如沉積物重力流。（三）水流流動狀態(tài)——層流、紊流與雷諾數自然界的水流流動狀態(tài)分為：

層流——流速緩慢，各質點的流速、方向不變，呈平行線狀，分層流動。

紊流——流速湍急，各質點的流速、方向隨時間而變，運動軌跡不規(guī)則，質點混亂、呈漩渦狀。

臨界流——介于上述兩者之間。注：隨著水流的粘度、密度、管道直徑因素改變，流動狀態(tài)可以轉化。轉變時的流速稱為臨界流速。

雷諾（ReynoldsNumber，英國物理學家，1883）提出實驗室的臨界流速計算公式。管道和明渠流條件下層流（A）與紊流（B）關系示意圖（曾允孚和夏文杰，1986）紊流層流層流紊流雷諾數與地質意義水流狀態(tài)判斷依據——雷諾數（Re），（無量綱）。

Re

=慣性力/粘滯力

=vdρ/η=vd/υ

ρ——密度

v——平均流速

d——管道直徑

υ（η）——粘滯系數對于管道流，Re＜2000為層流，Re＞2000為紊流，Re=2000為臨界流。粘滯力大時水體易為層流，慣性力大時水體易為紊流。地質意義：

1.任何水體都存在層流和紊流兩種流動狀態(tài)。層流的深度與雷諾數為反相關關系。

2.層流有利于沉積物沉積。

3.紊流有利于沉積物搬運。（四）水流流動強度——急流、緩流與福勞德數急流——水流在障礙物處形成浪花，迅速越過，上部水面略有升高，不向上游傳播，影響范圍較小。緩流——水流在障礙物前形成跌落，在障礙物后形成壅高，向上游傳播能力強，影響范圍較大。臨界流——介于上述兩者之間。

急流（a）緩流（b）遇到障礙物時的流動特點

（華東水利學院，1979）急流緩流

福勞德數（Fr）與地質意義水流強度判斷依據——福勞德數（Fr），（無量綱）。

Fr=慣性力/重力

=v/

v——流速

g——重力加速度

h——水深分類與地質意義：

1.Fr>1，水流強度為急流，也稱高流態(tài)，對床砂形體破壞大。

2.Fr<1，水流強度為緩流，也稱低流態(tài)，對床砂形體破壞小。

3.Fr≈1，水流強度為臨界流，也稱過渡流態(tài)。實驗室水道沙床上各種床沙類型特征與水流強度的關系

（曾允孚和夏文杰，1986）

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（1）沉積物受力分析與搬運方式水流對底載荷施加的力包括：

1）有效重力（W）=重力－浮力

2）水平推移力（Px）

3）垂直上舉力（Py）

①浮力

②紊流產生的上升渦力

③壓力差產生的上舉力

4）底部摩擦力（Pf）

5）顆粒間的粘結力（Pc）Px、Py增大有利于顆粒搬運，而W、Pc、Pf增

大則不利于顆粒搬運。若：

1）Px＞（W+Pc+Pf）－Py，則以滑動方式，如礫石；

2）Px與Py形成合力＞W與Pf形成合力，則以滾動方式，如礫石；

3）Py與W反復無常變化時，則以跳躍方式，如砂粒；

4）Py始終大于W時，則以懸浮方式，如粉砂、粘土。重力摩擦力

和粘結力推移力浮力和上舉力合力河床底部水流對碎屑顆粒的三種搬運方式（R.C.Selly，1982）合力跳躍方式搬運理想模型

伯諾利方程：

p/ρ+gy+v2/2=常數

p---壓力ρ---水密度

y---距床沙底面的高度v---流速

意義：

流速與壓力呈反相關關系。流速快部位形成的壓力低，流速慢部位形成的壓力高，壓力差形成上舉力，上舉力與顆粒的跳躍高度成正比。例如飛機機翼上下的差異性。經計算得出的在槽底流過一個圓柱體的理想流體流態(tài)（Blatt等，1972）（2）碎屑搬運、沉積與流體流速的關系

碎屑在牽引流中的搬運與沉積，與顆粒大小有關，而顆粒大小又與流體流速相關。其相互關系見尤爾斯特隆圖。經森德伯格修改的尤爾斯特龍圖解（ASundborg，1956）水力學意義

1）沉積物的侵蝕（始動）速度大于搬運速度。

2）＞2mm的礫石，要求始動速度和沉積速度差值不大，且隨著粒度增大而增高，說明礫石難以侵蝕，極易沉積，不易長距離搬運。多沿河床底部滾動式推移前進。

3）0.05～2mm的砂粒，尤其是細砂，要求始動速度與沉積速度相差也不大，而且始動速度最小，易搬運、易沉積，極為活躍。多呈跳躍式搬運。

4）＜0.05mm固結的粉砂和泥粒，要求始動速度很高，但沉積速度很低，一旦侵蝕起來后，長期懸

浮，很難沉積，在平靜

的沉積盆地里沉積下來。

對于未固結的粉砂

和泥粒，始動速度和沉

積速度都很低，很難沉

積。

5）在一定流速下，所搬運的顆粒是一個群體，而不是某粒級，既有懸浮體，也有跳躍體，甚至滾動體。

6）隨流速降低，碎屑顆粒從粗到細依次沉積——沉積分異。但是，流速頻繁變換，則形成混雜堆積。注：隨流速增大，同一顆粒的運動方式可以變化。隨流動強度變化，流水所能搬運最大懸浮

和滾動顆粒的關系曲線（R.G.Walker，1975）（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）當介質、碎屑一定后，顆粒直徑與沉降速度呈正相關。

2）當介質、粒度一定后，顆粒比重與沉降速度呈正相關。

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。

魏德爾認為碎屑是不規(guī)則的顆粒，沉降速度應改為：

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。2.風的機械搬運與沉積作用是僅次于水的搬運與沉積介質。可以將內陸砂塵搬運到海洋，也可以將海灘砂搬運到內陸。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。搬運方式（1）跳躍：占70～80%，一般是＜0.5mm顆粒，尤其細砂（0.1～0.3mm）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，多在來源地附近堆積形成砂丘。

（3）懸浮：＜10%，小于0.1～0.2毫米的顆粒，可搬運很遠?？諝饷芏刃?，風速變化快，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，迎風坡遭侵蝕，背風坡沉積，導致沙丘向

前移動；當砂粒足量供給時，迎風坡和背風坡均有沉積。砂丘遷移示意圖風成砂的跳躍軌跡（R.A.Bagnold，1941）3.沉積分異作用是指依據沉積物的物理、化學性質有規(guī)律地依次沉積。具體分為機械沉積分異作用、化學沉積分異作用。機械沉積分異作用

沉積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。

碎屑物質在流水搬運過程中的變化：隨著碎屑物質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。碎屑湖泊沉積的理想模式

（據特溫霍費爾，1932）

現代青海湖沉積物分布

（據中國科學院蘭州地質研究所，1979）

（二）沉積物重力流搬運與沉積作用

是指介質里含有大量沉積物質，呈懸浮態(tài)（自懸浮）高密度與介質混合一起，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。（1）泥石流（碎屑流）

水介質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生的支撐應力，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、地震或暴風浪的強烈震動作用，崩落、液化，高速向深處流動形成的流體。（3）液化沉積物流當碎屑緩慢堆積時，其重量由下覄沉積物所支撐，孔隙壓力等于靜水壓力。負荷增大，孔隙減小，孔隙水向側方擠壓出去，達到固結。當大量碎屑快速堆積，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、暴風浪、構造運動等震動、或失重。濁流、紊流與沉積物懸浮三者相互作用、互相影響。三者關系為：紊流沉積物懸浮濁流擾動作用重力作用紊流作用2.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，內部出現速度分層，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，增大規(guī)模。內部分層。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）3.濁流內部構造一般分為三部分：

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。高速濁流內部劃分圖

（G.V.MiddletonandM.A.Hampton，1973）4.鮑馬層序粒度分層編號鮑馬層序分段（1962）解釋泥E內濁流沉積（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、粒序層理底部發(fā)育槽模上升流動體制快速沉積作用或流沙形成（？）（三）碎屑結構與碎屑成熟度1.碎屑結構包括粒度、圓度、球度、形狀、分選度、支撐類型和孔隙等方面。（1）粒度指碎屑顆粒的最大視直徑。測量方法：放大鏡、顯微鏡、篩析法、莎巴寧法等。粒度劃分方法：1）自然粒級法礫＞2mm

砂2～0.05mm

粉砂0.05～0.005mm

泥＜0.005mm

適用于水利學研究，與尤氏圖相吻合。2）粒級法

Ф=-㏒2d

d——顆粒直徑（mm）

有利于粒度統(tǒng)計與繪圖。Ф值粒級與教材劃分對照表相應粒級分別稱為相應結構，如礫狀結構、細砂結構等。粒級Ф值與mm教材粒級Ф值與mm教材粒級Ф值與mm教材礫巨礫＜-8

＞256＞1000砂極粗砂/巨砂-1~0

2~12~1粉砂粗粉砂4~50.063~0.03150.05~0.03卵石-8~-664~256250~1000粗砂0~1

1~0.51~0.5粗礫-6~-416~6450~250中砂1~20.5~0.250.5~0.25細粉砂5~80.0315~0.00390.03~0.005中礫-4~-24~1610~50細砂2~30.25~0.1250.25~0.1細礫-2~-12~42~10極細砂/微砂3~40.125~0.0630.1~0.05泥＞

8＜0.0039＜0.005（2）分選度（分選性）

指碎屑顆粒大小分布的均勻程度?？梢苑从沉黧w的動能強度（簸選能力）和搬運距離。牽引流對顆粒的分選作用：a上游環(huán)境b沉積環(huán)境c下游環(huán)境（F1流入水動力、F2流出水動力。F1≧F2，分選好；F1和F2差值越大，分選越差）（3）圓度

碎屑棱角被磨圓的程度。不同礦物的物化性質不同，抗磨蝕性能不同，通常根據石英的圓滑程度，分為五級。將次圓到極圓等級稱為礫狀結構。將次棱角到棱角等級稱為角礫狀結構。（4）球度指碎屑三維空間近球體的程度。（5）形狀由顆粒中A、B、C三個軸的相對大小決定。分為球狀、橢球狀、扁球狀、片狀、不規(guī)則狀。（6）孔隙原生孔隙、次生孔隙。

（7）支撐類型根據巖石中碎屑與填隙物（雜基）的支撐情況，分為顆粒支撐、雜基（基質）支撐以及過渡支撐三種類型。分別稱為支撐結構和漂浮狀結構。地質意義：可以反映流體的性質，顆粒支撐（雜基含量少或無）為牽引流，雜基支撐為沉積物重力流。注：雜基（基質）——以機械方式沉積，與主體碎屑混雜堆積，充填孔隙的細小碎屑，通常指泥和細粉砂。（8）成熟度指碎屑接近理想終極狀態(tài)（穩(wěn)定）的程度。包括成分成熟度和結構成熟度。

1）成分成熟度指碎屑中穩(wěn)定碎屑成分（石英、石英巖屑、燧石巖屑、鋯石、金紅石、電氣石）的含量。含量越多，成分成熟度越高。

成分成熟度指數（CMI）——穩(wěn)定碎屑成分與不穩(wěn)定碎屑成分的量比關系。地質意義：反映沉積時的構造環(huán)境與氣候條件。

成分成熟度高，表明物源區(qū)沉積環(huán)境濕熱溫暖、大地構造穩(wěn)定、剝蝕量較少、長距離搬運、化學風化作用強烈等特征。

成分成熟度低，表明物源區(qū)沉積環(huán)境寒冷、大地構造活躍、剝蝕量較多、短距離搬運、埋藏速度快、物理風化作用弱等特征。2）結構成熟度指碎屑結構接近理想終極狀態(tài)（無雜基、分選極好、磨圓極好）的程度。地質意義：一般講，結構成熟度高，表明物源區(qū)大地構造穩(wěn)定，剝蝕埋藏緩慢，碎屑長時間、長距離搬運、磨蝕圓度高，流體清澈，簸選能力強，分選好，形成無雜基的顆粒支撐結構。相反，則表明結構成熟度低。結構成熟度分級以及與沉積環(huán)境的關系成熟度級別結構特征可能的沉積環(huán)境圓度分選度雜基含量%極不成熟差差＞15大陸泥石流、洪積物、冰磯物不成熟差差5~15洪積物、河流、淺湖次成熟差中等＜5洪積物、河流、淺湖、風成沙丘成熟中等好＜5河流、風成沙丘、海灘極成熟好好＜5風成沙丘、海灘四、化學搬運、沉積作用與沉積物（一）膠體搬運與沉積作用

100%

膠體溶液

真溶液

0%AlFeMnSiO2P2O5CaCO3CaSO4NaClMgCl2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，成為正膠體或負膠體。自然界常見的膠體有：正膠體負膠體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、粘土質膠體、腐殖質膠體SiO2、SnO2、MnO2、V2O5、

（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陰離子團，負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。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

正膠體負膠體高嶺石凝膠體2）膠體溶液里加入電解質，電性中和。河流攜帶的含有金屬陽離子的負膠體與海水、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。例如：河流搬運的Si、Al、Fe、Mn等膠體物質進入海洋后大都在近岸地區(qū)迅速下沉。目前世界上發(fā)現的海相沉積大型鐵、錳、鋁等礦床都是膠體凝聚沉積而成。

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中凝聚，蒙脫石在堿性介質中凝聚。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。（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、以及結核狀等結構，重結晶后具微晶結構。

4）產狀常為結核狀、透鏡狀、層狀產出。

5）吸附能力與離子交換能力強，導致其顏色、化學成分不定。（二）真溶液搬運與沉積作用母巖風化產物中以真溶液搬運與沉積的物質主要是溶解度高的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。Fe3+PH＞3時沉淀。（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、鐵質礦物之間的交代。25℃時，pH值與方解石、非晶質SiO2和石英

的溶解度關系圖（Blatt，1972）（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：現代海洋CaCO3的補償深度約為4000~5000m。（三）化學沉積物與結構1.化學沉積物是指由化學方式形成的沉積物。既包括直接從溶液中晶出的物質，如鹽類礦物，也包括后期改造形成的礦物，如重結晶或交代形成。起膠結作用的稱為膠結物，不起膠結作用的稱為自生礦物。2.化學結構（結晶結構）其晶出方式與巖漿相近，故有很多相近點（環(huán)境不同）。結構命名方法與巖漿巖相同，如：非晶質結構、隱晶質結構、顯晶質結構；自形、半自形、它形；等粒、不等粒，似斑狀；

粗晶結構、中晶結構、細晶結構、微晶結構（粒度劃分等同于碎屑結構）等。3.化學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性質差異，導致不同組分先后沉積的過程。五、生物搬運、沉積作用與沉積物

是指在生物的生命活動中，以直接或間接方式進行的物質遷移和聚集作用。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）（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。（二）間接作用

1.生物化學作用生物的生命活動，改變環(huán)境的物理化學條件（pH值、Eh值），進而影響了物質的溶解度、膠體粒子電性、離子團等性質，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沉積。如生物腐爛、分解后產生大量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）藻類的粘結作用生物分泌粘液，捕獲、粘結水體中細小沉積物質點，如CaCO3質點，形成疊層石等。（2）生物障積作用由于生物肢體阻礙了介質流速，使介質攜帶的沉積物質沉積在后面，如珊瑚、海湖底的植物等。六、復合搬運、沉積作用于沉積物

是指沉積物經過物理、化學和生物的共同作用下形成。如盆地里的沉積物，前期以化學、生物化學和生物作用沉積，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，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，可以用流體力學機理分析巖石形成過程。

將碎屑巖研究方法引入化學巖和生物化學巖中，尤其是在碳酸鹽巖研究中——?？耍‵olk，1962）。（一）自生顆粒（異化粒、顆粒、粒屑）是指在沉積盆地里以化學作用、生物作用、機械作用或共同作用后形成的，粒度大于粉砂級的礦物集合體。常見有：

生物碎屑內碎屑鮞粒凝塊石核形石團粒特點：

同一種顆粒中的內部特征、物質組成相同或相近。1.生物碎屑/骨粒個體完整的叫骨粒/顆粒，多由微體化石（有孔蟲、介形蟲）組成。破碎不完整的叫生物碎屑/生屑、骨屑，多由大生物化石（腕足、腹足）組成。當破碎嚴重時，需用顯微鏡觀察殼體的顯微結構鑒別生物種類。群體原地固著生長的造礁生物（珊瑚），稱為骨架生物。地質意義：

1.生屑種類與數量，可以推測沉積環(huán)境的物化條件（水深、水溫、鹽度、底質、水流動態(tài)等）。

2.生屑自形程度（被破壞程度），可以推測是否經過搬運、原地或異地沉積、沉積環(huán)境水流動態(tài)強弱性質等。薄片中生物碎屑的自形程度類型蜓類，含生屑泥晶灰?guī)r，

川東北二疊系，4×10單偏光

2.內碎屑