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第二章沉積巖的形成與演化上一講我們學(xué)習(xí)了沉積巖的概念,從概念中我們知道沉積巖的形成包括三個階段:(1)原始物質(zhì)的形成階段;(2)沉積物的搬運和沉積作用階段;(3)沉積后作用階段。這一講我們主要介紹第一節(jié)內(nèi)容,沉積巖原始物質(zhì)的形成。我們知道沉積巖的原始物質(zhì)有四種來源,其中最主要的就是母巖的風(fēng)化產(chǎn)物,因此風(fēng)化作用的概念、類型,風(fēng)化作用的階段性及風(fēng)化產(chǎn)物類型是本講的重點,希望同學(xué)們在學(xué)習(xí)的過程中給予關(guān)注。本講介紹第一節(jié)沉積巖原始物質(zhì)的形成沉積巖的原始物質(zhì)陸源物質(zhì)生物源/生源物質(zhì)深源物質(zhì)宇宙源物質(zhì)
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↑母巖風(fēng)化產(chǎn)物生物殘骸及有機質(zhì)火山碎屑+深層鹵水隕石★★★★★★★★★★第一節(jié)沉積巖原始物質(zhì)的形成一、母巖的風(fēng)化作用和產(chǎn)物—沉積巖主要原始物質(zhì)的形成(一)風(fēng)化作用的概念地殼表層巖石的一種破壞作用;因溫度的變化,水以及各種酸的溶蝕作用,生物的作用以及各種地質(zhì)營力的剝蝕作用等,地殼表層的巖石處于不穩(wěn)定狀態(tài),逐漸遭受破壞,轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)化產(chǎn)物的過程。第一節(jié)沉積巖原始物質(zhì)的形成一、母巖的風(fēng)化作用和產(chǎn)物—沉積巖主要原始物質(zhì)的形成
風(fēng)化作用(按性質(zhì))分類↓物理風(fēng)化作用
化學(xué)風(fēng)化作用生物風(fēng)化作用
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機械破碎母巖破碎+化學(xué)變化機械作用+化學(xué)和生物化學(xué)作用
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↓化學(xué)成分不變氧化、水解和溶解直接作用+間接作用
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↓T、晶體生長、重力氧、水和酸生物、水、冰、風(fēng)
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碎屑物質(zhì)(巖石新礦物促進和加速化學(xué)風(fēng)碎屑+礦物碎屑)粘土礦物和化學(xué)沉淀物質(zhì)化作用進行第一節(jié)沉積巖原始物質(zhì)的形成水解作用斷層與解理花崗巖中的根劈第一節(jié)沉積巖原始物質(zhì)的形成一、母巖的風(fēng)化作用和產(chǎn)物—沉積巖主要原始物質(zhì)的形成巖石←礦物的集合體←元素組成元素→礦物→巖石的風(fēng)化特征第一節(jié)沉積巖原始物質(zhì)的形成一、母巖的風(fēng)化作用和產(chǎn)物—沉積巖主要原始物質(zhì)的形成(二)元素的風(fēng)化分異在相同的特定風(fēng)化條件下,各類造巖元素由于從母巖中析出的難易程度不同,而按一定順序從母巖中分離出來的現(xiàn)象?!承┰氐牧転V分散和另一些元素的殘積、富集。第一節(jié)沉積巖原始物質(zhì)的形成“水遷移系數(shù)——kx”衡量元素在風(fēng)化帶中的遷移能力1.最易遷移元素(Kx=n·10~n·102)Cl,Br,I,S等以鹵族元素為主;2.易遷移元素(Kx=n~n·10)Ca,Mg,Na,F,Sr,K,Zn等堿(土)金屬3.遷移元素(Kx=n·10-1~n)Cu,Ni,Co,V,Mn,Si(硅酸鹽中),P;4.惰性(微弱遷移)元素(Kx<n·10-1)Fe,Al,Ti,Sc,Y,Tr…5.幾乎不遷移元素(Kx≈n·10-10)Si(石英)元素遷移序列第一節(jié)沉積巖原始物質(zhì)的形成(三)主要造巖礦物的風(fēng)化及其產(chǎn)物1.石英在風(fēng)化作用過程中穩(wěn)定性最高,一般只發(fā)生機械破碎作用,幾乎不發(fā)生化學(xué)溶解作用。碎屑沉積巖最主要的造巖礦物,在巖石中平均含量達66.8%。第一節(jié)沉積積巖原始物質(zhì)的的形成(三)主要造巖巖礦物的風(fēng)化及及其產(chǎn)物2.長石長石風(fēng)化穩(wěn)定性性僅次于石英鉀長石多多鈉的酸性性斜長石∨∨∨斜長石中中性性斜長石∨多鈣的基性斜長長石沉積巖中鉀長石石多于斜長石第一節(jié)沉積積巖原始物質(zhì)的的形成(1)鉀長石K[AlSi3O8]→K<1Al2[(Si,Al)4O10][OH]2·nH2O→Al4[Si4O10][OH]8→SiO2·nH2O(蛋白石)Al2O3·nH2O(鋁土土礦))析出K,Si析出K,Al鉀長石石+H2O水云母母+H2O高嶺石石(2)斜長長石的風(fēng)化化作用用與產(chǎn)產(chǎn)物同鉀長長石相相似斜長石石→蒙蒙脫石石→高高嶺石石→蛋白石石鋁土礦礦第一節(jié)節(jié)沉沉積積巖原原始物物質(zhì)的的形成成3.云母白云母母(K)的抗抗風(fēng)化化能力力較強強,在在沉積積巖中中較常常見。。析出鉀鉀,加加入水水→水水白云云母→→高嶺嶺石黑云母母(Fe、Mg)的抗抗風(fēng)化化能力力比白白云母母差得得多。。析出K、Mg,加水水→蛭蛭石++綠泥泥石++褐鐵鐵礦4.鐵鎂硅硅酸鹽鹽礦物物抗風(fēng)化化能力力比石石英、、長石石、云云母差差得多多橄欖石石<輝石<角閃石石在風(fēng)化化產(chǎn)物物中很很少保保留→→在沉沉積巖巖中少少見。。遭受風(fēng)風(fēng)化后后在風(fēng)風(fēng)化帶帶中形形成褐褐鐵礦礦、蛋蛋白石石第一節(jié)節(jié)沉沉積積巖原原始物物質(zhì)的的形成成5.碳酸鹽鹽礦物物風(fēng)化穩(wěn)穩(wěn)定性性很差差,很很易溶溶于水水并被被遷移移。6.粘土礦礦物——很穩(wěn)定定高嶺石石>伊利石石>蒙脫石石→蛋蛋白石石、鋁鋁土礦礦7.硫酸鹽鹽礦物物、硫硫化物物礦物物,鹵鹵化物物礦物物最易溶溶于水水中,,呈溶溶液態(tài)態(tài)流失失8.巖漿巖巖、變變質(zhì)巖巖次要要礦物物或副副礦物物——風(fēng)化穩(wěn)穩(wěn)定性性差別別很大大石榴石石、鋯鋯英石石、剛剛玉、、電氣氣石、、金紅紅石、、磁鐵鐵礦、、榍石石、藍藍晶石石、獨獨居石石、紅紅柱石石等風(fēng)風(fēng)化穩(wěn)穩(wěn)定性性較大大沉積巖巖中的的重礦礦物第一節(jié)節(jié)沉沉積積巖原原始物物質(zhì)的的形成成(四))母巖巖的風(fēng)風(fēng)化及及其產(chǎn)產(chǎn)物1.各種巖巖石的的風(fēng)化化及其其產(chǎn)物物巖石是是礦物物的集集合體體不同的的巖石石礦物物組成成不同同再加上上結(jié)構(gòu)構(gòu)、產(chǎn)產(chǎn)狀、、形成成背景景等差差異母巖風(fēng)風(fēng)化的的差異異性第一節(jié)節(jié)沉沉積積巖原原始物物質(zhì)的的形成成石英英::機械械破碎碎——砂粒鉀長長石石:K2O——成為碳碳酸鹽鹽、氯氯化物物進入入溶液液——溶解物物質(zhì)Al2O3——水化后后成為為含水水硅酸酸鹽——粘土SiO2——少部分分游離離出來來——溶解物物質(zhì)斜長長石石:Na2O,CaO——碳酸鹽鹽、氯氯化物物,溶溶于水水——溶解物物質(zhì)Al2O3,SiO2——同鉀長長石白云云母母:較較少分分解——云母碎碎片黑云云母母:H2O——水溶液液K2O,Al2O3,SiO2——同鉀長長石(Mg,Fe)O——碳酸鹽鹽,氯化物物,赤鐵礦礦,褐鐵礦礦——溶解物物質(zhì)及及色素素副礦物物:鋯鋯石、、磷灰灰石——重礦物物花崗巖巖第一節(jié)節(jié)沉沉積積巖原原始物物質(zhì)的的形成成(四))母巖巖的風(fēng)風(fēng)化及及其產(chǎn)產(chǎn)物2.母巖風(fēng)風(fēng)化作作用的的階段段性由于母母巖中中的各各種化化學(xué)成成分在在風(fēng)化化作用用中轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移性性質(zhì)的的不同同,母母巖的的風(fēng)化化作用用具有有明顯顯的階階段性性。波雷諾諾夫?qū)⒔Y(jié)晶晶巖的的風(fēng)化化過程程分為為四個個階段段,在在各階階段中中,各各有其其獨特特的風(fēng)風(fēng)化產(chǎn)產(chǎn)物((以玄玄武巖巖為例例)。。第一節(jié)節(jié)沉沉積積巖原原始物物質(zhì)的的形成成A.機械破破碎階階段((碎屑屑階段段)物理風(fēng)風(fēng)化為為主→→巖石石或礦礦物的的碎屑屑玄武巖巖的主主要礦礦物成成分以以輝石石和斜斜長石石為代代表第一節(jié)節(jié)沉沉積積巖原原始物物質(zhì)的的形成成B.飽和硅硅鋁階階段::化學(xué)風(fēng)風(fēng)化開開始,,氯化化物和和硫酸酸鹽全全部被被溶解解,帶帶出Cl-和SO42-;O2和H2O共同作作用→→輝石和和斜長長石等鋁硅硅酸鹽鹽和硅硅酸鹽鹽礦物物分解解,游游離出出堿金金屬和和堿土土金屬屬(Na+,K+,Ca2+,Mg2+)離子子,Ca2+、Na+流失比比K+、Mg2+要快些些;析出的的陽離離子使使溶液液呈堿堿性或或中性性,并并使部部分SiO2轉(zhuǎn)入溶溶液;;形成少量粘土礦礦物——蒙脫石石、水水云母母、還可出出現(xiàn)拜來石石、綠綠泥石石等。。碳酸酸鈣開開始堆堆積。。第一節(jié)節(jié)沉沉積積巖原原始物物質(zhì)的的形成成C.酸性硅硅鋁階階段::粘土土型風(fēng)風(fēng)化作作用幾乎全全部的的Ca2+、Na+、K+、Mg2+被帶走走,SiO2進一步步進入入溶液液,介介質(zhì)由由中/堿性轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為酸酸性,,形成不含Ca2+、Na+、K+、Mg2+的高嶺嶺石、、變埃埃洛石石等粘土土礦物物,上個階階段形形成的的蒙脫脫石、、水云云母被被破壞壞第一節(jié)節(jié)沉沉積積巖原原始物物質(zhì)的的形成成D.鋁鐵土土階段段:風(fēng)風(fēng)化作作用的的最后后階段段硅酸鹽鹽礦物物徹底底地分分解,,全部部可移移動元元素都都被帶帶走。。鐵和鋁鋁的氧氧化物物和小小部分分SiO2以膠體體狀態(tài)態(tài)在酸酸性介介質(zhì)中中聚集集,原原地形形成水水鋁礦礦、褐褐鐵礦礦、針針鐵礦礦、赤赤鐵礦礦和蛋蛋白石石。堆積物物是一一種紅紅色疏疏松的的鐵質(zhì)質(zhì)或鋁鋁質(zhì)土土壤,也稱紅紅土。。到達這這個階階段的的風(fēng)化化作用用通常常也稱稱為紅土型型風(fēng)化化作用用第一節(jié)節(jié)沉沉積積巖原原始物物質(zhì)的的形成成上述四四個階階段是是一個個完整整的母母巖風(fēng)風(fēng)化過過程,,但并不不是所所有的的結(jié)晶晶巖風(fēng)風(fēng)化作作用都都能進進行到到底。。風(fēng)化作作用能能否達達到最最后的的鋁鐵鐵土階階段,,取決決于母母巖巖巖性、、氣候候、地地形、、地殼殼運動動強度度、風(fēng)風(fēng)化時時間長長短等等因素素,尤尤其是是氣候候因素素。1)機械械破碎碎階段段2)飽和和硅鋁鋁階段段3)酸性性硅鋁鋁階段段4)鋁鐵鐵土階階段第一節(jié)節(jié)沉沉積積巖原原始物物質(zhì)的的形成成3.母巖風(fēng)風(fēng)化產(chǎn)產(chǎn)物的的類型型(1)碎屑屑殘留留物質(zhì)質(zhì)母巖巖巖屑或或礦物物碎屑屑,在在風(fēng)化化作用用的第第一階階段最最發(fā)育育(2)新生生成的的礦物物----““化學(xué)風(fēng)風(fēng)化物物質(zhì)””化學(xué)風(fēng)風(fēng)化作作用過過程中中新生生成的的礦物物水白云云母、、高嶺嶺石、、蒙脫脫石、、蛋白白石、、鋁土土礦、、褐鐵鐵礦等等(3)溶解解物質(zhì)質(zhì)化學(xué)風(fēng)風(fēng)化中中被溶溶解的的Cl、S、Ca、Na、Mg、K、Si、Fe、Al、P…。第一節(jié)節(jié)沉沉積積巖原原始物物質(zhì)的的形成成三類風(fēng)風(fēng)化產(chǎn)產(chǎn)物構(gòu)構(gòu)成最最重要要的三三類沉沉積巖巖的基基本物物質(zhì)碎屑殘殘留物物質(zhì)++化學(xué)學(xué)風(fēng)化化物質(zhì)質(zhì)→((陸源源)碎碎屑物物質(zhì)碎屑巖巖主要要的原原始物物質(zhì)溶解物物質(zhì)化學(xué)巖、生生物化化學(xué)巖和生生物巖巖風(fēng)化產(chǎn)產(chǎn)物的的性質(zhì)質(zhì)影響響以后后所生生成的的沉積積巖的的性質(zhì)質(zhì)↓從母巖巖的風(fēng)風(fēng)化作作用開開始,,沉積積巖的的形成成作用用就開開始了了第一節(jié)節(jié)沉沉積積巖原原始物物質(zhì)的的形成成(五)風(fēng)化殼1.風(fēng)化殼或風(fēng)化帶的的概念由風(fēng)化殘留物質(zhì)組組成的地表巖石的的表層部分已風(fēng)化了的地表巖巖石的表層部分2.風(fēng)化殼的厚度決定于母巖性質(zhì)、、氣候、地形、
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