外力地質(zhì)作用與沉積巖資料課件

第四章

外力地質(zhì)作用與沉積巖

第二節(jié)沉積巖的基本特征

一、沉積巖的組分二、沉積巖的結(jié)構(gòu)三、

沉積巖的構(gòu)造第三節(jié)常見的沉積巖

第一節(jié)

外力地質(zhì)作用的特征

沉積巖占地表巖石的75%,占地殼巖石總體積的7.9%。是地殼表層最常見巖石,其中賦存有煤、石油、天然氣以及其它許多金屬及非金屬礦產(chǎn),具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。沉積巖的形成與外力地質(zhì)作用密切相關(guān)。第一節(jié)外力地質(zhì)作用的特征

一、引起外力地質(zhì)作用的因素地球外能（太陽能、重力能、日月引力能）；大氣（O2

，CO2，H2O）；

水；生物。

1.外動力（能源）：太陽熱能，使地表溫暖、大氣、水及生命運(yùn)動;重力能、日月引力能（潮汐）。

2.大氣：大氣圈下部的組成物質(zhì)即空氣，它是氮、氧、CO2，H2O等的混合物。

O2---氧化作用，生命存在的條件；

CO2---植物制造有機(jī)質(zhì)、生物成巖，參與化學(xué)反應(yīng)；

H2O---風(fēng)化作用；流動成風(fēng)，動力。

3.水：溶劑、營力、生命條件。

4.生物：植物根、動物營力、成巖作用。二、外力地質(zhì)作用的類型

風(fēng)化作用、剝蝕作用、搬運(yùn)作用、沉積作用、固結(jié)成巖作用外力地質(zhì)作用的本質(zhì)：在地球外能作用下，通過大氣、水和生物等媒介，地表巖石發(fā)生風(fēng)化作用、剝蝕作用、搬運(yùn)作用、沉積作用，最后固結(jié)成巖，形成沉積巖。

外力地質(zhì)作用的產(chǎn)物1.風(fēng)化作用:在外因(氣溫、大氣、水及生物等)作用下，巖石發(fā)生機(jī)械崩解或化學(xué)分解,變成松散的碎屑或土壤。

甘肅雅丹地貌風(fēng)的搬運(yùn)能力風(fēng)蝕城堡風(fēng)蝕蘑菇海蝕柱2.剝蝕作用：巖石因機(jī)械作用或化學(xué)作用而被剝蝕。如河岸巖石被流水沖刷,導(dǎo)致河岸后退;山頂被剝蝕而變矮。

3.搬運(yùn)作用：風(fēng)化、剝蝕的產(chǎn)物被搬運(yùn)到它處。

(1)機(jī)械搬運(yùn)---以機(jī)械方式破壞的產(chǎn)物（泥、砂、礫等）被流水、冰川、風(fēng)搬運(yùn)。

(2)化學(xué)搬運(yùn)---以化學(xué)方式破壞的產(chǎn)物是通過真溶液或膠體溶液進(jìn)行搬運(yùn)。如:石灰?guī)r溶于水之后，以Ca++,HCO3-離子形式搬運(yùn)；長石風(fēng)化后形成粘土礦物、二氧化硅在水中呈膠體質(zhì)點(diǎn)被搬運(yùn)。

(3)生物搬運(yùn)---生物吸取介質(zhì)中的化學(xué)元素來營養(yǎng)自己，建造其骨骼,死亡后在一定的地方堆積下來,也起著搬運(yùn)作用。流水是搬運(yùn)的主要介質(zhì)4.沉積作用：搬運(yùn)物在條件適宜的地方發(fā)生沉積。如:流水搬運(yùn)物在河流轉(zhuǎn)彎處、湖口或河口因流速減慢而沉積；風(fēng)的搬運(yùn)物因風(fēng)力減弱或受阻攔而堆積。

河套平原沉積場所黃河入?？谧厦鄙剿陆乔逶瓷饺?1)機(jī)械沉積---機(jī)械搬運(yùn)物按機(jī)械方式沉積，受重力支配。重的物質(zhì)搬運(yùn)近且先沉積，輕的搬運(yùn)遠(yuǎn)而后沉積。

(2)化學(xué)沉積---化學(xué)搬運(yùn)物沉淀作用受化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律支配。在真溶液中溶解度小的物質(zhì)搬運(yùn)近且先沉淀，易溶物質(zhì)后沉淀；水中膠體質(zhì)點(diǎn)的沉積是通過與電解質(zhì)的中和作用或正、負(fù)膠體中和作用，或水的蒸發(fā)作用等。

(3)生物沉積---生物有機(jī)體直接發(fā)生堆積。如：鈣質(zhì)骨骼生物堆積，成為石灰?guī)r；植物被埋后轉(zhuǎn)變成煤。石炭紀(jì)森林沼澤景觀。植物死亡后埋藏成煤。(4)生物化學(xué)沉積作用---生物作用與化學(xué)作用可以共同起作用而引起物質(zhì)的沉積。如：鐵細(xì)菌吸收水中的鐵而沉淀出鐵礦。石灰?guī)r（碳酸鹽灰泥，原以為化學(xué)沉積，實(shí)有生物作用參與，也可能就是生物作用）。地下水中含有大量礦物質(zhì)。沉積作用的產(chǎn)物即沉積物，分別稱為碎屑沉積物，化學(xué)沉積物，生物沉積物，生物化學(xué)沉積物。5.固結(jié)作用：松散沉積物轉(zhuǎn)變?yōu)閳?jiān)硬的巖石。主要有原因有：壓固作用、膠結(jié)作用、重結(jié)晶作用、新礦物的生長。（1）壓固作用：由于上覆沉積物的重量使沉積物空隙減少、變小，而且其中的水分被擠出，從而變硬。（2）膠結(jié)作用：其他物質(zhì)充填到碎屑沉積物的粒間空隙之中使沉積物膠結(jié)變硬。鈣質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)粘土、細(xì)粉砂為基質(zhì)?雜基

泥質(zhì)膠結(jié)

石膏質(zhì)膠結(jié)常見：鈣質(zhì)膠結(jié)、鐵質(zhì)膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)填隙物：粗大顆粒間孔隙中充填細(xì)粒砂與泥。（3）重結(jié)晶作用：不結(jié)晶或結(jié)晶細(xì)微的沉積物因?yàn)榄h(huán)境改變重新結(jié)晶或者晶粒長大、加粗，從而使礦物緊密嵌和。（4）新礦物的生長：沉積物中不穩(wěn)定礦物溶解或發(fā)生化學(xué)變化，導(dǎo)致若干化學(xué)成分重新組合并結(jié)合成為新礦物，從而使沉積物變硬。

沉積巖是在地表?xiàng)l件下松散沉積物,經(jīng)固結(jié)而成的巖石。具成層構(gòu)造;含有古生物化石;礦物成分較簡單,暗色礦物少;化學(xué)成分H2O,CO2多,Fe2O3多于FeO

。

第二節(jié)沉積巖的特征

沉積巖的分布面積沉積巖的分布面積占地球陸地面積的66％強(qiáng)，幾乎所有水域的面積。這就給了我們一個(gè)啟示：火成巖和變質(zhì)巖在地表是不穩(wěn)定的。其中泥質(zhì)巖石65％、砂巖20－25％、碳酸鹽巖10－15％、其他巖類<5％。具成層構(gòu)造；4.生物碎屑4.生物碎屑一、沉積巖的組分（1）碎屑顆粒（礦物和巖石碎屑）：巖石風(fēng)化破碎后的產(chǎn)物

（2）填隙物（雜基和膠結(jié)物）：碎屑之間起充填膠結(jié)作用的細(xì)小物質(zhì)（機(jī)械沉積和化學(xué)沉積）（3）自生礦物：在沉積和成巖過程中生成的礦物（4）生物碎屑和化石：動物、植物遺體或碎片。礦物成份長石

石英

石英

長石

三大巖類的碎屑及其組成礦物都可能出現(xiàn)，常見碎屑礦物：石英、長石、云母。變質(zhì)巖巖屑

火山巖巖屑

自生礦物石英、長石、粘土礦物（高嶺石、蒙脫石、伊利石）、鹽類礦物（方解石、白云石、石膏、石鹽等），鐵錳礦物（赤鐵礦、黃鐵礦、鐵質(zhì)或錳質(zhì)結(jié)核、菱鐵礦）等

石英

長石

板鈦礦

白云石二、沉積巖的結(jié)構(gòu)沉積巖的結(jié)構(gòu)：指沉積巖顆粒的性質(zhì)、大小、形態(tài)及其相互關(guān)系。主要有兩類：1、碎屑結(jié)構(gòu)：由碎屑物（巖石碎屑、礦物碎屑、化石及其碎片、火山碎屑）、雜基和膠結(jié)物三部分組成。

雜基：充填在碎屑孔隙中的細(xì)小顆粒（<0.032mm）；膠結(jié)物：化學(xué)沉積物質(zhì)。

雜基膠結(jié)物碎屑顆粒（1）碎屑結(jié)構(gòu)按顆粒大小劃分：

礫狀（gravelly）結(jié)構(gòu)

粒徑

>2mm

砂狀（sandy）結(jié)構(gòu)

粒徑

2－0.05mm

粗砂結(jié)構(gòu)

粒徑

2－0.5mm

中砂結(jié)構(gòu)

粒徑

0.5－0.25mm

細(xì)砂結(jié)構(gòu)

粒徑

0.25－0.06mm

粉砂狀（silty）結(jié)構(gòu)

粒徑

0.05－0.005mm

泥狀（mudy）結(jié)構(gòu)

粒徑

<0.005mm

含礫粗砂巖礫巖礫巖粗砂巖紅色泥巖灰色泥巖近遠(yuǎn)搬運(yùn)由近及遠(yuǎn)

磨蝕時(shí)間由短及長

沉積由慢到快

（2）碎屑結(jié)構(gòu)按顆粒圓度劃分：棱角狀次棱角狀次圓狀圓狀圓度：碎屑顆粒棱角被磨損的程度搬

運(yùn)

由

遠(yuǎn)

到

近（3）碎屑結(jié)構(gòu)按分選性劃分：

分選好，顆粒大小以同一粒級為主

分選中等

，由相鄰粒級組合而成

分選差，

顆粒大小跨粒級混雜

化學(xué)沉積的晶質(zhì)結(jié)構(gòu)

2.非碎屑結(jié)構(gòu)

顆粒由化學(xué)沉積作用或生物、生物化學(xué)沉積作用形成的結(jié)構(gòu)。大多是晶質(zhì)或隱晶質(zhì)，或由生物體構(gòu)成骨架。

生物沉積形成的生物骨架結(jié)構(gòu)

巖石各組成部分的空間分布與排列形式稱為構(gòu)造。沉積物（巖）的構(gòu)造又稱沉積構(gòu)造。

三、沉積構(gòu)造通過對沉積構(gòu)造的研究可分析沉積巖的形成環(huán)境及其成巖作用過程。

沉積構(gòu)造的類型有：

?層理構(gòu)造

?層面構(gòu)造

?結(jié)核構(gòu)造

?縫合線構(gòu)造1、層理（bedding）:是由沉積物中不同的顏色、礦物成分、碎屑（或沉積物顆粒）的特征及結(jié)構(gòu)等再垂向上顯示的特征。是沉積物（沉積巖）最基本、最特征的構(gòu)造類型?；拘g(shù)語：細(xì)層（紋層）、層系、層系組、層細(xì)層(laminae)：又稱紋層，是組成層理的最小單位，其厚度極小，以毫米計(jì)。是相同水動力條件下同時(shí)形成的。層系(set)：又稱系叢，是由成分、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)狀上相同的許多細(xì)層組成的，是在同一環(huán)境的相同水動力條件下不同時(shí)間形成的細(xì)層組成的。層系組：由兩個(gè)或兩個(gè)以上巖性（成分，結(jié)構(gòu)）基本一致的相似層系組成，是在同一環(huán)境的相似水動力條件下形成的。層：由成分基本一致的巖石組成，是組成沉積地層的基本單位，層可以與上下鄰層分開，一個(gè)層可以是一個(gè)或若干個(gè)紋層、層系或?qū)酉到M組成。

當(dāng)水體有波動時(shí)形成的

紋層呈波狀，并基本平

行層面的層理，稱波狀層理(1)水平層理與波狀層理

波狀層理

在靜水條件下形成的各紋層呈直線形、平行層面的層理，稱水平層理。

水平層理

水平層理

(2)平行層理

在水動力很強(qiáng)的急水流條件下，粗的砂粒在水中呈懸浮狀態(tài)，當(dāng)水動力略有下降時(shí)，粗顆粒迅速下沉，所形成的各紋層呈平行層面的層理稱平行層理。

平行層理與水平層理的紋層均平行層面，不同處在于：水平層理是靜水條件下的細(xì)粒（泥與粉砂）沉積；平行層理是急水流條件下的粗粒（粗砂以上）沉積。

平行層理平行層理水平層理(3)斜層理和交錯(cuò)層理

當(dāng)水流（或風(fēng)）沿一個(gè)固定方向流動（或吹揚(yáng)）時(shí)，被水流（風(fēng)）推動的砂礫沿地面呈波狀運(yùn)動，沙波形成較平緩的迎水（風(fēng)）面和較陡的背水（風(fēng)）面，迎水（風(fēng)）面上的砂礫不斷地被到到背水（風(fēng)）面。在水（風(fēng)）面上不發(fā)生堆積，只在背水（風(fēng)）面處發(fā)生堆積。背水（風(fēng)）面位于水（或風(fēng)）流的前方，因此，在背水（風(fēng)）面處發(fā)生的堆積，所形成的紋層，稱為前積紋層。前積紋層不斷疊覆形成斜層理。先前沙波形態(tài)將來沙波形態(tài)當(dāng)前沙波形態(tài)前積紋層

斜層理

交錯(cuò)層理(crossbedding)：紋層傾斜或相互交錯(cuò)。板狀層理

槽狀層理交錯(cuò)層理板狀交錯(cuò)層理脈狀層理（壓扁層理）：砂包泥透鏡狀層理：泥包砂遞變層理

在動能特強(qiáng)的水流條件下，粗大的砂礫和細(xì)粒的泥，均

在水中呈懸浮狀態(tài)

，當(dāng)水動能突然下

降時(shí)，碎屑顆粒在

重力分選作用下迅

速下沉，所形成的

碎屑粒徑向上逐漸

變細(xì)的層理稱遞變

層理。2、層面構(gòu)造

常見的層面構(gòu)造有：波痕、干裂、雨痕、流痕

、印模等。

(1)波痕(ripplemark)

在一定方向的水（風(fēng)）流的作用下，在沉積物表面形成的波狀起伏的印痕，稱為波痕。

在單向水（風(fēng)）流的作用下形成的。迎流坡較緩，背流坡較陡的波痕，為不對稱波痕?？捎糜谥甘境练e物形成時(shí)水（風(fēng)）流的方向。

水流方向

在來回運(yùn)動的水（風(fēng)）流的作用下形成的兩坡坡角相等的波痕，為對稱波痕。

水流方向現(xiàn)代沉積物巖石層面的干裂鑄型干裂泥裂

結(jié)核是沉積巖中某些成份局部富集而形成的團(tuán)塊。按成分有：鈣質(zhì)結(jié)核、硅質(zhì)結(jié)核、鐵質(zhì)結(jié)核、磷結(jié)核和錳結(jié)核等。

按形成時(shí)間有：同生結(jié)核、成巖結(jié)核和后生結(jié)核。

同生結(jié)核：

在沉積過程中形成的結(jié)核，

層理圍繞結(jié)核

3、結(jié)核構(gòu)造成巖結(jié)核：在固結(jié)成巖過程中形成的結(jié)核切割層理，但結(jié)合頂?shù)讓永韲@結(jié)核。

后生結(jié)核：在后生作用中形成的結(jié)核切割層理大洋錳結(jié)核燧石結(jié)核

4縫合線構(gòu)造（stylolite)

巖石剖面中呈踞齒狀起伏的曲線。發(fā)育于易溶蝕的石灰?guī)r、白云巖中。

規(guī)模較大的縫合線代表沉積作用的短暫停頓或間斷。規(guī)模較小的縫合線是由于壓溶作用所致。

5、印模（solemark)

:

沉積巖底面上之突起。常見到的有槽模、溝模、跳模。第三節(jié)常見的沉積巖

陸源碎屑巖；泥質(zhì)巖；碳酸鹽巖；其它巖類；

母巖(原先已形成的巖石,包括巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖),經(jīng)風(fēng)化破碎成碎屑物,再經(jīng)搬運(yùn)(通過水、空氣、冰川作動力和媒介),沉積下來,最后壓實(shí)膠結(jié)固結(jié)成巖。故該類巖石可分為碎屑、雜基和膠結(jié)物三部分,這叫碎屑結(jié)構(gòu)。一、陸源碎屑巖礫巖與角礫巖：粒徑>2mm的礫石占50％以上（礫巖以圓－次圓狀礫石為主，角礫巖以棱角－次棱角狀礫石為主）

砂巖：粒徑2－0.06mm的砂粒占50％以上

（肉眼可明顯分辨碎屑顆粒）（粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖）

粉砂巖：粒徑0.06-0.004mm的粉砂占50％以上

（用放大鏡才能分辨碎屑顆粒）

粘土巖：粒徑<0.004mm的泥占50％以上

（用放大鏡也不能分辨顆粒，需用顯微鏡及電子顯微鏡觀察）

泥（粒度<0.004mm）含量大于50％的巖石叫泥巖，具有泥質(zhì)結(jié)構(gòu)。主要由粘土礦物（高嶺石）組成，也叫粘土巖。固結(jié)微弱者，稱粘土（clay)；固結(jié)較好，但無層理者，稱泥巖(mudstone)；固結(jié)好，且具良好層理者，稱頁巖（shale)，可剝開成薄片。二、泥質(zhì)巖粘土巖中除粘土礦物外常混入粉砂、細(xì)砂及CaCO3、SiO2、Fe2O3·nH2O、有機(jī)質(zhì)等化學(xué)與生物沉積物。粘土巖因混入物的不同而具有不同的顏色，因此，粘土巖以顏色和混入物的成分，作進(jìn)一步的命名：棕紅色泥巖、黃綠色鈣質(zhì)泥巖、黑色硅質(zhì)頁巖淺水、強(qiáng)氧化→→弱氧化