沉積巖形成與演化復(fù)習(xí)資料

沉積巖:是組成巖石圈的三大類巖石〔巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖〕之一。它是在地殼表層的條件下，由母巖的風(fēng)化產(chǎn)物、火山物質(zhì)、有機物質(zhì)、宇宙物質(zhì)等沉積巖的原始物質(zhì)成分，經(jīng)過搬運作用、沉積作用以及沉積后作用而形成的一類巖石。沉積巖的結(jié)構(gòu)類型和特點取決于其形成方式:由機械搬運和機械沉積形成的沉積巖具有：“碎屑結(jié)構(gòu)”〔由機械破碎的陸源碎屑組成的巖石〕“火山碎屑結(jié)構(gòu)”〔由火山噴發(fā)的碎屑組成的巖石〕“泥狀結(jié)構(gòu)”〔由化學(xué)風(fēng)化形成的陸源粘土組成的巖石〕由機械作用形成的內(nèi)源巖具有“粒屑結(jié)構(gòu)”由化學(xué)和生物化學(xué)作用形成的巖石具有“結(jié)晶粒狀〔晶?！辰Y(jié)構(gòu)”由生物作用形成的巖石具有“生物結(jié)構(gòu)”層理構(gòu)造是沉積巖的根本特征構(gòu)造。此外，各種層面構(gòu)造、縫合線、疊錐、疊層構(gòu)造等也是沉積巖所特有的?；鸪蓭r的構(gòu)造:塊狀構(gòu)造〔massivestructure),斑雜構(gòu)造〔taxiticstructure〕,球狀構(gòu)造〔orbicularstructure〕,氣孔構(gòu)造〔fumarolicstructure〕,杏仁構(gòu)造〔amygdaloidalstructure〕,柱狀節(jié)理構(gòu)造〔columnarjointstructure〕,枕狀構(gòu)造〔pillowstructure〕沉積巖石學(xué)是研究沉積巖〔物〕的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、分類及其形成作用、以及沉積環(huán)境和分布規(guī)律的一門科學(xué)。沉積學(xué)〔sedimentology〕是在沉積巖石學(xué)根底上逐漸開展起來的一個新的完整的獨立的地質(zhì)學(xué)科，是研究沉積物和沉積巖的成分、成因與形成機制、沉積環(huán)境的科學(xué)。沉積巖的形成機理，包括風(fēng)化作用、搬運作用、沉積作用及沉積期后變化的機理風(fēng)化作用〔weathering〕是地殼最表層的巖石在溫度變化、大氣、水、生物等因素的作用下，發(fā)生機械破碎和化學(xué)變化的一種作用。風(fēng)化作用按其性質(zhì)可分為三種類型：物理風(fēng)化作用〔physicalweathering〕：發(fā)生機械破碎而化學(xué)成分不改變?；瘜W(xué)風(fēng)化作用〔chemicalweathering〕：母巖發(fā)生氧化、水解、溶慮等化學(xué)變化而分解，形成新礦物.生物風(fēng)化作用〔biologicalweathering〕：常常伴隨物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化各種造巖礦物的風(fēng)化及其產(chǎn)物(Weatheringandproductsofvariousrock-formingminerals):礦物是地殼上各種地質(zhì)作用形成的，在一定的物理化學(xué)條件下相對穩(wěn)定的自然體，是地殼中巖石、礦石和粘土的組成單位。石英〔quartz〕：主要的造巖礦物，在風(fēng)化作用中穩(wěn)定性極高，它幾乎不發(fā)生化學(xué)溶解作用，一般只發(fā)生機械破碎作用。長石〔feldspar〕：穩(wěn)定性次于石英，風(fēng)化穩(wěn)定性由高到低的順序是：鉀長石、多鈉的酸性斜長石、中性斜長石、多鈣的基性斜長石。云母〔mica〕：白云母抗風(fēng)化能力較強白云母在風(fēng)化過程中，主要是析出鉀和參加水，先變成水白云母，最后變?yōu)楦邘X石黑云母的抗風(fēng)化能力比白云母差得多。黑云母遭受風(fēng)化后，鉀、鎂等成分首先析出，同時參加水，轉(zhuǎn)變?yōu)轵问?、綠泥石、褐鐵礦等橄欖石、輝石、角閃石等鎂硅酸鹽礦物抗風(fēng)化能力低。這些礦物在風(fēng)化產(chǎn)物中保存較少，故在沉積巖中較少見。各種粘土礦物〔如高嶺石、蒙脫石、水云母等〕在風(fēng)化帶中相當(dāng)穩(wěn)定。各種碳酸鹽礦物如方解石、白云石等，風(fēng)化穩(wěn)定性甚小，極易溶于水并順?biāo)D(zhuǎn)移。各種硫酸鹽礦物〔如石膏、硬石膏〕、硫化物礦物〔如黃鐵礦〕、鹵化物礦物〔如石鹽〕等，風(fēng)化穩(wěn)定性最低，最易溶于水，呈溶液狀態(tài)流失走。重礦物〔heavymineral〕：風(fēng)化穩(wěn)定性的差異很大，如鋯石、金紅石、電氣石等較穩(wěn)定，為沉積巖中常見的穩(wěn)定重礦物。影響造巖礦物風(fēng)化穩(wěn)定性的因素：與它們的結(jié)晶溫度有關(guān):在巖漿巖的主要造巖礦物中，橄欖石結(jié)晶溫度最高，其風(fēng)化穩(wěn)定性最低，最易被風(fēng)化破壞掉。輝石、角閃石、黑云母的結(jié)晶溫度依次降低，而它們的風(fēng)化穩(wěn)定性卻依次增高?；孕遍L石、中性斜長石、酸性斜長石、鉀長石的結(jié)晶溫度也依次降低，它們的風(fēng)化穩(wěn)定性也依次增高。石英的結(jié)晶溫度最低，故其抗風(fēng)化能力最強。2.與其化學(xué)成分的化學(xué)活潑性〔主要是在水中的溶解能力〕有關(guān)3.與其晶體構(gòu)造特征及化學(xué)鍵強度有關(guān)巖石是礦物的集合體，因此巖石的風(fēng)化及其產(chǎn)物主要由組成它的礦物的風(fēng)化情況決定的沉積巖的風(fēng)化情況比擬簡單，其中以蒸發(fā)巖最易溶解、最易風(fēng)化，碳酸鹽巖次之，粘土巖、石英砂巖、硅巖等最難風(fēng)化火山巖及火山碎屑巖由于含有相當(dāng)多的甚至大量的玻璃質(zhì)或火山灰，故其風(fēng)化速度相當(dāng)快水遷移系數(shù)—Kx:將風(fēng)化帶中的元素分為五類：最易轉(zhuǎn)移元素〔Kx=n·10～n·102〕：CI，Br，I，S易轉(zhuǎn)移元素〔Kx=n～n·10〕：Ca，Mg，Na，K可轉(zhuǎn)移元素〔Kx=n·10-1～n〕：Mn，Si〔硅酸鹽〕，P，Cu略可轉(zhuǎn)移元素〔Kx<n·10-1〕：Fe，Al，Ti，根本不轉(zhuǎn)移元素〔Kx=n·10-10〕：Si〔石英〕母巖風(fēng)化的階段性:波雷諾夫根據(jù)元從風(fēng)化帶中析出的順序，將結(jié)晶巖的風(fēng)化過程分為四個階段，不同階段有其獨特的風(fēng)化產(chǎn)物。母巖風(fēng)化產(chǎn)物的類型:碎屑?xì)埩粑镔|(zhì)：母巖的巖石碎屑或礦物碎屑〔巖屑和礦屑〕。新生成的礦物：主要是在化學(xué)風(fēng)化作用過程中新生成的一些礦物，如水白云母、高嶺石、蒙脫石、蛋白石和鋁土礦等。溶解物質(zhì)：主要是指在化學(xué)風(fēng)化過程中被溶解的那些成分，如CI、S、Ca、Mg、K、Na、Si、Fe、Al、P等。風(fēng)化殼〔Weatheringcrust〕:由風(fēng)化剩余物質(zhì)組成的地表巖石的表層局部，或者說已經(jīng)風(fēng)化了的地表巖石的表層局部。沉積物的其它來源:生物成因的沉積物：生物遺體，一局部為無機成分為主的生物殘骸，另一局部為有機生物殘體，即動植物的軟體〔有機質(zhì)〕。深部來源的沉積物：由火山爆發(fā)作用帶到地表或水下的火山碎屑物，沿深斷裂流出地表或注入地下的熱鹵水、溫泉、熱氣液等。宇宙來源的沉積物：從宇宙空間落到地球上的隕石及其塵埃。層流〔laminarflow〕：一種緩慢流動的流體，流體質(zhì)點作有條不紊的平行線狀運動，彼此不相摻混。(a)(a)層流紊流〔turbulentflow〕：湍流，一種充滿了漩渦的多湍流的流體，流體質(zhì)點的運動軌跡極不規(guī)那么，其流速大小和流動方向隨時間而變化，彼此相互摻混。(c)(c)紊流兩種流體及其搬運和沉積作用方式:牽引流〔Tractioncurrent〕：符合牛頓流體定律的流體。其搬運機制是流體動能拖曳牽引沉積物一起運動，如河流、風(fēng)流和波浪流等。牽引搬運〔牽引作用〕：能使碎屑物質(zhì)作底負(fù)載移動的各種作用。牽引流的搬運力包括：推力〔牽引力〕與流速有關(guān)載荷力〔負(fù)荷力〕與流量有關(guān)推力大不一定負(fù)荷力大，反之亦然。牽引流搬運方式：溶解載荷、懸移載荷、推移載荷〔床沙載荷〕沉積物重力流〔Gravityflow〕：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.重力流搬運的驅(qū)動力主要起因于重力碎屑物質(zhì)在流水中的搬運和沉積作用:(1)搬運方式推移搬運〔滾動搬運，包括跳躍搬運〕懸浮搬運〔懸移搬運)(2)機械沉積作用處于搬運狀態(tài)的碎屑物質(zhì)，在一定的條件下，主要是當(dāng)流水的動力缺乏以克服碎屑的重力時，碎屑物質(zhì)就會沉積下來。(3)碎屑物質(zhì)在流水搬運過程中的變化1成分：不穩(wěn)定組分逐漸減少，穩(wěn)定組分那么相應(yīng)增加，同其它組分也就變得更加簡單了。2碎屑顆粒粒度逐漸變小3碎屑顆粒的圓度逐漸變好4碎屑顆粒的球度也有所增高碎屑物質(zhì)在海水、湖水中的搬運和沉積作用：碎屑物質(zhì)在海水中的搬運和沉積作用波基面〔浪底〕〔wavebase〕——波浪作用的下限，即波浪所影響的最大深度。當(dāng)波浪運動的方向與海岸垂直，而海底又位于浪底之上時：遠(yuǎn)離海岸深水區(qū)：碎屑往返運動、向海方向運動；近岸淺水區(qū)：碎屑作往返運動、向岸方向運動；在二者之間的區(qū)域，碎屑只作往返運動。如果波浪不垂直海岸，而與海岸斜交，那么海底碎屑運動的路線呈更加復(fù)雜的“之”字形。其最大特點是波浪作用力方向與重力沿岸分力作用的方向不一致，而使物質(zhì)沿著二者合力方向移動。海水中搬運和沉積的碎屑物質(zhì)特點：在波浪、潮汐的作用下，碎屑物質(zhì)長時間往復(fù)運動〔海水對顆粒間的溶蝕、顆粒與海底間的碰撞與磨蝕、顆粒間的碰撞和磨蝕〕，其成熟度〔成分、粒度、圓度等〕比陸相環(huán)境中的碎屑物質(zhì)高得多，沉積分異也進行得較為徹底。碎屑物質(zhì)在湖水中的搬運和沉積作用與海洋相比，湖泊面積小，缺乏潮汐作用，因此，波浪和湖流是湖泊中搬運和沉積碎屑物質(zhì)的主要營力。碎屑物質(zhì)在空氣中的搬運和沉積作用：在干旱地區(qū)，風(fēng)的搬運和沉積作用是主要的風(fēng)是碎屑物質(zhì)在空氣中搬運和沉積的主要營力空氣只能搬運碎屑物質(zhì)，而不能搬運溶解物質(zhì)風(fēng)的搬運及沉積作用特點：搬運能力遠(yuǎn)比水小，同樣的速度下，風(fēng)的搬運能力約為流水的1/300，因此，風(fēng)一般只能搬運較細(xì)粒的碎屑物質(zhì)。風(fēng)的搬運能力有限，選擇性較強，因此風(fēng)成沉積的粒度分選性較好?？諝饷芏刃?，顆粒碰撞磨蝕導(dǎo)致其圓度較好，常具霜狀外表。碎屑物質(zhì)在冰川中的搬運和沉積作用：冰川的搬運與堆積：膠體：一種物質(zhì)的細(xì)微質(zhì)點分散在另一種物質(zhì)中的不均勻分散體系。膠體質(zhì)點一般介于1～100μm之間，多呈分子狀態(tài)。膠體質(zhì)點帶有電荷。膠體沉積物的特征：常呈鐘乳狀、腎狀、豆?fàn)睢⒛z凍狀等；常具貝殼狀斷口；多為含水礦物，且含水量很不固定；其化學(xué)成分也不夠固定；常具離子交換性及吸附性；常失水干裂老化或重結(jié)晶生物的搬運和沉積作用有兩種方式：〔1〕生物通過新陳代謝作用，在其生活過程中不斷地從周圍介質(zhì)中吸取一定的物質(zhì)成分，從而把一些元素富集起來?！?〕由于生物作用而引起的周圍介質(zhì)條件的改變，從而影響某些物質(zhì)的搬運和沉積。沉積分異作用〔Sedimentarydifferentiation〕：母巖風(fēng)化產(chǎn)物以及其它來源的沉積物，在搬運和沉積過程中按照顆粒大小、形狀、比重、礦物成分和化學(xué)成分在地表依次沉積下來，稱作地表沉積分異作用。機械沉積分異作用〔mechanicalsedimentarydifferentiation〕：碎屑物質(zhì)在搬運和沉積過程中，根據(jù)粒度、密度、形狀和成分等特征發(fā)生先后沉積的現(xiàn)象。機械沉積分異作用包括：粒度分異；相對密度的分異；形狀上的分異，片狀碎屑顆粒較粒狀碎屑顆粒搬運遠(yuǎn)；成分分異化學(xué)沉積分異作用〔Chemicalsedimentarydifferentiation〕：溶解物質(zhì)〔包括膠體溶液物質(zhì)和真溶液物質(zhì)〕，在搬運和沉積過程中，根據(jù)其本身的化學(xué)性質(zhì)〔主要是其在溶液中化學(xué)活潑性或溶解度大小〕，從溶液中按一定先后順序沉淀出來的現(xiàn)象。意義：兩種沉積分異作用的結(jié)果，就形成了各種類型的機械沉積巖和化學(xué)沉積巖以及相應(yīng)的各種沉積礦產(chǎn)。分異作用進行越徹底，各種類型的沉積巖在成分上和結(jié)構(gòu)上的成熟度就越高，從而越易形成各種沉積礦產(chǎn)。正常沉積作用：正常情況或條件下發(fā)生的搬運和沉積作用，這一作用過程是緩慢的、均變的。事件沉積作用：指事件性的、陣發(fā)性的或災(zāi)變性的搬運和沉積作用。這類作用的發(fā)生和開展可能是瞬間的、短暫的，但其作用過程是快速的。沉積后作用：泛指沉積物形成之以后，到沉積巖遭受風(fēng)化作用和變質(zhì)作用之前這一演化階段的所有變化或作用。亦稱為廣義的成巖作用。成巖作用〔diagenesis〕：沉積物轉(zhuǎn)變沉積巖所發(fā)生的一系列變化。后生作用〔catagenesis〕：沉積巖形成以后到遭受風(fēng)化作用或變質(zhì)作用以前的變化。埋藏成巖作用〔burieddiagenesis〕：碎屑沉積物隨埋深增加，主要由于機械壓實作用和化學(xué)膠結(jié)作用，致使巖石逐漸變致密、孔隙度減小、物性變差等一系列物理和化學(xué)變化直到變質(zhì)作用。同生作用〔syngenesis〕：指沉積物剛剛形成以后而尚與上覆水體相接觸時的變化。如‘海解作用’、‘海底風(fēng)化作用’及‘陸解作用’等。準(zhǔn)同生作用〔penesyngenesis〕：主要是指潮上帶的疏松碳酸鈣沉積物被高鎂粒間鹽水白云化的作用沉積后作用主要類型：