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第二章 沉积岩的形成与演化

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第二章 沉积岩的形成与演化沉积岩的形成原始物质 沉积物的搬运 沉积后作用阶段形成阶段 和沉积作用阶段原始物质 沉积物 沉积岩搬运 沉积后作用沉积沉积岩的原始物质陆源物质 生物源 /生源物质 深源物质 宇宙源物质↑ ↑ ↑ ↑母岩风化产物 生物残骸及有机质 火山碎屑 +深层卤水 陨石★★★★ ★★★ ★★ ★第一节 沉积岩原始物质的形成一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成母岩地表上出露的供给沉积岩原始物质成分的岩石, 主要指早于该沉积岩而存在的岩浆岩、变质岩和较老的沉积岩。(一)风化作用的概念地壳表层岩石 的一种破坏作用;是因温度的变化,水以及各种酸的溶蚀作用,生物的作用以及各种地质营力的剥蚀作用等,地壳表层的岩石处于不稳定状态,逐渐遭受破坏,转变为风化产物的过程。一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成风化作用(按性质)分类↓物理风化作用 化学风化作用 生物风化作用↓ ↓ ↓机械破碎 母岩破碎+化学变化 机械作用+化学和生物化学作用↓ ↓ ↓化学成分不变 氧化 、 水解和溶解 直接作用+间接作用↓ ↓T、 晶体生长 、 重力 氧 、 水和酸生物 、 水 、 冰 、 风 ↓↓ ↓碎屑物质 ( 岩石 新矿物 促进和加速化学风化作用进行碎屑+矿物碎屑 ) 粘土矿物和化学沉淀物质一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成岩石 ←矿物的集合体 ←元素组成元素 →矿物 →岩石的风化特征一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成(二) 元素的风化分异在相同的特定风化条件下,各类造岩元素由于从母岩中析出的难易程度不同,而按一定顺序从母岩中分离出来的现象。→某些元素的淋滤分散和另一些元素的残积、富集。一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成母岩的各种化学成分在风化作用过程中转移性的差别是很大的一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成元素迁移序列一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成“水迁移系数 ——量 元素 在风化带中的 迁移能力元素从岩石中淋溶进入水中的量越多,迁移能力愈强 前苏联学者 1955)在 1934)的 元素迁移序列 基础上提出。K=(mx/·100mx—mg/ a—河水中矿物质残渣总量( mg/nx—%)。(二) Kx=n·10~ n·102)r,I, Kx=n~ n·10)g,,, n·10n)i,,i( 硅酸盐中 ) ,P; 微弱迁移 ) 元素 ( 蒙脱石 →蛋白石 、 铝土矿一、母岩的风化作用和产物 —— 硫化物矿物 , 卤化物矿物石膏 、 硬石膏 、 黄铁矿 、 石盐等风化稳定性最低 , 最易溶于水中 , 呈溶液态流失 。 锆英石 、 刚玉 、 电气石 、 锡石 、 金红石 、 磁铁矿 、 榍石 、 十字石 、 蓝晶石 、 独居石 、 红柱石等 风化稳定性较大——沉积岩中的重矿物为什么造岩矿物风化稳定性差别如此之大?文反应系列)高温矿物抗风化能力差,低温矿物稳定,但金刚石呢?体构造)氧和阳离子之间的键强度总数( 、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成( 四 ) 不同的岩石矿物组成不同 ,再加上结构 、 产状 、 形成背景等差异 ,→母岩风化的差异性一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成花岗岩石 英: 机械破碎 —— 砂粒钾长石: — 成为碳酸盐 、 氯化物进入溶液 —— 溶解物质— 水化后成为含水硅酸盐 —— 粘土— 少部分游离出来 —— 溶解物质斜长石: — 成为碳酸盐 、 氯化物进入溶液 —— 溶解物质— 碳酸盐 , 溶于水 —— 溶解物质— 同钾长石一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成花岗岩白云母: 较少分解 —— 云母碎片黑云母: — 水溶液 —— 水溶液— 同钾长石(e)O—— 碳酸盐 ,氯化物 ,赤铁矿 ,褐铁矿—— 溶解物质及色素副矿物:锆石、磷灰石 —— 重矿物一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成花岗岩 、 花岗闪长岩中性和碱性侵入岩 ——同花岗质岩石类似基性和超基性侵入岩 ——易溶元素转移流失;在原地生成蛇纹石 、 滑石 、 绿泥石 、 褐铁矿等 。沉积岩 ——风化作用简单 , 但差异性大 。盐岩 、 碳酸盐岩易风化 , 硅岩 、 石英砂岩较难风化 。一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成( 四 ) 风化作用中转移性质的不同 , 母岩的风化作用具有明显的阶段性 。波雷诺夫将 结晶岩的风化过程分为四个阶段 , 在各阶段中 , 各有其独特的风化产物 ( 以玄武岩为例 ) 。碎屑阶段)物理风化为主 → 岩石或矿物的碎屑 , 玄武岩的主要矿物成分以辉石和斜长石为代表 。 氯化物和硫酸盐全部被溶解 , 带出 2和 辉石和斜长石等 铝硅酸盐和硅酸盐矿物开始分解 , 游离出碱金属和碱土金属 ( K+, 离子 , 其中 流失比 K+、 快些;来呈弱酸性的地表水在影响下 , 使溶液呈碱性或中性 ,并使一部分 量 粘土矿物 ——蒙脱石 、 水云母 、 此外 , 还可出现 拜来石 、绿泥石等 。 同时 , 溶解性较差的 碳酸钙开始堆积 。粘土型风化作用a. 几乎全部的 K+、 带走 ,b. 介质由中 /碱性转为酸性 ,c. 形成 不含 K+、 高岭石 、 变埃洛石 等粘土矿物 ,上个阶段形成的蒙脱石 、 全部可移动元素都被带走 ,呈胶体状态在 酸性介质 中聚集 , 在原地形成水铝矿 、 褐铁矿 、 针铁矿 、 赤铁矿和蛋白石 。 所以 也称红土 。到达这个阶段的风化作用通常也称为 红土型风化作用一、母岩的风化作用和产物——沉积岩主要原始物质的形成一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成上述四个阶段是一个完整的母岩风化过程,但并不是所有的结晶岩风化作用都能进行到底。风化作用能否达到最后的铝铁土阶段,取决于 母岩岩性、气候、地形、地壳运动强度、风化时间长短 等因素,尤其是 气候因素 。干旱沙漠地区,母岩风化可长期停留在碎屑阶段 ,例如塔里木盆地边缘地带母岩长期处于风化作用第一阶段,植被发育的温湿地区可达到并长期停留在酸性硅铝阶段潮热地区可达到铝铁土阶段 ,例如夏威夷火山岩。一、母岩的风化作用和产物 —— 不同母岩风化阶段基本一致 , 其风化产物的大类一致( 1) 碎屑残留物质:主要是指母岩的岩屑或矿物碎屑 。在风化作用的第一阶段最发育 。 到第四阶段 , 这种物质就很少了 , 只有那些风化稳定性最高 、 最难风化的石英才能留下来 。 这类物质在初始阶段大都残留在母岩区 , 后来就可能被各种营力搬运走 。2) 新生成的矿物:主要指在化学风化作用过程中新生成的一些矿物 , 如水白云母 、 高岭石 、 蒙脱石 、 蛋白石 、 铝土矿 、 褐铁矿等 。按其成因应为 “ 化学风化物质 ” ; 这些物质在初始阶段也大都存在于母岩的风化带中 , 所以也常称为 “ 化学残余物质 ” , 后来 , 它们也会被各种营力搬走 。( 3) 溶解物质:主要是指母岩在化学风化过程中被溶解的那些成分 , 如S、 K、 这些物质大都呈真溶液或胶体溶液状态顺水流走 , 转移至远离母岩区的湖泊或海洋中去 。一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成三类风化产物构成了最重要的三类沉积岩的基本物质碎屑残留物质+化学风化物质 → 碎屑物质 /陆源碎屑物质碎屑岩主要的原始物质 它们的搬运和沉积作用主要受动力学定律支配 , 在被各种地质营力搬运以后 , 在一定的条件下沉积下来 , 再经过成岩作用 , 就形成了碎屑岩溶解物质 搬运和沉积作用受化学定律支配 , 被转移到海洋湖泊 , 在一定条件首先是化学条件 ,生物作用和水动力条件很重要 )下沉积 , 经成岩作用成为 化学岩和生物化学岩和生物岩一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成风化产物的性质影响以后所生成的沉积岩的性质↓从母岩的风化作用开始,沉积岩的形成作用就开始了一、母岩的风化作用和产物 ——沉积岩主要原始物质的形成( 五 ) 除一部分溶液物质流失以外 , 其碎屑残余物质和新生成的化学风化物质大部分残留在原来的岩石表层 , 这个由风化残留物质组成的地表岩石的表层部分 , 叫作风化壳或风化带 。 或者说已风化了的地表岩石的表层部分 ,一、母岩的风化作用和产物 ——深处风化程度较浅 ,最终过渡到未风化的母岩 。一、母岩的风化作用和产物 —— 气候 、 地形 、 构造等因素 。母岩性质是最根本的因素气候湿热 、 地形平坦 、 构造活动比较稳定风化作用较强 , 风化残留物质易于保存 ,风化壳厚度较大;相反条件下 ,风化壳厚度较小 , 以致为零 。一、母岩的风化作用和产物 —— 以第三纪为界 。古代风化壳同现代风化壳有很大的不同 。 由于保存条件的限制 ,大都残缺不全 , 且由于经历成岩作用和后生作用 , 可以认为古风化壳是没有经过搬运的沉积岩 。 沉积间断 、 不整合的重要标志秦皇岛龙山砂岩和绥中花岗岩之间标志:红色 、 土黄色褐铁矿 。古地理 、 古气候分析的重要依据蕴藏 高岭石矿 、 铝土矿 、 铁矿 、 镍矿等 重要的非金属和金属矿产;在风化壳下或其中还可以形成油气藏 。如 1990年东濮凹陷北部户部寨构造首次发现了中生界~沙河街组碎屑岩低渗致密风化壳含气新层系 。 1989年 6~ 9月 , 陕甘宁盆地科探井陕参 1井和榆 3井在奥陶系马家沟组顶部碳酸盐岩风化壳中试产 , 获天然气产量 104从此揭开了开发陕甘宁盆地中部大气田的序幕 。二、沉积物的其它来源( 一 ) 生物成因 ( 生物源 ) 的沉积物生物通过生命活动营造起生物体 , 生物死亡后遗体可在原地堆积 , 也可搬运到沉积盆地中沉积下来 , 成为沉积岩的一部分 。 前者如珊瑚虫等造礁生物等;后者如沉积岩中的高等植物碎屑 、 硅化木等 。— 动物的外壳和骨骼 、 藻类 、 植物的硅 /钙化遗体等 , 常保存为化石或生物碎片 , 一般为碳酸盐 、 磷酸盐和硅质等 。二、主要是 C、 H、 O、 N、 — 有机质。一部分转化为石油、天然气、油页岩、煤等,大部分呈分散状态存在于沉积岩中。二、沉积物的其它来源( 二 ) 深部来源 ( 深源 ) 的物质火山爆发作用带到地表或水下的火山物质直接堆积成火山碎屑岩 , 沿深断裂流出地表或注入湖泊等水体的地下深层的热卤水 、 温泉 、 热气液等盐岩 、 膏岩 、 硅岩 、 铁岩 、 锰岩等岩石和铅 、 锌等矿床 。二、沉积物的其它来源( 三 ) 宇宙 ( 来 ) 源的物质从宇宙空间落到地球上的陨石及其尘埃 → 沉积物和沉积岩中,构成沉积岩组成部分,也可为解释某些地质和地史现象提供假想证据——恐龙灭绝之谜大小悬殊,可从几十克到 1000多千克( 1976年吉林陨石雨中最大的陨石重达 1770至数十吨或更重;小至微米、尘埃。每年降落在地球上的较大陨石的数量有几千吨,小的尘埃不计其数。第二节 沉积物的搬运和沉积作用风化作用的产物及其它来源的沉积物质除了少量残留原地以外 , 大部分将进入搬运状态向沉积盆地转移 。沉积物在搬运过程中仍会发生机械破碎和化学分解 , 形成新矿物 。介质搬运能力减弱 , 无力携带所搬运的沉积物时 , 发生沉积 。沉积下来的沉积物可长期固定下来不再移动 , 也可由于地壳上升 , 侵蚀基准面下降 , 流体流速加快 , 而重新发生侵蚀并被再次被搬运 。第二节 沉积物的搬运和沉积作用风化、搬运和沉积是三个连续而又独立的阶段,但有时相互交替和重复,尤其是 搬运和沉积作用,是一对矛盾。第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用沉积物发生搬运和沉积的地质营力 (搬运介质)流水风(大气)冰川重力生物第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用按沉积物被搬运和沉积的方式不同可以分为:物理搬运和沉积作用碎屑 +新生成物质 +火山碎屑 + 深层卤水生物化学搬运和沉积作用溶解物质+深层卤水+体的几个基本概念和基础知识( 一 ) 牛顿流体和非牛顿流体内摩擦定律在温度不变的条件下 , 随着流速梯度变化 , 动力粘滞系数 /运动粘滞系数始终保持一常数 。牵引流 服从内摩擦定律 ——牛顿流体 。沉积物重力流 不服从内摩擦定律 ——非牛顿流体 。一、流体的几个基本概念和基础知识类别 牵引流 重力流流体性质 牛顿流体 非牛顿流体密度 低 高( >水比重)水动力学机制 地形、潮流或风 重力液固相 分明 不分搬运介质 流水 沉积物搬运动力 推力、负荷力 重力搬运方式 滚动、跳跃、悬浮 悬浮运动关系 水主动,颗粒被动 水被动,颗粒主动搬运物质 碎屑物质、溶解物质 碎屑物质为主沉积作用 流速、能量减小 能力减小转化或稀释沉积环境 地形变化较小 山前或斜坡及其下游方向沉积构造 各种类型层理 粒序 /递变层理一、流体的几个基本概念和基础知识( 二 ) 层流 、 紊流和雷诺数两种流动型态 ——层流与紊流 /湍流 /涡流层流缓慢流动 , 流体质点平行线状流动 , 彼此不相掺混 。紊流充满旋涡的急湍的流动 , 流速大小和流动方式随时间变化 , 流体质点运动轨迹极不规则 , 彼此掺混 。层流 紊流(二)层流、紊流和雷诺数雷诺数( 层流和紊流的判别标准惯性力与粘滞力之间的关系,描述流体的流动状态性力 /粘滞力= 1± 层流1~ 40 临界流 40 紊流流速 流面 扬举力 剪切力 搬运能力 分布层流 小 稳定 小 小 弱 下紊流 大 变化 大 大 强 上自然界中流水多为紊流,使沉积物得以搬运,层流类似于静水,易发生沉积。层流和紊流一、流体的几个基本概念和基础知识( 三 ) 缓流 、 急流和佛罗德数 ( 渠水流 , 按流动强度不同可出现 急流 、 缓流和临界流三种流态 。判别标志为 佛罗德数 ( 性力 /重力= ( V2/l) /g= —标志 惯性力与重力 之间的关系描述 流体的运动强度明渠水流河流 、 湖泊 、 海洋中的牵引流 ——无压流(三)缓流、急流和佛罗德数( r< 1:缓流 , 水深流缓 —— 上部流动体制 , 高流态1:临界流 , 过渡流态1:急流 , 水浅流急 —— 下部流动体制 , 低流态必须牢记二、碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积作用什么性质的流体 ?河水 、 海水 、 湖水 、 风 、 冰川 …物源区在哪儿 ?山区 ( 剥蚀区 ) 、 陆地岸边 …搬运的起点在哪儿 ?山区 ( 剥蚀区 ) 、 陆地岸边 …二、碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积作用碎屑颗粒被搬运的起始点最早始于物源区 。 由静止状态进入运动状态时的临界水流条件称作碎屑颗粒的启动条件 。 碎屑颗粒所以能起动是由于促使颗粒运动的力超过了阻止颗粒运动的力 , 因此必须分析颗粒在水中的受力情况;由于受力情况不同 , 颗粒在水中可出现滑动 、 滚动 、 跳动和悬浮等搬运方式( 一 ) 受力分析 w) :颗粒受到的重力和浮力两者之差 : : :垂直向上 , 产生原因: 水体浮力 ( 已计算在有效重力中 ) ;② 颗粒上下因流速差而引起的压力差; x③ 紊流中存在涡流的扬举作用 /上举涡力 W—— 紊流的上举力大于层流 。二、碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积作用(二)流体搬运碎屑物质的方式1. 推移搬运(滚动 +跳跃) ——床沙载荷 (粗2. 悬浮搬运 ——悬移载荷 ( ,细载荷: 流体中被搬运的沉积物 , 也叫负载,负荷。二、碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积作用(三) 碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积与流速和颗粒大小的关系 ——尤尔斯特隆图解开始搬运速度( 流水把处于静止状态的碎屑物质开始搬运走所需的流速继续搬运速度( 流水维持碎屑物质继续搬运所需要的流速。始搬运曲线继续搬运曲线三个区:剥蚀区,搬运区和沉积区三个段:砾级 难搬易沉 山区 d>2, ΔV= 小。粉砂和泥级 易搬难沉 颗粒 , 下沉速度与其半径平方根成正比 。 根据实验极细砂下沉 30小时 , 细粘土则需要 1年;下沉 3000~ 4000m, 极细砂需要 10天 , 细粘土需要 100年 。 用鲁比的实验数据计算 ,二、碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积作用颗粒间的碰撞和摩擦流体对颗粒的分选作用化学分解和机械破碎作用↓碎屑物质在长距离搬运过程中要发生一系列的变化二、碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积作用( 五 ) 碎屑物质在流水搬运过程中的变化矿物成分不稳定组分减少 ,稳定组分增加粒度 ( 颗粒大小 )变细 , 分选变好颗粒形状圆度与球度变好三、碎屑物质在海湖水体中的搬运和沉积作用1. 流水搬运的碎屑物质最终都要流入海洋、湖泊,那么是否返些物质流入海洋、湖泊中就立即发生沉积呢?2. 海洋、湖泊中除了流水搬运来的碎屑物质外,是否迓有其它来源的碎屑物质呢?三、碎屑物质在海湖水体中的搬运和沉积作用1. 否,仍将继续搬运;2. 否,迓有岸边及水底的破碎物质,以及由于风、冰川、海湖水底火山喷发提供的非正常成因的碎屑物质等。在海湖水体中,碎屑物质搬运和沉积的营力是什么??三、碎屑物质在海湖水体中的搬运和沉积作用(一)碎屑物质在海水中的搬运和沉积作用主要营力波浪潮汐近岸流风暴流浊流等深流 ……(一)波基面( H):波浪能影响到的最大水深, H=波长 /2波浪作用主要限于滨岸的浅水地带,一般几十 常浪底,风暴浪底横浪 ——垂直海岸运动纵浪 ——平行海岸运动过渡类型 ——斜交海岸运动三、碎屑物质在海湖水体中的搬运和沉积作用( 1)屑往迒运动的同时,向海运动。屑往迒运动的同时,向岸运动。底碎屑只作往迒运动。三、碎屑物质在海湖水体中的搬运和沉积作用( 2)纵浪颗粒沿海岸搬运( 3)5°,向岸运动碎屑纵向运动过程中遇地形变化,形成海滩、砂嘴、连岛砂坝等沉积体。三、—介于牵引流和重力流乊间风暴浪底比正常浪底深,可达 200—深海浊流正常浪底和风暴浪底间是风暴沉积物(岩)三、—过碎浪带形成三、—往迒双向水流潮汐作用带 ,水体作大规模的涨潮、落潮运动, 碎屑物质往迒运动。涨潮转落潮和落潮转涨潮时期 ,海平面处于暂时平衡状态(平潮或停潮),潮流速度近于或等于零, 大部分 悬浮物质沉积。三、碎屑物质在海湖水体中的搬运和沉积作用(二)碎屑物质在湖水中的搬运和沉积作用湖浪、湖流、浊流、风暴流,无潮汐面积小,受各种水动力的影响更大。四、碎屑物质在空气中的搬运和沉积作用1. 风只搬运碎屑物质2. 搬运能力小,只搬运细颗粒 ,相同速度,搬运能力只有流水 1/300。3. 颗粒分选、磨圆好,常具霜面、棱面。4. 搬运方式:蠕动★★ 跳跃★★★★ 悬浮★跳跃 <动 2移 <屑物质在空气中的搬运和沉积作用5. 沉积原因:风速降低、障碍物、超载颗粒降落堆积成沙堆6. 多形成风成砂丘和黄土7. 尘暴的搬运和沉积:1) <沉积在沙漠中,可再次搬运;在沙漠以外沉积,可保存,如我国北方黄土。四、碎屑物质在空气中的搬运和沉积作用五、碎屑物质在冰川中的搬运和沉积作用现代冰川覆盖面积约占陆地面积的 10%, 在地质历史中的一些时期地球上曾有广泛的冰川分布 。1. 冰川和浮冰 ——固体搬运和沉积2. 能力巨大,碎屑为主 ,数十~数千吨浮于冰上或包于冰中3. 整体搬运,混杂堆积,没有分选和磨圆; 沉积物统称为冰碛物4. 冰川擦痕,特征“丁”字痕、“ V”形刻蚀坑。五、碎屑物质在冰川中的搬运和沉积作用5. 冰川消融,碎屑沉积 位置分为:底碛、中碛、表碛、前碛、侧碛6. 冰川消融,冰水产生,冰碛物受其改造 屑物质在冰川中的搬运和沉积作用五、碎屑物质在冰川中的搬运和沉积作用冰川入海裂为冰山后可以到处漂移,浮冰融化碎屑下沉时,形成冰川 —海洋沉积。 南极四周,阿拉斯加北部陆棚上广泛分布第三节溶解物质的搬运和沉积作用——化学搬运和沉积作用搬运物质:溶解物质及部分新生成物质搬运方式:胶体溶液或真溶液呈胶体溶液搬运;悬浮液 )和离子分散系 (真溶液 )间 , 粒子直径介于 1~ 100 多呈分子状态 。什么是胶体 ?( 一 ) 胶体溶液的特点1. 受重力影响极其微弱;2. 扩散能力很弱;3. 类型有正负之分1) 正胶体 , 表面带正电荷 , 如 ) 负胶体 , 表面带负电荷 , 如 . 具有吸附现象一、胶体溶液物质的搬运与沉积记住!一、胶体溶液物质的搬运与沉积( 二 ) 胶体溶液稳定的因素 ——搬运1. 布朗运动可抗衡重力作用 , 不使胶粒下沉 。2. 同种电荷的胶粒之间的排斥力 。3. 扩散层和双电子层中反离子和溶剂的亲和作用 , 形成的溶剂化膜 , 缓冲和阻碍粒子的碰撞 。——溶解物质就可以胶体溶液的形式被搬运走。一、胶体溶液物质的搬运与沉积( 三 ) 促使胶体聚集和沉淀的因素 ——沉积原因1. 正负胶体相遇 ——“相互聚沉 ” 。 形成如高岭石沉淀 。2. 电解质作用 不同名电荷 ( 电解质 ) 与胶粒电荷中和 , 胶体降低电动电势 , 失去稳定性而凝聚 。 海水有大量电解质 , 河流携的胶体与其相遇 , 形成凝胶沉淀 , 三角洲和海岸常见大量粘土及氧化铁胶体沉积物 , 还能凝集成铁 、铝 、 锰巨大沉积矿床 。3. 蒸发作用 一方面促使胶体浓度增加 , 胶粒间的碰撞机会增加 , 另一方面也增大了胶体溶液中电解质的浓度 。4. 穿透能力较强的辐射线 如带负电荷的 β射线可使正胶体凝聚 。5. 溶液的 体沉淀时都有一定的 高岭石在酸性介质 (发生凝聚 ,蒙脱石在碱性介质 (凝聚 。6. 温度增加 , 剧烈振荡 , 大气放电 , 毛细管作用等 。一、胶体溶液物质的搬运与沉积( 四 ) 胶体沉积物的特点1. 凝胶呈胶状 、 糊状或冻状 , 固结成岩后常呈贝壳状断口 。2. 陈化脱水出现收缩裂隙 , 易敲击成尖棱角状碎块 。3. 常呈钟乳状 、 肾状 、 豆状 。4. 孔隙度较大 , 吸收性较强 。5. 巨厚层 、 透镜状 、 结核状产出 。6. 化学成分常不固定 。 常吸附不定量的水分 、 有机质及各种金属元素 ,二、真溶液物质的搬运和沉积作用真溶液物质:母岩风化产生的 S、 e、 溶液物质搬运及沉积作用的根本控制因素是溶解度。溶解度大,易搬难沉;反之,易沉难搬。二、真溶液物质的搬运和沉积作用除溶解度外 , ( 1) 某些溶解物质的溶解度随 , 溶解度 109mg/l, 为 218mg/l, 1为 378mg/l。 8时溶解度最小 。 ,酸性介质条件下 , 在碱性介质中则相反 。铝在 4~ 10时以 H)3沉淀 , 4或> 10溶解 。 硼与之类似 。( 2) 随 某些溶解物质沉淀形式不同 。 铁 2~ 3以 H)3沉淀 , 以 H)2沉淀 。 ~ 7, 溶液含 以 淀时所需 锰的情况同铁类似 。二、真溶液物质的搬运和沉积作用二、还原电位 ( 锰等变价元素的溶解和沉淀影响很大 。 铁 、 锰氧化条件呈高价赤铁矿 、 软锰矿沉淀;弱氧化 — 弱还原形成海绿石 、 鲕绿泥石;还原条件低价菱铁矿 、 菱锰矿 。 强还原则生成黄铁矿 、 硫锰矿 。 低价铁 、 锰矿物溶解度比高价大数十~数千倍 , 易搬难沉 。二、真溶液物质的搬运和沉积作用二、1) 一般物质的溶解度随温度升高而增大 。钙 、 镁的硫酸盐 、 钾 、 钠的碳酸盐 、 硫酸盐 、 氯化物( 2) 压力对溶液中 增大 , 化学平衡向体积缩小方向移动 。二、2O=。 即 平衡向右移动 , 反之 , 向左移动 水中 压力有关 。 温度升高 , 所以在热带 、亚热带地区 压力升高 , 所以地下水中 因而在石灰岩溶洞中及温泉出口处可见到较多的石钟乳 、 石灰华沉淀 。发作用第四节 生物的搬运和沉积作用生物作为一种搬运营力意义较小 , 沉积作用意义重大 。藻类和细菌等微生物沉积作用巨大 , 不仅数量多 、 分布广 、 繁殖快 、 适应性强 , 而且在地质历史上 ,其它生物还没有大量出现前就参与沉积作用 。 叠层石与藻类有关 , 早在 25亿年前太古代末就有叠层石 。一 、 直接作用 ——生物遗体直接堆积成岩或沉积矿床光合作用或吸取养料形成有机体 , 吸取介质中钙 、 磷 、 硅无机盐通过生物分泌作用形成外壳和骨骼 。有机质部分埋藏下来经生物化学演化 , 可形成石油 、 天然气 、 煤以及油页岩等 。无机的生物外壳和骨骼经富集堆积后可形成岩石或矿床 ,如生物骨骼石灰岩 、 生物磷块岩 、 硅藻土 、 白垩等 。 有些生物原来就营群体生活 , 在生活过程中通过生物分泌作用以及生物粘结作用形成坚固骨架 , 不需要经过成岩作用就能直接成为岩石 , 如礁灰岩 。第四节 生物的搬运和沉积作用叠层石剖面(距今 5亿年) 山东新汶第四节 生物的搬运和沉积作用二 、 使某些溶解物质沉淀 , 或由于有机质吸附作用使某些元素沉积 。 生物产生大量 影响介质环境的物理化学条件 , 使某些物质溶解或沉淀 。 有机质分解使介质变成还原环境 。 煤及黑色页岩中往往富集各种金属元素就是与有机质的吸附作用使得溶液中低浓度元素得以沉淀有关 。 粘结或障积等作用使沉积物沉淀 。藻类分泌的粘液捕获和粘结水中的碳酸盐颗粒 , 使之沉积于藻体表面 , 当一层藻席被新沉积物覆盖时 , 藻丝体就会穿过上覆沉积物并繁殖于其表面 , 重新形成新的藻席 。 周而复始 , 形成富藻纹层和富屑纹层交替的叠层石类沉积物 。当流水流经丛生的枝状珊瑚或枝状藻类时 , 流速降低 , 流水中携带的沉积物就会障积成岩 。 植物造成风沙的障碍堆积 ,也生物障积作用 。第五节 沉积分异作用沉积分异作用概念母岩风化产物以及其他来源的沉积物在搬运和沉积过程中会 按颗粒大小 、 形状 、 比重 、 矿物成分和化学成分在地表依次沉积 下来 的现象 , 也叫地表沉积分异作用 。机械分异作用:主要受物理原理支配 , 见于碎屑岩中;化学分异作用:主要受化学原理支配 , 见于溶解物质沉积过程 。沉积分异在 20世纪 30年代就被人注意到 , 前苏联学者普斯托瓦洛夫 ( 1940) 对其近一步完善和系统化第五节 沉积分异作用一 、 机械沉积分异作用碎屑物质在流水搬运和沉积的过程中 , 将按粒度 、 密度 、形状 、 成分等差异发生有序沉积的现象物理分异与之对立的是 “ 掺和作用 ” 或 “ 混合作用 ” 、 “ 混杂作用 ” 。第五节 沉积分异作用碎屑物质在流水中搬运及沉积过程中发生 矿物成分 、 粒度、形状等方面的变化是受 颗粒间的碰撞和摩擦流体对颗粒的分选作用化学分解和机械破碎作用的影响与机械沉积分异作用机制不同!第五节 —从上游到下游 , 粒度由大到小 、 分选由差变好;如含金砾岩 。度和球度高的滚动颗粒更易于搬运 。石英砂岩或长石砂岩中的云母片多大于石英 、 长石或岩屑颗粒 。粒大小与矿物的物性有关,如脆性、解理、硬度等第五节 沉积分异作用机械沉积分异结果随搬运距离的增长碎屑物质的矿物成分趋向简单稳定组分增多重矿物含量减少粒度变细分选、磨圆变好第五节 沉积分异作用二 、 化学沉积分异作用溶解物质由于化学活泼性或溶解度的差异 , 以及受所处环境 将按一定的顺序依次从溶液中沉淀出来的现象 。氧化物 → 磷酸盐 → 硅酸盐 → 碳酸盐 → 硫酸盐和卤化物第五节 沉积分异作用三、两种分异作用的关系及其地质意义1. 并存2. 机械沉积分异作用早些,化学沉积分异作用晚些。3. 形成各种类型的机械沉积岩和化学沉积岩以及相应的沉积矿产,分异越彻底,对矿产形成越有利。第六节 正常沉积作用和事件沉积作用(均变论和灾变论)一、 正常沉积作用在正常情况或条件下发生的,有明显机械沉积分异作用的,缓慢的、均匀变化的沉积作用,一般发生在河流、湖泊和海洋。古代沉积的相层序和相模式,在这一沉积规律的指导下建立。如由于湖泊或海洋水体扩张,岸线后退形成正旋回层序和由于湖泊或海洋水体收缩,岸线前进形成反旋回层序。第六节 正常沉积作用和事件沉积作用(均变论和灾变论)二 、 事件沉积作用由于重力、洪水、火山爆发、风暴等因素所引起的阵发性的、突然性的或灾变性的(搬运和)沉积作用,也叫幕式沉积作用第六节 正常沉积作用和事件沉积作用(均变论和灾变论)三、两者关系可发生于同一沉积环境交替进行,互为消长关系垂向上任一剖面可由正常沉积和事件沉积的互层构成第七节 沉积后作用一、沉积后作用的概念沉积物形成以后到沉积岩的风化和变质作用以前这一演化阶段的所有变化和作用——广义的成岩作用第七节 沉积后作用二、阶段划分方案很多考试一般用交错教材冯增昭的划分方案,同生、准同生作用,成岩作用和后生作用三大阶段。在生产和科研时间中,一般用总公司的划分规范,同生期、早成岩期、晚成岩期和表生期四大阶段。第七节 与上覆水体相接触时 的变化,也称为 “ 海底风化作用 ” 或 “ 海解作用 ” 。 沉积物 已基本与水体脱离 ,但基本上还未脱离沉积时的环境 主要指潮上带的疏松
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本文标题:第二章 沉积岩的形成与演化
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