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第05章 外动力地质作用与沉积岩

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第二章 岩石圈1. 岩石圈的表面形态特征2. 岩石圈的物质组成3. 岩石圈的构造4. 地质作用的概念地质学概论1. 地质作用 :由自然原因引起地壳或岩石圈的物质组成、结构构造及地表形态等不断发生变化的各种作用。引起这种变化的自然动力称为 地质营力, 传播能量的媒介称为 介质 。 地质作用的能量来源地球外部能源 包括太阳辐射能和日月引力能(外动力)地球内部能源 主要包括重力能、地热能、地球旋转能和化学能、结晶能等(内动力)。2、地质作用的分类 (按动力来源 ) 1) 内动力地质作用由地球内部的能量和地球自转的动能所引起的地质作用,主要发生在地壳深处和地球内部,表现形式有 地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震等。 2) 外动力地质作用地球上的气候变化、风、流水、冰川和生物这些地质营力,对地壳岩石的 破坏、搬运和沉积等作用。外动力地质作用1. 风化作用: 在地表或近地表环境下,由于气温、大气、水及生物等因素作用,使地壳或岩石圈的岩石、矿物在原地遭受分解和破坏的过程。2. 剥蚀作用: 各种地质营力(如风、水、冰川等)在运动过程中对地表岩石产生破坏并将破坏物剥离原地的过程3. 搬运作用: 经风化作用和剥蚀作用下来的产物随运动介质从一地搬运到另一地的过程。4. 沉积作用: 各种营力搬运的物质在介质动能减小或物化条件发生改变以及生物作用下,在新场所堆积下来的过程。5. 固结成岩作用: 使松散沉积物固结形成沉积岩的过程。3、内外动力地质作用的关系 动力地质作用与沉积岩第一节 风化作用第二节 剥蚀作用第三节 搬运作用第四节 沉积作用第五节 成岩作用第六节 沉积岩特征与分类地质学概论主 要 内 容一、风化作用的概念与风化作用的类型二、风化作用的产物三、剥蚀作用的概念与地面流水的剥蚀作用四、海洋(及湖泊)的剥蚀作用五、地下水、冰川和风的剥蚀作用 地表或近地表条件下,由于气温、大气、水及生物等因素的影响,使地壳或岩石圈的矿物、岩石在原地发生分解和破坏的过程 — 风化作用。风化作用的重要特征 :岩石或矿物在原地遭受分解和破坏,风化的产物仍保留在原地。 方式和特点) 1) 物理风化 2) 化学风化 3) 生物风化。 1) 物理风化作用主要由气温、大气、水等因素的作用引起的矿物、岩石在原地发生机械破碎的过程。特点: 矿物、岩石的物质成分不发生变化,只是碎裂成为大小不等的碎块。类型: ①温差风化②冰劈作用③其它物理风化作用:盐类的结晶与潮解、层裂或卸载作用。① 温差风化: 由于温差变化,岩石在热胀冷缩过程中逐渐破碎的过程,常发生在温差较大的干旱气候地区。沙漠气候条件下砂岩的温差风化温差风化左图:由于温差风化引起的层状脱落; 右图:球状风化② 冰劈作用: 充填于岩石裂隙中的水结冰体积膨胀而使岩石裂解的过程。水结成冰时其体积可增大 冰体将对裂缝壁产生 2000kg/ 其它物理风化作用:盐类的结晶与潮解 :充填于岩石孔隙、裂隙中含盐分的溶液,因水溶液浓度的变化,盐类出现结晶与溶解使岩石破碎的过程 (类似于冰劈作用 )。层裂或卸载作用 :岩石因卸载而产生向上或向外的膨胀作用,从而形成一系列平行或垂直地表的裂隙,促使岩石层层剥落和裂解的过程。 (2)化学风化作用: 是指在大气、水和水溶液的作用下岩石发生的化学分解过程。特点: 不仅发生岩石破碎,而且岩石的物质成分也将发生变化。可分为 氧化作用、碳酸化作用、溶解作用和 水解 等次级方式。纪念碑被酸雨化学风化前后① 氧化作用: 矿物、岩石与大气或水中的游离氧起化学反应形成氧化物使岩石破碎的过程,常使多价态元素从低价向高价态转变。例如黄铁矿氧化为褐铁矿:272﹢ 22 (﹢ 23﹢ 62H) 3﹢ 3碳酸化作用: 是指当 成 们与矿物中的阳离子结合形成易溶于水的碳酸盐或碳酸氢盐的过程。如钾长石(正长石)经碳酸化作用变为高龄石:4241 4(﹢ 82水的作用1)水的溶解作用2)水化作用 (水合作用 )2石膏 ) (石膏 )e 铁矿 ) (褐铁矿 )3) 水解作用有些矿物遇水后改变结构 , 形成带OH - 的新矿物4K [6 4K 4[ +4龄石+ 2土矿 ( 3)生物风化作用:由生物的生命活动引起的岩石的破坏过程,分生物物理风化作用和生物化学风化作用。植物根的生长对岩石进行的生物物理风化作用 在山区的峭壁、陡坡上常生长着一些大树如榕树、松、柏等。它们的根系并不都扎在泥土里,而是扎入岩石裂缝中。随着树木的成长,树根加长加粗,必然对裂缝壁产生强大压力。据测算这种压力可达 100而久之,可加速岩石的破裂与崩落的进程。这种作用称为 根劈作用 。主要内容一、风化作用的概念与风化作用的类型二、风化作用的产物三、剥蚀作用的概念与地面流水的剥蚀作用四、海洋(及湖泊)的剥蚀作用五、地下水、冰川和风的剥蚀作用 粗细不等、棱角分明的碎石块。在地势较陡的情况下可形成倒石锥。其特点是 大小混杂 , 层次不清 , 岩屑成分与原岩基本相同 。岩石碎裂 固态产物主要是褐铁矿和粘土矿物 (包括高岭石 ),前者呈黄褐色,后者呈灰白色。二者混合就形成 红土 。这是热带、亚热带地区多数岩石经化学风化后残留原地的产物,即 残积物。在金属硫化物矿床的上部 ,常发育以褐铁矿为主的残 、积物 , 称为 “ 铁帽 ” 。 它往往被作为寻找地下隐伏的金属硫化物矿床的找矿标志 。包括生物物理风化的产物和生物化学风化的产物。土壤主要是由生物风化作用形成的。4. 风化壳: 地表岩石经物理、化学、生物风化的长期作用,形成由风化产物组成的、分布于大陆基岩面上的不连续薄壳。剖面上风化壳在成分和结构上都有明显的差异。土壤半风化基岩基岩残积层风化作用由地表逐渐向地下深处发展,岩石的风化程度则渐次降低,因而显示出一定的垂直分带性 (图 5— 3):▲ 表层为富含腐殖质的残积层 — 土壤;▲ 基本不含腐殖质的残积层;▲ 半风化基岩;▲未风化基岩。风化壳的厚度、结构及土壤的特征都与气候带关系密切。一般地说,▲ 热带和亚热带地区,风化壳厚度可达50一 层为砖红土,局部地段可出现铝土矿层。▲温带的风化壳一般厚 20— 50m,土壤多为褐色土。5. 土壤: 地球表面陆地上能够生长植物的疏松表层,一般是在风化壳和松散沉积层的基础上,经生物及其它风化作用的综合改造而形成的。一般地,自上而下可分为 表土层、淀积层或心土层、母质层 。土壤剖面主要内容一、风化作用的概念与风化作用的类型二、风化作用的产物三、剥蚀作用的概念与地面流水的剥蚀作用四、海洋(及湖泊)的剥蚀作用五、地下水、冰川和风的剥蚀作用风、冰川、地面流水、地下水、海洋和湖泊等地质营力在其运动过程中使岩石破坏并脱离原地的作用过程。根据运动介质的类型可把剥蚀作用分为 地面流水、海洋、湖泊、地下水、冰川、风 等的剥作用 沿陆地表面流动的水体 , 它包 括坡流 、洪流 、 河流坡流: 雨水或融雪水沿地面斜坡成片状或细网状往低处流动时称为坡流或片流洪流: 片流逐渐汇成多股细流,细流切出的细沟逐渐加深、加宽,逐渐发展成为冲沟。多条冲沟汇入山间谷地,水量加大、流速加快,则成洪流。河流: 沟谷切割含水层或侵蚀到潜水面以下,有泉水 (地下水 )常年不断地流出,加上坡流和洪流的补充,使谷地或洼地中形成常年流动的水流,即河流。金沙江上游澜沧江起源 — 昌都河河谷 河流流经的带状洼地;谷底 大洪水时水淹及的平缓地带;谷坡 河谷两侧坡度较陡的地带;河床 洪水期的流水槽地;阶地 谷坡上或谷底两侧一般洪水淹不到的台阶状地形,称为阶地。河谷产状要素: 流动的河水对河谷中岩石的破坏作用 。 它包括机械剥蚀作用和化学溶蚀作用两种方式 。 化学溶蚀作用 :仅发生在河水流经可溶性岩石构成的河床中。 机械剥蚀作用 : 发生在河流的任一段落,而以上、中游最显著。按其剥蚀方向可分为:1)下蚀作用、 2)侧蚀作用1)下蚀作用 (底蚀作用 ):湍急的河水以其动能冲刷谷底岩石或河水挟带的砂石磨损和撞击谷底岩石 ,使河床加深的作用 。水力活动:流水使基岩碎片松动并且移动碎屑和砾石磨蚀作用溶蚀作用金沙江的 “ V”形河谷● 瀑布: 河床纵剖面上高差突然加大的地段造成的跌水现象 。瀑布向上游方向退移现象,称为 向源侵蚀 。更为普遍的向源侵蚀现象出现在河流源头及冲沟头。河流的下切侵蚀和向源侵蚀河流的下蚀作用河流的侵蚀基准面 :河流注入水体的水面,它控制着河流下蚀作用的深度。河水面将向湖面(局部基准面)趋近局部侵蚀基准面区域性侵蚀基准面如果湖水干涸,整个河流将向海洋基准面趋近2)河流的侧蚀作用: 河水以自身动力及挟带的砂石对河床两侧或谷坡进行破坏的过程。侧蚀作用的结果使河床弯曲,谷坡后退,河谷加宽。河流中水流的流速分布在河谷平直段,最大速度的水流基本位于河流中央;在河谷弯曲段,最大速度的水流总是位于凹岸一侧,这是引起凹岸侧向侵蚀的根本原因。河流弯曲处,单向环流侵蚀凹岸,凸岸沉积河曲处单向环流与搬运物的运移路径 凹岸被剥蚀,凸岸接受沉积凹岸受到剥蚀沉积物搬运方向凸岸接受沉积水流蛇曲 (曲流河 )牛轭湖的形成过程古老河道被沉积物截断最大剥蚀作用牛轭湖演化顺序主要内容一、风化作用的概念与风化作用的类型二、风化作用的产物三、剥蚀作用的概念与地面流水的剥蚀作用四、海洋(及湖泊)的剥蚀作用五、地下水、冰川和风的剥蚀作用 1. 海水的运动海水的运动形式主要有 :1) 海浪2) 潮汐3) 洋流4) 浊流5) 洋底热泉1)海浪: 海水有规律的波状运动 。主要是由风的吹刮作用引起的 ; 海底发生大地震或火山猛烈喷发时 , 会引起巨大的 海啸 。海浪是一种振荡波 。 水质点仅是大致在原地做圆周运动。波浪愈大,质点运动的圆周愈大。海浪由深水区传播到海岸附近时,由于海底的摩擦,波形逐渐变态而发展为向岸倾倒的 卷浪 ,同时卷起海底泥、砂冲向岸坡,形成 激浪或进浪在水深为波长的 1/ 2处,一深度当作波浪作用的下限,称为 浪基面 。2)潮汐:在月球 它造成海水作水平方向的周期性流动 , 形成潮流 。 潮流在大洋中的影响不明显 , 当其涌入窄狭海湾和喇叭形的河口湾内 , 则会激起汹涌的潮浪 。八月十八潮,壮观天下无 — 苏轼庐山烟雨浙江潮,未到千般恨不消。及至到来无一事,庐山烟雨浙江潮。洋流 :海洋中沿固定方向流动的水体。●表层洋流: 主要由信风及温度差异引起,形成暖流和寒流,其流动的水层厚达数米,宽数十至数百公里,流速 5m/ s,流程长达数千至万余公里。●深层环流: 主要海水盐度和温度差异引起,如在大西洋,高密度海水从北纬 600附近下沉,沿洋底向南过赤道,至南纬 600附近上升。4)浊流: 暴风浪 、 地震 、 海底滑坡及河水冲击等因素作用下 , 河口前缘及大架上堆积的大量松散泥砂等物质被强烈搅动而形成浑浊水团 。 由于浊水密度较大 , 会沿陆坡向海洋深处流动 , 形成高密度流 (密度 称为 浊流 。浊流多呈束状 , 最大流速超过 s。1929年 12月 18日纽芬兰南部大滩的一次强烈海底地震后,震中附近的海底电缆立即折断,相距有数百公里的其它五条海底电缆 (编号H— L)在地震后 13小时内也依次折断。之后,在约 160 9301此推断,地震引起滑坡并立即形成了速度约 19.1 m/ 004年印尼海啸5) 洋底热泉海洋考察发现 , 不少热泉从洋脊 、 洋隆和海沟的破口中涌出 。 涌的热水高达 350 ℃ — 716℃ 。热泉集中处出现海水作垂直循环 。 它可对洋流的水平运动形成干扰 。2. 海洋环境的分带按海平面以下的深度和地貌特点划分了洋底地形单元 。 海洋环境的分带大致与洋底地形单元对应 ,分为 :滨海带 、 浅海带 、 半深海带和深海带 。滨海环境的划分3. 海洋(及湖泊)的剥蚀作用机械海蚀作用: 由海水运动的动能引起的对海岸和海底物质的破坏过程,按破坏方式可再分为冲蚀和磨蚀。化学海蚀作用: 海水对岩石的溶解或腐蚀过程。生物海蚀作用: 生物对海岸和海底物质的破坏过程。1)滨海带的剥蚀在滨海带 , 海浪和潮流涌向岸坡时 , 激浪和潮头以巨大的能量冲击岸边岩石 , 其挟带的砂 、 砾撞击和磨蚀岩石 。 久之 , 岸坡脚被冲蚀成一个凹槽 , 称 海蚀穴2)大陆坡的剥蚀近百年来海洋调查发现 , 洋盆边缘的大陆坡发育着大量的 深切峡谷 , 有一些峡谷与现代河口相连 , 峡谷的下端口外普遍发育大规模的 扇形沉积体 。浊流运动形成 ,其剥蚀过程类似于河流的剥蚀作用 。深切峡谷深海扇遭受强烈剥蚀的基岩海岸美国圣弗朗西斯科附近的海蚀崖海蚀凹槽(向大陆楔入的凹槽)不断扩大,其上的岩石因支撑力减小而崩塌,形成陡峭的崖壁,就是 海蚀崖 。波切台波切台 :海蚀崖不断向陆地方向后退,在海岸带形成一个向上微凸、向海洋方向微倾斜的平台。美国俄勒冈海滨海蚀柱 :海岸被剥蚀后残余的基岩柱。基岩海岸由于岬角(海岬)被剥蚀、海湾被充填,海岸线逐渐变得平直,坡度变缓岬角 海湾海蚀崖 沉积物海蚀柱岬角被剥蚀海湾被充填主要内容一、风化作用的概念与风化作用的类型二、风化作用的产物三、剥蚀作用的概念与地面流水的剥蚀作用四、海洋(及湖泊)的剥蚀作用五、地下水、冰川和风的剥蚀作用1. 地下水的潜蚀作用: 地下水在运动过程中对周围岩石的破坏作用,以化学溶蚀为主。溶洞景观 —— 地下水溶蚀的产物岩溶作用(喀斯特作用): 以地下水为主(兼有部分地表水的作用)对可溶性岩石进行的以化学溶蚀为主、机械冲刷为辅的地质作用以及由此产生的崩塌作用等一系列过程。形成的地形称为岩溶地形或喀斯特地形。喀斯特地形特征溶洞中暗河水流消失岩溶塌陷岩溶塌陷扩大2. 冰川的刨蚀作用: 冰川在流动过程中以自身的动力及挟带的沙石对冰床岩石的破坏作用,分为挖掘作用和磨蚀作用。冰川底部的两种类型冰 水渗入裂隙,冻结并拔起岩石碎块岩石碎块被冰川带起基岩挖掘作用(拔蚀作用): 冰川在流动过程中将冰床基岩破碎并拔起带走的过程,其强度取决于岩石性质和冰层厚度等因素。有裂隙的基岩冰川拔起岩石碎块,导致粗糙的表面冰川运动方向冰川磨蚀成光滑表面磨蚀作用(锉蚀作用): 冰川以冻结在其中的岩石碎屑为工具进行刮削、磨蚀冰床的过程,其强度取决于冰川含岩屑的数量、岩屑的性质、冰层的厚度及冰川的流速等。冰川擦痕 —— 磨蚀作用的产物加拿大纽芬兰花岗岩表面上的冰川磨光面、冰擦沟痕和冰川擦痕冰川地貌风蚀作用: 风以其自身动力及所挟带的沙石对地面进行破坏的过程,可分为吹扬作用和磨蚀作用。吹蚀作用: 风把地表的松散沙粒或尘土扬起并带走的过程,其强度取决于风速、地面植被和地面松散物质特性。磨蚀作用: 风以挟带的沙石对地面岩石的破坏过程,其强度主要取决于风沙流、风速和地面性质。风的吹扬作用把细沙粒带起,最终形成戈壁风吹走表面细沙最终形成戈壁,风的剥蚀作用逐渐减弱风蚀地貌之一 —— 风蚀磨菇石近地面风蚀作用强,吹蚀量大,最终形成上粗下细状台湾野柳地质公园女王头四、地下水、冰川和风的剥蚀作用 3. 风蚀作用风蚀地貌之一 —— 风蚀柱美国犹他沙漠中的风蚀柱 :岩石中发育垂直裂隙,周围岩石被吹走或发生重力塌陷四、地下水、冰川和风的剥蚀作用 3. 风蚀作用风蚀产物之一 —— 风棱石风棱石是棱角明显,具有多个磨光面的砾石甘肃雅丹地貌风蚀城堡风 蚀 蘑 菇思考题1. 物理风化和化学风化作用各有哪些类型?2. 气候、植被、地形和岩石特征是如何影响风化作用的?3. 剥蚀作用有哪些类型?4. 河流的侵蚀作用可以造成哪些地貌?影响河流侵蚀作用的主要因素有哪些?5. 海蚀作用有哪些方式?各自形成什么样的海岸地貌?6. 冰川和风的剥蚀作用是通过哪些方式实现的?
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