沉积岩形成及演化.ppt

第二章 沉积岩的形成及演化,沉积岩原始物质形成阶段,原始物质搬运和沉积阶段,沉积物的同生作用和准同生作用阶段,沉积物成岩作用阶段,沉积岩的后生作用阶段,沉积岩形成演化阶段示意图,第二章,沉积岩成因复杂性的图示,一、母岩、物源区、风化作用的概念二、风化作用的类型三、母岩风化产物的类型四、各种造岩矿物的风化及其影响因素五、风化壳的概念六、沉积岩原始物质的其它来源,第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,一、母岩、物源区、风化作用的概念母岩：是供给沉积岩原始物质成分的岩石，主要是岩浆岩和变质岩，也包括早已形成的沉积岩。物源区（母岩区）：物源（母岩）分布的地区。风化作用：是地壳表层岩石的一种破坏作用。其原因是环境条件改变使得母岩变得不稳定而发生的碎裂解体作用，由岩石变为松散风化产物。,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,二、风化作用的类型,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,1、物理风化作用2、化学风化作用3、生物风化作用,风化作用,1、物理风化作用：指岩石只发生机械破碎的一种作用。温度变化，晶体生长，重力作用，水、冰及风的破坏侵蚀作用，都可以使岩石和矿物的发生机械破碎，形成岩石和矿物碎屑。,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,（球形风化现象原理图示）,（水结冰使岩石裂缝扩大图示）,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,水流侵蚀岩石,风蚀地貌,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,海岸边的波浪侵蚀风化作用,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,河流的侵蚀下切作用,滨岸带海浪及潮汐的侵蚀作用,2、化学风化作用：在氧、水和溶于水中的各种酸的作用下，母岩遭受氧化、水解和溶滤等化学变化，使其分解而产生新物质和新矿物的过程称为化学风化作用。既形成新的矿物和新物质，也形成碎屑物质。化学风化作用包括：,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,生物风化作用：在岩石圈的上部、大气圈的下部和水圈的全部，几乎到处都有生物的存在。故生物，特别是微生物，在风化作用中能起到巨大的作用。生物对岩石的破坏方式既有机械作用，又有化学作用和生物化学作用；既有直接的作用，又有间接的作用。,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,三、母岩风化作用的产物（三大类）1、碎屑残留物质 主要是指母岩的岩石碎屑和矿物碎屑。主要经机械方式搬运和沉积，是陆源碎屑岩的主要物质成分。2、新生成的不溶于水的矿物 主要是指在风化作用过程中新生成的粘土矿物以及蛋白石、铝土矿、褐铁矿等。经机械以及化学搬运沉积，是粘土岩(铝、铁质岩)的主要物质成分。3、溶解物质 主要是化学风化过程中被溶解的那些成分，如 Cl、S、Ca、Na、Mg、K、以及Si、Fe、Al、P等，主要以化学方式搬运沉积，转移至湖泊和海洋中。,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,四、各种造岩矿物的风化产物及其影响因素,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,矿物的风化稳定性相差很大，一般岩浆晚期形成的矿物稳定性较高，抗风化有力强；岩浆早期形成的矿物抗风化能力较弱。,鲍文反应系列及矿物风化作用的相对稳定性图示,形成温度,低,高,低,高,抗风化能力,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,1、石英：风化过程中稳定性极高，是碎屑岩中的主要造岩矿物。2、长石：风化过程中稳定性次于石英，其中钾长石稳定性高于斜长石，也是碎屑岩中的主要造岩矿物。3、云母：风化过程中稳定性较高，其中白云母的抗风化能力高于黑云母，在碎屑岩中常见。,石 英,长 石,云母,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,4、重矿物：风化稳定性较高的矿物，如石榴石、锆英石、刚玉、电气石、锡石等重矿物在沉积岩中也有出现。5、橄榄石、辉石、角闪石等：抗风化能力极低，在沉积岩中少见。(在母岩区附近较多)6、碳酸盐矿物如方解石、白云石等：抗风化能力极低，在沉积岩中少见。7、粘土矿物如高岭石、蒙脱石、伊利石、水云母等，在风化带中相当稳定。,电气石,锆石,石榴石,刚玉,橄榄石,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,与母岩矿物中所含元素具有的迁移能力大小有关,即是说，凡含有最易迁移和易迁移元素多的岩石和矿物，在地表条件下，因元素的迁移而容易遭受化学风化而破坏。,与组成岩石的矿物的稳定能力有关,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,与岩石结构的均一程度的细密程度有关 一般结构均一的岩石、粒度细小致密的岩石(如流纹岩、安山岩、凝灰岩、千枚岩、粉砂岩等)抗风化能力较强，在沉积岩中广泛分布；粒度粗结构不均一的岩石(如花岗岩、伟晶岩、片麻岩、砾岩、砂砾岩等)抗风化能力较弱，在沉积岩中较少出现且多发育在砾岩、砂砾岩、粗砂岩中。与风化作用进行的时间和发育的阶段有关 波雷诺夫将结晶岩的风化过程分为四个阶段，即：碎屑阶段；饱和硅铝阶段；酸性硅铝阶段；铝铁土阶段；在不同的风化作用阶段有不同的风化产物，及各种风化产物的数量比例亦各不相同。,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,气候条件、地形条件(大地构造条件)和时间等因素对风化作用产物也有重要影响 气候条件影响风化作用类型和强度。寒冷气候以物理风化(第一阶段)为主；温带气候仅可达二三阶段；潮湿多雨的热带雨林气候可达四阶段；构造活动强烈的高山地区常仅达风化的初级阶段。,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,五、风化壳 地壳表层岩石风化的产物，除一部分溶解物质流失外，其碎屑残余物质和新生成的化学残余物质大都残留在原来岩石的表层。这个由风化残余物质组成的地表岩石的表层部分，或者说已风化了的地表岩石的表层部分，就称为风化壳或风化带。风化壳是地壳上升、沉积间断、不整合面的重要标志，在形成油气藏方面也具有重要价值。,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,牙哈寒武系古潜山油气藏风化壳岩心照片,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,六、沉积岩原始物质的其它来源 1、生物成因的沉积物 2、地下深部来源的沉积物质 3、宇宙来的沉积物,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,1、生物来源的沉积物最重要的原始物质 分布广泛，数量相当巨大。可分为：硬体(内外骨骼)，即各种化石。多为碳酸盐质、硅质、磷质，是生物成因的无机物；软体，即有机质(碳氢化合物)。可分为类脂质、氨基化合物、碳水化合物、色素(类叶绿素、类叶红素、类黄朊素等)、木质质等。大多数有机质参与有机物的循环，部分保存在沉积物中经变化而成不溶性的干酪根、可溶性的烃类及有机酸。地层中有机质总量约3.81015t,主要在泥页中，煤占1/600；石油天然气占1/19000.是油气和煤的物质来源，是碳酸盐岩的主要成分之一。生物活动也可产生碎屑、新生粘土及溶解物质。,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,2、地下深部来源的沉积物质是地壳表面局部地区沉积物的重要来源深部来源的卤水：沿深断裂流出地表或注入地下的热卤水、温泉、热气液等，数量也是可观的，它们对形成某些岩石（如盐岩、硅岩和铁锰岩等）和矿床（如铅、锌等）也有较大的意义。受大地构造和板块运动控制，主要分布在板块边缘地带。是火山碎屑岩的主要物质来源，也是许多化学沉积岩的重要物质来源之一。,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,火山物质：火山爆发作用带到地表或水下的火山碎屑物，可直接堆积成火山碎屑岩，也可以混入正常碎屑沉积岩中。,3、宇宙来的沉积物量少、分布广、意义特殊 宇宙空间落在地球上的主要为陨石和尘埃，数量较少但研究意义特殊。,第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成,第二节碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 沉积岩的形成和演化 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,一、搬运与沉积作用的概念二、搬运与沉积作用的分类三、流体的一些基本知识四、碎屑物质在海、湖水体中的搬运和沉积作用 五、碎屑物质在空气(流)中的搬运和沉积作用六、碎屑物质在冰川中的搬运和沉积作用七、正常沉积作用和事件沉积作用,一、搬运与沉积的概念 碎屑物质（主要是风化产物中的碎屑物质及新生矿物）在流体的作用下，将随流体发生运动和转移，此现象则称为“搬运”；在一定条件下，运动的碎屑还会从搬运状态转变为物质停积状态，此现象则称为“沉积”。碎屑物质在最终沉积之前，沉积与搬运总是交替进行的；最终沉积之后也可由于地壳上升、侵蚀基准面下降，使得已沉积下来的碎屑物质重新遭受剥蚀而被搬运。因此，常将搬运与沉积作用共同讨论。在搬运和沉积过程中，碎屑物质仍受到空气、水的作用、受到碰撞及各种地质营力的作用，仍在发生破碎、溶解，即搬运和沉积过程中风化作用仍在进行。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,二、搬运和沉积作用的分类按控制因素和机理分为：机械搬运和沉积；化学搬运和沉积；按介质性质分为：水的搬运和沉积；空气(风)的搬运和沉积；冰的搬运和沉积；生物的搬运和沉积；按搬运沉积的特征及控制因素分为：牵引流的搬运和沉积 按运动特征分为流水、波浪、潮汐的；沉积物重力流的搬运和沉积 按介质分为水体的和空气的重力流,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,三、有关流体力学的几个基本概念,1、牛顿流体与非牛顿流体 凡服从牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，否则称为非牛顿流体。牵引流属于牛顿流体，重力流属于非牛顿流体。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,2、牵引流和沉积物重力流、牵引流 自然界中常见的河流、海流、潮汐流、气流(风)等均是牵引流。其特征是：a)通常属于牛顿流体；多是从高处往低处搬运，但有时也能从低处往高处搬运。b)牵引流的流动是由介质的动力而产生的，由介质的流动牵引(推动)沉积物动力。或者说，由介质的流动而牵引推动沉积物运动的流体称为“牵引流”；c)是长时间持续的介质整体的流动，属正常沉积，广泛分布于自然界，常见，其流速主要与水面坡度有关系；d)搬运沉积物的方式兼有悬移(载荷)、推移(载荷)(滑动、滾动和跳跃)，且多以推移载荷(或称床砂载荷)为主；e)推力（即牵引力）的大小主要取决于流体的流速，推力越大则能搬运的碎屑颗粒越大。而负荷力大小既取决于流体流量也取决于流速，负荷力越大则能搬运的沉积物数量越多。推力大不一定负荷力就大，反之亦然。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,牵引流,、沉积物重力流 是自然界中不常见的另一种特征的流体，有如下基本特征：a)弥散着大量沉积物的密度较高并与环境介质产生密度差，从而在重力的作用下发生流动的流体，称为“沉积物重力流”(是密度流的一种)；b)是一种阵发性的底流，难以发生，难以观测到，一般属于事件性沉积的范畴，其流速主要与基底坡度(密度差、厚度、阻力等)有关；c)搬运沉积物的方式主要是悬移载荷，底载荷的数量很小；d)搬运能力及侵蚀能力十分巨大强烈，其形成需特殊的条件，是碎屑物质从浅水搬运至深湖深海的主要地质营力；e)通常属于非牛顿流体；一般是将碎屑沉积物由浅水(高处)向深水(低处)搬运；f)其它特征(支撑机制、分类、形成条件、沉积特征等)后述。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,陆地泥石流,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,海底浊流,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,3、层流、紊流与雷诺数 自然界任何流体按其流动特点可分为层流和紊流（或称湍流）两种流动形态。层流是一种缓慢流动的流体，流体质点作有条不紊的、平行的线状运动，彼此不相掺混。紊流是一种充满了漩涡的湍急流动的流体，流体质点的运动轨迹极不规则，其流速大小和流动方向随时间而变化，彼此互相掺混。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,层流,紊流,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,4、缓流、急流和佛罗德数 在明渠水流（类似自然界的河流、海湖浅水环境中的牵引流）中按流动强度的不同可出现急流、缓流和临界流三种流态，这三种流态的判别标准是佛罗德数Fr。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,Fr1 水流为临界流Fr1 水流为急流，也称为超临界的流动状态；代表一种水浅流急的流动特点。Fr1 水流为缓流，或临界以下的流动，代表一种水深流缓的情况。佛罗德数可普遍用于碎屑物质以床沙载荷方式搬运和沉积过程的解释中。明渠水流随着流动强度的加大，在床面上会依次出现下列床沙形体：无颗粒运动的平坦床沙沙纹沙浪沙丘过渡型（或低角度沙丘）平坦床沙逆行沙丘流槽和凹坑。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,缓流和急流下的床沙形态,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,5、碎屑物质在流水中的搬运和沉积(碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积受多种因素的影响和制约，是一个相当复杂的问题),第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,、碎屑物质的搬运方式（两种方式）,a、推移搬运（推移载荷）较粗的碎屑（如砾石和砂）大都沿流水的底部呈移动、滚动或跳跃式搬运前进。,b、悬浮搬运（悬浮载荷）较细的碎屑（如粉沙和粘土）在流水中常呈悬浮状态搬运。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,、碎屑物质在流水搬运过程中的重大变化,在搬运过程中，风化作用将继续进行，搬运距离的增加、搬运时间的延长，碎屑的粒度将逐渐减小、圆度和球度将逐渐变好，稳定组分的比例将逐渐增加。,在沉积过程中，由于不同粒度、不同比重、不同形状及不同成分的碎屑沉积时的水流速度不同，沉降速度也各不相同，致使其沉积的时间先后不同，沉积的场所不同而发生分异。这种随流体流速(或流动强度)逐渐降低而按粒度由大至小、按比重由重至轻及按形态依次沉积的现象，称为机械沉积分异。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,、碎屑物质在流水搬运及沉积过程中的分异作用,四、碎屑物质在海、湖水体中的搬运和沉积作用 陆地表面流水搬运的碎屑物质，大部分都注入海洋，其次是湖泊。入海、入湖的碎屑与海湖内自生的碎屑物质均将受到海湖水的再搬运再沉积。引起海洋中碎屑物质搬运和沉积的营力主要是波浪和潮汐，其次是海流；引起湖泊中碎屑物质搬运和沉积的营力主要是湖浪和湖流。这些流体一般属牵引流的范畴。在海湖水体中还有沉积物重力流，海洋内还有风暴流。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,1、波浪及其搬运沉积碎屑物质的特征(1)波浪主要由风引起，又称为风浪。波浪的大小主要取决于风力的大小和吹程的长短。用波长、波高、周期、频率、波速、波能来描述。波浪的运动是波能的传播过程。湖浪小，海浪大，湖浪有停息期，海浪无停息,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,博斯腾湖的湖浪和沙滩,(2)在深水区的水面，水质作圆周运动；振幅随深度增加而减小；浪基面(浪底)在风浪作用下水质点将发生运动，水质点的振幅随深度增加而减小，其振幅趋于零的水深称为浪基面。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,浪基面,(3)在浪基面以上的浅水区，水质点的运动变为椭圆，甚而为往复运动。与底部沉积物发生相互作用，使沉积物发生搬运与沉积。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,(4)当波浪垂直岸线传播时，波浪对碎屑物质的推力将逐渐变化，加之水底坡度和下滑分力的影响，较浅水底的碎屑物总体向岸搬运，较深水底的碎屑物总体向海方向搬运，二者的分界称为“中立带”。中立带随波浪及基底坡度而变化。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,(5)当波浪垂直岸线传播时，因基底的阻力下部水质点的运动速度逐渐减小，波浪可分为图中的几个分带：涌浪带、升浪带、破浪带、拍岸浪(激浪)带、冲浪带。破浪带的水头近于垂直跌落，冲刷淘洗作用强，沉积物较粗较多；破浪带的位置与波浪及水底坡度地形有关。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,(6)当波浪传播方向与岸线斜交时，可形成复杂的水文系统。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,碎屑颗粒相应在垂直和平行岸线的方向上运动，其运动路程远大于其运动距离，运动时间 远大于其运动距离，形成成分成熟度和结构成熟度均很好的海滩沉积物。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,综上述，波浪搬运沉积的特征是：波浪主要因风力产生，海浪大而强，湖浪较小而弱，是常见牵引流类型，平均速度和粒径等是控制搬运和沉积的主要因素；只影响浪基面以上的浅水区的沉积物，浪基面与波长有关(一般以半波长为浪基面的深度)；波浪的水流系统十分复杂，一般均属紊流(Re大)，常可达上部流态(Fr1),搬运及磨蚀能力很强；细小碎屑物质常被波浪向深海搬运，粗碎屑常向浅水向海岸搬运，同时还经平行岸线搬运，运动轨迹常为之字形；波浪总体上是往复流动，运距远远小于其搬运路程，磨蚀和分异作用强而彻底，砂砾的成熟度常很高；主要形成砂砾的沉积，泥质常难于在波浪中沉积(特殊情况例外)。沉积物粒径明显在破浪带最粗，向海明显地渐细。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,2、潮汐及其搬运与沉积作用1)大洋潮汐是由月球、太阳与地球的相对运动的引潮力所产生的全球性海面的周期性的升与降的波动。海水面的升高称涨潮，达高潮位时不涨不落称停潮，水位下降称退(落)潮，达低水位称平潮。高低潮位差称“潮差”。2)因潮位差异形成水面坡度并导致海水侧向流动称潮流。在广海中，一个潮汐周期内的潮流的速度与方向时刻都发生有规律的变化；在近岸地带因地形的限制大致对在垂直岸线的主向上作往复运动。与大洋相连通的水体才有潮汐运动(即湖泊无潮汐)。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,钱塘江大潮形成原因及大潮景观,3)潮汐周期的长短和潮差的大小与天体运动及当地地形等因素有关。按周期长，可分为全日潮、半日潮、和不规则潮；按潮差的大小可分为大、中、小潮差；,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,4)由于天体相对位置的变化、地形、风向及柯氏力的影响，潮汐及潮流明显表现出“日不等量”和“月不等量”的变化：在一个太阴日内涨潮流与退潮流的流速与潮位不相等；潮流为非对称的双向流，即不潮流与次潮流分异，涨潮流与退潮流在空间(通道)分离；,在一个太阴月内潮流与潮位不等，即有大潮小潮之别；5)潮流的速度一般较(波浪的流速)小，周期长，能量较(波浪)低，但在潮汐通道、入潮口、河中湾等地其流速、能量可达很高的数量；,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,6)主要搬运和沉积浅水底部的沉积物，可向海也可向陆搬运碎屑物质，但作用范围比波浪更广阔；在浅海和波浪作用微弱的滨岸带，潮汐是搬运和堆积沉积的主要地质营力，既有砂质沉积也可形成泥质沉积。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,风暴浪及其沉积特征：(1)属于阵发性事件性的搬运与沉积；(2)波长特长、浪基面深度特别大，特称“风暴浪基面”，其最深可达200m左右。(3)风暴浪基面之上(原正常浪基面附近，含浅海底及滨岸带)的沉积物被冲刷，形成侵蚀面，并有粗碎屑充填。(4)是将浅水及岸上粗碎屑搬运至浅海的主要营力，可将碎屑物质向海方向搬运至十甚至上百公里，继续向下流动可变成深海浊流。(5)正常浪基面和风暴浪基面之间以碎屑沉积为主，其具有牵引流和重力流两种流体机制的沉积特征。(6)风暴浪平息后，又转入了正常沉积作用(滨岸带难保存)，一般以细粒悬浮物质沉积作用为主，故风暴流属牵引流和重力流的过渡沉积类型。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,3、碎屑物质在风暴波浪中的搬运与沉积,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,塔里木盆地塔中4井石炭系东河砂岩段上部沉积相精细描述剖面图,五、碎屑物质在空气(流)中的搬运和沉积 在干旱地区，风是搬运及沉积碎屑物质最主要的地质营力。有如下特征：1、空气的密度比水小得多，在同样的速度下，风的搬运能力约为流水的1300。一般情况下，风只能搬运较细粒的碎屑物质，如砂以下的碎屑；只有在特大的风暴时，才能搬运砂和砾石（飞砂走石）。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,2、由于空气的密度较小，所以碎屑物质在搬运过程中，对地面的岩石、物体及被运的沉积物有很强的碰撞和磨蚀作用。无化学变化，一般不搬运沉积化学物质。常会形成一些特殊的景观，特殊的结构(颗粒圆度都比较好，颗粒出现表面“霜状”，风成棱石、风蚀地貌）。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,风蚀地貌,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,风蚀地貌,风蚀地貌,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,风蚀地貌,黄土地貌,3、在正常地面风力条件下，三种搬运方式中以跳跃为主（约占70 80），其次蠕动（20），而悬浮很少（10）。三种搬运方式可相互转化。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,4、在一般情况下搬运方式与粒度之间关系相当恒定。跳跃颗粒一般小于0.5mm，尤其细砂（0103mm）跳动得最为活跃；蠕动颗粒都在05到23mm之间，更大的颗粒一般就留在原地不动；小于O10O2mm的颗粒可悬浮搬运.跳跃和蠕动的颗粒可沿斜坡向上运动。风对搬运物质的选择性就比较强，因此风成沉积物的粒度分选性较好。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,5、当风速变化时、或因荷载增大使运力减弱时，均可较快发生沉积，一般形成砂丘状沉积体。细粒碎屑可被风带到干旱区之外，甚而带至大洋。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,6、尘暴的搬运作用：小于OO5mm的粉砂与粘土可以像灰尘样大量弥漫悬浮，在空气里作长距离搬运。当发生风暴时，这种搬运作用就更为强烈。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,六、碎屑物质在冰川中的搬运和沉积 在两极地区和高寒的山区，冰川的搬运及沉积作用是主要的。1、冰川的搬运和堆积 冰川具有极强大的侵蚀力和搬运能力；主要是搬运沉积碎屑物质，毫无分选性，大小混杂。搬运速度缓慢，搬运距离变化极大；搬运主要发生在冰川内，沉积作用主要发生在冰川的消融地带。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,冰川图片,冰水河,冰川,冰碛物：被冰川搬运和沉积的碎屑物质，统称为冰碛物。冰碛物按其发育的部位又可有不同的命名，如表碛、底碛、中碛、内(里)碛、侧碛、前(终)碛。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,冰川表碛,冰川侧碛,冰川底碛,冰川终碛,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,冰蘑菇（冰川飘砾）,冰川飘砾,冰川极其强大的侵蚀作用使冰川地区具有特殊的地貌景观，如鳍脊、角峰、冰漏斗、冰蚀谷等,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,2、冰川沉积物的基本特征 冰川沉积物包括冰碛物冰水河沉积物冰水扇沉积物冰水湖沉积物、冰碛物 是因冰川消融而直接堆积的碎屑物质。冰碛物成分极为复杂，不确定组分含高；大小混杂，粒径极其悬殊，毫无分选；成分与粒径的组成与源区岩石和冰川类型有关；碎屑颗粒的磨圆程度极差，常有特殊的磨蚀形态(熨斗石、丁字痕)；一般缺乏层理构造，有时略具定向性；分布在冰川消融地带，多呈垅岗状、丘状形貌。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,、冰水河沉积物 是冰碛物经冰水河搬运改造后的沉积物。其特征为：具有明显的磨蚀和分选性，磨圆程度稍好或较好；碎屑的粒径较小，并自冰川消融带向下(向外)有明显的粒径渐细、圆度较好的趋势；常可发育冲刷充填构造育，板状、槽状交错层理与水平层理；冰水河沉积物常间夹于冰碛物之间，或与之渐变过渡，单源冰水沉积物呈扇形堆积体，叫做冰水扇。多个冰水扇相互连接就成为起伏平缓的冰水裙或冰水平原；一般冰水平原向下延伸可达数公里以上，并逐渐过渡为河流沉积或过渡为冰湖沉积。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,、冰水湖及小型冰水三角洲沉积 是指冰川消融带长年积水的湖泊的沉积物，特征如下：当冰水河流进入冰水湖泊时形成的扇形沉积体称冰湖三角洲沉积，三角洲垂向层序的三层结构发育良好。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,在冰湖内部，主要形成极细的悬浮物质颗粒缓慢沉积，主要成分为粘土矿物，颜色较深，并有粗细相间、色调浅深的交替变化，这是气候与季节变化悬浮物的成分略有改变的结果，又称为纹泥(季候泥)。它可以用来推算沉积物的形成年代和沉积速率，细一粗一细代表一年的沉积。在北欧斯堪的纳维亚半岛曾利用冰水湖积纹层建立了冰后期的地质年代表。此外还可能发育重力流沉积。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,七、正常沉积作用和事件沉积作用 1、正常沉积作用 一切常见的缓慢的搬运沉积过程，如平水期的河流、好天气下的滨海、浅海、湖泊等，均称为是正常沉积作用。其特征是：搬运与沉积过程平稳缓慢，常交替进行；流速的减小、搬运能力的降低是均匀的平缓的；机械分异作用明显；在自然界广泛分布，容易考察研究认识。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,2、事件性沉积作用 一切突发性的或灾变性的搬运和沉积过程，均称为事件性沉积作用（如浊流、泥石流、洪水流、火山喷发形成的碎屑流、风暴流等）。其沉积特征为：搬运和沉积作用的发生和发展常常是瞬间的、短暂的，但其作用过程是快速的；搬运和沉积能力常常十分巨大，常伴有巨大的侵蚀能力和破坏能力；沉积过程中掺合作用十分明显，而分异作用常极微弱或不存在；其发生常须具备一定的条件，在自然界不常发生，难于观测研究。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,泥石流和滑坡,火山喷发和火山灰沉积,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,深海盆地的浊流,正常沉积和事件沉积常常发生于同一沉积环境，两者交替进行，即当有事件作用来临时，正常的沉积停止，表现为事件沉积过后又恢复为正常沉积。,第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用,1、按介质性和搬运机理的不同有多种机械搬运沉积类型，流(河)水、海水的搬运与沉积是最常见的牵引流类型，局部地区有风及冰的机械搬运和沉积；2、沉积物重力流是最重要的机械搬运和沉积类型，其与牵引流的区别在于：定义不同机理不同；流动状态不同；搬运沉积物的方式不同；形成条件和影响因素不同；分布范围不同；沉积过程和沉积特征不同等等方面。3、碎屑物质在流水中搬运沉积的特征是：因受力的差异碎屑物质以二种载荷四种方式进行搬运；搬运与沉积常交替进行，并同时伴有风化，随搬运距离增加碎屑的粒度渐细、圆度渐高、球度渐好、稳定组分含量渐高；沉积时机械分异作用明显，致使碎屑物质按粒度由大至小、比重由大至小、形态由板片至圆的顺序依次沉积，特殊情况下可有掺合作用发生；,本节小结,4、碎屑物质在海洋中受波浪、潮汐、风暴浪及海流(在湖泊中受波浪和湖流的)的搬运与沉积；a）波浪主要是风的吹扬作用产生的一种往复流；在近岸地带水流系统复杂，一般可分解为垂直岸线的和平行岸线的流动；主要搬运沉积浪基面以上的浅水区的碎屑；总体上粗屑之字形向陆搬运沉积，细屑向海方向搬运沉积；周期短，能量大，冲洗作用强，搬运距离短路程长，碎屑沉积物的成熟度很高；b）潮汐是天体运动的引潮力产生的全球海面的升降变化并产生潮流，在近岸带为近垂直岸线的往复流，有涨潮、停潮、退潮和平潮之分，一般能量较波浪弱、影响的范围较波浪宽广，常形成砂泥交替沉积；c）风暴浪是一种事件性搬运沉积作用，以波长特长、浪基面很大、侵蚀搬运能力强、具有沉积物重力流的特色，可在陆棚及滨岸带形成特殊的沉积。,5、风的搬运与沉积作用的基本特征是：密度小，同速度的搬运能力为流水的1/300；碎屑在风中主要以跳跃和蠕动的形式(床砂载荷)搬运沉积；碎屑在风中碰撞磨蚀强烈，分选好，多以砂丘形式沉积。6、冰的是特殊的搬运沉积类型，侵蚀作用和搬运能力极强；沉积作用主要发生在冰川消融区，冰碛物分选极差、碎屑大小混杂、不稳定组分含很高、呈岗垅状；冰水沉积和冰湖沉积物是冰碛物受流水改造的产物，粒度较细，有明显的不同程度的分选与磨圆，有各种流水成因的层理。7、沉积作用有正常与事件之分，二者发生的条件、沉积特征各异，在同一沉积环境(盆地)内二者常交替发生和沉积。,第三节 溶解物质的搬运与沉积作用,一、概述二、胶体溶液物质的搬运和沉积作用三、真溶液物质的搬运和沉积作用四、化学沉积分异作用五、两种沉积分异作用的关系及其地质意义六、生物的搬运和沉积作用,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,一、概述,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,母岩风化产物中的溶解物质，主要为Cl、S、Ca、K、Mg、P、Si、Al、Fe等，前面的溶解度大，多呈真溶液；后面的溶解度小，多呈胶体溶液。,1、胶体及其特性 胶体溶液是指一定大小的（1100nm）固体颗粒和化合物分散在溶媒（自然界中就是水）中形成的溶液。与粗分散体系及真溶液的区别：溶煤质点呈分子状态，大小在1-100nm间。具布朗运动，具双电层结构而稳定，具电泳、电渗能力。分正胶体和负胶体。,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,二、胶体溶液物质的搬运和沉积作用,2、胶体的搬运沉积规律 1)任何物质，不论以何方式，成为1-100nm的质点在水体中均可成为胶体，胶体一经形成即可随水体搬运直到胶体被破坏沉积为止；腐殖酸胶体的存在有利胶体的稳定，有利于搬运；2)不同名电解质的加入，可使电荷中和，从而使胶体质点发生凝聚而沉积；3)异名胶体的相互混合可使电荷中和而发生沉淀；,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,4)介质的pH和Eh对胶体沉积影响很大，如高价铁的氧化物在pH=25和氧化环境中沉淀；铁的硅酸盐在pH=27和氧化环境中沉淀；铁的碳酸盐和硫化物则在pH7和还原环境中沉淀。5)其它因素：生物作用、蒸发作用、射线的照射等，也可使胶体沉积,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,3、胶体沉积物常呈钟乳状、肾状、豆状、胶冻状等，具贝壳状断口；多为含水矿物，且含水量很不固定；其化学成分也不够固定；常具离子交换性及吸附性；也常失水干裂老化或重结晶。,蛋白石,三、真溶液物质的搬运和沉积作用 1、分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均匀的单相，分子半径大小在10-9nm以下。通常把这种体系称为真溶液，如CuSO4溶液。2、母岩风化产物中的真溶液物质主要是Cl，S，Ca，Na，K，Mg等，其它任何物质，如P，Si，Al，Fe，Mn等也可部分或微量地呈真溶液状态。可长时间、长距离地被搬运而不沉积。2、真溶液物质的搬运及沉积作用的根本控制因素是溶解度，即溶解度越大，越易搬运，越难沉积；反之，溶解度越小，则越易沉积，越难搬运。3、pH值和Eh值对难溶物质的溶解与沉积有重要影响；,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,4、减少溶剂的数量(干燥气候强蒸发)可使各种溶质发生沉积 足见对于真溶液而言，只要其浓度小于该条件下的溶解度(或溶度积)，该物质将发生溶解，已溶解的物质将随水体一同搬运；只要通过各种途径(改变温度、压力、PH值、EH值、减少溶剂数量等)从而改变溶解度或其浓度，当浓度等于或大于当时的溶解度，则可使该物质沉积。干燥气候条件下的盐湖内的石膏、硬石膏、钠盐、钾盐等就是这样形成的。,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,四、化学沉积分异作用 溶解物质（包括胶体溶液物质和真溶液物质）因其本身的化学性质(溶液中的化学活泼性或溶解度大小)的差异，它们从溶液中沉淀将按溶度从小至大的先后顺序依次沉积的现象，称为“化学分异作用”或“化学沉积分异作用”。,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,五、两种沉积分异作用的关系及其地质意义 1、机械沉积分异作用与化学沉积分异作用，是自然界中两种既有区别而又并存的沉积分异作用，是沉积物（岩）形成和分布的主要特色。一般说来，机械沉积分异作用进行较早，化学沉积分异作用进行的较晚；机械沉积分异作用的砂和粉砂阶段，大致与铁的氧化物阶段（即化学沉积分异作用的开始阶段）相当；机械沉积分异作用的最后阶段（即粘土沉积的阶段），大致与化学沉积分异作用的碳酸盐沉积阶段相当；待化学沉积分异作用进行到硫酸盐及卤化物阶段时，机械沉积分异作用已基本结束了，故蒸发岩中很少有碎屑混入物。,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,两种沉积分异作用的对比图,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,砾岩 砂岩 粘土岩,颗粒按大小分异示意图,机械沉积分异作用,化学沉积分异作用,六、生物的搬运和沉积作用 1、生物的搬运作用十分微弱，而沉积作用极其重要；2、生物的直接沉积作用范围广、时间长、数量巨大 3、生物的直接沉积物可分为硬体和软体；硬体为内外骨骼(生物成因的无机物)，可直接堆积形成岩石或沉积矿床，如生物屑灰岩、硅藻土、生物磷块岩、白垩、生物礁等。软体(有机质)：类脂化合物；氨基化合物；碳水化合物；色素；木质素；经过一系列变化后转变为石油和天然气。4、生物的间接沉积作用，可分为：、生物物理沉积作用：如藻类的粘结作用形成叠层石和藻纹层灰岩；生物障积作用形成障积岩；、生物化学沉积作用：生物在其生命周期内要产生大量的气体和吸收大量的CO2气体，改变环境的PH和EH值，促使某些物质溶解或沉淀。,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,各种生物壳体是形成生物灰岩的主要成分,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,生物碎屑灰岩,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,棘屑灰岩里大量出现海百合茎化石,示底构造,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,生物礁的造礁生物,第二章 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,藻粘结形成叠层石,第四节 沉积后作用及其阶段的划分,第二章 沉积岩的形成及演化 第四节 沉积后作用及其阶段划分,一、概述二、沉积后作用阶段的划分三、各阶段的基本特征,第二章 第四节 沉积后作用及其阶段划分,一、概述 沉积后作用（成岩作用）：沉积物形成后到变质作用或风化作用之前这一时间段所发生的作用。沉积物在最终沉积(並被逐渐埋藏)之后直至遭受变质或重新抬升遭受风化剥蚀之前的漫长时间内，因环境条件的改变，沉积物的成分、结构、构造和颜色等均将所发生一系列的变化，这些变化的过程与其产物即称为“沉积后作用”，这一过程最突出的变化是将松散的沉积物变成固结的坚硬的岩石，因此有许多文献称其为“成岩作用”。,第二章 第四节 沉积后作用及其阶段划分,特点：沉积后作用的时间一般极其漫长；由于最终被埋藏后脱离了地表环境，温度、压力、pH、Eh、CO2、O2、生物等均有不同程度的但却十分明显地变化；变化是全面的系统的复杂的，既有物理的也有化学的，既受物理也受化学规律支配控制；对沉积岩的性质起极重要的控制作用，对储层的孔隙度、渗透率起决定性的作用；成岩的过程也是岩层中各种物质的迁移、富集或重新分配重新组成的过程，也即是油气成矿的过程。研究内容极丰富多样，成岩变化原因极其复杂。成岩阶段划分方案众多。,第二章 第四节 沉积后作用及其阶段划分,1、根据粘土矿物（塞根札柯（Segonzac，197O）将沉积后阶段分为以下四个阶段：早成岩；所有粘土矿物都是稳定的，蒙脱石可以生成；中成岩：所有粘土矿物尚稳定，见高岭石的迪开石化及蒙脱石的伊利石化晚成岩；温度大于100，蒙脱石和不规则混层粘土矿物消失；近变质：温度约200，以伊利石和