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1、三、碎屑物质在海、湖水中的搬运和沉积作用,Transportation and sedimentation of clastic materials in sea and lake water,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。海、湖是流水搬运碎屑物质的最终场所。,1. 碎屑物质在海水中的搬运和沉积作用,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。,波浪主要由风引起，波浪的大小主要取决于风的大小。,波基面(浪底) (wave base)波浪作用的下限，即波浪所影响的最大深度。,当波浪运动的方向与海岸垂直时，而海底又位于浪底之上。在理想的情况下，波浪只
2、能使海底的碎屑颗粒作一定幅度的往返运动，当一个周期后，颗粒又回到原来的位置。,海底的碎屑既作往返运动，也有沿着倾斜的海底向下移动的趋势。,如果波浪不垂直海岸，而与海岸斜交，则海底碎屑运动的路线呈更加复杂的“之”字形。其最大特点是波浪作用力方向与重力沿岸分力作用的方向不一致，而使物质沿着二者合力方向移动。,除正常天气情况下，碎屑物质在横向和纵向波浪作用下的搬运和沉积作用外。还有阵发性的风暴浪将浅海沉积物卷起而重新搬离或搬向海岸，形成风暴沉积物。,潮汐作用对滨岸地区的碎屑物质影响很大，在潮汐作用带，水体作大规模地涨潮和落潮运动，因此也使水底的碎屑物质作相应的往返运动。,近岸地带的海流或深海的浊流、
3、等深流、内潮汐流、冷流、暖流、赤道洋流和上返洋流等对碎屑物质的搬运和沉积均有一定的作用 。,北大西洋海底盆地环流样式 (据 McCave et al.,1986),海洋中碎屑物质在波浪、潮汐等的长期作用下，也会发生成分、粒度、圆度上的变化以及分异作用。,2. 碎屑物质在湖水中的搬运和沉积作用,与海洋相比，湖泊面积小，缺乏潮汐作用，因此，湖浪和湖流是潮泊中搬运和沉积碎屑物质的主要营力。,四、碎屑物质在空气中的搬运和沉积作用,Transportation and sedimentation of clastic materials in air,风是碎屑物质在空气中搬运和沉积的主要营力,在干旱地区
4、，这种搬运和沉积作用是主要的,空气只能搬运碎屑物质，而不能搬运溶解物质,在正常地面条件下，搬运方式以跳跃为主(7080%)，其次是蠕动(20%)，而悬浮极少(10%)。在一般情况下，搬运方式与粒度之间关系相当稳定。风力搬运的最大特点是碎屑呈弓形弹道轨迹前进。,风的搬运及沉积作用特点：,搬运能力远比水小，同样的速度下，风的搬运能力约为流水的1/300，因此，风一般只能搬运较细粒的碎屑物质。,风成沉积的粒度分选性较好。,圆度较好，常具霜状表面。,常见的风成沉积是各种沙丘和黄土,敦煌鸣沙山、月牙泉,五、碎屑物质在冰川中的搬运和沉积作用,Transportation and sedimentation
5、 of clastic materials in glacier,在寒冷的两极地区和高寒山区，冰川的搬运及沉积作用是主要的。,冰川的搬运与堆积,冰碛物冰川携带的碎屑物质,冰川具有巨大的搬运能力,南极大陆冰盖,冰碛物的基本特征：,结构疏松，大小混杂，分选极差； 冰碛物中砾石磨圆极差； 一般缺乏层理构造。,第三节 溶解物质的搬运和沉积作用,Transportation and sedimentation of dissolved materials,一、概述(Introduction),母岩风化产物中的溶解物质，主要为Cl、S、Ca、Na、K、Mg、P、Si、Al、Fe 等。,前面的溶解度较大，多
6、呈真溶液； 后面的溶解度较小，多呈胶体溶液。,它们均呈溶解状态，在河水或地下水中，向湖泊和海洋中转移。,二、胶体溶液物质的搬运和沉积作用,Transportation and sedimentation of colloid solution materials,胶体：一种物质的细微质点分散在另一种物质中的不均匀分散体系。 胶体质点一般介于1001m之间，多呈分子状态。 胶体质点常有电荷。,引起胶体质点搬运和沉积作用的主要因素是同种电荷的胶体质点之间的相互排斥力。,不同名电解质的加入，可使胶体质点的电荷中和，从而使胶体质点发生凝聚而下沉。不同名胶体的相互作用，也可使它们的电荷中和，也可使胶体发
7、生沉淀。,其它因素(如水介质中的腐植酸、生物作用、蒸发作用等)也影响胶体溶液物质的搬运和沉积作用 。,胶体沉积物的特征：,常呈钟乳状、肾状、豆状、胶冻状等 常具贝壳状断口 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 常失水干裂老化或重结晶,三、真溶液物质的搬运和沉积作用,Transportation and sedimentation of true solution materials,母岩风化产物中的真溶液物质主要是Cl、S、Ca、Na、K、Mg等，P、Si、Al、Fe、Mn等也可部分呈真溶液状态。,真溶液物质的搬运及沉积作用的根本控制因素是它们的溶解度,
8、溶解度越大，越易搬运，越难沉积。,溶解度越小，越易沉积，越难搬运。,Fe、Mn、Si、Al等溶解物质的溶解度较小，易于沉淀，在它们的搬运和沉积作用中，水介质的各种物理化学条件的影响十分重要。,各种铁、锰矿物生成时所需要的PH值及EH值,SiO2及CaCO3的溶解度与介质PH值的关系,Al2O3的溶解度与介质PH值的关系,对于溶解度大的物质的搬运和沉积作用，水介质的影响不大。它们只有在干热的气候条件下，在封闭或半封闭的盆地中，或在水循环受限制的潮上地带，即在蒸发条件下，才能沉积下来。如石膏、硬石膏、钠盐、钾盐、镁盐等。,四、生物的搬运和沉积作用,Transportation and sedime
9、ntation by organisms,生物在母岩风化产物的搬运和沉积过程中起着重要的作用，不少沉积岩和沉积矿产的形成都与生物作用有关，或直接由生物作用而形成。如碳酸盐岩、磷酸盐岩、沉积铁矿、硅藻土、白垩、煤、油页岩和石油等。,在各类生物中，尤以藻类和细菌等微生物在沉积岩和沉积矿产形成作用中的意义较大。,生物的搬运和沉积作用有两种方式：,生物通过新陈代谢作用，在其生活过程中不断地从周围介质中吸取一定的物质成分，从而把一些元素富集起来 。,另一种方式是由于生物作用而引起的周围介质条件的改变，从而影响某些物质的搬运和沉积。,五、化学沉积分异作用,Chemical sedimentary diff
10、erentiation,化学沉积分异作用受化学原理支配的分异作用,母岩风化产物中的溶解物质，在搬运和沉积过程中，由于各元素和化合物彼此在化学性质上的差异(主要是化学活泼性或溶解度大小)，它们从溶液中按一定先后顺序沉淀出来，从而逐渐产生了分异。,六、两种沉积分异作用的关系及其地质意义,1. 关系,机械沉积分异作用进行得较早，化学沉积分异作用进行得较晚,机械沉积分异作用,化学沉积分异作用,砂和粉砂阶段,铁的氧化物阶段,粘土沉积阶段,碳酸盐阶段,已基本结束,硫酸盐及卤化物阶段,2. 意义,两种沉积分异作用的结果，就形成了各种类型的机械沉积岩和化学沉积岩以及相应的各种沉积矿产。,分异作用进行越彻底，各
11、种类型的沉积岩在成分上和结构上的成熟度就越高，从而越易形成各种沉积矿产。,七、正常沉积作用和事件沉积作用,Normal sedimentation and event sedimentation,正常沉积作用：正常情况或条件下发生的搬运和沉积作用，这一作用过程是缓慢的、均变的。,事件沉积作用：指事件性的、阵发性的或灾变性的搬运和沉积作用。这类作用的发生和发展可能是瞬间的、短暂的，但其作用过程是快速的。,事件作用所挟带的大量砂、砾、泥等碎屑物质一旦沉积下来，一般就不再被搬运了。,如沉积物重力流、泥石流和洪水流、火山喷发碎屑流、风暴流、地震、陨石雨降落等。,与正常沉积作用相比，事件沉积作用及其产物
12、肯有明显的等时性，所以，这一作用也叫幕式沉积作用。,正常沉积和事件沉积可发生于同一沉积环境，二者交替进行。,第四节 沉积后作用及其阶段划分,Postsedimentation process and stage division,Sedimentary PetrologyP4146,一、概述(Introduction),沉积物的形成阶段：母岩风化产物以及其它来源的物质成分，在搬运和沉积作用之后，就变成了沉积物。,沉积后作用：泛指沉积物形成之以后，到沉积岩遭受风化作用和变质作用之前这一演化阶段的所有变化或作用。亦称为广义的成岩作用。,母岩,沉积物形成阶段,成岩作用阶段,沉积岩,风化作用,变质作用
13、,沉积岩的形成与演化,后生作用阶段,沉积后作用,成岩作用,后生作用,广义的成岩作用包括狭义的成岩作用和后生作用两个阶段。,成岩作用(diagenesis)：沉积物转变沉积岩所发生的一系列变化。,后生作用(catagenesis)：沉积物形成以后到遭受风化作用或变质作用以前的变化。,沉积后作用的上限为沉积物表面或潜水面 沉积后作用的下限为变质岩带顶(220，1000bar),二、沉积后作用阶段的划分,沉积后作用阶段的划分，到目前为止也还没有一个公认的、统一的划分方案。,1.根据粘土矿物成分来划分 2.根据煤岩学来划分 3.根据地球化学不环境来划分 4.根据埋深来划分 5.综合划分方案,成岩作用阶
14、段的划分和对比,三、有关术语的阐明,1. 埋藏成岩作用(buried diagenesis)：碎屑沉积物随埋深增加，主要由于机械压实作用和化学胶结作用，致使岩石逐渐变致密、孔隙度减小、物性变差等一系列物理和化学变化直到变质作用。,2. 沉积后作用(postsedimentation process)：泛指沉积物形成以后到沉积岩遭受风化作用和变质作用以前这一演化阶段的所有变化和作用。,3. 同生作用(syngenesis)：指沉积物刚刚形成以后而尚与上覆水体相接触时的变化。如海解作用、海底风化作用及陆解作用等 。,4. 准同生作用(penesyngenesis)：主要是指潮上带的疏松碳酸钙沉积物
15、被高镁粒间盐水白云化的作用 。,5. 成岩作用(diagenesis)：指上覆沉积物不断增加使早期沉积物逐渐被掩埋，直至基本上与上覆水体脱离，使沉积物在新的物理化学条件下，产生新的平衡，致使疏松的沉积物固结成岩的全部变化过程。,6. 后生作用(anadiagenesis / catagenesis)：继成岩作用阶段之后，在沉积岩转变为变质岩之前或遭受风化作用之前所产生的一切作用和变化。,7. 表生作用(epigenesis)：指沉积物抬升到近地表，在潜水面以下常温常压或低温低压条件下，由于渗透水和浅部地下水(包括上升水)的影响下所发生的变化。,四、沉积期后的影响因素,沉积物脱离沉积环境进入沉积
16、期后变化阶段，实质上是沉积物在新的条件下，重新建立起新的平衡的过程。,影响这一平衡过程的因素主要有： 沉积物的成分、温度、压力、以及层间水溶液的性质(溶度积、自由度、PH值、Eh值、浓度、溶解气体的状况等) 。,五、沉积后作用主要类型,1. 压实作用(compaction) 2. 压溶作用(pressure-solution) 3. 胶结作用(cementation)和固结作用(consolidation) 4. 重结晶作用(recrystallization)和矿物的多相转变作用(neomorphism of mineral) 5. 交代作用(replament) 6. 溶解作用(disso
17、lution),第五节 沉积岩的分类,Classification of sedimentary rocks,一、沉积岩基本类型划分,二、一些问题的说明,1. 关于粘土岩 为什么将粘土岩划归碎屑岩中? 沉积岩中的粘土物质基本上是母岩风化的产物经过机械搬运和沉积作用而来的，基本上是陆源的，由化学作用在沉积环境中新生成的粘土矿物为量很少。 2. 碳酸盐岩 虽然颗粒石灰岩的沉积机理主要是机械的，但其颗粒的生成还是化学作用或生物作用为主的。,3. 关于生物化学岩 实际上是生物岩与化学岩之间的过渡岩石类型，如生物石灰岩、礁石灰岩、白垩、硅藻岩等。,4. 关于附生岩 象含铜、铀、硫、沸石、海绿石以及其他特殊元素或矿物的沉积岩，由于其经济意义较大，常受人们的格外重视，并常被称作“含铜岩”、“含铀岩”、“含海绿石岩”等。,5. 关于异地岩和原地岩 异地岩-指其沉积物是外来的。 原地岩-指其沉积物是当地生成的。,6. 关于内源岩和外源岩 外源岩-指其物质成分来自沉积环境以外。 内源岩-指其物质成分来自沉积环境以内。,复习思考题,1、试从原始物质、搬运方式、沉积作用及成岩后生作用等方面说明碎屑岩、粘土岩、化学岩和生物化学岩的形成作用及其相互关系。 2、试述沉积岩分类的原则、依据及岩石类型。 3、评述国内外在沉积岩基本岩石类型的划分方案。,