第四章 沉积物的搬运和沉积作用
4 沉积作用和沉积物
化学沉积作用： 在地壳表层，在化学和物理化学规律支配下，
物质以离子或胶体状态迁移、再结合成固态物质的过程。
1. 真溶液的搬运和沉积作用
真溶液的搬运：化学风化产物中，易溶解的盐类矿物被分解成离子(K，
Na，Ca，Mg，Fe，Sr，Ba， Cl，Mn，Si，Al等)在水中呈真溶液状态
被搬运。
真溶液沉淀作用：真溶液物质被搬运到海洋、湖泊后，蒸发量>补给量时， 离子浓度达饱和，沉淀。 受Ph、Eh、温度、压力等控制：Fe3+当Ph>3就沉淀；Fe2+当Ph=5-7开始
《岩石学》精品课程 沉积岩岩石学
第4讲 沉积作用和沉积物
定 义
沉积作用（Deposition/ sedimentation） 由地表各种营力（水、风等）搬运的物质，由于介质动能减 小或条件发生改变以及在生物作用下，在新的场所堆积下来 的作用。（狭义） 沉积物（Sediments）：地壳表层常温常压下疏松或固结的堆积体。 分类：物理、 化学、 生物、 复合沉积作用
3. 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）实验中，按流 动强度的不同可分急流、缓流和临界流三种流态，以佛罗德
数（Fr）判别。
Fr = V gD
V：水流流速，
g：重力加速度 D：水深
Fr＜1：静流、缓流，河流下游（水深流缓），能量低。 Fr＞1：急流，河流上游（水浅流急），能量高。
上：自然粒级标准；下：伍登-温特华斯（Udden-Wentworth）标准
2) 圆度（roundness）：碎屑颗粒棱和角被磨平的程
度或表面的光滑程度。
它是颗粒在沉积作用过程中累积磨蚀强度的衡量指标。
地质沉积作用
地质沉积作用一、沉积作用及其分类沉积作用，指母岩风化剥蚀产物被搬运介质（河流水、风、海浪、潮流、洋流、浊流、冰川、地下水及生物等）搬运过程中，由于搬运条件（速度下降或搬运力降低等）发生改变，或到达适宜的场所后，发生沉淀、堆积的过程。
按沉积环境可分为陆相沉积与海相沉积两类。
按沉积作用方式可分为机械沉积、化学沉积和生物沉积三类。
广义而言，机械沉积指由于搬运条件（速度下降或搬运力降低等）发生改变，搬运物堆积和形成岩石的作用，狭义的机械沉积指介质（如水）中悬浮状物质的机械沉淀作用。
化学沉积，指水介质中以胶体溶液和真溶液形式搬运的物质，当物理、化学条件发生变化时，产生沉淀的过程。
生物沉积，指与生物生命活动及生物遗体紧密相关的沉积作用。
生物的沉积作用可表现为生物遗体直接堆积，还表现为在生物的生命活动过程中或生物遗体的分解过程中，引起介质物理、化学环境发生变化而导致的某些物质的沉淀或沉积。
按搬运动力形式可分为河流、洪流及片流、风、地下水、冰川、湖泊及沼泽和海洋的沉积作用。
二、沉积作用产物及其特征1.河流的沉积作用河流上游沉积：在河流上游，由于坡降大，河流具有较大的动能，河水搬运能力强，细粒物质被冲走，沉积物以河床砾石为主，成分复杂。
砾石呈叠瓦状排列，一般厚度不大，常呈透镜体分布于河道之中。
边滩与河漫滩沉积：河道在侧蚀弯曲的过程中，河水携带的碎屑物在凸岸一侧沉积，由浅滩而边滩。
边滩沉积物的成分复杂，常含有植物碎片，粒度变化范围大，规模较大河流的边滩沉积物，以砂为主，有少量的砾石和粉砂；较小河流的边滩沉积物，粒度可粗至砾石级；边滩沉积是单向环流侧向加积的产物。
在洪水期，水位增高，洪水中的细粒物质（粉砂、亚黏土等）沉积在淹没于水中的边滩面上，形成河漫滩。
因此，河漫滩沉积具有二元结构，即底部为边滩沉积，顶部为河漫滩沉积。
心滩沉积：心滩沉积形成于洪水期。
在洪水期，河流表流从中央向两侧流，底流从两侧向中心汇聚，然后上升，由于水流的相互抵触和重力作用，碎屑在河心发生沉积。
岩石学-碎屑物质的搬运和沉积作用
水的流速
颗粒直径 水的密度
粘度
层流、紊流和雷诺数
雷诺数（Re, Reynolds numbers ）--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
Re＝惯性力/粘滞力＝V2d2ρ/Vdμ＝Vdρ/μ
Re＝1± 层流 Re＝1～40 临界流 Re > 40 紊流
4. 潮汐
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。
平潮
高潮高
停潮
低潮高
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 。
2. 风暴浪
风暴浪底比正常浪底深，可达200m 风暴浪对正常浪底附近沉积物冲刷侵蚀 风暴回流携带大量碎屑物质形成密度流或
重力流——深海浊流 正常浪底和风暴浪底间是风暴沉积物（岩）
3. 近岸流
A.沿岸流
纵浪引起，波峰线与岸线斜交破浪后产生
B.离岸流
沿岸流流动一段距离，穿过碎浪带形成
滨岸带近岸水流系统示意图（据赖内克，1973)
Ca、Na、Mg的盐类则常呈真溶液搬运 Al、Fe、Mn、Si的氧化物常呈胶体溶液搬运；
真溶液物质的搬运和沉积作用
四、化学沉积分异作用 Chemical sedimentary differentiation
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
类别 流体性质
密度 水动力学机制
液固相 搬运介质 搬运动力 搬运方式 运动关系 搬运物质 沉积作用 沉积环境 沉积构造
4 沉积物的搬运和沉积作用
第四章沉积物的搬运和沉积作用4.1 搬运和沉积中流体的基本类型4.2 沉积物的搬运方式和沉积方式概念回顾—1、地质作用：造成地壳物质组成、结构构造发生变化的作用，包括外力和内力地质作用。
沉积物的风化、搬运和沉积作用主要受控于外力地质作用。
—2、地质营力：地质作用的能量。
地质营力一方面破坏着地壳岩石，同时又形成新的岩石。
—3、介质：传播能量的媒介。
风化、搬运和沉积作用的介质类型有三种（三态）：—液态（水）：—固态（冰川）：—气态（大气和风）—4.1.1 牵引流—4.1.2 重力流4.1 搬运和沉积中流体的基本类型4.1.1 牵引流—属静水流（弱水流）作用的流体，能沿沉积底床搬运沉积物的流体。
在自然状态下，包括河流、海流、波浪流、潮汐流、等深流、大气流等。
—沉积特征：沉积物颗粒呈明显的分层性，小的颗粒在上，大的颗粒在下。
—牵引流的搬运力：作用在沉积物上的推力(牵引力)，推力主要取决于流速，推力越大则能搬运的沉积物颗粒越大。
—牵引流的负荷力（或称载荷力)：主要取决于流量，负荷力越大则能搬运的沉积物数量就越多。
—实例：山间急流；长江。
4.1.2 重力流—由沉积介质与沉积物混为一体整体搬运（又称密度流和块体流，整体混浊度大）。
—沉积特征：沉积物颗粒在流体中均匀分布，无分层性，呈混浊状态。
—重力流的搬运力：由水与沉积物高度混合（高密度流体），在重力作用下，使混合的流体整体移动。
—思考：—易发生重力流的场所？—重力流的沉积发生在何时？牵引流与重力流的对比脉动沉积物位能大于其内部凝聚力或摩擦阻力泥石流、颗粒流、液化流、浊流重力流持续水流活动河流、潮流、沿岸流、等深流牵引流表现特征触发机制主要类型重力流的平均流速比相应规模的牵引流要小。
重力流随着密度降低，可向牵引流转变。
4.2沉积物的搬运方式和沉积方式—4.2.1 机械搬运和沉积作用—4.2.2 溶解物质的搬运和化学沉积作用—4.2.3 生物的搬运和沉积作用4.2.1 机械搬运和沉积作用1.牵引流的机械搬运和沉积作用（1）搬运方式：—悬浮（图4-2A）—跳跃（图4-2B）—滚动（图4-2C）碎屑在牵引流中的搬运方式（2）牵引流的搬运特点和载荷—牵引流的搬运方式与颗粒大小有关，而颗粒大小又与流速大小有关。
沉积作用与沉积物
沉积作用与沉积物小结沉积作用与沉积物：物理沉积作用化学沉积作用生物沉积作用复合沉积作用一、物理沉积作用和碎屑沉积物1．牵引流的沉积作用——牵引流的分类：层流紊流——水动力类型：缓流Fr<1 急流Fr>1——牵引流碎屑的搬运方式：滚动跳跃悬浮——牵引流搬运方式的主控因素：自然粒级——颗粒在搬运过程中的磨蚀作用和细粒化作用——牵引流的分选作用总牵引力称为水动力（Hydrodynamic force），它的大小可用下面的状态函数来衡量：Fr=V/√gD , V为流速，g为重力加速度，D为水深。
Fr称为佛劳德数。
Fr的大小可将水流分为三种流动状态（Flow regime）:Fr＜1时为低流态，又称缓流（Tranguil flow），大致相当于河流下游（水深流缓）的状态；Fr＞1时为高流态，又称急流（Torrent flow），大致相当于河流上游（水浅流急）的状态；Fr=1时为临界流态。
在水深足够大的同一水流内，临界流态可能会出现在中间的某个深度上，在它之下和之上分别是低流态和高流态.所以低流态和高流态又分别称为下部水流动态和上部水流动态（或机制）。
颗粒被水流牵引时的具体搬运方式是滚（挪）动、跳跃还是悬浮主要受流速（或流态）和被搬运颗粒的大小、密度和形态的控制。
当流速一定时，较小、较轻或片状颗粒容易趋向于悬浮，较大、较重或粒状颗粒容易趋向于跳动，更大、更重的颗粒则更容易趋向于滚（挪）动。
在普通的天然水流中，象石英、长石这类粒状轻矿物（密度＜2.67）或密度相似的其它颗（如岩屑），其粒径大小与搬运方式间的实际关系是:超过2mm时多为滚（挪）动，2-0.05mm时多为跳跃，0.05-0.005mm时多为悬浮，小于0.005mm时则不仅易于悬浮，还有可能向胶体转化。
根据这一特点，地质学中常将这几个数量界线作为划分砾、砂、粉砂和泥的标准，这样的粒度级别就称为自然粒级。
颗粒在搬运过程中的磨蚀作用和细粒化作用搬运过程中，颗粒与颗粒，颗粒与水流边界会发生碰撞和摩擦，因而颗粒的搬运过程也是它经受物理改造的过程。
沉积物的搬运和沉积作用
第二章 沉积物的搬运和沉积作用第一节 概述风化作用的产物及其它来源的沉积物质，少量残留原地，大部分进入搬运状态向沉积盆地中转移。
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”。
沉积下来的沉积物：长期固定下来不再移动；随着地壳上升、侵蚀基准面下降，流体的流速加快，会重新发生侵蚀并被再次搬运风化作用；风化产物的搬运作用；沉积作用既是三个连续又独立的阶段，但有时相互交替和重复，尤其是搬运和沉积作用，是一对矛盾在搬运过程中物质仍然可以发生机械破碎和化学分解，即使物质沉积下来以后，还可以由于条件的变化再次进入搬运状态。
沉积物搬运和沉积的地质营力：（搬运介质）水、风（大气）、冰川、重力、生物的搬运风化产物的搬运和沉积作用：（搬运方式）⎪⎩⎪⎨⎧生物搬运和沉积作用化学搬运和沉积作用机械搬运和沉积作用按沉积物被搬运和沉积的方式不同可分为：1）机械搬运与沉积作用碎屑物质和粘土物质多以机械方式在流水、海水、湖水、冰川、风及重力等营力下被搬运。
搬运方式：（1）滑动（2）滚动（3）跳跃（4）悬浮 （悬移搬运）其中滑动、滚动、和跳跃式统称为推移式搬运（或床沙搬运）。
2）溶解物质的搬运与化学沉积作用溶解物质以真溶液、胶体溶液或洛合物的状态被搬运；其搬运和沉积作用受化学和物理化学定律所支配。
3）生物搬运和沉积作用生物搬运作用意义不大，但是其沉积意义巨大；通过生物生理作用、生物物理作用和生物化学作用可以使大量溶解物质、内源粒屑物质和部分粘土物质发生沉积作用。
第二节有关流体力学的一些概念一、牛顿流体、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个常数。
牵引流服从内摩擦定律－－－属牛顿流体少量沉积物的流水（河流、海流、潮汐流、洋流等）和大气流。
Chap搬运作用与沉积作用
沉积学Chap1. 绪论Chap2. 沉积结构Chap3. 搬运作用与沉积作用Chap4. 沉积构造Chap5. 沉积物分类Chap6. 冲积扇环境及沉积相Chap7. 河流沉积环境及沉积相Chap8. 湖泊沉积环境及沉积相Chap9. 冰川沉积环境及沉积相Chap10.风成沉积环境及沉积相Chap11.陆源碎屑型滨海环境及沉积相Chap12.陆源碎屑浅海环境及沉积特点Chap13.深海碎屑沉积环境与沉积相Chap14.三角洲沉积环境和沉积相Chap15.扇三角洲沉积环境及沉积特征Chap16.海洋碳酸盐沉积环境及沉积相特点Sediment transport and deposition 搬运介质：1.水坡面流（Overland flow）,渠道水流（channel flow）波浪（Waves）, 潮汐（tides）, 洋流（ocean currents）2.空气（Air）3.冰（Ice）4.重力（Gravity）岩崩（Rock falls） (无搬运介质)泥石流（Debris flows）, 浊流（turbidity currents）搬运作用沉积物有三种搬运作用：1.重力（Gravity）— 可能涉及流体2.沉积物重力流（sediment gravity flow）—3.流体流（Fluid flow）— 空气、水、冰流体凡服从牛顿内摩擦定律的流体称做牛顿流体，否则称为非牛顿流体牛顿粘性公式该定律可表述为——在很小的外力作用下即能流动的流体。
作用在流体上的力越大，则其流动速度也越大，并成正比例关系牵引流（靠自身能量携带载荷向前运动的一种牛顿流体 ）属牛顿流体，沉积物重力流属非牛顿流体牵引流牵引流的搬运力表现在两方面：一、流体作用于碎屑颗粒上的推力(即牵引力)，推力决定于流体流速，推力越大能搬运的碎屑颗粒越大；二、是载荷力(或称负荷力)，其大小决定于流体流量，流量越大。
负荷力越大，则能搬运的沉积物数量越多；三、牵引流搬运颗粒的动力主要是推力，搬运方式包括溶解、悬移、推移。
石油大学地质学基础——第四章 沉积岩
常用的碎屑颗粒粒度分级表
2的几何级数制 粒 巨 粗 中 细 粗 中 细 砾 砾 砾 砾 砂 砂 砂 粉砂 细粉砂 砂 级 划 分 巨 中 砾 卵 砾 砾 石 石 颗粒直径(毫米) ＞256 256～64 64～4 4～ 2
2～1 1～0.5 0.5～0.25 0.25～0.125 0.125～0.0625 0.0625～0.0312 0.0312～0.0156 0.0156～0.0078 0.0078～0.0039
包括发生变质作用以前或因构造运动重新抬升到
地表遭受风化作用以前所发生的一切作用。
成岩作用类型：
压实作用、压溶作用 胶结作用、交代作用
重结晶作用和矿物的多形转变作用
溶解作用
（1）压实作用 沉积物在上覆水层和沉积层的重荷(压力)下， 或在构造形变的作用下，发生水分排出、孔隙度降低、 体积缩小的作用。
粘土的孔隙度80%
20%
（2）压溶作用 随埋藏深度的增加，碎屑颗粒接触点上因压力增大， 发生晶格变形和溶解作用。 压实作用和压溶作用是持续进行的。
（3）胶结作用 从孔隙溶液中沉淀出矿物质（胶结物），将松散 的颗粒固结起来的作用。 是碎屑沉积物的主要成岩方式。
常见的胶结物有：硅质、钙质、铁质、粘土、石膏等。
2. 沉积岩的分类
根据沉积岩原始沉积物质成分的来源 1.母岩风化产物为主的沉积岩 碎屑岩 化学岩
砾岩 砂岩 粉砂岩 粘土岩 碳酸盐岩 硫酸盐岩 卤化物岩 硅岩 其它化学岩
3.生物遗体为主的沉积岩 2.火山碎屑物质为主的沉积岩
可燃有机岩 非可燃有机岩
火山碎屑岩
煤 油页岩
第二节 沉积岩的一般特征
1. 沉积岩的化学成分 与岩浆岩类似，相对富Fe 3+ 、Na2O、H2O、CO2。 2. 沉积岩的矿物成分 岩屑、矿屑、粘土、蒸发矿物、碳酸盐等。暗色矿物很少。 3. 沉积岩的颜色
沉积作用名词解释
沉积作用名词解释
沉积作用是地质学中的一个术语，用于描述在地球表面或地壳内部，由于物质搬运和沉积过程形成的沉积物层的堆积过程。
这个过程包括物质的沉积、聚集和固化，最终形成岩石或岩层。
沉积作用是地球表面和地壳演化的重要组成部分，涉及多种沉积过程，如河流、湖泊、海洋等环境中的沉积，以及风、冰川等力量造成的沉积作用。
沉积作用的结果是形成沉积岩，包括砂岩、泥岩、炭岩、石灰岩等。
在沉积作用中，物质经历以下几个主要步骤：
1. 源区：物质来自于地球表面或地壳内部的源区，如山脉、河流等。
2. 运移：物质通过水流、风力、冰川等力量搬运到其他地方，向低能量的区域运移。
3. 沉积：当运移的能量减小时，物质会沉积下来，包括颗粒沉积和溶解沉积。
4. 堆积：沉积物逐渐堆积形成层状的沉积物堆，被称为沉积层或沉积岩层。
5. 固化：随着时间的推移，沉积物被固化为岩石，这通常发生在沉积物层上面的压力和渗透性流体的作用下。
沉积作用在地质学中具有重要意义，可以提供有关地质历史和环境演变的信息。
通过对沉积岩的分析和解释，可以了解地球过去的气候、地貌变化以及生物进化等重要信息。
搬运作用与沉积作用
⑤坡积物多分布于坡麓，构成坡积 裾地形，而洪积物分布于沟口形成洪积 扇地貌。
二、地下水、冰川及风的沉积作用
1、地下水的沉积作用
（1）溶洞沉积物
地下水在洞顶渗出形成悬挂的锥状沉积 物称石钟乳；地下水滴至洞底形成向上增长 的笋状沉积物称石笋；当石钟乳和石笋连接 在一起时称为石柱；它们统称为钟乳石。若 地下水沿洞壁渗出，可形成帷幕状的沉积物 ，称为石幔。
以机械搬运作用为主，包括推移、 跃移和悬移三种方式。 在洪流中，往往推移、跃移和悬移 三种方式同时存在；
在片流中，主要是推移和悬移；
在河流中，上游水急、颗粒较 大，推移、跃移和悬移三者共存， 且推移、跃移更重要；在中下游则 是跃移和悬移更主要。 在河流中的砾石多是以推移搬 运，砾石的最大扁平面倾向河流上 游，并呈叠瓦状排列。 碎屑颗粒的搬运方式不是固定 不变的。
2、化学搬运作用
母岩经化学风化、剥蚀作用分 解的产物（溶解物质）呈胶体溶液 或真溶液的形式被搬运称化学搬运 作用。 Al、Fe、Mn、Si的氧化物难溶 于水，常呈胶体溶液搬运； Ca、Mg、Na等元素所组成的盐 类，常呈真溶液搬运。
自然界中胶体溶液与真溶液的分布状况
二、不同营力的
搬运作用特点
1、地面流水的搬运作用
在滨海地区，通常以波浪为主要搬运 营力；在峡湾或潮汐通道附近，潮流的搬 运作用明显；在半深海与深海则以洋流为 主要营力。
推移方式的搬运主要出现在海滨，推 移物质一部分来自河流，另一部分来自海 蚀作用。
当波浪垂直海岸作用时，进流将砾 石推向岸边，回流则将砂带向深水区。 这种移动称为横向搬运。 即砾石、粗砂在岸边，较细的物 质在海洋一侧。滨海砾石的长轴大致 与海岸线平行，其最大扁平面倾向海 洋。 当波浪斜向冲击海岸时，在进流 与回流的共同作用下，粗砂和砾石以 推移方式沿海岸方向运移。
侵蚀、搬运、沉积与流速的关系
侵蚀、搬运、沉积与流速的关系一、概述水是地球上最重要的自然资源之一，其运动给地表带来了诸多变化，其中包括侵蚀、搬运和沉积等现象。
这些现象在地质学、地貌学、水文学等学科中具有重要的理论和实践价值。
本文旨在探讨水流速度对侵蚀、搬运和沉积过程的影响，以期更好地理解自然界的变化规律。
二、侵蚀的概念及影响因素侵蚀是指水流或风力等自然力量对地表材料进行磨蚀和剥蚀的过程。
水流的侵蚀作用是水在地表流动时对地表岩石、土壤等材料进行冲刷和磨蚀的过程。
侵蚀的影响因素包括水流速度、水流的流向、地表坡度、地表材料的硬度等。
其中，水流速度是侵蚀的主要影响因素之一，较大的水流速度会增大水流的冲刷力，从而加剧地表的侵蚀。
三、搬运的概念及影响因素搬运是指水流或风力等自然力量对地表材料进行搬动和转移的过程。
水流的搬运作用是水流将地表材料进行冲刷、搬运，并在流速减小或遇到阻碍时将材料进行沉积的过程。
水流速度是影响搬运作用的关键因素之一，较大的水流速度会增大水流的搬运能力，从而使其能够搬运更大的颗粒和更远的距离。
四、沉积的概念及影响因素沉积是指水流或风力等自然力量对搬运的地表材料进行沉淀和堆积的过程。
水流的沉积作用是水流将搬运的地表材料进行沉积和堆积的过程。
沉积的影响因素包括水流速度、水流的稳定性、地表材料的颗粒大小和密度等。
水流速度在沉积过程中起着关键作用，较小的水流速度会使搬运的颗粒沉积下来，从而导致沉积物的堆积。
五、水流速度对侵蚀、搬运和沉积的影响1. 侵蚀水流速度越快，冲刷力越大，侵蚀作用越强烈。
在水流速度较大的情况下，侵蚀作用会加剧地表的磨蚀和剥蚀，导致地形的变化和土地的流失。
较大的水流速度对侵蚀过程具有显著的促进作用。
2. 搬运水流速度越快，搬运能力越强。
在水流速度较大的情况下，水流的搬运能力会增大，使其能够搬运更大的颗粒和更远的距离。
较大的水流速度对搬运过程具有显著的推动作用。
3. 沉积水流速度越慢，沉积作用越明显。
在水流速度较小的情况下，搬运的颗粒会沉积下来，使沉积物得以堆积。
地下水的搬运作用与沉积作用
地下水的搬运作用与沉积作用一、地下水的搬运作用地下水的搬运作用是指地下水在流动过程中对悬浮物、溶解物和能量的搬运。
由于地下水的流动受到地质构造、地形地貌、气候和人类活动等多种因素的影响，因此地下水的搬运作用具有复杂性和多样性。
1.悬浮物的搬运在地下水的搬运过程中，一些固体颗粒可能会悬浮在水中，随着水流的运动而移动。
这些悬浮物可能包括泥沙、砾石、岩石碎屑等。
在地下水流动过程中，悬浮物的搬运受到多种因素的影响，如水流速度、颗粒大小、颗粒形状等。
2.溶解物的搬运地下水在流动过程中，会溶解多种物质，如钙离子、镁离子、硫化物等。
这些溶解物会随着地下水的流动而移动，并在适当的环境下发生沉积。
溶解物的搬运对地下水的化学性质和生态环境产生重要的影响。
能量的搬运地下水在流动过程中，也会携带大量的能量，如热能、动能等。
这些能量的搬运对地下水的水质、水温、水流速度等产生重要的影响。
二、地下水的沉积作用地下水的沉积作用是指地下水在流动过程中，由于流速减慢、温度变化等因素导致悬浮物、溶解物和能量沉积的过程。
地下水的沉积作用对地形的形成和演变、矿产资源的分布和储量具有重要影响。
1.悬浮物的沉积当地下水流动速度减慢时，悬浮物会逐渐沉积下来。
这些沉积物可能形成各种类型的土壤，如黄土、红土等。
沉积物的性质和厚度受到多种因素的影响，如地质构造、地形地貌、气候等。
2.溶解物的沉积当地下水流动速度减慢时，溶解物也会逐渐沉积下来。
这些沉积物可能形成各种类型的矿石，如煤炭、铁矿等。
沉积物的性质和厚度受到多种因素的影响，如地质构造、地形地貌、气候等。
3.能量的沉积地下水在流动过程中携带的能量也会在适当的环境下沉积下来。
这些能量可能来自于地球内部的热量，也可能是太阳能的储存。
能量的沉积对地形的形成和演变具有重要影响。
三、影响因素及实例分析1.地形地貌地形地貌对地下水的搬运和沉积具有重要影响。
例如，山区地形的崎岖程度和坡度会影响地下水的流速和方向，从而影响搬运和沉积过程。
《沉积岩岩石学》课程笔记
《沉积岩岩石学》课程笔记第一章：沉积岩岩石学概念1.1 沉积岩的定义和特征沉积岩是由母岩经过物理、化学和生物作用破碎、搬运、沉积并经过长时间的压实和胶结作用形成的岩石。
沉积岩具有以下特征：- 成分：主要由石英、长石、云母、粘土矿物等碎屑物质组成，也可含有有机质、碳酸盐等自生矿物。
- 结构：沉积岩具有独特的结构，如层理、波痕、泥裂等，反映了沉积环境和沉积过程。
- 构造：沉积岩的构造多样，包括水平层理、波状层理、交错层理等，是沉积环境和沉积作用的重要标志。
- 成岩作用：沉积岩在形成过程中经历了压实、胶结、重结晶等成岩作用，影响了其物理和化学性质。
1.2 沉积岩的分类根据沉积岩的组成和形成过程，可将其分为以下几类：- 碎屑岩：由母岩破碎、搬运、沉积形成的岩石，如砂岩、砾岩等。
- 泥质岩：由细粒沉积物经长时间沉积、压实形成的岩石，如泥岩、页岩等。
- 化学岩：由化学沉积作用形成的岩石，如石灰岩、白云岩等。
- 生物岩：由生物残骸沉积形成的岩石，如礁灰岩、贝壳灰岩等。
1.3 沉积岩在地质历史中的重要性沉积岩在地质历史中具有重要意义，主要体现在以下几个方面：- 地层划分：沉积岩具有明显的层理和化石，是地质年代划分和地层对比的重要依据。
- 资源矿产：许多金属矿产、非金属矿产和能源矿产（如煤、石油、天然气）都赋存于沉积岩中。
- 环境记录：沉积岩记录了地球历史上的古气候、古地理、生物演化等信息，对了解地球演变过程具有重要意义。
- 工程地质：沉积岩的物理和化学性质影响工程建设和地基处理，对工程地质研究具有重要意义。
1.4 沉积岩研究方法研究沉积岩的方法主要包括：- 宏观观察：通过野外考察、露头观测等手段，研究沉积岩的宏观特征，如颜色、层理、构造等。
- 显微镜观察：利用光学显微镜、扫描电镜等仪器，观察沉积岩的微观特征，如矿物成分、结构、成岩作用等。
- 地球化学分析：通过对沉积岩样品进行元素和同位素分析，研究其物质来源、沉积环境和成岩过程。
沉积物的搬运和沉积作用
第四章沉积物的搬运和沉积作用一、主要概念1、牵引流：是牛顿流体，属静水流（弱水流）作用的流体，能沿沉积底床搬运沉积物的流体。
包括河流、海流、波浪流、潮汐流、等深流、大气流等。
2、重力流：是非牛顿流体，由沉积介质与沉积物混为一体和整体搬运（又称密度流和块体流，以悬移方式搬运为主。
（弥散有大量沉积物的高密度流体）。
3、载荷：物体承受的重量，又称负荷力。
4、浊流：是一种混合着大量自悬浮沉积物质的高速紊流状态的混浊高密度流，也是由重力推动呈涌浪状前进的重力流。
5、滚动搬运：颗粒停留在床面上，水力作用于颗粒向上游的一面，因为底部有摩擦阻力，作用于其顶部的流水比其下部的流水速度更快，推力更大，故颗粒趋向于滚动6、跳跃搬运：颗粒顺流一边跳跃一边向前(时沉时浮)，称跳跃搬运。
引起颗粒跳跃的条件是：①底部不平，使颗粒碰撞底部障碍物或其它颗粒而激发的向上弹跳力；②主要由流速引起的顺流推力；③水流引起的上举力7、悬浮搬运：颗粒被水流带起，在长期内很难下沉，呈悬浮状态搬运。
8、生物沉积作用：生物作为一种搬运营力的意义很小，但生物的沉积作用却是很重要的。
生物不仅可使溶解物质大量沉淀，还可使部分粘土物质和内源碎屑发生沉积。
在各类生物中尤以藻类和细菌的作用尤为巨大。
生物沉积作用包括直接方式和间接方式：直接方式是生物遗体直接堆积形成岩石或矿床。
间接方式有生物化学作用和生物物理作用。
9、机械沉积分异作用：当介质运动速度和运移能力降低时（能量降低时），被搬运的碎屑物质和粘土物质相应地按照颗粒大小、形状、比重发生分异并依次沉积的现象。
10、化学沉积分异作用：由真溶液化学组分的类型和外界化学条件的变化使真溶液发生有规律性的沉积现象称化学沉积分异作用。
即形成的自生矿物或化学沉积物的分布，有一定的趋势或规律。
普斯托瓦洛夫所提出的化学沉积分异作用模式，可以表明这种内在联系。
二、思考题1、沉积物的搬运方式和沉积方式有哪些？沉积物的搬运方式和沉积方式主要有三大类：机械搬运和沉积作用；溶解物质搬运和化学沉积作用；生物搬运和沉积作用。
沉积作用和沉积物
具有的内在形貌特征的总和，包括粒度、分选度、圆度、支
撑类型和孔隙等。
矿物碎屑
碎屑岩的 结构组分
碎屑物 填隙物
岩石碎屑 杂基
孔隙
胶结物
* 杂基：碎屑岩中与粗碎屑一起沉积下来的细粒填隙组分，粒度一般小于0.03mm。
填隙物 碎屑物
孔隙
✓ 牛顿流体（Newtonian fluid）：服从牛顿内摩擦定律的流体
（即流体粘滞系数为常数，如空气、水等）
✓ 非牛顿流体（non-Newtonian fluid）：不服从牛顿内摩擦定律 的流体(聚合溶液、含有悬浮粒杂质或纤维的流体)。
F F，
d
y
F = mA du
dy
u0
du
F —流体层接触面上的内摩
《岩石学》精品课程 沉积岩岩石学
第4讲 沉积作用和沉积物
定义
沉积作用（Deposition/ sedimentation） 由地表各种营力（水、风等）搬运的物质，由于介质动能减 小或条件发生改变以及在生物作用下，在新的场所堆积下来 的作用。（狭义）
沉积物（Sediments）：地壳表层常温常压下疏松或固结的堆积体。
3. 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）实验中，按流 动强度的不同可分急流、缓流和临界流三种流态，以佛罗德
数（Fr）判别。
Fr = V gD
V：水流流速， g：重力加速度 D：水深
Fr＜1：静流、缓流，河流下游（水深流缓），能量低。 Fr＞1：急流，河流上游（水浅流急），能量高。 Fr = 1：临界流，为转折点。
4. 牵引流与重力流
✓ 牵引流（tractive current）： 低粘度、低密度的牛顿流体。
搬运沉积作用
搬运作用一大体概念搬运作用：自然界中风化，剥蚀产物被运动介质从一个地址转移到另一个地址的进程称为搬运作用。
分选性：颗粒大小趋向均一的粒度。
圆度：碎屑颗粒在搬运进程中，棱角磨损而接近圆形的程度。
浊流：含有大量悬浮物质，比重大，并以较高速度向下流动的水体。
二简述区别1 机械搬运与化学搬运机械搬运，各类营力搬运风化，剥蚀所形成碎屑物质的进程，可分为推移，跃移，悬移和载移四种形式；化学搬运，母岩通过化学风化，剥蚀作用的产物（溶解物质）呈胶体溶液或真溶液形式被搬运称化学搬运，可分为胶体溶液搬运与真溶液搬运。
二者的区别，化学搬运要紧针对风化，剥蚀产生的溶解物质，并以溶液物质搬运。
2 推移和载移推移，流体在运动进程中，对碎屑物质有一个向前的推力，使其沿介质底面滑动或转动，这种搬运方式叫推移；载移，碎屑物质好似一条传送带载运物质，这种冰（确实是冰）的固体搬运进程称为载移。
二者区别，冰川载移对冻结其中的碎屑物质不具改造作用，且因庞大的搬运能力造成异样的海底沉积物散布。
3 跃移和悬移跃移，在搬运进程中碎屑物质沿地面呈跳跃方式向前移动，主若是指细砂，粉砂；悬移，粘土粉砂等较小颗粒，由于流水的紊流作用而呈悬浮状态（紊流引发）。
四回答1 搬运作用的方式？机械搬运，化学搬运，生物搬运2 简述地面流水搬运作用流体具有两种流动形式，层流：质点呈平行层状，不相互混合，流动的层与层之间界限不交织。
紊流：质点以复杂的流线形式交织，质点彼此混合。
河流的搬运能力：河流能够搬运多大粒径碎屑的能力，它决定于流速。
河流的搬运量：河流能够搬运碎屑物质的最大量，它决定于流速和流量且流量占要紧因素；片流的流量和流速均小，洪流的流量和流速均大。
3 地下水搬运的特点？地下水的搬运方式要紧以化学方式进行（溶洞水具较强的机械搬运）；地下水搬运的成份和数量，取决于渗流区岩石性质和风化程度。
4 冰川搬运的要紧特点它具固体搬运即载移搬运能力；冻结在冰体内的岩石碎块不能自由移动，彼其间很少摩擦与撞击，只是岩块与岩壁间有摩擦；冰川具有较大的压力，往往形成“丁”字擦痕；由于冰川搬运能力很强，在高纬度的海洋中，将大量的粗大碎屑物带入海洋中沉积，能造成异样的海底沉积物散布。
第四章 沉积物的搬运和沉积作用
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向上游移动的波浪状床沙形体，表现为向上游 逆行沙丘 一侧进行加积，下游一侧受到侵蚀。水面波形 层理 与底形波痕一致，属于同相波。 当水流的振动波幅变化大时，局部能生成高能 量的波浪，最后加大流速，形成冲槽和冲坑
根据0.6mm, 水槽宽2.44m, 长45.72m的实验结果：
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在水深10m的情况下，要达到Fr值等于1，就 要求水流速度为9.9m/s，这样高的流速是急流， 比较少见。在浅水环境中，一般只达到2m/s。因 此，在自然界中，急流通常出现在几毫米至几米 深的极浅水中。 影响底床形态最重要的因素是流动强度、平 均流速、颗粒大小、水体深度。
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第五节 沉积物的搬运方式和沉积方式
一、机械搬运和沉积作用 1．牵引流的机械搬运和沉积作用 2. 重力流的机械搬运和沉积作用 二、溶解物质的搬运和化学沉积作用 1. 胶体溶液的搬运和沉积作用 2. 真溶液的搬运和沉积作用 三、生物的搬运和沉积作用 1．生物遗体直接沉积作用 2. 生物化学沉积作用 3．生物物理沉积作用
砾石：起动流速比沉积临界流速大，而且随流速增 大颗粒也同样增大，因此砾石很难作长距离搬运， 多沿河底呈滚动式推移前进。
砂：起动流速最小， 与沉积临界流速相差 不大，易搬运、易沉 积，最为活跃，故砂 粒呈跳跃式前进。 泥和粉砂：起动流速 与沉积临界流速之间 差值大。其是不易起 动，一旦起动，就可 以长距离搬运，一直 到安静的水体中慢慢 沉积下来。
机械沉积分异作用的三种情况
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♣随流速降低，碎屑颗粒按大小不同作有规律的沉 积：近源处粗颗粒先沉积，细粒被搬运到远源处沉 积，即按砾石→砂→粉砂→粘土的顺序分布（河 流）。 ♣矿物相对密度与其沉积速度成正比，在粒度相 近的条件下，按矿物相对密度不同进行分异，比重大 者先沉积、比重小的后沉积。如砂金常与比其粒度粗的粗
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第四章 沉积物的搬运和沉积作用第二节 风化、搬运和沉积的主要地质营力第一节 概述沉积物的形成作用包括风化作用、搬运作用及沉积作用。
风化: 是先成岩石(三大岩类)转化为新沉积物质的开始。
搬运: 新沉积物质运移,过路的和到盆地沉积的。
沉积：随着搬运能力的减弱，沉积物发生沉积；沉积下来后，可长期固定不再移动，也可在搬运，再沉积。
搬运和沉积的介质包括：水、大气、冰川、生物。
沉积物的搬运和沉积作用类型可分为三大类： (1) 碎屑物质的机械搬运和沉积作用， (2) 溶解物质的搬运和化学沉积作用， (3) 生物搬运和沉积作用。
(1)机械搬运和沉积作用：碎屑物质、粘土物质及内源颗粒物质的搬运和沉积作用是受流体力学定律支配。
悬浮在介质中被搬运，称作悬移搬运；在介质底部呈滚动或跳动方式被搬运，称为推移搬运。
(2)溶解物质的搬运和化学沉积作用：溶解物质在水介质中以真溶液或胶体溶液状态被搬运。
其搬运和沉积作用是受化学和物理化学定律所支配。
(3)生物搬运和沉积作用(影响作用)：生物的搬运作用相对来说意义不大，但其沉积作用意义巨大。
通过生物生理作用、生物物理作用和生物化学作用可使大量溶解物质、内源颗粒物质以及部分粘土物质发生沉积。
首页>>电子教材>>本章内容第三节 搬运和沉积中流体的基本类型第四节 沉积物床沙形体（底床形态）1、地质作用：造成地壳物质组成、结构构造发生变化的作用。
包括外力和内力地质作用。
沉积物的风化、搬运和沉积作用主要受控于外力地质作用。
2、地质营力：地质作用的能量。
地质营力一方面破坏着地壳岩石，同时又形成新的岩石。
3、介质：传播能量的媒介。
风化、搬运和沉积作用的介质类型有三种（三态）： 液态（水）：如流水、地下水、湖泊和海洋等； 固态（冰川）；气态（大气和风）。
水和大气是搬运和沉积介质，它们都是流体。
流体有两种基本类型：牵引流与重力流。
牵引流和重力流的流体力学性质、流体与颗粒的力学关系都有差异，从而形成不同的沉积特征。
牵引流（tractive current）的概念：current in standing water that transports sediment along the bottom，as in a river，contrasted with turbidity current 。
牵引流是牛顿流体，属静水流（弱水流）作用的流体，能沿沉积底床搬运沉积物的流体。
包括河流、海流、波浪流、潮汐流、等深流、大气流等。
重力流（turbidity current）的概念：是非牛顿流体，由沉积介质与沉积物混为一体和整体搬运（又称密度流和块体流，整体混浊度大），以悬移方式搬运为主。
（弥散有大量沉积物的高密度流体） 牵引流的搬运力：（1）作用在沉积物上的推力(牵引力)，推力主要取决于流速，推力愈大则能搬运的沉积物颗粒愈大； （2）负荷力(或称载荷力)，主要取决于流量，负荷力愈大则能搬运的沉积物数量就愈多。
实例：山间急流可以搬运达几十吨重的巨石，但搬运量较小；长江每年能搬运9.7亿吨泥砂，却不能推动一块大的砾石。
重力流的搬运力，由水与沉积物高度混合（高密度流体），在重力作用下（在斜坡，位能大于沉积物内部凝聚力或摩擦阻力时），使混合的流体整体移动。
约翰逊将高密度重力流称作“浊流”。
重力流的平均流速比相应规模的牵引流要小，因为重力流的密度高，同时，在上界面产生了摩擦引起附加阻力。
浊流的最大流速不超过30m/s，大陆斜坡上5～7m/s，深海平原4m/s。
随着距离增大，浊流可与上覆水体混合而降低其密度，流速降低，使运载的悬浮物下沉，密度也就降低。
重力流随着密度降低，可向牵引流转变。
重力流与牵引流的对比主要类型触发机制表现特征牵引流河流、潮流沿岸流、等深流水流活动持续重力流碎屑流、颗粒流、液化流、 浊流沉积物位能大于其内部凝聚力或摩擦阻力脉动床沙形体(底形、底床、床面形态)：随着流体流动强度变化，在沉积物表面出现的不同几何形态。
在明渠水流中，按流动强度（福劳德数）的不同分为：缓流、临界流、急流。
随着流动强度的加大（缓流、临界流、急流），依次出现下列底床形态(图4-1)：首页>>电子教材>>本章内容流动强度与底床形态（层理类型）根据0.6mm, 水槽宽2.44m, 长45.72m的实验结果：在水深10m的情况下，要达到Fr值等于1，就要求水流速度为9.9m/s，这样高的流速是急流，比较少见。
在浅水环境中，一般只达到2m/s。
因此，在自然界中，急流通常出现在几毫米至几米深的极浅水中。
影响底床形态最重要的因素是流动强度、平均流速、颗粒大小、水体深度。
索瑟德（Southard，1975）根据水体深度、流速、粒度等参数作图流体作用动画演示C-5(antidun,逆行沙丘).mov－“见动画”B-5(lamturb,低密度浊流的缓慢移动).mov －“见动画” B-4(turbrwg, 浊流概念和过程).mov －“见动画”随着平均流速的增大 无颗粒移动的平坦床沙 沙纹沙丘 受冲刷的沙丘 受冲刷的平坦床沙 粗粒 1.15-1.35mm √ × √ 中粒 0.5-0.55mm √ √ √ √ 细粒 0.1mm √ √ × × √首页>>电子教材>>本章内容第五节 沉积物的搬运方式和沉积方式 一、机械搬运和沉积作用1．牵引流的机械搬运和沉积作用2. 重力流的机械搬运和沉积作用二、溶解物质的搬运和化学沉积作用1. 胶体溶液的搬运和沉积作用2. 真溶液的搬运和沉积作用三、生物的搬运和沉积作用1．生物遗体直接沉积作用2. 生物化学沉积作用3．生物物理沉积作用一、机械搬运和沉积作用1．牵引流的机械搬运和沉积作用（1）搬运方式的类型有3种搬运方式: 滚动(图4-2C) 、跳跃(图4-2B) 、悬浮(图4-2A)。
A.滚动搬运：颗粒停留在床面上，水力作用于颗粒向上游的一面，因为底部有摩擦阻力，作用于其顶部的流水比其下部的流水速度更快，推力更大，故颗粒趋向于滚动（图4-3）。
B.跳跃搬运：颗粒顺流一边跳跃一边向前(时沉时浮)，称跳跃搬运。
引起颗粒跳跃的条件是：①底部不平，使颗粒碰撞底部障碍物或其它颗粒而激发的向上弹跳力； ②主要由流速引起的顺流推力； ③水流引起的上举力。
C.悬浮搬运：颗粒被水流带起，在长期内很难下沉，呈悬浮状态搬运。
流体作用动画演示A-1(bdld,底载荷搬运方式).mov －“见动画”A-2(sheet,席状沙的搬运).mov －“见动画”碎屑在牵引流中的搬运方式(理解)首页>>电子教材>>本章内容(2)牵引流的搬运特点和载荷牵引流的搬运方式与颗粒大小有关，而颗粒大小又与流速大小有关。
据尤尔斯特隆图解(Hjulstrom,1936)(图4-8)可以说明：砾石：起动流速比沉积临界流速大，而且随流速增大颗粒也同样增大，因此砾石很难作长距离搬运，多沿河底呈滚动式推移前进。
砂：起动流速最小，与沉积临界流速相差不大，易搬运、易沉积，最为活跃，故砂粒呈跳跃式前进。
泥和粉砂：起动流速与沉积临界流速之间差值大。
其是不易起动，一旦起动，就可以长距离搬运，一直到安静的水体中慢慢沉积下来。
(3)牵引流沉积作用形成的碎屑沉积物的分布规律牵引流中沉积物的沉积作用服从于机械沉积分异规律。
沉积分异作用的概念：按物理特征（颗粒大小、形状、比重）和化学成分，沉积物呈规律性依次沉积的现象。
划分为机械沉积分异作用和化学沉积分异作用。
机械沉积分异作用：当介质运动速度和运移能力降低时（能量降低时），被搬运的碎屑物质和粘土物质相应地按照颗粒大小、形状、比重发生分异并依次沉积的现象。
机械沉积分异作用的三种情况:随流速降低，碎屑颗粒按大小不同作有规律的沉积：近源处粗颗粒先沉积，细粒被搬运到远源处沉积，即按砾石→砂→粉砂→粘土的顺序分布（河流）。
矿物相对密度与其沉积速度成正比，在粒度相近的条件下，按矿物相对密度不同进行分异，比重大者先沉积、比重小的后沉积。
如砂金常与比其粒度粗的粗砂和细砾共生）。
金 →黄铁矿 →铬铁矿 →石英 →石墨 →琥珀 19.3 5.0 4.5 2.65 2.16 1.07首页>>电子教材>>本章内容按形状分异，粒状颗粒近源沉降，片状矿物可以搬运到较远处，与较细的粒状矿物共同沉积，故在细粒沉积岩层面上常富集较大的白云母片。
自然界存在不少与简单的机械沉积分异模式不相符的情况。
例如： 在以潮汐流占优势的潮坪上，粒度分布恰是向岸变细；砂坝或介壳沙堤的存在往往造成粗细沉积物呈交替重复分布； 由于支流的注入造成河流下游碎屑物变粗的情况也是常见的； 深海浊积岩的存在更是冲破了这一分异模式。
2. 重力流的机械搬运和沉积作用 重力流的概念如前所述。
重力流与斜坡、大量沉积物、风暴、地震等因素有关。
松散沉积物在斜坡上聚积，其位能大于与底面的摩擦阻力时，便产生流动，逐渐形成高速的重力流。
在水体中，由于盐度的差异(如河口湾中的盐水楔)和温度的差异(如冰雪融水流入湖中形成的冷流、海洋中的寒流等)形成的密度差，都可产生密度流。
含大量碎屑沉积物质的重力流是密度流的一种（高密度流体）。
重力流的沉积在一定位置上整体沉积。
在流动时，以整体形式搬运，并且有明显的边界，所以有人把重力流称为整体流。
米德尔顿和汉普顿(Middlton and Hampton,1973)对水底重力流进行了系统研究，根据颗粒的支撑机理和堆积的沉积物类型，可分成四类：泥石流、颗粒流、液化流、浊流。
重力流（瀑布）B-2(pdfmod,中等碎屑流过程).mov －“见动画”B-3(dflows,陆上的碎屑流过程).mov －“见动画”B-6(undf,重力流扇体的形成).mov －“见动画”(1)泥石流（碎屑流, debris flow）定义：是一种含有大量粗碎屑和粘土（砾、砂、泥和水相混合）、呈涌浪状前进的粘稠流体（高密度流体）。
含水量40-60%，密度为2-2.4，粘度可高达100Pa·s(纯净水仅0.001Pa·s)。
发育部位和条件：在陆上山麓环境。
坡度大于牵引流（5°左右），流速可高达1-3m/s。
在峡谷的源头处，海底扇的顶部有水下泥石流，但易被周围的水稀释，凝聚力减少，颗粒变细，逐渐失去泥石流性质。
形成机理:由“基质凝聚力”支撑，即砂砾在块体内被填隙的粘土和水的基质起着支撑和搬运动力（泥和水混合组成的杂基支撑着砂、砾使之呈悬浮状态被搬运） 。
沉积特征: 基质支撑结构的砾石质泥岩或含砾粗砂质泥岩。
(2)颗粒流（grain flow）定义：颗粒之间没有粘结力或凝聚力的流体（无凝聚力颗粒（砂、砾）所组成的重力流）。