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沉积岩石学 沉积岩的形成及演化PPT课件
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CO2的化学风化作用举例：
（1）石灰岩与二氧化碳的作用：石灰岩遇 到含有CO2的水时，就会形成可溶于水的 Ca(HCO3)2,因而石灰岩被风化了。
CaCO3 ＋ CO2 ＋ Ca(HCO3)2 石灰岩（不溶于水） ）
H2O = （溶于水
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（2）正长石与二氧化碳的作用：
正长石与含二氧化碳的水作用后，能使正 长石分解。
4KAlSi3O8＋2CO2＋4H2O=Al4Si4O10(OH)8＋8SiO2＋2K2CO3
正长石
高岭石
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3、水的化学风化作用：
（1）水解作用： 矿物与含有自由离子H＋和[OH]－的水作用，能使矿物的阳离子形成
氢氧化物，从矿物中解脱出来，因而破坏了矿物。 例如：正长石与水作用，可使正长石中的钾形成KOH溶于水中，
新生成的矿物：蒙脱石、水云母、拜来石、绿泥石等。都是不含或微含Ca2＋、 Na＋，且K＋、Mg2＋含量也下降了的矿物。
3、酸性硅铝阶段（粘土型风化阶段）： 新生成的矿物：K＋、Mg2＋的再次析出使得上个阶段所形成的矿物（蒙脱石、水
云母等）又被破坏而形成在酸性条件下稳定的、不含Ca2＋、Na＋、K＋、Mg2＋盐基 的粘土矿物～高岭石等。
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2、 风化壳的厚度：
可以由几米～一、二百米，通常为几米或几十米。与气候、 地形、构造等因素有关。
一般说来，在气候潮湿、地形平坦、构造活动比较稳定的地 区，风化作用较强，剥蚀作用较弱，风化残余物质易于保存，故 风化壳厚度较大。在相反的条件下，风化壳厚度就较小，以至为 零。
3、古风化壳： 地壳下降，沉积物沉积在风化壳上，把风化壳埋藏在地层之 中，即成为古风化壳
CO2的化学风化作用举例：
（1）石灰岩与二氧化碳的作用：石灰岩遇 到含有CO2的水时，就会形成可溶于水的 Ca(HCO3)2,因而石灰岩被风化了。
CaCO3 ＋ CO2 ＋ Ca(HCO3)2 石灰岩（不溶于水） ）
H2O = （溶于水
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（2）正长石与二氧化碳的作用：
正长石与含二氧化碳的水作用后，能使正 长石分解。
4KAlSi3O8＋2CO2＋4H2O=Al4Si4O10(OH)8＋8SiO2＋2K2CO3
正长石
高岭石
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3、水的化学风化作用：
（1）水解作用： 矿物与含有自由离子H＋和[OH]－的水作用，能使矿物的阳离子形成
氢氧化物，从矿物中解脱出来，因而破坏了矿物。 例如：正长石与水作用，可使正长石中的钾形成KOH溶于水中，
新生成的矿物：蒙脱石、水云母、拜来石、绿泥石等。都是不含或微含Ca2＋、 Na＋，且K＋、Mg2＋含量也下降了的矿物。
3、酸性硅铝阶段（粘土型风化阶段）： 新生成的矿物：K＋、Mg2＋的再次析出使得上个阶段所形成的矿物（蒙脱石、水
云母等）又被破坏而形成在酸性条件下稳定的、不含Ca2＋、Na＋、K＋、Mg2＋盐基 的粘土矿物～高岭石等。
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2、 风化壳的厚度：
可以由几米～一、二百米，通常为几米或几十米。与气候、 地形、构造等因素有关。
一般说来，在气候潮湿、地形平坦、构造活动比较稳定的地 区，风化作用较强，剥蚀作用较弱，风化残余物质易于保存，故 风化壳厚度较大。在相反的条件下，风化壳厚度就较小，以至为 零。
3、古风化壳： 地壳下降，沉积物沉积在风化壳上，把风化壳埋藏在地层之 中，即成为古风化壳
沉积岩的形成及演化
③介质的PH和Eh值：
不同名电解质的加入可不同名电荷胶体的 中和使胶体凝聚而沉积，必须有一定的PH和Eh 值的介质条件。如胶体物质沉积所要求的PH和 Eh值得不到满足，即使有不同名电荷的电解质 或胶体相混合，也不发生沉淀。
例如：SiO2和Al2O3胶体中和生成高岭石所 需的PH值为4.5～5.2，如果不满足这个条件，即 使这两种胶体混合也不发生沉淀。
2、风成沉积物的粒度分选性较好。 3、较粗的风成沉积物圆度较好，颗粒常见 “霜状”表面。
（二）风的三种搬运方式：
1、跳跃：为主，占70～80%，一般是＜0.5毫米 颗粒，尤其细砂（0.1～0.3毫米）最为活跃。
2、蠕动（滚动）：＜20%，一般是0.5～2、3毫 米颗粒，更大的颗粒一般原地不动。
跳跃和蠕动搬运距离近，多在来源地附近堆积形成 砂丘。
在较浅水地区：上推力=回返力＋重力，碎屑只作往
复运动，位置不变。
在近岸的更浅水地区：上推力＞回返力＋重力，碎屑
既作往复运动，也作向岸方向的运动。
纵向搬运：在大多数情况下，海浪运动方向与
海岸是斜交的，此时海底碎屑的运动路线不再是简 单的直线式往返，而是呈复杂的“之”字形轨迹， 总趋势是大致平行海岸移动。
2、导致胶体质点沉淀的主要因素：
胶体质点之间的相互排斥力变化是控制胶体质点 搬运和沉积的主要因素：
① 不同电荷电解质的加入：
这是自然界胶体溶解物质沉淀的主要原因和方式。
例如：河流搬运的Si、Al、Fe、Mn等胶体物质之 所以一进入海洋就大都在近岸地区迅速下沉，就是因 为海水中的各种电解质中和了它们的电荷所致。
3、近岸流：
当波浪运动方向斜交于海岸时，进流与退流不在同 一方向上往复，形成沿岸流。近岸流对滨岸带碎屑物质 的搬运和沉积作用以及岸线变动都有较大的影响。
沉积岩沉积相02第二章沉积岩形成及演化
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
第二章
第一节 母岩的风化作用—沉积岩最原始物质的形成
第一节 母岩的风化作用 —沉积岩最原始物质的形成
高
抗
形 成 温 度
风 化 能 力
低
高
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。
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。
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。
石榴石
锆石
刚玉
电气石
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。
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
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
3、宇宙来的沉积物—量少、分布广、意义特殊
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
第二章
第一节 母岩的风化作用—沉积岩最原始物质的形成
第一节 母岩的风化作用 —沉积岩最原始物质的形成
高
抗
形 成 温 度
风 化 能 力
低
高
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。
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。
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。
石榴石
锆石
刚玉
电气石
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。
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
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
3、宇宙来的沉积物—量少、分布广、意义特殊
沉积岩的形成过程PPT课件
对于流速为v的单位流体质量来说，惯性力等于使质点在距离（L） 内减速到停止状态所需的力，所需的时间为 t= L/v。故惯性力与 v/t =v2/L 成正比。作用于单位质量上重力为g, 所以佛罗德数为：
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Fr V / gh
式中V是平均流速，h是水深，福劳德数为一无 量纲数，用它可判别明渠水流的流态；
B 悬浮载荷的搬运
细小的碎屑颗粒在流水中不易沉到水底，总是呈悬 浮状态被搬运。
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3）尤尔斯特隆图解
碎屑物质的搬运和沉积，与其颗粒的大小、比重、形状
和水的流速有关。尤尔斯特隆研究了物质的侵蚀（开始搬运）、
继续搬运、沉积与水流速度的关系
①颗粒开始搬运（侵蚀） 所需的起动流速，要大于 继续搬运所需的流速。
牛顿流体和内摩擦定律
凡服从牛顿内磨擦定律的流体称作为牛 顿流体，否则称非牛顿流体。内磨擦定律可 表示为:
du
dy
τ：单位面积上的内摩擦力，称为粘滞切应力， du／dy：称作流速梯度（或称剪切变形率）， µ：反映流体粘滞性大小系数，称为动力粘滞系数。
5
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所谓服从内摩擦定律是指在温度不变条件下，
④粘结力（PC）：由多种因素造成，其中主要是由颗 粒表面的水膜所造成的粘结力。
15
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Px和Py是促使颗粒移动，而w和Pc则是抗拒颗 粒运移，碎屑颗粒的搬运和沉积就是这两类作用
力的相互作用的表现。上述作用力中最主要的还
是Px、Py和W三种力。
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垂直上举力（Py）解剖
一经流水搬运，就长期悬浮于水中不易沉积下来.
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Fr V / gh
式中V是平均流速，h是水深，福劳德数为一无 量纲数，用它可判别明渠水流的流态；
B 悬浮载荷的搬运
细小的碎屑颗粒在流水中不易沉到水底，总是呈悬 浮状态被搬运。
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3）尤尔斯特隆图解
碎屑物质的搬运和沉积，与其颗粒的大小、比重、形状
和水的流速有关。尤尔斯特隆研究了物质的侵蚀（开始搬运）、
继续搬运、沉积与水流速度的关系
①颗粒开始搬运（侵蚀） 所需的起动流速，要大于 继续搬运所需的流速。
牛顿流体和内摩擦定律
凡服从牛顿内磨擦定律的流体称作为牛 顿流体，否则称非牛顿流体。内磨擦定律可 表示为:
du
dy
τ：单位面积上的内摩擦力，称为粘滞切应力， du／dy：称作流速梯度（或称剪切变形率）， µ：反映流体粘滞性大小系数，称为动力粘滞系数。
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所谓服从内摩擦定律是指在温度不变条件下，
④粘结力（PC）：由多种因素造成，其中主要是由颗 粒表面的水膜所造成的粘结力。
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Px和Py是促使颗粒移动，而w和Pc则是抗拒颗 粒运移，碎屑颗粒的搬运和沉积就是这两类作用
力的相互作用的表现。上述作用力中最主要的还
是Px、Py和W三种力。
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垂直上举力（Py）解剖
一经流水搬运，就长期悬浮于水中不易沉积下来.
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第二章沉积岩形成与演化
基性和超基性侵入岩主要由较易风化的橄榄石、 辉石、基性斜长石组成，远比花岗质岩石易风化
火山岩及火山碎屑岩由于含有相当多的甚至大量 的玻璃质或火山灰，故其风化速度相当快
沉积岩的风化情况比较简单，其中以蒸发岩最易 溶解、最易风化，碳酸盐岩次之，粘土岩、石英砂岩、 硅岩等最难风化
第二章沉积岩形成与演化
四、母岩风化过程中元素的转移顺序 及母岩风化的阶段性
重矿物（heavy mineral）： 风化稳定性 的差别很大，如锆石、金红石、电气石等较稳 定，为沉积岩中常见的稳定重矿物。
第二章沉积岩形成与演化
影响造岩矿物风化稳定性的因素
与它们的结晶温度有关
在岩浆岩的主要造岩矿物中，橄榄石结晶温度最 高，其风化稳定性最低，最易被风化破坏掉。
辉石、角闪石、黑云母的结晶温度依次降低，而 它们的风化稳定性却依次增高。
第二章沉积岩形成与演化
du
τ=μ dy
其中：τ—粘滞切应力(单位面积上的内摩擦力) u —流体速度， y —由底部起计算的距离(流体两滑动面之间的) du/dy —流体梯度(剪切变形率) μ—动力粘滞系数
在温度不变的条件下，随着du/dy的变化，μ
值始终保持一常数，则为服从内摩擦定律。
在温度不变的条件下，μ值随着du/dy的变化
三、各种岩石的风化及其产物
Weathering and products of various rocks
岩石是矿物的集合体，因此岩石的风化及 其产物主要由组成它的矿物的风化情况决定的 。
第二章沉积岩形成与演化
花 岗 岩 的 风 化 及 其 产 物
第二章沉积岩形成与演化
第二章沉积岩形成与演化
中性和碱性侵入岩的风化情况大体与花岗质岩石 相似
火山岩及火山碎屑岩由于含有相当多的甚至大量 的玻璃质或火山灰，故其风化速度相当快
沉积岩的风化情况比较简单，其中以蒸发岩最易 溶解、最易风化，碳酸盐岩次之，粘土岩、石英砂岩、 硅岩等最难风化
第二章沉积岩形成与演化
四、母岩风化过程中元素的转移顺序 及母岩风化的阶段性
重矿物（heavy mineral）： 风化稳定性 的差别很大，如锆石、金红石、电气石等较稳 定，为沉积岩中常见的稳定重矿物。
第二章沉积岩形成与演化
影响造岩矿物风化稳定性的因素
与它们的结晶温度有关
在岩浆岩的主要造岩矿物中，橄榄石结晶温度最 高，其风化稳定性最低，最易被风化破坏掉。
辉石、角闪石、黑云母的结晶温度依次降低，而 它们的风化稳定性却依次增高。
第二章沉积岩形成与演化
du
τ=μ dy
其中：τ—粘滞切应力(单位面积上的内摩擦力) u —流体速度， y —由底部起计算的距离(流体两滑动面之间的) du/dy —流体梯度(剪切变形率) μ—动力粘滞系数
在温度不变的条件下，随着du/dy的变化，μ
值始终保持一常数，则为服从内摩擦定律。
在温度不变的条件下，μ值随着du/dy的变化
三、各种岩石的风化及其产物
Weathering and products of various rocks
岩石是矿物的集合体，因此岩石的风化及 其产物主要由组成它的矿物的风化情况决定的 。
第二章沉积岩形成与演化
花 岗 岩 的 风 化 及 其 产 物
第二章沉积岩形成与演化
第二章沉积岩形成与演化
中性和碱性侵入岩的风化情况大体与花岗质岩石 相似
沉积学 第二章 沉积岩的形成和演化
1.机械搬运和沉积作用 碎屑+新生成物质+火山碎屑+宇宙源物质
2.化学搬运和沉积作用 溶解物质、深层卤水
3.生物搬运和沉积作用 生物源物质
一、流体力学的几个基本概念
牵引流：能沿沉积底床搬运沉积物的流体。
重力流：沉积物多呈悬浮状态搬运，在重力的作用下 整体流动的高密度流体。
（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，粘滞切应力与流速梯度是直线关 系，动力粘滞系数为常数。
3.风化壳的厚度 决定于母岩性质、气候、地形、构造等因素。 气候湿热、地形平坦、构造活动稳定，则风化壳厚度 较大；
古风化壳的地质意义和经济意义： 地壳上升、不整合的重要标志 古地理、古气候分析的重要依据 铁、铝、高岭土等矿产； 可以形成油气藏。
二、沉积岩原始物质的其它来源
（一）生物成因的沉积物 1.无机成分为主的生物残骸
是生物的硬体部分——常保存为化石，成分为碳酸盐、 磷酸盐和硅质等。
2.有机生物残体
动植物的软体部分——有机物（碳氢化合物）。 经埋藏成岩后： （1）不溶物质——干酪根：不溶于有机溶剂的固体有机质。 （2）可溶物质——烃类、沥青等。
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。
SiO2·nH2O（蛋白石）
K[AlSi3O8]→K＜1Al2[(Si,Al)4O10][OH]2·nH2O→Al4[Si4O10][OH]8→
钾长石 +H2O
水白云母
+H2O 高岭石
Al2O3·nH2O（铝土矿）
（2）斜长石 产物同钾长石相似
斜长石→蒙脱石、黝帘石、绿帘石、方解石→高岭石→
的
蛋白石 铝土矿
受原子与离子特性、矿物特征、介质pH、Eh、生 物及气候条件等的影响。
2.化学搬运和沉积作用 溶解物质、深层卤水
3.生物搬运和沉积作用 生物源物质
一、流体力学的几个基本概念
牵引流：能沿沉积底床搬运沉积物的流体。
重力流：沉积物多呈悬浮状态搬运，在重力的作用下 整体流动的高密度流体。
（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，粘滞切应力与流速梯度是直线关 系，动力粘滞系数为常数。
3.风化壳的厚度 决定于母岩性质、气候、地形、构造等因素。 气候湿热、地形平坦、构造活动稳定，则风化壳厚度 较大；
古风化壳的地质意义和经济意义： 地壳上升、不整合的重要标志 古地理、古气候分析的重要依据 铁、铝、高岭土等矿产； 可以形成油气藏。
二、沉积岩原始物质的其它来源
（一）生物成因的沉积物 1.无机成分为主的生物残骸
是生物的硬体部分——常保存为化石，成分为碳酸盐、 磷酸盐和硅质等。
2.有机生物残体
动植物的软体部分——有机物（碳氢化合物）。 经埋藏成岩后： （1）不溶物质——干酪根：不溶于有机溶剂的固体有机质。 （2）可溶物质——烃类、沥青等。
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。
SiO2·nH2O（蛋白石）
K[AlSi3O8]→K＜1Al2[(Si,Al)4O10][OH]2·nH2O→Al4[Si4O10][OH]8→
钾长石 +H2O
水白云母
+H2O 高岭石
Al2O3·nH2O（铝土矿）
（2）斜长石 产物同钾长石相似
斜长石→蒙脱石、黝帘石、绿帘石、方解石→高岭石→
的
蛋白石 铝土矿
受原子与离子特性、矿物特征、介质pH、Eh、生 物及气候条件等的影响。
沉积岩的形成及演化
母岩的风化作用—沉积岩最原始物质的形成 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 第三节 溶解物质的搬运和沉积作用 第四节 沉积后作用及其阶段的划分
第一节 母岩的风化作用 —沉积岩最原始物质的形成 沉积岩最原始物质的形成
一、风化作用的概念 二、各种造岩矿物的风化及其产物 三、各种岩石的风化及其产物 四、母岩风化过程中元素的转移顺序及母岩风化的 阶段性 五、母岩风化产物的类型 六、风化壳 七、沉积物的其他来源
一、风化作用的概念
沉积岩的原始物质有母岩的风化产物、火山物质、 沉积岩的原始物质有母岩的风化产物、火山物质、有机物质以及 宇宙物质等，其中母岩的风化产物是最主要的， 宇宙物质等，其中母岩的风化产物是最主要的，所以这里就着重介绍 母岩的风化作用及其产物的形成，其他原始物质简述之。 母岩的风化作用及其产物的形成，其他原始物质简述之。 母岩，如前所述，是供给沉积岩原始物质成分的岩石， 母岩，如前所述，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。 浆岩和变质岩，也包括早已形成的沉积岩。 风化作用是地壳表层岩石的一种破坏作用。 风化作用是地壳表层岩石的一种破坏作用。 风化作用（weathering）是指由于温度的变化，大气、 风化作用（weathering）是指由于温度的变化，大气、水和水溶 液以及生物的生命活动等因素的影响，使地壳表层的岩石、 液以及生物的生命活动等因素的影响，使地壳表层的岩石、矿物在原 地发生物理的或化学的变化，从而形成松散堆积物的过程。 地发生物理的或化学的变化，从而形成松散堆积物的过程。 引起岩石破坏的外界因素有温度的变化 温度的变化、 引起岩石破坏的外界因素有 温度的变化 、 水以及各种酸的溶蚀作 生物的作用、各种地质营力的剥蚀作用等。 用、生物的作用、各种地质营力的剥蚀作用等。 在这些因素的共同影响下， 在这些因素的共同影响下，地壳表层的岩石就处于新的不稳定状 逐渐地遭受破坏，转变为风化产物。 态，逐渐地遭受破坏，转变为风化产物。这些风化产物就是最主要的 沉积岩的原始物质成分。 沉积岩的原始物质成分。