第五章 外力地质作用与沉积岩

纹层：是组成层理的最小单位，纹层之内成分， 结构均一，是在同一沉积条件下同时形成的产 物。 层系：由许多在成分、结构、厚度和产状上相 似的同类型的纹层组合而成。是相同条件下连 续沉积的纹层的叠置。 层系组：由若干个相似的层系组成，是相同条 件下先后连续沉积的层系在垂向上的组合。
层系 （槽状） 层系组 层系
化学沉积的晶质结构
生物化学作用形成的颗粒结构
生物沉积形成的生物骨架结构
三、沉积岩的构造
沉积岩的构造是指沉积物沉积时， 或沉积后，由于物理作用、化学作用 及生物作用形成的各种构造。即岩石
各组成部分的空间分布与排列形 式。
沉积物（岩）的构造又称沉积构造。 通过对沉积构造的研究可分析沉积 岩的形成环境及其成岩作用过程。
(3)重结晶作用：非晶质或结晶微 细的沉积物因环境的改变而重新结 晶或晶粒长大、加粗 ，从而使矿 物紧密嵌合。主要发生于化学沉积 物或生物化学沉积物中。 (4)新矿物的生长：沉积物中不稳 定矿物溶解或发生化学变化，导致 若干化学成分重新组合或结合成新 矿物，从而使沉积物变硬。
固结时间、固结程度差别很 大，有的易固结（如温泉中 沉淀的CaCO3），有的难（如 某些粘土，几千万年后仍呈 塑性状态）。岩石固结成岩 后，若因构造运动露出地表， 又进入新一轮的风化作用、 剥蚀作用。
5. 固结成岩作用：松散沉积 物转变为坚硬岩石的过程，称 固结成岩作用。
固结成岩作用的几种途径
a—压固作用；b—胶结作用；c—重结晶作用；d—新矿物生长
(1)压实作用---上覆沉积物压力使孔隙变 少、水份挤出、变硬。 (2)胶结作用---碎屑沉积物的粒间孔隙之 中有水溶液，它在成岩过程中会发生化学 沉淀，这些物质使碎屑胶结变硬。这种化 学沉淀物称为胶结物，如SiO2， Fe 2O3.nH2O，CaCO3等。 粘土及细粉砂等细碎屑物也可起胶结作 用，它们称为杂基，杂基是机械沉积的细 粒部分。 胶结物和杂基统称为填隙物。
（1）由向一个方向倾斜，倾角变化不大的 纹层组合而成的层理，称斜层理。代表了 较稳定的单向水流（或风）作用的结果。 可用于分析水流（或风）方向。
（2）由倾向不同或倾角不同的纹层组合而 成的层理，称交错层理。形成于水流（或 风）的方向有变化的环境。
层系 层系 层系
板块 层理 楔状 层理 槽状 层理
填隙物包括杂基和胶结物两部分， 碎屑较粗大，杂基、胶结物较细小， 充填在碎屑之间。机械沉积：碎屑、 杂基；化学沉积：胶结物.
基质（杂基）
胶结物 基质
胶 结 物
碎屑
碎屑、基质和胶结物
(1)按碎屑粒径大小可分为：
砾状（gravelly）结构 粒径 >2mm 砂状（sandy）结构
粉砂状（silty）结构
层系 层系
层系 层系
倾向相同、倾 角不同的纹层 组合而成的层 理，是单向水 流（或风）形 成的交错层理。 有板状、楔状、
（3）由倾 向相反的纹 层交替组合 而成的交错 层理，称双 向交错层理。 形成于双向 水流（或风） 的环境
3.平行层理
在水动力很强的急水流条件下，粗的砂粒在水中呈悬浮 状态，当水动力略有下降时，粗颗粒迅速下沉，所形成 的各纹层呈平行层面的层理称平行层理。 平行层理与水平层理的纹层均平行层面，不同处在 于：水平层理是静水条件下的细粒（泥于粉砂）沉积； 平行层理是急水流条件下的粗粒（细砂以上）沉积。
二、沉积岩的结构 沉积岩的结构是指沉积岩颗粒的性
质、大小、形态及其相互关系。
1.碎屑结构：岩石中的颗粒是机械沉积 的碎屑物。碎屑结构具体包含三方面内 容：碎屑颗粒本身的特点（碎屑大小、 圆度、球度、形状和颗粒表面特征）， 填隙物的特点，以及碎屑颗粒与填隙物 间的关系（胶结类型或支撑类型）。
碎屑物可以是岩石碎屑 （岩屑）、矿物碎屑（如 长石、石英）、化石及碎 片（生物碎屑）以及火山 喷发的固体产物（火山碎 屑）等。
第二节
沉积岩的特征
沉积岩是在地表条件下松 散沉积物，经固结而成的岩 石。具成层构造；含有古生 物化石； 矿物成分较简单， 暗色矿物少；化学成分H2O， CO2多，Fe2O3多于FeO。
一、常见矿物有如下几类： 1.石英，钾长石，钠长石，白云 母。 火成岩与沉积岩共有的矿物。具 有适应温度变化的能力且化学性质较 稳定，在地表条件下就能够作为碎屑 物稳定存在。 2.粘土矿物，方解石，白云石， 石膏，硬石膏。 沉积岩中相当普遍， 但火成岩中难以出现. 地表条件下形 成的特征性矿物。
粒径 0.05－0.005mm
粒径 2－0.05mm
砂 砾
泥
泥状（mudy）结构
粒径 ＜0.005mm
（2）碎屑结构按颗粒形态划分：
圆度：是指碎屑颗粒的棱角被磨蚀圆化 的程度。它与颗粒的形状无关，只是棱角 尖锐程度的函数。一般将圆度分为四级。
棱角状（0）：具尖锐的棱角，棱线向内凹进。
次棱角状（1）：棱角稍有磨蚀，但棱角仍清楚可 见。 次圆状（2）：棱角有明显的磨损，棱线略外凸。
在以砂为主的沉寂中有规律地 重复夹有眉状的泥质细纹层的 层理，称眉状层理 在砂、泥含量均等的沉积中薄 层砂与薄层泥有规律地重复交 替层理，称砂泥交互层理 在以泥为主的沉积中有规律地 重复夹有砂质透镜体的层理， 称透镜状层理
（三）层面构造
常见的层面构造有：波痕、干裂、雨痕、流痕、 印模、缝合线等。
4.沉积作用：搬运物在条件适宜的 地方发生沉积。如流水搬运物在河 流转弯处、湖口或河口因流速减慢 而沉积；风的搬运物因风力减弱或 受 阻 拦 而 堆 积 。 (1)机械沉积---机械搬运物按机械 方式沉积，受重力支配。重的物质 搬运近且先沉积，轻的搬运远而后 沉积。
(2)化学沉积---化学搬运物沉淀作用 受化学反应的规律支配。在真溶液中 溶解度小的物质搬运近且先沉淀，易 溶物质后沉淀；水中胶体质点的沉积 是通过与电解质的中和作用或正、负 胶体中和作用，或水的蒸发作用等。 (3)生物沉积---生物有机体直接发生 堆积。如钙质骨骼生物堆积，成为石 灰岩；植物被埋后转变成煤。
（一）沉积岩构造的分类：
1.物理成因构造： a. 流动成因构造（层理构造、层面 构造、侵蚀面构造等） b.同生变形构造（重荷模构造、碟 状构造、鸡笼铁丝网状构造等） c.暴露成因构造（干裂、雨痕、冰 雹痕、泡沫痕、流痕）
2.化学成因构造： a.结核 b.缝合 c.叠锥 d.晶体印痕 3.生物成因构造： a.生物生长构造 b.叠层构造 c.生物遗迹构造 4.复合成因构造： a.示底构造 b.窗孔构造和鸟眼构造 c.层状孔洞构造 d.硬底构造
三、外Baidu Nhomakorabea地质作用的类型
同种因素可引起多种形式的 地质作用，多种困素综合则更 复杂。 1.风化作用：在外因作用下， 岩石发生机械崩解或化学分解， 变成松散的碎屑或土壤。
在高倍的电子显微镜下可 以看到残余的长石被腐 蚀并被粘土包裹的样子
机械风化
化学风化
2.剥蚀作用：岩石因机械作用或化 学作用而被剥蚀。如河岸岩石被流 水冲刷，导致河岸后退； 山顶被剥 蚀而变矮。 3.搬运作用：风化、剥蚀的产物被 搬运到它处。 (1)机械搬运---以机械方式破坏的 产物（泥、砂、砾等）被流水、冰 川、风搬运。
科里奥利效应： 地球上一切物体的运动 （包括水、空气），都会受到 地球自转的影响而发生偏转， 其偏转方向在北半球者向右， 在南半球者向左。
大气圈具有的重要地质意义： 第一、大气中的成分是许多地质作用 得以发生的物质因素。如 O2---氧化作 用，生命存在的条件；CO2---植物制造 有机质、参与生物成岩，参与化学反 应等。 第二、大气圈是生命的保护层。 第三、由于大气圈的存在，地球表面 才具有适宜的温度。 第四、风的作用。
2.水：大量的水以液体和固体状 态存在。 水是一种溶剂。水是一种营力。 水是构成生命的物质。 3.生物：是形成有机矿产和岩石 的物质。生物的生命活动对岩石 起着破坏作用。动物是一种营力。 植物通过光合作用改变大气成分。
二.引起外力地质作用的能 源
太阳热能是地球外部能量的来 源，使地表温暖，并引起大气、 水及生命运动。 重力能来源于地球的引力。 日月引力能来源于太阳与月球 对地球的引力（潮汐）。
第五章 外力地质作用与沉积岩 沉积岩占地表岩石的75%， 占地壳岩石总体积的7.9%。是地 壳表层最常见岩石，其中赋存有 煤、石油、天然气以及其它许多 金属及非金属矿产，具有重要的 经济价值。沉积岩的形成与外力 地质作用密切相关。
第一节 外力地质作用的一般特征 一、 引起外力地质作用的因素(外因) 1.大气：大气圈下部的组成物质即空 气，它是氮、氧、CO2、微量气体的混 合物。 大气环流：低纬度地带温度高而密度 小的气团上升并向高纬度地带运动， 而低纬度地带温度低而密度大的气团 下降并沿着地面向低纬度方向运动， 从而形成全球性的大气循环。
(4)生物化学沉积作用---生物作用与 化学作用可以共同起作用而引起物质 的沉积。如铁细菌吸收水中的铁而沉 淀出铁矿。石灰岩（碳酸盐灰泥，原 以为化学沉积，实有生物作用参与， 也可能就是生物作用）。 沉积作用的产物即沉积物，分别称为 碎屑沉积物，化学沉积物，生物沉积 物，生物化学沉积物。
沉积环境
圆状（3）：棱角已经磨损消失，棱线外凸呈弧形。
球度：是指碎屑颗粒接近球体的程 度。 在其它条件相同的情况下，随着搬 运距离的加长而球度和圆度均增高。 形状：圆球体、扁圆体、椭球体、 长扁圆体。 颗粒表面特征：磨光面、毛玻璃化、 沙漠漆、冰川擦痕、撞击痕等。
棱角状
次棱角状 次圆状
圆状
搬 运 由 近 及 远
4.递变层理
在动能特强的水流 条件下，粗大的砂 砾和细粒的泥，均 递 在水中呈悬浮状态，变 当水动能突然下降 层 时，碎屑颗粒在重 理 力分选作用下迅速 下沉，所形成的碎
屑粒径向上逐渐变 细的层理称递变层
理
粒序（递变）层理
5.韵律层理
在成分、结构与颜色方面不同的薄层作用 有规律地重复出现而组成的层理。
1.水平层理与波状层理
在静水条件下形 水平层理 成的各纹层呈直 线形、平行层面 的层理，呈水平 层理
水平层理 当水体有波动时 形成的纹层呈波 状，并基本平行 的层理，成波状 波状层理 层理。
2.斜层理和交错层理
当水流或风沿一个固定方向流动或吹扬时，被水流（风） 推动的砂砾沿地面呈波状运动，沙波形成较平缓的迎水 （风）面和较陡的背水（风）面，迎水（风）面上的砂 砾不断地被带到背水（风）面。在迎水（风）面上不发 生堆积，只在背水（风）面处发生堆积。背水（风）面 位于水（风）流的前方，因此，在背水（风）面处发生 的堆积，所形成的纹层，称为前积纹层
(2)化学搬运---以化学方式破坏的 产物是通过真溶液或胶体溶液进行 搬运。如石灰岩溶于水之后，以Ca++， HCO3- 离子形式搬运；长石风化后形 成粘土矿物、二氧化硅在水中呈胶 体质点被搬运。 (3)生物搬运---生物吸取介质中的 化学元素来营养自己，建造其骨骼， 死亡后在一定的地方堆积下来，也 起着搬运作用。
3.赤铁矿，褐铁矿，玉髓，蛋白石 、胶结 物
4.火成岩中常见的橄榄石，辉石，黑云母， 角闪石，中性及基性斜长石在沉积岩中很 少出现。只能形成于高温条件下的矿物， 在外力地质作用下(常温，常压)，不能生 成，也难以抵抗外力地质作用的破坏而不 能长期稳定存在。
沉积岩常成层产出，故常用岩层(层状 岩石)一词。层状岩石泛称为岩层。
（二）层理结构（bedding）
沉积物（岩）中不同的颜色、成分、结构、定 向性等性质在垂向上显示的特征，称层理结构。 层理结构是沉积物（岩）成层性的表现，是沉 积物（岩）最基本、最特征的构造类型。 层理构造有纹层（又称细层）、层系、层系组 构成。
层系 （板状） 层系组 层系 层系 层系组 （楔状）
磨 损 时 间 有 短 及 长
（3）碎屑结构按分选性划分：
碎屑颗粒粗细的均匀程度称分选性 按颗粒大小均匀程度划分
搬 运 分选好，颗粒大小以同一粒级为主 由 远 分选中等，由相邻粒级组合而成 到 近 分选差，颗粒大小跨粒级混杂 沉 积 由 慢 到 快
2.非碎屑结构 颗粒有化学沉积作用或生物、生物化 学沉积作用形成的结构。大多是晶质 或隐晶质，或由生物体搭成骨架。