沉积岩形成及演化
沉积岩石学——沉积岩的形成及演化
第二章沉积岩的形成及演化学时：6学时基本内容：包括①基本概念：风化作用（物理风化、化学风化、生物风化）、风化壳、牛顿流体、层流、紊流、雷诺数、佛罗德数、沉积分异作用（机械沉积分异和化学沉积分异作用）、正常沉积作用、事件沉积作用、沉积后作用②基本原理：各种造岩矿物、岩石的风化及其产物，母岩风化的阶段性，碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用，两种沉积分异作用的关系，沉积后阶段的划分，沉积岩的分类重点：碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用、沉积分异作用、沉积岩的分类难点：流体的一些基本知识、尤尔斯特隆图解教学思路：①简要回顾地球科学概论中关于风化作用的概念，然后介绍各种造岩矿物、岩石的风化及其产物、母岩风化的阶段性。
②在简要介绍流体基本知识的基础上，重点讲解碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用，简要介绍碎屑物质在海洋、湖泊、空气和冰川中的搬运和沉积作用、溶解物质的搬运和沉积作用，对于沉积分异作用的概念、类型、关系及意义亦进行重点讲解。
③简要介绍沉积后阶段的划分。
④在前述沉积岩形成和演化的基础上讲解沉积岩的分类主要参考书:①冯增昭主编《沉积岩石学》上册第二章，石油工业出版社，1993.②曾允孚、夏文杰主编《沉积岩石学》第二、三、五章，地质出版社，1986.③何幼斌编《Sedimentary Petrology》（英文辅助教材）第八、九章，江汉石油学院，2003.④Selly R C, An introduction to sedimentology, 1985.复习思考题：①试述物理风化、化学风化、生物风化的表现形式及其影响因素？②试述母岩风化产物的主要类型。
③何谓矿物成熟度？并说明它在碎屑岩、粘土岩和重矿物中的表示方式，研究矿物成熟度有何地质意义?④何谓牵引流、重力流？二者在搬运和沉积方面各有什么特点？⑤试述斯托克沉速公式的含义及其适用条件。
⑥试述影响碎屑物质在流水中搬运和沉积作用的主要因素。
⑦试以龙尔斯特龙图解为例，说明碎屑颗粒的搬运、沉积与流速的关系。
沉积岩
粒度分异、比重分异、形状分异 实际的分异过程很复杂。
2．化学沉积作用 化学沉积包括胶体沉积和真溶液沉积。 （1）胶体沉积：胶体质点是细小颗粒的分散 系，不受重力作用影响，可搬运很远，沉积很 慢。但胶体质点带有电荷，如Al2O3、Fe2O3等 带正电荷，称正胶体；SiO2 、MnO2、粘土等带 负电荷，称负胶体。带相同电荷的胶体质点由 于互相排斥，可以长时间保持悬浮状态。但当 胶体溶液中加入一定量不同名的电解质时，即 发生中和作用，并在重力影响下引起胶体沉淀 。如在海岸地带，携带胶体的大陆淡水与富含 电解质的海水混合时，常发生胶体沉淀。许多 浅海相的沉积铁矿、锰矿多是这样形成的。
（4）透镜状层理：砂质小透镜体连续地且较有规 律地包裹于泥质层中，砂岩透镜体内部又具有斜层理。 它在潮汐沉积物中最常见。
透 镜 状 层 理
（4）斜层理：细层与层系界面斜交，且层系之间可以 重叠、交错。它是水流（或风）中形成的沙纹或沙波被 埋藏以后在岩层剖面上所呈现出的构造特征。细层的倾 向反映了介质的流向（风向），细层的厚度（相当于沙 纹或沙波的高度）反映介质的流速。因此，斜层理常用 来作为水流动态（流速、方向、水深等）和沉积环境的 重要标志。常见者如下：
沉积岩的概念 是在地壳表层条件下，由母岩的风化产物、火山物 质、有机物质等经过搬运作用、沉积作用及沉积后作用 而形成的一类岩石。 地表条件：T、P、水、大气、生物、重力作用 沉积岩的分布、厚度、演化
第一节
沉积岩的形成过程及其分类
一、沉积岩的形成过程
沉积岩的形成过程，一般可分为四个相互衔 接的阶段，即： 沉积物的形成阶段 沉积物的搬运阶段 沉积物的沉积阶段 沉积物的成重力大于水流的搬运力时发生沉积作用。 由于流水的流速、流量不定，碎屑本身的大小、形状、 比重不同，故沉积顺序有先后之分。 从碎屑大小上看，最先沉积的是颗粒粗大的碎屑， 依次过渡到最小的碎屑；从碎屑比重上看，比重大的颗 粒沉积先于比重小的颗粒。这样，在沉积的过程中，使 原来粗、细、轻、重混杂在一起的物质，按一定顺序依 次沉积下来，这种作用称机械沉积分异作用。这种作用 的结果使沉积物按照砾石--砂--粉砂--粘土的顺序，沿搬 运的方向，形成有规律的带状分布，因此，沉积物固结 后分别形成砾岩、砂岩、粉砂岩和粘土岩。
沉积岩石学——沉积岩的形成及演化(2)
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。
如干燥气候下湖泊干涸时，泥质岩类的沉积，主要由此 原因引起。
三、真溶液物质的搬运和沉积作用：
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等也可部分地呈真溶液状态。
真溶液物质的搬运和沉积作用的根本控制因素：是溶解度： 即溶解度大的物质不容易沉淀，溶解度小的首先沉淀。
而物质的溶解度又受PH值、Eh值、温度、压力和CO2含 量等一系列因素的影响。所以，水介质的物理化学条件会影 响溶解物质的搬运和沉积作用，对溶解度较小的Si、Al、Fe、 Mn等的搬运和沉积作用影响尤其重要。
1、水介质的PH值及Eh值：
① PH值：水介质的PH值对Fe、Si、Ca、Al的溶解 度有很大影响，但对易溶解的盐类则影响不大。
Fe3＋只有在强酸性(PH＜2～3）的水介质中才稳定，才 能作长距离的搬运；当PH＞3时，Fe3＋就开始沉淀。
Fe2＋则不同，它在PH＞5.5～7时才开始沉淀。 CaCO3要在弱碱性的环境才沉积。 Al2O3的沉积环境更为特殊，它只在PH值为4～7时才能 沉淀，＜4或＞7时均不能沉淀。 SiO2的溶解度随PH值增大而增加，其沉淀需弱酸性条 件。
4、硫酸盐及卤化物（比如石膏、硬石膏、岩盐、钾盐、镁 盐等）是化学沉积分异的最后期产物。
（二）化学沉积分异的原因：
沉积岩石学
第一章绪论1.沉积岩的概念：组成地球岩石圈的三大类岩石（沉积岩、岩浆岩、变质岩）之一。
在地壳表层条件下，由母岩的风化产物、火山物质、生物来源物质、宇宙物质等沉积岩的原始物质，经搬运作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。
2.搬运和沉积的方式：1）物理搬运和沉积作用 2）化学搬运和沉积作用3）生物搬运和沉积作用3.沉积岩中矿物成分的特征：1）高温矿物罕见 2）低温矿物富集3）特有的自生矿物第二章沉积岩的形成及演化1.风化作用概念：地壳表层岩石的一种破坏作用；因温度的变化，水以及各种酸的溶蚀作用、生物的作用以及各种地质营力的剥蚀作用等，地壳表层的岩石处于不稳定状态，逐渐遭受破坏，转变为风化产物的过程。
2.分类：按性质分:①物理风化作用②化学风化作用③生物风化作用3.元素迁移序列4.岩石风化程度1）石英：石英在风化作用中稳定性极高，它几乎不发生化学溶解作用，一般只发生机械破碎作用。
2）长石：风化稳定性仅次于石英，在长石类矿物中，钾长石的稳定性较高，多钠的酸性斜长石次之，中性斜长石又次之，多钙的基性斜长石最低3）云母：白云母的抗风化能力较强，黑云母的抗风化能力较弱4）铁镁硅酸盐矿物，抗风化能力较差。
稳定性：橄榄石<辉石<角闪石5）碳酸盐矿物：稳定性低，易溶于水；干旱条件近源快速堆积可形成岩屑6）粘土矿物：很稳定(自身是在风化条件下或沉积环境中生成)7）硫酸盐矿物、硫化物矿物、卤化物矿物：风化稳定性差，最易溶于水8）岩浆岩及变质岩中的一些次要矿物或副矿物：差别很大5.为什么造岩矿物风化稳定性差别如此之大？1）造岩矿物分化分异作用2）矿物的结晶温度（鲍文反应序列）3）矿物的晶体化学性质6.母岩风化的四个阶段性：机械破碎阶段饱和硅铝阶段酸性硅铝阶段铝铁土阶段7.母岩风化产物：1）碎屑残留物质：主要是母岩的岩屑和矿物碎屑，在风化作用的第一阶段最为发育 2）新生成的矿物：主要指在风化作用过程中新生成的一些矿物，如水白云母、高岭石、蒙脱石、蛋白石、铝土矿、褐铁矿等 3）溶解物质：主要是指母岩在化学风化过程中被溶解的那些成分，如Cl、S、Ca、Na、Mg、K、Si、Fe、Al、P等8.风化壳概念：由风化残余物质(包括碎屑残留物质和新生成的化学风化矿物)组成的地表岩石的表层部分，叫风化壳或风化带。
《沉积岩与沉积相》课程笔记
《沉积岩与沉积相》课程笔记第一章：沉积岩的基本概念及基本特征1.1 沉积岩的定义沉积岩，也称为沉积物岩，是指在地表或地表附近，由风化作用产生的碎屑物质、生物残骸或化学沉淀物，经过搬运、沉积、压实和胶结等地质作用形成的岩石。
沉积岩覆盖了地球表面约75%的面积，是地壳中最丰富的岩石类型之一。
1.2 沉积岩的形成过程沉积岩的形成是一个复杂的地质过程，主要包括以下几个阶段：（1）母岩的风化作用- 物理风化：由于温度变化、冰冻作用、植物根系的生长等物理因素导致岩石破碎。
- 化学风化：岩石与水、氧气、二氧化碳等化学反应，导致矿物成分发生变化。
- 生物风化：生物活动，如微生物、植物和动物，通过其代谢过程分解岩石。
（2）碎屑物质的搬运和沉积- 搬运介质：水流、风力、冰川、重力等自然力量。
- 搬运过程：侵蚀、携带、沉积、分选等。
- 沉积环境：河流、湖泊、海洋、沙漠等。
（3）沉积后作用- 压实作用：上覆沉积物的重量导致下伏沉积物排水、体积减小。
- 胶结作用：矿物质填充沉积物间隙，使之固结成岩。
- 成岩作用：包括化学沉淀、生物化学作用、矿物转变等。
1.3 沉积岩的基本特征（1）层理构造- 定义：沉积岩中的层状结构，反映了沉积环境的周期性变化。
- 类型：水平层理、波状层理、交错层理、递变层理等。
（2）化石- 重要性：提供了生物演化和古环境信息。
- 类型：植物化石、动物化石、微生物化石等。
（3）成分和结构- 碎屑成分：石英、长石、云母等矿物碎屑。
- 填隙物：泥质、碳酸盐、硅质等胶结物。
- 结构：根据粒度分为砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩等。
（4）颜色- 影响因素：沉积物成分、氧化还原条件、有机质含量等。
- 常见颜色：灰色、黄色、红色、绿色、黑色等。
1.4 沉积岩的分类沉积岩可以根据其成因、成分和结构进行分类：（1）碎屑岩- 砾岩：由直径大于2毫米的碎屑组成。
- 砂岩：由直径在0.0625毫米至2毫米之间的碎屑组成。
- 粉砂岩：由直径在0.0039毫米至0.0625毫米之间的碎屑组成。
沉积岩形成及沉积环境演化研究
沉积岩形成及沉积环境演化研究沉积岩是地壳表层由沉积物堆积而成的一类岩石。
沉积物主要由岩屑、海洋生物碎屑、溶解物质等组成。
沉积岩形成的过程是地球演化中的重要环节之一，通过研究沉积岩的形成和沉积环境的演化，可以揭示地球历史的一些奥秘。
沉积岩的形成可分为四个过程：物源岩石的颗粒破碎和迁移、颗粒的沉积、成岩作用以及岩石风化和侵蚀。
首先，物源岩石受到地质力学和气象作用的影响，会发生破碎和迁移。
例如，地震活动和风化作用会导致岩石的破碎，然后被水流、冰川或风力等搬运到远离原来的地方。
其次，这些颗粒在沉积过程中会逐渐沉淀下来。
沉淀速度取决于水的流速和颗粒的大小。
快速流动的水体能够搬运较大颗粒，而缓慢流动的水体则只能搬运细小的颗粒。
第三，沉积后的岩层会发生成岩作用，即通过渗透、溶解等作用，岩层中的颗粒之间发生胶结，形成坚实的岩石。
最后，岩石表面会受到风化和侵蚀的作用，岩石会逐渐分解和破裂，形成新的沉积物。
沉积岩形成的环境演化是一个动态的过程。
地球历史上的沉积岩多样而广泛，反映了不同的沉积环境。
例如，古生代时期的海洋沉积岩主要分布在深海盆地，而新生代时期的陆相沉积岩则主要分布在大陆湖泊和河流等环境中。
这些不同的沉积环境反映了地球上的气候变化、地表构造活动以及生物群落的演化等因素。
研究沉积岩的形成和沉积环境的演化有助于我们了解地球历史上的环境变化和生物进化，对今后的地质预测和资源勘探具有重要意义。
在进行沉积岩形成及沉积环境演化研究时，科学家们会运用一系列的研究方法和技术。
例如，通过野外观察和采样，可以了解沉积岩的分布、组成和构造特征。
通过岩石薄片观察和扫描电子显微镜分析，可以进一步研究岩石的微观结构和成分。
使用同位素地球化学等方法，可以追溯沉积岩形成的时代和环境条件。
此外，地球物理勘探、地震学等技术也可以用于研究沉积岩的沉积过程和地下构造。
近年来，随着科技的发展，沉积岩形成及沉积环境演化的研究取得了显著的进展。
通过高分辨率的岩石分析和大规模的样品采集，我们能够更准确地还原地球历史上的沉积环境。
沉积岩沉积相02第二章沉积岩形成及演化
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
沉积岩的成因及演化过程
沉积岩的成因及演化过程沉积岩是地壳的一种主要岩石类型，是由岩屑、有机物质或化学沉淀物等在地球表面沉积、堆积形成的。
它们承载着地球历史演化的信息，对于认识地质变迁、研究古环境和勘探石油、矿产资源具有重要意义。
本文将探讨沉积岩的成因及演化过程。
一、沉积岩的成因1. 物理风化和机械碎屑沉积物理风化作用是指由于自然界的物理力量使岩石变为碎屑颗粒的过程。
例如，岩石受热胀冷缩、冻融循环、风化剥蚀等作用会导致岩石破碎并形成颗粒，这些颗粒通过水流、风力等力量的作用被迁移并在适当的环境下沉积形成沉积岩。
2. 化学沉淀作用在海洋、湖泊等水体中，离子溶液与环境条件的变化，例如温度、压力和pH值等，会促使其中的溶解物质发生沉淀作用。
这些溶解物质可以是无机物，如石膏和磷酸盐；也可以是有机物，如有机质的沉积。
化学沉淀作用是形成碳酸盐岩、硫酸盐岩等一类特定成分的沉积岩的重要过程。
3. 生物作用生物作用是指生物体对环境造成的物理和化学作用，对沉积岩的形成有着重要影响。
藻类、珊瑚、贝类等有机体通过分泌或死亡，形成有机沉积物，并与碎屑颗粒混合在一起沉积形成有机质丰富的岩石，如煤炭和石油页岩。
此外，海洋中底栖生物的生物扰动作用和生物结构的成因也会影响沉积岩的生成。
二、沉积岩的演化过程1. 颗粒分选过程（洗蚀和选择性沉积）颗粒分选是指沉积物中不同粒径的颗粒在沉积过程中被区分和分离的过程。
洗蚀是流体在流动中将其中较轻的颗粒带走，而较重的颗粒沉积下来的过程。
选择性沉积是指在水流或风力的作用下，颗粒按照粒径大小被分选，较大的颗粒在较短的距离内沉积，而较小的颗粒则可以被远距离搬运并沉积。
这些过程使得沉积岩具有颗粒按照粒径排序的特征。
2. 成岩作用沉积岩在经历沉积作用后，可能会发生成岩作用，包括压实、胶结和溶解析出等过程。
压实是指在沉积物堆积的过程中，由于上方沉积物的压力而使下面的沉积物变得更加致密。
胶结是指在沉积物颗粒之间填充和结合的物质，形成胶结物填充颗粒间隙，增强沉积岩的坚硬度。
沉积岩
粉砂岩
岩中，0.1～0.01mm粒级的碎屑颗粒超过50%，以石英为主，常含较多的白云母，钾长石和酸性斜长石含量 较少，岩屑极少见到。黏土基质含量较高。
黏土岩
黏土岩是沉积岩中分布最广的一类岩石。其中，黏土矿物的含量通常大于50%，粒度在0.005～0.0039mm范 围以下。主要由高岭石族、多水高岭石族、蒙脱石族、水云母族和绿泥石族矿物组成。
一般认为，地球大气中的含碳量之所以相对其他行星如金星要低，就是因为被石灰岩等沉积岩固定。形成石 灰岩的碳和钙都能在生物系统中循环。
成因
成因
风化的岩石颗粒，经大气、水流、冰川的搬运作用，到一定地点沉积下来，受到高压的成岩作用，逐渐形成 岩石。沉积岩保留了许多地球的历史信息，包括有古代动植物化石，沉积岩的层理有地球气候环境变化的信息。 沉积岩的物质来源主要有几个渠道，风化作用是一个主要渠道。此外，火山爆发喷射出大量的火山物质也是沉积 物质的来源之一；植物和动物有机质在沉积岩中也占有一定比例。
特性
特性概述
化学成分
特性概述
沉积岩是指成层堆积的松散沉积物固结而成的岩石。曾称水成岩。是组成地壳的三大岩类 (火成岩、沉积岩 和变质岩)之一。沉积物指陆地或水盆地中的松散碎屑物，如砾石、砂、粘土、灰泥和生物残骸等。主要是母岩风 化的产物，其次是火山喷发物、有机物和宇宙物质等。沉积岩分布在地壳的表层。在陆地上出露的面积约占75%， 火成岩和变质岩只有25%。但是在地壳中沉积岩的体积只占5%左右，其余两类岩石约占95%。沉积岩种类很多，其 中最常见的是页岩、砂岩和石灰岩，它们占沉积岩总数的95%。这三种岩石的分配比例随沉积区的地质构造和古 地理位置不同而异。总的说，页岩最多，其次是砂岩，石灰岩数量最少。沉积岩地层中蕴藏着绝大部分矿产，如 能源、非金属、金属和稀有元素矿产，其次还有化石群。
（转）沉积岩及其形成过程？特征？分类？类型
（转）沉积岩及其形成过程？特征？分类？类型一、沉积岩及其形成过程（一）沉积岩,sedimentary rocks是在地表或地表不太深的地方，在常温、常压下，由风化作用、生物作用等形成的物质，经过搬运、沉积、成岩而形成的层状地质体。
沉积岩分布广，大陆表面约有75％覆盖着沉积岩，其中最大厚度达13km，平均厚度约为1.8km；大洋底部几乎全被沉积物或沉积岩所覆盖，其厚度为0.2～3km，平均厚度约为1km。
沉积岩的种类很多，但分布最多的是页岩，其次是砂岩和石灰岩，它们占沉积岩总量的95%以上。
（二）沉积岩的形成过程沉积岩的形成一般都经过风化、搬运、沉积、成岩四个过程。
1、风化阶段沉积物质的来源地表或接近地表的岩石，由于温度变化、水、氧和生物等作用，在原地发生破坏崩解，逐步破碎成大大小小的碎屑物质，岩石中有的成分被溶解，有的则生成新的矿物，这些破碎溶解的物质，就成了沉积岩形成的主要物质来源。
另外还有一些火山碎屑、深部的热卤水、温泉喷出物等深源物质和陨石、宇宙尘埃等宇宙物质。
2、搬运阶段原有的岩石经风化后形成的产物，除了一部分残留在原地外，绝大多数被水、风、冰川、海洋及生物等搬运到其它地方。
物质的搬运一般可分为三种方式：（1）机械搬运：碎屑物质在水、风、冰川或重力流中被搬运。
（2）化学搬运：一些母岩风化产物溶解形成真溶液或胶体溶液被携带搬运。
（3）生物搬运：生物作用的生物残骸和分泌物的堆积。
3、沉积阶段岩石碎屑物地被搬运途中，由于搬运力的减弱，比如水流或风力速度降低、冰川熔化以及其它因素的影响，被搬运的物质逐渐沉积下来，形成松散沉积物。
与搬运相对应的，沉积方式也有三种：（1）机械沉积：机械搬运带来的碎屑物质，由于搬运能力减弱而沉积下来。
（2）化学沉积：化学搬运来的物质通过化学作用形成难溶的物质或通过胶体凝聚进行沉积。
（3）生物沉积：生物的残骸和分泌物的沉积。
4、成岩阶段沉积后的松散沉积物，在一个新的改变了的环境中，再经过一系列的变化，最后固结成坚硬的沉积岩的过程，称为成岩作用。
沉积岩的成因及其演化过程
沉积岩的成因及其演化过程沉积岩是一种广泛分布于地球表层的岩石，其主要特征是由已经经历了物理和化学改造的沉积物所组成。
沉积物可以来自于海洋、河流、湖泊等水体，还包括被风吹拂的沙子、火山灰等。
沉积岩分为砂岩、泥岩、灰岩等多个种类，不同种类的沉积岩在其地质性质、成因和演化特征方面都有所不同。
一、沉积岩的成因沉积岩的形成过程可以分为四个步骤：侵蚀、运输、沉积和压实，其中，侵蚀和运输发生在原来的岩石、矿物和沉积物被侵蚀并通过水流、风力等方式在地球的表层运动的过程中。
这些颗粒运动越远，形状变得越圆润，颗粒大小也会越来越一致。
当颗粒沉积到一个空间时，它们会堆积在一起形成沉积岩的基础，这通常发生在河流湍急、洪水期间或者海底的低能量区域。
颗粒接触越多，粘附越紧密，这个区域的岩层就会越厚。
其次，当沉积颗粒沉积进来后，天然的胶结剂（如碳酸盐、铁氧化物、黏土和有机物等）会使颗粒彼此粘接形成具有岩石质感的块状物体，即岩石微社群。
在岩石形成之后，它们还可能受到不断的压实作用，这时，界面交互作用将使得加压沉积岩的颗粒间接形成化学键，使岩石中的空隙尺寸降低，岩石质地更加坚硬。
与此同时，地球内部的地壳运动也会使得一些海岸升高、一些海区下沉，这会导致原来的海岸线上的沉积岩成为地层，并随着时间推移演化为不同种类的沉积岩石。
二、沉积岩的演化过程在地球的演化过程中，沉积岩承载着历史事件的痕迹，因为它们的形成和演化过程都是经历了几亿甚至几十亿年的过程。
沉积岩的演化可以通过地质热力学、地球化学和沉积学等方法来研究。
在热力学的作用下，沉积岩可以经历变质作用而成为变质岩。
例如，钙质泥岩等岩石在高温高压条件下形成的大理石。
另一方面，岩石的演化还受到地球化学因素的影响，其中最重要的渗透作用。
水、酸和化学气体在沉积层中流动时，沉积岩内的岩石沟道结构和地层渗透性会因岩石化学成分而改变。
沉积岩沿海盐和石灰岩本身也收容富含氧化金属和营养物质，形成矿物资源的来源。
《沉积岩石学》第二章沉积岩的形成及演化
(K,HO)(Fe,Mg,Al)2[(Si,Al)Si3O10](OH)2
4、铁镁硅酸盐矿物[橄榄石(Mg,Fe)2 SiO4；辉石 Ca(Mg,Fe,Al)[ Si, Al] 2O6 ； 角 闪 石 Ca2Na (Mg,Fe)4( Al, Fe)[( Si, Al)4 O11](OH)2]：
海洋中去，在一定的条件下沉积下来，形成 化学岩沉积。
六、风化壳：
1、 风化壳的概念：
地壳表层岩石风化的结果，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。
因此，在沉积岩中钾长石多于斜长石。
钾长石的风化过程及其产物如下：
铝土矿是钾长石风化的最终产物，是风化带中很 稳定的矿物。但是，只有在十分有利的条件下，钾长 石才能完全风化成铝土矿，在一般情况下，钾长石大 都转变为水白云母和高岭石。
3、云母：白云母的抗风化能力较强，所以它在沉积岩 中相当常见。黑云母的抗风化能力比白云母差的多。
白云母（KAl2[AlSi3O10](OH)2）：白云母在风化过程中， 主要是析出钾和加入水，先变为水白云母，最后可变为高岭 石。
黑云母（K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2）： 黑云母遭风化后，钾、镁等成分首先析出，同时加入水， 常经过水黑云母、绿泥石Mg5Al[AlSi3O10](OH)8(Fe3O4)、最终 变为褐铁矿或高岭石等粘土矿物。
含碱质的水能加大对SiO2的溶解度，促 进硅质岩石的风化。
（三）生物风化作用：
1、生物物理风化作用：
2、生物化学风化作用：
沉积学 第二章 沉积岩的形成和演化
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。
沉积岩的形成和演化.
（三）主要造岩矿物的风化及其产物 1.石英 稳定性高，一般只发生机械破碎作用。
碎屑沉积岩最主要的成分。
2.长石 稳定性仅次于石英
钾长石
∨
多钠的酸性斜长石
∨
斜长石
中性斜长石稳定
∨
多钙的基性斜长石
（1）钾长石
析出K,Si 析出K,Al
SiO2· nH2O（蛋白石）
高岭石
K[AlSi3O8]→K＜1Al2[(Si,Al)4O10][OH]2· nH2O→Al4[Si4O10][OH]8→
2
高岭石沉淀。
2. 电解质作用
4. 蒸发作用
。
5. 溶液的pH和Eh值胶体沉淀时都有一定的pH和Eh值。高岭石在酸性介质(pH＝6.6～6.8)中发生凝聚，
蒙脱石在碱性介质(pH=7.8)中凝聚。
二、真溶液物质的搬运和沉积作用
真溶液物质：Cl、S、Ca、Na、Mg、K等，还包括部分Fe、 Mn、Al和硅。
可以形成油气藏。
二、沉积物的其它来源
（一）生物成因的沉积物
1.无机成分为主的生物残骸
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 植物体和动物的软体部分——有机质。
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。
（二）深部来源（深源）的物质
1. 冰川和浮冰——固体搬运和沉积
2. 能力巨大，碎屑为主 3. 整体搬运，混杂堆积，没有分选和磨圆 4. 冰川擦痕，特征“丁”字痕、“V”形刻蚀坑。
第三节 溶解物质的搬运和沉积作用——化 学搬运和沉积作用
搬运物质：溶解物质 搬运方式：胶体溶液或真溶液
Al、Fe、Mn、Si的氧化物难溶于水，常呈胶体溶液搬运； Ca、Na、Mg的盐类则常呈真溶液搬运
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四、风化壳及研究意义－概念 概念：残积物和经生物风化作用形成的土壤 层等在陆地上形成的不连续薄壳(层)，称为 风化壳。 风化壳的厚薄取决于岩石性质、气候和地形 等条件。
风化壳与固体矿产：如Fe、Mn、A1、Ni和粘土 矿等残余矿床，金、金刚石等残积砂矿。
风化壳与油气资源：古风化壳还是很好的储集 空间。
风成黄土
36/49
沙丘的迁移与风成交错层理
41/49
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（化学）的搬运和沉积作用
一、概述
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。
层流
紊流
三、碎屑物质在流水中的搬运和沉积 ⑴ 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。
（2）碎屑颗粒在流水中搬运与沉积的控制因素 第一、尤尔斯特隆(F. Hjulströ m, 1936)的实验 表明，颗粒的粒径和流体 的平均流速是控制搬运与 沉积的首要因素。
二、胶体溶液物质的搬运和沉积作用
1、胶体及其特性
胶体溶液是指一定大小的（1～100nm）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。
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；
2)碎屑颗粒在静水中的沉速与其相对密度成正比，即颗 粒相对密度越大，其沉速也越大。自然常可见到比重较大粒 径较小的碎屑共同沉积。
3)颗粒的形态对其沉降速度也 有较大影响，假定球形颗粒的沉速 为100，则椭球形颗粒的沉速为84一 61，立方体为74，长柱体为50，片 状颗粒为80～38。由此可见，球形 颗粒沉速最大，片状颗粒沉速最小， 所以片状矿物（如白云母）常被搬 运得很远，与较细的颗粒（粉砂和 粘土）一起沉积。 4)水温、颗粒相对密度（应相 同）、颗粒表面状况（光滑程度） 等对沉降速度也有影响。 5) 斯托克公式适用静水或层流 条件，在紊流中另作别论。
一、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
第三 沃克的研究表明，水体的流动强度及其变化速 率对碎屑的搬运和沉积也有明显影响。
1）当流动强度为P时，
它所能滚动的砾石最 大粒径为8cm，同时所 能悬浮的最大砂粒为 2.2mm。当流动强度略 小于P时，可使粒径为 8cm的砾石和2.2mm的 砂粒同时沉积，从而 可能形成双众数的砂 砾岩。
2）当流动强度在P附近反复变动时，即属持续水流时， 则可能形成砂质沉积与砾石质沉积的互层，其平均粒 度应分别为2.2mm与8cm左右。
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=2～5和氧化环境中沉淀；铁的硅酸盐在pH=2～7和 氧化环境中沉淀；铁的碳酸盐和硫化物则在pH＞7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。
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，含水 量很不固定；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。
沉积岩的形成
沉积物的形成
沉积物的搬运
成岩作用
沉积岩成因复杂性的示意图
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
二、风化作用的类型
三、风化作用的影响因素
四、风化作用的产物
五、风化壳的概念
一、母岩、物源区、风化作用的概念
1. 母岩：是供给沉积岩原始物质成分的岩石，主要是
蛋白石
三、真溶液物质的搬运和沉积作用
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。
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。
四、碎屑物质在海水中的搬运和沉积 海水的运动方式
海水的运动方式
波 浪 （ 海 浪 ）
潮 汐
洋 流
浊 流
海浪（波浪）
中立带
海底强烈侵蚀 海底微受侵蚀
19/56
潮汐
潮汐沉积
风暴
五、碎屑物质在空气(流)中的搬运和沉积
风是一种变幻无穷的流体，又是一种紊流，可挟 带大量的砂石向下风方向运动 。
风的搬运力取决于风力的大小 (即风速的大小)
(4) 碎屑物质在流水搬运及沉积过程中的分异作用
砾岩
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
砂岩
粘土岩
颗粒按大小分异示意图 矿物按比重分异示意图
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
碎屑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
第二章
碎屑沉积岩的形成及演化
2.1 母岩的风化作用 2.2 碎屑物质的搬运和沉积作用 2.3 溶解物质的搬运与沉积作用 2.4 沉积后作用及其阶段的划分
3）大于2mm的颗粒，始动速度大，沉积速度亦大， 其差很小，表明砾石难于被搬运而易于沉积，多以 滾滑方式搬运，不能长距离被搬运。 4）小于0.05mm的颗 粒，始动速度很大沉积 速度很小，二者差值很 大，表明其难于搬运也 难于沉积，因此细粉砂 和泥质一经搬运可随流 水长距离搬运至深湖深 海，且常可见“泥砾”。
岩浆岩和变质岩，也包括早已形成的沉积岩。 2. 物源区（母岩区）：物源（母岩）分布的地区。 3. 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，使岩石变为松散的风化产物。这些风 化产物就是最主要的沉积岩的原始物质组分。
石质保护问题！
二、风化作用的类型
深海盆地的浊流
2、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。
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或深海的主要地质营力；
e) 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。
陆上泥石流
海底浊流
⑴ 牵引流 自然界中常见的河流、海流、潮流、气流(风)等
牵引流
有如下基本特征：
⑵ 沉积物重力流 是自然界中不常见的另一种特征的流体，
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、事件性的底流，其流速主要与基底坡度(密 度差、厚度、阻力等)有关；
第二、斯托克(G.G. Stokes, 1850)的实验表 明，除碎屑颗粒的粒径外，颗粒的比重、形状、流 体的粘度、温度、盐度等也是影响碎屑颗粒沉积与 搬运的重要因素。即：碎屑颗粒在静水中沉降速度 与碎屑半径的平方成正比、与碎屑颗粒密度与介质 密度之差成正比、与粘度成反比。
1)碎屑在水中的沉降速度主要与颗粒的粒径有关，愈 细小的碎屑沉降速度愈小。极细砂下沉30m约需2h，而细粘 土则约需1年；如要下沉30O0一4000m，极细砂约需10d，细 粘土则约需100年。
风化壳可以恢复古地理环境及指示地壳运动
土壤层 残积层
半风化层
有些地区风化壳不发 育，基岩直接裸露在 地表。裸露在地表的 基岩称为露头。
基岩
第二节
碎屑物质的搬运和沉积作用
一．搬运与沉积作用的分类 二．流体的一些基本知识 三．碎屑物质在流水中的搬运和沉积
四．碎屑物质在海水中的搬运和沉积
五．碎屑物质在空气中的搬运和沉积
l）同粒径颗粒开始被搬运的水流速度(始动速度)要比继续搬 运所需的流速大，开始从运动状态变为停滞沉积状态的水流速 度小于继续搬运的水流速度。这是因为始动流速不仅要克服颗 粒本身的重力，还要克服颗粒间的吸附力。