沉积岩形成过程
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二节 沉积岩的形成过程
沉积岩的形成一般要经历三个阶段：
一．沉积岩原始物质的形成阶段； 二．沉积物的搬运与沉积作用阶段； 三．沉积后作用阶段。
1
二、沉积物的搬运与沉积作用阶段 （一）概述
1、搬运介质与机理概述
风化产物以及其它来源沉积物质除少部分残留原 地外，大部分都要被搬运到沉积盆地中沉积下来。 对沉积物进行搬运和沉积的介质主要是水和大气， 其次为冰川、生物等．
P/ρ + gy + V2/2 = 常数 颗粒上下方存在一个差力差，有一定的上举力。
19
在紊流中除上述压力差外，还存在有涡流的扬举 作用（下一张幻灯片图）。
因此：紊流的上举力要明显大于层流。
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:
ห้องสมุดไป่ตู้u
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。
7
所谓服从内摩擦定律是指在温度不变条件下，
随着du／dy变化，µ值始终保持一常数，称为牛 顿流体；牵引流就属牛顿流体。若 µ值随du／dy
5
密度 流体性质
搬运方式 驱动力
搬运物质
牵引流与重力流对比表
牵引流
重力流
一般<1.08 牛顿流体 滚动、跳跃、悬浮
1.08~2.86 非牛顿流体 悬浮物质为主
流体的推力和负荷力 主要是重力
碎屑物质、溶解物质 以碎屑物质为主
随碎屑颗粒数量的增加或减少，他们会v 发生相互转化。
6
牛顿流体和内摩擦定律
或低流态，它代表一种水深流缓的流动特点；
Fr=1时水流为临界流； Fr＞l时水流为急流，也称超临界的流动状态或
高流态，它代表一种水浅流急的流动特点。
12
如果Fr＞1，则表示向下游的流速大于向上游传播的 波速，此时不可能有向上游移动的波(流动过程中不会 出现壅水)，水的性质为急流或超临界的流动；
17
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。
18
垂直上举力（Py）解剖
颗粒上下存在有流速差引起的压力差。由边界底部 往上水流流速逐渐增大，颗粒上方流水断面变窄，流 速进一步加大。由伯诺利方程：
1）受力分析
作用于碎屑颗粒上的力主要有： ①有效重力（W）颗粒在水中同时受到重力和水体浮 力作用，两者差值称为有效重力。 力②。水平推移力（Px）：水流作用于颗粒顺水流方向的 ③垂直上举力（Py）为垂直向上的力，主要是由压力 差及上升涡力所造成。 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。
当 Fr＜l时，流水性质为静流、缓流或临界以下的流 动，这表示水深流缓的情况。
佛罗德数可普遍用于碎屑物质以床沙载荷方式搬运 和沉积过程的解释中，它也是一个无量纲数。
13
❖ 雷诺数——层流和紊流判别准则
Re＝（V. d.ρ)/µ
d管道直径，V-流速，ρ-密度, µ-流体动力粘滞系数 Re=2000为紊流转变为层流的临界雷诺数，管道流； Re<2000时为层流； Re>2000时为紊流。
对明渠流来说，则应该用水力半径（R）来代替管道 直径（d）来计算临界雷诺数，因 R＝1／4d，故对 明渠流来说临界雷诺数应为500。
14
层流（A）与紊流（B）的流动特点
平行流向的河流垂向剖面（下层流 上紊流）
15
河流中的紊流及层流底层（据鲁比，1938）
流线长度代表流速大小
16
（2）碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积作用
3
2、沉积物的搬运与沉积方式
（1）机械搬运和沉积作用：滚动、跳动、悬移三种方式搬 运，受流体力学定律所支配。
（2）溶解物质和沉积作用：以真溶液、胶体溶液或络合 物的方式进行搬运。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：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、内源碎屑物质以及部分 粘土物质发生沉积。
9
（三）机械搬运与沉积作用
1、牵引流的机械搬运与沉积作用
流水（河水、海水、湖水）和风均属牵引流， 以下说明牵引流的机械搬运与沉积作用。 （l）福劳德数和雷诺数
10
❖佛罗德数——缓流和急流判别准则
在明渠水流（类似自然界的河流、海湖浅水环境中 的牵引流水流）中按流动强度的不同可出现急流、缓 流和临界流三种流态，这三种流态的判别标准是佛罗 德数Fr。
4
（二）牵引流与重力流的基本特征
自然界牵引流常见，含少量沉积物的流水（包括河 流、海流、波浪、潮汐流和等深流）和大气流都属于牵 引流。
沉积物重力流是一种在重力作用下发生流动的弥散 有大量沉积物的高密度流体。浊流、泥石流等都属于沉 积物重力流。
牵引流和沉积物重力流在流体力学、沉积物的搬运方 式和驱动力、流体与颗粒之间力学关系等方面才有显著 差异。从而形成的沉积物也有各自不同的特点。
变化而变化，则为不服从内摩擦定律，称为非牛顿 流体，沉积物重力流属非牛顿流体。
沉积物重力流即 属于宾汉流体。只有 当切应力达到某一个
值（τ0）后才开始流
动。
8
（三）机械搬运与沉积作用
1、牵引流的机械搬运与沉积作用 2、重力流的搬运与沉积作用 3、冰的搬运与沉积作用 4、碎屑物质在机械搬运过程中的变化 5、空气的机械搬运和沉积作用（略）
2
❖沉积物在其搬运过程中仍可发生机械破碎和 化学分解，从而形成一些新矿物。
❖随着介质搬运能力的减弱，被搬运的沉积物 要发生沉积；
❖由于地壳上升、侵蚀基准面下降，流速加快， 使已沉积下来的物质又发生侵蚀而重新被搬运。
❖风化、搬运和沉积是三个连续而又独立的阶 段，但又是相互交替和重叠的，其中尤其搬运 和沉积更是常常频繁交替的。
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：
11
FrV/ 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；
当Fr＜l时水流为缓流，也称临界下的流动状态
沉积岩的形成一般要经历三个阶段：
一．沉积岩原始物质的形成阶段； 二．沉积物的搬运与沉积作用阶段； 三．沉积后作用阶段。
1
二、沉积物的搬运与沉积作用阶段 （一）概述
1、搬运介质与机理概述
风化产物以及其它来源沉积物质除少部分残留原 地外，大部分都要被搬运到沉积盆地中沉积下来。 对沉积物进行搬运和沉积的介质主要是水和大气， 其次为冰川、生物等．
P/ρ + gy + V2/2 = 常数 颗粒上下方存在一个差力差，有一定的上举力。
19
在紊流中除上述压力差外，还存在有涡流的扬举 作用（下一张幻灯片图）。
因此：紊流的上举力要明显大于层流。
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:
ห้องสมุดไป่ตู้u
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。
7
所谓服从内摩擦定律是指在温度不变条件下，
随着du／dy变化，µ值始终保持一常数，称为牛 顿流体；牵引流就属牛顿流体。若 µ值随du／dy
5
密度 流体性质
搬运方式 驱动力
搬运物质
牵引流与重力流对比表
牵引流
重力流
一般<1.08 牛顿流体 滚动、跳跃、悬浮
1.08~2.86 非牛顿流体 悬浮物质为主
流体的推力和负荷力 主要是重力
碎屑物质、溶解物质 以碎屑物质为主
随碎屑颗粒数量的增加或减少，他们会v 发生相互转化。
6
牛顿流体和内摩擦定律
或低流态，它代表一种水深流缓的流动特点；
Fr=1时水流为临界流； Fr＞l时水流为急流，也称超临界的流动状态或
高流态，它代表一种水浅流急的流动特点。
12
如果Fr＞1，则表示向下游的流速大于向上游传播的 波速，此时不可能有向上游移动的波(流动过程中不会 出现壅水)，水的性质为急流或超临界的流动；
17
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。
18
垂直上举力（Py）解剖
颗粒上下存在有流速差引起的压力差。由边界底部 往上水流流速逐渐增大，颗粒上方流水断面变窄，流 速进一步加大。由伯诺利方程：
1）受力分析
作用于碎屑颗粒上的力主要有： ①有效重力（W）颗粒在水中同时受到重力和水体浮 力作用，两者差值称为有效重力。 力②。水平推移力（Px）：水流作用于颗粒顺水流方向的 ③垂直上举力（Py）为垂直向上的力，主要是由压力 差及上升涡力所造成。 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。
当 Fr＜l时，流水性质为静流、缓流或临界以下的流 动，这表示水深流缓的情况。
佛罗德数可普遍用于碎屑物质以床沙载荷方式搬运 和沉积过程的解释中，它也是一个无量纲数。
13
❖ 雷诺数——层流和紊流判别准则
Re＝（V. d.ρ)/µ
d管道直径，V-流速，ρ-密度, µ-流体动力粘滞系数 Re=2000为紊流转变为层流的临界雷诺数，管道流； Re<2000时为层流； Re>2000时为紊流。
对明渠流来说，则应该用水力半径（R）来代替管道 直径（d）来计算临界雷诺数，因 R＝1／4d，故对 明渠流来说临界雷诺数应为500。
14
层流（A）与紊流（B）的流动特点
平行流向的河流垂向剖面（下层流 上紊流）
15
河流中的紊流及层流底层（据鲁比，1938）
流线长度代表流速大小
16
（2）碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积作用
3
2、沉积物的搬运与沉积方式
（1）机械搬运和沉积作用：滚动、跳动、悬移三种方式搬 运，受流体力学定律所支配。
（2）溶解物质和沉积作用：以真溶液、胶体溶液或络合 物的方式进行搬运。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：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、内源碎屑物质以及部分 粘土物质发生沉积。
9
（三）机械搬运与沉积作用
1、牵引流的机械搬运与沉积作用
流水（河水、海水、湖水）和风均属牵引流， 以下说明牵引流的机械搬运与沉积作用。 （l）福劳德数和雷诺数
10
❖佛罗德数——缓流和急流判别准则
在明渠水流（类似自然界的河流、海湖浅水环境中 的牵引流水流）中按流动强度的不同可出现急流、缓 流和临界流三种流态，这三种流态的判别标准是佛罗 德数Fr。
4
（二）牵引流与重力流的基本特征
自然界牵引流常见，含少量沉积物的流水（包括河 流、海流、波浪、潮汐流和等深流）和大气流都属于牵 引流。
沉积物重力流是一种在重力作用下发生流动的弥散 有大量沉积物的高密度流体。浊流、泥石流等都属于沉 积物重力流。
牵引流和沉积物重力流在流体力学、沉积物的搬运方 式和驱动力、流体与颗粒之间力学关系等方面才有显著 差异。从而形成的沉积物也有各自不同的特点。
变化而变化，则为不服从内摩擦定律，称为非牛顿 流体，沉积物重力流属非牛顿流体。
沉积物重力流即 属于宾汉流体。只有 当切应力达到某一个
值（τ0）后才开始流
动。
8
（三）机械搬运与沉积作用
1、牵引流的机械搬运与沉积作用 2、重力流的搬运与沉积作用 3、冰的搬运与沉积作用 4、碎屑物质在机械搬运过程中的变化 5、空气的机械搬运和沉积作用（略）
2
❖沉积物在其搬运过程中仍可发生机械破碎和 化学分解，从而形成一些新矿物。
❖随着介质搬运能力的减弱，被搬运的沉积物 要发生沉积；
❖由于地壳上升、侵蚀基准面下降，流速加快， 使已沉积下来的物质又发生侵蚀而重新被搬运。
❖风化、搬运和沉积是三个连续而又独立的阶 段，但又是相互交替和重叠的，其中尤其搬运 和沉积更是常常频繁交替的。
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：
11
FrV/ 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；
当Fr＜l时水流为缓流，也称临界下的流动状态