沉积岩的概念

沉积岩

一、沉积岩的概念

定义：沉积岩是组成岩石圈的三大类岩石(岩浆岩、变质岩、沉积岩)之一。它是在地壳表层的条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分，经过搬运作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。

二、沉积岩的特征

1．矿物成分特点

（1）没有铁镁矿物或很少；

（2）含大量石英、长石，且石英、长石（钾长石、酸性斜长石）种类多样。

（3）自生矿物—新生矿物，是沉积作用过程中新生成的矿物，是沉积岩主要矿物成分之一

2．化学成分的特点

（1）沉积岩与岩浆岩的化学成分数据十分接近，这是由于沉积岩基本上是由岩浆岩的风化产物组成；

（2）富含O2、CO2和H2O；

（3）在沉积岩中含有大量的有机质，其占地壳总量的0.1%。

3．结构特点

沉积岩的结构类型和特点取决于其形成方式。

由机械搬运和机械沉积形成的沉积岩具有如下的结构：

（1）碎屑结构—机械破碎；陆源碎屑

（2）火山碎屑结构—火山喷发；火山喷发碎屑

（3）泥状结构—化学风化作用；陆源粘土组成

（4）粒屑结构—机械作用；内源岩

（5）晶粒结构（又叫结晶粒状结构）—化学和生化作用；内源岩

（6）生物结构—生物作用；内源岩

4．构造特征

构造：组成物质的分布样式、空间形态。

沉积岩的构造：是沉积物沉积时或沉积后由于物理、化学、生物作用形成的各种构造。

据沉积岩的形成过程分为：

（1）原生构造：在沉积物形成过程中及沉积物固结成岩之前形成的构造。如：层理构造、包卷构造等

（2）次生构造：固结成岩之后的构造。如：缝合线等

总结：沉积岩（区别于岩浆岩）的构造特征包括以下三点：

a.层理构造（是沉积岩的基本构造特征）

b.层面构造、层内构造

5．分布特点：

沉积岩是分布面积很广的地表生成物，它构成所谓成层岩石圈——地壳表层的沉积岩圈。

（1）沉积岩占大陆表面75%，我国约占77.3%；

（2）沉积岩具有众多的岩石类型：泥质岩、砂岩、碳酸盐岩、硅质岩

三、沉积岩石学的任务

1．沉积岩石学—是研究沉积岩（物）的物质成分、结构构造、分类及其形成作用，以及沉积环境和分布规律的一门科学。

包括：沉积岩和沉积相

2．沉积学—包括对古代和现代沉积作用、环境、相，及有关原理、实验等的研究。沉积学泛指研究所有地质历史及现代沉积物沉积过程的科学。

四、组成沉积岩的沉积物来源有：

1．陆源物质—母岩的风化产物

2．生物源物质—生物残骸和有机质

3．深源物质—火山碎屑物质和深部卤水

4．宇宙源物质—陨石

五、沉积物的其它来源

1. 生物成因的沉积物：生物遗体，一部分为无机成分为主的生物残骸，另一部分为有机生物残体，即动植物的软体（有机质）。

2. 深部来源的沉积物：由火山爆发作用带到地表或水下的火山碎屑物，沿深断裂流出地表或注入地下的热卤水、温泉、热气液等。

3. 宇宙来源的沉积物：从宇宙空间落到地球上的陨石及其尘埃。

六、母岩的风化作用

(1)含义：地壳表面最表层的岩石在温度变化、大气、水、生物等因素作用下，发生机械破碎和化学变化的一种作用。

可按作用性质和因素的不同分为：

1、物理风化作用

2、化学风化作用

3、生物风化作用

(2)母岩风化的阶段性

破碎阶段(碎屑阶段)

饱和硅铝阶段

酸性硅铝阶段(粘土型风化作用)

铝铁土阶段(红土型风化作用)

七、主要造岩矿物及其在风化带中的稳定性

（1）石英：主要的造岩矿物，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：稳定性次于石英，风化稳定性由高到低的顺序是：钾长石、多钠的酸性斜长石、中性斜长石、基性斜长石（最先析出的成分是钾，其次是硅，最后才是铝）。

（3）云母：白云母抗风化能力较强。

（4）橄榄石、辉石、角闪石等镁硅酸盐矿物抗风化能力低。这些矿物在风化产物中保留较少，故在沉积岩中较少见。

（5）各种粘土矿物（如高岭石、蒙脱石、水云母等）在风化带中相当稳定。

（6）各种碳酸盐矿物如方解石、白云石等，风化稳定性甚小，极易溶于水并顺水转移。

（7）各种硫酸盐矿物(如石膏、硬石膏)、硫化物矿物(如黄铁矿)、卤化物矿物(如石盐)等，风化稳定性最低，最易溶于水，呈溶液状态流失走。

( 8 ) 重矿物： 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。

八、母岩风化的产物

1. 碎屑残留物质：母岩的岩石碎屑或矿物碎屑。

2. 新生成的矿物：主要是在化学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、蛋白石和铝土矿等。

3. 溶解物质：主要是指在化学风化过程中被溶解的那些成分，如CI 、S 、Ca 、Mg 、K 、Na 、Si 、Fe 、Al 、P 等。

4. 风化壳：由风化残余物质组成的地表岩石的表层部分，或者说已经风化了的地表岩石的表层部分。

九丶碎屑物质的搬运和沉积作用

（一）按沉积物被搬运和沉积的方式不同可分为：

1、机械搬运和沉积作用：滚动-跳跃、推移、悬移

2、溶解物质的搬运和沉积作用：真溶液、胶体或络合物

3、生物搬运和沉积作用

作为碎屑物质搬运和沉积的流体，自然界存在两种基本类型，即牵引流和沉积物重力流。

（二）流体的一些基本知识和概念

1.牛顿流体和非牛顿流体

牛顿流体——服从牛顿内摩擦定律的流体。

非牛顿流体——不服从牛顿内摩擦定律的流体。

2.内摩擦力（粘滞力）：即抗拒流体内部的相对运动的力。

内摩擦定律：dy du μ

τ= τ—单位面积上的内摩擦力,即 粘滞切应力

dy du

—流速梯度（剪切变形率）

μ—动力粘滞系数。

（三）层流、紊流和雷诺数

1.层流——一种缓慢流动的流体，流体质点作有条不紊的平行线状运动，彼此不相掺混。

2.紊流——湍流，一种充满了漩涡的多湍流的流体，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，彼此相互掺混。

3.雷诺数(Re) = 惯性力 / 粘滞力

Re = V2d2ρ/Vd μ = Vd ρ/μ

V —水的流速，d —颗粒直径，ρ—水的密度，μ—动力粘滞系数

Re = 1时，流动呈层流型