第五章外力地質作用與沉積巖

沉積巖占地表巖石的75%，占地殼巖石總體積的7.9%。是地殼表層最常見巖石，其中賦存有煤、石油、天然氣以及其它許多金屬及非金屬礦產(chǎn)，具有重要的經(jīng)濟價值。沉積巖的形成與外力地質作用密切相關。一、引起外力地質作用的因素

1、大氣大氣圈的地質意義：①O2—氧化作用，生命的存在；

CO2—植物制造有機質、生物成巖，參與化學反應；

H2O—風化作用，流動成風，動力。②大氣圈是生命的保護圈。③由于大氣圈的存在，地表才有了適宜的溫度。第一節(jié)外力地質作用的一般特征

2、水水具有特殊的物理化學性質，水在地球溫度變化范圍內的三態(tài)變化和水是一種良好的溶劑，是水作為一種很重要的地質營力的保證。

3、生物植物的根劈作用；生物體通過光合作用——吸收CO2、放出O2；

生物本身就是某種礦產(chǎn)和巖石的組成物質，如：煤、石油和生物碎屑灰?guī)r等。二、引起外力地質作用的能源：太陽熱能是地球外部能量的來源，使地表溫暖，并引起大氣、水及生命運動。重力能來源于地球的引力。引力能來源于太陽與月球對地球的引力（潮汐）。三、外力地質作用的類型

1、風化作用

巖石受外部因素作用后發(fā)生機械崩解和化學分解，使堅硬的巖石變?yōu)樗缮⒌乃樾技巴寥?。物理風化作用化學風化作用生物風化作用物理風化化學風化生物風化自然界中各類礦物抗風化能力順序：氧化物、氫氧化物＞硅酸鹽＞碳酸鹽＞硫化物＞鹵化物、硫酸鹽常見礦物抗風化能力順序：石英＞白云母＞鉀長石＞黑云母＞角閃石＞輝石＞富鈣斜長石＞橄欖石2、剝蝕作用

剝蝕作用指各種運動的介質在其運動過程中，使地表巖石產(chǎn)生破壞并將其產(chǎn)物剝離原地的作用。

剝蝕作用按方式有機械、化學和生物剝蝕作用三種。由于其產(chǎn)生的營力特點不同，剝蝕作用又可進一步劃分為地面流水、地下水、海洋、湖泊、冰川、風等的剝蝕作用。剝蝕作用3、搬運作用搬運作用——自然界中的風化、剝蝕產(chǎn)物被運動介質從一個地方轉移到另一個地方的過程稱為搬運作用。主要包括機械搬運（流水、風）和化學搬運（真溶液、膠體）。生物搬運作用意義小。冰川搬運風的搬運流水搬運海洋搬運（1）機械搬運流水、風、冰川、海水等式機械搬運的主要營力(2)化學搬運---以化學方式破壞的產(chǎn)物是通過真溶液或膠體溶液進行搬運。如二氧化硅在水中呈膠體質點被搬運。(3)生物搬運---生物吸取介質中的化學元素來營養(yǎng)自己，建造其骨骼，死亡后在一定的地方堆積下來，也起著搬運作用。4、沉積作用被運動介質搬運的物質到達適宜的場所后，由于介質條件變化而發(fā)生沉淀、堆積的過程稱為沉積作用。由沉積作用形成的松散物質叫沉積物。沉積方式基本可分為3種類型，即機械沉積（流速、風速的降低）、化學沉積（介質物理、化學條件發(fā)生變化）和生物沉積（生物遺體）。沉積物按其性質可分為以下幾類：①碎屑沉積物：機械沉積作用形成的物質②化學沉積物：化學沉積形成的沉積物質③生物沉積物：生物沉積作用形成④生物化學沉積物：生物化學沉積作用形成物質

5.固結成巖作用松散沉積物變?yōu)閳杂矌r石的過程，稱固結成巖作用由沉積物經(jīng)成巖作用形成的巖石稱沉積巖固結成巖作用的主要原因：壓固作用膠結作用重結晶作用新礦物的生長第二節(jié)沉積巖的特征沉積巖是在地表條件下松散沉積物，經(jīng)固結而成的巖石。具成層構造；含有古生物化石；礦物成分較簡單，暗色礦物少；化學成分H2O，CO2多，F(xiàn)e2O3多于FeO。

一、常見沉積巖的礦物有如下幾類：1.石英、鉀長石、鈉長石、白云母等作為碎屑物穩(wěn)定存在2.粘土礦物、方解石、白云石、石膏、硬石膏

3.赤鐵礦、褐鐵礦、玉髓、蛋白石、膠結物

4.橄欖、石輝石、黑云母、角閃石、中性及基性斜長石在沉積巖中很少出現(xiàn)沉積巖常成層產(chǎn)出，故常用巖層(層狀巖石)一詞。層狀巖石泛稱為巖層。二、沉積巖的結構沉積巖的結構是指沉積巖顆粒的性質、大小、形態(tài)及其相互關系。1.碎屑結構巖石中的顆粒是機械沉積的碎屑物。

碎屑物是：巖石碎屑（巖屑）；礦物碎屑（如長石、石英）；化石及碎片（生物碎屑）；固體產(chǎn)物（火山碎屑）等。填隙物：雜基、膠結物。碎屑較粗大，雜基、膠結物較細小，充填在碎屑之間。機械沉積：碎屑、雜基；化學沉積：膠結物?；|（雜基）

膠結物

碎屑

（1）碎屑結構按顆粒大小劃分：礫狀

粒徑>2mm

砂狀

粒徑2－0.05mm

粗砂結構粒徑2－0.5mm

中砂結構粒徑0.5－0.25mm

細砂結構粒徑0.25－0.05mm

粉砂狀

粒徑0.05－0.005mm

泥狀

粒徑<0.005mm近遠（2）碎屑結構按顆粒棱角磨損程度（磨圓度）劃分：棱角狀次棱角狀次圓狀圓狀球度：碎屑顆粒接近球體的程度。搬運距離的加長，球度、圓度增高。圓球體扁圓體橢球體長扁圓體顆粒表面特征：磨光面、毛玻璃化、沙漠漆、冰川擦痕、撞擊痕等。搬運由遠到近（3）按碎屑結構按分選性劃分：分選好，顆粒大小以同一粒級為主；分選中等，由相鄰粒級組合而成；分選差，顆粒大小跨粒級混雜。2.非碎屑結構顆粒由化學沉積作用或生物、生物化學沉積作用形成的結構。大多是晶質或隱晶質，或由生物體搭成骨架。

生物沉積形成的生物骨架結構

三、沉積巖的構造沉積巖的構造是指沉積物沉積時，或沉積后，巖石各組成部分的空間分布與排列形式。沉積物（巖）的構造又稱沉積構造。通過對沉積構造的研究可分析沉積巖的形成環(huán)境及其成巖作用過程。（一）沉積巖構造的分類：

1.物理成因構造：

a.流動成因構造（層理構造、層面構造、侵蝕面構造等）

b.同生變形構造（重荷模構造、碟狀構造、雞籠鐵絲網(wǎng)狀構造等）

c.暴露成因構造（干裂、雨痕、冰雹痕、泡沫痕、流痕）2.化學成因構造：

a.結核b.縫合c.疊錐d.晶體印痕3.生物成因構造：

a.生物生長構造b.疊層構造

c.生物遺跡構造4.復合成因構造：

a.示底構造b.窗孔構造、鳥眼構造

c.層狀孔洞構造d.硬底構造（二）層理

沉積物（巖）中不同的顏色、成分、結構、定向性等性質在垂向上顯示的特征稱層理構造。層理構造是沉積物（巖）成層性的表現(xiàn)，是沉積物（巖）最基本、最特征的構造類型。層理構造由紋層（細層）、層系、層系組構成?？煞譃椋浩叫袑永怼⑿睂永?、交錯層理、遞變層理。斜層理水平（平行）層理交錯層理張掖臨澤彩色丘陵·斜層理遞變（粒序）層理

在動能特強的水流條件下，粗大的砂礫和細粒的泥，均在水中呈懸浮狀態(tài)，當水動能突然下降時，碎屑顆粒在重力分選作用下迅速下沉，所形成的碎屑粒徑向上逐漸變細的層理稱遞變層理。遞變層理（三）層面構造

包括：波痕、泥裂、印痕、縫合線、生物痕跡。

◆波痕是沉積介質動蕩的標志。更重要的是波痕還可用來判斷巖層的頂?shù)祝霈F(xiàn)波痕的一側為頂。地質學家能通過波痕的形狀來判斷沉積時流水或風的運動方向。

單向動力條件形成的波痕雙向動力條件形成的波痕◆泥裂是由巖層表面垂直向下的多邊形裂縫。泥裂的產(chǎn)生表明當時的沉積環(huán)境是在干燥與濕潤之間變化的。利用泥裂也可以確定巖層的頂?shù)?，開口方向為頂，尖滅方向為底?！粲『凼浅练e物頂面的鹽類晶體，或由水流沖刷形成的留痕，或雨痕，被上覆沉積物充填鑄?；蚋采w后保留下來的痕跡。生物痕跡雨痕流痕恐龍足印◆縫合線巖石剖面中呈踞齒狀起伏的曲線。發(fā)育于易溶蝕的石灰?guī)r、白云巖及鈣質砂巖。規(guī)模較大的縫合線是沉積作用短暫停頓或間斷時在沉積物表面發(fā)生溶蝕作用形成的溶溝、溶槽及石牙，后被同類沉積物充填覆蓋而成。（四）結核構造后生結核

在固結成巖作用后形成的結核，結核切割層理。同生結核

在沉積過程中形成的結核，層理圍繞結核。成巖結核

在固結成巖過程中形成的結核，切割層理，但結核頂?shù)讓永韲@結核。（五）生物擾動構造生物的生命活動對原生層理構造改造、破壞十分強烈，形成一種無一定形態(tài)的生物遺跡構造。（六）變形構造在沉積物沉積的同時或稍后，，即在固結成巖之前發(fā)生變形所形成的構造，有負荷構造、滑塌變形構造等。粗粒的砂質沉積物覆蓋于細粒的粉砂質或泥質沉積物之上，下負的細粒沉積物在重壓下發(fā)生塑性變形，稱為負荷構造。包卷層理滑塌構造

由機械沉積作用產(chǎn)生的碎屑沉積物所形成的巖石稱碎屑巖。分為：礫巖與角礫巖、砂巖、粉砂巖、粘土巖。沉積巖按其成因及組成物的不同分為碎屑巖、化學巖和生物巖三大類。一、碎屑巖第三節(jié)常見的沉積巖

碎屑巖按組成巖石的主要碎屑物的粒徑及成分進行分類命名，按粒徑大小分四類：礫巖與角礫巖粒徑>2mm的礫石占50％以上砂巖

粒徑2－0.05mm的砂粒占50％以上（肉眼可明顯分辨碎屑顆粒）粉砂巖粒徑0.05-0.005mm的粉粒占50％以上（用放大鏡才能分辨碎屑顆粒）粘土巖粒徑<0.005mm的粘粒占50％以上（用放大鏡也不能分辨顆粒，需用顯微鏡及電子顯微鏡觀察）

1、礫巖與角礫巖

以圓－次圓狀礫石為主，稱礫巖。

以棱角－次棱角狀礫石為主，稱角礫巖。

再根據(jù)礫石的主要成分作進一步命名：如礫石主要是石英，稱石英質礫（角礫）巖。角礫巖

礫巖

2、砂巖

砂巖按其粒徑大小作進一步分類：粗砂巖

粒徑2－0.5mm的砂粒占50％以上中砂巖

粒徑0.5－0.25mm的砂粒占50％以上細砂巖

粒徑0.25－0.05mm的砂粒占50％以上

再根據(jù)碎屑、膠結物及基質成分進行命名：細砂巖中碎屑以石英為主，長石次之，CaCO3膠結，稱細粒鈣質長石石英砂巖。粗砂巖中碎屑以巖屑為主，其次是長石，泥質膠結，稱粗粒泥質長石巖屑砂巖。細砂巖中碎屑以長石為主，石英次之，硅質膠結，稱細粒硅質石英長石砂巖。Q石英F長石R巖屑525252550巖屑砂巖石英砂巖巖屑石英砂巖長石石英砂巖混積砂巖長石質巖屑砂巖巖屑質長石砂巖長石砂巖砂巖分類三角圖

礫巖3、粉砂巖

粉砂巖為遠源細粒沉積，碎屑成分都以石英為主、少量長石和其它成分。進一步的命名，著重考慮膠結物成分及顏色。

CaCO3膠結，稱鈣質粉砂巖；泥質膠結，稱泥質粉砂巖；

SiO2膠結，稱硅質粉砂巖。沉積巖的不同顏色可反映不同的沉積環(huán)境：

※褐紅色泥質粉砂巖→灰黃色鈣質粉砂巖極淺水、強氧化→淺水、弱氧化

※灰綠色鈣質粉砂巖→灰黑色硅質粉砂巖較淺水、弱還原→較深水、強還原

4、粘土巖

主要由粘土礦物組成。固結微弱者，稱粘土；

固結較好，但無層理者，稱泥巖；

固結好，且具良好層理者，稱頁巖。

粘土巖中除粘土礦物外?；烊敕凵?、細砂及CaCO3、SiO2、Fe2O3·nH2O、有機質等化學與生物沉積物。粘土巖因混入物的不同而具有不同的顏色，因此，粘土巖以顏色和混入物的成分，作進一步的命名：棕紅色泥巖、黃綠色鈣質泥巖、黑色硅質頁巖淺水、強氧化→弱氧化→弱還原→深水、強還原

泥巖頁巖

由化學沉積作用，產(chǎn)生的硅質（SiO2

）、鈣質（CaCO3）、白云質（MgCO3）、鋁質（Al2O3·nH2O）、鐵質（Fe2O3·nH2O）、錳質（MnO·MnO2·nH2O）、磷質（P205·nH2O）等化學沉積物，形成的巖石，稱為化學巖?；瘜W巖按其主要成分分類有：硅質巖、灰?guī)r、白云巖、鋁質巖、鐵質巖、錳質巖、磷質巖等。二、化學巖和生物化學巖硅質巖的主要組成礦物是微粒石英、玉髓，少量蛋白石。主要鑒定特征是硬度大于小刀。

主要產(chǎn)于較深水－深水強還原環(huán)境，大多含有機質，故色呈灰黑色；呈結核狀產(chǎn)出時，稱硅質結核，又稱燧石結核。在淺水氧化－弱還原環(huán)境中形成的含氧化鐵的硅質巖，有時帶紅色色調，有時帶黃色或綠色色調，稱碧玉；當呈同心園狀構造時稱為瑪瑙