普通地质学ecit04第四章-外力地质作用与沉积岩课件.ppt

1、第四章第四章 外力地质作用与沉积岩外力地质作用与沉积岩4.1.1 引起外力地质作用的因素引起外力地质作用的因素一、大气一、大气 大气圈的地质意义：大气圈的地质意义：O2氧化作用，生命的存在；氧化作用，生命的存在；CO2植物制造有机质、生物成岩，参与化学反应；植物制造有机质、生物成岩，参与化学反应；H2O风化作用，流动成风，动力。风化作用，流动成风，动力。大气圈是生命的保护圈。大气圈是生命的保护圈。由于大气圈的存在，地表才有了适宜的温度。由于大气圈的存在，地表才有了适宜的温度。二、水二、水 水具有特殊的物理化学性质，水在地球温度变化范围内的水具有特殊的物理化学性质，水在地球温度变化范围内的三态变

2、化和水是一种良好的溶剂，是水作为一种很重要的三态变化和水是一种良好的溶剂，是水作为一种很重要的地质营力的保证。地质营力的保证。三、生物三、生物 植物的根劈作用；植物的根劈作用；生物体通过光合作用生物体通过光合作用吸收吸收CO2、放出放出O2；生物本身就是某种矿产和岩石的组成物质，如：煤、石油生物本身就是某种矿产和岩石的组成物质，如：煤、石油和生物碎屑灰岩等。和生物碎屑灰岩等。Halite（岩盐）岩盐）Na+is attracted to OH-side of water moleculesCl-is attracted to the H+side of water moleculesWater

3、 can also react with another compound to form an acid.H2O +CO2 H2CO3(Carbonic acid)The acid can then decompose minerals.H2CO3 +CaCO3 Ca+2 +2HCO3-(Bicarbonate)Removed by erosionCalciteHYDROLYSIS（水解作用）水解作用）H+and OH-ions in water displace other ions in a mineral structure producing a new mineral.Feldsp

4、ars are readily changed by hydrolysis.2KAlSi3O8+2H+9H2O Al2Si2O5(OH)4+4H4SiO4+2K+OrthoclaseFeldsparKaoliniteSilicicAcidROOT WEDGING（根劈作用）（根劈作用）Trees grow in cracks in rocks and the force related toexpansion with growth breaks the rocks.LIVING ORGANISMSMix up soil exposing more material to surface fo

5、rweathering reactions.FROST WEDGINGWater expands when frozen.Expands 9%.Water trapped in cracks freezes and expands.Actively fractures the rock.Works best where temperaturesfluctuate above and below0 C(32 F).When water melts,it seepsdeeper into the crack andthen refreezes.太阳能太阳能：使地表温暖，并引起大气的循环、水的运动、

6、生命：使地表温暖，并引起大气的循环、水的运动、生命的活动等，从而引发各种地质作用的发生；的活动等，从而引发各种地质作用的发生；重力能重力能：重力支配下形成风、流水、冰川、湖水和海水的运：重力支配下形成风、流水、冰川、湖水和海水的运动，物质降落和沉淀，山崩、地滑，生物生长和演化等；动，物质降落和沉淀，山崩、地滑，生物生长和演化等；日月引力能日月引力能：形成海水潮汐，从而对海岸改造。：形成海水潮汐，从而对海岸改造。4.1.2 引起外力地质作用的能源引起外力地质作用的能源4.1.3 外力地质作用的类型外力地质作用的类型weathering）风化作用的类型风化作用的类型Physical Weather

7、ing)Chemical Weathering)Organism Weathering)QuartzMuscoviteAlkali Feldspar钾钾BiotiteAmphibolesPyroxenesCa-rich plagioclase富钙斜长石富钙斜长石 Olivine二、剥蚀作用（二、剥蚀作用（Denudation）WEATHERING and the BREAKDOWN of ROCKS三、搬运作用三、搬运作用(Transportation)四、沉积作用四、沉积作用(Sedimentation)被运动介质搬运的物质到达适宜的场所后，由于介质条被运动介质搬运的物质到达适宜的场所后，由

8、于介质条件变化而发生沉淀、堆积的过程称为件变化而发生沉淀、堆积的过程称为沉积作用沉积作用。由沉积作用形成的松散物质叫由沉积作用形成的松散物质叫沉积物沉积物。陆地和海洋是地球表面最大的沉积单元。陆地和海洋是地球表面最大的沉积单元。沉积方式基本可分为沉积方式基本可分为3种类型，即种类型，即机械沉积机械沉积（、化学沉积化学沉积（介质（介质）和）和生物沉积生物沉积（）。）。沉积物按其性质可分为以下几类：沉积物按其性质可分为以下几类：碎屑沉积物碎屑沉积物(Clastical Sediment)：机械沉积作用形成的物质。机械沉积作用形成的物质。化学沉积物化学沉积物(Chemical Sediment)：化

9、学沉积形成的沉积物质。化学沉积形成的沉积物质。生物沉积物生物沉积物(Biological Sediment)：生物沉积作用形成。生物沉积作用形成。生物化学沉积物生物化学沉积物(Bio-Chemical Sediment)：生物化学沉积作用生物化学沉积作用 形成的物质。形成的物质。五、固结五、固结(成岩成岩)作用作用(Consolidation)由松散的沉积物转变为沉积岩的过程称为固结由松散的沉积物转变为沉积岩的过程称为固结成岩作用成岩作用。由沉积物经成岩作用形成的岩石称为由沉积物经成岩作用形成的岩石称为沉积岩沉积岩。固结成岩作用的主要原因：固结成岩作用的主要原因：压固作用压固作用(Compre

10、ssion)胶结作用胶结作用(Cementation)重结晶作用重结晶作用(Recrystalliation)新矿物的生长新矿物的生长4.2 沉积岩的特征沉积岩的特征 421 沉积岩中的矿物及组成沉积岩中的矿物及组成 沉积岩的矿物及组成有四类：沉积岩的矿物及组成有四类：一、一、矿物和岩石碎屑矿物和岩石碎屑：岩石风化破碎后：岩石风化破碎后 的产物。的产物。二、二、胶结物胶结物：胶结碎屑的物质。：胶结碎屑的物质。三、三、自生矿物自生矿物：在沉积和成岩过程中生成的矿物。：在沉积和成岩过程中生成的矿物。四、四、生物碎屑和化石生物碎屑和化石：沉积物中的动、植物遗体或碎片。：沉积物中的动、植物遗体或碎片。

11、矿物和岩石碎屑矿物和岩石碎屑（1）石英、钾长石、钠长石、白云母。）石英、钾长石、钠长石、白云母。（2）粘土矿物、方解石、白云石、石膏（）粘土矿物、方解石、白云石、石膏（岩浆岩中不出现岩浆岩中不出现）。）。（3）赤铁矿、褐铁矿、玉髓、蛋白石、胶结物。）赤铁矿、褐铁矿、玉髓、蛋白石、胶结物。（4）橄榄石、辉石、黑云母、角闪石、中性及基性斜长石（）橄榄石、辉石、黑云母、角闪石、中性及基性斜长石（沉沉积岩中少见积岩中少见）。）。4.2.2 沉积岩的结构沉积岩的结构v 定义定义：是指沉积岩组成物质的颗粒组成、性质、形状、大：是指沉积岩组成物质的颗粒组成、性质、形状、大小、磨园度和胶结方式等。小、磨园度和

12、胶结方式等。v 分为：分为：碎屑结构、非碎屑结构。碎屑结构、非碎屑结构。v 碎屑结构碎屑结构由由碎屑物质、基质和胶结构物质碎屑物质、基质和胶结构物质三部分组成。三部分组成。基质（杂基）基质（杂基）胶结物胶结物碎屑结构按颗粒大小划分：碎屑结构按颗粒大小划分：砾状砾状（gravelly）粒径粒径 2mm 砂状砂状（sandy）粒径粒径 20.05mm 粗砂粗砂 结结 构构 粒径粒径 20.5mm 中砂中砂 结结 构构 粒径粒径 0.50.25mm 细砂细砂 结结 构构 粒径粒径 0.250.05mm 粉砂状粉砂状（silty）粒径粒径 0.050.005mm 泥状泥状（mudy）粒径粒径 2mm的

13、砾石占的砾石占50以上以上 砂岩砂岩 粒径粒径20.05mm的砂粒占的砂粒占50以上以上 （肉眼可明显分辨碎屑颗粒）（肉眼可明显分辨碎屑颗粒）粉砂岩粉砂岩 粒径粒径0.05-0.005mm的粉粒占的粉粒占50以上以上 （用放大镜才能分辨碎屑颗粒）（用放大镜才能分辨碎屑颗粒）粘土岩粘土岩 粒径粒径0.005mm的粘粒占的粘粒占50以上以上 （用放大镜也不能分辨颗粒，需用显微镜及电子显（用放大镜也不能分辨颗粒，需用显微镜及电子显微镜观察）微镜观察）一、砾岩与角砾岩一、砾岩与角砾岩 以园次园状砾石为主，称砾岩以园次园状砾石为主，称砾岩(conglomerate)。以棱角次棱角状砾石为主，称角砾岩（以

14、棱角次棱角状砾石为主，称角砾岩（breccia)。再根据砾石的主要成分作进一步命名：再根据砾石的主要成分作进一步命名：如砾石主要是石英，称石英质砾（角砾）岩。如砾石主要是石英，称石英质砾（角砾）岩。角砾岩角砾岩 砾岩砾岩 二、砂岩（二、砂岩（sandstone）砂岩按其粒径大小作进一步分类：砂岩按其粒径大小作进一步分类：粗砂岩粗砂岩 粒径粒径20.5mm的砂粒占的砂粒占50以上。以上。中砂岩中砂岩 粒径粒径0.50.25mm的砂粒占的砂粒占50以上。以上。细砂岩细砂岩 粒径粒径0.250.05mm的砂粒占的砂粒占50以上。以上。再根据碎屑、胶结物及基质成分进行命名：再根据碎屑、胶结物及基质成分

15、进行命名：细砂岩中碎屑以石英为主，长石次之，细砂岩中碎屑以石英为主，长石次之，CaCO3胶结，称胶结，称细粒钙质长石细粒钙质长石石英砂岩石英砂岩。粗砂岩中碎屑以岩屑为主，其次是长石，泥质胶结，称粗砂岩中碎屑以岩屑为主，其次是长石，泥质胶结，称粗粒泥质长石粗粒泥质长石岩屑砂岩岩屑砂岩。细砂岩中碎屑以长石为主，石英次之，硅质胶结，称细砂岩中碎屑以长石为主，石英次之，硅质胶结，称细粒硅质石英长细粒硅质石英长石砂岩石砂岩。三、粉砂岩三、粉砂岩(siltstone)粉砂岩为远源细粒沉积，碎屑成分都以石英为主、少量长粉砂岩为远源细粒沉积，碎屑成分都以石英为主、少量长石和其它成分。进一步的命名，着重考虑胶结

16、物成分及颜色。石和其它成分。进一步的命名，着重考虑胶结物成分及颜色。CaCO3胶结，称钙质粉砂岩胶结，称钙质粉砂岩泥质胶结，称泥质粉砂岩泥质胶结，称泥质粉砂岩 SiO2胶结，称硅质粉砂岩胶结，称硅质粉砂岩 沉积岩的不同颜色可反映不同的沉积环境：沉积岩的不同颜色可反映不同的沉积环境：褐红色泥质粉砂岩褐红色泥质粉砂岩 灰黄色钙质粉砂岩灰黄色钙质粉砂岩 极浅水、强氧化极浅水、强氧化 浅水、弱氧化浅水、弱氧化 灰绿色钙质粉砂岩灰绿色钙质粉砂岩 灰黑色硅质粉砂岩灰黑色硅质粉砂岩 较浅水、弱还原较浅水、弱还原 较深水、强还原较深水、强还原 四、粘土岩四、粘土岩 主要由粘土矿物组成。主要由粘土矿物组成。固结

17、微弱者，称固结微弱者，称粘土粘土（clay)；固结较好，但无层理者，称固结较好，但无层理者，称泥岩泥岩(mudstone)；固结好，且具良好层理者，称固结好，且具良好层理者，称页岩页岩（shale)。粘土岩中除粘土矿物外常混入粉砂、细砂及粘土岩中除粘土矿物外常混入粉砂、细砂及CaCO3、SiO2、Fe2O3nH2O、有机质等化学与生物沉积物。粘土岩因有机质等化学与生物沉积物。粘土岩因混入物的不同而具有不同的颜色，因此，粘土岩以颜色和混混入物的不同而具有不同的颜色，因此，粘土岩以颜色和混入物的成分，入物的成分，作进一步的命名：作进一步的命名：棕红色泥岩、黄绿色钙质泥岩、黑色硅质页岩棕红色泥岩、黄

18、绿色钙质泥岩、黑色硅质页岩 浅水、强氧化浅水、强氧化 弱氧化弱氧化 弱还原弱还原 深水、强还原深水、强还原 泥岩泥岩4.3.2 化学岩化学岩 由化学沉积作用，产生的硅质（由化学沉积作用，产生的硅质（SiO2）、）、钙质（钙质（CaCO3）、）、白云质（白云质（MgCO3）、）、铝质（铝质（Al2O3nH2O）、）、铁质铁质（Fe2O3nH2O）、）、锰质（锰质（MnOMnO2nH2O）、）、磷质磷质（P205nH2O）等化学沉积物，形成的岩石，称为等化学沉积物，形成的岩石，称为化学岩化学岩。化学岩按其主要成分分类有：化学岩按其主要成分分类有：硅质岩、灰岩、白云岩、铝质岩、硅质岩、灰岩、白云岩、

19、铝质岩、铁质岩、锰质岩、磷质岩铁质岩、锰质岩、磷质岩等。等。硅质岩硅质岩的主要组成矿物是微粒石英、玉髓，少量蛋白石。的主要组成矿物是微粒石英、玉髓，少量蛋白石。主要鉴定特征是硬度大于小刀。主要鉴定特征是硬度大于小刀。主要产于较深水深水强还原环境，大多含有机质，故色主要产于较深水深水强还原环境，大多含有机质，故色呈灰黑色；呈结核状产出时，称硅质结核，又称燧石结核。呈灰黑色；呈结核状产出时，称硅质结核，又称燧石结核。在浅水氧化弱还原环境中形成的含氧化铁的硅质岩，有在浅水氧化弱还原环境中形成的含氧化铁的硅质岩，有时带红色色调，有时带黄色或绿色色调，称时带红色色调，有时带黄色或绿色色调，称碧玉碧玉(J

20、asper）；）；当当呈同心园状构造时称为呈同心园状构造时称为玛瑙玛瑙（Agate)。在溶洞、裂隙中形成的质轻多孔的硅质岩，称在溶洞、裂隙中形成的质轻多孔的硅质岩，称硅华硅华（Siliceous tufa）。）。硅质岩与粘土岩的过渡类型为硅质岩与粘土岩的过渡类型为硅质页岩硅质页岩（Siliceous shale）一、硅质岩（一、硅质岩（Siliceous rock)Composed largely of silica(SiO2).Most are inorganic.Precipitate from SiO2-rich waters.Can occur as nodules.Cavities

21、in limestone or dolomite fill with silica.简称灰岩，主要由方解石组成。鉴别特征是硬度小于小刀，简称灰岩，主要由方解石组成。鉴别特征是硬度小于小刀，遇稀酸剧烈起泡遇稀酸剧烈起泡(放出放出CO2）。）。碎屑结构的灰岩中，碎屑成分都是碎屑结构的灰岩中，碎屑成分都是CaCO3，有三种类型的碎有三种类型的碎屑：屑：(1)海盆先固结的碳酸钙被波浪打碎后形成的碎屑，又称内碎海盆先固结的碳酸钙被波浪打碎后形成的碎屑，又称内碎屑；屑；(2)从海水中凝聚形成的浑圆状或团块状从海水中凝聚形成的浑圆状或团块状CaCO3碎屑；碎屑；(3)动植物的介壳、骨骼、茎叶被波浪打碎形成的

22、生物碎屑。动植物的介壳、骨骼、茎叶被波浪打碎形成的生物碎屑。二、石灰岩（二、石灰岩（Limestone）LIMESTONEComposed of Calcite(CaCO3).Originate in warm,marine environments.Organisms extract Ca+2 and CO2 from water to makeskeletons.Upon death,skeletal material accumulates formingLIMESTONE.Most limestones form in shallow waters on continentalshel

23、ves in equatorial regions.Can also form in deep water.碎屑结构的灰岩按碎屑及胶结物特征命名：碎屑结构的灰岩按碎屑及胶结物特征命名：内碎屑形状似竹叶，命名为内碎屑形状似竹叶，命名为竹叶状灰岩竹叶状灰岩；由球粒或团块构成，分别称由球粒或团块构成，分别称球粒或团块灰岩球粒或团块灰岩；由鲕粒或豆粒构成，分别称由鲕粒或豆粒构成，分别称鲕粒或豆粒灰岩鲕粒或豆粒灰岩；由生物碎屑构成，称由生物碎屑构成，称生物碎屑灰岩生物碎屑灰岩。SEDIMENTATION AND SEDIMENTARY ROCKSLIMESTONEFossiliferous Limest

24、oneSEDIMENTATION AND SEDIMENTARY ROCKSLIMESTONELithographic Limestoneor Micrite 主要由白云石组成。主要鉴别特征是硬度小于小刀；遇冷主要由白云石组成。主要鉴别特征是硬度小于小刀；遇冷酸不起泡，但粉末点酸起泡）放出（酸不起泡，但粉末点酸起泡）放出（C02）。）。白云岩与灰岩的化学成分相近，又成因上有联系，因此两白云岩与灰岩的化学成分相近，又成因上有联系，因此两者中存在许多过渡类型，按方解石和白云石的相对含量的大者中存在许多过渡类型，按方解石和白云石的相对含量的大小进行命名：小进行命名：灰岩灰岩白云质灰岩白云质灰岩灰质白

25、云岩灰质白云岩白云岩白云岩 方解石方解石100 0 白云石白云石0 100三、白云岩三、白云岩SEDIMENTATION AND SEDIMENTARY ROCKSCHEMICAL SEDIMENTARY ROCKSDOLOMITEComposed of the mineral dolomite(Ca,Mg(CO3)2).Similar to limestone in appearance.Not really exactly sure how it is deposited.四、盐岩四、盐岩 石盐，钾石盐、石膏、芒硝、苏打、硼砂等。石盐，钾石盐、石膏、芒硝、苏打、硼砂等。4.3.3 生物岩生

26、物岩 碳质可燃有机岩：煤、泥炭碳质可燃有机岩：煤、泥炭 沥青质可燃有机岩：石油、天然气、地蜡、沥青等。沥青质可燃有机岩：石油、天然气、地蜡、沥青等。4.4 沉积环境沉积环境v 不同的沉积岩形成于不同的沉积环境中，因此可以不同的沉积岩形成于不同的沉积环境中，因此可以根据沉积岩判断这些岩石形成时的沉积环境。根据沉积岩判断这些岩石形成时的沉积环境。v 如石灰岩形成于海相沉积环境；而红色砂岩形成于如石灰岩形成于海相沉积环境；而红色砂岩形成于干旱的陆相沉积环境。干旱的陆相沉积环境。沉积地层往往是在一定的地表沉积环境（如浅海、滨海、沉积地层往往是在一定的地表沉积环境（如浅海、滨海、湖泊、河流等）中形成的，

27、不同的沉积环境形成不同的岩石特湖泊、河流等）中形成的，不同的沉积环境形成不同的岩石特征及生物化石组合，这种能反映沉积岩或沉积物征及生物化石组合，这种能反映沉积岩或沉积物形成环境形成环境的岩的岩石及所含生物化石的各种特征称为石及所含生物化石的各种特征称为岩相岩相。一定的岩相代表一定的沉积环境，岩相变化意味着沉积环一定的岩相代表一定的沉积环境，岩相变化意味着沉积环境的变化。境的变化。Analysis of sedimentary rock can provide clues to theirDEPOSITIONAL ENVIRONMENT.Can then be used to interpret

28、 geologic history of a region.地层的岩相变化及厚度地层的岩相变化及厚度大陆环境（大陆环境（Continental environments）湖泊、沼泽、河流、冰川等湖泊、沼泽、河流、冰川等过渡环境（过渡环境（Transitional environments）三角洲、泻湖、海湾等三角洲、泻湖、海湾等海洋环境（海洋环境（Marine environments）深海、半深海、浅海、滨海等深海、半深海、浅海、滨海等沉积环境分类：沉积环境分类：Continental EnvironmentsFound on landmasses.Most sediments are cl

29、astic.Includes rivers,lakes,caves,deserts and glaciers.Transitional EnvironmentsOccur at boundary betweenocean and land.Some sediments are clastic,some are organic.Includes estuaries（海湾）海湾）,deltas（三角洲）三角洲）and lagoons（泻湖）泻湖）.Marine EnvironmentsEntirely oceanic environments.Most sediments are clastic,some are organic.Vary according to depth of water.Shallow marine 200 m.Narrow band along continent.Sandstone,mudstone,limestoneDeep marine-offshore.