1、沉积作用与沉积岩沉积作用与沉积岩 1 1.第一讲第一讲: : 绪论绪论 2 2.第二讲第二讲: :沉积岩的形成过程沉积岩的形成过程 3 3.第三讲第三讲: :沉积岩的构造特征沉积岩的构造特征 4 4.第四讲第四讲: :他生沉积岩他生沉积岩 5 5.第五讲第五讲: :自生沉积岩自生沉积岩 讲课内容讲课内容 第一讲第一讲 绪绪 论论 4.4. 沉积环境沉积环境（depositional environment) 指沉积物堆积场所的指沉积物堆积场所的地貌特征地貌特征与与沉积作用特征沉积作用特征的总和。的总和。 河流环境河流环境的地貌特征为下切的沟谷（具有一定坡度），沟内的地貌特征为下切的沟谷（具有一
2、定坡度），沟内 有阶地、边滩或心滩，沉积作用为流动的水体（水流）。有阶地、边滩或心滩，沉积作用为流动的水体（水流）。 又如：又如：湖湖 泊环境泊环境的地貌的地貌 特征为陆地上特征为陆地上 具一定面积的具一定面积的 积水洼地，沉积水洼地，沉 积作用为波浪、积作用为波浪、 沿岸水流及淡沿岸水流及淡 水生物活动等。水生物活动等。 沉积岩的形成过程沉积岩的形成过程 第第 二二 讲讲 1, 1, 母岩风化提供的原始物质母岩风化提供的原始物质 母岩母岩(source rocks)(source rocks) : : 早先形成的岩石：包括岩浆岩、变质岩和沉积岩早先形成的岩石：包括岩浆岩、变质岩和沉积岩) )
3、。 母岩区母岩区（Provenance)Provenance) ：位于侵蚀基准面之上，被风化和剥蚀并提供沉积位于侵蚀基准面之上，被风化和剥蚀并提供沉积 物质的地区。又称物源区或剥蚀区或蚀源区。物质的地区。又称物源区或剥蚀区或蚀源区。 母岩的风化产物：母岩的风化产物： 物理风化作用物理风化作用机械破碎机械破碎碎屑碎屑 物质；物质； 化学风化作用化学风化作用化学分解化学分解化学化学 物质物质- -自生矿物、不溶残余粘土。自生矿物、不溶残余粘土。 概念：概念：矿物在一般风化条件下（富氧、中偏弱酸性）下的分解速矿物在一般风化条件下（富氧、中偏弱酸性）下的分解速 率称抗风化能力率称抗风化能力, ,它反映
4、矿物在风化带中的化学稳定性。矿物的晶体它反映矿物在风化带中的化学稳定性。矿物的晶体 化学特征不同，其稳定性也不同化学特征不同，其稳定性也不同, ,可粗略划分成三个级别。可粗略划分成三个级别。 . 不稳定矿物不稳定矿物 指指易溶易溶盐类矿物（石膏、石盐、钾盐等盐类矿物（石膏、石盐、钾盐等) )，易于易于氧化或碳酸盐化、氧化或碳酸盐化、 重碳酸盐化的矿物。重碳酸盐化的矿物。 . .次稳定矿物次稳定矿物 指可发生指可发生水解水解反应反应、轻微轻微氧化或氧化或轻微轻微碳酸盐化、重碳酸盐化的矿碳酸盐化、重碳酸盐化的矿 物。物。 稳定矿物稳定矿物 指在一般风化条件下溶解度极小、极难分解的矿物。指在一般风化
5、条件下溶解度极小、极难分解的矿物。 1.1 风化带中矿物的化学稳定性风化带中矿物的化学稳定性 不稳定矿物次稳定矿物稳定矿物 橄榄石橄榄石 辉石、角闪石辉石、角闪石 基性斜长石基性斜长石 白云石白云石 方解石方解石 金属硫化物金属硫化物 石膏石膏 石盐石盐 钾盐钾盐 黑云母黑云母 白云母白云母 钾长石钾长石 中酸性斜长石中酸性斜长石 伊利石伊利石 磁铁矿磁铁矿 帘石帘石 磷灰石磷灰石 榍石榍石 十字石十字石 石榴石石榴石 石英石英 电气石电气石 金红石金红石 锆石锆石 高岭石高岭石 三水铝石三水铝石 高价铁、锰和铝的高价铁、锰和铝的 氧化物或氢氧化物氧化物或氢氧化物 从此表如何定性判断岩石的稳定
6、性？ 常见矿物的化学稳定性一览表 1.2 化学风化方式及其产物化学风化方式及其产物 1.2.1 水解反应水解反应 KAlSi3O8+H+OH-1 Al4Si4O10(OH)8 + H4SiO4 + K+ 钾长石钾长石 高岭石高岭石 可溶性硅酸可溶性硅酸 KAlSi3O8+H+OH-1 K Al2Si4O10(OH)2 nH2O +H4SiO4+K+ 钾长石钾长石 伊利石伊利石 可溶性硅酸可溶性硅酸 CaAl2Si2O8+ Mg2+ H+OH-1 =(Ca,Al,Mg)Si4O10(OH)2nH2O+H4SiO4 斜长石 斜长石 蒙皂土蒙皂土 可溶性硅酸可溶性硅酸 K Al2Si4O10(OH)
7、2 nH2O +H+ Al4Si4O10(OH)8+K+ 伊利石 伊利石 高岭石高岭石 Al4Si4O10(OH)8 +OH-1 +H2O Al2O3nH2O +H4SiO4 高岭石高岭石 三水铝石三水铝石 可溶性硅酸可溶性硅酸 水解反应的特点水解反应的特点: : . .反应类型与反应程度与酸碱度有关反应类型与反应程度与酸碱度有关. . . .产物包括难溶解物质和易溶物质产物包括难溶解物质和易溶物质. . . .易溶物质易溶物质( (可溶成分可溶成分) )以离子形式随流体迁移以离子形式随流体迁移. . . .难溶物质难溶物质( (不溶残余不溶残余) )原地富集或以胶体形式随流体迁移原地富集或以
8、胶体形式随流体迁移. . 1.2.2 氧化反应氧化反应 Fe2Si2O6+O2 2Fe2O3+4SiO2 铁辉石铁辉石 赤铁矿赤铁矿 Fe2S+O2 Fe2O3+SO2 黄铁矿黄铁矿 赤铁矿赤铁矿 氧化反应的特点氧化反应的特点: . 氧化反应的程度主要与水氧化反应的程度主要与水 体中的游离氧有关体中的游离氧有关. . 产物总是具有在水体或空产物总是具有在水体或空 气中更高的稳定性气中更高的稳定性. 1.2.3 碳酸盐或重碳酸盐化碳酸盐或重碳酸盐化 CaAl2Si2O8+CO2+H2O CaCO3+Al2Si2O5(OH)4 钙长石钙长石 方解石方解石 高岭石高岭石 CaCO3+CO2+H2O
9、Ca(HCO3)2 方解石方解石 重碳酸盐重碳酸盐 反应特点反应特点: .与介质中与介质中CO2的浓度有关的浓度有关. .难溶组分可以胶体的形式迁移难溶组分可以胶体的形式迁移. .新形成的易溶性重碳酸盐可随水体自由迁移新形成的易溶性重碳酸盐可随水体自由迁移. 1.2.4 有机络合作用有机络合作用 原岩矿物或原岩分解产物与有机酸或酚等反应，生成原岩矿物或原岩分解产物与有机酸或酚等反应，生成 易溶的有机络合物，并以有机络合离子的形式随流体迁移。易溶的有机络合物，并以有机络合离子的形式随流体迁移。 1.2.5 胶体分散作用胶体分散作用 胶体：介于微米与纳米级之间胶体：介于微米与纳米级之间(10-3
10、10-6 mm)的微粒的微粒, 往往带有电荷性往往带有电荷性. 带电荷原因可能与胶体的成分偏离理想成带电荷原因可能与胶体的成分偏离理想成 分有关分有关.例如例如: Fe(OH)3 Fe3+ 与与Fe(OH)3 (OH)-m 分别为正胶体和分别为正胶体和 负胶体负胶体, 相同电荷间的静电排斥阻碍了胶粒或胶团的重力下相同电荷间的静电排斥阻碍了胶粒或胶团的重力下 沉沉. 当溶液的带电性发生改变时当溶液的带电性发生改变时,胶体发生凝聚和沉淀胶体发生凝聚和沉淀. , ,火山火山物质物质 直接降落到沉积盆地，或降落直接降落到沉积盆地，或降落 后通过短距离的搬运再沉积到后通过短距离的搬运再沉积到 沉积盆地中
11、沉积盆地中 （1）火山集块和火山角砾：火山集块和火山角砾： （2 2 mm） （2）火山灰：火山灰： （-0.0625-0.0625mm）火山凝灰质，）火山凝灰质， 包括玻屑、晶屑和少量岩屑包括玻屑、晶屑和少量岩屑 （3）火山尘：火山尘： （ 0.0625 0.0625mm） 火山喷发后火山喷发后 可在空中长距离漂浮。可在空中长距离漂浮。 , ,生物提供原始物质生物提供原始物质 （1）生物礁体生物礁体 （2）化石岩（放射虫硅质岩、海绵骨针岩、硅藻岩、微生物岩、叠层化石岩（放射虫硅质岩、海绵骨针岩、硅藻岩、微生物岩、叠层 石等）石等） （3）生物碎屑和生物成因的颗粒生物碎屑和生物成因的颗粒. 数
12、量大，仅次于母岩风化产物，包括：数量大，仅次于母岩风化产物，包括： 现代深海中的放射现代深海中的放射 虫软泥虫软泥 4, 4, 宇宙宇宙物质物质 常见有：常见有：陨石球粒体、宇宙尘陨石球粒体、宇宙尘 陨石：是小天体进入地球轨道后经过大气层烧蚀后的残体。陨石：是小天体进入地球轨道后经过大气层烧蚀后的残体。 宇宙尘：宇宙尘：大部分物质在烧蚀过程中呈细尘状弥散于大气之中。大部分物质在烧蚀过程中呈细尘状弥散于大气之中。 陨石球粒体、宇宙尘陨石球粒体、宇宙尘和一些其它宇宙质点最终都要进入地表，和一些其它宇宙质点最终都要进入地表， 有人估计，每年约有有人估计，每年约有五百万吨陨尘五百万吨陨尘落到地表。近年
13、来在落到地表。近年来在海相沉积物中海相沉积物中 也发现了为量不少的宇宙尘埃也发现了为量不少的宇宙尘埃，很多地层中也有类似物被发现，这些，很多地层中也有类似物被发现，这些 细小的宇宙物质落入地表的现象是很普遍的。细小的宇宙物质落入地表的现象是很普遍的。 。 在沉积岩中所占比例虽少，但十分有意义，在沉积岩中所占比例虽少，但十分有意义，它是地质时期星际它是地质时期星际 事件的记载。事件的记载。 第二节：沉积物的搬运和沉积过程第二节：沉积物的搬运和沉积过程 源区产生的原始物质通过源区产生的原始物质通过水水、空气空气、冰冰等介质搬运等介质搬运 到沉积盆地中，可有简单的一次搬运或再次搬运两种结到沉积盆地中
14、，可有简单的一次搬运或再次搬运两种结 果：果： a, 一次搬运一次搬运：在一定的沉积环境中沉积下来后便被：在一定的沉积环境中沉积下来后便被 逐渐深埋并改造为成层岩石；逐渐深埋并改造为成层岩石； b, 再次搬运再次搬运：在沉积不久后，被更强烈的自然营：在沉积不久后，被更强烈的自然营 力或由自身的重力作用再次搬运到其它场所沉积成岩。力或由自身的重力作用再次搬运到其它场所沉积成岩。 搬运与沉积相伴随，密不可分搬运与沉积相伴随，密不可分 根据搬运和沉积介质的差异和动力过程的不同，根据搬运和沉积介质的差异和动力过程的不同， 可分为可分为种种搬运和沉积过程搬运和沉积过程（作用）：（作用）： 1， 牵引流牵
15、引流的搬运和沉积过程的搬运和沉积过程. 2， 重力流重力流的搬运和沉积过程的搬运和沉积过程. 3， 风风的搬运和沉积过程的搬运和沉积过程. 4， 冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程. 5， 化学化学搬运和沉积过程搬运和沉积过程. 6， 生物生物沉积过程沉积过程. 2.1 ,2.1 ,牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程 牵引流牵引流（Tractive current） ： 是指低粘度、低密度的水流，具有牛顿流体特征是指低粘度、低密度的水流，具有牛顿流体特征（服从牛顿内摩擦定（服从牛顿内摩擦定 律），律），如一般的河流、海洋沿岸流、潮汐流等。其中所含悬浮状固
16、态颗粒不多，如一般的河流、海洋沿岸流、潮汐流等。其中所含悬浮状固态颗粒不多， 其物理沉积作用在很大程度上取决于它对底载荷的牵引力。其物理沉积作用在很大程度上取决于它对底载荷的牵引力。 （1）搬运对象 （2）搬运特点 （3）影响因素 （4）流动方式与流态 （5）搬运方式 （6）分选作用 （7）构筑方式与加积类型 （8）垂直序列 2.1 ,2.1 ,牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程 （1 1）搬运对象搬运对象 母岩物理风化碎屑物质（砾石、砂粒和粘土等母岩物理风化碎屑物质（砾石、砂粒和粘土等） （2 2）搬运特点搬运特点 以搬运介质（水流）的流动能量驱动沉积物运动的方式，称作以搬运介质（
17、水流）的流动能量驱动沉积物运动的方式，称作牵引牵引 流搬运流搬运。牵引流的能量大于沉积物被启动的能量，沉积物被。牵引流的能量大于沉积物被启动的能量，沉积物被搬运搬运；当能；当能 量不能维持沉积物继续运动，则量不能维持沉积物继续运动，则沉积沉积下来。牵引流载体搬运过程与沉积下来。牵引流载体搬运过程与沉积 过程交替进行。过程交替进行。 （3）影响牵引流搬运力的因素影响牵引流搬运力的因素 影响牵引流搬运能力的因素有影响牵引流搬运能力的因素有 3 个：个： A：流体自身的密度、粘度、流速流体自身的密度、粘度、流速等，其中流体的密度和等，其中流体的密度和 流速是主导，因为牛顿流体的流速是主导，因为牛顿流
18、体的质量（密度）乘以流速的平方质量（密度）乘以流速的平方决决 定了流体的动能大小定了流体的动能大小: E = mv2 B：被搬运颗粒的比重（密度）、大小、形状以及其迎流被搬运颗粒的比重（密度）、大小、形状以及其迎流 面与流向的夹角面与流向的夹角等，颗粒的等，颗粒的比重（密度）乘体积再乘摩擦系比重（密度）乘体积再乘摩擦系 数数为静止颗粒被启动所需要的牵引力。为静止颗粒被启动所需要的牵引力。 C：流体流体搬运空间的底床形态和摩擦系数搬运空间的底床形态和摩擦系数，如：平滑的底，如：平滑的底 床、凹凸不平的底床和松软的底床摩擦系数各不相同。床、凹凸不平的底床和松软的底床摩擦系数各不相同。 （4）牵引流
19、的流动方式和流态牵引流的流动方式和流态 A：流动方式（流动方式（Flow styleFlow style）：流体质点的运动轨迹！）：流体质点的运动轨迹！ a 层流：层流： 流线平行、水流平稳的水流，它的总牵引力主要表现为平流线平行、水流平稳的水流，它的总牵引力主要表现为平 行流向的力；底部层流因受底床摩擦力的影响，流速相对较低，上行流向的力；底部层流因受底床摩擦力的影响，流速相对较低，上 部层流速度相对较高。部层流速度相对较高。自然界中少见！自然界中少见！ b 紊流紊流： 流线紊乱、水流湍急、充满漩涡的急湍流动的流体；流体流线紊乱、水流湍急、充满漩涡的急湍流动的流体；流体 质点的运动轨迹不规则
20、，其流速大小和流动方向随时间而变化，彼质点的运动轨迹不规则，其流速大小和流动方向随时间而变化，彼 此互相掺混。此互相掺混。自然界中普遍！自然界中普遍！ (A )(B) 层流层流紊流紊流 B：流态（流态（Flow regime） 牵引流在流动过程的牵引流在流动过程的内在能量和流体力学状态内在能量和流体力学状态称为流态。称为流态。它与牵引它与牵引 流总牵引力（水动力）的大小密切相关。总牵引力大小可用一个状态流总牵引力（水动力）的大小密切相关。总牵引力大小可用一个状态 函数（即函数（即佛罗德数佛罗德数）来衡量，它表示惯性力与重力之间关系的一个数）来衡量，它表示惯性力与重力之间关系的一个数 值。值。
21、gD V Fr V水流流速，水流流速，g重力加速度，重力加速度，D水深水深 C：三种水流态：三种水流态： Fr1：低流态低流态(缓流缓流)，大致相当于河流下游（水深流缓）的状态，大致相当于河流下游（水深流缓）的状态 Fr1：高流态高流态(急流急流)，大致相当于河流上游（水浅流急）的状态，大致相当于河流上游（水浅流急）的状态 Fr = 1：临界流态，理论存在！临界流态，理论存在！ （5） 搬运方式搬运方式 三种搬运方式，三种搬运方式， ）悬浮搬运：）悬浮搬运： 较小、较轻或片状颗粒。较小、较轻或片状颗粒。 ）跳动（跃）搬运）跳动（跃）搬运: : 较大、较重或粒状颗粒较大、较重或粒状颗粒. . ）
22、滚（挪）动搬运）滚（挪）动搬运: : 更大、更重的颗粒更大、更重的颗粒. . （6）分选作用（机械分异作用）分选作用（机械分异作用） 分选性：分选性：牵引流搬运沉积物中牵引流搬运沉积物中碎屑颗粒大小的均匀程度。碎屑颗粒大小的均匀程度。 分选性的原理：分选性的原理：不同能量的水牵引流搬运不同大小范围的碎屑颗不同能量的水牵引流搬运不同大小范围的碎屑颗 粒，当其流速减小或水深加大到一定程度时，就在一定距离范围内将粒，当其流速减小或水深加大到一定程度时，就在一定距离范围内将 粒度相近粒度相近/ /（质量）（质量）的碎屑颗粒沉积下来。的碎屑颗粒沉积下来。 在离母岩区不远的山前地带，在离母岩区不远的山前地
23、带， 分选作用最弱，河流下游的分分选作用最弱，河流下游的分 选要强于上游，海湖浅水环境选要强于上游，海湖浅水环境 的分选要强于河流，也强于较的分选要强于河流，也强于较 深水的泻湖，而潮汐海滩的分深水的泻湖，而潮汐海滩的分 选几乎总是最强的。选几乎总是最强的。 （7）沉积构筑方式和加积类型沉积构筑方式和加积类型 牵引流为主的沉积作用因水动力条件（流态：高、低、弱、牵引流为主的沉积作用因水动力条件（流态：高、低、弱、 静）不同的，其静）不同的，其沉积物沉积构筑方式沉积物沉积构筑方式不同，从而产生不同的不同，从而产生不同的沉沉 积构造类型积构造类型。因此，据其沉积构造类型，可初步判断其水动力。因此，
24、据其沉积构造类型，可初步判断其水动力 条件（流态）。条件（流态）。 a, 高流态高流态（如（如河流上游，水浅流急）：河流上游，水浅流急）： 粒度较粗粒度较粗的碎屑大的碎屑大 多沿底面快速滚（挪）动，纹层将呈平行流向的多沿底面快速滚（挪）动，纹层将呈平行流向的平面状叠置构平面状叠置构 筑筑，形成，形成平行层理平行层理。 b, 低流态低流态（如河流下游，水深流缓）：沉积底面会逐渐出（如河流下游，水深流缓）：沉积底面会逐渐出 现不对称的丘垅，其迎水面较缓，背水面较陡。迎水面颗粒被水现不对称的丘垅，其迎水面较缓，背水面较陡。迎水面颗粒被水 流搬运到丘顶后会沿背水面滚落而沉积一个纹层，构成垂直于水流搬运
25、到丘顶后会沿背水面滚落而沉积一个纹层，构成垂直于水 流方向的流方向的侧向加积构筑侧向加积构筑。随着时间的推移，丘垅就慢慢向前移动。随着时间的推移，丘垅就慢慢向前移动 就成了就成了交错层理交错层理中的一个层系。中的一个层系。 侧向加积 c, 弱流态弱流态：水浅，流速很低，沉积底面平坦，纹层呈平面状水浅，流速很低，沉积底面平坦，纹层呈平面状 叠置，但为指向地心、叠置，但为指向地心、垂直于水流方向的垂向加积构筑垂直于水流方向的垂向加积构筑，形成，形成水平水平 层理层理的的粉砂岩粉砂质泥岩粉砂岩粉砂质泥岩。 均均 匀匀 垂垂 向向 加加 积积 d,d, 静流态静流态：深水环境、：深水环境、 水体长期安
26、静少动，由泥水体长期安静少动，由泥 级悬浮载体极缓慢级悬浮载体极缓慢垂直沉垂直沉 降构筑降构筑出出没有纹层没有纹层的即具的即具 块状层理块状层理的沉积物。的沉积物。 （8）垂向序列垂向序列 在某个连续时间段内在某一特定沉积环境中沉积物在某个连续时间段内在某一特定沉积环境中沉积物自下自下 而上而上逐渐堆叠所构成一个沉积物（岩）序列，这个序列称逐渐堆叠所构成一个沉积物（岩）序列，这个序列称 为该时间段内的为该时间段内的垂向序列垂向序列。 一个垂向序列自下而上的粒度和层理类型和其它特征一个垂向序列自下而上的粒度和层理类型和其它特征 发生规律性变化，反映构筑过程中包括水动力条件在内的发生规律性变化，反
27、映构筑过程中包括水动力条件在内的 环境条件的改变。环境条件的改变。 因此，因此，垂向序列垂向序列成为识别成为识别古沉积环境古沉积环境的最重要的依据的最重要的依据 之一。之一。 整个序列由下向上变粗整个序列由下向上变粗 河流相的沉积构成（河道及河道边缘沉积）河流相的沉积构成（河道及河道边缘沉积） 根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分 为种搬运和沉积过程（作用）：为种搬运和沉积过程（作用）： 1， 牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程. 2， 重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程. 3， 风的搬运和沉积过程风的搬运和沉积过程. 4，
28、冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程. 5， 化学搬运和沉积过程化学搬运和沉积过程. 6， 生物沉积过程生物沉积过程. 重力流重力流 又称又称密度流密度流，是一种沉积物和水，是一种沉积物和水(流体流体)混合而形成的高密度、混合而形成的高密度、 高粘度的、高粘度的、涌浪式涌浪式流动的非牛顿流体（不服从牛顿内摩擦定流动的非牛顿流体（不服从牛顿内摩擦定 律）律）. 2.2 , 重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程 高密度、高粘度、涌浪式流动的高密度、高粘度、涌浪式流动的 非牛顿流体非牛顿流体. 沉积物与水混合作整体流动，沉积物与水混合作整体流动， 在搬运和沉积过程
29、中，沉积物运在搬运和沉积过程中，沉积物运 动是主动的动是主动的. 低密度、低粘度的低密度、低粘度的牛顿流体牛顿流体, , 以搬运介质（水和气流）的以搬运介质（水和气流）的 流动能量驱动沉积物运动流动能量驱动沉积物运动. . 在搬运和沉积过程中，沉积在搬运和沉积过程中，沉积 物运动是被动的物运动是被动的. 坡积物坡积物 冲积扇冲积扇 水下扇水下扇 P Ph Pn f Pn + D 5 5 ) ) 充沛的物源充沛的物源 一定的触发机制：地震一定的触发机制：地震 重力流可在水上发重力流可在水上发 生，也可在水底发生生，也可在水底发生 重重 力力 流流 分分 类类 根据重力流的根据重力流的支撑类型支撑
30、类型将重力流分为四种类型：将重力流分为四种类型： 碎屑流（泥石流）碎屑流（泥石流） （Debris flow) 浊流浊流 (Turbidity current) 颗粒流颗粒流 (Grain flow) 液化流液化流 (liquefied flow) (1) 碎屑流（碎屑流（泥泥石流石流 Debris flow） 定义：定义： 由大小不等（一般为砾石级）的碎屑与粘土物质由大小不等（一般为砾石级）的碎屑与粘土物质 和水混合而形成的高黏度、高密度、整体流动的重力和水混合而形成的高黏度、高密度、整体流动的重力 流（流（类似于混凝土？类似于混凝土？）。）。即即:石块漂浮在泥质中。石块漂浮在泥质中。重力重
31、力 流体到达坡底后很快静止下来。流体到达坡底后很快静止下来。 支撑机制：支撑机制： 基质基质(泥为主泥为主)支撑（支撑（石块漂浮在泥质中石块漂浮在泥质中）。）。 垂直垂直序列特征：序列特征： 一次碎屑流堆积成的一次碎屑流堆积成的垂向序列厚达几十米垂向序列厚达几十米，它基，它基 本上不是颗粒在流体中本上不是颗粒在流体中“沉降沉降”，而是流体整体停止，而是流体整体停止 流动的结果，其流动的结果，其最大特点是几乎没有机械分异（选）。最大特点是几乎没有机械分异（选）。 沉积产物：沉积产物： 水上或浅水泥石流沉积：水上或浅水泥石流沉积： 形成山前冲积扇，形成山前冲积扇， 进入浅湖或浅海形成扇进入浅湖或浅
32、海形成扇 三角洲；三角洲； 深水泥石流沉积：深水泥石流沉积： 在深海大陆斜坡下在深海大陆斜坡下 形成深海扇形成深海扇. . 沉积物沉积物/ /岩特点：岩特点： 泥质砾岩、含砾泥泥质砾岩、含砾泥 岩，分选性和磨圆差，岩，分选性和磨圆差， 泥和砾石混杂沉积。泥和砾石混杂沉积。 碎屑流碎屑流( (泥石流泥石流) )沉积的层序模式沉积的层序模式 (2) 浊浊 流流(Turbidity current) 定义定义： 在在水下斜坡水下斜坡上产生的，含大量上产生的，含大量自悬浮颗粒自悬浮颗粒（泥（泥+砂）砂） 和和水水、以、以紊乱状态流动紊乱状态流动的重力流。的重力流。 支撑机制支撑机制： 流体内部的紊流上
33、举力流体内部的紊流上举力. 沉积沉积产物和特点产物和特点： 在深海或深湖环境中在深海或深湖环境中, 可形成具可形成具鲍马序列鲍马序列的浊积岩。的浊积岩。 鲍马序列反映了由重力流向牵引流转化的特点鲍马序列反映了由重力流向牵引流转化的特点。 浊流沉积形成的鲍马序列浊流沉积形成的鲍马序列* 浊流沉积形成的不完整的鲍马序列浊流沉积形成的不完整的鲍马序列 B A E (3), 颗粒流颗粒流(Grain flow) 是一种是一种基本不含泥质基本不含泥质而由而由砂砾砂砾（主要是砂主要是砂）构成）构成 的高密度的高密度层状塑性流层状塑性流，由斜坡上的先成沉积物在自身，由斜坡上的先成沉积物在自身 重力推动下顺内
34、部剪切面发生。重力推动下顺内部剪切面发生。 流动时颗粒以随机碰撞方式将局部的滑动剪切力流动时颗粒以随机碰撞方式将局部的滑动剪切力 向各个方向传递、造成更多的剪切滑动面，特别是向向各个方向传递、造成更多的剪切滑动面，特别是向 下传递将启动更多的下伏颗粒使流体底界剪切面下移，下传递将启动更多的下伏颗粒使流体底界剪切面下移， 流体规模也随之扩大。流体规模也随之扩大。 流动过程中，流动过程中，颗粒间的碰撞可以支撑较粗大的砾颗粒间的碰撞可以支撑较粗大的砾 石石并像在碎屑流中那样使砾石向上部移动（如果有砾并像在碎屑流中那样使砾石向上部移动（如果有砾 石的话）。石的话）。 颗粒流的垂向沉积序列与碎屑流有颗粒
35、流的垂向沉积序列与碎屑流有 些类似，但些类似，但通常只由较干净的砂级通常只由较干净的砂级 颗粒颗粒构成，最大厚度也可达几十米。构成，最大厚度也可达几十米。 (4) 液化流液化流(liquefied flow) 定义：定义： 富含水的砂质或砂泥质沉积物，在上覆压力或突富含水的砂质或砂泥质沉积物，在上覆压力或突 发外力（地震、海啸等）激发下，发外力（地震、海啸等）激发下，内部流体运动产生内部流体运动产生 超空隙压力，导致沉积物液化变成重力流超空隙压力，导致沉积物液化变成重力流，然后沿斜，然后沿斜 坡流动形成液化流。坡流动形成液化流。 支撑机制：支撑机制： 内部内部水水沸腾产生的空隙压力。沸腾产生的
36、空隙压力。 沉积产物：沉积产物： 形成薄中层砂岩，具泄水沟造（泥质充填的泄形成薄中层砂岩，具泄水沟造（泥质充填的泄 水管和合叠状构造）。水管和合叠状构造）。 泄水构造的常见类型泄水构造的常见类型 1上飘纹理构造，上飘纹理构造，2碟状构造，碟状构造，3泄水管构造，泄水管构造， 4包卷构造，箭头所指为泄水孔或泄水沟包卷构造，箭头所指为泄水孔或泄水沟. 海海 上上 石石 油油 钻钻 井井 平平 台台 许多油气田的储层是许多油气田的储层是 各种重力流成因的砂各种重力流成因的砂 岩，特别是浊积砂岩岩，特别是浊积砂岩 1、北海油田、北海油田 2、美国文图拉油田、美国文图拉油田 3、墨西哥波萨利卡油田、墨西
37、哥波萨利卡油田 4、辽河油田、辽河油田 根据搬运、沉积的介质和动力过程的不根据搬运、沉积的介质和动力过程的不 同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：同，可分为种搬运和沉积过程（作用）： 1， 牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程. 2， 重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程. 3， 风的搬运和沉积过程风的搬运和沉积过程. 4， 冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程. 5， 化学搬运和沉积过程化学搬运和沉积过程. 6， 生物沉积过程生物沉积过程. 2.3 风的搬运和沉积作用风的搬运和沉积作用 风的沉积作用原理与水流相同，但它是通过气体的风的沉积作用原理与
38、水流相同，但它是通过气体的 牵引力的变化来实现搬运和沉积的，颗粒的搬运方式也牵引力的变化来实现搬运和沉积的，颗粒的搬运方式也 是滚（挪）动、跳跃和悬浮。但与水相比，空气的密度是滚（挪）动、跳跃和悬浮。但与水相比，空气的密度 和粘度要小得多，当流速相同时，空气的搬运力远比水和粘度要小得多，当流速相同时，空气的搬运力远比水 小，因此具有小，因此具有搬运颗粒更细，分选度更高、但磨圆度差搬运颗粒更细，分选度更高、但磨圆度差 （但颗粒表面常具风蚀面（但颗粒表面常具风蚀面毛玻璃状）等三个特征毛玻璃状）等三个特征。 风风 成 成 沙 沙 丘 丘 根据搬运、沉积的介质和动力过程的不根据搬运、沉积的介质和动力过
39、程的不 同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：同，可分为种搬运和沉积过程（作用）： 1， 牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程. 2， 重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程. 3， 风的搬运和沉积过程风的搬运和沉积过程. 4， 冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程. 5， 化学搬运和沉积过程化学搬运和沉积过程. 6， 生物沉积过程生物沉积过程. 根据搬运、沉积的介质和动力过程的不根据搬运、沉积的介质和动力过程的不 同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：同，可分为种搬运和沉积过程（作用）： 1， 牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程. 2， 重力流
40、的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程. 3， 风的搬运和沉积过程风的搬运和沉积过程. 4， 冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程. 5， 化学搬运和沉积过程化学搬运和沉积过程. 6， 生物沉积过程生物沉积过程. 2.5,2.5, 化学搬运和化学沉积过程化学搬运和化学沉积过程 化学风化成分进入水体，有的呈化学风化成分进入水体，有的呈真溶液真溶液，有的则呈，有的则呈 胶体胶体存在存在，真溶液或胶体溶液，真溶液或胶体溶液随地表和随地表和/或地下径流向汇或地下径流向汇 水盆地搬运水盆地搬运, 搬运程中若遇条件适宜，它们之中的相关搬运程中若遇条件适宜，它们之中的相关 成分就
41、会彼此结合、通过物态转变形成某种矿物而沉淀成分就会彼此结合、通过物态转变形成某种矿物而沉淀 出来出来. 该过程称为化学搬运和化学沉积过程。该过程称为化学搬运和化学沉积过程。 化学风化产生的化学风化产生的K+1, Na+1, Ca+2, Mg+2, Fe+2, Sr+3, Ba+2, Cl-1, CO3-2, SO4-2离子呈真溶液搬运，在江和河流中，这些离子浓度低，离子呈真溶液搬运，在江和河流中，这些离子浓度低， 不易沉淀，大部分被搬运到海洋不易沉淀，大部分被搬运到海洋、湖泊湖泊之中。之中。真溶液物质被搬运到真溶液物质被搬运到 海洋或湖泊之后，在蒸发量大于淡水补给量的条件下，离子的溶积海洋或湖
42、泊之后，在蒸发量大于淡水补给量的条件下，离子的溶积 度达到饱和过饱和状态，开始沉淀形成盐岩沉积，沉淀顺序为：度达到饱和过饱和状态，开始沉淀形成盐岩沉积，沉淀顺序为： 碳酸盐（方解石、菱铁矿）硫酸盐（天青石、石膏）卤化物碳酸盐（方解石、菱铁矿）硫酸盐（天青石、石膏）卤化物 （钾盐、食盐）。（钾盐、食盐）。 (1 1) 真溶液的搬运作用与沉积真溶液的搬运作用与沉积 (2) 胶体溶液的搬运作用与沉积胶体溶液的搬运作用与沉积 低溶解度的金属氧化物（如：低溶解度的金属氧化物（如：Al2O3 、 Fe2O3、 MnO 、 SiO2等）常等）常 常以胶体溶液被搬运，胶体颗粒大小介于粘土颗粒与离子之间，靠布朗
43、常以胶体溶液被搬运，胶体颗粒大小介于粘土颗粒与离子之间，靠布朗 运动支撑。自然界胶体有正胶体和负胶体之分。同种胶体颗粒带相同电运动支撑。自然界胶体有正胶体和负胶体之分。同种胶体颗粒带相同电 荷，互相排斥，难以沉淀。荷，互相排斥，难以沉淀。正负胶体相遇或介质正负胶体相遇或介质PH值变化导致胶体溶值变化导致胶体溶 液中和，胶体颗粒之间的相互排斥力消失，它们就会相互凝聚为大的质液中和，胶体颗粒之间的相互排斥力消失，它们就会相互凝聚为大的质 点，在重力的作用下沉降，成为胶体沉积物。纯化学沉积的硅质岩、铝点，在重力的作用下沉降，成为胶体沉积物。纯化学沉积的硅质岩、铝 土岩、锰质岩、铁质岩就是胶体沉积成因
44、的。土岩、锰质岩、铁质岩就是胶体沉积成因的。 格尔木察尔汗盐湖 根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同， 可分为种搬运和沉积过程（作用）：可分为种搬运和沉积过程（作用）： 1， 牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程. 2， 重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程. 3， 风的搬运和沉积过程风的搬运和沉积过程. 4， 冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程. 5， 化学搬运和沉积过程化学搬运和沉积过程. 6， 生物沉积过程生物沉积过程. 6 6 生物沉积过程生物沉积过程 由生命活动由生命活动直接直接或或间接间接造成的物质
45、迁移和聚集作用称生造成的物质迁移和聚集作用称生 物沉积作用。物沉积作用。 从现在掌握的资料看，可能从太古代中晚期开始生物就从现在掌握的资料看，可能从太古代中晚期开始生物就 遍布在全球海水中，可能不晚于泥盆纪生物就蔓延到了陆地。遍布在全球海水中，可能不晚于泥盆纪生物就蔓延到了陆地。 现在，现在，在在地下地下1000米以上的深度仍然有生命存在米以上的深度仍然有生命存在。 地球上的任何生物，包括地球上的任何生物，包括人在内，都是生物沉积作用的人在内，都是生物沉积作用的 主体。在地质历史中，具重要造岩意义的生物是主体。在地质历史中，具重要造岩意义的生物是植物、无脊植物、无脊 椎动物和细菌椎动物和细菌，
46、其时空分布和个体数量都是其它生物所不能，其时空分布和个体数量都是其它生物所不能 与之比拟的。与之比拟的。 (1) 生物造岩作用生物造岩作用 生命的实质就是生物能动地利用外部物质和能生命的实质就是生物能动地利用外部物质和能 量在从分子到整个个体的多个层次上进行自我复制。量在从分子到整个个体的多个层次上进行自我复制。 从沉积学角度看，它主要通过三种方式或途径来实从沉积学角度看，它主要通过三种方式或途径来实 现物质的迁移和聚集。现物质的迁移和聚集。 生物化学作用产生生物骨骼、硬壳和有机质生物化学作用产生生物骨骼、硬壳和有机质. . 改变环境的物化条件改变环境的物化条件. . 机械捕集或粘结外来物质机
47、械捕集或粘结外来物质. . (2) 生物构筑沉积岩的方式生物构筑沉积岩的方式 原地生长造架式构筑原地生长造架式构筑（如：生物礁（如：生物礁 、生物丘、生物丘/ /层、层、 叠层石）叠层石）. . 作为化石原地保存在沉积岩中作为化石原地保存在沉积岩中. . ）底栖生物壳埋在沉积物中，指示沉积物时代和）底栖生物壳埋在沉积物中，指示沉积物时代和 沉积沉积(平静平静)环境。环境。 ）游泳或浮游生物壳沉到水底埋在沉积物中，指）游泳或浮游生物壳沉到水底埋在沉积物中，指 示沉积物时代。示沉积物时代。 生物遗体被搬运后生物遗体被搬运后与其它造岩原始物质混合式构筑与其它造岩原始物质混合式构筑( (生生 物碎屑灰
48、岩物碎屑灰岩, 鲕粒、团粒鲕粒、团粒) 一般不可记录地层年代一般不可记录地层年代. . 澳大利亚的大堡礁澳大利亚的大堡礁 环礁的航照片，深海背景，环礁的航照片，深海背景， 中间为高盐度泻湖中间为高盐度泻湖环礁，环礁， 生物礁环抵御波浪作用生物礁环抵御波浪作用。 泻湖环礁由由生物礁环、泻湖环礁由由生物礁环、 泻湖和进潮口组成。泻湖和进潮口组成。 生物（介壳）丘或生物层生物（介壳）丘或生物层 含放射虫的现代远洋含放射虫的现代远洋 沉积物沉积物 硅质岩硅质岩 中的放中的放 射虫分射虫分 布见右布见右 下图，下图， 其它为其它为 从其中从其中 分离的分离的 放射虫放射虫 化石化石 第三节：第三节：沉积
49、物沉积物的成岩作用的成岩作用 从各种沉积作用形成的松散沉积物变成坚硬岩石从各种沉积作用形成的松散沉积物变成坚硬岩石 的过程称成岩过程。的过程称成岩过程。 广义的成岩作用：广义的成岩作用： 沉积物从最后沉积下来的那一时刻起一直到变质沉积物从最后沉积下来的那一时刻起一直到变质 或风化之前，所发生的一切物理、化学和生物化学作或风化之前，所发生的一切物理、化学和生物化学作 用，总称为成岩作用用，总称为成岩作用 3.1 3.1 成岩作用的阶段划分成岩作用的阶段划分（p196p196） ,1958Chilingar,1967本教材本教材 同生作用同生作用 成岩成岩 作用作用 早期早期 成岩成岩 作用作用
50、同生作用同生作用 成成 岩岩 作作 用用 早期成岩早期成岩 作用作用 同生作用同生作用 成岩作用成岩作用早期成岩作用早期成岩作用浅埋成岩作用浅埋成岩作用 后后 生生 作作 用用 进后生作用进后生作用 （向变质作用（向变质作用 过渡）过渡）晚期晚期 成岩成岩 作用作用 变生成岩作用变生成岩作用( (向向 变质作用过渡变质作用过渡) ) 晚期成岩晚期成岩 作用作用 深埋成岩作用深埋成岩作用 ( (向变质作用过向变质作用过 渡渡) ) 退后生作用退后生作用 ( (向风化作用向风化作用 过渡过渡) ) 表生成岩作用表生成岩作用( (向向 风化作用过渡风化作用过渡) ) 表生成岩作用表生成岩作用 ( (
