1、第一章第一章 外动力地质作用与沉积岩的形成外动力地质作用与沉积岩的形成（一）、地质营力和地质作用（二）、风化作用 （三）、剥蚀作用（四）、搬运作用（五）、沉积作用（六）、成岩作用 第一节地质营力与地质作用第一节地质营力与地质作用一、地质营力的基本概念一、地质营力的基本概念 地球自形成以来就不断的发生着变化与运动。地质学家把引起岩石圈物质组成、内部结构和地表形态运动和变化的自然动力称之为地质营力 根据能量的来源，可将地质营力分为外地质营力外地质营力（能量来自于地球的外部）和内地质营力内地质营力（能量来自于地球的内部）。外地质营力外地质营力包括：风化作用、剥蚀作用、搬运作用风化作用、剥蚀作用、搬运
2、作用三种主要种类型，主要作用于地壳的表层，造成地表的高差趋于平坦。内地质营力包括内地质营力包括：构造营力构造营力引起岩石圈发生机械运动的自然动力。岩浆营力岩浆营力地球内部引起的，通过岩浆的温度、压力和运动表现出来的自然动力。内地质营力不仅使岩石圈的物质发生变化，同时也是地表形态发生改变，如大陆的漂移、山脉的形成等。第一节地质营力与地质作用第一节地质营力与地质作用第二节第二节 风化作用风化作用二）风化作用二）风化作用1.1.定义定义：风化作用是指在地表或近地表的条件下，由于气温、大气、水及生物等因素的影响，使地壳或岩石圈的矿物、岩石在原地发生分解和破坏的过程。2.2.风化作用的类型风化作用的类型
3、：根据风化作用的方式和特点，风化作用可分为物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用第二节 风化作用2.1 2.1 物理风化作用物理风化作用：物理风化作用是指主要由气温、大气、水等因素的作用引起的矿物、岩石在原地发生机械破碎的过程。在此过程中，矿物、岩石的物质成分不发生变化，只是从整体或大块崩解为大小不等的碎块。物理风化常有温差风化、冰冻作用、层裂或卸载作用三种方式。2.1.1 2.1.1 温差风化温差风化第二节 风化作用2.1.2 2.1.2 冰冻作用冰冻作用第二节 风化作用2.1.3 2.1.3 层裂或卸载作用层裂或卸载作用 埋藏地壳较深处的岩石，如岩浆岩、变质岩、沉积岩，都承受上覆岩石重量
4、而产生的静压力，一旦由于某种原因（地壳运动、剥蚀作用、人工采石等），上覆岩石被剥蚀掉而出露地表，岩石就因卸载而产生向上或向外的膨胀作用，从而形成一系列平行、垂直地表的裂隙，促使岩石层层剥落和崩解，这种现象称卸载作用。第二节 风化作用 2.2 2.2 化学风化作用：化学风化作用：是指岩石在原地以化学变化（反应）的方式使岩石“腐烂”、破碎的过程。在此过程中，岩石的物质成分将发生变化，这与物理风化作用有本质的区别。化学风化作用通常有溶解作用、氧化作用两种种方式。2.2.1溶解作用：指水溶液溶解岩石的某些易溶成分，使其松软、破碎、崩解的过程。第二节 风化作用2.2.1 2.2.1 氧化作用：氧化作用：
5、是指矿物、岩石与大气或水中的游离氧起化学反应形成氧化物使岩石破碎的过程，常把在地表能够发生氧化作用的地带称为氧化带。如黄铁矿（FeS2）在地表（氧化环境）的条件下很容易氧化成褐铁矿（Fe2O3nH2O）：4FeS214H2O13O22（Fe2O33H2O）8H2SO4 （黄铁矿）（褐铁矿）2.3 2.3 生物风化作用：生物风化作用：由生物的生命活动引起岩石的破坏过程称生物风化作用。第三节第三节 剥蚀作用剥蚀作用二）剥蚀作用二）剥蚀作用1.1.定义定义：剥蚀作用就是指各种运动的介质在运动过程中，使地表岩石产生破坏并将其产物剥离原地的作用。2.2.剥蚀作用的类型剥蚀作用的类型：剥蚀作用主要通过水的
6、作用表现出来的。2.1 地面流水的剥蚀作用：地面流水包括片流、洪流和河流，它们在大陆上分布非常广泛，是塑造陆地地貌形态的最重要的地质营力。分为河流的侵蚀作用、片流与洪流的剥蚀作用。第三节 剥蚀作用2.1.1 地面流水的侵蚀作用：河流在流动过程中，以其自身的动力以及所挟带的泥沙对河床的破坏，使其加深、加宽和加长的过程称为河流的侵蚀作用。2.1.2 片流和洪流的剥蚀作用：由片流对山坡松散层产生的破坏作用称为片流的剥蚀作用；洪流以其自身的动力和挟带的沙石对沿途沟壁和沟底的破坏作用称为洪流的剥蚀作用。第三节 剥蚀作用2.2地下水、冰川和风的剥蚀作用2.2.1 地下水的潜蚀作用：地下水在运动过程中对周围
7、岩石的破坏作用称为地下水的潜蚀作用。其溶蚀过程是：CaCO3H+HCO3-Ca2+2HCO3-2.2.2 冰川的刨蚀作用：冰川在流动过程中，以自身的动力及挟带的沙石对冰床岩石的破坏作用称为冰川的刨蚀作用。2.2.3 风蚀作用：风改变地表形态的强弱主要取决于风力，风力又与风速大小直接相关。当风力达到一定的程度时，风就能移动或扬起地面的沙粒。第三节 剥蚀作用2.3 海洋（及湖泊）的剥蚀作用：海洋的剥蚀作用是指由海水的机械动能、溶解作用和海洋海蚀作用。海蚀作用按生物活动等因素引起海岸及海底物质的破坏作用，简称方式有机械的、化学的和生物的3 种。第四节 搬运作用三）搬运作用三）搬运作用1.1.定义：定
8、义：自然界中的风化、剥蚀产物除少量残留在原地外，大部分都要被运动介质从一个地方转移到另一个地方的过程称为搬运作用。2.2.搬运作用的类型搬运作用的类型：碎屑物质的搬运主要以推移、跃移、悬移和载移的方式来进行，又称为机械搬运；溶解物质的搬运以真溶液和胶体溶液的形式进行，故称为化学搬运。第四节 搬运作用2.1 机械搬运作用：机械搬运作用是各种营力搬运碎屑物质的过程。流水、风、冰川、海浪等营力，均能进行机械搬运。方式：机械搬运作用可分为推移、跃移、悬移和载移四种方式。流体作用于碎屑颗粒上的力主要有：浮力（F）、重力（G）、水平推力（P）和垂直上举力（R）。第四节 搬运作用2.1.1 推移机械搬运作用
9、：碎屑颗粒开始沿介质底面滑动和滚动，这种搬运方式叫推移。当Pf（GFR）时（f 为摩擦系数）。2.1.2 跃移机械搬运作用：在搬运过程中，碎屑物质沿地面呈跳跃方式向前移动的过程叫跃移。当RGF 时，碎屑颗粒就会从地面上跃起，并在推力作用下向前移动。2.1.3 悬移机械搬运作用：细小的碎屑颗粒在流体中，由于RFG，故不易沉到底部，总是呈悬浮状态被搬运，这种搬运方式称悬移。2.1.4 载移机械搬运作用：冻结在冰体内的碎屑物，随冰川一起运移。第四节 搬运作用2.2 化学搬运作用：母岩经化学风化、剥蚀作用分解的产物，呈胶体溶液或真溶液的形式被搬运的作用。化学搬运方式：胶体溶液搬运、真溶液搬运第四节 搬
10、运作用2.2.1 胶体溶液搬运作用：难溶于水或低溶解度的金属氧化物、氢氧化物和硫化物，常呈胶体溶液被搬运。主要有 Al、Fe、Mn、Si 等的氧化物2.2.2 真溶液搬运作用：母岩风化、剥蚀产物中，Cl、S、Ca、Na、Mg 等成分多呈离子状态溶解于水中，即呈真溶液状态被搬运。据统计，全世界每年由河流搬运入海的溶解物质多达49亿t，其中大部分由地下水搬运而来。第五节 沉积作用四）沉积作用四）沉积作用1.1.定义：定义：被运动介质搬运的物质到达适宜的场所后，由于条件发生改变而发生沉淀、堆积的过程，称为沉积作用。2.2.沉积作用的类型沉积作用的类型：地面流水的沉积作用；地下水、冰川及风的沉积作用；
11、湖泊（及沼泽）的沉积作用；海洋的沉积作用第五节 沉积作用2.1 地面流水的沉积作用：地面流水的沉积作用以机械沉积作用为主。发生沉积作用的原因：一是流速减小，二是流量减小，这二者都会使河流活力降低而发生沉积；三是进入河流的碎屑过多，超出河流的搬运能力而发生沉积第五节 沉积作用2.2 地下水、冰川及风的沉积作用（一）地下水的沉积作用:地下水溶运的各种物质，在渗流过程中，由于水温及压力等条件改变，便可发生沉积，有利于化学沉积的场所主要是洞穴和泉口。溶洞沉积物在灰岩区，当溶有重碳酸钙的地下水渗入溶洞时，压力突然降低，水中溶解的CO2 逸出，形成CaCO3 沉淀。第五节 沉积作用（二）冰川的沉积作用:随
12、着气温的逐渐升高，冰川逐渐消融，冰运物也就随之堆积，所以冰川消融是冰川堆积的主要原因。（三）风的沉积作用:风的沉积发生在大气介质中，是纯机械的沉积作用。风在搬运过程中，因风速减小或遇到各种障碍物，风运物便沉积下来形成风积物。第五节 沉积作用2.3 湖泊（及沼泽）的沉积作用（一）湖泊的机械沉积作用：湖水的机械沉积物主要来源于河流，其次为湖岸岩石的破碎产物。碎屑物质从浅水区进入深水区，由于动力逐渐减小，逐步发生沉积。（二）湖泊的化学沉积作用：潮湿气候区湖泊，河流及地下水带入的Fe、Mn、Al 等的胶体物质或盐类物质易受水质变化的影响，成为潮湿气候区湖泊化学沉积的主要组成部分；干旱气候区湖水，蒸发作
13、用使湖水的盐度逐渐增加，溶解度小者首先沉淀，沉淀的顺序大致为碳酸盐、硫酸盐、氯化物。第五节 沉积作用2.4 海洋的沉积作用 海洋的沉积作用可进一步划分为滨海、浅海、半深海和深海几个环境分区。（一）滨海的沉积作用：滨海区当潮汐、波浪和沿岸流的搬运动力变小时，就产生机械沉积。独居石、锆石、钛铁矿、金等重矿物、贝壳滩等。第五节 沉积作用（二）浅海的沉积作用：浅海是化学沉积的有利地区，形成了众多的化学沉积物，其中许多是重要的矿产。矿产包括：碳酸盐、硅质燧石、海成铝土矿、赤铁矿和褐铁矿、水锰矿（MnO(OH)）、海绿石。第五节 沉积作用（三）半深海及深海的沉积作用：半深海中的沉积物都是一些胶状软泥。这些
14、软泥据颜色各异；深海是海洋的主体，但沉积速度较低，化学沉积作用形成了锰结核（Fe、Mn）、多金属软泥（Fe、Mn、Al、Zn、Pb、Ag、Au）等。具有很高应用前景。第六节 成岩作用1.1.成岩作用成岩作用:沉积物从沉积下来的那一时刻起一直到变质或风化沉积物从沉积下来的那一时刻起一直到变质或风化之前在其表面或内部发生的一切作用总称为成岩作用之前在其表面或内部发生的一切作用总称为成岩作用.第六节 成岩作用.沉积岩成岩阶段沉积岩成岩阶段早期成岩作用早期成岩作用 指沉积物固结之前的成岩作用，其作用结果是沉积物指沉积物固结之前的成岩作用，其作用结果是沉积物的固结。按作用条件与沉积环境的关系，早期成岩作
15、用可分为的固结。按作用条件与沉积环境的关系，早期成岩作用可分为同生作用同生作用和和浅埋成岩作用浅埋成岩作用。第六节 成岩作用 a.a.同生作用同生作用(Syndiagenesis(Syndiagenesis）指沉积物刚刚沉积、还暴露在沉积环境底层水中、在沉指沉积物刚刚沉积、还暴露在沉积环境底层水中、在沉积物一水界面及其以下的一薄层内所发生的一切物理、化学或生积物一水界面及其以下的一薄层内所发生的一切物理、化学或生物作用。物作用。b.b.浅埋成岩作用浅埋成岩作用 指同生作用之后一直到沉积物固结为止发生在沉积物内部的指同生作用之后一直到沉积物固结为止发生在沉积物内部的一切物理、化学和生物作用一切物
16、理、化学和生物作用。包括包括压实、压溶和胶结作用压实、压溶和胶结作用。结果：。结果：松散沉积物变为坚固沉积岩松散沉积物变为坚固沉积岩。第六节 成岩作用 2.2 2.2 晚期成岩作用晚期成岩作用 沉积物固结之后至变质或风化作用开始之前发生的物理、化沉积物固结之后至变质或风化作用开始之前发生的物理、化学作用称晚期成岩作用。学作用称晚期成岩作用。晚期成岩作用又分为：晚期成岩作用又分为：a.a.深埋成岩作用；深埋成岩作用；b.b.表生成岩作用表生成岩作用 第六节 成岩作用 a.a.深埋成岩作用深埋成岩作用 指已固结的沉积岩在上覆沉积物厚度进一步加大、温压进一指已固结的沉积岩在上覆沉积物厚度进一步加大、
17、温压进一步升高直到变质作用（形成浊沸石）之前所经历的所有作用。这步升高直到变质作用（形成浊沸石）之前所经历的所有作用。这时沉积物的埋深相对较大。温度时沉积物的埋深相对较大。温度200200，压力压力0.2GPaFeO（2.08%）Fe2O3（3.08%）Na2O（1.13%）K2O（0.30%）50%50%的碎屑岩。的碎屑岩。主要类型：主要类型：石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩。石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩。沉积岩的基本特征沉积岩的基本特征沉积岩的分类沉积岩的分类陆源沉积岩陆源沉积岩火山碎屑岩火山碎屑岩 一般特征一般特征 主要岩石类型主要岩石类型 内源沉积岩内源沉积岩 火山碎屑岩火山碎屑岩：是指火
18、山喷发作用中是指火山喷发作用中产生的碎屑物，经过搬运、沉积作用产生的碎屑物，经过搬运、沉积作用后，固结或熔结而成的岩石。后，固结或熔结而成的岩石。一般特征一般特征 （一）（一）火山碎屑岩一般特征火山碎屑岩一般特征1.1.火山碎屑物质火山碎屑物质按岩屑的成分和结构分类按岩屑的成分和结构分类岩屑：岩屑：火山爆发时，火山通道周围的岩石（沉积岩、变火山爆发时，火山通道周围的岩石（沉积岩、变质岩、早期的岩浆岩）碎屑。质岩、早期的岩浆岩）碎屑。晶屑：晶屑：岩浆中早期晶出的斑晶，在火山喷出时形成的碎岩浆中早期晶出的斑晶，在火山喷出时形成的碎屑。屑。玻屑：玻屑：火山喷发时，玻璃质形成的碎块（中酸性岩浆具火山喷
19、发时，玻璃质形成的碎块（中酸性岩浆具有）。有）。一般特征一般特征2.2.火山碎屑的结构火山碎屑的结构结构类型：结构类型：集块结构：集块结构：64mm64mm的火山碎屑的火山碎屑50%;50%;火山角砾结构：火山角砾结构：2-64mm2-64mm的火山碎屑的火山碎屑50%;50%;凝灰结构：凝灰结构：2mm70%70%，以，以0.064-2mm0.064-2mm为主为主;火山尘结构：火山尘结构：0.064mm0.064mm的细小火山碎屑为主。的细小火山碎屑为主。一般特征一般特征凝灰结构凝灰结构集块结构集块结构火山角砾结构火山角砾结构3.3.火山碎屑的颜色火山碎屑的颜色 火山碎屑岩常具有特殊鲜艳的
20、颜色，火山碎屑岩常具有特殊鲜艳的颜色，如浅红、紫红、嫩绿、浅黄、灰绿等。如浅红、紫红、嫩绿、浅黄、灰绿等。一般特征一般特征1.1.熔结凝灰岩熔结凝灰岩：2mm70%70%，火山，火山碎屑以晶屑和玻屑为主，填隙物为火山尘。碎屑以晶屑和玻屑为主，填隙物为火山尘。（二）（二）火山碎屑岩主要岩石类火山碎屑岩主要岩石类型型2 2 .火山角砾岩火山角砾岩：2-64mm2-64mm的火的火山角砾山角砾50%50%，火山碎屑以火山碎屑以岩屑为主，岩屑为主，填隙物为火填隙物为火山灰、火山山灰、火山尘。尘。主要岩石类型主要岩石类型3 3 .凝灰岩凝灰岩：2mm70%70%，凝灰结构，块，凝灰结构，块状或斑杂构造，
21、疏松多孔，有粗糙感，火山碎屑状或斑杂构造，疏松多孔，有粗糙感，火山碎屑有岩屑、晶屑和玻屑，填隙物为火山尘。有岩屑、晶屑和玻屑，填隙物为火山尘。主要岩石类型主要岩石类型沉积岩的基本特征沉积岩的基本特征沉积岩的分类沉积岩的分类陆源沉积岩陆源沉积岩火山碎屑岩火山碎屑岩内源沉积岩内源沉积岩 碳酸盐岩的一般特征碳酸盐岩的一般特征 碳酸盐岩的岩石类型碳酸盐岩的岩石类型 五五 碳酸盐岩碳酸盐岩碳酸盐岩碳酸盐岩:由碳酸盐矿物由碳酸盐矿物(方解石、白方解石、白云石等云石等)组成的沉积岩。组成的沉积岩。方解石为主的岩石称为方解石为主的岩石称为灰岩灰岩；以白云石为主的岩石称为以白云石为主的岩石称为白云岩白云岩。1.
22、1.碳酸盐岩的物质成分碳酸盐岩的物质成分化学成分：化学成分：CaOCaO、MgOMgO和和CO2CO2为主，其次为主，其次SiO2SiO2、Al2O3Al2O3和和Fe2O3Fe2O3等。等。矿物成分：矿物成分：自生碳酸盐矿物，如方解石、白云石、菱铁矿、菱自生碳酸盐矿物，如方解石、白云石、菱铁矿、菱镁矿等；镁矿等；陆源碎屑矿物，如粘土矿物、石英、长石等。陆源碎屑矿物，如粘土矿物、石英、长石等。一般特征一般特征2.2.碳酸盐岩的结构碳酸盐岩的结构碳酸盐岩有三种结构：碳酸盐岩有三种结构：粒屑结构、生物骨架结构、粒屑结构、生物骨架结构、晶粒结构。晶粒结构。一般特征一般特征粒屑结构粒屑结构:有机械沉积
23、作用参与形成的内源沉积岩有机械沉积作用参与形成的内源沉积岩(1)(1)粒屑结构粒屑结构一般特征一般特征(2)(2)生物骨架结构生物骨架结构生物骨架结构：生物骨架结构：造礁生物的骨架与碳酸盐细小晶粒组造礁生物的骨架与碳酸盐细小晶粒组成的结构。成的结构。一般特征一般特征生物礁灰岩生物礁灰岩结晶灰岩结晶灰岩(3)(3)晶粒结构晶粒结构晶粒结构：晶粒结构：纯化学沉积作用形成的碳酸盐经重结晶作纯化学沉积作用形成的碳酸盐经重结晶作用后形成的方解石与白云石镶嵌而成的结构。用后形成的方解石与白云石镶嵌而成的结构。一般特征一般特征3.3.碳酸盐岩的构造碳酸盐岩的构造主要有水平层理、斜层理、波痕等；主要有水平层理、斜层理、波痕等；特有的叠层石与鸟眼构造等。特有的叠层石与鸟眼构造等。一般特征一般特征叠层石叠层石1.1.内碎屑灰岩，内碎屑灰岩，内碎屑内碎屑50%50%的的粒屑灰岩，粒粒屑灰岩，粒屑结构，发育屑结构，发育交错、波状等交错、波状等层面构造，填层面构造，填隙物为泥晶或隙物为泥晶或亮晶胶结物。亮晶胶结物。主要岩石类型主要岩石类型竹叶状灰岩竹叶状灰岩内碎屑结构内碎屑结构2.2.生物碎屑灰岩，生物碎屑灰岩，生物碎屑生物碎屑50%50%的粒屑灰岩，粒屑的粒屑灰岩，粒屑结构。结构。主要岩石类型主要岩石类型生物碎屑灰岩生物碎屑灰岩
