1、第二章第二章 沉积岩的形成及演化沉积岩的形成及演化沉积岩原始物质形成阶段原始物质搬运和沉积阶段沉积物的同生作用和准同生作用阶段沉积物成岩作用阶段沉积岩的后生作用阶段沉积岩形成演化阶段示意图沉积岩形成演化阶段示意图第二章沉积岩成因复杂性的图示一、一、母岩、物源区、风化作用的概念母岩、物源区、风化作用的概念二、风化作用的类型二、风化作用的类型三、三、母岩风化产物的类型母岩风化产物的类型四、四、各种造岩矿物的风化及其影响因素各种造岩矿物的风化及其影响因素五、风化壳的概念五、风化壳的概念六、沉积岩原始物质的其它来源六、沉积岩原始物质的其它来源第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成第二章 第一节
2、母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成 一、母岩、物源区、风化作用的概念一、母岩、物源区、风化作用的概念1.母岩母岩：是供给沉积岩原始物质成分的岩石，主要是：是供给沉积岩原始物质成分的岩石，主要是岩浆岩和变质岩，也包括早已形成的沉积岩岩浆岩和变质岩，也包括早已形成的沉积岩。2.2.物源区（母岩区）物源区（母岩区）：物源（母岩）分布的地区。：物源（母岩）分布的地区。3.3.风化作用风化作用：是地壳表层岩石的一种破坏作用。其原：是地壳表层岩石的一种破坏作用。其原因是环境条件改变使得母岩变得不稳定而发生的碎因是环境条件改变使得母岩变得不稳定而发生的碎裂解体作用，由岩石变为松散风化产物。裂解体作用，由岩
3、石变为松散风化产物。第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成二、风化作用的类型二、风化作用的类型第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成1、物理风化作用2、化学风化作用3、生物风化作用风化作用1、物理风化作用、物理风化作用：指岩石只发生机械破碎的一种作用。：指岩石只发生机械破碎的一种作用。u温度变化，晶体生长，重力作用，水、冰及风的破坏侵蚀作用，都可以使温度变化，晶体生长，重力作用，水、冰及风的破坏侵蚀作用，都可以使岩石和矿物的发生机械破碎，形成岩石和矿物碎屑。岩石和矿物的发生机械破碎，形成岩石和矿物碎屑。第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成第二章 第一
4、节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成（球形风化现象原理图示）（水结冰使岩石裂缝扩大图示）第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成海岸边的波浪侵蚀风化作用海岸边的波浪侵蚀风化作用第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成河流的侵蚀下切作用河流的侵蚀下切作用滨岸带海浪及潮汐的侵蚀作用滨岸带海浪及潮汐的侵蚀作用2、化学风化作用：、化学风化作用：在氧、水和溶于水中的各种酸的作用下，在氧、水和溶于水中的各种酸的作用下，母岩遭受氧化、水解和溶滤等化学变化，使其分解而产生新母岩遭受氧化、水解和溶滤等化学变化，使其分解而产生新物质和新矿物的过程称为化学风化作用。物质和新矿物的过程称为
5、化学风化作用。u既形成新的矿物和新物质，也形成碎屑物质既形成新的矿物和新物质，也形成碎屑物质。化学风化作用包括：化学风化作用包括：第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成3.生物风化作用：生物风化作用：在岩石圈的上部、大气圈的下部和水圈的全在岩石圈的上部、大气圈的下部和水圈的全部，几乎到处都有生物的存在。故生物，特别是微生物，在风部，几乎到处都有生物的存在。故生物，特别是微生物，在风化作用中能起到巨大的作用。生物对岩石的破坏方式既有机械化作用中能起到巨大的作用。生物对岩石的破坏方式既有机械作用，又有化学作用和生物化学作用；既有直接的作用，又有作用，又有化学作用和生物化学作用；既有直
6、接的作用，又有间接的作用。间接的作用。第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成 三、母岩风化作用的产物（三、母岩风化作用的产物（三大类）1 1、碎屑残留物质、碎屑残留物质 主要是指母岩的岩石碎屑和矿物碎屑。主要经机械主要是指母岩的岩石碎屑和矿物碎屑。主要经机械方式搬运和沉积，是陆源碎屑岩的主要物质成分。方式搬运和沉积，是陆源碎屑岩的主要物质成分。2 2、新生成的不溶于水的矿物、新生成的不溶于水的矿物 主要是指在风化作用过程中新生成的粘土矿物以及主要是指在风化作用过程中新生成的粘土矿物以及蛋白石、铝土矿、褐铁矿等。经机械以及化学搬运沉蛋白石、铝土矿、褐铁矿等。经机械以及化学搬运沉积，
7、是粘土岩积，是粘土岩(铝、铁质岩铝、铁质岩)的主要物质成分。的主要物质成分。3 3、溶解物质、溶解物质 主要是化学风化过程中被溶解的那些成分，如主要是化学风化过程中被溶解的那些成分，如 ClCl、S S、CaCa、NaNa、MgMg、K K、以及、以及SiSi、FeFe、AlAl、P P等，主要以化等，主要以化学方式搬运沉积，转移至湖泊和海洋中。学方式搬运沉积，转移至湖泊和海洋中。第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成四、各种造岩矿物的风化产物及其影响因素四、各种造岩矿物的风化产物及其影响因素第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成 矿物的风化稳定性相差很大，一般岩浆
8、晚期形成的矿物稳定矿物的风化稳定性相差很大，一般岩浆晚期形成的矿物稳定性较高，抗风化有力强；岩浆早期形成的矿物抗风化能力较弱。性较高，抗风化有力强；岩浆早期形成的矿物抗风化能力较弱。鲍文反应系列及矿物风化作用的相对稳定性图示鲍文反应系列及矿物风化作用的相对稳定性图示形成温度低高低高抗风化能力第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成1、石英：风化过程中稳定性极高，是碎屑岩中的主要造岩矿物。、石英：风化过程中稳定性极高，是碎屑岩中的主要造岩矿物。2、长石：风化过程中稳定性次于石英，其中钾长石稳定性高于斜、长石：风化过程中稳定性次于石英，其中钾长石稳定性高于斜长石，也是碎屑岩中的主要造岩
9、矿物。长石，也是碎屑岩中的主要造岩矿物。3、云母：风化过程中稳定性较高，其中白云母的抗风化能力高于、云母：风化过程中稳定性较高，其中白云母的抗风化能力高于黑云母，在碎屑岩中常见。黑云母，在碎屑岩中常见。石石 英英长长 石石云母云母第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成4、重矿物：风化稳定性较高的矿物，如石榴石、锆英石、刚玉、重矿物：风化稳定性较高的矿物，如石榴石、锆英石、刚玉、电气石、锡石等重矿物在沉积岩中也有出现。电气石、锡石等重矿物在沉积岩中也有出现。5、橄榄石、辉石、角闪石等：抗风化能力极低，在沉积岩中少见。、橄榄石、辉石、角闪石等：抗风化能力极低，在沉积岩中少见。(在母岩
10、区附近较多在母岩区附近较多)6、碳酸盐矿物如方解石、白云石等：抗风化能力极低，在沉积岩、碳酸盐矿物如方解石、白云石等：抗风化能力极低，在沉积岩中少见。中少见。7、粘土矿物如高岭石、蒙脱石、伊利石、水云母等，在风化带中、粘土矿物如高岭石、蒙脱石、伊利石、水云母等，在风化带中相当稳定。相当稳定。电气石锆石石榴石刚玉橄榄石第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成与母岩矿物中所含元素具有的迁移能力大小有关与母岩矿物中所含元素具有的迁移能力大小有关即是说，凡含有最易迁移和易迁移元素多的岩石和矿物，在地表即是说，凡含有最易迁移和易迁移元素多的岩石和矿物，在地表条件下，因元素的迁移而容易遭受化学
11、风化而破坏。条件下，因元素的迁移而容易遭受化学风化而破坏。与组成岩石的矿物的稳定能力有关与组成岩石的矿物的稳定能力有关第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成与岩石结构的均一程度的细密程度有关与岩石结构的均一程度的细密程度有关 一般结构均一的岩石、粒度细小致密的岩石一般结构均一的岩石、粒度细小致密的岩石(如流纹岩、安如流纹岩、安山岩、凝灰岩、千枚岩、粉砂岩等山岩、凝灰岩、千枚岩、粉砂岩等)抗风化能力较强，在沉积抗风化能力较强，在沉积岩中广泛分布；粒度粗结构不均一的岩石岩中广泛分布；粒度粗结构不均一的岩石(如花岗岩、伟晶岩、如花岗岩、伟晶岩、片麻岩、砾岩、砂砾岩等片麻岩、砾岩、砂砾岩
12、等)抗风化能力较弱，在沉积岩中较少抗风化能力较弱，在沉积岩中较少出现且多发育在砾岩、砂砾岩、粗砂岩中。出现且多发育在砾岩、砂砾岩、粗砂岩中。与风化作用进行的时间和发育的阶段有关与风化作用进行的时间和发育的阶段有关 波雷诺夫将结晶岩的风化过程分为四个阶段，即：波雷诺夫将结晶岩的风化过程分为四个阶段，即：碎屑阶段；饱和硅铝阶段；碎屑阶段；饱和硅铝阶段；酸性硅铝阶段；铝铁土阶段酸性硅铝阶段；铝铁土阶段；在不同的风化作用阶段有不同的风化产物，及各种风化产物在不同的风化作用阶段有不同的风化产物，及各种风化产物的数量比例亦各不相同。的数量比例亦各不相同。第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成
13、第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成 气候条件、地形条件气候条件、地形条件(大地构造条件大地构造条件)和和时间时间等因素对风化作用产物也有重要影响等因素对风化作用产物也有重要影响 气候条件影响风化作用类型和强度。气候条件影响风化作用类型和强度。寒冷气候以物理风化寒冷气候以物理风化(第一阶段第一阶段)为主；为主；温带气候仅可达二三阶段；温带气候仅可达二三阶段；潮湿多雨的热带雨林气候可达四阶段；潮湿多雨的热带雨林气候可达四阶段；构造活动强烈的高山地区常仅达风化的初级阶构造活动强烈的高山地区常仅达风化的初级阶段。段。第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成 五、风化壳五、
14、风化壳 地壳表层岩石风化的产物，除一部分地壳表层岩石风化的产物，除一部分溶解物质流失外，其碎屑残余物质和新生成溶解物质流失外，其碎屑残余物质和新生成的化学残余物质大都残留在原来岩石的表层。的化学残余物质大都残留在原来岩石的表层。这个由风化残余物质组成的地表岩石的表层这个由风化残余物质组成的地表岩石的表层部分，或者说已风化了的地表岩石的表层部部分，或者说已风化了的地表岩石的表层部分，就称为风化壳或风化带。分，就称为风化壳或风化带。风化壳是地壳上升、沉积间断、不整合风化壳是地壳上升、沉积间断、不整合面的重要标志，在形成油气藏方面也具有重面的重要标志，在形成油气藏方面也具有重要价值。要价值。第二章
15、第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成牙哈寒武系古潜山油气藏风化壳岩心照片第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成 六、沉积岩原始物质的其它来源六、沉积岩原始物质的其它来源 1、生物成因的沉积物 2、地下深部来源的沉积物质 3、宇宙来的沉积物 第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成1 1、生物来源的沉积物、生物来源的沉积物最重要的原始物质 分布广泛，数量相当巨大分布广泛，数量相当巨大。可分为可分为：u硬体硬体(内外骨骼内外骨骼)，即各种化石，即各种化石。多为碳酸盐质、硅质、磷质，。多为碳酸盐质、硅质、磷质，是生物成因的无机物；是生物成因的无机物；u软体，即有机质
16、软体，即有机质(碳氢化合物碳氢化合物)。可分为类脂质、氨基化合物、可分为类脂质、氨基化合物、碳水化合物、色素碳水化合物、色素(类叶绿素、类叶红素、类黄朊素等类叶绿素、类叶红素、类黄朊素等)、木、木质质等。大多数有机质参与有机物的循环，部分保存在沉积质质等。大多数有机质参与有机物的循环，部分保存在沉积物中经变化而成不溶性的干酪根、可溶性的烃类及有机酸。物中经变化而成不溶性的干酪根、可溶性的烃类及有机酸。地层中有机质总量约地层中有机质总量约3.83.810101515t,t,主要在泥页中，煤占主要在泥页中，煤占1/6001/600；石油天然气占石油天然气占1/19000.1/19000.u是油气和
17、煤的物质来源，是碳酸盐岩的主要成分之一是油气和煤的物质来源，是碳酸盐岩的主要成分之一。生物。生物活动也可产生碎屑、新生粘土及溶解物质。活动也可产生碎屑、新生粘土及溶解物质。第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成2 2、地下深部来源的沉积物质、地下深部来源的沉积物质是地壳表面局部地区沉积物的重要来源u 深部来源的卤水：沿深断裂流出地表或注入地下的热卤水、温泉、热深部来源的卤水：沿深断裂流出地表或注入地下的热卤水、温泉、热气液等，数量也是可观的，它们对形成某些岩石（如盐岩、硅岩和铁气液等，数量也是可观的，它们对形成某些岩石（如盐岩、硅岩和铁锰岩等）和矿床（如铅、锌等）也有较大的意义。
18、锰岩等）和矿床（如铅、锌等）也有较大的意义。u 受大地构造和板块运动控制，主要分布在板块边缘地带。是火山碎屑受大地构造和板块运动控制，主要分布在板块边缘地带。是火山碎屑岩的主要物质来源，也是许多化学沉积岩的重要物质来源之一。岩的主要物质来源，也是许多化学沉积岩的重要物质来源之一。第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成u火山物质：火山物质：火山爆发作用带到地表火山爆发作用带到地表或水下的火山碎屑物，或水下的火山碎屑物，可直接堆积成火山碎屑可直接堆积成火山碎屑岩，也可以混入正常碎岩，也可以混入正常碎屑沉积岩中。屑沉积岩中。3 3、宇宙来的沉积物、宇宙来的沉积物量少、分布广、意义特殊
19、宇宙空间落在地球上的主要为陨石和尘埃，数量较宇宙空间落在地球上的主要为陨石和尘埃，数量较少但研究意义特殊。少但研究意义特殊。第二章 第一节 母岩的风化作用沉积岩最原始物质的形成第二节碎屑物质的搬运和沉积作用第二章 沉积岩的形成和演化 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用一、搬运与沉积作用的概念一、搬运与沉积作用的概念二、二、搬运与沉积作用的分类搬运与沉积作用的分类三、三、流体的一些基本知识流体的一些基本知识四、碎屑物质在海、湖水体中的搬运和沉积作用四、碎屑物质在海、湖水体中的搬运和沉积作用 五、五、碎屑物质在空气碎屑物质在空气(流流)中的搬运和沉积作用中的搬运和沉积作用六、碎屑物质在冰川中的搬运和
20、沉积作用六、碎屑物质在冰川中的搬运和沉积作用七、正常沉积作用和事件沉积作用七、正常沉积作用和事件沉积作用 一、搬运与沉积的概念一、搬运与沉积的概念 碎屑物质（主要是风化产物中的碎屑物质及新生矿物）在碎屑物质（主要是风化产物中的碎屑物质及新生矿物）在流体的作用下，将随流体发生运动和转移，此现象则称为流体的作用下，将随流体发生运动和转移，此现象则称为“搬搬运运”；在一定条件下，运动的碎屑还会从搬运状态转变为物质；在一定条件下，运动的碎屑还会从搬运状态转变为物质停积状态，此现象则称为停积状态，此现象则称为“沉积沉积”。碎屑物质在最终沉积之前，沉积与搬运总是交替进行的；碎屑物质在最终沉积之前，沉积与搬
21、运总是交替进行的；最终沉积之后也可由于地壳上升、侵蚀基准面下降，使得已沉最终沉积之后也可由于地壳上升、侵蚀基准面下降，使得已沉积下来的碎屑物质重新遭受剥蚀而被搬运积下来的碎屑物质重新遭受剥蚀而被搬运。因此因此，常将搬运常将搬运与沉积作用共同讨论。在搬运和沉积过程与沉积作用共同讨论。在搬运和沉积过程中，碎屑物质仍受到空气、水的作用、受到碰撞及各种地质营中，碎屑物质仍受到空气、水的作用、受到碰撞及各种地质营力的作用，仍在发生破碎、溶解，即搬运和沉积过程中风化作力的作用，仍在发生破碎、溶解，即搬运和沉积过程中风化作用仍在进行。用仍在进行。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用二、搬运和沉积作用的分
22、类二、搬运和沉积作用的分类按控制因素和机理分为：按控制因素和机理分为：机械搬运和沉积；化学搬运和沉积；机械搬运和沉积；化学搬运和沉积；按介质性质分为：按介质性质分为：水的搬运和沉积；水的搬运和沉积；空气空气(风风)的搬运和沉积；的搬运和沉积；冰的搬运和沉积；冰的搬运和沉积；生物的搬运和沉积；生物的搬运和沉积；按搬运沉积的特征及控制因素分为：按搬运沉积的特征及控制因素分为：牵引流牵引流的搬运和沉积的搬运和沉积 按运动特征分为流水、波浪、潮汐的；按运动特征分为流水、波浪、潮汐的；沉积物重力流沉积物重力流的搬运和沉积的搬运和沉积 按介质分为水体的和空气的重力流按介质分为水体的和空气的重力流第二章 第
23、二节 碎屑物质的搬运和沉积作用三、有关流体力学的几个基本概念三、有关流体力学的几个基本概念 1 1、牛顿流体与非牛顿流体、牛顿流体与非牛顿流体 凡服从牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，否则称为非凡服从牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，否则称为非牛顿流体。牛顿流体。牵引流属于牛顿流体，重力流属于非牛顿流体。牵引流属于牛顿流体，重力流属于非牛顿流体。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用 2 2、牵引流和沉积物重力流牵引流和沉积物重力流 、牵引流、牵引流 自然界中常见的河流、海流、潮汐流、气流自然界中常见的河流、海流、潮汐流、气流(风风)等均是牵引流。其特征是：等均是牵引流。其特征是：a)通常属
24、于牛顿流体；多是从高处往低处搬运，但有时也通常属于牛顿流体；多是从高处往低处搬运，但有时也能从低处往高处搬运。能从低处往高处搬运。b)b)牵引流的流动是由介质的动力而产生的，由介质的流动牵引流的流动是由介质的动力而产生的，由介质的流动牵引牵引(推动推动)沉积物动力。或者说，沉积物动力。或者说，由介质的流动而牵引推动沉由介质的流动而牵引推动沉积物运动的流体称为积物运动的流体称为“牵引流牵引流”；c)c)是长时间持续的介质整体的流动，属正常沉积，广泛分是长时间持续的介质整体的流动，属正常沉积，广泛分布于自然界，常见，其流速主要与水面坡度有关系；布于自然界，常见，其流速主要与水面坡度有关系；d)d)
25、搬运沉积物的方式兼有悬移搬运沉积物的方式兼有悬移(载荷载荷)、推移、推移(载荷载荷)()(滑动、滑动、滾动和跳跃滾动和跳跃)，且多以推移载荷，且多以推移载荷(或称床砂载荷或称床砂载荷)为主；为主；e)推力推力（即牵引力）的大小主要取决于流体的流速，推力越（即牵引力）的大小主要取决于流体的流速，推力越大则能搬运的碎屑颗粒越大。大则能搬运的碎屑颗粒越大。而负荷力大小而负荷力大小既取决于流体流量既取决于流体流量也取决于流速，负荷力越大则能搬运的沉积物数量越多。推力也取决于流速，负荷力越大则能搬运的沉积物数量越多。推力大不一定负荷力就大，反之亦然。大不一定负荷力就大，反之亦然。第二章 第二节 碎屑物质
26、的搬运和沉积作用第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用牵引流 、沉积物重力流、沉积物重力流 是自然界中不常见的另一种特征的流是自然界中不常见的另一种特征的流体，有如下基本特征：体，有如下基本特征：a)弥散着大量沉积物的密度较高并与环境介质产生密度差，弥散着大量沉积物的密度较高并与环境介质产生密度差，从而在重力的作用下发生流动的流体，称为从而在重力的作用下发生流动的流体，称为“沉积物重力流沉积物重力流”(是是密度流的一种密度流的一种)；b)b)是一种阵发性的底流，难以发生，难以观测到，一般属于是一种阵发性的底流，难以发生，难以观测到，一般属于事件性沉积的范畴，其流速主要与基底坡度事件性沉积的范
27、畴，其流速主要与基底坡度(密度差、厚度、阻力密度差、厚度、阻力等等)有关；有关；c)搬运沉积物的方式主要是悬移载荷，底载荷的数量很小；搬运沉积物的方式主要是悬移载荷，底载荷的数量很小；d)搬运能力及侵蚀能力十分巨大强烈，其形成需特殊的条件，搬运能力及侵蚀能力十分巨大强烈，其形成需特殊的条件，是碎屑物质从浅水搬运至深湖深海的主要地质营力是碎屑物质从浅水搬运至深湖深海的主要地质营力；e)通常属于非牛顿流体；一般是将碎屑沉积物由浅水通常属于非牛顿流体；一般是将碎屑沉积物由浅水(高处高处)向深水向深水(低处低处)搬运；搬运；f)其它特征其它特征(支撑机制、分类、形成条件、沉积特征等支撑机制、分类、形成
28、条件、沉积特征等)后述。后述。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用海底浊流海底浊流 3、层流、紊流与雷诺数、层流、紊流与雷诺数 自然界任何流体按其流动特点可分为层流和紊流（或称湍流）两自然界任何流体按其流动特点可分为层流和紊流（或称湍流）两种流动形态。种流动形态。层流是一种缓慢流动的流体，流体质点作有条不紊的、平行的线层流是一种缓慢流动的流体，流体质点作有条不紊的、平行的线状运动，彼此不相掺混。紊流是一种充满了漩涡的湍急流动的流体，状运动，彼此不相掺混。紊流是一种充满了漩涡的湍急流动的流体，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
29、，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，彼此互相掺混。彼此互相掺混。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用 4 4、缓流、急流和佛罗德数、缓流、急流和佛罗德数 在明渠水流（类似自然界的河流、海湖浅水环境中的牵在明渠水流（类似自然界的河流、海湖浅水环境中的牵引流）中按流动强度的不同可出现急流、缓流和临界流三种引流）中按流动强度的不同可出现急流、缓流和临界流三种流态，这三种流态的判别标准是佛罗德数流态，这三种流态的判别标准是佛罗德数FrFr。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用Fr1 水流为临界流水流为临界流Fr1 水流为急流，也称为水流为急流，也称为超临界的流动状态
30、超临界的流动状态；代表一；代表一种种水浅流急水浅流急的流动特点。的流动特点。Fr1 水流为水流为缓流，或临界以下缓流，或临界以下的流动，代表一种的流动，代表一种水深水深流缓流缓的情况。的情况。佛罗德数可普遍用于碎屑物质以床沙载荷方式搬运和沉积佛罗德数可普遍用于碎屑物质以床沙载荷方式搬运和沉积过程的解释中。过程的解释中。明渠水流随着流动强度的加大，在床面上会依次出现下列明渠水流随着流动强度的加大，在床面上会依次出现下列床沙形体：无颗粒运动的平坦床沙床沙形体：无颗粒运动的平坦床沙沙纹沙纹沙浪沙浪沙丘沙丘过渡过渡型（或低角度沙丘）型（或低角度沙丘）平坦床沙平坦床沙逆行沙丘逆行沙丘流槽和凹坑。流槽和凹
31、坑。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用缓流和急流下的床沙形态第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用5、碎屑物质在流水中的搬运和沉积碎屑物质在流水中的搬运和沉积(碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积受多种因素的影响和制约，是一个相当复杂的问题)第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用、碎屑物质的搬运方式（两种方式）a、推移搬运（推移载荷）较粗的碎屑（如砾石和砂）大都沿流水的底部呈移动、滚动或跳跃式搬运前进。b、悬浮搬运（悬浮载荷）较细的碎屑（如粉沙和粘土）在流水中常呈悬浮状态搬运。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用、碎屑物质在流水搬运过程中的重大变化
32、在搬运过程中，风化作用将继续进行，搬运距离的增加、搬运时间在搬运过程中，风化作用将继续进行，搬运距离的增加、搬运时间的延长，碎屑的粒度将逐渐减小、圆度和球度将逐渐变好，稳定组分的比的延长，碎屑的粒度将逐渐减小、圆度和球度将逐渐变好，稳定组分的比例将逐渐增加。例将逐渐增加。在沉积过程中，由于不同粒度、不同比重、不同形状及不同成在沉积过程中，由于不同粒度、不同比重、不同形状及不同成分的碎屑沉积时的水流速度不同，沉降速度也各不相同，致使其沉分的碎屑沉积时的水流速度不同，沉降速度也各不相同，致使其沉积的时间先后不同，沉积的场所不同而发生分异。积的时间先后不同，沉积的场所不同而发生分异。这种随流体流速这
33、种随流体流速(或流动强度或流动强度)逐渐降低而按粒度由大至小、按逐渐降低而按粒度由大至小、按比重由重至轻及按形态依次沉积的现象，称为机械沉积分异。比重由重至轻及按形态依次沉积的现象，称为机械沉积分异。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用、碎屑物质在流水搬运及沉积过程中的分异作用砾岩 砂岩 粘土岩矿物按比重分异示意图颗粒按大小分异示意图四、四、碎屑物质在海、湖水体中的搬运和沉积作用碎屑物质在海、湖水体中的搬运和沉积作用 陆地表面流水搬运的碎屑物质，大部分都注入海洋，其次是陆地表面流水搬运的碎屑物质，大部分都注入海洋，其次是湖泊。入海、入湖的碎屑与海湖内自生的碎屑物质均将受到海湖湖泊。入海、入
34、湖的碎屑与海湖内自生的碎屑物质均将受到海湖水的再搬运再沉积。水的再搬运再沉积。引起海洋中碎屑物质搬运和沉积的营力主要是波浪和潮汐，引起海洋中碎屑物质搬运和沉积的营力主要是波浪和潮汐，其次是海流；引起湖泊中碎屑物质搬运和沉积的营力主要是湖浪其次是海流；引起湖泊中碎屑物质搬运和沉积的营力主要是湖浪和湖流。这些流体一般属牵引流的范畴。和湖流。这些流体一般属牵引流的范畴。在海湖水体中还有沉积物重力流，海洋内还有风暴流。在海湖水体中还有沉积物重力流，海洋内还有风暴流。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用1、波浪及其搬运沉积碎屑物质的特征 (1)(1)波浪主要由风引起，又称为风浪。波浪的大小主要取决于
35、风力的大小和吹程的长短。用波长、波高、周期、频率、波速、波能来描述。波浪的运动是波能的传播过程。湖浪小，海浪大，湖浪有停息期，海浪无停息第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用博斯腾湖的湖浪和沙滩(2)(2)在深水区的水面，水质在深水区的水面，水质作圆周运动；振幅随深度作圆周运动；振幅随深度增加而减小；增加而减小；浪基面浪基面(浪底浪底)在风浪在风浪作用下水质点将发生运动，作用下水质点将发生运动，水质点的振幅随深度增加水质点的振幅随深度增加而减小，其振幅趋于零的而减小，其振幅趋于零的水深称为浪基面。水深称为浪基面。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用
36、浪基面(3)(3)在浪基面以上的浅水区，水质点的运动变为椭在浪基面以上的浅水区，水质点的运动变为椭圆，甚而为圆，甚而为往复运动往复运动。与底部沉积物发生相互作用，。与底部沉积物发生相互作用，使沉积物发生搬运与沉积。使沉积物发生搬运与沉积。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用 (4)4)当波浪垂直岸线传播时，波浪对碎屑物质的推力将逐渐当波浪垂直岸线传播时，波浪对碎屑物质的推力将逐渐变化，加之水底坡度和下滑分力的影响，较浅水底的碎屑物总变化，加之水底坡度和下滑分力的影响，较浅水底的碎屑物总体向岸搬运，较深水底的碎屑物总体向海方向搬运，二者的分体向岸搬运，较深水底的碎屑物总体向海方向搬运，二者的
37、分界称为界称为“中立带中立带”。中立带随波浪及基底坡度而变化。中立带随波浪及基底坡度而变化。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用 (5)(5)当波浪垂直岸线传播时，因基底的阻力下部当波浪垂直岸线传播时，因基底的阻力下部水质点的运动速度逐渐减小，波浪可分为图中的几个水质点的运动速度逐渐减小，波浪可分为图中的几个分带：涌浪带、升浪带、破浪带、拍岸浪分带：涌浪带、升浪带、破浪带、拍岸浪(激浪激浪)带、带、冲浪带。破浪带的水头近于垂直跌落，冲刷淘洗作用冲浪带。破浪带的水头近于垂直跌落，冲刷淘洗作用强，沉积物较粗较多；破浪带的位置与波浪及水底坡强，沉积物较粗较多；破浪带的位置与波浪及水底坡度地形有关
38、。度地形有关。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用(6)(6)当波浪传播方向与岸线斜交时，当波浪传播方向与岸线斜交时，可形成复杂的水文系统。可形成复杂的水文系统。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用 碎屑颗粒相应在垂直和平行岸线的方向上运动，其运动路程远碎屑颗粒相应在垂直和平行岸线的方向上运动，其运动路程远大于其运动距离，运动时间大于其运动距离，运动时间 远大于其运动距离，形成成分成熟远大于其运动距离，形成成分成熟度和结构成熟度均很好的海滩沉积物。度和结构成熟度均很好的海滩沉积物。第二章 第二节 碎屑物质的
39、搬运和沉积作用综上述，波浪搬运沉积的特征是综上述，波浪搬运沉积的特征是：波浪主要因风力产生，海浪大而强，湖浪较小而弱，是常见牵波浪主要因风力产生，海浪大而强，湖浪较小而弱，是常见牵引流类型，平均速度和粒径等是控制搬运和沉积的主要因素；引流类型，平均速度和粒径等是控制搬运和沉积的主要因素；只影响只影响浪基面浪基面以上的浅水区的沉积物，浪基面与波长有关以上的浅水区的沉积物，浪基面与波长有关(一般一般以半波长为浪基面的深度以半波长为浪基面的深度)；波浪的水流系统十分复杂，一般均属紊流波浪的水流系统十分复杂，一般均属紊流(Re(Re大大)，常可达上部，常可达上部流态流态(Fr1),(Fr1),搬运及磨
40、蚀能力很强；搬运及磨蚀能力很强；细小碎屑物质常被波浪向深海搬运，粗碎屑常向浅水向海岸搬细小碎屑物质常被波浪向深海搬运，粗碎屑常向浅水向海岸搬运，同时还经平行岸线搬运，运动轨迹常为之字形；运，同时还经平行岸线搬运，运动轨迹常为之字形；波浪总体上是往复流动，运距远远小于其搬运路程，磨蚀和分波浪总体上是往复流动，运距远远小于其搬运路程，磨蚀和分异作用强而彻底，砂砾的成熟度常很高；异作用强而彻底，砂砾的成熟度常很高；主要形成砂砾的沉积，泥质常难于在波浪中沉积主要形成砂砾的沉积，泥质常难于在波浪中沉积(特殊情况例特殊情况例外外)。沉积物粒径明显在破浪带最粗，向海明显地渐细。沉积物粒径明显在破浪带最粗，向
41、海明显地渐细。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用2 2、潮汐及其搬运与沉积作用、潮汐及其搬运与沉积作用1)1)大洋潮汐是由月球、太阳与地球的相对运动的大洋潮汐是由月球、太阳与地球的相对运动的引潮力引潮力所产生的全球性所产生的全球性海面的周期性的升与降的波动。海面的周期性的升与降的波动。海水面的升高称涨潮，达高潮位时不涨不落称停潮，水位下降称退海水面的升高称涨潮，达高潮位时不涨不落称停潮，水位下降称退(落落)潮，达低水位称平潮。高低潮位差称潮，达低水位称平潮。高低潮位差称“潮差潮差”。2)2)因潮位差异形成水面坡度并导致海水侧向流动称因潮位差异形成水面坡度并导致海水侧向流动称潮流潮流。在广
42、海中，一。在广海中，一个潮汐周期内的潮流的速度与方向时刻都发生有规律的变化；在近岸地带因地个潮汐周期内的潮流的速度与方向时刻都发生有规律的变化；在近岸地带因地形的限制大致对在垂直岸线的主向上作往复运动。与大洋相连通的水体才有潮形的限制大致对在垂直岸线的主向上作往复运动。与大洋相连通的水体才有潮汐运动汐运动(即湖泊无潮汐即湖泊无潮汐)。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用钱塘江大潮形成原因及大潮景观钱塘江大潮形成原因及大潮景观3)潮汐周期的长短和潮差的大小与天体运动及当地地形潮汐周期的长短和潮差的大小与天体运动及当地地形等因素有关。按周期长，可分为全日
43、潮、半日潮、和不规则等因素有关。按周期长，可分为全日潮、半日潮、和不规则潮；按潮差的大小可分为大、中、小潮差；潮；按潮差的大小可分为大、中、小潮差；第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用 4)由于天体相对位置的变化、地形、风向及柯氏力的影响，由于天体相对位置的变化、地形、风向及柯氏力的影响，潮汐及潮流明显表现出潮汐及潮流明显表现出“日不等量日不等量”和和“月不等量月不等量”的变化：的变化：在一个太阴日内涨潮流与退潮流的流速与潮位不相等；在一个太阴日内涨潮流与退潮流的流速与潮位不相等；潮流为非对称的双向流，即不潮流与次潮流分异，涨潮潮流为非对称的双向流，即不潮流与次潮流分异，涨潮流与退潮流在空
44、间流与退潮流在空间(通道通道)分离；分离；在一个太阴月内潮流与在一个太阴月内潮流与潮位不等，即有大潮小潮之潮位不等，即有大潮小潮之别；别；5)5)潮流的速度一般较潮流的速度一般较(波浪的流速波浪的流速)小，周期长，小，周期长，能量较能量较(波浪波浪)低，但在潮汐低，但在潮汐通道、入潮口、河中湾等地通道、入潮口、河中湾等地其流速、能量可达很高的数其流速、能量可达很高的数量；量；第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用 6)主要搬运和沉积浅水底部的沉积物，可向海也可向陆主要搬运和沉积浅水底部的沉积物，可向海也可向陆搬运碎屑物质，但作用范围比波浪更广阔；搬运碎屑物质，但作用范围比波浪更广阔；在浅海和
45、波浪作用微弱的滨岸带，潮汐是搬运和堆积沉在浅海和波浪作用微弱的滨岸带，潮汐是搬运和堆积沉积的主要地质营力，既有砂质沉积也可形成泥质沉积。积的主要地质营力，既有砂质沉积也可形成泥质沉积。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用风暴浪及其沉积特征：风暴浪及其沉积特征：(1)(1)属于阵发性事件性的搬运与沉积；属于阵发性事件性的搬运与沉积；(2)(2)波长特长、浪基面深度特别大，特称波长特长、浪基面深度特别大，特称“风暴浪基面风暴浪基面”，其最深可达其最深可达200m200m左右。左右。(3)(3)风暴浪基面之上风暴浪基
46、面之上(原正常浪基面附近，含浅海底及滨岸原正常浪基面附近，含浅海底及滨岸带带)的沉积物被冲刷，形成侵蚀面，并有粗碎屑充填。的沉积物被冲刷，形成侵蚀面，并有粗碎屑充填。(4)(4)是将浅水及岸上粗碎屑搬运至浅海的主要营力，可将碎是将浅水及岸上粗碎屑搬运至浅海的主要营力，可将碎屑物质向海方向搬运至十甚至上百公里，继续向下流动可变成屑物质向海方向搬运至十甚至上百公里，继续向下流动可变成深海浊流。深海浊流。(5)(5)正常浪基面和风暴浪基面之间以碎屑沉积为主，其具有正常浪基面和风暴浪基面之间以碎屑沉积为主，其具有牵引流和重力流两种流体机制的沉积特征。牵引流和重力流两种流体机制的沉积特征。(6)(6)风
47、暴浪平息后，又转入了正常沉积作用风暴浪平息后，又转入了正常沉积作用(滨岸带难保存滨岸带难保存)，一般以细粒悬浮物质沉积作用为主，故风暴流属牵引流和重力一般以细粒悬浮物质沉积作用为主，故风暴流属牵引流和重力流的过渡沉积类型。流的过渡沉积类型。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用3 3、碎屑物质在风暴波浪中的搬运与沉积、碎屑物质在风暴波浪中的搬运与沉积第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用含砾砂岩和泥岩风暴沉积远滨浪控滨岸均质石英砂岩下临滨临滨塔里木盆地塔中4井石炭系东河砂岩段上部沉积相精细描述剖面图五、碎屑物质
48、在空气五、碎屑物质在空气(流流)中的搬运和沉积中的搬运和沉积 在干旱地区，风是搬运及沉积碎屑物质最主要在干旱地区，风是搬运及沉积碎屑物质最主要的地质营力。有如下特征：的地质营力。有如下特征：1 1、空气的密度比水小得多，在同样的速度下，、空气的密度比水小得多，在同样的速度下，风的搬运能力约为流水的风的搬运能力约为流水的1 1300300。一般情况下，风。一般情况下，风只能搬运较细粒的碎屑物质，如砂以下的碎屑；只只能搬运较细粒的碎屑物质，如砂以下的碎屑；只有在特大的风暴时，才能搬运砂和砾石（飞砂走有在特大的风暴时，才能搬运砂和砾石（飞砂走石）。石）。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用 2
49、2、由于空气的密度较小，所以碎屑物质在搬运过程中，、由于空气的密度较小，所以碎屑物质在搬运过程中，对地面的岩石、物体及被运的沉积物有很强的碰撞和磨蚀作用。对地面的岩石、物体及被运的沉积物有很强的碰撞和磨蚀作用。无化学变化，一般不搬运沉积化学物质。无化学变化，一般不搬运沉积化学物质。常会形成一些特殊的景观，特殊的结构常会形成一些特殊的景观，特殊的结构(颗粒圆度都比较颗粒圆度都比较好，颗粒出现表面好，颗粒出现表面“霜状霜状”，风成棱石、风蚀地貌）。，风成棱石、风蚀地貌）。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用风蚀地貌 3 3、在正常地面风力条件下，三种搬运方式中以跳跃为主在正常地面风力条件下，三
50、种搬运方式中以跳跃为主（约占（约占7070 8080），其次蠕动（），其次蠕动（2020），而悬浮很少），而悬浮很少（1010）。三种搬运方式可相互转化。）。三种搬运方式可相互转化。第二章 第二节 碎屑物质的搬运和沉积作用 4 4、在一般情况下搬运方式与粒度之间关系相当恒定。跳跃、在一般情况下搬运方式与粒度之间关系相当恒定。跳跃颗粒一般小于颗粒一般小于0.5mm0.5mm，尤其细砂（，尤其细砂（0 01 10 03mm3mm）跳动得最为活）跳动得最为活跃；蠕动颗粒都在跃；蠕动颗粒都在0 05 5到到2 23mm3mm之间，更大的颗粒一般就留在之间，更大的颗粒一般就留在原地不动；小于原地不动；小
