沉积岩的形成过程和机制

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1、沉积岩的形成过程和机制沉积岩的形成过程一般可以分为先成岩石的破坏（风化作用和剥蚀作用）、搬运作用、沉积作用和硬结成岩作用等几个互相衔接的阶段。但这些作用有时是错综复杂和互为因果的，如岩石风化提供剥蚀的条件，而岩石被剥蚀后又提供继续风化的条件；风化、剥蚀产物提供搬运的条件，而岩石碎屑在搬运中又可作为进行剥蚀作用的“武器”；物质经搬运而后沉积，而沉积物又可受到剥蚀破坏重新搬运，等等。1、风化作用：地壳表层岩石（母岩）在大气、水、生物、冰川等地质营力的作用下，使得岩石松散、破碎、分解的地质作用。其产物为各种岩石碎屑、矿物碎屑、生物碎屑和溶解物质。1）物理风化：主要发生机械破碎，而化

2、学成分不改变的风化作用。主要影响因素有：温度变化、晶体生长、重力作用、生物的生活活动（人类活动）、水、冰及风的破坏作用。物理风化总趋势是使母岩崩解，产生不同尺度岩石碎屑和矿物碎屑。2）化学风化：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，使其分解而产生新矿物的过程。主要影响因素：水、二氧化碳、有机酸等。化学风化总趋势：不仅使母岩破碎，而且使其矿物成分和化学成分发生本质的改变，同时在表生条件下形成粘土物质、各种氧化物和化学沉淀物质如：各种粘土矿物,赤铁矿、褐铁矿、铝土矿、煫石（SiO2)等氧化物及碳酸盐矿物等。3）生物风化：在岩石圈的上部、大气圈的下

3、部和水圈的全部,几乎到处都有生物存在。因此生物，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作用，又有化学作用和生物化学作用；既有直接的作用，也有间接的作用。主要影响因素有细菌、O2、CO2、有机酸。生物风化途径：氧化还原反应、吸附作用、络合物作用。2、搬运与沉积作用沉积物发生的搬运和沉积的地质营力：主要是流动水和风为主，其次是冰川、重力和生物。由于沉积物性质的差异，常见的搬运方式有：机械搬运和沉积、化学搬运和沉积、生物搬运和沉积。1）机械搬运和沉积：A．流水的机械搬运和沉积作用。流水把处于静止状态的碎屑物质开始搬运走所需要的流速叫做开始搬运流速，开

4、始搬运流速要大于继续搬运业已处于搬运状态的碎屑物质所需的流速，即继续搬运流速。一般来说，开始搬运流速要大于继续搬运流速。B．空气的搬运与沉积作用。只能搬运碎屑颗粒，搬运能力小，以跳跃搬运形式为主且受地形和地物影响大。C．冰川的搬运与沉积作用。流动方式是塑性流动和滑动，搬运能力巨大；搬运对象为碎屑颗粒，沉积位置在雪线以下——冰渍物，经流水改造，形成冰水沉积。1）化学搬运和沉积：A．胶体的搬运与沉积作用。由于胶体自身的特点，当其处于稳定状态时，就是胶体的搬运状态；当条件发生变化，胶体失去稳定性时，胶体发生凝絮作用，即沉积作用。B．真溶液的搬运与沉积作用。可溶物质的溶解与沉淀作用主

5、要取决于溶解度；溶液中的某种物质浓度达到过饱和，则发生沉淀作用（沉积）；反之，则发生溶解作用（搬运）。2）生物的搬运和沉积：生物的搬运作用既可是物理方式也可是化学方式，生物沉积作用包括生物遗体的沉积和生物化学沉积。前者指生物死亡后，其骨骼、硬壳堆积形成磷质岩、硅质岩和碳酸盐岩等；后者指生物在新陈代谢中引起周围介质物理化学条件的变化，从而引起某些物质的沉淀。3、成岩作用岩石的风化剥蚀产物经过搬运、沉积而形成松散的沉积物，这些松散沉积物必须经过一定的物理、化学以及其他的变化和改造，才能形成固结的岩石。这种由松散沉积物变为坚固岩石的作用叫做成岩作用。广义的成岩作用还包括沉积过程中以

6、及固结成岩后所发生的一切变化和改造。1）压固作用。在沉积物不断增厚的情况下，下伏沉积物受到上覆沉积物的巨大压力，使沉积物孔隙度减少，体积缩小，密度加大，水分排出，从而加强颗粒之间的联系力，使沉积物固结变硬。这种作用对粘土岩的固结有更显著的作用，其孔隙度可以由80％减少到20％。同时，上覆岩石的压力使细小的粘土矿物形成定向排列，从而常使粘土岩具有清晰薄层层理。2）脱水作用。在沉积物经受上覆岩石强大压力的同时，温度也逐渐增高，在压力和温度的共同作用下，不仅可以排出沉积物颗粒间的附着水，而且还使胶体矿物和某些含水矿物产生失水作用而变为新矿物，例如SiO2·nH2O（蛋白石）变成玉髓

7、（SiO2），Fe2O3·nH2O（褐铁矿）变为赤铁矿（Fe2O3），石膏（CaSO4·2H2O）变为硬石膏（CaSO4）等。矿物失水后，一方面使沉积物体积缩小，另方面使其硬度增大。3）胶结作用。沉积物中有大量孔隙，在沉积过程中或在固结成岩后，其中被矿物质所填充，从而将分散的颗粒粘结在一起，称为胶结作用。最常见的胶结物有硅质（SiO2）、钙质（CaCO3）、铁质（Fe2O3）、粘土质、火山灰等。这些胶结物质可以来自沉积物本身，也可以是由地下水带来的。砾和砂等经胶结作用可形成砾岩、砂岩，所以胶结作用是碎屑