沉积岩的形成与演化1李建明

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1、第二章沉积岩的形成及演化Formationandevolutionofsedimentaryrocks第一节母岩的风化作用——沉积岩最原始物质的形成Weatheringofsourcerocks——formationofthemostprimitivematerialsofsedimentaryrocks一、风化作用的概念风化作用（weathering）是地壳最表层的岩石在温度变化、大气、水、生物等因素的作用下，发生机械破碎和化学变化的一种作用。风化作用是地壳表层岩石的一种破坏作用。风化作用按其性质可分为三种类型：物理风化作用（physicalweatherin

2、g）化学风化作用（chemicalweathering）生物风化作用（biologicalweathering）二、各种造岩矿物的风化及其产物石英（quartz）：主要的造岩矿物，在风化作用中稳定性极高，它几乎不发生化学溶解作用，一般只发生机械破碎作用。Weatheringandproductsofvariousrock-formingminerals矿物—在一定的地质和物理化学条件下处于相对稳定的自然元素的单质或它们的化合物，它们是岩石和矿石的组成单位，其成分和结构比较均一，具有一定的形态、物理性质和化学性质，并呈各种物态出现的自然体长石（feldspar

3、）：稳定性次于石英，风化稳定性由高到低的顺序是：钾长石、多钠的酸性斜长石、中性斜长石、基性斜长石。K[AlSi3O3](钾长石)K<1Al2[(Si，Al)4O10][OH]2·nH2O(水白云母)Al4[Si4O10][OH]8(高岭石)SiO2·nH2O(蛋白石)/Al2O3·nH2O(铝土矿)最先析出的成分是钾，其次是硅，最后才是铝云母（mica）：白云母抗风化能力较强白云母在风化过程中，主要是析出钾和加入水，先变成水白云母，最后变为高岭石黑云母的抗风化能力比白云母差得多。黑云母遭受风化后，钾、镁等成分首先析出，同时加入水，转变为蛭石、绿泥石、褐铁矿等

4、橄榄石、辉石、角闪石等镁硅酸盐矿物抗风化能力低。这些矿物在风化产物中保留较少，故在沉积岩中较少见。各种粘土矿物（如高岭石、蒙脱石、水云母等）在风化带中相当稳定。各种碳酸盐矿物如方解石、白云石等，风化稳定性甚小，极易溶于水并顺水转移。各种硫酸盐矿物(如石膏、硬石膏)、硫化物矿物(如黄铁矿)、卤化物矿物(如石盐)等，风化稳定性最低，最易溶于水，呈溶液状态流失走。重矿物（heavymineral）：风化稳定性的差别很大，如锆石、金红石、电气石等较稳定，为沉积岩中常见的稳定重矿物。影响造岩矿物风化稳定性的因素与它们的结晶温度有关在岩浆岩的主要造岩矿物中，橄榄石

5、结晶温度最高，其风化稳定性最低，最易被风化破坏掉。辉石、角闪石、黑云母的结晶温度依次降低，而它们的风化稳定性却依次增高。基性斜长石、中性斜长石、酸性斜长石、钾长石的结晶温度也依次降低，它们的风化稳定性也依次增高。石英的结晶温度最低，故其搞风化能力最强。影响造岩矿物风化稳定性的因素与其化学成分的化学活泼性（主要是在水中的溶解能力）有关与其晶体构造特征及化学键强度有关三、各种岩石的风化及其产物岩石是矿物的集合体，因此岩石的风化及其产物主要由组成它的矿物的风化情况决定的。Weatheringandproductsofvariousrocks花岗岩的风化及其产物中性

6、和碱性侵入岩的风化情况大体与花岗质岩石相似基性和超基性侵入岩主要由较易风化的橄榄石、辉石、基性斜长石组成，远比花岗质岩石易风化火山岩及火山碎屑岩由于含有相当多的甚至大量的玻璃质或火山灰，故其风化速度相当快沉积岩的风化情况比较简单，其中以蒸发岩最易溶解、最易风化，碳酸盐岩次之，粘土岩、石英砂岩、硅岩等最难风化四、母岩风化过程中元素的转移顺序及母岩风化的阶段性Transportationsequenceofelementsinthecourseofweatheringofsourcerocks，andstagesofweathering1、风化过程中元素的析出顺序母

7、岩在化学风化过程中表现为某些元素的淋滤分散和另外一些元素的残积富集两个方面。各种元素在特定的风化条件下迁移能力是不一样的，因而造成各种元素按一定顺序从母岩中分离出来——即元素的风化分异。前苏联学者雷波诺夫(1934)首先根据河水中元素的含量与该河流域的岩石中相应元素的含量相比较的办法，了解各种元素迁移的相对活动性，并得出了元素迁移序列。岩浆岩平均化学成分与流经该地区的河流流水溶解物质平均化学成分的对比彼列尔曼(1955)在雷波诺夫的研究基础上提出了水迁移系数—Kx，用来衡量元素在风化带中的迁移能力。Kx==其中：mx——x元素在河水中的含量(mg/l)a——河水

8、中矿物残渣总量(mg/l