外力地质作用与沉积岩.pdf

1、外力地质作用与沉积岩外力地质作用外力地质作用 沉积岩的特征沉积岩的特征 常见沉积岩常见沉积岩第一节第一节 外力地质作用外力地质作用地球的外圈：地球的外圈：大气圈、水圈大气圈、水圈和生物圈和生物圈。外力地质作用的定义外力地质作用的定义:大气、水和生物在太阳辐射能、重力大气、水和生物在太阳辐射能、重力能和日月引力能的影响下产生的动力，对能和日月引力能的影响下产生的动力，对地表所进行的各种作用。地表所进行的各种作用。能量来源：能量来源：地球外部地球外部作用范围：作用范围：地表地表结果：结果：减小地表起伏、夷平高差。减小地表起伏、夷平高差。地表是外力地质作用的主要场所地表是外力地质作用的主要场所1 1

2、、大气、大气氧气：氧气：氧化作用；生命存在。氧化作用；生命存在。风：风：热和水气传送；形成沙漠；波浪和洋流。热和水气传送；形成沙漠；波浪和洋流。二氧化碳：二氧化碳：植物体；温室效应；岩石风化。植物体；温室效应；岩石风化。一、引起外力地质作用的因素一、引起外力地质作用的因素72 2、水、水8化学物质：化学物质：形成碳酸盐岩和盐类矿产。形成碳酸盐岩和盐类矿产。搬运介质：搬运介质：河流、湖泊、海洋。河流、湖泊、海洋。生命存在：生命存在：生命的摇篮，影响地表生物生命的摇篮，影响地表生物界分布。界分布。9生物圈：生物圈：广泛分布于大陆和海洋。广泛分布于大陆和海洋。沉积矿产：沉积矿产：形成煤炭、石油、天然

3、气。形成煤炭、石油、天然气。溶解和沉积：溶解和沉积：生物活动改变介质的化学生物活动改变介质的化学性质。性质。气候：气候：植物的光合作用消耗二氧化碳。植物的光合作用消耗二氧化碳。3 3、生物、生物10生生 物煤和石油物煤和石油煤煤石石油油11二、引起外力地质作用的能源二、引起外力地质作用的能源能量来源：能量来源：地球外部地球外部。太阳辐射能：太阳辐射能：大气循环、水的运动及生命大气循环、水的运动及生命活动的动力来源。活动的动力来源。重力能：重力能：如流水、冰川等；如流水、冰川等；日月引力能：日月引力能：潮汐现象。潮汐现象。12三、外力地质作用类型三、外力地质作用类型1 1、风化作用、风化作用2

4、2、剥蚀作用、剥蚀作用3 3、搬运作用、搬运作用4 4、沉积作用、沉积作用5 5、成岩作用、成岩作用131、风、风 化化 作作 用用暴露在地表的大部分岩石，由于处在与暴露在地表的大部分岩石，由于处在与其形成时不同的物理化学条件，在富含氧、其形成时不同的物理化学条件，在富含氧、二氧化碳和水环境中，整块岩石二氧化碳和水环境中，整块岩石在原地在原地发生发生破碎，或其成分发生变化，最终使坚硬岩石破碎，或其成分发生变化，最终使坚硬岩石变成松散的碎屑和土壤。变成松散的碎屑和土壤。142、剥、剥 蚀蚀 作作 用用岩石在流水、冰川、风、波浪和海岩石在流水、冰川、风、波浪和海流等外动力作用下，松散的岩石碎屑从流

5、等外动力作用下，松散的岩石碎屑从高处向低处移动的作用过程。包括岩石高处向低处移动的作用过程。包括岩石转变为疏松状态的风化过程和把风化破转变为疏松状态的风化过程和把风化破碎物移去的搬运过程。碎物移去的搬运过程。剥蚀作用的剥蚀作用的结果结果：是消除凸地。按外：是消除凸地。按外营力的性质可分为水蚀、冰蚀、浪蚀、营力的性质可分为水蚀、冰蚀、浪蚀、风蚀、潜蚀等。风蚀、潜蚀等。153、搬、搬 运运 作作 用用风化产物：风化产物：碎屑物质、粘土物质与溶解物质。碎屑物质、粘土物质与溶解物质。搬运营力：搬运营力：流水、风、冰川、重力等。流水、风、冰川、重力等。搬运方式：搬运方式：决定于风化产物性质。碎屑物质、决

6、定于风化产物性质。碎屑物质、粘粘土物质以机械方式搬运；溶解物质以胶体溶液和真土物质以机械方式搬运；溶解物质以胶体溶液和真溶液化学方溶液化学方 式搬运。式搬运。16搬搬 运运 介介 质水质水 和和 风风174、沉、沉 积积 作作 用用碎屑物质碎屑物质在搬运过程中在搬运过程中由于流速减小由于流速减小和重力作用，和重力作用，颗粒就会发生颗粒就会发生沉积。沉积。沉积因素：沉积因素：颗粒形状、比重、含沙量，等。颗粒形状、比重、含沙量，等。18机机 械械 沉沉 积积 作作 用用“黄金”海岸黄金”海岸河中的砾石河中的砾石19Al2O3、Fe2O3、MnO2、SiO2难溶于水，难溶于水，以胶体溶液方式搬运；以

7、胶体溶液方式搬运；Ca、Mg、Na、K 等元素的氯化物与硫等元素的氯化物与硫酸盐，呈真溶液搬运。酸盐，呈真溶液搬运。沉积与否主要决定于溶解度，溶解度小沉积与否主要决定于溶解度，溶解度小的物质先沉淀。还受介质、的物质先沉淀。还受介质、pH值、值、Eh值、值、温度、压力及生物作用等因素影响。温度、压力及生物作用等因素影响。化化 学学 沉沉 积积 作作 用用20化化 学学 沉沉 积积 作作 用用岩盐岩盐(Halite)-Searles Lake,California,USA硬石膏硬石膏(Anhydrite)21生生 物物 沉沉 积积 作作 用用5、成岩作用、成岩作用压实（固）作用压实（固）作用胶结作

8、用胶结作用（只发生在碎屑沉积物中只发生在碎屑沉积物中）重结晶作用重结晶作用新矿物生长新矿物生长松散沉积物松散沉积物23压压 实实 作作 用用(Compaction)上覆水体和沉积物压力作用下，沉积物上覆水体和沉积物压力作用下，沉积物不断排出水分、体积缩小、孔隙度降低。不断排出水分、体积缩小、孔隙度降低。24胶胶 结结 作作 用用(Cementation)经压实作用沉积物中仍存在少量孔隙，经压实作用沉积物中仍存在少量孔隙，孔隙溶液中沉淀的矿物质孔隙溶液中沉淀的矿物质(胶结物胶结物)将松散沉积将松散沉积物粘结成坚硬岩石。物粘结成坚硬岩石。25胶胶 结结 作作 用用(Cementation)26胶结

9、物成分及胶结类型胶结物成分及胶结类型胶结物成分：硅质胶结物成分：硅质(SiO2)；铁质；铁质(Fe2O3)；钙；钙质质(CaCO3)；泥质；泥质(粘土矿物粘土矿物)，等。，等。27胶结类型胶结类型基底式胶结：基底式胶结：被胶结颗粒彼此相距较远，互不接触而“漂浮”在胶结物被胶结颗粒彼此相距较远，互不接触而“漂浮”在胶结物背景中。背景中。孔隙式胶结孔隙式胶结沉积物为颗粒支撑，胶结物分布在粒间孔内，。沉积物为颗粒支撑，胶结物分布在粒间孔内，。接触式胶结接触式胶结（新月型胶结）（新月型胶结）沉积物也为颗粒支撑，但胶结物只分布在颗粒之间的接沉积物也为颗粒支撑，但胶结物只分布在颗粒之间的接触点附近，粒间孔

10、内部仍是未被充填的孔隙。触点附近，粒间孔内部仍是未被充填的孔隙。28重结晶作用重结晶作用(Recrystallization)矿物组分以溶解再沉淀或固体扩散方矿物组分以溶解再沉淀或固体扩散方式，使细小晶体集结成粗大晶粒的过程。式，使细小晶体集结成粗大晶粒的过程。第二节第二节 沉积岩的特征沉积岩的特征30沉积岩，又称为水成岩。是在沉积岩，又称为水成岩。是在地表不太深的地方，将其他岩石的地表不太深的地方，将其他岩石的风化产物和一些火山喷发物，经过风化产物和一些火山喷发物，经过压密固结、脱水、胶结及重结晶作压密固结、脱水、胶结及重结晶作用形成的岩石。在地表，有用形成的岩石。在地表，有75%的的岩石是

11、沉积岩，但整个岩石圈，沉岩石是沉积岩，但整个岩石圈，沉积岩只占积岩只占 5%。定义定义31一、沉积岩的成分一、沉积岩的成分（一）化学成分（一）化学成分（二）矿物成分（二）矿物成分（二）矿物成分（二）矿物成分沉积岩的矿物成分有沉积岩的矿物成分有160160多种，但最常见的不多种，但最常见的不过一、二十种，其中包括：过一、二十种，其中包括：1.1.碎屑矿物碎屑矿物：石英、长石、白云母等原生矿物石英、长石、白云母等原生矿物2.2.粘土矿物：粘土矿物：高岭石、蒙脱石次生矿物。高岭石、蒙脱石次生矿物。3.3.化学和生物成因矿物化学和生物成因矿物 方解石、白云石、铁锰方解石、白云石、铁锰氧化物（各种铁矿等

12、）、石膏、磷酸盐矿物等氧化物（各种铁矿等）、石膏、磷酸盐矿物等（从溶液或胶体溶液中沉淀出来的（从溶液或胶体溶液中沉淀出来的或经生物作用形成的矿物）。或经生物作用形成的矿物）。二、二、沉积岩的结构沉积岩的结构沉积岩的结构是指沉积岩组成物质的形状、沉积岩的结构是指沉积岩组成物质的形状、大小和结晶程度。它又可分为大小和结晶程度。它又可分为碎屑结构、碎屑结构、泥质结构、泥质结构、结晶结构、结晶结构、生物结构生物结构这些结构是把沉积岩划分为碎屑岩类、粘土这些结构是把沉积岩划分为碎屑岩类、粘土岩类、化学和生物化学岩类的重要依据。岩类、化学和生物化学岩类的重要依据。36碎屑结构泥质结构结晶结构生物结构砾状结

13、构砾状结构粗砂结构粗砂结构中砂结构中砂结构粉砂质结构粉砂质结构碎屑粒径碎屑粒径2mm。碎屑粒径碎屑粒径0.25-0.5mm碎屑粒径碎屑粒径0.0050.05mm由粒径由粒径0.005mm的粘土矿物颗粒组成，是的粘土矿物颗粒组成，是泥岩、页岩等粘土岩的主要结构。泥岩、页岩等粘土岩的主要结构。由溶液中沉淀或经重结晶所形成的结构。由溶液中沉淀或经重结晶所形成的结构。由生物遗体或碎片所组成，如贝壳由生物遗体或碎片所组成，如贝壳结构、珊瑚结构等。结构、珊瑚结构等。岩石中有岩石中有50%以上以上的碎屑颗粒被胶结的碎屑颗粒被胶结物所胶结，是沉积物所胶结，是沉积岩特有的结构岩特有的结构碎屑粒径碎屑粒径0.5-

14、2mm。细砂结构细砂结构碎屑粒径碎屑粒径0.05-0.25mm沉积岩的结构沉积岩的结构37碎屑结构碎屑结构泥质结构泥质结构结晶状结构结晶状结构生物结构生物结构硅质硅质胶结成分为石英及其他二氧化硅，胶结成分为石英及其他二氧化硅，颜色浅，强度高。颜色浅，强度高。铁质铁质钙质钙质泥质泥质胶结成分为铁的氧化物及氢氧胶结成分为铁的氧化物及氢氧化物。颜色深，呈红色，强度化物。颜色深，呈红色，强度仅次于硅质胶结。仅次于硅质胶结。胶结成分为碳酸钙一类的物质。胶结成分为碳酸钙一类的物质。颜色浅，强度低，具可溶性。颜色浅，强度低，具可溶性。胶结成分为粘土。胶结松散，胶结成分为粘土。胶结松散，强度低，易湿软、风化。

15、强度低，易湿软、风化。碎碎屑屑结结构构的的胶胶结结物物三、沉积岩的构造三、沉积岩的构造沉积岩在沉积过程中，或在沉积岩形成后的沉积岩在沉积过程中，或在沉积岩形成后的各种作用影响下，使其各种物质成分形成特有各种作用影响下，使其各种物质成分形成特有的空间分布和排列方式，称为沉积岩的构造。的空间分布和排列方式，称为沉积岩的构造。它不仅构成沉积岩的重要宏观特征，而且还它不仅构成沉积岩的重要宏观特征，而且还可据以恢复沉积岩的形成环境。可据以恢复沉积岩的形成环境。（一）层理构造（一）层理构造沉积岩在沉积过程中，由于气候、季节等周沉积岩在沉积过程中，由于气候、季节等周期性变化，必然引起搬运介质如水的流向、水量

16、期性变化，必然引起搬运介质如水的流向、水量的大小等变化，从而使搬运物质的数量、成分、的大小等变化，从而使搬运物质的数量、成分、颗粒大小、有机质成分的多少等也发生变化，甚颗粒大小、有机质成分的多少等也发生变化，甚至出现一定时间的沉积间断，这样就会使沉积物至出现一定时间的沉积间断，这样就会使沉积物在垂直方向由于成分、颜色、结构的不同，而形在垂直方向由于成分、颜色、结构的不同，而形成层状构造，总称为成层状构造，总称为层理构造。层理构造。概念概念指由沉积物的指由沉积物的颗粒形状颗粒形状、大小大小、成成分分、颜色颜色等等沿垂向的变化沿垂向的变化而显示出来的而显示出来的成层成层现现象象。层与层层与层的差异

17、，是由于的差异，是由于不同时期不同时期沉积作用沉积作用的，环境及性质的的，环境及性质的变化变化而造成的，每一层为同而造成的，每一层为同时、同沉积条件下形成的，所以表现为时、同沉积条件下形成的，所以表现为层内的层内的均一性均一性，而层间由于条件变化，表现为，而层间由于条件变化，表现为层间差层间差异性异性。层层 理理 类类 型型水平层理水平层理交错层理交错层理波状形态对称或不对称，规则或不规则，波状形态对称或不对称，规则或不规则，连续或断续这种层理主要是在连续或断续这种层理主要是在较浅的湖泊、海较浅的湖泊、海湾、泻湖等处由于波浪的振荡作用形成的湾、泻湖等处由于波浪的振荡作用形成的。单。单向水流对于

18、河漫滩沉积也可形成不对称波状层向水流对于河漫滩沉积也可形成不对称波状层理。理。波状层理波状层理如果层内的微细层理呈直线或曲线形状，如果层内的微细层理呈直线或曲线形状，并与层面斜交，则称斜层理。若各微细层理均并与层面斜交，则称斜层理。若各微细层理均向同一方向倾斜，可称向同一方向倾斜，可称单向斜层理单向斜层理（或简称斜（或简称斜层理），这种层理主要由河流形成。在河床上层理），这种层理主要由河流形成。在河床上常常形成垂直于流水方向的砂垅，在河流搬运常常形成垂直于流水方向的砂垅，在河流搬运过程中砂垅逐渐向前移动，形成了斜层理。过程中砂垅逐渐向前移动，形成了斜层理。斜层理斜层理有时斜层理的倾斜方向互不一

19、致，可称交有时斜层理的倾斜方向互不一致，可称交错层理。在滨海浅海地带，错层理。在滨海浅海地带，由于海水运动方向由于海水运动方向反复不定，或在风成堆积中由于风向多变，反复不定，或在风成堆积中由于风向多变，都都可形成交错层理。可形成交错层理。交错层理交错层理（二）层面构造（二）层面构造在沉积岩层面上常保留有在沉积岩层面上常保留有自然作用产生的一自然作用产生的一些痕迹些痕迹，它不仅标志着岩层的某些特性，而更，它不仅标志着岩层的某些特性，而更重要的是记录下来岩层沉积时的地理环境。重要的是记录下来岩层沉积时的地理环境。1.1.波痕波痕在现代河床、湖滨、海滩以及干旱地区的沙在现代河床、湖滨、海滩以及干旱地

20、区的沙丘表面上，常形成一种由流水、波浪、潮汐、风力作用产生丘表面上，常形成一种由流水、波浪、潮汐、风力作用产生的波浪状构造，称为波痕。这种构造也常保留在沉积岩层的的波浪状构造，称为波痕。这种构造也常保留在沉积岩层的层面上。波痕经常保存在砂岩中，但在泥灰岩、薄层灰岩中层面上。波痕经常保存在砂岩中，但在泥灰岩、薄层灰岩中亦可见到。亦可见到。层面构造层面构造2.2.干裂干裂出现河滩、湖滨、海边等泥质沉积物上，出现河滩、湖滨、海边等泥质沉积物上，常可见到多角形的裂纹，称为干裂，又称泥裂。常可见到多角形的裂纹，称为干裂，又称泥裂。泥泥裂裂层面构造层面构造泥泥裂裂层面构造层面构造3.3.雨痕雨痕雨点降落在

21、未固结的泥、砂雨点降落在未固结的泥、砂质沉积物的表面，可形成圆形或椭圆形凹质沉积物的表面，可形成圆形或椭圆形凹坑，直径坑，直径2 23mm3mm（有时可达（有时可达15mm15mm），深约），深约1 12mm2mm，边缘稍高。这种构造有时可以保，边缘稍高。这种构造有时可以保留在沉积岩的层面上。留在沉积岩的层面上。4.4.生物痕迹生物痕迹指动物在未固结的沉积指动物在未固结的沉积物表面活动时所留下的足痕（脚印）、爬物表面活动时所留下的足痕（脚印）、爬痕、虫孔等，后被沉积物覆盖而保留在岩痕、虫孔等，后被沉积物覆盖而保留在岩层中。常见的有恐龙足痕、动物爬痕、虫层中。常见的有恐龙足痕、动物爬痕、虫孔等。

22、孔等。雨雨痕痕层面构造层面构造虫虫迹迹层面构造层面构造层面鱼化石层面鱼化石层面构造层面构造鸟足迹鸟足迹层面构造层面构造恐龙脚印恐龙脚印层面构造层面构造62砾砾 岩岩 和和 角角 砾砾 岩岩63砂砂岩岩64粉粉砂砂岩岩65泥泥岩岩66石石灰灰岩岩67白白云云岩岩68小小结结三个问题：外力地质作用；沉积岩特征及三个问题：外力地质作用；沉积岩特征及沉积岩类型。沉积岩类型。能量来源：太阳能、重力和日月引力能量来源：太阳能、重力和日月引力;范围范围:大气圈、水圈和生物圈；大气圈、水圈和生物圈；趋势：剥蚀夷平；趋势：剥蚀夷平；作用类型：风化、剥蚀、搬运、沉积和成岩；作用类型：风化、剥蚀、搬运、沉积和成岩；搬运介质：风、水和冰川；搬运介质：风、水和冰川；69小小结结沉积方式：机械、化学和生物；沉积方式：机械、化学和生物；矿物特征：浅色矿物为主；矿物特征：浅色矿物为主；碎屑结构：砾、砂、粉砂和泥质；碎屑结构：砾、砂、粉砂和泥质；碳酸盐岩结构：颗粒、微晶、重结晶、碳酸盐岩结构：颗粒、微晶、重结晶、生物结构；生物结构；沉积构造：层理、层面；化学成因及生沉积构造：层理、层面；化学成因及生物成因构造。物成因构造。