沉积岩形成示意图

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1、4. 沉积岩沉积岩沉积岩形成示意图沉积岩形成示意图沉积岩简介沉积岩简介 沉积岩是在地壳发展过程中，记录下来沉积当时的地理环境信息地理环境信息。因此，沉积岩是 重塑地球历史和恢复古地理环境恢复古地理环境的重要依据。 按重量计，沉积岩只占地壳的 5，但因沉积岩覆盖于地壳表层，分布十分广泛。 在大陆部分有 75的面积出露沉积岩，而在大洋底则几乎全部为新老沉积层所覆 盖。 沉积岩层中蕴藏着煤、石油、铁、锰、铝土、磷、石膏、盐、钾盐、石灰岩等矿产矿产 资源资源。特别是盐类矿产和可燃有机能源矿产可燃有机能源矿产几乎全部蕴藏在沉积层中。 4.1 沉积岩的形成沉积岩的形成 沉积岩的形成过程一般可以分为先成岩石

2、的破坏（风化作用风化作用和剥蚀作用剥蚀作用） 、搬运作用搬运作用、 沉积作用沉积作用和硬结成岩作用硬结成岩作用等几个互相衔接的阶段。 4.1.1 风化作用风化作用 4.1.1.1 物理风化物理风化 物理风化作用指地表和靠近地表岩石因温度变化等在原地发生机械破坏而不改不改 变化学成分变化学成分、不形成新矿物不形成新矿物的作用。这种作用又称机械风化作用机械风化作用。物理风化作用的 方式主要有： 温差风化温差风化 冰冻风化冰冻风化 层裂层裂 1. 温差风化温差风化2. 冰冻风化冰冻风化 冰冻风化岩石裂隙裂隙和孔隙孔隙中的水分因冰冻冰冻使岩石机械破碎破碎，称为冰冻风化。 水结冰以后体积约增加 1/11

3、，在裂隙和封闭孔隙中可产生巨大的压力 （960kg/cm2） ，从而可以撑开和扩大裂隙撑开和扩大裂隙，使岩石破碎岩石破碎。 3. 层裂作用层裂作用 层裂作用 地下的岩石一旦上覆上覆岩石被剥蚀掉被剥蚀掉，而出露地表，如释重负，就会产生平 行于地表的裂隙，亦可称为卸荷裂隙卸荷裂隙； 如果是具有层理的沉积岩石层理的沉积岩石，层与层层与层之间也可张开张开。这样，便助长了岩石 的机械破碎。这种现象称为层裂作用层裂作用。（爆米花）（爆米花） 4.1.1.2 化学风化化学风化 化学风化化学风化地表地表和接近地表的岩石与水溶液、气体水溶液、气体等发生化学反应而在原地不仅 改变其物理状态，而且也可改变其化学成分

4、改变其化学成分、发生化学分解发生化学分解，并可形成新矿物新矿物的作 用。 引起化学风化作用的重要因素：水水及其水中溶解的水中溶解的 CO2、O2。化学风化作用主要有以下方式：化学风化作用主要有以下方式： 溶解作用溶解作用 水化作用水化作用 水解作用水解作用 碳酸化作用碳酸化作用 氧化作用氧化作用 1. 溶解作用溶解作用岩石遇水后,其中的一些成分溶解于水中。 一般说来，其难易顺序如下：K+、Na+等的氯化物Ca2+ 、Mg2+等的氯 化物和硫酸盐Ca2+、Mg2+等的碳酸盐Fe3+、Al3+、Si4+等的氧化物 和硅酸盐。 方解石白云石橄榄石辉石角闪石斜长石钾长石黑云母白 云母石英。 矿物的溶解

5、度除与矿物本身矿物本身的化学组成化学组成有关外，还与水温、压力、水温、压力、CO2 含量、PH 值等有关。 岩石受到溶解作用，其中易溶矿物随水流失易溶矿物随水流失，而难溶矿物则残留原地难溶矿物则残留原地，同时岩石中 孔隙增加孔隙增加，变得松散软弱松散软弱，为进行物理风化提供了有利条件。 2. 水化作用水化作用 水化作用水化作用又称水合作用，即物质与水相结合的作用。 如硬石膏硬石膏（CaSO4）变成石膏石膏（CaSO42H2O） 赤铁矿赤铁矿（Fe2O3）变成褐铁矿褐铁矿(FeOOHnH2O)等 水化作用形成的新矿物新矿物，往往体积膨胀体积膨胀，对周围岩石产生很大压力（如硬石膏变成 石膏，体积可

6、增大 30） ，从而引起岩石的机械破碎引起岩石的机械破碎。 3. 水解作用水解作用 水解作用即矿物与水相遇，引起矿物分解分解并形成新矿物新矿物的作用。 如钾长石钾长石在水解作用下，一方面形成 KOH 溶液（K+与 OH-结合）随水流随水流 失失，一方面析出 SiO2 胶体或随水流失，或胶凝形成蛋白石（SiO2nH2O） ， 其余部分则可形成难溶的高岭石残留于原地高岭石残留于原地。4KAlSi3O8+6H2O4KOH+Al4Si4O10OH8+8SiO2 钾长石钾长石 高岭石高岭石 硅胶硅胶 4. 碳酸化作用碳酸化作用 碳酸化作用水中含有的各种酸类（碳酸、硫酸、硝酸等）酸类（碳酸、硫酸、硝酸等）

7、 ，加速对各种岩石的 破坏作用。 特别是含有碳酸碳酸的水对岩石的破坏作用更为普遍。 5. 氧化作用氧化作用 氧化作用岩石中矿物在氧的作用下，使其中低价元素低价元素变为高价元素高价元素，低价化合低价化合 物物变为高价化合物高价化合物的作用。 例如：黄铁矿的氧化2FeS2+7O2+2H2O2FeSO4+2H2SO4 4FeSO4+2H2SO42Fe2(SO4)3+2H2O 2Fe2(SO4)3+9H2OFeOOHH2O+6H2SO4 含低价铁的硅酸盐类及其他矿物，变成含高价铁的赤铁矿或褐铁矿，许多 矿物和岩石的风化面常染成红、褐色，就是这种缘故。 4.1.1.3 生物风化生物风化生物风化作用由于生

8、物作用使岩石在原地发生破坏，叫生物风化作用。 生物的物理风化作用生物的物理风化作用 如穴居地下的蚯蚓、蚂蚁、田鼠等，经常挖洞钻土， 破坏土层。 植物根系植物根系在岩石裂隙生长，劈开岩石劈开岩石，并使裂隙不断扩大加深裂隙不断扩大加深（图 4-3） 。 生物的化学风化作用生物的化学风化作用 如各种藻类、苔藓、地衣等在生长过程中，经常分 泌有机酸有机酸、碳酸、硝酸等，分解岩石分解岩石，吸取营养。 生物风化实例生物风化实例4.1.1.4 各种风化作用的关系各种风化作用的关系 各种风化作用互相联系互相影响各种风化作用互相联系互相影响。 物理风化使岩石崩裂破碎，为化学风化提供了条件； 化学分解，使岩石变得

9、松软，抗破坏能力减弱。水化作用，体积膨胀。为 物理风化提供了有利条件。 物理、化学风化常同时进行物理、化学风化常同时进行。 物理风化使岩石破碎到一定程度，即无能为力。碎屑粒径小于 0.02mm，即 不再发生机械崩裂。但化学风化使碎屑分解，最后形成胶体及真溶液。 在一定自然地理条件下，常常是以某一种风化作用占主导地位。在一定自然地理条件下，常常是以某一种风化作用占主导地位。 例如，在高寒和干燥地区往往以物理风化作用为主，而在潮湿炎热地区则 往往以化学风化作用为主。 4.1.1.5 影响风化的因素影响风化的因素 1. 岩石类型岩石类型 深色岩石深色岩石比浅色岩石容易受温度温度变化的影响； 火成岩和

10、变质岩火成岩和变质岩形成于地下高温、高压条件下，当暴露于地表时，较形成于地表环 境的沉积岩沉积岩易受到风化。 复矿物复矿物成分的岩石比单一矿物组成的岩石容易受到破坏 。 易溶岩石（易溶岩石（碳酸盐岩）比难溶岩石易受到破坏。 岩石中矿物颗粒的粗细粗细、均匀程度均匀程度、胶结物成分胶结物成分、层理厚薄层理厚薄等也都能影响到风化的 方式和进程。 火成岩的球状风火成岩的球状风2. 气候条件气候条件 气温气温和降水降水影响岩石的风化 。 在湿热气候湿热气候条件下，化学风化化学风化作用、生物风化生物风化作用显著显著。 在高山高山及高寒高寒地区，冰冻风化冰冻风化特别强烈强烈，化学风化化学风化则非常微弱微弱。

11、 在干旱干旱及沙漠沙漠地区，温差风化温差风化十分显著显著，化学化学风化和生物风化生物风化都不明显不明显。 气候对岩石风化的影响气候对岩石风化的影响3. 地形地形 地形影响风化作用的类型、速度、风化层的厚度类型、速度、风化层的厚度等方面。 在地形陡峭的高山区高山区，温差大、冰冻现象显著，物理风化为主物理风化为主，风化速度较快快。 在地形起伏较小或山麓地带山麓地带，风化产物不易搬走，风化层的厚度也较大，不易遭受不易遭受 风化风化作用。 同一山体，其阳坡阳坡和阴坡阴坡由于太阳辐射、温差变化以及水分湿度等各不相同，风化 情况也常有差异。常有差异。 4.1.1.5 风化产物风化产物 1. 碎屑物碎屑物

12、岩石碎屑岩石碎屑和矿物碎屑矿物碎屑。是岩石物理风化的产物，或是化学风化未完全分解的产物。 最常见的是化学性稳定的石英碎屑石英碎屑； 在干旱气候条件下也常见到长石碎屑长石碎屑； 此外，也可见到白云母、石榴子石白云母、石榴子石等。 碎屑物质是构成沉积岩中碎屑岩类碎屑岩类的主要成分主要成分。 2. 溶解物溶解物 主要是化学风化和生物化学风化的产物。 岩石中的 K+、Ca2、Mg2 等，与水溶液中的 Co32 、Cl 、OH、So42等结合，形成碳酸盐、氯化物、氢氧化物、硫酸盐碳酸盐、氯化物、氢氧化物、硫酸盐等易溶 盐类，以真溶液的形式随水迁移流失。以真溶液的形式随水迁移流失。 岩石分解出来的 SiO

13、2、Al2O3、Fe2O3 等，在一定条件下也可以呈胶体溶胶体溶 液流失液流失。 如 SiO2 在碱性溶液（pH7） 、Al2O3 在强碱性或强酸性溶液（pH11 或 pH4） 、Fe2O3 在强酸性溶液（pH23）中可以作远距离迁移。 这些物质在一定条件下沉积下来，便构成沉积岩中化学岩的主要成分化学岩的主要成分。 3. 难溶物难溶物 SiO2、Al2O3、Fe2O3 等，大部分相对富集起来，形成高岭土、铝土、赤铁矿、褐 铁矿等次生矿物，它们是构成沉积岩中粘土岩及其它岩类的主要成分。 残积物岩石风化后风化产物（碎屑物、难溶物、土壤等碎屑物、难溶物、土壤等）在一定条件下残留于 原地，形成松散的堆

14、积物，称为残积物。 残积物的成分决定于母岩的成分。残积物的成分决定于母岩的成分。如花岗岩形成残积物中常包含石英砂粒、 由长石变成的高岭土或粘土、由黑云母变成的褐铁矿等。 残积物的厚度常决定于地形条件。 地形平缓地形平缓的山麓、山坡以及平坦的山顶等，多形成较厚的残积物较厚的残积物。 残积物中的碎屑多具棱角多具棱角，分选不好分选不好，层理不清层理不清。 残积物的风化程度，一般是自上而下自上而下由深变浅深变浅的。 4.1.1.6 风化壳风化壳 地壳表层在风化作用下，形成一层薄的残积物外壳，它不连续地覆盖于基岩之上， 这层风化外壳称为风化壳风化壳。 风化壳可以划分为 4 种类型： 碎屑型风化壳风化壳碎

15、屑型风化壳风化壳 硅铝硅铝硫酸盐、碳酸盐型风化壳硫酸盐、碳酸盐型风化壳 硅铝粘土型风化壳硅铝粘土型风化壳 （高岭土型风化壳）（高岭土型风化壳） 砖红土型风化壳砖红土型风化壳 风化壳示意图风化壳示意图1. 碎屑型风化壳风化壳碎屑型风化壳风化壳 由碎屑物组成，碎屑颗粒多具棱角，自上而下由细变粗，逐渐过渡为母岩。 一般为寒冷气候条件下物理风化为主的产物。 2. 硅铝硅铝硫酸盐、碳酸盐型风化壳硫酸盐、碳酸盐型风化壳 岩石中的 K、Na、Ca、Mg 等元素形成易溶盐类淋失淋失，而一部分较难溶的硫酸盐、硫酸盐、 碳酸盐碳酸盐等则因气候干旱残留富集于风化壳中残留富集于风化壳中，其标志矿物为石膏、方解石石膏、

16、方解石；有时因 气候特别干旱还可以残留 NaCl、天然碱、天然碱等。 是在干旱、半干旱气候干旱、半干旱气候条件下，荒漠或草原带形成的，一般处于化学风化 作用的初期阶段。 风化壳厚度厚度一般不大不大。 3. 硅铝粘土型风化壳硅铝粘土型风化壳 岩石中的 K、Na、Ca、Mg 等元素全部被析出，Si 也大量被析出迁移，水溶液呈 酸性，使硅酸盐和铝硅酸盐矿物分解，形成高岭石、蒙脱石高岭石、蒙脱石等粘土矿物。 多是在温湿气候条件下形成的，处于化学风化作用中期阶段中期阶段。 风化壳厚度可达数十米数十米。 4. 砖红土型风化壳砖红土型风化壳 母岩中硅酸盐硅酸盐、铝硅酸盐铝硅酸盐矿物全部被分解分解，可迁移元素也全部析出溶失，而 Si、A