第五章 外力地质作用与沉积岩

第五章外力地质作用与沉积岩

沉积岩占地表岩石的75%，占地壳岩石总体积的7.9%。是地壳表层最常见岩石，其中赋存有煤、石油、天然气以及其它许多金属及非金属矿产，具有重要的经济价值。沉积岩的形成与外力地质作用密切相关。一、引起外力地质作用的因素

1、大气大气圈的地质意义：①O2—氧化作用，生命的存在；

CO2—植物制造有机质、生物成岩，参与化学反应；

H2O—风化作用，流动成风，动力。②大气圈是生命的保护圈。③由于大气圈的存在，地表才有了适宜的温度。第一节外力地质作用的一般特征

2、水水具有特殊的物理化学性质，水在地球温度变化范围内的三态变化和水是一种良好的溶剂，是水作为一种很重要的地质营力的保证。

3、生物植物的根劈作用；生物体通过光合作用——吸收CO2、放出O2；

生物本身就是某种矿产和岩石的组成物质，如：煤、石油和生物碎屑灰岩等。二、引起外力地质作用的能源：太阳热能是地球外部能量的来源，使地表温暖，并引起大气、水及生命运动。重力能来源于地球的引力。引力能来源于太阳与月球对地球的引力（潮汐）。三、外力地质作用的类型

1、风化作用

岩石受外部因素作用后发生机械崩解和化学分解，使坚硬的岩石变为松散的碎屑及土壤。物理风化作用化学风化作用生物风化作用物理风化化学风化生物风化自然界中各类矿物抗风化能力顺序：氧化物、氢氧化物＞硅酸盐＞碳酸盐＞硫化物＞卤化物、硫酸盐常见矿物抗风化能力顺序：石英＞白云母＞钾长石＞黑云母＞角闪石＞辉石＞富钙斜长石＞橄榄石2、剥蚀作用

剥蚀作用指各种运动的介质在其运动过程中，使地表岩石产生破坏并将其产物剥离原地的作用。

剥蚀作用按方式有机械、化学和生物剥蚀作用三种。由于其产生的营力特点不同，剥蚀作用又可进一步划分为地面流水、地下水、海洋、湖泊、冰川、风等的剥蚀作用。剥蚀作用3、搬运作用搬运作用——自然界中的风化、剥蚀产物被运动介质从一个地方转移到另一个地方的过程称为搬运作用。主要包括机械搬运（流水、风）和化学搬运（真溶液、胶体）。生物搬运作用意义小。冰川搬运风的搬运流水搬运海洋搬运（1）机械搬运流水、风、冰川、海水等式机械搬运的主要营力(2)化学搬运---以化学方式破坏的产物是通过真溶液或胶体溶液进行搬运。如二氧化硅在水中呈胶体质点被搬运。(3)生物搬运---生物吸取介质中的化学元素来营养自己，建造其骨骼，死亡后在一定的地方堆积下来，也起着搬运作用。4、沉积作用被运动介质搬运的物质到达适宜的场所后，由于介质条件变化而发生沉淀、堆积的过程称为沉积作用。由沉积作用形成的松散物质叫沉积物。沉积方式基本可分为3种类型，即机械沉积（流速、风速的降低）、化学沉积（介质物理、化学条件发生变化）和生物沉积（生物遗体）。沉积物按其性质可分为以下几类：①碎屑沉积物：机械沉积作用形成的物质②化学沉积物：化学沉积形成的沉积物质③生物沉积物：生物沉积作用形成④生物化学沉积物：生物化学沉积作用形成物质

5.固结成岩作用松散沉积物变为坚硬岩石的过程，称固结成岩作用由沉积物经成岩作用形成的岩石称沉积岩固结成岩作用的主要原因：压固作用胶结作用重结晶作用新矿物的生长第二节沉积岩的特征沉积岩是在地表条件下松散沉积物，经固结而成的岩石。具成层构造；含有古生物化石；矿物成分较简单，暗色矿物少；化学成分H2O，CO2多，Fe2O3多于FeO。

一、常见沉积岩的矿物有如下几类：1.石英、钾长石、钠长石、白云母等作为碎屑物稳定存在2.粘土矿物、方解石、白云石、石膏、硬石膏

3.赤铁矿、褐铁矿、玉髓、蛋白石、胶结物

4.橄榄、石辉石、黑云母、角闪石、中性及基性斜长石在沉积岩中很少出现沉积岩常成层产出，故常用岩层(层状岩石)一词。层状岩石泛称为岩层。二、沉积岩的结构沉积岩的结构是指沉积岩颗粒的性质、大小、形态及其相互关系。1.碎屑结构岩石中的颗粒是机械沉积的碎屑物。

碎屑物是：岩石碎屑（岩屑）；矿物碎屑（如长石、石英）；化石及碎片（生物碎屑）；固体产物（火山碎屑）等。填隙物：杂基、胶结物。碎屑较粗大，杂基、胶结物较细小，充填在碎屑之间。机械沉积：碎屑、杂基；化学沉积：胶结物。基质（杂基）

胶结物

碎屑

（1）碎屑结构按颗粒大小划分：砾状

粒径>2mm

砂状

粒径2－0.05mm

粗砂结构粒径2－0.5mm

中砂结构粒径0.5－0.25mm

细砂结构粒径0.25－0.05mm

粉砂状

粒径0.05－0.005mm

泥状

粒径<0.005mm近远（2）碎屑结构按颗粒棱角磨损程度（磨圆度）划分：棱角状次棱角状次圆状圆状球度：碎屑颗粒接近球体的程度。搬运距离的加长，球度、圆度增高。圆球体扁圆体椭球体长扁圆体颗粒表面特征：磨光面、毛玻璃化、沙漠漆、冰川擦痕、撞击痕等。搬运由远到近（3）按碎屑结构按分选性划分：分选好，颗粒大小以同一粒级为主；分选中等，由相邻粒级组合而成；分选差，颗粒大小跨粒级混杂。2.非碎屑结构颗粒由化学沉积作用或生物、生物化学沉积作用形成的结构。大多是晶质或隐晶质，或由生物体搭成骨架。

生物沉积形成的生物骨架结构

三、沉积岩的构造沉积岩的构造是指沉积物沉积时，或沉积后，岩石各组成部分的空间分布与排列形式。沉积物（岩）的构造又称沉积构造。通过对沉积构造的研究可分析沉积岩的形成环境及其成岩作用过程。（一）沉积岩构造的分类：

1.物理成因构造：

a.流动成因构造（层理构造、层面构造、侵蚀面构造等）

b.同生变形构造（重荷模构造、碟状构造、鸡笼铁丝网状构造等）

c.暴露成因构造（干裂、雨痕、冰雹痕、泡沫痕、流痕）2.化学成因构造：

a.结核b.缝合c.叠锥d.晶体印痕3.生物成因构造：

a.生物生长构造b.叠层构造

c.生物遗迹构造4.复合成因构造：

a.示底构造b.窗孔构造、鸟眼构造

c.层状孔洞构造d.硬底构造（二）层理

沉积物（岩）中不同的颜色、成分、结构、定向性等性质在垂向上显示的特征称层理构造。层理构造是沉积物（岩）成层性的表现，是沉积物（岩）最基本、最特征的构造类型。层理构造由纹层（细层）、层系、层系组构成。可分为：平行层理、斜层理、交错层理、递变层理。斜层理水平（平行）层理交错层理张掖临泽彩色丘陵·斜层理递变（粒序）层理

在动能特强的水流条件下，粗大的砂砾和细粒的泥，均在水中呈悬浮状态，当水动能突然下降时，碎屑颗粒在重力分选作用下迅速下沉，所形成的碎屑粒径向上逐渐变细的层理称递变层理。递变层理（三）层面构造

包括：波痕、泥裂、印痕、缝合线、生物痕迹。

◆波痕是沉积介质动荡的标志。更重要的是波痕还可用来判断岩层的顶底，出现波痕的一侧为顶。地质学家能通过波痕的形状来判断沉积时流水或风的运动方向。

单向动力条件形成的波痕双向动力条件形成的波痕◆泥裂是由岩层表面垂直向下的多边形裂缝。泥裂的产生表明当时的沉积环境是在干燥与湿润之间变化的。利用泥裂也可以确定岩层的顶底，开口方向为顶，尖灭方向为底。◆印痕是沉积物顶面的盐类晶体，或由水流冲刷形成的留痕，或雨痕，被上覆沉积物充填铸模或覆盖后保留下来的痕迹。生物痕迹雨痕流痕恐龙足印◆缝合线岩石剖面中呈踞齿状起伏的曲线。发育于易溶蚀的石灰岩、白云岩及钙质砂岩。规模较大的缝合线是沉积作用短暂停顿或间断时在沉积物表面发生溶蚀作用形成的溶沟、溶槽及石牙，后被同类沉积物充填覆盖而成。（四）结核构造后生结核

在固结成岩作用后形成的结核，结核切割层理。同生结核

在沉积过程中形成的结核，层理围绕结核。成岩结核

在固结成岩过程中形成的结核，切割层理，但结核顶底层理围绕结核。（五）生物扰动构造生物的生命活动对原生层理构造改造、破坏十分强烈，形成一种无一定形态的生物遗迹构造。（六）变形构造在沉积物沉积的同时或稍后，，即在固结成岩之前发生变形所形成的构造，有负荷构造、滑塌变形构造等。粗粒的砂质沉积物覆盖于细粒的粉砂质或泥质沉积物之上，下负的细粒沉积物在重压下发生塑性变形，称为负荷构造。包卷层理滑塌构造

由机械沉积作用产生的碎屑沉积物所形成的岩石称碎屑岩。分为：砾岩与角砾岩、砂岩、粉砂岩、粘土岩。沉积岩按其成因及组成物的不同分为碎屑岩、化学岩和生物岩三大类。一、碎屑岩第三节常见的沉积岩

碎屑岩按组成岩石的主要碎屑物的粒径及成分进行分类命名，按粒径大小分四类：砾岩与角砾岩粒径>2mm的砾石占50％以上砂岩

粒径2－0.05mm的砂粒占50％以上（肉眼可明显分辨碎屑颗粒）粉砂岩粒径0.05-0.005mm的粉粒占50％以上（用放大镜才能分辨碎屑颗粒）粘土岩粒径<0.005mm的粘粒占50％以上（用放大镜也不能分辨颗粒，需用显微镜及电子显微镜观察）

1、砾岩与角砾岩

以圆－次圆状砾石为主，称砾岩。

以棱角－次棱角状砾石为主，称角砾岩。

再根据砾石的主要成分作进一步命名：如砾石主要是石英，称石英质砾（角砾）岩。角砾岩

砾岩

2、砂岩

砂岩按其粒径大小作进一步分类：粗砂岩

粒径2－0.5mm的砂粒占50％以上中砂岩

粒径0.5－0.25mm的砂粒占50％以上细砂岩

粒径0.25－0.05mm的砂粒占50％以上

再根据碎屑、胶结物及基质成分进行命名：细砂岩中碎屑以石英为主，长石次之，CaCO3胶结，称细粒钙质长石石英砂岩。粗砂岩中碎屑以岩屑为主，其次是长石，泥质胶结，称粗粒泥质长石岩屑砂岩。细砂岩中碎屑以长石为主，石英次之，硅质胶结，称细粒硅质石英长石砂岩。Q石英F长石R岩屑525252550岩屑砂岩石英砂岩岩屑石英砂岩长石石英砂岩混积砂岩长石质岩屑砂岩岩屑质长石砂岩长石砂岩砂岩分类三角图

砾岩3、粉砂岩

粉砂岩为远源细粒沉积，碎屑成分都以石英为主、少量长石和其它成分。进一步的命名，着重考虑胶结物成分及颜色。

CaCO3胶结，称钙质粉砂岩；泥质胶结，称泥质粉砂岩；

SiO2胶结，称硅质粉砂岩。沉积岩的不同颜色可反映不同的沉积环境：

※褐红色泥质粉砂岩→灰黄色钙质粉砂岩极浅水、强氧化→浅水、弱氧化

※灰绿色钙质粉砂岩→灰黑色硅质粉砂岩较浅水、弱还原→较深水、强还原

4、粘土岩

主要由粘土矿物组成。固结微弱者，称粘土；

固结较好，但无层理者，称泥岩；

固结好，且具良好层理者，称页岩。

粘土岩中除粘土矿物外常混入粉砂、细砂及CaCO3、SiO2、Fe2O3·nH2O、有机质等化学与生物沉积物。粘土岩因混入物的不同而具有不同的颜色，因此，粘土岩以颜色和混入物的成分，作进一步的命名：棕红色泥岩、黄绿色钙质泥岩、黑色硅质页岩浅水、强氧化→弱氧化→弱还原→深水、强还原

泥岩页岩

由化学沉积作用，产生的硅质（SiO2

）、钙质（CaCO3）、白云质（MgCO3）、铝质（Al2O3·nH2O）、铁质（Fe2O3·nH2O）、锰质（MnO·MnO2·nH2O）、磷质（P205·nH2O）等化学沉积物，形成的岩石，称为化学岩。化学岩按其主要成分分类有：硅质岩、灰岩、白云岩、铝质岩、铁质岩、锰质岩、磷质岩等。二、化学岩和生物化学岩硅质岩的主要组成矿物是微粒石英、玉髓，少量蛋白石。主要鉴定特征是硬度大于小刀。

主要产于较深水－深水强还原环境，大多含有机质，故色呈灰黑色；呈结核状产出时，称硅质结核，又称燧石结核。在浅水氧化－弱还原环境中形成的含氧化铁的硅质岩，有时带红色色调，有时带黄色或绿色色调，称碧玉；当呈同心园状构造时称为玛瑙