第十五章搬运作用3

第十五章搬运、沉积作用与碎屑物一、概述风化产物及其他沉积物除部分残留原地外，大部分将被搬运到沉积盆地沉积下来。据统计，河流每年约搬运165亿吨物质，海洋中每年新生成的岩石圈物质约300亿吨(黄润秋，1997)。沉积物的搬运作用和沉积作用常交替进行，并且在过程中也继续发生着风化作用，如化学分解、机械破碎等。三个作用阶段密切联系、又相互独立。（一）搬运介质

水（河、湖、海、地下水等）

空气（风）冰川生物（二）搬运与沉积方式

1.机械搬运与沉积作用对象：碎屑、粘土以及内源颗粒（鲕粒、生物碎屑等）。方式：滑动式、滚动式、跳跃式和悬浮式。机理：受流体力学定理支配。

2.化学搬运与沉积作用对象：化学溶解物（真溶液、胶体）。方式：真溶液、胶体或络合物形式。机理：受化学、物理化学定理支配。

3.生物搬运与沉积作用（后者大于前者）对象：岩石、水、大气中的元素。方式：光合作用、新陈代谢等形式。机理：受生物物理、生物化学、生物生理定理支配。（三）流体类型风和水都是流体，也是搬运和沉积的主要介质。分为：牵引流、沉积物重力流。

1.牵引流

介质里含有少量沉积物质，在介质的推动下运动，沉积物处于被动状态，大多情况下沉积物由高处向低处运移，有时也可以由低处向高处运移。例如风流、河流、湖流、海流、波浪流、潮汐流、等深流等。搬运力：

牵引力（推力）——与流体的流速呈正相关关系。如山区河流或洪流，流速高、牵引力大，搬运的砾石大，但搬运的数量不一定多。

载荷力（负荷力）——与流体的流量呈正相关关系。如平原河流，流量大、载荷力大，搬运的碎屑数量大，但搬运的颗粒小。注：牵引力大不一定载荷力也大，反之亦然。2.沉积物重力流

介质里含有大量沉积物质，呈悬浮态高密度混合一起，在重力下运动，沉积物处于主动状态，沉积物都是沿斜坡由高处向低处运移。例如泥石流、浊流等。搬运力——重力。注：随着密度降低，沉积物重力流逐渐转变为牵引流。二、与沉积学相关的流体力学基本原理（一）内摩擦力（F）

河水流动中，水流受河道摩擦影响，流速由河床底部的零值开始，向上逐渐增大，各微层水流速不同，产生相对运动，快层对慢层沿流向产生拖力，慢层对快层反流向产生阻滞力。

内摩擦力（F）——作用在流体内部两微层接触面上，大小相同、方向相反的一对力。河道底部水流方向河流表面流速梯度流速0（二）内摩擦定律

F=ηA

τ=η

F——内摩擦力（牛）

η

——动力粘滞系数（Pa.S）（与流体和温度有关）

A

——接触面积（m2）

dv

——单位层内上下流速差

dz

——单位层厚度

——流速梯度（秒-1）

τ——剪切应力（F/A）应用：凡符合于牛顿内摩擦定律的流体，称为

牛顿流体，如牵引流。

凡不符合于牛顿内摩擦定律的流体，称

为非牛顿流体，如沉积物重力流。（三）水流流动状态——层流、紊流与雷诺数自然界的水流流动状态分为：

层流——流速缓慢，各质点的流速、方向不变，呈平行线状，分层流动。

紊流——流速湍急，各质点的流速、方向随时间而变，运动轨迹不规则，质点混乱、呈漩涡状。

临界流——介于上述两者之间。注：随着水流的粘度、密度、管道直径因素改变，流动状态可以转化。转变时的流速称为临界流速。

雷诺（ReynoldsNumber，英国物理学家，1883）提出实验室的临界流速计算公式。管道和明渠流条件下层流（A）与紊流（B）关系示意图（曾允孚和夏文杰，1986）紊流层流层流紊流雷诺数与地质意义水流状态判断依据——雷诺数（Re），（无量纲）。

Re

=惯性力/粘滞力

=vdρ/η=vd/υ

ρ——密度

v——平均流速

d——管道直径

υ（η）——粘滞系数对于管道流，Re＜2000为层流，Re＞2000为紊流，Re=2000为临界流。粘滞力大时水体易为层流，惯性力大时水体易为紊流。地质意义：

1.任何水体都存在层流和紊流两种流动状态。层流的深度与雷诺数为反相关关系。

2.层流有利于沉积物沉积。

3.紊流有利于沉积物搬运。（四）水流流动强度——急流、缓流与福劳德数急流——水流在障碍物处形成浪花，迅速越过，上部水面略有升高，不向上游传播，影响范围较小。缓流——水流在障碍物前形成跌落，在障碍物后形成壅高，向上游传播能力强，影响范围较大。临界流——介于上述两者之间。

急流（a）缓流（b）遇到障碍物时的流动特点

（华东水利学院，1979）急流缓流

福劳德数（Fr）与地质意义水流强度判断依据——福劳德数（Fr），（无量纲）。

Fr=惯性力/重力

=v/

v——流速

g——重力加速度

h——水深分类与地质意义：

1.Fr>1，水流强度为急流，也称高流态，对床砂形体破坏大。

2.Fr<1，水流强度为缓流，也称低流态，对床砂形体破坏小。

3.Fr≈1，水流强度为临界流，也称过渡流态。实验室水道沙床上各种床沙类型特征与水流强度的关系

（曾允孚和夏文杰，1986）

三、机械搬运与沉积作用（一）牵引流搬运与沉积作用

1.水的机械搬运与沉积作用（1）沉积物受力分析与搬运方式水流对底载荷施加的力包括：

1）有效重力（W）=重力－浮力

2）水平推移力（Px）

3）垂直上举力（Py）

①浮力

②紊流产生的上升涡力

③压力差产生的上举力

4）底部摩擦力（Pf）

5）颗粒间的粘结力（Pc）Px、Py增大有利于颗粒搬运，而W、Pc、Pf增

大则不利于颗粒搬运。若：

1）Px＞（W+Pc+Pf）－Py，则以滑动方式，如砾石；

2）Px与Py形成合力＞W与Pf形成合力，则以滚动方式，如砾石；

3）Py与W反复无常变化时，则以跳跃方式，如砂粒；

4）Py始终大于W时，则以悬浮方式，如粉砂、粘土。重力摩擦力

和粘结力推移力浮力和上举力合力河床底部水流对碎屑颗粒的三种搬运方式（R.C.Selly，1982）合力跳跃方式搬运理想模型

伯诺利方程：

p/ρ+gy+v2/2=常数

p---压力ρ---水密度

y---距床沙底面的高度v---流速

意义：

流速与压力呈反相关关系。流速快部位形成的压力低，流速慢部位形成的压力高，压力差形成上举力，上举力与颗粒的跳跃高度成正比。例如飞机机翼上下的差异性。经计算得出的在槽底流过一个圆柱体的理想流体流态（Blatt等，1972）（2）碎屑搬运、沉积与流体流速的关系

碎屑在牵引流中的搬运与沉积，与颗粒大小有关，而颗粒大小又与流体流速相关。其相互关系见尤尔斯特隆图。经森德伯格修改的尤尔斯特龙图解（ASundborg，1956）水力学意义

1）沉积物的侵蚀（始动）速度大于搬运速度。

2）＞2mm的砾石，要求始动速度和沉积速度差值不大，且随着粒度增大而增高，说明砾石难以侵蚀，极易沉积，不易长距离搬运。多沿河床底部滚动式推移前进。

3）0.05～2mm的砂粒，尤其是细砂，要求始动速度与沉积速度相差也不大，而且始动速度最小，易搬运、易沉积，极为活跃。多呈跳跃式搬运。

4）＜0.05mm固结的粉砂和泥粒，要求始动速度很高，但沉积速度很低，一旦侵蚀起来后，长期悬

浮，很难沉积，在平静

的沉积盆地里沉积下来。

对于未固结的粉砂

和泥粒，始动速度和沉

积速度都很低，很难沉

积。

5）在一定流速下，所搬运的颗粒是一个群体，而不是某粒级，既有悬浮体，也有跳跃体，甚至滚动体。

6）随流速降低，碎屑颗粒从粗到细依次沉积——沉积分异。但是，流速频繁变换，则形成混杂堆积。注：随流速增大，同一颗粒的运动方式可以变化。随流动强度变化，流水所能搬运最大悬浮

和滚动颗粒的关系曲线（R.G.Walker，1975）（3）碎屑物沉降速度

斯托克斯（G.G.Stokes，1850）沉降公式：

（实验条件：实验室、静水、恒温20℃、球体＜0.1mm、粘度、密度不变）。

ν——球体沉降速度g——重力加速度

r——球体半径μ——水的粘度

ρs、ρ——球体和水的密度意义：

1）当介质、碎屑一定后，颗粒直径与沉降速度呈正相关。

2）当介质、粒度一定后，颗粒比重与沉降速度呈正相关。

故自然界中，大而轻的常与小而重的颗粒沉积在一起。

3）可以进行粒度分析——莎巴宁法。

魏德尔认为碎屑是不规则的颗粒，沉降速度应改为：

νp——

碎屑沉降速度g——重力加速度

rp——碎屑半径μ——

水的粘度

ρs、ρ——

碎屑和水的密度

两个公式比较：

νp=64%ν

比较后看出，碎屑颗粒因形状不规则，表面积增大，沉降速度仅为规则颗粒的64%。

实验证明，当体积相同时，假定球形颗粒的沉速为100，则椭球为84～61，立方体为74，长柱体为50，片状为80～38。片状颗粒搬运最远，与泥沙在一起。2.风的机械搬运与沉积作用是仅次于水的搬运与沉积介质。可以将内陆砂尘搬运到海洋，也可以将海滩砂搬运到内陆。仅能搬运碎屑。密度和粘滞性小于水。

ρw=1000kg/m3，ρa=1.22kg/m3，（15℃）在相同流速里，风搬运的粒度约为水体的1/30，大大小于水体。一般仅搬运砂级以下颗粒，故往往砾石滞留于原地，粗砂靠近物源地。作用的空间范围大，从低处到高处。搬运方式（1）跳跃：占70～80%，一般是＜0.5mm颗粒，尤其细砂（0.1～0.3mm）最为活跃，呈弓形轨迹，角度一致（10°～16°）。

（2）蠕动（滚动）：＜20%，一般是0.5～2mm，更大的颗粒一般原地不动。跳跃和蠕动的搬运距离近，多在来源地附近堆积形成砂丘。

（3）悬浮：＜10%，小于0.1～0.2毫米的颗粒，可搬运很远。空气密度小，风速变化快，搬运的砂粒粒径范围窄，一旦减速便沉积，故颗粒大小较均匀——分选好。颗粒活跃，碰撞较多，表面较圆，具“沙漠漆”。形成大型交错层理，层系厚度达几十厘米～几米。沉积：（1）风速降低。（2）遇障碍。莫斯（A.J.Moss，1963）“推移障碍”：松散砂粒容易移动，一旦聚集、彼此相靠，便稳定下来形成沙丘。供给不足时，迎风坡遭侵蚀，背风坡沉积，导致沙丘向

前移动；当砂粒足量供给时，迎风坡和背风坡均有沉积。砂丘迁移示意图风成砂的跳跃轨迹（R.A.Bagnold，1941）3.沉积分异作用是指依据沉积物的物理、化学性质有规律地依次沉积。具体分为机械沉积分异作用、化学沉积分异作用。机械沉积分异作用

沉积物随流速和运移能力降低，按其物理特性（大小、形状、比重等）在地表依次沉积。（1）颗粒大小

水流方向

砾岩砂岩粘土岩

（2）形状粒状近源沉积，片状远源沉积，常与粘土沉积一起，沉积岩层面常见白云母碎片。（3）比重粒度相同时，重者先沉积。粒度不相同时，比重大而体积小者可以与比重小而体积大者沉积一起，例如金、锆石等重矿物与石英砂堆积。

碎屑物质在流水搬运过程中的变化：随着碎屑物质被搬运的时间和距离增长，不稳定成分逐渐变少、粒度逐渐变小、圆度逐渐变好、球度有所增高。碎屑湖泊沉积的理想模式

（据特温霍费尔，1932）

现代青海湖沉积物分布

（据中国科学院兰州地质研究所，1979）

（二）沉积物重力流搬运与沉积作用

是指介质里含有大量沉积物质，呈悬浮态（自悬浮）高密度与介质混合一起，在重力下沉积物沿斜坡由高处向低处运移，沉积物处于主动状态。例如泥石流、浊流等。沉积物重力流是一种密度流。密度流还包括海洋因温度差异形成的寒流、等深流，因盐度差异形成的盐水楔等。1.分类米德尔顿和汉普顿根据颗粒的支撑机理和堆积的沉积物类型，将沉积物重力流分成泥石流、颗粒流、液化沉积物流和浊流。（1）泥石流（碎屑流）

水介质中含有大量的粘土和砂（水含量仅40～60%），高度混合，形成具有一定密度和支撑强度（屈服强度）的载体（砂泥浆），将砾石、岩块悬浮搬运。如含砾泥岩。（2）颗粒流

介质中主要含有砂粒，少量粘土和砾石，由于颗粒之间相互碰撞产生的支撑应力，使颗粒悬浮于流体中。例如：西部地区的岩块崩塌流、雪崩流（底部气垫、前部气浪）；

火山碎屑流（底部气垫、前部气浪）；风成砂丘突然崩塌，沿坡体形成的砂流；水底坡度变陡地带，沉积物因断层、地震或暴风浪的强烈震动作用，崩落、液化，高速向深处流动形成的流体。（3）液化沉积物流当碎屑缓慢堆积时，其重量由下覄沉积物所支撑，孔隙压力等于静水压力。负荷增大，孔隙减小，孔隙水向侧方挤压出去，达到固结。当大量碎屑快速堆积，下覄沉积物难以支撑上覆急剧增加的重量，部分碎屑重量传递给孔隙流体，孔隙压力大于静水压力，形成超孔隙压力，使颗粒悬浮、“沸腾”、液化，形成高密度流体。砾石孔隙大，粉砂、粘土凝聚性较好，不易形成超孔隙压力。液化沉积物流常发育于中细碎屑岩中。（4）浊流

沉积物靠紊流或由紊流的向上分力（上举力）支撑悬浮，在重力作用下搬运，与介质组成高密度流体。如砾、砂、泥的沉积组合体。引发原因：地震、海啸、暴风浪、构造运动等震动、或失重。浊流、紊流与沉积物悬浮三者相互作用、互相影响。三者关系为：紊流沉积物悬浮浊流扰动作用重力作用紊流作用2.浊流发育阶段鲍玛（A.H.Bouma，1962）提出四个发育阶段：

a.三角洲阶段：河流将大量沉积物带到湖、海盆地，堆积成三角洲。

b.滑动阶段：因某种作用震动，开始液化，整体向下方缓慢滑移，随着水量增加，速度加快。

c.流动阶段：流体速度加快，内部出现速度分层，粗粒涌向前端。

d.浊流阶段：沉积物与水高度混合，形成悬浮态高密度流体，随流动速度加快，冲刷、侵蚀下部物质，增大规模。内部分层。平面为锥形或扇形堆积体。具有高浓度悬浮沉积物的河流（H.S.Bell，1942）突发高速型浊流的形成示意图

（A.H.Bouma，1962）3.浊流内部构造一般分为三部分：

头部：呈舌状、比体部厚，粒度最粗、密度最高、流速最快，侵蚀能力最强，冲刷痕与刻痕发育，以侵蚀搬运为主。

体部：厚度较均匀，粒度较细，密度降低，流速减缓。

尾部：厚度迅速变薄，粒度变细，密度最低，流速减缓，以沉积作用为主。高速浊流内部划分图

（G.V.MiddletonandM.A.Hampton，1973）4.鲍马层序粒度分层编号鲍马层序分段（1962）解释泥E内浊流沉积（一般为页岩）深海沉积作用或细粒的、低密度浊流沉积作用粉砂D上平行纹层（水平层理）？？？？？C波纹、波状、包卷交错层理下降流动体制的下部

细砂粗砂底部含砾石B下平行纹层（平行层理）上升流动体制形成的平坦床沙A块状、粒序层理底部发育槽模上升流动体制快速沉积作用或流沙形成（？）（三）碎屑结构与碎屑成熟度1.碎屑结构包括粒度、圆度、球度、形状、分选度、支撑类型和孔隙等方面。（1）粒度指碎屑颗粒的最大视直径。测量方法：放大镜、显微镜、筛析法、莎巴宁法等。粒度划分方法：1）自然粒级法砾＞2mm

砂2～0.05mm

粉砂0.05～0.005mm

泥＜0.005mm

适用于水利学研究，与尤氏图相吻合。2）粒级法

Ф=-㏒2d

d——颗粒直径（mm）

有利于粒度统计与绘图。Ф值粒级与教材划分对照表相应粒级分别称为相应结构，如砾状结构、细砂结构等。粒级Ф值与mm教材粒级Ф值与mm教材粒级Ф值与mm教材砾巨砾＜-8

＞256＞1000砂极粗砂/巨砂-1~0

2~12~1粉砂粗粉砂4~50.063~0.03150.05~0.03卵石-8~-664~256250~1000粗砂0~1

1~0.51~0.5粗砾-6~-416~6450~250中砂1~20.5~0.250.5~0.25细粉砂5~80.0315~0.00390.03~0.005中砾-4~-24~1610~50细砂2~30.25~0.1250.25~0.1细砾-2~-12~42~10极细砂/微砂3~40.125~0.0630.1~0.05泥＞

8＜0.0039＜0.005（2）分选度（分选性）

指碎屑颗粒大小分布的均匀程度。可以反映流体的动能强度（簸选能力）和搬运距离。牵引流对颗粒的分选作用：a上游环境b沉积环境c下游环境（F1流入水动力、F2流出水动力。F1≧F2，分选好；F1和F2差值越大，分选越差）（3）圆度

碎屑棱角被磨圆的程度。不同矿物的物化性质不同，抗磨蚀性能不同，通常根据石英的圆滑程度，分为五级。将次圆到极圆等级称为砾状结构。将次棱角到棱角等级称为角砾状结构。（4）球度指碎屑三维空间近球体的程度。（5）形状由颗粒中A、B、C三个轴的相对大小决定。分为球状、椭球状、扁球状、片状、不规则状。（6）孔隙原生孔隙、次生孔隙。

（7）支撑类型根据岩石中碎屑与填隙物（杂基）的支撑情况，分为颗粒支撑、杂基（基质）支撑以及过渡支撑三种类型。分别称为支撑结构和漂浮状结构。地质意义：可以反映流体的性质，颗粒支撑（杂基含量少或无）为牵引流，杂基支撑为沉积物重力流。注：杂基（基质）——以机械方式沉积，与主体碎屑混杂堆积，充填孔隙的细小碎屑，通常指泥和细粉砂。（8）成熟度指碎屑接近理想终极状态（稳定）的程度。包括成分成熟度和结构成熟度。

1）成分成熟度指碎屑中稳定碎屑成分（石英、石英岩屑、燧石岩屑、锆石、金红石、电气石）的含量。含量越多，成分成熟度越高。

成分成熟度指数（CMI）——稳定碎屑成分与不稳定碎屑成分的量比关系。地质意义：反映沉积时的构造环境与气候条件。

成分成熟度高，表明物源区沉积环境湿热温暖、大地构造稳定、剥蚀量较少、长距离搬运、化学风化作用强烈等特征。

成分成熟度低，表明物源区沉积环境寒冷、大地构造活跃、剥蚀量较多、短距离搬运、埋藏速度快、物理风化作用弱等特征。2）结构成熟度指碎屑结构接近理想终极状态（无杂基、分选极好、磨圆极好）的程度。地质意义：一般讲，结构成熟度高，表明物源区大地构造稳定，剥蚀埋藏缓慢，碎屑长时间、长距离搬运、磨蚀圆度高，流体清澈，簸选能力强，分选好，形成无杂基的颗粒支撑结构。相反，则表明结构成熟度低。结构成熟度分级以及与沉积环境的关系成熟度级别结构特征可能的沉积环境圆度分选度杂基含量%极不成熟差差＞15大陆泥石流、洪积物、冰磯物不成熟差差5~15洪积物、河流、浅湖次成熟差中等＜5洪积物、河流、浅湖、风成沙丘成熟中等好＜5河流、风成沙丘、海滩极成熟好好＜5风成沙丘、海滩四、化学搬运、沉积作用与沉积物（一）胶体搬运与沉积作用

100%

胶体溶液

真溶液

0%AlFeMnSiO2P2O5CaCO3CaSO4NaClMgCl2溶解度

溶解度低的Fe、Mn、Al、Si等组分，常呈胶体形式搬运与沉积。1.胶体特征（1）质点小。1~100um，大于真溶液——扩散能力弱，

小于悬浮颗粒——不受重力影响。（2）带电荷。表面积大，吸附离子带有电荷，成为正胶体或负胶体。自然界常见的胶体有：正胶体负胶体Al(OH)3、Fe(OH)3、Cr(OH)3、

Ti(OH)3、Ce(OH)3、

Cd(OH)3、CuCO3、MgCO3、CaF2PbS、CuS、CdS、As2S3、Sb2S等硫化物；S、Au、Ag、Pt、粘土质胶体、腐殖质胶体SiO2、SnO2、MnO2、V2O5、

（3）吸附性强粒度小、表面积大、具有很强的选择性吸收。通常正胶体吸附各种酸根以及络阴离子团，负胶体常吸附各种金属离子，例如：

粘土胶体吸附：Au、Ag、K、Hg、V、Pt等

SiO2胶体吸附：放射性元素

Fe胶体吸附：V、P、As等

Mn胶体吸附：Co、Cu、Ni、Ag、W、Hg等。2.胶体凝聚沉积以及沉积物特征胶体凝聚沉积作用，称为胶凝作用或絮凝作用。（1）胶体凝聚沉积原因：

1）正、负胶体相遇，电性中和。是海（湖）粘土岩形成的重要原因之一。

如：2Al2O3·nH2O+4SiO2·nH2OAl4（Si4O10）（OH）8+nH2O

正胶体负胶体高岭石凝胶体2）胶体溶液里加入电解质，电性中和。河流携带的含有金属阳离子的负胶体与海水、湖水相遇后，沉积在三角洲地带，脱水后成为沉积岩或沉积矿产。例如：河流搬运的Si、Al、Fe、Mn等胶体物质进入海洋后大都在近岸地区迅速下沉。目前世界上发现的海相沉积大型铁、锰、铝等矿床都是胶体凝聚沉积而成。

3）蒸发作用使胶体溶液浓缩，增加胶体粒子的碰撞几率，形成胶体团下沉。如干燥气候下湖泊、河漫滩水体干涸时，泥质类的沉积，主要由此原因引起。

4）pH值、Eh值的影响有些胶体沉积要求具备一定的pH或Eh值，若不满足，即使有异性电荷的电解质或胶体混合，也不发生沉淀。例如：SiO2和Al2O3胶体，在pH值4.5～5.2可中和生成高岭石，如果不满足，即使两种胶体混合也不发生沉淀。即高岭石在酸性介质中凝聚，蒙脱石在碱性介质中凝聚。对于两性胶体影响显著，例如Al(OH)3，酸性环境带正电荷，碱性环境带负电荷。

5）腐殖酸的保护自然界大量存在的腐殖酸本身易于水化，成为稳定胶粒，常与金属氢氧化物胶体结合生成螯合物，起到“护胶作用”，提高了金属氢氧化物胶体的搬运能力。如河水中搬运的Fe、Mn、Al氢氧化物胶体以及硫化物胶体较多，而河流中沉积的胶体沉积物较少。（2）胶体沉积物特征

1）未脱水时呈凝胶状、冻状，成岩后具贝壳状断口。

2）脱水后具龟裂纹，裂隙发育，敲击后碎屑易显棱角。

3）呈放射状、扇状、鲕状、肾状、以及结核状等结构，重结晶后具微晶结构。

4）产状常为结核状、透镜状、层状产出。

5）吸附能力与离子交换能力强，导致其颜色、化学成分不定。（二）真溶液搬运与沉积作用母岩风化产物中以真溶液搬运与沉积的物质主要是溶解度高的Cl、S、K、Na、Ca、Mg等组分，常呈离子形式溶于水中。其溶解或沉淀晶出的控制因素是溶解度（溶度积），只有当离子浓度大于或等于其溶解度时，才能晶出。因此，溶解度大的物质不容易沉淀，溶解度小的首先沉淀。影响真溶液搬运、沉积（溶解度）的因素较多，如pH值、Eh值、温度、压力和CO2含量等，尤其是对溶解度较小的Si、Al、Fe、Mn等的影响更为明显。

1.pH值（1）溶解度随pH值增高而增高。如SiO2在碱性条件易溶解搬运，酸性条件易沉淀。Fe3+PH＞3时沉淀。（2）溶解度随pH值增高而降低。如CaCO3弱碱性环境沉淀。Fe2+PH＞5.5～7时沉淀，其氢氧化物在碱性条件易沉淀，酸性条件易溶解搬运。因此，常见石英与方解石、铁质矿物之间的交代。25℃时，pH值与方解石、非晶质SiO2和石英

的溶解度关系图（Blatt，1972）（3）溶解度随pH值增高而变化。如Al2O3溶液pH值为4～7时沉淀，＜4或＞7时均不能沉淀。2.Eh值主要影响变价元素（Fe、Mn）的溶解度。氧化条件下易形成高价氧化物或氢氧化物，而还原条件下形成低价氧化物或氢氧化物。低价化合物的溶解度高出高价化合物几百～几千倍，故Fe、Mn等变价元素在还原条件易溶解搬运，在氧化条件易沉淀。3.温度温度升降影响蒸发作用，影响Cl、S、Na、K、Mg等溶解度大的盐类物质的溶解与沉淀。只有在干热、蒸发的条件下，沉积形成石膏、硬石膏、钠盐等，称为蒸发岩。4.CO2含量主要影响碳酸盐类矿物的形成。环境温度高、压力低时，溶液中CO2含量少，溶解度小，碳酸盐类矿物易沉淀；相反，则易搬运。如泉水口碳酸盐类沉淀物的形成。海湖中，上部水体CaCO3易沉淀晶出方解石矿物，但是，下部水体方解石则易溶解，方解石晶出后，重力下沉将遭受溶解。使方解石全部溶解的最大可能深度，称为CaCO3补偿深度（CCD），其下部将没有方解石沉淀物的堆积。注：现代海洋CaCO3的补偿深度约为4000~5000m。（三）化学沉积物与结构1.化学沉积物是指由化学方式形成的沉积物。既包括直接从溶液中晶出的物质，如盐类矿物，也包括后期改造形成的矿物，如重结晶或交代形成。起胶结作用的称为胶结物，不起胶结作用的称为自生矿物。2.化学结构（结晶结构）其晶出方式与岩浆相近，故有很多相近点（环境不同）。结构命名方法与岩浆岩相同，如：非晶质结构、隐晶质结构、显晶质结构；自形、半自形、它形；等粒、不等粒，似斑状；

粗晶结构、中晶结构、细晶结构、微晶结构（粒度划分等同于碎屑结构）等。3.化学沉积分异作用在沉积过程中，由于各种元素和化合物的化学性质差异，导致不同组分先后沉积的过程。五、生物搬运、沉积作用与沉积物

是指在生物的生命活动中，以直接或间接方式进行的物质迁移和聚集作用。特点：

历史悠久（35亿年、澳大利亚叠层石）

分布广泛（地下1000m以上到地表）

繁殖迅速（藻类、菌类等）

作用重要（硅藻、铁藻、泥晶方解石）（一）直接作用生物通过光合作用、新陈代谢，吸收大气、水、岩石圈层里的N、P、O、C、Ca、Mg、Si以及U、Au、Ag等组分，组成生物肌体和骨骼，随沉积环境演变而迁移，死亡后堆积，形成某些组分的迁移和富集。

有机体（软体）转化为石油、天然气、油页岩、泥炭和煤等。硬体部分则与沉积物混杂堆积，形成岩石，如生物碎屑灰岩、礁灰岩、硅藻土（岩）等。（二）间接作用

1.生物化学作用生物的生命活动，改变环境的物理化学条件（pH值、Eh值），进而影响了物质的溶解度、胶体粒子电性、离子团等性质，发生组分的迁移或聚集作用。如蓝绿藻类光合作用消耗CO2，使pH值上升，有利于碳酸盐类物质沉积。如生物腐烂、分解后产生大量H2S、NH3、CH4、H2气体，造成还原条件，有利于变价元素、金属硫化物搬运等。

2.生物物理作用（1）藻类的粘结作用生物分泌粘液，捕获、粘结水体中细小沉积物质点，如CaCO3质点，形成叠层石等。（2）生物障积作用由于生物肢体阻碍了介质流速，使介质携带的沉积物质沉积在后面，如珊瑚、海湖底的植物等。六、复合搬运、沉积作用于沉积物

是指沉积物经过物理、化学和生物的共同作用下形成。如盆地里的沉积物，前期以化学、生物化学和生物作用沉积，后期可能遭受流体冲刷、侵蚀改造破坏，形成大碎屑——自生颗粒和小碎屑——泥晶/微晶基质，或在原地沉积，或搬运到异地沉积，其过程与陆源碎屑相似，属于机械搬运和沉积作用，可以用流体力学机理分析岩石形成过程。

将碎屑岩研究方法引入化学岩和生物化学岩中，尤其是在碳酸盐岩研究中——福克（Folk，1962）。（一）自生颗粒（异化粒、颗粒、粒屑）是指在沉积盆地里以化学作用、生物作用、机械作用或共同作用后形成的，粒度大于粉砂级的矿物集合体。常见有：

生物碎屑内碎屑鲕粒凝块石核形石团粒特点：

同一种颗粒中的内部特征、物质组成相同或相近。1.生物碎屑/骨粒个体完整的叫骨粒/颗粒，多由微体化石（有孔虫、介形虫）组成。破碎不完整的叫生物碎屑/生屑、骨屑，多由大生物化石（腕足、腹足）组成。当破碎严重时，需用显微镜观察壳体的显微结构鉴别生物种类。群体原地固着生长的造礁生物（珊瑚），称为骨架生物。地质意义：

1.生屑种类与数量，可以推测沉积环境的物化条件（水深、水温、盐度、底质、水流动态等）。

2.生屑自形程度（被破坏程度），可以推测是否经过搬运、原地或异地沉积、沉积环境水流动态强弱性质等。薄片中生物碎屑的自形程度类型蜓类，含生屑泥晶灰岩，

川东北二叠系，4×10单偏光

2.内碎屑