沉积岩与沉积相沉积岩的搬运和沉积作用

本讲介绍上一讲我们学习了沉积岩原始物质的形成。我们知道风化作用形成了最主要的沉积岩原始物质成分。母岩风化后，少量会残留在原地形成风化壳，大部分则进入搬运状态向沉积盆地转移，并随着搬运介质能力的减弱而逐渐沉积下来形成沉积物。这一讲，我们就来学习一下沉积物的搬运和沉积作用，重点讲解碎屑物在流水中的搬运和沉积作用，溶解物质的搬运和沉积作用，并简单了解一下生物的搬运和沉积作用。第二节沉积物的搬运和沉积作用一、引言风化作用的产物及其它来源的沉积物质少量残留原地大部分将进入搬运状态向沉积盆地转移。搬运中仍会发生机械破碎和化学分解→新矿物介质搬运能力减弱，无力携带所搬运沉积物→沉积沉积下来的沉积物①长期固定下来不再移动，②地壳上升，侵蚀基准面下降，流体流速加快→重新发生侵蚀并被再次被搬运第二节沉积物的搬运和沉积作用风化、搬运和沉积是三个连续而又独立的阶段，但有时相互交替和重复，尤其是搬运和沉积作用，是一对矛盾。第二节沉积物的搬运和沉积作用沉积物发生搬运和沉积的地质营力（搬运介质）流水风（大气）冰川重力生物地壳表层条件第二节沉积物的搬运和沉积作用按沉积物被搬运和沉积的方式不同可以分为：1.机械/物理搬运和沉积作用碎屑+新生成物质+火山碎屑+宇宙源物质2.化学搬运和沉积作用溶解物质、深层卤水生物化学搬运和沉积作用溶解物质＋深层卤水＋生物源物质3.生物搬运和沉积作用生物源物质第二节沉积物的搬运和沉积作用二、流体的几个基本概念和基础知识（一）牛顿流体和非牛顿流体内摩擦定律：在温度不变的条件下，随着流速梯度变化，动力粘滞系数/运动粘滞系数始终保持一常数。牵引流服从内摩擦定律——牛顿流体沉积物重力流不服从内摩擦定律——非牛顿流体第二节沉积物的搬运和沉积作用（二）层流、紊流和雷诺数两种流动型态——层流与紊流/湍流/涡流

层流紊流第二节沉积物的搬运和沉积作用雷诺数（Re,Reynoldsnumbers）

层流和紊流的判别标准惯性力与粘滞力之间的关系，描述流体的流动状态Re＝惯性力/粘滞力＝V2d2ρ/Vdμ＝Vdρ/μRe＝1±

层流Re＝1～40临界流Re>40紊流第二节沉积物的搬运和沉积作用（三）缓流、急流和佛罗德数（Fr）明渠水流急流、缓流和临界流三种流态判别标志为佛罗德数（Fr，Froudenumber）Fr＝惯性力/重力＝（V2/D）/g＝V2/（gD）

——标志惯性力与重力之间的关系

描述流体的运动强度第二节沉积物的搬运和沉积作用Fr＞1：急流，水浅流急——上部流动体制，高流态Fr＝1：临界流，过渡流态Fr＜1：缓流，水深流缓——下部流动体制，低流态牢记！第二节沉积物的搬运和沉积作用牵引流和沉积物重力流的区别类别牵引流重力流流体性质牛顿流体非牛顿流体密度低高（>1.08，海水比重）水动力学机制地形、潮流或风重力液固相分明不分搬运介质流水沉积物搬运动力推力、负荷力重力搬运方式滚动、跳跃、悬浮悬浮运动关系水主动，颗粒被动水被动，颗粒主动搬运物质碎屑物质、溶解物质碎屑物质为主沉积作用流速、能量减小能力减小转化或稀释沉积环境地形变化较小山前或斜坡及其下游方向沉积构造各种类型层理粒序/递变层理第二节沉积物的搬运和沉积作用三、碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积作用

----机械搬运和沉积作用什么性质的流体？河水、海水、湖水、风、冰川…物源区在哪儿？山区（剥蚀区）、陆地岸边…搬运的起点在哪儿？山区（剥蚀区）、陆地岸边…第二节沉积物的搬运和沉积作用（一）受力分析1.有效重力（w）：颗粒受到的重力和浮力两者之差2.粘结力（Pc）：由颗粒表面的水膜所造成的粘结力3.水平推移力（Px）：水流作用于颗粒顺水流方向的力4.垂直上举力（Py）：垂直向上，产生原因：①水体浮力（已计算在有效重力中）；②颗粒上下因流速差而引起的压力差；③紊流中存在涡流的扬举作用/上举涡力PyPcPxW第二节沉积物的搬运和沉积作用（二）流体搬运碎屑物质的方式

推移搬运（滚动+跳跃）——床沙载荷(bedload)，粗

悬浮搬运——悬移载荷（suspendload），细载荷：流体中被搬运的沉积物，也叫负载，负荷。第二节沉积物的搬运和沉积作用（三）碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积与流速和颗粒大小的关系——尤尔斯特隆图解开始搬运速度（V开）：流水把处于静止状态的碎屑物质开始搬运走所需的流速继续搬运速度（V继）：流水维持碎屑物质继续搬运所需要的流速。V开>V继第二节沉积物的搬运和沉积作用尤尔斯特隆图解两线：开始搬运曲线/继续搬运曲线三区：剥蚀区/搬运区/沉积区三段：砾级：难搬易沉山区粉砂和泥级：易搬难沉深水砂级：易搬易沉分布最广搬运和沉积的决定因素：粒径和流速剥蚀区搬运区沉积区第二节沉积物的搬运和沉积作用（四）机械沉积作用主要是流水的动力不足以克服碎屑的重力时，碎屑物质就会沉积下来。碎屑物质在静水中下沉颗粒越大，比重越大，沉积速率就越大。根据实验极细砂下沉30m约2小时，细粘土则需要1年；下沉3000～4000m，极细砂需要10天，细粘土需要100年。第二节沉积物的搬运和沉积作用颗粒间的碰撞和摩擦流体对颗粒的分选作用化学分解和机械破碎作用↓碎屑物质在长距离搬运过程中要发生一系列的变化第二节沉积物的搬运和沉积作用（五）碎屑物质在流水搬运中的变化矿物成分不稳定组分减少稳定组分增加粒度（颗粒大小）变细，分选变好颗粒形状圆度与球度变好第二节沉积物的搬运和沉积作用搬运物质：溶解物质及部分新生成物质。搬运方式：胶体溶液或真溶液。Al、Fe、Mn、Si的氧化物难溶于水，常呈胶体溶液搬运；Ca、Na、Mg的盐类则常呈真溶液搬运。四、溶解物质的搬运和沉积作用——化学搬运和沉积作用第二折节预沉咽积物居的搬承运和姑沉积董作用（一）餐胶体溶欺液物质衔的搬运夺与沉积胶体锐溶液---傻-介于粗榜分散系(悬浮液)和离呈子分僚散系(真溶籍液)间，晚粒子湾直径缠介于1～100毒nm间，伙多呈佣分子炊状态醒。1、胶体帖溶液的槐特点受重力揪影响极咽其微弱期；扩散能软力很弱思；类型有百正负之糟分正胶词体，雪表面迈带正丢电荷白，Fe、Al含水鸦氧化糠物胶战体；负胶话体，面表面桨带负奶电荷膨，Si、Mn氧化物煮；④嚼具有轿吸附覆现象第二先节拦沉发积物贪的搬忌运和伯沉积宴作用2、胶名体溶栽液稳的定的商因素——搬运布朗泽运动撇可抗某衡重煌力作两用，缠不使制胶粒胜下沉挎。同种纵电荷协的胶员粒之加间的聋排斥跟力。扩散层茂和双电菜子层中谦反离子翻和溶剂蚕的亲和搂作用，贞形成的丈溶剂化骨膜，缓液冲和阻已碍粒子流的碰撞岩。——溶解窗物质粥就可益以胶半体溶笨液的象形式跑被搬纠运走案。第二摊节期沉内积物菊的搬榜运和装沉积唐作用3、促使石胶体聚躲集和沉挥淀的因穿素——沉积原私因正负馋胶体个相遇——既“相互聚田沉”。电解质饮作用蒸发弹作用穿透能缠力较强用的辐射惭线溶液的pH和Eh值温度堂增加社，剧努烈振商荡，滤大气葬放电英，毛努细管扇作用赞等。4、胶体需沉积物报的特点第二节睁沉浮积物的壳搬运和找沉积作境用（二喊）真嘉溶液亏物质锄的搬炮运和辟沉积壳作用真溶爽液物柳质：低母岩深风化刘产生激的Cl、S、Ca、Na、Mg、K等还喜包括地部分Fe、Mn、Al和硅企。真溶亿液物盏质搬富运及霸沉积估作用腾的根彼本控帮制因专素是系溶解奥度。溶解束度大修，易睁搬难笛沉；擦反之屯，易织沉难援搬。第二轨节枕沉庸积物郑的搬亡运和沾沉积灿作用溶解填度以狸外的协其白它影尖响因铅素1.介质粒的酸辞碱度永（pH值）（1）某乘些溶零解物献质的打溶解矿度随pH值增能大而突变化酸性介巴质条件印下，Si解O2沉淀而CaC甚O3溶解在碱性寸介质中疲则相反站。（2）随pH值变化觉，某些闭溶解物直质沉淀浑形式不显同铁pH＝2～3以Fe(夺OH)3沉淀项，pH洞=5以Fe(兆OH)2沉淀肥。pH=自6～7，溶瓜液含CO2，以Fe赚CO3沉淀。第二举节御沉列积物妙的搬塌运和贵沉积浅作用第二节加沉胖积物的益搬运和拾沉积作喂用2.介质的滚氧化—还原愚电位抛（Eh值）Eh值对铁田、锰等若变价元冤素的溶化解和沉丛淀影响态很大第二才节集沉课积物兼的搬膀运和愚沉积势作用3.温度和歪压力（1）一疮般物坏质的漫溶解距度随胶温度灵升高慎而增尘大（2）压力欠对溶液购中CO2含量够影响善很大4.溶液劣中CO2的含垄量对碳酸钩盐的沉帖淀和溶消解度有楚很大的论影响Ca兴CO3+C絮O2+H2O=宜Ca家(H对CO3)2。CO2浓度增适高，平历衡向右我移动，CaC骄O3溶解，周反之，洲向左移顾动，CaC段O3沉淀肺。水中CO2含量碑与温土度、表压力修有关5.其它---共-气候茧、蒸堡发作决用第二月节哭沉凶积物车的搬甲运和银沉积溪作用五、领生物狗的搬义运和温沉积革作用生物作舟为一种娘搬运营哀力意义网较小，支沉积作差用意义宜重大。藻类和赵细菌等臂微生物折沉积作勇用巨大资。(一)直接作勉用——生物遗窗体直接漫堆积成刃岩或沉进积矿床胖。光合作合用或吸兴取养料较形成有耍机体，汽吸取介封质中钙期、磷、缴硅无机柳盐,形成瞎外壳在和骨期骼。有机睬质部分埋耀藏下来旦经生物线化学演视化，可妨形成石挪油、天吩然气、慨煤以及边油页岩身等。无机的生物外薯壳和骨养骼经富遮集堆积慕后可形鞭成岩石戴或矿床，如党生物锈骨骼塔石灰坦岩、与硅藻用土、挽白垩戏等。第二艇节鸡沉滩积物扔的搬驼运和吗沉积暮作用(二)间接作陈用1.生物化厌学沉积疮作用是指俩生物竿的生航命活千动过晓程或递生物殊遗体剪分解厨过程亿引起我介质坐物理时化学添环境危变化零，使秤某些专溶解沉物质筋沉淀立，或瞧由于州有机释质吸矮附作近用使补某些额元素线沉积牵。生物产觉生H2S、NH3、CH4、O2等气体谜或吸收CO2气体拍，影欲响介萄质环雁境的救物化响条件库，使稻某些货物质于溶解闲或沉汽淀。2.生物物示理沉积枪作用指生翅物在污生命洪活动牙中通每过捕昏获、塑粘结萄或障纷积等得作用五使沉逝积物绿沉淀唇。第二节异沉贿积物的伤搬运和霞沉积作哲用六、五沉积语分异柄作用沉积分吧异作用政概念母岩狡风化模产物蚕以及浸其他覆来源功的沉绣积物跪在搬每运和泳沉积陪过程顶中会按颗惕粒大挖小、运形状厘、比国重、蓄矿物茄成分贸和化牌学成乡丰分在填地表摆依次蕉沉积下来的她现象，久也叫地加表沉积古分异作悦用。机械分柿异作用瞎：主要膜受物爸理原延理支惭配，餐见于波碎屑投岩中平；化学分抄异作用修：主要受峰化学原臣理支配棍，见于或溶解物裤质沉积刻过程第二节叨沉壁积物的善搬运和般沉积作奇用(一)机械让沉积幅分异流作用碎屑物摘质在流亮水搬运絮和沉积东的过程专中，将傍按粒度品、密度凯、形状贸、成分昼等差异括发生有膀序沉积竟的现象物理所分异与之对反立的是灭“掺和纵作用”效或“混储合作用不”、“糊混杂作悲用”。第二矿节禁沉贝积物劝的搬姥运和扬沉积晶作用1.颗粒大吸小分异从上游尚到下游斑，粒度井由大到隐小、分句选由差置变好；2.比重分款异体积酷小比安重大绘和比嘉重小缸体积疤大的脏沉积脸物可稀能一罗起堆婶积，弓如含漆金砾杰岩3.形状分怪异片状个颗粒慕比等府轴粒章状颗酱粒搬遣运得灭远；圆度孙和球巾度高绿的滚体动颗竭粒更