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外动力地质作用和沉积岩
地质学第四章外动力地质作用和沉积岩知识总结，包括外动力地质作用的一般特征、沉积岩的特征以及常见的沉积岩介绍。
编辑于2022-04-07 16:49:55- 地质
- 外动力地质作用和沉积岩
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外动力地质作用与沉积岩
地壳岩石79％
主要分布于地壳表层，占地表裸露岩石75％
地下水的主要载体
…
常见的沉积岩
沉积岩的类型
定义
在地壳表层条件下，由母岩（岩浆岩、变质岩、先成的沉积岩）的风化产物、生物物质、宇宙物质等，经过搬运作用、沉积作用和成岩作用而形成的岩石
分类
陆源碎屑岩
包括碎屑岩（砾岩、砂岩、粉砂岩）粘土岩（页岩、泥岩）
火山源碎屑岩
火山集块岩、火山角砾岩、凝灰岩
内源沉积岩
化学岩（灰岩、白云岩、硅质岩、铝质岩、铁质岩、磷质岩、蒸发岩、可燃性有机岩）
生物化学岩（硅藻岩、放射虫岩）
常见陆源和内源沉积岩及其特征
砾岩、角砾岩
结构
砾状或角砾状结构
成分
＞30％岩石含量的砾石，以及基质、胶结物组成的岩石
命名
砾岩
碎屑为圆形或次圆形
角砾岩
碎屑为棱角形或半棱角形
若某成分砾石（石英岩、石灰岩、安山岩）含量＞75％，则以砾石成分直接命名
石英质砾岩（角砾岩）、石灰岩质砾岩（角砾岩）、安山岩质砾岩（角砾岩）
由多种成分砾石构成
复成分砾岩（角砾岩）
注意颜色和胶合物成分
成因
山麓洪积和河流搬运堆积
分类
岩溶角砾岩
冰川砾岩
分选度和圆度
山前、近源、快速堆积条件下形成的砾岩往往砾石成分复杂，圆度和分选均差
经过远距离搬运沉积而成的往往成分简单，以石英、硅质岩为主体，分选圆度俱佳
砂岩
构造
砂状结构
成分
石英、长石、白云母、岩屑、生物碎屑、粘土矿物
色彩分异
富含有机质颜色较暗
含三价铁为紫红色
碎屑为石英，胶合物为二氧化硅者呈灰白色
按粒径大小分类
粗砂（砾）岩
中砂（砾）岩
细砂（砾）岩
命名
依据碎屑成分、胶合物或基性成分、碎屑粒径综合考虑
如碎屑主要是石英，其次为长石（＜25％），胶合物为CaCO3，碎屑为粗粒
粗粒泥质岩屑石英砂岩
肉眼难以分辨胶合物或基质成分时，根据碎屑成分与粒径定名
粗质长石石英砂岩、细粒岩屑石英砂岩
碎屑成分和与胶合物成分肉眼难以辨别，根据颜色命名
灰白色粗粒石英砂岩、紫红色砂岩、灰绿色砂岩、灰黑色砂岩
粉砂岩
结构
粉砂状结构
成分
石英及少量长石与白云母
颜色
灰黄、灰绿、灰黑、红褐
命名
与砂岩相同
黄土是一种半固结的粉砂岩
粘土岩
结构
泥状结构
成分
粘土矿物
硬度
硬度低，用指甲能刻划
主要矿物
高岭石（最常见）、蒙脱石、伊利石
粘土岩中常混有杂质
颜色
灰白、灰黄、灰绿、紫红、灰黑、黑等（视其混入杂质的成分而定）
分类（层理和固结程度）
黏土
黏土岩中固结微弱者
泥岩
固结较好但没有层理者
页岩
固结较好且具有良好层理
分类（颜色）
黄绿色钙质页岩、黑色硅质页岩、紫红色钙质泥岩
性质
润滑性
可塑性
吸水性
吸附性
烧结性
耐火性
硅质岩
主要成分
SiO2
组成矿物
微晶质石英和玉髓，少数情况下为蛋白石
硬度
质地坚硬，小刀不能刻划
性脆
分类
含有机质的硅质岩
灰黑色
碧玉
富含氧化铁的硅质岩
暗红色、灰绿色
玛瑙
具有不同颜色条带或花纹的硅质岩
燧石结核
呈结核状态产出
硅华
含SiO2的热泉经过沉淀
粘土矿物丰富（＞50％），称为硅质页岩，质地较软，属于粘土岩
成因
热泉中涌出富含SiO2的热水经凝聚或交代碳酸钙沉积物而成
火山喷发物经水解作用析出SiO2而成
由海洋硅质生物如放射虫或硅藻形成的为生物化学岩
铁、锰、铝、磷沉积岩
铁沉积岩
成分
以铁为主，可含其它金属矿物
常见矿物
包括氧化铁（磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿）、碳酸铁（菱铁矿）、硫化铁（黄铁矿）、硅酸铁矿物（鲕绿泥石、海绿石）
构造
内碎屑
鲕粒
球粒
锰沉积岩
分类（含锰量）
锰沉积岩（＞50％）
锰质沉积岩（50-25％）
锰矿物（＜25％）
常见矿物
氧化锰（软锰矿、硬锰矿）、碳酸锰（菱锰矿、锰菱铁矿）
结构
鲕粒、豆粒、结核
主要来源
沉积锰矿
铝沉积岩
分类
铝土岩
富含氢氧化铝
铝土矿
氧化铝＞40％，Al2O3/SiO2＞2
炼铝的主要原料
主要矿物
铝的氢氧化物，其次粘土矿物和石英
常见结构
粉砂、泥、鲕粒、豆粒
硬度、密度比粘土岩大
没有可塑性
磷沉积岩
沉积磷酸盐岩/磷酸盐岩（俗称磷块岩）
磷矿物（磷灰石）＞50％
有经济价值的含磷沉积岩、磷质沉积岩、磷沉积岩称为沉积磷矿
常见矿物
氟磷灰石、氢氧磷灰石、胶磷矿
分布
主要形成于沿海环境，有时也形成于大陆环境
石灰岩
成分
方解石（CaCO3）
特征与稀盐酸剧烈气泡
颜色
灰色、灰黑色或灰白色
性脆
硬度
3.5
特征
具有燧石结核和缝合线
类型
颗粒结构石灰岩
颗粒成分
CaCO3
类型
内碎屑
成因
海盆中已固结或半固结的碳酸钙沉积物被海水冲击破碎而成
分类
砾屑（粒径＞2mm）
砂屑/粉砂屑（粒径＜2mm）
生物碎屑
成因
海中动物的介壳、骨骼或化钙植物硬体被海水冲击破碎而成
球粒与团块
成因
海水中所含的CaCO3凝聚而成
球粒
球径＜0.3mm
形态浑圆
内部无同心圆构造
团块
粒径＞2mm
内部无同心圆构造
常呈多颗粒黏结在一起，形成外形圆滑状的圆球形、椭球形或不规则形
藻球粒和藻团块
成因
低等生物（如藻类）吸收CaCO3后凝聚而成的球粒和团块
鲕粒或豆粒
形态
外形浑圆，内部具有核心和同心圆状包壳
鲕粒
细小如鱼子
成因
在炎热的气候条件下，在深仅数米的动荡浅水海域中形成
该环境下海水中的CaCO3能够达到过饱和状态，致使CaCO3能够以各种碎屑物为核心逐次沉淀并滚动，形成同心圆构造和放射状结构
豆粒
大如豆粒
颗粒间间隙物均为CaCO3
分类
亮晶
粒径＞0.01mm且透明的方解石晶体，CaCO3的化学沉淀物
泥晶/灰泥
粒径＜0.01mm方解石微粒，多数是CaCO3的化学沉积物，部分为碳酸盐颗粒经机械破碎磨蚀而成的细屑
定名
内碎屑石灰岩
由内碎屑构成
竹叶状石灰岩
碎屑剖面形态似竹叶，长径由数厘米到数十厘米
生物碎屑石灰岩
由生物碎屑构成
球粒石灰岩
瘤状石灰岩
鲕状石灰岩
非颗粒结构石灰岩
特征
颗粒细微，质地细腻、致密
类型
泥晶石灰岩
粒径＜0.01mm的方解石微粒组成，含粘土矿物，岩石呈致密块状
方解石微粒由生物化学作用等方式形成
钙华
具有非颗粒结构的石灰岩，纯化学成因
礁灰岩
具有生物骨架结构的石灰岩
由珊瑚骨骼作为支撑骨架的称为珊瑚礁石灰岩
白云岩
成分
白云石（MgCa[CO3]2）
特征
遇冷稀盐酸不起泡，含钙量较高的微弱起泡
颜色
浅灰色、灰白色，少数呈褐黑色、深灰色
断口
晶粒状
晶粒
较石灰岩粗
硬度&密度
较石灰岩略大
差异风化
岩石风化面上由密集的刀砍状熔蚀沟纹
成因
气候炎热干旱、海水盐度较高的环境，通过化学方式沉淀和微生物的生物化学沉淀而成，称为原生白云岩，少见
大部分白云岩是碳酸钙沉淀物在成岩过程中被富含镁质的海水作用后，方解石被白云石交替置换而成
由化学作用沉积的白云岩具有晶粒结构、颗粒结构、颗粒结构、超微颗粒结构，晶粒为细粒或微粒以及隐晶粒，由交代交代置换作用形成的白云岩常残留原有石灰岩的机构
白云岩和石灰岩存在若干过渡类型的岩石
钙质白云岩
以白云石为主并含有一定数量的方解石
白云质石灰岩
方解石为主并含一定数量的白云石
沉积岩的特征
沉积物的来源
出露于地表的沉积岩、火成岩和变质岩
来自动物的骨骼和植物的碎片(化石)、火山喷发物质以及地下热卤水物质
少量宇宙物质如陨石、宇宙尘等
沉积岩中的矿物
沉积岩是在常温常压条件下，由外力地质作用形成的。
火成岩中那些只能形成于高-中温条件下的矿物在外力地质作用下不能形成构成；这些矿物的钙、镁、铁离子化学活动性强，易发生化学变化，难以抵抗化学分解和流失作用，很难长期在水介质之中存在并沉淀
那些具有适应温度变化能力且化学性质较稳定，不易溶解流失的在地表条件下，能够作为碎屑物稳定存在
粘土矿物、石膏、硬石膏、方解石、白云石是在地表条件下形成的特征性沉积矿物
沉积岩的结构
定义
沉积岩的结构指沉积岩中颗粒的性质、大小、形态以及相互关系
类型
碎屑结构
岩石中的颗粒是机械沉积的碎屑物
碎屑物
岩石碎屑（岩屑）
矿物碎屑（如长石、石英、白云母）
石化的生物有机体或其碎片（生物碎屑）
火山喷发的固体产物（火山碎屑）
按粒径大小划分
砾状结构
粒径＞2mm
巨砾（＞25.6cm）
中砾（6.4-25.6cm）
小砾（＜6.4cm）
肉眼辩的辩识其中碎屑的外形，同时可以看出，其中碎屑颗粒与基质（碎屑之间的细小填充物，也叫杂基）、胶结物的关系
砂状结构
粒径2-0.1mm
粉砂状结构
粒径0.1-0.01mm
用放大镜能辩识其中碎屑的界限
泥状结构
粒径＜0.01mm
只有借助显微镜甚至电子显微镜，才能辨认其中粘土碎屑颗粒
分选性
定义
碎屑颗粒抽吸的均匀程度
大小均匀者，分选良好，大小混杂者，分选差
磨圆度/圆度
圆形
棱角全部被磨损并圆化
次圆形
棱角大部分被磨损
次棱角形
棱角部分被磨损
棱角形
棱角完全未被磨损
非碎屑结构
岩石中的组成物质的形成
化学沉积作用
生物化学沉积作用
大多数为晶质或隐晶质，少数为非晶质，或呈凝聚的颗粒状结构
内碎屑结构的重要辩识特征
颗粒大小可以不一，但矿物成分相同
生物骨架结构
由呈生长状态的生物骨架构成格架，格架内部填充其他性质的沉积物
沉积构造
定义
沉积岩各个组成部分在空间的分布状态和排列形式，一般在沉积岩形成的同时或成岩早期生成
类型
层理
定义
沉积岩的成层性
成因
岩石不同部分的颜色，矿物成分、碎屑或沉积物颗粒及结构等，所表现出的差异而引起
反映了不同时期沉积作用性质的变化
碎屑结构，层理和化石是识别沉积岩的基本标志
层理类型
水平层理
平行层理
递变层理/粒序层理
反递变层理
斜层理
交错层理
脉状层理、波状层理、透镜状层理、韵律层理
层面
定义
分隔不同形质沉积层的界面
沉积岩易沿层面劈开
分类
块层
厚度＞1m
厚层
厚度1-0.5m
中厚层
厚度0.5-0.1m
薄层
厚度0.1-0.01m
微层
厚度＜0.01m
波痕
定义
层面呈有规律波状起伏的构造
沉积介质动荡的标志，见于岩层的顶面
分类
当介质作定向运动时，所形成的波痕在纵剖面上为非对称状，其由流水或风引起
指示水流或风从缓坡向陡坡方向运动
当介质是来回运动的波浪时，可形成对称波痕，其两坡坡角相等
也可形成不对称的浪成波纹，如波峰狭窄尖锐，波谷宽缓
还可据此确定岩层的顶、底面，波峰所指方向为顶，相反方向为底
泥痕
定义
岩层表面垂直向下的多边形裂缝构造
形态
岩缝在表层张角大，向下是楔形尖灭。刚形成的泥缝其裂缝是空的；一直历史中形成的泥裂裂缝已被砂、粉砂、炭和其他物质所填充
成因
滨海、滨湖或滨河地带泥质沉积物暴露水面后失水变干收缩而成
作用
确定岩层的顶、底面
裂缝开口大的方向为顶，裂缝尖灭方向为底
缝合线
定义
岩石剖面中呈锯齿状起伏的曲线
缝合面
沿缝合线岩层易劈开，参差起伏的劈开面
缝合柱
劈开后凸起的柱体，
形态
缝合线的起伏幅度一般是数毫米到数十厘米
成因
在成岩作用期形成的，在上浮岩层压力下，物质发生压溶作用，方解石、白云石被酸性溶液，石英被碱性溶液沿层面两侧熔融并带走，伴随相同成分沿垂直压力方向被不均匀带进，形成锯齿状起伏的缝合线。溶解的残余物如方解石或石英常分布于缝合面上
展布方向
与层面平行
分布
石灰岩、砂岩
结核
定义
沉积岩中由某种成分的物质聚积而成的团块
形态
圆球形、椭球形、透镜状及不规则形
燧石结核成因
二氧化硅在沉积物沉积岩的的同时以胶体凝聚方式形成的
在成岩过程中由沉积物中的二氧化硅在局部酸性环境下缓慢自行聚积而成的
含煤沉积物中常见黄铁矿结核是在成岩过程中沉积物中的FeS2自行聚积而成，一般为球形
洋底的锰结核则有沉积期形成的
黄土中常见的钙质结核或铁锰结核（姜石）
印模和重合模
印模
定义
沉积岩层底面上的突起
形态
长条状、舌状、鱼鳞状或不规则的疙瘩装
大小
小于1cm到数十厘米不等，一般为数厘米
凸起高度从几毫米到几十厘米
成因
在沉积作用停顿时，沉积物顶面受到流水冲刷，或受到流水携带物体刻划，形成沟槽，然后被上覆沉积物充填筑模而成
重合模
定义
沿一个方向伸长且相互平行排列的定向性印模
成因
固结过程中，上覆密度较大的沉积物（如粗砂）不均匀地压入下伏密度较小的沉积物（如泥）内，结果在上覆（砂质）岩层底面产生朝下的长条状圆弧突起。突起部由粗砂或细砾组成
二者单体的圆弧突起均指示下伏地层方向
分布
碎屑岩层
滑塌构造、落石构造、包卷构造、雨痕
外动力地质作用的一般特征
引起外动力地质作用的因素
大气
大气圈
主要成分
氮气（78.1％）氧气（20.9％）氩气（0.93％）二氧化碳、稀有气体（氦、氖、氪、氙、氡等）、水蒸气
层次
散逸层
暖层
中间层
平流层
高度
55km
不受地表辐射和大气对流的影响
臭氧层
高度
20-35km
作用
地球生命的保护层
科里奥利效应（地转偏向力）
南左北右
对流层
高度
10-16km
温度从下而上渐降
热源
大气逆辐射（长波辐射）
存在大气环流
地质意义
大气成分是许多地质作用得以发生的物质因素
氧是氧化作用发生的物质基础，也是生命存在的条件
二氧化碳是植物制造有机物的物质来源，他直接参与了生物成岩的过程
氧和二氧化碳在水体中的浓度影响着沉积物的性质和特征
大气圈是生命的保护层
臭氧层吸收绝大部分紫外线，大大降低透露地球的紫外线含量，保护地表生物
由于大气圈的存在，地球才具有适宜的温度
风的作用
热和水蒸气的主要传送者，影响气温
塑造地表形态和搬运物质的动力
吹扬沙石，破坏岩石，搬运尘土，形成沙漠，产生沙尘暴
推动海水运动，形成波浪和洋流，影响海水地质作用进程
水
存在形式
液体和固体存在于固体地球表层
水圈
地表水围绕地球表层构成连续的层圈
构成
海水（97.3％）
河流，湖泊，土壤和岩石空隙以及高山和寒区的冰雪（2.7％）
大气中的水蒸气（0.001％）
水体相互联系和转化
水是主要的外动力因素
地表水多含酸性成分，是很好的无机溶剂，能溶解矿物和岩石
促进各种化学反应进行
海水与湖水中含有多种化学元素和化合物，是许多矿物和岩石的物质来源
运动的水体积动能破坏岩石，并将其搬运到低洼场所堆积，从而改变地表形态
存在于土壤和岩石空气中的水，通过结冰膨胀，溶解等方式破坏岩石
水是构成生命的物质
只有地球有了游离水，才会产生生物
地表水循环影响生物界的面貌，制约生物地质作用
生物
生物圈
微生物
大气圈下部到地下4200米深处
地表(包括海水及海底表层)的动植物与微生物
生物有机体中聚集60多种元素
O.C H（98.5％）、Ca.Na.K.Si.P.S.Mn.Mg.Fe.Cl以及其他微量元素
形成煤、石油、天然气以及石灰岩、硅质岩、磷块岩等岩石和矿产的物质之一
生命活动能选择吸收某些元素，对沉积岩中一些稀有元素与微量元素矿产的形成具有积极意义
生物的活动能形成有利条件，使某些化学物质沉淀以及一些化学物质迁移
引起外动力地质作用的能源
太阳热能
地球外部能量的来源
使地表温暖，并引起大气循环，水的运动，生命活动，从而引起其他各种外动力地质作用发生
重力能
来源于地球的引力
在重力条件下才有风、水体的运动，才有物质从空中降落、在水中沉淀，才有滑坡泥石流，才有生物界的正常运动与演化
日月引力能
太阳、月球对地球的引力
引起海水湖水的潮汐，潮汐对海岸地貌的塑造，物质的搬运与沉积具有重要作用
外动力地质作用的类型
风化作用
地面的岩石在原地发生机械破碎或化学分解的过程
侵蚀作用
在外动力作用下，岩石因机械作用或化学作用而被剥离或蚀去的过程
河岸被水冲刷、崩落而后退，石灰岩收地下水溶蚀形成溶洞
搬运作用
风化剥蚀的产物被搬运到他处的作用
搬运方式
以机械方式破坏的产物（碎屑物）以机械方式进行搬运
粗大的碎屑物（砾石）（粒径＞2mm）
以滚动的方式在搬运介质（风、流水）中被搬运
较粗的颗粒（砂）（粒径2-0.1mm）
以跳跃的方式进行搬运
较细小的碎屑物（粉砂、粘土）（粒径＜0.1mm）
悬浮状态被搬运
搬运介质是风，则粘土颗粒（粒径＜0.01mm）能以尘埃的方式被远距离搬运
以化学方式破坏的产物通过真溶液或胶体溶液进行搬运
通过真溶液进行搬运
石灰岩溶于水后，以钙离子和碳酸氢根离子的形式被水搬运
通过胶体溶液进行搬运
长石风化后形成的黏土矿物与二氧化硅在，水中呈胶体质点被搬运
生物吸取精介质中的化学元素营养自己，建造其骨骼，死后将其骨骼随水体的迁移在水域中的沉淀堆积，也属于搬运或沉积作用
沉积作用
发生条件
搬运物在条件适宜的地方就会发生沉积作用
流水搬运的物质在山谷的出口处，河谷的转折处，入湖或入海处因流速减慢而沉积
风的搬运物因风力减弱或受到某种方式的阻拦而堆积
类型
机械沉积作用
机械方式的搬运物按机械方式沉积
受重力支配
重的物质搬运距离近，先沉积。轻的物质搬运距离远，后沉积
化学沉积作用
化学方式的搬运物按化学方式沉积
受化学反应的规律支配
真溶液中
难溶物质先沉淀，易溶物质后沉淀
胶体溶液中
通过与电解质的中和作用，或正负交替之间的中和作用，或水的蒸发作用进行
生物沉积作用
生物有机体的堆积作用
生物的钙质骨骼沟通过堆积变成沉积岩
植物被埋藏后变成煤
生物化学沉积作用
生物作用与化学作用可以共同作用而引起物质的沉积
铁细菌吸收水中的铁，沉淀后变成铁矿
沉积物
大多数是松散的，富含粒间孔隙，在水中形成的，还富含水分
碎屑沉积物
由机械沉积作用和火山喷发形成的物质
化学沉积物
由化学沉积作用形成的物质
生物沉积物
由生物沉积作用形成的物质
生物化学沉积物
由生物化学沉积作用形成的物质
固结成岩作用
定义
从松散沉积物变为坚硬岩石的作用
影响因素
时间
时间越长，岩石越坚硬
沉积物性质
有的易于固结变硬，有的难与固结变硬
温泉中沉淀出的碳酸钙极易固结变成酥松多孔的钙华
某些粘土形成于千百万年前，至今仍可能为塑型状态
主要途径
压实作用
上覆沉积物的自重使沉积物的孔隙减少、变小，其中的水分被挤出，从而使厚度变小，沉积物变硬
常见于所有沉积物中，在泥质沉积物中尤为明显
胶合作用
某些化学物质填充到沉积物的粒间孔隙之中，胶和固化沉积物，并使之变硬
胶结物
乞求和作用的主要化学物质是硅质（二氧化硅），钙质（碳酸钙），铁质（n水合氧化铁）等
基质（填隙物）
能起填充和固结作用的细碎屑物
成分通常是细粉砂及粘土矿物
高岭石、水云母、蒙托石、绿泥石
重结晶作用
因环境改变（搬运物沉积即脱离大气或水进入沉积物覆盖下的增温、增压环境）导致非晶质或结晶细微的沉积物重新结晶或是晶粒长大、加粗
能使矿物紧密嵌合
新矿物生长
沉积物中不稳定，矿物发生溶解或发生其他化学反应，导致若干化学成分在成岩过程中重新组合，变成新矿物的作用
硅质形成自生的石英
磷质形成自身的磷灰石
硅、铝质形成自生的长石