《中国大百科全书(第2版)》读书笔记5734-沉淀作用
沉积作用识别
广义上指造岩沉积物质沉积形成岩石的作用。
包括母岩解离(沉积物质的供应)、解离物质的搬运和原位沉积、沉积,以及经过物理、化学、生物((成岩) )变化,固结为坚硬岩石的作用。
狭义的指沉积物堆积的作用。
更狭义的指介质(如水)悬浮状物质的机械沉淀作用。
沉积学往往运用比较狭义的概念,将沉积作用sky作为沉积物在地表温度和大气压下下下一层形成方式的互补沉积或形成作用和过程,包括沉积物埋藏以前,即成岩作用开始以前的风化、搬运、沉积的全过程。
风化作用是沉积作用中最早的阶段。
沉积作用在风化作用形成后进入运移阶段。
搬运堆积物的主要营力是水和风,另外,还有重力和生物等的搬运。
风化作用地壳最表层岩石受大气、水、生物等的影响而发生的物理、化学和生物三种作用,发生在岩石圈、水圈、大气层和生物圈界面交错重叠的表生带内。
该带特征为低温、低压、富水、氧气和二氧化碳,生物活动强。
在地壳深部形成的岩石,进入这样的表生环境后,会被分解,产生碎屑(机械破碎的矿物和岩石的碎屑)、不溶残渣)、粘土矿物为主)、溶解物质3种。
总的来说,以破碎方式破碎岩石的物理风化比较次要,而分解和溶解岩石的化学风化则重要得多。
母岩性质、风化作用类型和母岩受风化深度,决定风化产物性质和各类产物之间的数量比。
风化完全、岩石完全分解时,可提供成熟的沉积物,它们大多由风化的最终产物组成,主要为粘土、稳定的矿物碎屑和岩屑。
它们在搬运中被进一步筛选,分别作为成分的单一堆积物堆积。
相反风化程度低,产生的沉积物成分复杂,形成稳定不稳定的矿物碎屑、岩屑、重矿物和粘土的混合沉积。
具有搬运和沉积作用的母岩风化产物,除少数残骸留在原地构成风化壳外,大部分必须搬运。
根据风化产物的性质,搬运和堆积的方式不同。
一种是碎屑物质的搬运和堆积,称为机械搬运和堆积作用; 另一种是溶解物质的搬运和堆积,称为化学和生化搬运和堆积作用。
作用屑物质机械搬运堆积机械搬运堆积,主要受力学规律支配。
泥沙的运移方式,在水一般的介质中,大部分泥沙和泥浆样碎屑物质以滚动、移动和跳跃的方式沿底部运动的推移质运移; 少部分在水中用漂浮状随水流移动的浮质搬运时,这就是牵引流的搬运方式。
许多河流、风、湖泊、海浪、洋流和湖泊的流动都是这样携带物质的。
运送的物质很多,例如如果是浓度高的碎屑和水的混合物,就会形成泥石流、浊流等高密度流和重力流(或块状流)。
输送中流速和粒度的关系可以用图解表示(图1 )。
图中的起始流速曲线表示推进某一粒度粒子所需的最小流速,沉积临界流速曲线表示某一粒子开始沉积的最大流速。
粒径2mm以上的砾石初始流速与沉积临界流速差异较大,即流速变化小,砾石可以很快搬运或改变沉积状态,因此自然界很难长距离搬运砾石。
小于0.06的颗粒的初始流速和沉积临界流速相差很大,即流速变化较大颗粒仍能携带,粉砂和泥质在携带后很难长期悬浮沉积。
由于2~0.6之间的粒子初始流速最小,沙粒在流水搬运中最活跃。
流体的运移和淤积作用,碎屑颗粒在流水中的运移和淤积作用,主要与水的流态(层流或湍流、急流或缓流)以及水的流速和深度等有关。
被流水搬运的沉积物表层称为床沙。
流体的搬运包括牵引流和重力流的搬运。
牵引流的搬运。
牵引流是呈推移状输送粒子的水流。
河流、波浪流、潮汐流、沿岸流(从破浪带向陆地地带产生的与海岸平行的流动)、滨岸流(从破浪带向海洋地带产生的与海岸平行的流动)、等深流)发生在外陆架及斜坡上的与海岸线平行的流动)是牵引流的性质。
在牵引流中,当流速大于颗粒的起始流速时,颗粒可以沿床砂表面移动或滚动。
流体通过粒子表面时,会产生浮力。
当重力对粒子的作用小于(或几乎小于)两次浮力时,粒子可以跳起,随着流水向前跳跃,这是跳跃式输送或间歇悬浮式输送。
滚动、移动、跳跃是牵引流的重要输送方式。
由粒子构成的床沙受到流水的推力时,会产生与之对应的反作用力,即一种阻抗。
该阻抗在床沙中表现为粗糙度的增加,形状像洗衣机用的洗衣板。
表明流水作用于床沙的力越大,床沙的阻抗越大,即床沙的粗糙度越强。
在形态上,会出现各种类型的几何形状,称为床砂形或底形。
沉积物由牵引流携带,在床砂上,即沉积物表面形成的不同形状的床砂形体为下平坦床砂纹砂波过渡砂波上平坦床砂逆行砂波。
它们保存在层面上的是各种波纹,埋藏的内部形态是各种交错层理。
重力流(密度流)的搬运。
重力流是密度较高的碎屑和水或大气的混合流体,粒子在重力流中以悬浮状移动。
重力的流动分为两种。
一种是浊流、液化沉积物流、颗粒流、碎屑流等水中沉积物的重力流。
浊流中支撑粒子的力是旋涡的浮力,粒子流中支撑粒子的力是粒子间碰撞产生的推力,液化沉积物中支撑粒子的力是杂基的强度。
另一种是大气重力流包括火山喷发时在空中形成的热灰云和火山口附近形成的热气底波沉积和火山灰流。
重力流沉积分选性差,无大型交错层理,常呈块状及粒序结构,重力流常见于大陆冲积扇、深湖和深海或半深海环境。
在浅海域还可以通过强飓风形成具有密度流性质的风暴流。
风具有牵引流性质,其密度小,携带的颗粒粒度有限,主要为粉砂和泥沙,但由于泥质在大气中长期悬浮,风携带的沉积物主要为粉砂和部分极细砂。
在特殊情况下,火山喷发时喷出的大量火山灰也能在空气中形成密度流。
化学、生化搬运和沉积作用母岩风化成溶液的物质包括胶体物质和真溶液物质,常见的胶体化合物有氧化铝、铁三氧化物、锰一氧化物、二氧化硅、粘土矿物、磷酸盐矿物等。
当胶体在搬运过程中失去稳定性时,胶体物质会发生聚集作用,又称聚集作用。
在重力的作用下,在合适的环境中,逐渐沉默了下来。
促进胶体聚集和沉积的因素是不同性质电荷的胶体相遇、向溶液中添加电解质、胶体溶液浓度增大以及pH的变化。
另外,由于放射线照射、毛细管作用、剧烈振动、大气放电等会引起胶体凝聚。
氯、硫、钙、钠、镁、钾等多以离子状态溶解于水中,即以真正的溶解状态输送,有时铁、锰、硅、铝也以离子状态在水中输送。
可溶化物质的溶解、搬运、沉淀与其溶解度有关,而物质本身与其溶度积的长度有关。
也就是说,在某一温度下,构成该化合物的离子浓度(水中)的乘积大于溶解度积时沉淀,小于溶解度积时溶解。
硬石膏溶解度积为时,溶液中离子浓度的积为该值以上时,硬石膏析出; 小于该值时,硬石膏会溶解。
另外,介质的pH值、Eh值、温度、压力、二氧化碳含量等也影响可溶物质的溶解、搬运、沉淀。
各种物质从溶液中沉淀有一定的pH条件。
特别是pH值对氢氧化物和氧化物的影响较大,Eh值对铁、锰等价变化元素的影响较大。
温度和蒸发作用(压力大小)可以改变化学反应的发展方向和溶液浓度,对碳酸盐和盐类的影响较大。
胶体物质、磷酸盐、碳酸盐、铁成分矿物等部分真溶液物质从溶液中析出后,有时也会以粒子的形式机械搬运并再次堆积。
此时,这些沉积受水动力即物理因素控制,表现出与碎屑沉积物相同的沉积特性,这些颗粒称为异化颗粒。
生物在沉积和沉积演化的各个阶段大部分参与作用,尤其是晚寒武世以来,具有越来越重要的意义。
生物通过自身的生命活动,直接或间接促进各种化学元素、有机或无机造岩矿物质的分解、化合、迁移、分散和聚集作用,在适宜的地方促进岩石和矿床的形成。
其他具有搬运和沉积作用的冰由于密度大,可以携带巨大砾石、砂、泥等多种粒级沉积物,无论是大陆还是海洋,冰床物都表现出分选极差、成分复杂的特点。
地下水也可以携带泥土颗粒,大多数在堆积的颗粒之间进行。
其搬运距离很小。
数量虽少,但多形成底辟构造、砂渗透沉积等特殊构造,可作为鉴别层序和成因的标志。
重力的搬运和沉积在大陆和海洋条件下起作用,导致崩塌沉积物、生物礁崩塌物等。
雨水的飞溅、天体对地球的碰撞,可以引起局部的暂时搬运和堆积。
生物搬运也是一种常见形式,沉积岩中常见生物生命活动遗留的遗迹,称为遗迹化石。
虽然生物的搬运量很少,但是经常制作有成因判别意义的结构。
沉积分离作用沉积作用总体上包括风化、搬运、沉积几个阶段,但它们并不完全分离。
搬运过程中可能会受到风化,但搬运和堆积的相互转换更频繁。
在沉积演化的整个过程中,元素(有时是某些物质)的迁移、分离、配合作用贯穿始终。
分离作用是指在沉积岩形成作用的整个过程中,母岩及其风化产物组成物质根据物理化学性质相互分离的作用。
分离作用对岩石和矿床的形成具有重大意义。
从大的阶段来看,可以分为风化分离、搬运沉积过程中的沉积分离、沉积物埋藏以后沉积期后的分离3种分离作用。
在风化阶段,由于各种元素的迁移性不同,形成了具有分带性的风化壳矿床。
搬运和沉积过程中沉积差异包括机械和化学两方面的作用,作用结果形成各类碎屑岩(砾岩、砂岩等)、砂矿矿床及部分化学沉淀矿床(石膏、岩盐等)。
沉积物埋藏后的元素涉及生化作用。
由于这些地质时间间隔最长,可以形成一系列有价值的矿床(可燃性有机矿床、金属硫化物矿床及许多非金属层控型矿床等)。
书目布拉特h等.沉积岩成因. 《沉积岩成因》翻译组,译.北京:科学出版社,1978。
摘录: 《中国大百科全书(第2版)》第3卷,中国大百科全书出版社,2009年