地球科学概论 - 研究生专业课笔记中国地质大学版本

2026/1/27 7:43:46

力状况和流体速度有关;与颗粒大小,形状,性质和排列情况等因素有关。

3、悬移:细小的碎屑颗粒在流体中,由于R+F>G,故不易沉到底部,总是呈悬浮状态被搬

运。 影响因素:紊流作用,颗粒大小,颗粒形状,比重及流体粘度有密切关系。

4、载移:搬运刨蚀冰床基岩的产物和两侧谷壁基岩塌落下来的碎屑物。这些碎屑物有的堆

积在冰川表面,有的冻结在冰体内,随冰川一起运移。恰似一条传送带载运物质,这种冰的固体搬运过程称为载移。

(二)化学搬运作用:母岩经化学风化、剥蚀作用分解的产物称胶体溶液或真溶液的形式被搬运。

1.胶体溶液搬运: 低溶解度的金属氧化物,氢氧化物和硫化物。

胶体溶液的性质:胶体质点极小,使得胶体能够搬运较远的距离;胶体质点常带电荷,当电

荷为相同符号时,因排斥力而避免胶粒聚集成大颗粒,有利于搬运;有机质的护胶作用可使胶体在搬运中保持稳定。

2.真溶液搬运:母岩风化,剥蚀产物中,Cl、S、Ca、Na、Mg等成分多呈离子状态溶解于

水中,呈溶液状态被搬运。

影响因素:溶解度,水介质的酸碱度,氧化-还原电位、温度、压力以及CO2含量。 二、不同营力的搬运作用特点

(一) 地面流水的搬运作用 。 (机械搬运为主,化学搬运)

1、洪流:推移、跃移、悬移三种方式同时存在;2、片流:推移和悬移。

3、河流:上游三种方式并存,中下游跃移和悬移更主要。在河流中,较粗大的砾石是推移搬运的,砾石的最大扁平面倾向河流上游,据此可判断古代河流的流向。

影响因素:1、流水的搬运能力与流速有关。根据爱里定律:被搬运碎屑颗粒的粒径与流速

的平方成正比;而颗粒重量与其半径的立方称正比;所以被搬运颗粒的重量与流速的六次方成正比。2、与流域内自然条件有关。气候干燥,风化强烈,地面缺少植被的地区,进入河流的泥沙多。

(二)地下水的搬运作用。(化学搬运)

取决于地下水渗流区的岩石性质和风化程度。地下水的溶运能力,与水温、压力、运移速度、酸碱度及CO2含量有关。温度越高,压力大,流速快,CO和酸类物质含量高时,溶运能力强。

(三)冰川的搬运作用。(机械搬运)

特点:首先它们是固体搬运即载移,搬运能力很大;其次,冻结在冰体内的岩石碎块不能自由移动,彼此间很少摩擦与撞击,只是岩块与岩壁间有摩擦;再者冰川具有较大的压力。冰川搬运的物质通常称为冰碛(qi)。冰川搬运兵部消耗冰川的动能,冰川的机械搬运力巨大。影响因素:冰川类型,流动速度,流经区岩石的性质和冰冻风化作用的强弱。 (四)风的搬运作用

风搬运的能力虽小但是风沙流所携带的砂量往往是很大的。风搬运砂砾的方式主要是跃移。 影响因素:风俗,搬运物的颗粒大小,比重,形状以及地面状况。 (五)海洋(及湖泊)的搬运作用

主要搬运营力:波浪,潮流,海流。在滨海地区,通常以波浪为主要搬运营力;在峡湾或潮汐通道附近,是潮流;在半深海与深海则以海流为主。 三、 搬运过程中碎屑物质的变化

(一)矿物成分上的变化:软的,耐磨性低的,易劈开破碎的矿物,容易磨损甚至消失;反之,就易于保存而含量相对增加。

(二)粒度和分选性的变化:粒度:指碎屑颗粒的大小。分选性:指颗粒大小趋向均一的程度。(是判定沉积物成瘾的重要标志)河流上游,较粗的物质;下游物质较细。

分选性影响因素:随着搬运距离的增加,颗粒分选程度也愈来愈高;粒度,即愈趋向于细砂级,分选就愈好;与营力的性质有关,风积物分选性好,而冰碛物分选性极差。 (三)圆度和球度的变化

圆度:指碎屑颗粒在搬运过程中,棱角磨损而接近圆形的程度。 球度:碎屑颗粒接近于球形的程度。

影响因素:随着搬运距离的增长,圆度和球度一般是愈来愈高;受到矿物物理性质,搬运方

式等因素的影响。硬度低者易于磨圆,粒状矿物易于磨圆。推移、跃移易使颗粒圆化。

第二节 沉积作用

沉积作用:被运动介质搬运的物质到达适宜的场所后,由于条件发生改变而发生沉淀,堆积的过程。

沉积环境:陆地::河流,湖泊,冰川。 海洋:滨海,浅海,半神海,深海。

沉积方式:1、机械沉积作用:被搬运的碎屑物质,因为介质物理条件的改变,而发生堆积的过程。介质物理条件:流速,风速的降低和冰川的消融。

2、化学沉积作用:水介质中以胶体溶液和真溶液形式搬运的物质,当物理,化学条件发生变化时,产生沉淀的过程。

3、生物沉积作用:与生物生命活动及生物遗体紧密相关的沉积作用。包括生物遗体直接堆积;在生物的生命活动过程中或生物遗体的分解过程中,引起介质的物理,化学环境发生变化,从而使某些物质沉淀或沉积。

一、地面流水的沉积作用(机械沉积作用) (一)河流的沉积作用

1、发生沉积作用的原因:流速减小;流量减小;进入河流的碎屑过多,超出河流的搬运能

力而发生沉积。

2、发生沉积作用的场所:河流汇入其它相对静止的水体处;河床纵剖面坡度由陡变缓处;

河流的凸岸。

3河流的沉积模式:

(1)滞留砾石沉积:在河流上游,坡降大,河流具有较大的动能。细粒物质被冲走,粗粒物质流下来成为滞留沉积。

(2)边滩沉积与河漫滩:河流在迁移弯曲的过程中,挟带的碎屑物在凸岸一侧沉积形成浅滩——宽阔的边滩。边滩沉积:大河沉积物以砂为主;小河沉积物以粗至砾石级。大型板块交错层理。河漫滩:边滩沉积—→(洪水时)—→河漫滩,水平薄层层理

(3)心滩沉积:形成于洪水期,表流从中央向两侧流,底流从两侧向中心汇聚,然后上升,是碎屑在河心发生沉积。多次洪水是心滩扩展,加高,最后露出水面。有砾石,粗砂,粉砂和粘土夹层。大型槽状交错层理。

(4)天然堤与决口扇沉积:天然堤:洪水期河水漫越河岸,由于河水变浅,流速骤减,河水所携带的大量悬浮物质,很快在岸边沉积下来,形成~。沉积物主要是粉砂和泥。决口扇是洪水冲决天然堤,在天然堤外侧斜坡上形成的扇状堆积物。沉积物主要是细砂和粉砂。 (5)牛轭湖沉积::有洪水期河流所带来的。主要是粉砂和粘土。水平层理。

(6)山口沉积:来自山区的河流,在流出山口时,由于坡降明显减小,水位突然退落,动力变小过程中沉积的。在錐顶的的沉积物粒度粗,以砾石,砂为主。

(7)河口沉积:当河流进入河口时,水域变宽,再加上海水湖水对河流的阻碍作用,流速减小,机械搬运物便大量沉积下来。形成三角洲。 三角洲构造:顶积层,前积层,底积层。

前积层:河水到达河口后,最先在汇水盆地边缘沉积的较粗泥,砂沉积物。

底积层:河流带来的悬浮物,在前积层的前方形成的水平沉积层,有粉砂和粘土组成。 顶积层:前积层增长到河底高度时,随着三角洲向海推进,在前积层之上沉积的,近水平的

沉积物。

河流的沉积物称为冲击物。 冲击物的主要鉴别标志是:

1、砾石成分复杂,往往具叠瓦状排列。2、碎屑物质的分选性较好。3、碎屑颗粒的磨圆度较高。4、冲积物层理发育,类型丰富,层理一般倾向河流下游。5、冲积物常呈透镜状或豆荚状,少数呈板片状。6、冲积物往往具有二元结构,下部为河床沉积,上部为河漫滩沉积。 (二)洪流及片流的沉积作用

一、由洪流形成的沉积物叫洪积物。洪积物在冲沟口所形成的扇状堆积体叫洪积扇。 洪积物具有明显的分带现象:在洪积扇顶部,堆积有粗大的砾石;在洪积扇边缘,砂,粘土; 在扇顶与扇缘之间既有砾石又有砂及粘土。

洪积物特点:1、洪积物分布有明显的地域性,其物质成分较单一,不同冲沟中的洪积物岩

性差别较大;2、洪积物分选性差,往往砾石,砂,粘土混积在一起;3、洪积物的磨圆度较低;4、洪积物的层理不发育,类型单一;5、洪积物不具二元结构,呈多元结构。 由片流在坡坳,坡麓地带形成的碎屑堆积物叫坡积物。坡积物围绕山麓连续分布所形成的裙裾状地形为坡积裾。

野外工作中,注意坡积物与洪积物二者区别:

1、由于坡积物来自附近山坡,所以坡积物一般比洪积物成分更单纯,另外坡积物中砾石含量少。2、片流动力弱而不稳定,故坡积物的分选性比洪积物差。3、坡积物比洪积物的磨圆度低,砾石的棱角较明显。4、坡积物略显层状,不具洪积物的分带现象。5、坡积物多分布于坡麓,构成坡积裾地形,而洪积物分布于沟口形成洪积扇地带。 二、地下水、冰川及风的沉积作用

(一)地下水的沉积作用:以化学沉积作用为主,场所主要是洞穴和泉口。 1、溶洞沉积物:石钟乳(从上到下),石笋(从下到上)、石柱。统称钟乳石。若地下水沿洞壁渗出,可形成帷幕状的沉积物,称石幔。

2、泉华沉积物:当泉水流出地表时,因压力降低、温度升高,地下水中的矿物质发生沉淀,沉淀在泉口的疏松多孔物质叫泉华。

(二)冰川的沉积作用:纯机械沉积。冰川消融是冰川堆积的主要原因。沉积物叫冰碛物。 冰川将冰运物源源输送到冰川的前端堆积,形成弧形的垅岗,称为终碛堤或终碛垅。

冰川流动时,因碎屑物过多并受基岩阻挡,冰运物堆积,形成一系列长轴平行于流向的丘状地形,称鼓丘。

冰碛物的特征:1、山岳冰川碎屑成分与冰川发育区的基岩成分基本一致,大陆冰川的冰碛物成分复杂。2、冰碛物的分选性极差,大至漂砾,小至粘土,混杂堆积在一起,形成“泥包砾”的现象。3、冰碛物磨圆度极差。4、岩块和砾石无定向排列,亦无层理。5、冰碛物内部化石稀少,常保存寒冷型的孢子花粉。

(三) 风的沉积作用:纯机械沉积作用。因风速减小或遇到各种障碍物而沉积。风的沉积

作用具有明显的分带性。

1、风成砂沉积:沙堆——沙丘——顺风向的斜层理。沙丘和沙堆可以孤立存在,也可以连接成沙垅。

风成砂特征:1、砂粒大多为石英,亦有长石、暗色矿物、碳酸盐等不稳定矿物。2、分选性良好。3、磨圆度高。4、较粗的砂粒表面常有氧化铁,氧化锰析出,形成具有油脂光泽的薄膜,称为沙漠岩漆。5、风成砂中有中小型交错层理,有时出现大型风成板状交错层理。6、风成砂中生物遗迹稀少。

(2)风成黄土沉积。风成黄土的特征:各地风成黄土的矿物组成基本一致,不受下伏基岩

影响;分选性良好;磨圆度差;黄土层理不明显,发育垂直节理;孔隙度高达44﹪—55﹪,常含钙质结核。

三、湖泊(及沼泽)的沉积作用

湖泊分为:淡水湖。多发育在潮湿气候区,一般为泄水湖。以机械沉积为主。

咸水湖。多发育在干旱气候区,一般为不泄水湖。以化学沉积为主。

(一)湖泊的机械沉积作用。湖水的机械沉积作用主要来源于河流,其次为湖岸岩石的破碎

产物。从湖滨倒湖心,沉积物粒度由粗变细,呈同心环带状分布。粗碎屑物也可以堆积成湖滩,沙坝和沙嘴。

(二)湖泊的化学沉积作用:受气候条件的控制极为明显。

1、潮湿气候区湖泊化学沉积作用:河流及地下水带入的Fe、Mn、Al等胶体物质或盐类物质易受水质变化的影响,成为潮湿气候区湖泊化学沉积的主要组成部分。湖水中的钙质可以碳酸钙的形式沉淀出来,并与湖底淤泥混在一起,形成钙质泥,成岩后形成泥灰岩。

2、干旱气候区湖泊化学沉积作用:在湖水逐渐咸化的过程中,溶解度小者首先沉淀,沉淀的顺序大致为碳酸盐,硫酸盐,氯化物。 盐湖沉积划分为四个阶段:

碳酸盐阶段形成方解石,白云石,苏打,天然碱。若湖水中含硼酸盐,称碱湖或苏打湖。 硫酸盐阶段形成石膏,芒硝,无水芒硝。称苦湖。 氯化物阶段形成石盐,光卤石,钾盐。称盐湖。 沙下湖阶段:湖泊全被固体盐类充满。

湖泊的生物作用:可形成腐泥,成岩后称为油页岩。

(三)沼泽的沉积作用:以生物沉积作用为主。一般喜湿性植物被发育,植物死亡后,堆积起来形成泥炭。低位沼泽低于地下水面,高位沼泽中部隆起。低位沼泽泥炭最为发育。 四、海洋的沉积作用 (一)滨海的沉积作用:

1、海滩沉积:海滩是在海岸地带由碎屑沉积物堆积而成的平坦地形。山区河流入海口或基岩海岸,沉积物由砾石组成叫砾滩。有砂组成的海滩叫沙滩。

2、潮坪沉积:在宽阔平缓的海岸地带,波浪波及不到这里,只有高潮时海水才能到达,因以潮汐作用为主,此地带称为潮坪。沉积物为细砂,粉砂和粘土。具有双向斜层理。

3、沙坝及沙嘴沉积:当海浪从沙质海底的浅水区向岸推进时,进浪与底流相遇。波浪的破碎使动能减小,所携带的长条形垅岗,称为沙坝。沙嘴是由沙粒堆积而成的长条形垅岗,它一端与海岸相连,另一端伸入海中。

4、贝壳堤:生物沉积作用。海滨带软体动物大量繁殖,死亡后其骨骼被波浪冲到海滩堆积。 (二)浅海的沉积作用:是海洋中的最主要沉积区,无论沉积物数量及沉积作用的类型都比海洋中的其它环境分区要丰富得多,古代海相沉积岩中绝大部分也为浅海沉积。 1、浅海的碎屑沉积:从近岸到远岸,一次排列着砾石,粗砂,细砂,粉砂和粘土。

沉积物特点:近岸带颗粒粗以砂粒质为主,具交错层理和不对称波痕,含大量生物化石,有

良好的磨圆度和分选性,成分较单一;远岸带粒度细,以粉砂和泥质为主,具水平层理,波痕不发育,有时有对称波痕,分选好但磨圆度不高,成分较复杂。

2、浅海的化学沉积:发生在中,低纬地区。 沉积物:

碳酸盐沉积:主要为灰岩,和白云岩。沉积原因是温度升高或压力降低,引起海水中CO含量减少,重碳酸钙过饱和形成CaCO沉淀,形成鲕粒状沉积物。成岩后形成鲕状灰岩。 硅质沉积:一部分来自大陆,一部分来自海底火山作用,海水的溶解作用及生物活动。当硅胶进入海洋后,在温度较低,偏碱性的环境中,形成蛋白石,进一步脱水形成燧石。


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