外力地质作用与沉积岩.ppt
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1、课程回顾,各种工程的地质环境之岩浆岩,2.岩浆岩的主要特征,3.岩浆岩的分类分类,1.岩浆作用,2,一、外力地质作用概述,第四章 外力地质作用与沉积岩,主要内容,二、沉积岩的基本概念,三、沉积岩的主要特征,四、沉积岩的分类,五、常见的沉积岩,面向21世纪人类生存问题 1998年4月在西班牙召开了国际第15届沉积学大会。该次会议的主题是:随着全球人口的快速增长,伴随自然资源需求的增加,技术快速进步及其对星球学的冲击,预示着一个新的地球历史研究时期即将到来。这一时期,为第四纪后时期,将以地质旋回的“戏剧性”变化为特征。此次会议强调了沉积学的重要性,以及它对这一领域的贡献并以此为目标。沉积学研究可以
2、预见这种“戏剧性”的变化和结果,及其对星球气候、侵蚀、地貌、地球生命的影响。沉积学在预测自然突变(洪水、海啸及风暴等),恢复不平衡的自然系统(河谷、海滩等),控制和预测污染,矿产资源勘探和扩大,城市垃圾和有毒物质处理,以及工程地质方面将发挥重要的作用。,沉积岩占地壳岩石总体积的7.9%。它主要分布在地壳表层,在地表露出的三大类岩石中,它的面积占75%,是最常见的岩石,也是工程建筑的主要场地。沉积岩中赋存有煤、石油、天然气以及其它许多金属及非金属矿产,具有重要的经济价值。沉积岩的形成与外力地质作用密切相关,因此,首先必须了解外力地质作用的一般特征。,第四章 外力地质作用与沉积岩,“地壳表层”是指
3、大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈的上层。它是包围地球表面的一个圈层,沉积岩就生成在这个层圈中,所以可以把它称为沉积岩生成圈或沉积圈。,第四章 1.外力地质作用概述,“地壳表层条件”的特征如下:,1温度 地壳表层的温度变化范围不大。根据现代的地理学资料,地表最高温度见于非洲中部,可达85;最低温度见于俄罗斯西伯利亚北部勒拿河右岸北极圈内的维尔霍扬斯克,可达-70。因此,地表最大温差达150160左右。,2压力 海平面的压力为0.1 Mpa,山区不到0.1 MPa。如果按水深每增加10m,压力增加0.1 MPa计算,则200m水深的浅海海底压力约为2 MPa,最深海海底的压力约为100
4、MPa以上。一般说来,绝大部分沉积岩形成的压力在0.12 MPa的范围内。,第四章 1.外力地质作用概述,水和大气是母岩风化的主要营力,也是母岩风化产物以及火山物质等搬运的主要介质。绝大多数沉积岩都是在水体中沉积的,所以有些人把沉积岩称作“水成岩”。其实水成岩只是沉积岩的一部分,还有主要由风的作用形成的“风成岩”、主要由冰川作用形成的“冰碛岩”以及由火山作用形成的“火山碎屑岩”。相反,这种地表条件下的水和大气作用,在岩浆岩和变质岩的形成过程中,则是不重要的。,第四章 1.外力地质作用概述,3.水和大气的作用,4.生物作用和生物化学作用 生物作用和生物化学作用也是沉积岩形成的重要因素。有的沉积岩
5、,如生物礁石灰岩、硅藻岩和煤等,主要是由生物遗体形成的,此即所谓的“生物岩”。还有一些沉积岩,是在生物作用的影响下或参与下,通过生物化学作用形成的,这类沉积岩统称为“生物化学岩”。,第四章 1.外力地质作用概述,第一节 外力地质作用概述,一、引起外力地质作用的因素,(一)大气 大气包围着固体地球,形成地球最外一个层圈,称为大气圈。大气圈下部的组成物质就是空气。空气的密度随着高度增加而减少,故高空缺氧。空气还能够渗透到地下数十公里深的岩石中。,第四章 1.外力地质作用概述,1.对流层:位于大气圈最下部。顶面离地面高度达8-18km,在赤道地区高,在极地低。温度由下而上逐渐降低,每升高1km温度约
6、降6.50C,其顶面温度约为-550C;2.平流层:对流层之上是平流层,其顶面离地面高度达55km。大气的循环影响不到平流层,平流层内温度随高度增高而升高,到50km达最大值。平流层上部有一臭氧层存在。,3.大气圈的地质意义(1)大气中的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,同时是生命存在的条件。二氧化碳是植物制造有机质的物质来源,它直接参与了生物成岩的过程。氧与二氧化碳在水中的浓度影响着海水中沉积物的性质和特征。,第四章 1.外力地质作用概述,(2)大气是生命的保护层。大气圈中的臭氧吸收了绝大部分紫外线,大大减低了透入地面的紫外线含量,保护了地面生物免受伤害。,(
7、3)由于大气圈存在,地球表面才具有适宜的温度。太阳能通过大气进入地面时,约有1/3 的能量消耗于大气的扩散和云层的反射而直接返回太空,其余的能量通过大气吸收后再传导给地面使地面增温,因而地表白昼的温度不致过高;同时,大气中的二氧化碳含量尽管很低,但能够“捕获”从地面辐射出来的一部分热能,使地面在夜晚也不致过冷,发挥温室效应的作用。(4)风的作用。风是热和水蒸气的主要传送者,它影响气候;此外,风也是塑造地面形态和搬运物质的动力,它飞沙走石、破坏岩石、搬运尘土、形成沙漠;它推动海水运动、形成波浪和洋流、影响着海水地质作用的进程。,第四章 1.外力地质作用概述,(二)水,大量的水以液体和固体状态存在
8、。海水是地表水的主体,占地球水体总量的97.3%。大陆上的水存在于河流、湖泊、土壤和岩石空隙以及高山和寒冷地区的冰雪中,约占水体总量的2.7%。地表水体围绕地球表层构成连续的层圈-水圈。,(1)水圈中的各部分水体是相互联系和转化的。地表水通过蒸发进入大气圈,大气圈中的水蒸气又凝结成雨雪再降到陆地和海洋。降落到地表的水一部分再蒸发变成水蒸气,一部分转入地下形成地下水,其余注入地表水系,最后汇入海洋。,(2)水是一种溶剂。地表水中往往含有酸类成分(如水中多少都溶有CO2),能溶解矿物和岩石;水还能促进各种化学反应进行。运动的水体以其动能破坏岩石,并将破坏的产物搬运到一定的场所进行堆积。,第四章 1
9、.外力地质作用概述,(3)水是构成生命的物质。没有水就不会有生命,只有当地球有了游离水以后才有生物的形成。同时,水在地表的循环影响着生物界的面貌,从而制约着生物的地质作用。,第四章 1.外力地质作用概述,(三)生物,生物广泛分布于大陆和海洋,在地球表面构成一个连续的层圈-生物圈。生物圈有相当的厚度,微生物的活动范围从大气圈的下部到地下3-4km深处。但是对地质作用有重要意义的则是位于地面上(包括海水及海底表层)的动植物与微生物。,1生物有机体中聚集有60多种元素,其中O、C、H等主要元素占98.5%外,还有Ca、N、K、Si、P、S、Na、Mg、Fe、Cl以及其它许多微量元素。,第四章 1.外
10、力地质作用概述,3.生物的生命活动对岩石起着破坏作用。如微生物和细菌分泌的有机酸可以促使岩石中的矿物分解,岩石裂缝中植物根茎生长能促使岩石崩解。,2生物是形成煤、石油、天然气及部分石灰岩、硅质岩、磷块岩等矿产和岩石的物质。,二、引起外力地质作用的能源,1太阳热能是地球外部能量的来源。它能使地表温暖,并引起大气的循环、水的运动、生命的活动,从而引起各种外力地质作用的发生。2重力能来源于地球的引力。空气、水和生物的存在及其运动都离不开重力。在重力的支配下才有风、流水、冰川、湖水及海水的运动,才有物质从空中降落和从水中沉淀,才有山崩、地滑,才有生物界的正常生长和演化。3日月引力能来源与太阳与月球对地
11、球的引力,它是产生海水潮汐现象的原因。潮汐具有强大的动能,对海岸地貌的塑造、物质的搬运与沉积等有重要作用。,第四章 1.外力地质作用概述,三、外力地质作用的类型,1风化作用:在外因作用下,岩石发生机械崩解或化学分解,变为松散的碎屑及土壤的过程。2剥蚀作用:在外因作用下,岩石因机械作用或化学作用而被剥蚀。如河岸的岩石被流水冲刷,导致河岸后退。不同外力引起的剥蚀作用具有不同的特点。3搬运作用:风化、剥蚀的产物被搬运到它处的过程。搬运方式有多种,主要是:机械方式搬运;化学溶解方式的溶液搬运;生物吸取介质中的化学元素营养自己,建造骨骼,死亡后在一定地方堆积下来,也起着搬运作用。4沉积作用:搬运的物质在
12、条件适宜的地方沉积的过程。5固结成岩作用:松散沉积物转变为坚硬岩石的过程。,第四章 1.外力地质作用概述,第二节 成岩作用的类型,第四章 2.外力作用类型,成岩作用自然界的各种松散沉积物变为坚固岩石的作用。,影响成岩作用的因素主要有:,2.外因:压力、温度、水和水溶液中的物质以及微 生物和有机物。,成岩作用主要有:压固脱水作用、胶结作用、重结晶作用、微生物及有机质的作用。,1.内因:沉积物的原始成分和结构。,一、压固脱水作用,是指在上覆沉积物形成的静压力作用下,使松散沉积物紧密结合失去水分的作用。,压固脱水作用的强度与压力大小及作用时间的长短成正比,常可形成某些特征性产物:,1.形成新的矿物:
13、蛋白质 玉髓,石膏 硬石膏。2.在泥质沉积物中产生页理构造,在碳酸盐沉积物中形成缝合线。3.形成矿物晶体假象,如石盐假晶。,压固脱水作用是泥质沉积物成岩过程中的主要作用。,a-压固作用,第四章 2.沉积岩类型,二、胶结作用,是指胶结物质把碎屑沉积物粘结起来变为坚固岩石的作用。常见的胶结作用主要是碎屑沉积物的成岩作用。,三、重结晶作用,是指沉积物中的矿物成分因压溶和固体扩散等作用,使物质中的质点重新排列组合的作用。,能够使小的颗粒变成大的晶粒,也可使非晶质沉积物变为晶质体。如:,第四章 2.沉积岩类型,蛋白石(非晶质),玉髓(隐晶质),石英(显晶质),在碳酸盐沉积物中,重结晶作用最为普遍。,四、
14、微生物及有机质的作用,原生沉积物中一般含有大量的微生物,有喜氧的、有厌氧的,因而常改变溶液的酸碱度和氧化-还原环境,使溶液中某些物质沉淀或结晶形成岩石。,第四章 2.沉积岩类型,圧固脱水,重结晶,沉积作用过程示意图,石油、天然气、煤、油页岩等可燃有机矿产以及盐类矿产,几乎全部是沉积成因的。铁矿的90、铅锌矿的4050、铜矿的2530、锰矿和铝矿的绝大部分以及其他许多金属和非金属矿产,也都是沉积或沉积变质成因的。,第四章 3.沉积岩的主要特征,地球物理和深井钻探证实:现代和古代沉积物大量沉积的场所为大陆边缘和大陆内部的拗陷带,在这些地方可以形成巨厚的沉积岩层。在沉积岩中蕴藏着大量矿产。根据第19
15、届国际地质学会统计资料,世界资源总储量的75-85是沉积和沉积变质成因的。,第三节 沉积岩的主要特征,沉积岩在地壳表层分布甚广,陆地面积的大约四分之三被沉积物(岩)所覆盖着,而海底的面积几乎全部被沉积物(岩)所覆盖。但从体积而言,沉积岩约占岩石圈体积的5,而岩浆岩及变质岩约占95。由此可知,沉积岩主要分布在岩石圈的上部和表层部分。至于沉积岩在地壳表层的具体厚度,则变化很大,有的地方可达几十公里,如高加索地区,仅中生代和新生代的厚度就达2030km;但有的地方则很薄,甚至没有沉积岩的分布,直接出露着岩浆岩和变质岩。,第四章 3.沉积岩的主要特征,一、沉积岩的分布,二、沉积岩的成分特征,沉积岩是在
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