沉積作用

沉 積 作 用 一、一些基本概念 沉積作用 （ : 由任何一種自然營力使物質(zhì)堆積下來的作用 。 地質(zhì)外營力 （ 流水 、 冰川 、 大氣等 ） 搬運(yùn)的物質(zhì) ， 在搬運(yùn)能力減小或搬運(yùn)介質(zhì)的物理 、 化學(xué)條件發(fā)生變化時(shí) ，逐漸地在搬運(yùn)旅途中或沉積盆地中 （ 海洋 、 湖泊 、 內(nèi)陸盆地等 ） 停積下來的作用 ， 如懸浮物質(zhì)的降落 ， 由于溶液的蒸發(fā)使物質(zhì)形成化學(xué)沉淀 ， 或是植物和動(dòng)物死亡后的有機(jī)質(zhì)堆積 。 沉積作用 （ ,沉淀 使沉積物堆積成層的作用 。 包括將由母巖分離出來的巖石顆粒和其他來源的物質(zhì)搬運(yùn)到沉積場所而沉積下來 ， 以及后來沉積物發(fā)生的成巖變化并最終固結(jié)成為巖石等過程 。 沉積機(jī)理 （ : 沉積物沉積過程中所發(fā)生的物理 、 化學(xué)及生物變化等 。如陸源碎屑物質(zhì)搬運(yùn)和沉積方式與水動(dòng)力條件的關(guān)系 ， 沙波遷移 、 底床形態(tài) ， 層理類型與水流狀態(tài)及其強(qiáng)度的關(guān)系 。 沉積建造 （ : 在一定大地構(gòu)造階段發(fā)展過程中 ， 在一定的大地構(gòu)造環(huán)境 、 自然地理環(huán)境和地球化學(xué)環(huán)境中所形成的有共生關(guān)系的沉積巖組合 ， 通常按大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐譃榈嘏_(tái)型建造 、地槽型建造和過渡型建造 。 每一類中又可分為若干亞建造 ，如地槽建造中的 復(fù)理石建造 （ 、 磨拉石建造 ( 生物的搬運(yùn)作用十分微弱 ， 而沉積作用極其重要； 生物的直接沉積作用范圍廣 、 時(shí)間長 、 數(shù)量巨大： 生物的直接沉積物可分為硬體和軟體； 硬體為內(nèi)外骨骼 (生物成因的無機(jī)物 )； 軟體 (有機(jī)質(zhì) )：類脂化合物；氨基化合物；碳水化合物；色素；木質(zhì)素； 生物的間接沉積作用 ， 可分為： 物理的：粘結(jié)作用；障積作用； 生物化學(xué)的：改變環(huán)境的 變、三大類搬運(yùn)和沉積作用 沉積過程中 ， 由于不同粒度 、 不同比重 、 不同形狀及不同成分的碎屑物質(zhì)沉積時(shí)的水流速度不同 ， 沉降速度也各不相同 ， 致使其沉積的時(shí)間先后不同 ， 沉積的場所不同而發(fā)生 碎屑 分異 。 這種碎屑物質(zhì)隨流體流速 (或流動(dòng)強(qiáng)度 )逐漸降低而按粒度由大 小 、 比重由重 輕及按形態(tài)依次沉積的現(xiàn)象 ， 稱為機(jī)械沉積分異 。 三、沉積分異作用最基本的沉積學(xué)原理 溶解物質(zhì) (包括膠體溶液物質(zhì)和真溶液物質(zhì) )因其本身的化學(xué)性質(zhì) ， 主要是其在溶液中的化學(xué)活潑性或溶解度大小 ， 即從溶液中沉積出來的難易程度 ， 它們從溶液中沉淀出來有一定的先后順序 。 這樣 ， 原來共存于溶液中的各種成分 ， 在其搬運(yùn)和沉積作用的過程中 ， 由于物理化學(xué)條件的變化就逐漸地發(fā)生沉積作用 ， 并逐漸地分離開來 ， 這就是溶解物質(zhì)在其搬運(yùn)及沉積作用過程中的分異作用 ， 也稱為 化學(xué)分異作用 或 化學(xué)沉積分異作用 。 化學(xué)分異現(xiàn)象早就被人們注意到了 ， 但是 ， 首先把它作為一個(gè)重要的沉積作用原理完整地 、 系統(tǒng)地提出來 ， 是前蘇聯(lián)學(xué)者普斯托瓦洛夫 （ 1940） 。 化學(xué)沉積分異作用圖解（ ） （據(jù)普斯托瓦洛夫， 1954；轉(zhuǎn)引自魯欣， 1958） 易 難 易 難 氧化錳 機(jī)械沉積分異作用與化學(xué)沉積分異作用 ， 這是自然界中兩種既有區(qū)別而又并存的沉積分異作用 ，是沉積物 （ 巖 ） 形成和分布的基本原理 。 一般說來 ， 機(jī)械沉積分異作用進(jìn)行較早 ， 化學(xué)沉積分異作用進(jìn)行較晚； 機(jī)械沉積分異作用的砂和粉砂階段 ， 大致與鐵的氧化物階段 （ 即化學(xué)沉積分異作用的開始階段 ） 相當(dāng)； 機(jī)械沉積分異作用的最后階段 （ 即粘土沉積的階段 ） ， 大致與化學(xué)沉積分異作用的碳酸鹽沉積階段相當(dāng)； 待化學(xué)沉積分異作用進(jìn)行到硫酸鹽及鹵化物階段時(shí) ， 機(jī)械沉積分異作用已基本結(jié)束了 ， 故蒸發(fā)巖中很少有碎屑混入物 。 這兩種沉積分異作用的結(jié)果，就形成了各種類型的碎屑沉積巖和化學(xué)沉積巖以及相應(yīng)的各種沉積礦產(chǎn)，分異作用進(jìn)行得越徹底，各種類型的沉積巖在成分上及結(jié)構(gòu)上的成熟度就越高，從而就越易形成各種沉積礦產(chǎn)。 相反 ， 如果沉積分異作用由于各種因素的干擾進(jìn)行得不夠徹底 ， 則各種類型的混合沉積巖或過渡類型的沉積巖就會(huì)大量出現(xiàn) ， 也是沉積巖多樣性的原因之一 ， 也對(duì)沉積礦產(chǎn)的生成是不利的 。 正常沉積作用 一切常見的緩慢的搬運(yùn)沉積過程 ， 如平水期的河流沉積作用 、 正常天氣下的濱海 、 淺海 、 湖泊等沉積作用 ， 均稱為是正常沉積作用 。 其特征是： 搬運(yùn)與沉積過程平穩(wěn)緩慢 ， 常交替進(jìn)行； 流速的減小和搬運(yùn)能力的降低是均勻的 、 平緩的； 機(jī)械分異作用明顯； 在自然界廣泛分布 ， 容易識(shí)別 、 認(rèn)識(shí)和研究 。 四、正常沉積作用和事件沉積作用 三角洲 事件性沉積作用 一切突發(fā)性的或?yàn)?zāi)變性的搬運(yùn)和沉積過程 ， 均稱為事件性沉積作用 。 如風(fēng)暴沉積 、 震積 、 與火山噴發(fā)有關(guān)的沉積和濁流沉積等 。 特征為： 搬運(yùn)和沉積作用的發(fā)生和發(fā)展常常是瞬間的 、短暫的 ， 但其作用過程是快速的； 搬運(yùn)和沉積能力常常十分巨大 ， 常伴有巨大的侵蝕能力和破壞能力； 沉積過程中摻合作用十分明顯 ， 而分異作用常極微弱或不存在； 其發(fā)生常須具備一定的條件 ， 在自然界不常發(fā)生 ， 觀測(cè) 、 研究比較困難 。 注意： 正常沉積和事件沉積常常發(fā)生于同一沉積環(huán)境 ，兩者交替進(jìn)行 ，即當(dāng)有事件作用來臨時(shí) ， 正常的沉積停止 ， 表現(xiàn)為事件沉積過后又恢復(fù)為正常沉積 。 五、碎屑巖系的八大沉積作用（沉積方式）： 垂積、前積、側(cè)積、漫積、篩積、選積、填積、濁積 廣義的垂向加積是指在整個(gè)沉積過程中 ,沉積表面的地形特征只是直接向上延展而不發(fā)生任何側(cè)向移動(dòng) ,因而它包括機(jī)械搬運(yùn)過程中的床沙載荷和懸移載荷兩種搬運(yùn)方式 。 就砂質(zhì)沉積而言 ,主要是指沉積物以底負(fù)載方式搬運(yùn) ,當(dāng)沉積物的重量超過流水?dāng)y帶能力時(shí) ,開始發(fā)生沉積并形成沉積物的垂向增長 。 這種作用的主要結(jié)果是形成辮狀河砂體 心灘沉積 ,沉積物的垂向堆積稱之為垂向加積 。 廣義的前積作用 ,是指碎屑物于一定環(huán)境下不斷向前加積 ,故也稱順流加積 (。 通常文獻(xiàn)和教科書中的前積 ,主是指河流所攜帶的沉積物在遇到地形突然開闊 、 坡度變陡時(shí) ,所形成的順流向沉積作用 ,即沉積物在地形開闊和坡度增加的部位 ,開始卸載并逐漸向前推進(jìn)或堆積的過程 。 它多見于三角洲環(huán)境 ,是形成各種三角洲沉積體系砂體的主要沉積作用 。 其它環(huán)境也可發(fā)育 ,如 :辮狀河心灘的前端部位等環(huán)境 ,均可出現(xiàn)前積或順流加積作用 。 廣義的側(cè)向加積是指沉積物堆積于一個(gè)斜坡地貌上 ,而整個(gè)加積過程中并不改變斜坡的地形特征 ,只引起沉積物向下坡方向進(jìn)行側(cè)向移動(dòng)或堆積 。 這里主要是指發(fā)生在河道內(nèi)部 ,由于河道的彎曲使水流形成側(cè)向運(yùn)動(dòng)并造成沉積物重新分布的過程 ,它是形成曲流點(diǎn)沙壩 (也稱邊灘 ) 的主要成因機(jī)理 。 沉積物的搬運(yùn)方式以混合負(fù)載為主 ,沉積物粒度可粗可細(xì) ,其關(guān)鍵是在河道的彎曲部位 ,表現(xiàn)出凹岸侵蝕 、 凸岸加積 。 以上 3種沉積作用也是盆地充填的 3 種最基本形式 ,并已被大多數(shù)地質(zhì)學(xué)家和油田工作者廣泛采納和使用 ,可以說它們是碎屑巖形成過程中最基本的 3 種沉積物堆積方式 ,也是牽引流沉積體的 3種主要沉積物卸載方式 。 漫積通常是指沖積扇環(huán)境的漫流沉積作用 ,即形成沖積扇端的片流沉積 。 現(xiàn)今已把它拓展為由于河水或洪水漫過堤岸 ,遠(yuǎn)離河道 ,流速減慢 ,大量懸浮物質(zhì)卸載形成的泛濫平原沉積 ,或簡稱為漫溢沉積 。 這種定義與國外文獻(xiàn)中的 當(dāng) ,主要是由于漫岸流將懸浮物攜帶到泛濫平原堆積而成 ,沉積物在垂向上可以逐漸增厚 ,其搬運(yùn)方式為懸浮負(fù)載 。 1985年 ,越岸細(xì)粒沉積(,因而 ,此作用既可形成各類扇端的片汜沉積 ,也可形成河道兩側(cè)的 (天然 ) 堤岸和決口扇沉積體 。 主要是指發(fā)生在沖積扇的扇中平原 ,大量礫石已堆積的前提下 ,細(xì)粒物質(zhì)沉積在搬運(yùn)卸載的過程中 ,因前期堆積的礫石形似篩子一樣具高滲透性 ,使細(xì)粒物向下滲透并產(chǎn)生選擇性沉積的過程 。 從其定義來看 ,篩積也稱篩狀沉積 ( ,是從洪水開始形成的早期就開始發(fā)育了 ,它在交匯點(diǎn)處形成河道或河谷中的障礙物 ,后來的片流經(jīng)過這些障礙物時(shí) ,由于水流能量的變化而發(fā)生分叉或選擇性沉積 。 選積是由于匯水盆地的波浪作用使浪基面以上的沙質(zhì)顆粒產(chǎn)生來回的淘洗而形成灘壩的沉積作用 ,通?？砂l(fā)育較好的沖洗層理 ,這是由于波浪 、 沿岸流及回流共同作用的結(jié)果 。 這一沉積方式的產(chǎn)物有濱岸環(huán)境的灘砂 、 堡壩及沿岸壩等 。 由于其特殊的沉積作用 ,造成沉積物的韻律特征一般并不十分明顯 ,尤其是灘砂沉積 。 主要是指河道內(nèi)的充填沉積 ,這一過程是河流攜帶的大量沉積物在流水能量小于顆粒自身重量時(shí) ,沉積物發(fā)生卸載并充填于河道內(nèi)的堆積形式 。 這種加積常形成于順直河 、 網(wǎng)狀河與三角洲分流河道之中 ,是機(jī)械分異作用的結(jié)果 ,形成的沉積構(gòu)造以 (同心 ) 槽狀交錯(cuò)層理為主 ,反映了河道的下切與充填 。 由于機(jī)械分異作用 ,在垂向上形成正韻律 ,表現(xiàn)在測(cè)井曲線上為幅度中等的鋸齒狀鐘形 ,粒度范圍從粗砂到細(xì)砂 ,其分選中等偏差 ,其孔 、 滲在垂向上也為正韻律的特點(diǎn) ,而滲透率的級(jí)差和變異系數(shù)中等偏小 ,表現(xiàn)為較弱的正韻律非均質(zhì)性 ,層內(nèi)可存在不連續(xù)的泥質(zhì)夾層 。 沉積物多呈帶狀或網(wǎng)狀出現(xiàn) ,砂體的疊置在橫切剖面上表現(xiàn)為透鏡狀孤立式或多邊分叉式 。 廣義上講 ,應(yīng)著重談重力流 ,但與重力流所對(duì)應(yīng)的是牽引流 ,就流體動(dòng)力學(xué)的概念而言 ,前 7 種沉積作用均為牽引流下的沉積作用 ;而重力流又可進(jìn)一步劃分為 :1) 碎屑流 (泥石流 );2) 顆粒流 ;3) 液化 (沉