沉積巖:沉積巖的形成過程及一般特徵

一、沉積巖的概念

沉積巖是在地表和接近地表的條件下，在常溫常壓下由風化作用、生物作用和某些火山作用形成的物質經過搬運作用、沉積作用和成巖作用形成的一類巖石。

需要說明：

①常溫常壓——指地表條件下，與巖漿巖和變質巖形成溫度壓力條件有所區別，並非指普通物理學中的25℃和1大氣壓。在地表條件下，極地地區最低氣溫可達-70℃。在深水地區壓力一般在20大氣壓以內。

②地表環境——富O2、CO2，因而沉積巖中含CO2、H2O成分較多。

③生物作用——在石灰巖、矽質巖等沉積巖的形成過程中，生物作用很重要。

④某些火山作用——指火山活動可形成大量火山碎屑，火山碎屑經過搬運、沉積和成巖作用後形成沉積巖（火山碎屑巖）。

在發生的沉積作用——九寨溝泉華

已經形成的沉積巖

弧前盆地深海扇沉積，日本九州島第三系(劉煥傑攝，1992)

沉積巖的分布

面積：陸地面積的大約3/4為沉積巖所或沉積物覆蓋，而海底的面積幾乎全部為沉積物所覆蓋。體積：V=4.4億km3(Pettijohn，1975)，約佔巖石圈體積的5%。厚度：變化很大，0～幾十公裡，地槽區厚，地臺區薄。其平均厚度為735m(Pettijohn，1975)。類型：自然界分布最多的是黏土巖（頁巖、泥巖），其次是砂巖和石灰巖，它們約佔沉積巖總量的95%以上。二、沉積巖的形成過程及背景控制

（一）沉積巖的形成過程

3個階段：

沉積物的來源

母巖風化產物——已形成的巖石（巖漿巖、沉積巖、變質巖）經風化作用形成的物質生物物質——生物活動及其遺體分解而成的有機物質火山物質——火山作用噴出的固體碎屑物質宇宙物質——降落在地球上的天體物質，隕石、宇宙塵埃等

（二）沉積巖形成過程的背景控制

由於表生帶是地球內力和外力作用範圍的重疊地帶，因而沉積巖的形成過程總會受到氣候背景和構造背景的共同控制。

氣候背景和構造背景總是共同起作用的，它們一起塑造了地表各種各樣的沉積環境和這些環境在時間和空間上的組合關係，也從根本上決定了環境中沉積物的全部特點。

1、氣候背景

氣候背景是指一個較長時間段內出現在大氣中的各種物理現象的總和，其中最具影響力的是氣溫和降水，其次是風。

在原始物質的生成階段，炎熱多雨的氣候中，物理風化、化學風化都很劇烈，母巖會很快解體，不穩定成分很快分解消失，相對穩定的成分也會大量溶蝕，從而形成較多溶解物質和不溶殘餘，碎屑物質的粒度也偏細。相反，在寒冷乾旱的氣候中，化學風化很緩慢，不穩定成分常可保留，各種成分的碎屑都可出現，粒度也偏粗。

在沉積作用階段，氣候的影響同樣強烈。首先，碎屑和不溶殘餘物質在搬運過程中會繼續受到風化，其次，降水量直接決定了地表徑流的規模，繼而影響到從母巖區將風化產物搬向沉積盆地的能力、速度和距離。

在降水稀少的沙漠和其它植被稀少的裸露地區，水的搬運很次要，而風的搬運卻很驚人。

對溶解物質而言，氣候的影響更為明顯。石鹽、鉀鹽、石膏等易溶鹽類沉積幾乎都是過去蒸發量大於降水量的環境產物，

2、構造背景

構造背景是指包括母巖區到相關沉積盆地的整個區域所在的構造部位及其活動階段。

如果某地處在構造持續抬升部位，那麼風化剝蝕將會使該地下面的巖石由淺到深依次成為母巖，不同深度的巖石類型取決於抬升處地殼的巖石構成。母巖成分或母巖類型基本上是隨抬升部位地殼演化史和抬升速率、抬升幅度而變的，而母巖成分又會直接影響到原始物質、尤其是碎屑物質的構成。

沉積盆地都是地殼相對沉降形成的，它能容納多少沉積物取決於它的可容納空間。

如果基底抬升，可容納空間減小，原有沉積物將被剝蝕；只有基底持續沉降，可容納空間才能不斷增大，沉積物厚度才能隨之增加。這樣，地殼在什麼部位、什麼時間沉降以及沉降的速率和幅度就成了沉積物分布格局的另一個主要控制因素。

三、沉積巖的成分及顏色

1 成分特徵

1）化學成分特徵

主要元素組成——O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti、C等。

主要特徵 ——Fe2O3>FeO

——K2O、 Na2O含量低於巖漿巖

——富含H2O、 CO2

——富含有機質

2）礦物成分特徵

常見礦物——石英、粘土礦物、方解石、白雲石、白雲母、長石類、玉髓、石膏、硬石膏、蛋白石、鹽類礦物等。重礦物——鐵、鋁、錳的氧化物和氫氧化物礦物和鋯石、電氣石、石榴子石等。3）分類（按成因劃分）：

2、顏色

1）分類:沉積巖的顏色可分為

繼承色—碎屑巖的顏色常取決於其中碎屑顆粒的顏色，這是繼承了原生母巖的顏色．稱為繼承色（石英砂巖的灰白色、長石砂巖的淺肉紅色）原生色—在沉積成巖中形成的新礦物（自生礦物）顯示的顏色（炭質頁巖的黑色、海綠石石英砂巖的綠色）次生色—在巖石的表生階段和風化階段礦物變化，形成新的礦物（次生礦物），而產生的顏色。（海綠石石英砂巖中的海綠石變成褐鐵礦呈現暗褐色）

肉紅色長石砂巖：顏色因長石碎屑引起（繼承色）

黑色的煤層：顏色由有機質引起（自生色）

磚紅色鐵質砂巖：因鐵質氧化後呈磚紅色（次生色）

2）顏色與沉積環境的關係