碎屑沉积岩的形成和演化

2018-02-13郭少婷

建材与装饰 2018年23期

郭少婷

（陕西能源职业技术学院陕西咸阳 712000）

沉积岩是岩石三大类之一，是野外地质调查工作的重要内容。根据成因的不同，沉积岩中的矿床类型包括机械沉积矿床、蒸发沉积矿床、胶体化学沉积矿床和生物-化学沉积矿床等，在我国经济社会发展中起到了重要作用，深刻理解和掌握沉积岩的形成和演化过程至关重要。本文从沉积岩的物源、碎屑物质的搬运和沉积、沉积分异作用和沉积后作用等几个方面，阐述沉积岩的形成和演化过程。

1 沉积岩的物质来源

沉积岩的物源，主要来自岩石圈中岩浆岩、变质岩以及早期形成的沉积岩的风化作用。通常情况下，在大气、降水、热液、以及动植物生命活动的影响下，母岩首先会发生物理风化作用，由大的颗粒转变为小的颗粒，粒径由粗变细，构造由块状转变为粒状，其最终结果就是岩石发生崩解，岩石产生矿物碎屑和岩石碎屑，这种风化作用一般是在原地发生的，最后形成松散的堆积物。除了物理风化作用，自然界还存在着化学风化和生物风化作用。化学风化作用是指母岩受到温度、湿度、水溶液等因素的影响，其化学成分和矿物组成发生了变化，部分原来的矿物消失，同时有新的矿物生成，并且在适当的条件下，会形成粘土物质、真溶液以及胶体物质等；生物风化是指动植物的生命活动使岩石发生破碎，同时在溶液、降水的作用下，岩石的矿物成分也发生了变化，所以生物风化作用是一种综合性的作用，既有物理形式，又有化学形式。在自然界中，母岩通常受到多种风化作用的共同作用，风化产物既有岩石碎屑，也有形成的矿物。蒙脱石、蛋白石、铝土矿、褐铁矿、水云母、高岭石等这些矿物通常在化学风化的作用下产生。

2 碎屑物质的搬运和沉积

岩石在风化作用下会形成碎屑，水流搬运时碎屑物质在自然界搬运的主要形式。由于不同的动力条件，水流呈现出多种形式，如：层流、紊流、急流、缓流等多种形式，另外风化后的碎屑也会表现出大小、密度、形状等的差异，水流的形式、碎屑本身性质的差异等都会影响碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积。水的流速不同可以在很大程度上决定了水流的状态，进而影响到碎屑物质在搬运过程中状态的变换，另外水本身的性质也会有影响，例如密度、粘度、水流量、边界条件等，因此碎屑颗粒在水流中的搬运作用具有十分复杂的机理。碎屑物质的搬运过程也是一个筛选的过程，尤其是在长距离的搬运中，碎屑颗粒之间相互碰撞和摩擦，以及流体对不同岩石碎屑、矿物碎屑的筛选作用，使得碎屑颗粒的矿物组成、粒度大小、磨圆成熟度等都会发生变化。另外，在长距离搬运过程中，受到溶液等化学物质的分解作用，长石、铁镁矿物等不稳地的组分就会逐渐减少，而石英、燧石等耐风化的稳定组分则明显增加。长期研究发现，搬运距离越长，碎屑颗粒的粒径越小，同时伴随着水流速度的减慢，碎屑颗粒逐渐从大到小沉淀下来，前期沉淀下来的颗粒粒度大、磨圆差、成熟度低，但后期的沉淀颗粒则明显的具有较高成熟度。在搬运的早期阶段，颗粒之间的磨蚀作用较强，碎屑颗粒磨圆度会迅速提高，但同时伴随着碎屑的破碎作用，会有新的碎屑颗粒产生，整体看来，磨圆度提高不明显，另外，碎屑颗粒的磨圆度还受到搬运介质、搬运方式、颗粒大小、碎屑硬度等多种因素的影响。碎屑本身的生长属性对其磨圆度也有影响，有些片状矿物即使经历长时间的磨蚀，也还是片状矿物，而等粒装矿物则很容易被磨蚀成球状。搬运方式也有影响，床沙搬运的颗粒要比悬浮搬运的颗粒易于磨圆。

3 沉积分异作用

母岩风化产物以及气它来源的沉积物，在搬运和沉积过程中会按照颗粒大小、形状、相对密度、矿物成分和化学成分在地表依次沉积下来，这种现象称为地表沉积分异作用。主要受物理因素支配的分异作用，叫机械沉积分异作用。溶解物质（包括胶体溶解物质和真溶液物质）在搬运和沉积作用过程中，由于物理化学条件的变化而逐渐发生沉积作用，并逐渐分离开来，这就是化学沉积分异作用。普斯托瓦洛夫认为机械分异的决定因素是碎屑颗粒的大小、形状、比重、矿物成分、搬运介质的性质与速度，化学沉积分异主要受矿物溶解度的影响，其次是外界条件，如介质的pH值、Eh值、气候因素、构造条件、有机物的作用等[3]。

4 沉积后作用

沉积后作用指从沉积物沉积之后到沉积岩发生变质作用之前发生的一系列变化，又称沉积物的成岩作用。在成岩阶段会发生压实作用，沉积物在上覆压力作用下，体积不断缩小，孔隙水不断排出，孔隙度不断降低，逐渐致密固结的成岩变化。压溶作用，在压力作用下，沉积物或沉积岩发生局部溶解，表现为颗粒接触点发生溶解，溶解物质在其它地区发生沉淀。胶结作用，在沉积物成岩过程中，从孔隙水中沉淀的化学物质将松散沉积颗粒粘结成岩的过程。常见胶结物有碳酸盐、硅质、铁质、粘土、长石、石膏、重晶石及自生盐类矿物等。