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標(biāo)題: 沉積巖知識圖解，看完全懂了（一）沉積巖的由來與分類 [打印本頁]

作者: 蘇雨微m2 時間: 2018-8-12 21:49
標(biāo)題: 沉積巖知識圖解，看完全懂了（一）沉積巖的由來與分類

一、沉積巖類基本知識
沉積巖：沉積巖曾經(jīng)有過另一個名稱，叫水成巖。組成沉積巖的物質(zhì)是一些礫石、砂、粘土、灰泥和生物殘骸等松散物質(zhì)（這些物質(zhì)大多來自風(fēng)化的巖石，其次是火山噴發(fā)物、有機物和來自宇宙的一些物質(zhì)）。這些物質(zhì)有的是溶解在水里的。更多的則是被水搬運，它們逐年累月地集聚起來并沉積，最終壓實并變成了巖石。
沉積巖分布在地殼的表層。露出地面的面積約占75％。沉積巖種類很多，其中最常見的是頁巖、砂巖和石灰?guī)r，它們占沉積巖總數(shù)的95％。這三種巖石的分布隨沉積區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和古代地理位置不同而不一樣。總的說，頁巖最多，其次是砂巖，石灰?guī)r數(shù)量最少。沉積巖地層中蘊藏著絕大部分礦產(chǎn)，如煤、石油、非金屬、金屬和稀有元素礦產(chǎn)等。
水和風(fēng)將陸地上的泥沙，碎石等物質(zhì)帶到江河湖海，這些物質(zhì)一層層沉積下來，年長日久變成了巖石。

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水和風(fēng)將陸地上的泥沙，碎石等物質(zhì)帶到江河湖海，這些物質(zhì)一層層沉積下來，年長日久變成了巖石。
我們知道了沉積巖是由一些松散的物質(zhì)經(jīng)過沉積而形成的。這些松散的物質(zhì)來自各個不同地方（如磷質(zhì)巖中的磷來自海洋生物骨骸或陸地的鳥糞）、不同時期、有不同的化學(xué)成分、經(jīng)歷過不同的化學(xué)變化過程等等。在形成沉積巖的漫長時間里，它們中的物質(zhì)還會發(fā)生這樣那樣的變化，生成各種各樣的巖石或礦物（如在強烈蒸發(fā)條件下，可出現(xiàn)石膏、硬石膏、石鹽、鎂鹽或鉀-鎂鹽,或天然堿、蘇打等；如各種動植經(jīng)沉積埋藏和細菌分解，可衍變?yōu)橛商肌?、氧不同比例聚合而成的有機酸、脂酸、醣、纖維素和有機碳等多種物質(zhì)并最終構(gòu)成煤、石油、天然氣、油頁巖等的主要成分。此外，微生物或細菌活動的參與還可以造成一些自然硫、錳、鐵、銅、鉛、鋅、鈾等在沉積巖中的聚集）?；鹕絿姲l(fā)可以帶出多種元素，這些元素聚集到一起，可在沉積巖、沉積層內(nèi)形成礦床。
沉積巖中含少量宇宙物質(zhì)，如隕石、宇宙塵。宇宙塵的研究不僅可了解沉積巖本身，而且還可進一步了解各地質(zhì)時代沉積巖形成時，天體可能發(fā)生的某些事件或變化。如在代表某一地質(zhì)年代的沉積巖中，發(fā)現(xiàn)一層超乎尋常的宇宙物質(zhì)，經(jīng)過研究分析，科學(xué)家可以知道那時究竟發(fā)生了什么。
由此我們可以知道，沉積巖中包含著很多地質(zhì)變化的信息，甚至古代生物及宇宙發(fā)展變化的情況。它就像是一頁頁的地質(zhì)歷史教科書。

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沉積巖構(gòu)成的壯麗景觀
沉積巖形成的過程中，地理、氣候等環(huán)境和大地構(gòu)造種種變化化也會造成沉積巖的種種不同情況。陸地沉積巖的分布范圍要比海洋沉積巖分布范圍小得多。在干旱古氣候條件下，會形成大面積的紅色沉積巖，這是由于沉積物中的氧化鐵容易氧化為三氧化二鐵。而潮濕氣候條件下，有機物質(zhì)就會增多，較多的有機質(zhì)進入沉積物中使沉積巖顏色成為暗灰或黑色。鹽類在炎熱干旱氣候形成，煤炭則在溫暖潮濕氣候聚集。這都說明古氣候?qū)Τ练e巖形成是有制約作用的。生物的進化、繁盛或衰亡也在沉積巖的形成中留下了印跡。如在石炭紀，全球性的植物繁茂，就形成了大量煤炭層。不同的水流條件形成不同的沉積或造成不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。如從高處流向低處的水流不會改變方向，這就常形成一個方向?qū)永淼某练e區(qū)，比如江河的三角洲就是這種情況。在海邊，潮汐是來回往復(fù)流動的雙向水流，這樣就常形成另外一種交錯層理的濱海和潮汐沉積，等等。
人們可以根據(jù)沉積巖層面上表現(xiàn)出來的種種特征來推斷過去發(fā)生沉積時的條件，判斷地層的順序等等。比如看沉積巖表面痕跡和堆積形態(tài)，可知道當(dāng)初風(fēng)、水流及波浪的運動方向等。沉積巖可簡單地分為2類：
一是陸源碎屑巖，主要由陸地巖石風(fēng)化、剝蝕產(chǎn)生的各種碎屑物組成。按它們顆粒粗細不同又分為礫巖、砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)巖。
二是內(nèi)積巖，主要指在盆地內(nèi)沉積的。內(nèi)積巖中有一種是我們所熟悉的，叫可燃有機巖（如煤、油頁巖）。
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地殼
科學(xué)家把地球的構(gòu)造分成三部分，最外一層叫地殼，地殼下面的一層叫地幔，地幔包著的就叫地核。如同我們所見到的一樣，因為有高山、盆地、峽谷、河湖海洋等，地殼的厚度是不均勻的。像青藏高原的地殼厚度可達65公里多，而海洋下面的地殼卻只有薄薄的幾公里。一般的講法為大陸地殼平均厚度約30公里。大陸地殼上層的巖石大約為花崗閃長巖和閃長巖，下層巖石可能是麻粒巖和閃巖。海洋地殼是橄欖巖。據(jù)目前所知，地殼巖石的年齡絕大多數(shù)小于20多億年。這說明現(xiàn)在地殼的巖石不是地球形成時原有的樣子，而是以后由地球內(nèi)部的物質(zhì)通過火山活動與造山運動而形成的。

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泥質(zhì)巖
頁巖，是泥質(zhì)巖的一種。顧名思義，我們可以把它理解為是沉積的泥土變成的巖石。說它是泥土變成的并不為過，因為一方面它們是由一些非常細小的顆粒組成，超過一半以上都是直徑小于0.0039毫米的，一方面又含有大量粘土。所以人們也稱它為粘土巖。事實上，它們在沒有變成巖石時或疏松時，就是粘土。頁巖是分布最為廣泛的一種沉積巖，約占大陸沉積物的69%。它們能給我們提供很多地殼演化的信息。形成頁巖的物質(zhì)大多是巖石風(fēng)化中產(chǎn)生的細碎屑，這些碎屑被水流帶到盆地等低洼處沉積起來。
頁巖具有可塑性、耐火性、燒結(jié)性、吸水性等，被廣泛應(yīng)用在多種工業(yè)中。有些頁巖中還存在一些金屬礦床如鎳、鉛等，還有的頁巖中含有有用氣體和焦油，被稱為油頁巖。泥質(zhì)巖中還有一種叫高嶺石，也叫高嶺土。它的發(fā)現(xiàn)地在中國江西景德鎮(zhèn)附近的高嶺村。說到這里你可能猜到了什么吧。高嶺石就是制作陶瓷的原料，當(dāng)然，它還有很多其他的用途呢。江西景德鎮(zhèn)、湖南衡陽、河北唐山、山東淄博等地都是優(yōu)質(zhì)高嶺石的產(chǎn)地，所以這些地方也就盛產(chǎn)陶瓷制品。

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高嶺石

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砂巖
在沉積巖中，除了泥質(zhì)巖以外，最多的就要算是砂巖了。砂巖占沉積巖總體積的四分之一。砂巖中半數(shù)以上是由砂粒構(gòu)成的，這些砂粒的大小在2～0.0625毫米之間。因此，肉眼可見它們比泥質(zhì)巖要粗糙得多。這些砂粒主要是石英，其次是長石、巖屑、白云母、綠泥石、重礦物等。砂巖不但能夠告訴人們一些過去的地質(zhì)信息，而且它還是石油、天然氣和地下水的聚集所（儲集層）許多砂巖都可以用來做磨料、玻璃原料和建筑材料等。通常按砂巖中砂粒的大小來分類，如砂粒直徑在2～1毫米的，叫巨粒砂巖、1～0.5毫米的叫粗粒砂巖、 0.5～0.25毫米的叫中粒砂巖、0.25～0.125毫米的叫細粒砂巖、 0.125～0.0625毫米的叫微粒砂巖。同時，砂巖類型還可分為石英砂巖（石英含量高）、長石砂巖（長石含量超過25%）、巖屑砂巖（巖屑含量超過25%）等。

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石灰?guī)r
石灰?guī)r也叫灰?guī)r，它是主要由方解石組成的碳酸鹽巖。石灰?guī)r成分中經(jīng)常混入有白云石、石膏、菱鎂礦、黃鐵礦、蛋白石、玉髓、石英、海綠石、螢石、磷酸鹽礦物等。此外還常含有粘土、石英碎屑、長石碎屑和其他重礦物碎屑。
石灰?guī)r的主要類型有十多種，其中比較有意思的有：疊層灰?guī)r，遠古時期，一些能分泌粘液的藻類，通過分泌碳酸鈣，然后沉淀、捕獲和收集、粘結(jié)碳酸鹽顆粒物質(zhì)而形成巖石；障積灰?guī)r，是指海底含有的生物（鈣藻、海百合、層孔蟲、苔蘚蟲），通過自身的阻擋作用將碳酸鈣泥晶截獲并堆積而成。障積灰?guī)r內(nèi)部常見層狀晶洞構(gòu)造和有根莖的生物化石。骨架灰?guī)r，又稱生物礁灰?guī)r。它是由珊瑚、石枝藻、層孔蟲、苔蘚蟲和厚殼蛤類等這些生物形成，這些生物的骨架將碳酸巖沉積物粘在一起，形成固定在海底上的堅硬的碳酸鹽巖礁。骨架灰?guī)r通常在海底形成一個隆起，就是我們平常所說的珊瑚礁；白堊，是一種細粒白色疏松多孔易碎的石灰?guī)r，質(zhì)極純。它生成于溫暖海洋環(huán)境，沉積的厚度從幾十米到幾百米；結(jié)晶灰?guī)r，一般就是我們常說的鐘乳石和石筍它是由水中的溶解的物質(zhì)沉淀累積而形成的，是一種致密的鈣質(zhì)沉淀物，多產(chǎn)于石灰?guī)r洞穴表面。

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障積灰?guī)r
石灰?guī)r主要用于制造水泥和石灰及鋪路基石，冶金工業(yè)中作熔劑，環(huán)保中用于軟化飲用水及污水處理，農(nóng)業(yè)中作土壤調(diào)節(jié)劑、家禽飼料添加劑，還可用于輕工、化工、紡織、食品等工業(yè)。由于石灰?guī)r容易溶解在水中，在石灰?guī)r發(fā)育地區(qū)，常形成石林、溶洞等景觀，是寶貴的旅游資源。

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石膏
石膏為透明或半透明的結(jié)晶體，它是一種有重要商業(yè)價值的含水硫酸鹽礦物。多數(shù)晶體為板狀，少數(shù)呈柱狀。一般為白色至灰色，如果含其他雜質(zhì)則可顯淡黃色、粉紅色或淺褐色等。無色透明的晶體稱透石膏；雪白色、半透明的細粒塊體稱雪花石膏；纖維狀集合體并具絹絲光澤的稱纖維石膏；光澤暗淡的疏松土狀集合體稱土石膏。我們平常所說的石膏其實是經(jīng)過煅燒（煅燒是為了使礦物脫水，制成的熟石膏遇水后可再凝結(jié)）后得到的，俗稱熟石膏。熟石膏大量用于塑造各類模型和建筑上的膠結(jié)材料。著名的埃及金字塔，就是用熟石膏做粘結(jié)物砌成的。在造紙、油漆的制造過程中，熟石膏被用作充填劑，此外熟石膏還在制取硫酸銨、生產(chǎn)硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過程中充當(dāng)緩凝劑、在冶煉鋅礦的做助熔劑等。土壤中施用石膏粉，能降低土壤的堿性和改良土壤的結(jié)構(gòu)。熟石膏還可作為中藥，有清涼解熱的功能。
石膏是由海洋鹵水沉積的，潟湖（海邊低洼地因海水進入而形成的湖）盆地中沉積的石膏層，規(guī)模巨大，常與硬石膏、石鹽和鉀石鹽等共生。內(nèi)陸鹽湖盆地由于水的不斷蒸發(fā)也會發(fā)生沉積并形成石膏礦床。硬石膏受地表水和地下水的作用，還可以水化成石膏。中國的石膏礦儲量在世界上名列前茅，以湖北應(yīng)城最為著名。

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硬石膏
硬石膏也是晶體硫酸鹽礦物。晶體呈柱狀或厚板狀，集合體呈塊狀或纖維狀。無色、白色，如果含雜質(zhì)則可變成淺灰色、淺藍色或淺紅色，具有玻璃光澤，暴露在地表時容易被水化而變成石膏。中國南京的周村出產(chǎn)此礦。硬石膏主要用于制造農(nóng)肥和代替石膏作硅酸鹽水泥的緩凝劑。

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石鹽
石鹽也是晶體礦物，純凈的石鹽無色透明或白色,含雜質(zhì)時則可染成灰、黃、紅、黑等色。新鮮面呈玻璃光澤，受潮后表面呈油脂光澤。易溶于水，味咸。晶形呈立方體,在立方體晶面上常有階梯狀凹陷。中國青?，F(xiàn)代鹽湖中有些石鹽呈球珠狀，特稱珍珠鹽。集合體呈塊狀、粒狀、鐘乳狀或鹽華狀。石鹽是典型的化學(xué)沉積成因的礦物。在干熱氣候條件下常沉積于各個地質(zhì)年代的鹽湖和海濱淺水潟湖中，與鉀鹽、石膏等共生，廣泛分布于世界各地。中國以柴達木盆地最為著名，四川、湖北、江西、江蘇也都有大規(guī)模的石鹽礦床。石鹽是重要的食品調(diào)料和防腐劑。它又是提取金屬鈉、氯氣，制造蘇打、鹽酸、堿、等的重要原料。

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鉀石鹽
鉀石鹽也稱鉀鹽，也是晶體。純凈的鉀石鹽無色透明或白色，含有雜質(zhì)時可成紅、黃、藍等色。透熱輻射性能良好。易溶于水，味苦澀。鉀石鹽通常成致密的粒狀。它的分布比石鹽少很多，通常與石膏礦在一起被發(fā)現(xiàn)，有的火山口附近也可見。中國云南有此礦。鉀石鹽絕大部分用于制造鉀肥，部分用于提取鉀和制造鉀的化合物，是鉀的主要來源。無色透明的大晶體可用作光學(xué)材料。

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煤
煤是我們非常熟悉的，它其實是一種可燃的有機巖石，屬于原生化石燃料。煤是由大量有機物不完全分解并通過一系列化學(xué)變化而形成的。這一過程叫煤化作用。這一點在顯微鏡下可以得到驗證，在顯微鏡下，可以看見煤中一些石化了的植物組織、樹脂、花粉以及菌類和藻類等。煤化作用先期是形成泥煤，這一時期氣候溫和多雨，有廣闊的積水區(qū)覆蓋平坦而龐大的地面。這就為植物殘渣轉(zhuǎn)變成泥煤提供了有利條件。再過一段時間，地形發(fā)生變化，陸地下沉，海水淹沒陸地，其他沉積物開始堆積在泥煤之上形成沉積巖層。隨著被埋深度增加，溫度升高，泥煤發(fā)生變質(zhì)作用，形成了煤。在這一過程中，掩埋時間長短、深度、壓力、溫度等的不同，最終形成的煤也不同。因此有褐煤、亞煙煤、煙煤和無煙煤之分。形成煤的時間有兩個階段，較早的是在二三億年前，較晚的是在數(shù)百萬至數(shù)千萬年前。構(gòu)成煤的物質(zhì)除了上述那些有機物外，還有其他一些無機物，如粘土、碳酸鹽、硫化物、石英等等。因此說，煤是多種有機物與無機物的混合物，是一種有機巖石而不是礦物。
煤是重要的能源，世界上所使用的能源中三分之一來自煤。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，煤還成為重要的化工原料。

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油頁巖
油頁巖，是一種能夠燃燒的有機巖石，如果把它放在密封的容器里加熱，會得到頁巖油。油頁巖主要有灰褐色、褐黃色、深灰色、灰黑色，少數(shù)呈灰綠色或雜色，暗淡無光澤，但刻劃后會出現(xiàn)有光澤的油跡劃痕。油頁巖富有韌性，可以用刀切割，切成薄片的油頁巖還具彈性并可以直接點燃，燃燒時火焰很大并會發(fā)出瀝青味。
油頁巖中的有機質(zhì)在顯微鏡下呈透明或半透明樣子，其中可發(fā)現(xiàn)少量還沒有完全腐爛分解完的生物遺體，人們管這叫作腐泥基質(zhì)。油頁巖中的無機物質(zhì)則主要是石英、粘土等。油頁巖的含油量并不都是一樣的，如果含油量過低就沒有工業(yè)開采價值了。一般含油量要大于百分之四五以上。油頁巖的發(fā)熱量不如煤，一般為煤的四分之一到二分之一。它們主要被用作煉油和作化工原料。
一般大家認為在遠古時期，沙子、淤泥和一些腐爛的生物有機質(zhì)混在一起沉積到地下深處，經(jīng)過一系列復(fù)雜的變化成為巖石形成油頁巖層。如我國撫順油頁巖礦區(qū)過去就是一個內(nèi)陸湖，那里的油頁巖中可見到一些小蟲、魚和植物的化石。

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