4.2沉积岩
岩石圈的物质循环教案
岩石圈的物质循环教案第一章：地球的岩石圈1.1 岩石圈的定义和组成岩石圈的定义：地球表层由岩石构成的硬壳层1.2 岩石圈的特性岩石圈的厚度：约5-70公里岩石圈的分类：火成岩、沉积岩、变质岩第二章：岩石圈的运动和变化2.1 板块构造理论板块的定义和分类：陆地板块和海洋板块板块的运动：碰撞、分离、俯冲、滑移2.2 地质构造断层：地壳断裂，两侧地块相对移动褶皱：地壳弯曲变形，形成山脉第三章：岩浆活动与火山喷发3.1 岩浆的来源和分类岩浆的来源：地幔和地壳岩浆的分类：酸性、中性、碱性3.2 火山喷发的过程和类型火山喷发的过程：岩浆上升、喷发口形成、喷发火山喷发的类型：爆炸性喷发、宁静喷发第四章：沉积作用与沉积岩形成4.1 沉积作用的定义和过程沉积作用的定义：地表物质在流水、风力、冰川等作用下，沉积并堆积形成沉积物沉积作用的过程：侵蚀、搬运、沉积、成岩4.2 沉积岩的形成和分类沉积岩的形成：沉积物经过长时间的压实、胶结形成岩石沉积岩的分类：砂岩、页岩、石灰岩等第五章：变质作用与变质岩形成5.1 变质作用的定义和原因变质作用的定义：岩石在高温、高压、化学活动等环境下发生的变化变质作用的原因：地壳运动、岩浆活动、地下水活动5.2 变质岩的形成和分类变质岩的形成：原有岩石经过变质作用形成新的岩石变质岩的分类：片麻岩、片岩、大理石等第六章：岩石圈与生命演化6.1 岩石圈与生命的相互影响岩石圈为生命提供栖息地生命活动影响岩石圈的化学成分和结构6.2 岩石圈记录的生命演化历程岩石圈中保存的化石记录了生命演化的历程生物适应岩石圈环境变化的过程第七章：岩石圈资源与环境保护7.1 岩石圈资源的分类与利用矿产资源：金属、非金属、煤炭、石油等可再生资源：水能、风能、太阳能等7.2 岩石圈环境保护的重要性防止岩石圈环境破坏对生物多样性的影响推广可持续发展理念，合理利用岩石圈资源第八章：人类活动与岩石圈的变化8.1 人类活动对岩石圈的影响采矿、建筑等活动破坏岩石圈结构污染物质影响岩石圈的化学成分8.2 人类活动与岩石圈相互作用的关系人类活动与岩石圈相互作用的复杂性寻求人类活动与岩石圈和谐共处的方式第九章：岩石圈研究与地质科学的发展9.1 岩石圈研究的方法与技术地质观测、地球物理勘探、地质遥感等岩石圈研究的重要性和限制条件9.2 岩石圈研究在地质科学中的地位和作用岩石圈研究推动地质科学的发展岩石圈研究对人类社会的影响和贡献第十章：岩石圈的未来挑战与机遇10.1 岩石圈面临的挑战资源枯竭、环境破坏、地质灾害等问题人口增长和工业化对岩石圈的影响10.2 岩石圈未来的机遇与发展岩石圈研究中新的发现和突破可持续发展、清洁能源等新兴领域的发展机遇重点和难点解析重点一：岩石圈的定义和组成重点二：岩石圈的特性岩石圈的厚度约为5-70公里，分类包括火成岩、沉积岩、变质岩。
4.1~4.2 岩体的结构特征与主要力学特征
2、典型的蠕变曲线
恒定荷载大小不同分为两 种类型：一类是在较小的 恒定荷载作用下（ σ<σ∞）， 变形随时间增长，变形速 率递减最后趋于稳定；另 一类恒定荷载超过某一极 限后（ σ〉σ∞），变形随 时间不断增长，最终导致 破坏。 典型蠕变曲线可分为以下 三个阶段： 初始蠕变阶段，OA段，变 形速率逐渐减少，又称阻 尼蠕变阶段。 等速蠕变阶段，AB段，变 形缓慢平稳，应变随时间 呈等速增长。 加速蠕变阶段。BC段，变 形速率加快直到破坏。 岩石长期强度：长期应力超过某一临界应力时，岩石才经蠕变破坏，这一 临界应力称为岩石长期强度。取决于岩石及结构面的性质和含水量等因素
软弱夹层
特点
厚度薄
多呈相互平行，延伸长度和宽度不一的多层状
结构松散
岩性、厚度、性状和延伸范围，常有很大变化
力学强度低，与其结构、矿物成分和颗粒组成有关
泥化夹层 特点
成分：粘粒含量明显增多
结构：由固结或超固结变成了泥质散状结构
物理状态：干容重减小,天然含水量增高,接近塑限
具有一定的膨胀性
4、动弹性模量（Ed） 岩体中的一点受动载荷冲击后将产生振动，这种振 动以弹性波的形式向外扩散。 在生产上用动力法测定岩体的动态变形参数。 5、岩体静弹性模量（Ee）与动弹性模量（Ed）关系。 E e = jE d
J是折减系数，与岩体完整性有关。
二、岩体的流变特性
1、定义
流变性：物体在外部条件不变的情况下，应力或变形 随时间而变化的性质。有蠕变和松弛。
沉积岩简介
电解质的加入、正负胶体的混合及胶体溶液的浓缩等均 可引起胶体物质的凝聚和沉积。
胶体凝聚沉淀而成的沉积物和沉积岩有如下特 点： ➢ 未脱水硬化的凝胶呈胶状，固结成岩后具贝壳
状断口； ➢ 胶体沉积物形成的岩石，颗粒细小，吸收性强；
3）搬运颗粒大小与水流速度的关系 a.颗粒从静止时开始搬动（侵蚀）所需要的起动流 速要大于继续搬运时的流速，因为起动流速不仅要克服颗 粒本身的重力，而且还要克服颗粒间的引力及摩擦力。
b.大于2毫米的颗粒，其起动流速与沉积临界流速相 差最小，而且粒级与两种流速成正相关，因此，砾石很 难做长距离的搬运，多沿河底呈滚动式前进。
第二篇 沉积岩
背景资料
第二篇 沉积岩
沉积岩的形成过程 外力地质作用及其类型 沉积物的形成过程 风化产物的搬运和沉积 成岩作用
沉积岩的一般特征 物质成分 沉积岩的结构特征 沉积岩的构造特征
沉积岩的分类及主要类型 沉积岩的分类 陆源碎屑岩类 内源沉积岩类
Chp.1 沉积岩的形成过程
外力地质作用及其类型 沉积物的形成过程 风化产物的搬运和沉积 成岩作用
按引起风化作用的因素不同可分为：物理风化、 化 学风化、生物风化三种。
化学风化 生物风化
物理风化
物理风化作用
1）物理风化作用： 岩石在风化过程中， 只发生机械破碎， 而化学成分不变。
特点：物质成分没有 发生变化，只是发 生机械的破碎和松 动。
温差效应： 冰劈作用
水的冻胀 含盐溶液的结晶
2）化学风化作用：岩石在水、氧、CO2以 及各种酸类的化学反应影响下引起岩石 和矿物的化学成分发生变化。
在氧化作用下,这类矿物中的低价铁氧化成高价铁， 形成含水的氧化铁矿物而残积在风化地区、故其风化产 物多呈红色、褐色及棕色。
沉积岩形成与特征
长石类：稳定性次于石英，风化稳定性由高到低的顺 序是：钾长石→酸性斜长石→中性斜长石→基性斜长 石。
云母： 白云母抗风化能力较强于黑云母 白云母—先变成水白云母—最后变为高岭石 黑云母——转变为蛭石、绿泥石、褐铁矿等
冰川的搬运与堆积作用
冰碛物—冰川携带的碎屑物质 冰川具有巨大的搬运能力
4 成岩作用
概念：沉积物沉积之后——变质、风化之前，沉积 物和沉积岩的成分、结构变化，称为成岩作用。 成岩作用4个阶段： 同生阶段：沉积物与底水脱离之前 成岩阶段：沉积物脱离底水、粒间水可以自由运动 后生阶段：沉积物固结成岩，变质之前 表生阶段：岩石抬升与地下水作用阶段
方式或分布均匀程度，以及固结的紧密程度等所显示的岩 石总体外貌特征。 如矿物在岩石中定向排列显出明显的定向性称片理构造； 沉积岩中物质成分分层沉积或大小分层沉积显示的分层特 征称层理构造； 岩石中矿物或碎屑分布无明显定向而又固结牢固者称块状 构造；
结构和构造区别与联系：
• 任何一个岩石的块体或标本都同时具有其自身的 结构和构造，结构、构造都是由岩石的生成环境 或条件所决定的
洋流的搬运
洋流流速较小，搬运能力弱，仅能搬运细小的 悬浮状态的碎屑。但是，由于洋流的流程远，被搬 运的碎屑能达到深海区，甚至进行越洋搬运。
浊流的搬运
浊流的密度大，在流动过程中，紊流强烈，具 有极强的搬运力，可以将其大量的砾石和沙级碎屑 搬到半深海、深海区产生沉积——形成浊积扇。
海洋的沉积作用
海洋是沉积作用的主要场所 陆地剥蚀产物源源不断地汇集到大海 沉积作用类型：机械沉积、化学沉积和生物沉积
成分：胶体主要为Al、Fe、Mn、Si等难溶于水的 氧化物
4.2认识几种常见的岩石
识别岩石
板 岩
灰色、绿色等， 容易分离成层，颗粒 细，结构紧密，比较 光滑，硬，敲击 有清 脆的声音。
识别岩石
大理岩
纯白色、黑色等，常有美 丽的条纹，颗粒较粗，比 较粗糙，晶莹润泽， 紧密， 较软，遇盐酸冒泡。
大理石
黑色、白色，有美丽的条纹，颗粒较粗，比 较粗糙，晶莹润泽，紧密，较软，遇盐酸冒 泡。
阅读单元资料库p81《岩石的成 因和分类》，把今天观察的岩石根 据成因进行分类 。
岩石的种类 火成岩
岩浆从地球深处，经由火山爆发流出来后,冷却形成的岩 石叫火成岩. 如:花岗岩或玄武岩
沉积岩
有的岩石是由石头的碎片、动物骨骼等等，经过几百万年 的堆积,逐渐形成的岩石,就叫做沉积岩.如:砂岩、页岩、石 灰岩等
岩浆岩 沉积岩 沉积岩 沉积岩 变质岩 变质岩 变质岩 岩浆岩
花岗岩
砾岩 石灰岩 砂岩
黑、白、肉红或无色透 较粗 明
像混凝土 碎石子或卵石
青灰色、灰色或微黄色 颗粒细 红、土黄、灰等色 灰、黑、红、棕、黄 灰色、绿色 纯白色、黑色
白、灰白、乳白、浅黄等 色
像粗细差不多的沙 子粘合 颗粒细 颗粒细，结构紧密 颗粒较粗 细，孔隙大
符合的打“√”
符合的打“√”
条 纹
斑 点
岩石的颗粒
化石
化石
• 有的动物死去以后，尸体被冲到了河里。河里的泥沙淤积 把它埋起来。 • 过了很多年以后，泥沙淤积的越来越厚，压力越来越大， 下面的泥沙慢慢变成了石头，动物的骨头也变成了石头。 • 这样就形成了化石。
你能根据岩石成因进行分类！
盐酸有腐蚀性，千万不要弄到皮肤和眼睛里。滴 过稀盐酸的岩石要用水冲洗干净。
岩石的硬度不同，颜色不同
沉积岩的概念
沉积岩一、沉积岩的概念定义：沉积岩是组成岩石圈的三大类岩石(岩浆岩、变质岩、沉积岩)之一。
它是在地壳表层的条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分，经过搬运作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。
二、沉积岩的特征1．矿物成分特点（1）没有铁镁矿物或很少；（2）含大量石英、长石，且石英、长石（钾长石、酸性斜长石）种类多样。
（3）自生矿物—新生矿物，是沉积作用过程中新生成的矿物，是沉积岩主要矿物成分之一2．化学成分的特点（1）沉积岩与岩浆岩的化学成分数据十分接近，这是由于沉积岩基本上是由岩浆岩的风化产物组成；（2）富含O2、CO2和H2O；（3）在沉积岩中含有大量的有机质，其占地壳总量的0.1%。
3．结构特点沉积岩的结构类型和特点取决于其形成方式。
由机械搬运和机械沉积形成的沉积岩具有如下的结构：（1）碎屑结构—机械破碎；陆源碎屑（2）火山碎屑结构—火山喷发；火山喷发碎屑（3）泥状结构—化学风化作用；陆源粘土组成（4）粒屑结构—机械作用；内源岩（5）晶粒结构（又叫结晶粒状结构）—化学和生化作用；内源岩（6）生物结构—生物作用；内源岩4．构造特征构造：组成物质的分布样式、空间形态。
沉积岩的构造：是沉积物沉积时或沉积后由于物理、化学、生物作用形成的各种构造。
据沉积岩的形成过程分为：（1）原生构造：在沉积物形成过程中及沉积物固结成岩之前形成的构造。
如：层理构造、包卷构造等（2）次生构造：固结成岩之后的构造。
如：缝合线等总结：沉积岩（区别于岩浆岩）的构造特征包括以下三点：a.层理构造（是沉积岩的基本构造特征）b.层面构造、层内构造5．分布特点：沉积岩是分布面积很广的地表生成物，它构成所谓成层岩石圈——地壳表层的沉积岩圈。
（1）沉积岩占大陆表面75%，我国约占77.3%；（2）沉积岩具有众多的岩石类型：泥质岩、砂岩、碳酸盐岩、硅质岩三、沉积岩石学的任务1．沉积岩石学—是研究沉积岩（物）的物质成分、结构构造、分类及其形成作用，以及沉积环境和分布规律的一门科学。
沉积岩PPT课件
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左图为长石经化
学风化转变成粘土。
4.2.3 生物风化作用（根劈作用）
第三节 风化作用的影响因素
• 气候、地形、岩性是影响风化作用的 主要因素。
• 气候决定风化作用类型；干旱气候区 以物理风化为主，温湿气候区以化学和 生物风化为主。地形影响风化作用的程 度。岩性影响风化作用的速度。
沉积
第二节 风化作用
4.1 风化作用 4.2 风化作用的类型 4.3 风化作用的影响因素 4.4 风的地质作用
第一节 风化作用
• 水沿裂隙下渗破坏岩石
连续岩层被破坏成孤峰
• 岩石在原 地发生物 理状态和 化学成分 变化的破 坏作用称 为风化作 用。
• 山坡脚的碎屑堆
风化的雕塑
第二节 风化作用的类型
4.2.1 物理风化作用 4.2.2 化学风化作用 4.2.3 生物风化作用
4.2.1 物理风化作用
地表的岩石在原地 发生机械破碎，不改变 其化学成分和矿物组成， 未形成新的矿物。包括： 温差风化、冰劈作用、 盐类结晶、层裂等。形 成岩屑、砂粒等碎屑。
冰冻风化
盐类结晶
温差风化
4.2.2 化学风化作用
The foundation of success lies in good habits
49
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
4.沉积岩
4.1.1.6 风化壳
地壳表层在风化作用下，形成一层薄的残积物 外壳，它不连续地覆盖于基岩之上，这层风化 外壳称为风化壳。 风化壳可以划分为4种类型： 碎屑型风化壳风化壳 硅铝—硫酸盐、碳酸盐型风化壳 硅铝粘土型风化壳 （高岭土型风化壳） 砖红土型风化壳
风化壳示意图 Ⅰ 土壤层 Ⅱ 残积层或亚土壤层
4.1.2 剥蚀作用
各种外力在运动状态下对地面岩石及风化产物 的破坏作用，总称为剥蚀作用。 剥蚀作用在破坏地壳组成物质的同时，也在不 断改变着地球表面的形态。 剥蚀作用实际上包括风的吹蚀作用、流水侵 蚀作用、地下水潜蚀作用、海水海蚀作用和 冰川冰蚀作用等。 从剥蚀作用的性质来看，可以分为机械剥蚀 作用和化学剥蚀作用两种方式。
3. 水解作用
水解作用——即矿物与水相遇，引起矿物分解并形 成新矿物的作用。 如钾长石 在水解作用下 ，一方面形成 KOH溶液 （K+与OH-结合）随水流失，一方面析出SiO2胶体 或随水流失，或胶凝形成蛋白石（SiO2· 2O）， nH 其余部分则可形成难溶的高岭石残留于原地。 4K[AlSi3O8]+6H2O→4KOH+Al4[Si4O10][OH]8+8SiO2 钾长石 高岭石 硅胶
2. 水化作用
水化作用又称水合作用，即物质与水相结合的作用。 如硬石膏（CaSO4）变成石膏（CaSO4· 2O） 2H 赤铁矿（Fe2O3）变成褐铁矿(FeO[OH]· 2O)等 nH 水化作用形成的新矿物，往往体积膨胀，对周围岩 石产生很大压力（如硬石膏变成石膏，体积可增大 30％），从而引起岩石的机械破碎。
3.
地形
地形影响风化作用的类型、速度、风化层的厚 度等方面。 在地形陡峭的高山区，温差大、冰冻现象显著， 物理风化为主，风化速度较快。 在地形起伏较小或山麓地带，风化产物不易搬 走，风化层的厚度也较大，不易遭受风化作用。 同一山体，其阳坡和阴坡由于太阳辐射、温差 变化以及水分湿度等各不相同，风化情况也常 有差异。
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沉积岩中的矿物分为两类：
1. 碎屑矿物 也称继承矿物，是抵抗风化能力较强、母岩机械 破碎后被保存下来的矿物，如石英、白云母等。
2. 表生矿物 包括粘土矿物（高岭石、蒙脱石、伊利石等）和 氧化物矿物，它们可由原生矿物转化，或从胶体溶液中结晶出 来形成的。
沉积岩的结构
p指组成沉积岩组分的大小、形状和排列方式，其结构类型取决 于岩石的形成作用。
辉石 黑云母 橄榄石 角闪石
34.80 15.11 11.02 4.55
－ 0.07 0.02 0.15
－ － － －
20.4 3.85 14.85 25.60 9.80 3.15 1.45 微量
12.10 3.86 2.65 1.66
备注
沉积岩特有的矿 物
沉积岩和岩浆岩 共有的矿物
岩浆岩特有的矿 物
以上。但在一种沉积岩中所见的矿物通常不超过5～6种，甚至
只有l～2种。
沉积岩和岩浆岩的主要矿物成分及其平均含量（％）
矿物
粘土矿物 方解石
沉积铁质矿物 石膏和硬石膏
沉积岩
14.51 4.25 4.00 0.97
岩浆岩
－ － － －
石英 白云母 正长石 钠长石 钙长石 磁铁矿 榍石和钛铁矿 磷酸盐矿物
粘土矿物
母岩化学分解过程 中形成的可溶物质 和胶体物质以及生 物化学作用的产物
机械沉积和胶 体沉积
化学沉积和生 物沉积
泥质结构
1. 粘土 2. 泥岩 3. 页岩
化学结构和生 物结构
1. 碳酸盐岩 2. 硅质岩 3. 磷质岩 4. 盐岩
四、常见沉积岩
碎屑岩类 1. 砾岩
（1）砾岩 （2）角砾岩 2．砂岩 3. 粉砂岩
石灰岩
白云岩
石灰岩岩漠
一个关于沉积岩与地貌景观的例子 Ø观察现象 Ø为什么 Ø调查
页岩
石灰岩
2. 硅质岩 一种以SiO2为主要成分的岩石。贝壳状断口，致密 块状构造。
（1）燧石 一种主要由玉髓、微粒石英和蛋白石组成的致密坚硬的 岩石，俗称火石。颜色暗淡无光，常为彩色、浅灰至褐黑色。
（2）硅藻土 由硅藻遗体组成，主要矿物成分是蛋白石。多孔， 吸附能力很强，是良好的吸附剂。
砂岩
砾岩 角砾岩
泥质岩类
p通常根据粘土岩的压固程度和构造特征（层理）分为粘土（弱固 结）、泥岩（中等固结）和页岩（强固结，并具层理）三种。
1. 粘土
2. 泥岩 3. 页岩
粘土
泥岩
页岩
化学岩及生物化学岩类
p典型的化学岩有: 1.碳酸盐岩
（1）石灰岩CaCO3 （2）白云岩CaMg(CO3)2 （3）泥灰岩、 （4）硅灰岩 （5）泥云岩
层理构造是沉积岩最重要的特征之一，也是野外区别沉积岩与 岩浆岩及某些变质岩的最主要标志。
层面构造 机械运动或生物活动在未固结的沉积物表面留下的
痕迹被后来的沉积物覆盖后保留在层面上的构造现象。
（1）波痕
（2）生物痕迹
（3）泥裂
波痕
生物痕迹
泥裂
波痕 生物化石
三、沉积岩的分类
岩类
碎屑岩 类
火山碎屑岩 亚类
Ø由母岩机械破碎作用的产物经胶结形成的岩石具有碎屑结构。 Ø以母岩化学分解过程中新形成的粘土矿物为主构成的岩石具有
泥质结构。 Ø由化学沉积和生物沉积作用形成的岩石则为化学结构。 Ø由生物遗体或生物碎屑组成的岩石则具有生物结构。
具体按成因分为:
砾状结构 碎屑结构 砂状结构
粉砂状结构 泥质结构 生物化学结构
第二节 沉积岩
p是在地表和接近地表条件下，原有岩石（岩浆岩、变质岩、原 有的沉积岩）的风化剥蚀产物在原地或经过搬运、沉积和压固 而形成的岩石。
一、沉积岩的形成过程
（一）压固作用 （二）胶结作用 （三）重结晶作用
胶结物
碎屑
ห้องสมุดไป่ตู้
二、沉积岩的特征
沉积岩的颜色 p 沉积岩的颜色主要与其自身的物质组成有关。 Ø 沉积岩的颜色既与碎屑的成分有关，也与胶结物种类有关。
Ø碎屑结构 是岩石或矿物碎屑被胶结物胶结起来所形成的岩 石结构。
Ø泥质结构 岩石中极细小的黏土物质>50%。 Ø生物化学结构 通过化学作用和生物作用从溶液中结晶的矿 物
颗粒所构成的岩石结构。
（四）沉积岩的构造
p是指沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式所反映的岩石 外貌特征。
层理构造 沉积岩的物质成分、颜色、结构沿着垂直于层面的 方向上的变化所显示出来的成层现象，称为层理构造。
3. 磷质岩 是一种富含磷酸盐矿物的沉积岩。鉴定该岩石的方 法是在岩石表面加钼酸铵和硝酸有黄色的磷钼酸铵沉淀。
4. 蒸发盐岩类 KCl、NaCl CaSO4·H2O等
沉积碎屑岩 亚类
物质来源
火山喷发
母岩机械 破碎产物
沉积作用 类型
机械沉积为主
机械沉积 为主
结构特征
岩石分类名称
火山碎屑 结构
1. 火山集块岩 2. 火山角砾岩 3. 凝灰岩
砾状结构 砂状结构 粉砂状结构
1. 砾岩和角砾岩 2. 砂岩 3. 粉砂岩
泥质岩类 生物化学岩类
母岩化学分解过程 中新形成的矿物—
由钙质、硅质和泥质胶结的沉积岩的颜色一般较浅。 铁质胶结的沉积岩的颜色一般为红色或褐色。 碳质胶结的沉积岩的颜色为黑色。
沉积岩的成分
p沉积岩和岩浆岩的化学成分有相近之处，但也有一些明显的区别： （1）沉积岩中Fe2O3的含量高于FeO （2）沉积岩中K2O > Na2O，而岩浆岩则相反。 （3）沉积岩中富含H2O和CO2，这显然是表生作用的特征。 （4）组成沉积岩的常见矿物约有20余种，占沉积岩物质成分的90％