理論授課教案

教學思路：①簡要回顧地球科學概論中關于風化作用的概念，然後介紹各種造岩礦物、岩石的風化及其産物、母岩風化的階段性。②在簡要介紹流體基本知識的基礎上，重點講解碎屑物質在流水中的搬運和沉積作用，簡要介紹碎屑物質在海洋、湖泊、空氣和冰川中的搬運和沉積作用、溶解物質的搬運和沉積作用，對于沉積分異作用的概念、類型、關系及意義亦進行重點講解。③簡要介紹沉積後階段的劃分。④在前述沉積岩形成和演化的基礎上講解沉積岩的分類

主要參考書:

①馮增昭主編《沉積岩石學》上冊第二章，石油工業出版社，1993.

②曾允孚、夏文傑主編《沉積岩石學》第二、三、五章，地質出版社，1986.

③何幼斌編《Sedimentary Petrology》（英文輔助教材）第八、九章，江漢石油學院，2003.

④Selly R C, An introduction to sedimentology, 1985.

複習思考題：

①試述物理風化、化學風化、生物風化的表現形式及其影響因素？

②試述母岩風化産物的主要類型。

③何謂礦物成熟度？并說明它在碎屑岩、粘土岩和重礦物中的表示方式，研究礦物成熟度有何地質意義?

④何謂牽引流、重力流？二者在搬運和沉積方面各有什麼特點？

⑤試述斯托克沉速公式的含義及其适用條件。

⑥試述影響碎屑物質在流水中搬運和沉積作用的主要因素。

⑦試以龍爾斯特龍圖解為例，說明碎屑顆粒的搬運、沉積與流速的關系。并說明細砂級顆粒為何分選最好。

⑧何謂沉積分異作用？試述機械沉積分異和化學沉積分異的關系及其在地質中的意義。

⑨試述沉積後作用的概念及其研究的意義。

⑩試述沉積岩分類的原則、依據及岩石類型。并從原始物質、搬運方式、沉積作用及成岩後生作用等方面說明碎屑岩、粘土岩、化學岩和生物化學岩的形成作用及其相互關系。

教學内容提要：

第一節 沉積岩原始物質的形成

一、風化作用的概念

風化作用是地殼表層岩石的一種破壞作用,引起岩石破壞的外界因素有溫度的變化,水以及各種酸的溶蝕作用、生物的作用以及各種地質營力的剝蝕作用等。

分類：物理風化作用、化學風化作用、生物風化作用

二、各種造岩礦物的風化及其産物（重點）

各種造岩礦物在風化作用條件下的穩定性不同，主要造岩礦物的風化産物如下：

石英是岩石的主要造岩礦物，在風化作用中穩定性極高，幾乎不發生化學溶解作用，隻發生機械破碎作用。

長石的穩定性次于石英，鉀長石在風化過程中大多轉變為水白雲母和高嶺石。斜長石經常形成沸石、蒙脫石、蛋白石、方解石。

雲母抗風化能力較強，風化過程中先形成水白雲母，最後變為高嶺石。

橄榄石、輝石、角閃石等鐵鎂矽酸鹽礦物，風化過程中大部分元素呈溶液狀态流失走，一部分元素在風化帶中形成褐鐵礦、蛋白石等。

各種粘土礦物如高嶺石、蒙脫石、水雲母等，在風化過程中可轉變為更加穩定的礦物，如鋁土礦、蛋白石等。

各種碳酸鹽礦物如方解石、白雲石等，風化穩定性甚小，很易溶于水并順水轉移。

各種硫酸鹽礦物（如石膏、硬石等）、硫化物礦物（如黃鐵礦）、鹵化物礦物（如石鹽）等最易溶于水，呈溶液狀流失走。

三、各種岩石的風化及其産物

岩石是礦物的集合體，因此岩石的内化其産物主要是由組成它的礦物的風化的情況決定的。以花崗岩為例，說明如下：

花崗岩的風化作用

礦物成分	化學組分	所發生的變化	風化産物
石英	SiO₂	殘留不變	砂粒
鉀長石 KAISi₃O₈	K₂O	成為碳酸鹽、氧化物進入溶液	溶解物質
	AI₂O₃	水化後成為含水鋁矽酸鹽	粘土
	6SiO₂	少部分SiO2遊離出來，溶于水中	溶解物質
斜長石 NaAISj₃O₈ CaAI₂Sj₂O₈	3Na₂O	成為碳酸鹽、氯化物進入溶解	溶解物質
	CaO	成為碳酸鹽、溶于含CO2的水中	溶解物質
	4AI₂O₃	同鉀長石	粘土
	20SiO₂	同鉀長石	溶解物質
白雲母 KAI₂（AISi₃O₁₀）（OH）₂	2H₂O K₂O 3AI₂O₃ 20SiO₂	殘留不變	雲母碎片
黑雲母 K（Mg,Fe）₃ （AISi₃O₁₀）（OH）₂	H₂O	水溶液	水溶液
	K₂O	成為碳酸鹽、氯化物進入溶液	溶解物質
	AI₂O₃	生成含水鋁矽酸鹽	粘土
	2（Mg,Fe）O	成為碳酸鹽、氯化物進入溶解，碳酸鹽氧化為赤鐵礦、褐鐵礦等	溶解物質及色素
	3SiO₂	部分SiO2遊離出來溶于水中	溶解物質
锆英石ZrSiO₄	ZrO₂ SiO₂	殘留不變	砂粒（重礦物）
磷灰石 Ca₅（PO₄）₃F ca₅（PO₄）₃CI	Ca₅（PO₄）₃（F, CI OH）	溶解或殘留不變	溶解物質或砂粒（重礦物）

四、母岩風化過程中元素的轉移順序及母岩風化的階段性

1. 風化過程中元素的析出順序

轉移順序

元素或化合物

數量級别

1．最易轉移的

2．易轉移的

3．可轉移的

4．略可轉移的

5．基本上不轉移的

CI, （Br, I）, SC

A,Na, Mg,K

SiO₂（矽酸鹽），P, Mn

Fe, AI, Ti

SiO₂（石英）

n.10

n.10^-1

n.10^-2

n.10^-8

2. 母岩風化的階段性

破碎階段

飽和矽鋁階段

酸性矽鋁階段

鋁鐵土階段

五、母岩風化産物的類型（重點）

1. 碎屑殘留物質——碎屑岩的主要特物質來源

2. 新生成的礦物

3. 溶解物質

六、風化殼

七、沉積物的其它來源

1. 生物成因的沉積物

2. 深部來源的沉積物

3. 宇宙來源的沉積物

第二節 碎屑物質的搬運和沉積作用

一、流體的一些基本知識和概念（難點）

1. 牛頓流體和非牛頓流體：凡服從牛頓内摩擦定律的流體稱做牛頓流體，否則稱非牛頓流體。

2. 層流、紊流和雷諾數

層流是一種緩慢流動的流體，流體質點作有條不紊的平行的線狀運動，彼此不相摻混。紊流是一種充滿了漩渦的急湍流動的流體，流體質點的運動軌迹極不規則，其流速大小和流動方向随時間而變化，彼此互相摻混。

層流與紊流的流動特點

3. 緩流、急流和佛羅德數

佛羅德數是表示慣性力與重力之間關系的一個數值，一般用Fr表示，當Fr＞1時，流體的性質為急流或超臨界的流動，當Fr＜1時，流水性質為靜、緩流、或臨界以下的流動。

4. 兩種流體及其搬運和沉積作用方式

二、碎屑物質在流水中的搬運和沉積作用（重點）

1. 搬運方式：主要有兩種，即推移搬運，（或滾動搬運）和懸浮搬運，（或懸浮搬運）。前者也可稱推移載荷，後者也可稱懸浮載荷。

2. 機械沉積作用

流水把處于靜止狀态的碎屑物質開始搬運走所需要的流速叫做開始搬運流速，開始搬運流速要大于繼續搬運業已處于搬運狀态的碎屑物質所需的流速，即繼續搬運流速。一般來說，開始搬運流速要大于繼續搬運流速。

碎屑物質在流水中的侵蝕、搬運、沉積與流速的關系（尤爾斯特隆圖解）

随着流動強度的變化流水所能懸浮和滾動的最大顆粒直徑

3. 碎屑物質在流水搬運過程中的變化

4. 碎屑物質在流水搬運及沉積作用過程中的分異作用

三、碎屑物質在海、湖水中的搬運和沉積作用

1. 碎屑物質在海水中的搬運和沉積作用

2. 碎屑物質在湖水中的搬運和沉積作用

四、碎屑物質在空氣中的搬運和沉積作用（自學為主）

五、碎屑物質在冰川中的搬運和沉積作用（自學為主）

第三節 溶解物質的搬運和沉積作用（簡要介紹）

一、概述

在自然界中膠體溶液與真溶液的分布情況示意圖

二、膠體溶液物質的搬運和沉積作用

引起膠體質點搬運和沉積作用的主要因素是同種電荷的膠體質點之間的相互排斥力。這是膠體質點僅在重力的影響下難以沉澱的根本原因。假如膠體質點的電荷在某些因素的影響下被中和了，它們之間的相互排斥力消失了，則它們就會相互凝聚為大的質點，就會在重力的作用下迅速地下沉，成為膠體沉積物；這是膠體溶液物質沉澱的根本原因。

膠體沉澱的因素：不同名電解質的加入，不同名膠體的相互作用。

三、真溶液物質的搬運和沉積作用

真溶液物質的搬運及沉積作用的根本控制因素是它們的溶解度，即溶解度愈大，愈易搬運，愈難沉積，反之，溶解度愈小，則愈易沉積，愈難搬運。

四、生物的搬運和沉積作用（自學為主）

五、化學沉積分異作用

化學沉積分異作用圖解

六、兩種沉積分異作用的關系及其地質意義（重點）

一般來說機械沉積分異作用與化學沉積分異作用，這是自然界中兩種并存的沉積分異作用。一般說來，機械沉積分異作用進行得較早，化學沉積分異作用進行較晚，機械沉積分異作用的砂和粉砂階段，大緻與鐵的氧化物階段即化學沉積分異作用的開始階段相當，械機沉積分異作用的最後階段即粘土沉積階段，大緻與化學沉積分異作用的碳酸鹽階段相當，待化學沉積分異作用進行到硫酸鹽及鹵化物階段時，械機沉積分異作用已基本結束了，故蒸發岩中很少有碎屑混入物。

七、正常沉積作用和事件沉積作用

第四節 沉積後作用及其階段劃分（簡介）

一、概述

沉積後作用是泛指沉積物形成以後，到沉積岩的風化的作用和變質作用以前這一演化階段的所有變化或作用，包括成岩作用和後生作用。

二、沉積後作用階段的劃分

沉積後作用階段可進一步分為同生作用、準同生作用、成岩作用、後生作用階段。

三、有關術語的闡明

四、沉積期後的影響因素

五、沉積期後階段的主要成岩作用

第五節 沉積岩的分類

一、沉積岩基本類型劃分（重點）

首先根據沉積岩的原始物質的來源，将沉積岩劃分為三類；然後再分别根據其岩性特征進一步劃分。（如下表）

沉積岩	原始物質成分來源
	1.主要由母岩風化産物形成的沉積岩（按母岩風化産物的類型和其搬運沉積作用不同，再劃分為兩類）	碎屑岩	按粒度劃分	礫岩
				砂岩
				粉砂岩
				粘土岩
		化學岩	按成分劃分	碳酸鹽岩
				硫酸鹽岩
				鹵化物岩
				矽岩
				其它化學岩
	2.主要由火山碎屑物質組成的沉積岩			火山碎屑岩
	3.主要由生物遺體組成的沉積岩		按可燃性劃分	可燃生物岩
				非可燃生物岩

二、一些問題的說明

1.粘土岩

2.碳酸鹽岩

3.火山碎屑岩

4.過渡的岩石類型

5.生物化學岩

6.附生岩

7.異地岩和原地岩

8.内源岩和外源岩

上一條：第一章緒論

下一條：第三章沉積岩的構造與顔色

教學資源

理論授課教案

第二章 沉積岩的形成及演化

第二章沉積岩的形成及演化