碎屑沉積巖的形成和演化

郭少婷

（陜西能源職業技術學院 陜西咸陽 712000）

沉積巖是巖石三大類之一，是野外地質調查工作的重要內容。根據成因的不同，沉積巖中的礦床類型包括機械沉積礦床、蒸發沉積礦床、膠體化學沉積礦床和生物-化學沉積礦床等，在我國經濟社會發展中起到了重要作用，深刻理解和掌握沉積巖的形成和演化過程至關重要。本文從沉積巖的物源、碎屑物質的搬運和沉積、沉積分異作用和沉積后作用等幾個方面，闡述沉積巖的形成和演化過程。

1 沉積巖的物質來源

沉積巖的物源，主要來自巖石圈中巖漿巖、變質巖以及早期形成的沉積巖的風化作用。通常情況下，在大氣、降水、熱液、以及動植物生命活動的影響下，母巖首先會發生物理風化作用，由大的顆粒轉變為小的顆粒，粒徑由粗變細，構造由塊狀轉變為粒狀，其最終結果就是巖石發生崩解，巖石產生礦物碎屑和巖石碎屑，這種風化作用一般是在原地發生的，最后形成松散的堆積物。除了物理風化作用，自然界還存在著化學風化和生物風化作用。化學風化作用是指母巖受到溫度、濕度、水溶液等因素的影響，其化學成分和礦物組成發生了變化，部分原來的礦物消失，同時有新的礦物生成，并且在適當的條件下，會形成粘土物質、真溶液以及膠體物質等；生物風化是指動植物的生命活動使巖石發生破碎，同時在溶液、降水的作用下，巖石的礦物成分也發生了變化，所以生物風化作用是一種綜合性的作用，既有物理形式，又有化學形式。在自然界中，母巖通常受到多種風化作用的共同作用，風化產物既有巖石碎屑，也有形成的礦物。蒙脫石、蛋白石、鋁土礦、褐鐵礦、水云母、高嶺石等這些礦物通常在化學風化的作用下產生。

2 碎屑物質的搬運和沉積

巖石在風化作用下會形成碎屑，水流搬運時碎屑物質在自然界搬運的主要形式。由于不同的動力條件，水流呈現出多種形式，如：層流、紊流、急流、緩流等多種形式，另外風化后的碎屑也會表現出大小、密度、形狀等的差異，水流的形式、碎屑本身性質的差異等都會影響碎屑顆粒在流水中的搬運和沉積。水的流速不同可以在很大程度上決定了水流的狀態，進而影響到碎屑物質在搬運過程中狀態的變換，另外水本身的性質也會有影響，例如密度、粘度、水流量、邊界條件等，因此碎屑顆粒在水流中的搬運作用具有十分復雜的機理。碎屑物質的搬運過程也是一個篩選的過程，尤其是在長距離的搬運中，碎屑顆粒之間相互碰撞和摩擦，以及流體對不同巖石碎屑、礦物碎屑的篩選作用，使得碎屑顆粒的礦物組成、粒度大小、磨圓成熟度等都會發生變化。另外，在長距離搬運過程中，受到溶液等化學物質的分解作用，長石、鐵鎂礦物等不穩地的組分就會逐漸減少，而石英、燧石等耐風化的穩定組分則明顯增加。長期研究發現，搬運距離越長，碎屑顆粒的粒徑越小，同時伴隨著水流速度的減慢，碎屑顆粒逐漸從大到小沉淀下來，前期沉淀下來的顆粒粒度大、磨圓差、成熟度低，但后期的沉淀顆粒則明顯的具有較高成熟度。在搬運的早期階段，顆粒之間的磨蝕作用較強，碎屑顆粒磨圓度會迅速提高，但同時伴隨著碎屑的破碎作用，會有新的碎屑顆粒產生，整體看來，磨圓度提高不明顯，另外，碎屑顆粒的磨圓度還受到搬運介質、搬運方式、顆粒大小、碎屑硬度等多種因素的影響。碎屑本身的生長屬性對其磨圓度也有影響，有些片狀礦物即使經歷長時間的磨蝕，也還是片狀礦物，而等粒裝礦物則很容易被磨蝕成球狀。搬運方式也有影響，床沙搬運的顆粒要比懸浮搬運的顆粒易于磨圓。

3 沉積分異作用

母巖風化產物以及氣它來源的沉積物，在搬運和沉積過程中會按照顆粒大小、形狀、相對密度、礦物成分和化學成分在地表依次沉積下來，這種現象稱為地表沉積分異作用。主要受物理因素支配的分異作用，叫機械沉積分異作用。溶解物質（包括膠體溶解物質和真溶液物質）在搬運和沉積作用過程中，由于物理化學條件的變化而逐漸發生沉積作用，并逐漸分離開來，這就是化學沉積分異作用。普斯托瓦洛夫認為機械分異的決定因素是碎屑顆粒的大小、形狀、比重、礦物成分、搬運介質的性質與速度，化學沉積分異主要受礦物溶解度的影響，其次是外界條件，如介質的pH值、Eh值、氣候因素、構造條件、有機物的作用等[3]。

4 沉積后作用

沉積后作用指從沉積物沉積之后到沉積巖發生變質作用之前發生的一系列變化，又稱沉積物的成巖作用。在成巖階段會發生壓實作用，沉積物在上覆壓力作用下，體積不斷縮小，孔隙水不斷排出，孔隙度不斷降低，逐漸致密固結的成巖變化。壓溶作用，在壓力作用下，沉積物或沉積巖發生局部溶解，表現為顆粒接觸點發生溶解，溶解物質在其它地區發生沉淀。膠結作用，在沉積物成巖過程中，從孔隙水中沉淀的化學物質將松散沉積顆粒粘結成巖的過程。常見膠結物有碳酸鹽、硅質、鐵質、粘土、長石、石膏、重晶石及自生鹽類礦物等。

5 結語

隨著新技術的不斷革新，地質學也迎來了飛速發展，但野外地質調查仍是地質工作最重要的手段，深刻理解和掌握沉積巖的形成和演化過程，對我們在野外準確識別沉積巖的結構、構造和沉積環境等至關重要，沉積巖的形成是多種因素共同作用的結果，必須要具有全局思維，才能準確識別其沉積環境。

[1]王鵬鳴.湘東新元古代沉積巖的地球化學和碎屑鋯石年代學特征及其構造意義[J].巖石學報，2012.

[2]楊仁超.陸源沉積巖物源分析研究進展與發展趨勢[J].沉積學報，2013.

[3]劉艷青.遼西中生代沉積巖稀土、微量元素地球化學特征及其構造背景[J].地質論評，2006.