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標題: 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：沉積巖曾經有過另一個名稱，叫水成巖。組成沉積巖的物質是一些礫石、砂、粘土、灰泥和生物殘骸等松散物質（這些物質大多來自風化的巖石，其次是火山噴發物、有機物和來自宇宙的一些物質）。這些物質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、砂巖和石灰巖，它們占沉積巖總數的95％。這三種巖石的分布隨沉積區的地質構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，石灰巖數量最少。沉積巖地層中蘊藏著絕大部分礦產，如煤、石油、非金屬、金屬和稀有元素礦產等。
水和風將陸地上的泥沙，碎石等物質帶到江河湖海，這些物質一層層沉積下來，年長日久變成了巖石。

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水和風將陸地上的泥沙，碎石等物質帶到江河湖海，這些物質一層層沉積下來，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經過沉積而形成的。這些松散的物質來自各個不同地方（如磷質巖中的磷來自海洋生物骨骸或陸地的鳥糞）、不同時期、有不同的化學成分、經歷過不同的化學變化過程等等。在形成沉積巖的漫長時間里，它們中的物質還會發生這樣那樣的變化，生成各種各樣的巖石或礦物（如在強烈蒸發條件下，可出現石膏、硬石膏、石鹽、鎂鹽或鉀-鎂鹽,或天然堿、蘇打等；如各種動植經沉積埋藏和細菌分解，可衍變為由碳、氫、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并最終構成煤、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）。火山噴發可以帶出多種元素，這些元素聚集到一起，可在沉積巖、沉積層內形成礦床。
沉積巖中含少量宇宙物質，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時代沉積巖形成時，天體可能發生的某些事件或變化。如在代表某一地質年代的沉積巖中，發現一層超乎尋常的宇宙物質，經過研究分析，科學家可以知道那時究竟發生了什么。
由此我們可以知道，沉積巖中包含著很多地質變化的信息，甚至古代生物及宇宙發展變化的情況。它就像是一頁頁的地質歷史教科書。

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沉積巖構成的壯麗景觀
沉積巖形成的過程中，地理、氣候等環境和大地構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，有機物質就會增多，較多的有機質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。這都說明古氣候對沉積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構構造。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層理的沉積區，比如江河的三角洲就是這種情況。在海邊，潮汐是來回往復流動的雙向水流，這樣就常形成另外一種交錯層理的濱海和潮汐沉積，等等。
人們可以根據沉積巖層面上表現出來的種種特征來推斷過去發生沉積時的條件，判斷地層的順序等等。比如看沉積巖表面痕跡和堆積形態，可知道當初風、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，主要由陸地巖石風化、剝蝕產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、粉砂巖和泥質巖。
二是內積巖，主要指在盆地內沉積的。內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
科學家把地球的構造分成三部分，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。據目前所知，地殼巖石的年齡絕大多數小于20多億年。這說明現在地殼的巖石不是地球形成時原有的樣子，而是以后由地球內部的物質通過火山活動與造山運動而形成的。

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泥質巖
頁巖，是泥質巖的一種。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。形成頁巖的物質大多是巖石風化中產生的細碎屑，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、燒結性、吸水性等，被廣泛應用在多種工業中。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。泥質巖中還有一種叫高嶺石，也叫高嶺土。它的發現地在中國江西景德鎮附近的高嶺村。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，當然，它還有很多其他的用途呢。江西景德鎮、湖南衡陽、河北唐山、山東淄博等地都是優質高嶺石的產地，所以這些地方也就盛產陶瓷制品。

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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。砂巖中半數以上是由砂粒構成的，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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石灰巖
石灰巖也叫灰巖，它是主要由方解石組成的碳酸鹽巖。石灰巖成分中經常混入有白云石、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。
石灰巖的主要類型有十多種，其中比較有意思的有：疊層灰巖，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、粘結碳酸鹽顆粒物質而形成巖石；障積灰巖，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。障積灰巖內部常見層狀晶洞構造和有根莖的生物化石。骨架灰巖，又稱生物礁灰巖。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。骨架灰巖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巖，質極純。它生成于溫暖海洋環境，沉積的厚度從幾十米到幾百米；結晶灰巖，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沉淀累積而形成的，是一種致密的鈣質沉淀物，多產于石灰巖洞穴表面。

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障積灰巖
石灰巖主要用于制造水泥和石灰及鋪路基石，冶金工業中作熔劑，環保中用于軟化飲用水及污水處理，農業中作土壤調節劑、家禽飼料添加劑，還可用于輕工、化工、紡織、食品等工業。由于石灰巖容易溶解在水中，在石灰巖發育地區，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晶體，它是一種有重要商業價值的含水硫酸鹽礦物。多數晶體為板狀，少數呈柱狀。一般為白色至灰色，如果含其他雜質則可顯淡黃色、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）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材料。著名的埃及金字塔，就是用熟石膏做粘結物砌成的。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、生產硅酸鹽水泥的生產過程中充當緩凝劑、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構。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，規模巨大，常與硬石膏、石鹽和鉀石鹽等共生。內陸鹽湖盆地由于水的不斷蒸發也會發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此礦。硬石膏主要用于制造農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。中國青海現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。石鹽是典型的化學沉積成因的礦物。在干熱氣候條件下常沉積于各個地質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、江蘇也都有大規模的石鹽礦床。石鹽是重要的食品調料和防腐劑。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現，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，有廣闊的積水區覆蓋平坦而龐大的地面。這就為植物殘渣轉變成泥煤提供了有利條件。再過一段時間，地形發生變化，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，泥煤發生變質作用，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，較晚的是在數百萬至數千萬年前。構成煤的物質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。隨著現代科技的發展，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，少數呈灰綠色或雜色，暗淡無光澤，但刻劃后會出現有光澤的油跡劃痕。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出瀝青味。
油頁巖中的有機質在顯微鏡下呈透明或半透明樣子，其中可發現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。油頁巖中的無機物質則主要是石英、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混在一起沉積到地下深處，經過一系列復雜的變化成為巖石形成油頁巖層。如我國撫順油頁巖礦區過去就是一個內陸湖，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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