2 沉积物的搬运和沉积作用

1《沉积岩石学》第二章沉积物的搬运和沉积作用2第一节概述第二节有关流体力学的一些概念机械搬运和沉积作用第三节第二章、沉积物的搬运和沉积作用第四节化学和生物的搬运与沉积作用沉积分异作用第五节3第一节、概述第二章、沉积物的搬运和沉积作用风化作用的产物及其它来源的沉积物质，少量残留原地，大部分进入搬运状态向沉积盆地中转移。进入搬运状态的沉积物在搬运过程中仍然会发生机械破碎和化学分解，产生新矿物。搬运过程中，随着搬运能力的减弱，无力携带所搬运的沉积物，发生沉积沉积下来的沉积物：长期固定下来不再移动；随着地壳上升、侵蚀基准面下降，流体的流速加快，会重新发生侵蚀并被再次搬运碎屑物质（主要是风化产物中的碎屑物质及新生矿物）在流体的作用下，将随流体发生运动和转移，此现象则称为“搬运”；在一定条件下，运动的碎屑还会从搬运状态转变为物质停积状态，此现象则称为“沉积”。4风化作用风化产物的搬运作用沉积作用第一节、概述第二章、沉积物的搬运和沉积作用在搬运过程中物质仍然可以发生机械破碎和化学分解，即使物质沉积下来以后，还可以由于条件的变化再次进入搬运状态。既是三个连续又独立的阶段，但有时相互交替和重复，尤其是搬运和沉积作用，是一对矛盾沉积物搬运和沉积的地质营力：（搬运介质）水、风（大气）、冰川、重力、生物的搬运风化产物的搬运和沉积作用：（搬运方式）机械搬运和沉积作用化学搬运和沉积作用生物搬运和沉积作用5按沉积物被搬运和沉积的方式不同可分为：1）机械搬运与沉积作用碎屑物质和粘土物质多以机械方式在流水、海水、湖水、冰川、风及重力等营力下被搬运。搬运方式：（1）滑动（2）滚动（3）跳跃（4）悬浮（悬移搬运）其中滑动、滚动、和跳跃式统称为推移式搬运（或床沙搬运）。第一节、概述第二章、沉积物的搬运和沉积作用62）溶解物质的搬运与化学沉积作用溶解物质以真溶液、胶体溶液或洛合物的状态被搬运；其搬运和沉积作用受化学和物理化学定律所支配。3）生物搬运和沉积作用生物搬运作用意义不大，但是其沉积意义巨大；通过生物生理作用、生物物理作用和生物化学作用可以使大量溶解物质、内源粒屑物质和部分粘土物质发生沉积作用。第一节、概述第二章、沉积物的搬运和沉积作用7第一节概述第二节有关流体力学的一些概念机械搬运和沉积作用第三节第二章、沉积物的搬运和沉积作用第四节化学和生物的搬运与沉积作用沉积分异作用第五节8牵引流服从内摩擦定律－－－属牛顿流体少量沉积物的流水（河流、海流、潮汐流、洋流等）和大气流。沉积物重力流不服从内摩擦定律－－－属非牛顿流体沉积物重力流中含大量沉积物，如浊流、泥石流等。第二节、有关流体力学的一些概念第二章、沉积物的搬运和沉积作用一、牛顿流体、非牛顿流体内摩擦定律：在温度不变的条件下，随着流速梯度变化，动力粘滞系数/运动粘滞系数始终保持一个常数。牵引流既有悬移、又有推移方式的搬运；而沉积物重力流以悬移式搬运为主。9a)通常属于牛顿流体；多是从高处往低处搬运，但有时也能从低处往高处搬运。。b)牵引流的流动是由介质的动力而产生的，由介质的流动牵引(推动)沉积物动力。或者说，由介质的流动而牵引推动沉积物运动的流体称为“牵引流”；c)是长时间持续的介质整体的流动，属正常沉积，广泛分布于自然界，常见，其流速主要与水面坡度有关系；d)搬运沉积物的方式兼有悬移(载荷)、推移(载荷)(滑动、滾动和跳跃)，且多以推移载荷(或称床砂载荷)为主；e)推力（即牵引力）的大小主要取决于流体的流速，推力越大则能搬运的碎屑颗粒越大。而负荷力大小既取决于流体流量也取决于流速，负荷力越大则能搬运的沉积物数量越多。推力大不一定负荷力就大，反之亦然。第二节、有关流体力学的一些概念第二章、沉积物的搬运和沉积作用牵引流自然界中常见的河流、海流、潮汐流、气流(风)等均是牵引流。其特征表现为：10a)弥散着大量沉积物的密度较高并与环境介质产生密度差，从而在重力的作用下发生流动的流体，称为“沉积物重力流”(是密度流的一种)；b)是一种阵发性的底流，难以发生，难以观测到，一般属于事件性沉积的范畴，其流速主要与基底坡度(密度差、厚度、阻力等)有关；c)搬运沉积物的方式主要是悬移载荷，底载荷的数量很小；d)搬运能力及侵蚀能力十分巨大强烈，其形成需特殊的条件，是碎屑物质从浅水搬运至深湖深海的主要地质营力；e)通常属于非牛顿流体；一般是将碎屑沉积物由浅水(高处)向深水(低处)搬运；f)其它特征(支撑机制、分类、形成条件、沉积特征等)后述。第二章第二节碎屑物质的搬运和沉积作用沉积物重力流是自然界中不常见的另一种特征的流体，有如下基本特征：11牵引流第二节、有关流体力学的一些概念第二章、沉积物的搬运和沉积作用12第二节、有关流体力学的一些概念第二章、沉积物的搬运和沉积作用牵引流和重力流的区别13第二节、有关流体力学的一些概念第二章、沉积物的搬运和沉积作用二、层流、紊流、雷诺数自然界中任何流体按其流动特点有层流与紊流（湍流）两种流动状态。一种缓慢的流动，流体质点作有条不紊的平行线状流动，彼此不相掺混。一种充满了旋涡的急湍的流动，流体质点的运动轨迹极不规则，流速大小和流动方向随时间而变化，彼此互相掺混。层流：紊流：14第二节、有关流体力学的一些概念第二章、沉积物的搬运和沉积作用二、层流、紊流、雷诺数雷洛数：层流和紊流的判别标准惯性力与粘滞力之间的关系，描述流体的流动状态。Re=1层流Re=1－40临界流Re1－40紊流15第二节、有关流体力学的一些概念第二章、沉积物的搬运和沉积作用三、缓流、急流、佛罗德数明渠水流：急流、缓流、临界流三种流态,判别标志为佛罗德数（Fr)在明渠水流（类似自然界的河流、海湖浅水环境中的牵引流）中按流动强度的不同可出现急流、缓流和临界流三种流态，这三种流态的判别标准是佛罗德数Fr。16Fr＞1水流为急流，也称为超临界的流动状态；代表一种水浅流急的流动特点。Fr＝1水流为临界流Fr＜1水流为缓流，或临界以下的流动，代表一种水深流缓的情况。第二节、有关流体力学的一些概念第二章、沉积物的搬运和沉积作用佛罗德数可普遍用于碎屑物质以床沙载荷方式搬运和沉积过程的解释中。明渠水流随着流动强度的加大，在床面上会依次出现下列床沙形体：无颗粒运动的平坦床沙→沙纹→沙浪→沙丘→过渡型（或低角度沙丘）→平坦床沙→逆行沙丘→流槽和凹坑17第一节概述第二节有关流体力学的一些概念机械搬运和沉积作用第三节第二章、沉积物的搬运和沉积作用第四节化学和生物的搬运与沉积作用沉积分异作用第五节18第三节、机械搬运和沉积作用第二章、沉积物的搬运和沉积作用什么性质的流体？河水、海水、湖水、风、冰川……..物源区在哪？山区（剥蚀区）、陆地岸边……搬运的起点在哪？山区（剥蚀区）、陆地按边……一、碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用二、碎屑物质在湖水、海水中的搬运和沉积作用三、碎屑物质在空气中的搬运河沉积作用四、碎屑物质在冰川中的搬运和沉积作用五、正常沉积与事件沉积19第三节、机械搬运和沉积作用第二章、沉积物的搬运和沉积作用一、碎屑物质在流水中的搬运和沉积作用（一）、受力分析1、有效重力（W）:颗粒受到的重力和浮力只差2、粘滞力（Pc）:由颗粒表面的水膜所造成的粘滞力3、水平推移力（Px）:水流作用于颗粒顺水流方向的力4、垂直上举力（Py）：垂直向上的力，产生原因a、水体浮力（已经计算在有效重力中）b、颗粒上下因流速差而产生的压力差c、紊流中存在涡流，产生的仰举作用（上举涡力）PyWPcPx20流水，包括雨水、暂时性流水及河流。碎屑物质在流水中搬运或沉积主要受两方面的因素控制：一方面是碎屑物质的重力及它们之间相互的吸引力和摩擦力；另一方面是流水的动力，包括流速、流量及流水性质等。当动力大于重力，并克服了摩擦力时，物质就被搬运，相反则发生沉积。即流水动力不足以克服重力时，碎屑物质就会沉积下来。第二节、有关流体力学的一些概念第二章、沉积物的搬运和沉积作用被搬运物质在牵引流中的受力：①推力（牵引力）——取决于流体的流速，如山涧溪流流速大；②负荷力——取决于流体的流量，如长江、黄河流量大。PyWPcPx有关沉积的机理主要是根据碎屑在静水中的沉积资料而获得。21（三）、碎屑物质的搬运方式第三节、机械搬运和沉积作用第二章、沉积物的搬运和沉积作用1、推移搬运（推移载荷、床沙载荷）载荷：流体中被搬运的沉积物，也叫负载、负荷较粗的碎屑（如砾石和砂）大都沿流水的底部呈滑动、滚动或跳跃式搬运前进。2、悬浮搬运（悬浮载荷）较细的碎屑（如粉沙和粘土）在流水中常呈悬浮状态搬运。滚动跳跃22第三节、机械搬运和沉积作用第二章、沉积物的搬运和沉积作用四、碎屑物质在冰川中的搬运和沉积作用冰川具有极强大的侵蚀力和搬运能力；主要是搬运沉积碎屑物质，毫无分选性，大小混杂。搬运速度缓慢，搬运距离变化极大；搬运主要发生在冰川内，沉积作用主要发生在冰川的消融地带。在两极地区和高寒的山区，冰川的搬运及沉积作用是主要的。冰碛物：被冰川搬运和沉积的碎屑物质，统称为冰碛物。冰碛物按其发育的部位又可有不同的命名，如表碛、底碛、中碛、内(里)碛、侧碛、前(终)碛。23第三节、机械搬运和沉积作用第二章、沉积物的搬运和沉积作用冰川表碛冰川侧碛冰川底碛冰川终碛24第三节、机械搬运和沉积作用第二章、沉积物的搬运和沉积作用冰川极其强大的侵蚀作用使冰川地区具有特殊的地貌景观，如鳍脊、角峰、冰漏斗、冰蚀谷等25第三节、机械搬运和沉积作用第二章、沉积物的搬运和沉积作用①冰碛物：是因冰川消融而直接堆积的碎屑物质。冰碛物成分极为复杂，不确定组分含高；大小混杂，粒径极其悬殊，毫无分选；成分与粒径的组成与源区岩石和冰川类型有关；碎屑颗粒的磨圆程度极差，常有特殊的磨蚀形态(熨斗石、丁字痕)；一般缺乏层理构造，有时略具定向性；分布在冰川消融地带，多呈垅岗状、丘状形貌。②冰水河沉积物是冰碛物经冰水河搬运改造后的沉积物。其特征为：具有明显的磨蚀和分选性，磨圆程度稍好或较好；碎屑的粒径较小，并自冰川消融带向下(向外)有明显的粒径渐细、圆度较好的趋势；常可发育冲刷充填构造育，板状、槽状交错层理与水平层理；冰水河沉积物常间夹于冰碛物之间，或与之渐变过渡，单源冰水沉积物呈扇形堆积体，叫做冰水扇。多个冰水扇相互连接就成为起伏平缓的冰水裙或冰水平原；一般冰水平原向下延伸可达数公里以上，并逐渐过渡为河流沉积或过渡为冰湖沉积。1、冰川沉积物类型：冰川沉积物包括冰碛物→冰水河沉积物→冰水扇沉积物→冰水湖沉积物26③冰水湖及小型冰水三角洲沉积是指冰川消融带长年积水的湖泊的沉积物，特征如下：当冰水河流进入冰水湖泊时形成的扇形沉积体称冰湖三角洲沉积，三角洲垂向层序的三层结构发育良好。第三节、机械搬运和沉积作用第二章、沉积物的搬运和沉积作用27在冰湖内部，主要形成极细的悬浮物质颗粒缓慢沉积，主要成分为粘土矿物，颜色较深，并有粗细相间、色调浅深的交替变化，这是气候与季节变化悬浮物的成分略有改变的结果，又称为纹泥(季候泥)。它可以用来推算沉积物的形成年代和沉积速率，细一粗一细代表一年的沉积。在北欧斯堪的纳维亚半岛曾利用冰水湖积纹层建立了冰后期的地质年代表。此外还可能发育重力流沉积。第三节、机械搬运和沉积作用第二章、沉积物的搬运和沉积作用冰川搬运能力巨大，可以运载千吨以上的大石块(冰川漂砾)。冰川砾石多呈棱角状。由于冰川呈固体搬运，故冰碛物毫无分选，也无磨圆，更无化学分解。常常是巨大的石块与泥砂混积，毫无降落沉积的特点。在冰川的移动过程中，由于石块的相互摩擦，可形成特殊的冰擦痕—钉形痕。2、冰川沉积物特征：28第三节、机械搬运和沉积作用第二章、沉积物的搬运和沉积作用五、正常沉积作用和事件沉积作用(均变论、灾变论）1、正常沉积作用在正常情况下发生的，具有明显机械分异作用的、缓慢的、均匀变化的沉积过程。如平水期的河流、好天气下的滨海、浅海、湖泊等，均称为是正常沉积作用。其特征是：搬运与沉积过程平稳缓慢，常交替进行；流速的减小、搬运能力的降低是均匀的平缓的；机械分异作用明显；在自然界广泛分布，容易考察研究认识。29第三节、机械搬运和沉积作用第二章、沉积物的