《工程地质》沉积岩形成过程及特点

沉积岩的形成是一个长期而复杂的地质作用过程，一般可分为4个阶段。

1.风化阶段

地表或接近地表的岩石受温度变化、水、氧和生物等因素作用，在原地发生机械崩解或化学分解，形成松散碎屑物质、新的矿物或溶解物质。这些风化产物就构成了沉积岩的物质来源。

2.搬运阶段

原岩风化产物，除一部分残留在原地外，大部分被流水、风、冰川、重力及生物等搬运到其他地方。搬运方式包括机械搬运和化学搬运两种。流水的搬运使得碎屑物质颗粒逐渐变细，并从棱角状变成浑圆形。化学搬运是将溶解物质带到湖海中去。

3.沉积阶段

岩石碎屑物质在被搬运途中，由于搬运力的减弱，例如水流或风速度逐渐降低、冰川融化以及其他因素的影响，被搬运的物质便逐渐沉积下来，形成松散沉积物。沉积的方式有机械沉积、化学沉积和生物化学沉积3种，沉积物又以在水体内沉积最为普遍。

在机械沉积过程中，碎屑物质通常按颗粒大小依照一定的顺序，有规律地沉积下来，粒径大的砾石类先行沉积，沿着搬运的进程，依次为粗沙、中沙、粉沙，最后沉积的是黏土（见图1.4）。所以山区的河流，通常沉积大量巨大的砾石。一般地说，上游沉积下来的颗粒较粗，下游沉积的颗粒逐渐变细。化学沉积包括胶体溶液、氧化物、硅酸盐、碳酸盐等真溶液的沉积。生物化学沉积主要是生物遗体沉积及生物活动所引起的生物化学沉积，例如海生藻类进行光合作用，吸收海水中一定量的CO2，就会使海水中的Ca（HCO3）2转变为CaCO3沉积下来，形成石灰岩。

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图1.4　碎屑沉积粒度分异图

4.硬结成岩阶段

由松散的沉积物转变为坚硬的沉积岩所经历的地质作用，叫作成岩作用。硬结成岩作用比较复杂，主要包括固结脱水、胶结、重结晶和形成新矿物四个作用。

固结脱水作用 下部沉积物在上部沉积物重力的作用下发生排水固结现象，称为固结脱水作用。该作用使沉积物空隙减少，颗粒紧密接触并产生压溶现象等化学变化，如沙岩中石英颗粒间的锯齿状接触就是在压密作用下形成的。

胶结作用 胶结作用是碎屑岩成岩作用的重要环节，把松散的碎屑颗粒连接起来，固结成岩石的胶结物有硅质（SiO2）、钙质（CaCO3）、铁质（Fe2O3）、黏土质等。

重结晶作用 在压力和温度逐渐增大的条件下，沉积物发生溶解及固体扩散作用，导致物质质点重新排列，使非晶质变成结晶物质，这种作用称为重结晶作用，是各类化学岩和生物化学岩的重要组成部分。

新矿物的形成 在沉积岩的成岩过程中，由于环境变化还会生成与新环境相适应的稳定产物，如常见的石英、方解石、白云石、石膏、黄铁矿等。