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沉積岩 |
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沉積岩，又稱為水成岩，是三種組成地球岩石圈的主要岩石之一（另外兩種是岩漿岩和變質岩）。是在地表不太深的地方，將其他岩石的風化產物和一些火山噴發物，經過水流或冰川的搬運、沉積、成岩作用形成的岩石。在地球地表，有70%的岩石是沉積岩，但如果從地球表面到16公里深的整個岩石圈算，沉積岩只佔5%。沉積岩主要包括有石灰岩、砂岩、頁岩等。沉積岩中所含有的礦產，佔全部世界礦產蘊藏量的80%。概述 中文名：沉積岩（Sedimentary Rock) ：沉積岩，又稱為水成岩，是三種組成地球岩石圈的主要岩石之一（另外兩種是岩漿岩和變質岩）。是在地表不太深的地方，將其他岩石的風化產物和一些火山噴發物，經過水流或冰川的搬運、沉積、成岩作用形成的岩石。在地球地表，有70%的岩石是沉積岩，但如果從地球表面到16公里深的整個岩石圈算，沉積岩只佔5%。沉積岩主要包括有石灰岩、砂岩、頁岩等。沉積岩中所含有的礦產，佔全部世界礦產蘊藏量的80%。相較於火成岩及變質岩，沉積岩中的化石所受破壞較少，也較易完整保存，因此對考古學來說是十分重要的研究目標。 [1] 特性 特性概述 沉積岩是指成層堆積的鬆散沉積物固結而成的岩石。曾稱水成岩。是組成地殼的三大岩類(火成岩、沉積岩和變質岩)之一。沉積物指陸地或水盆地中的鬆散碎屑物，如礫石、砂、粘土、灰泥和生物殘骸等。主要是母岩風化的產物，其次是火山噴發物、有機物和宇宙物質等。沉積岩分佈在地殼的表層。在陸地上出露的面積約佔75%，火成岩和變質岩只有25%。但是在地殼中沉積岩的體積只佔5%左右，其餘兩類岩石約佔95%。沉積岩種類很多，其中最常見的是頁岩、砂岩和石灰岩，它們佔沉積岩總數的95%。這三種岩石的分配比例隨沉積區的地質構造和古地理位置不同而異。總的說，頁岩最多，其次是砂岩，石灰岩數量最少。沉積岩地層中蘊藏著絕大部分礦產，如能源、非金屬、金屬和稀有元素礦產，其次還有化石群。 化學成分 隨沉積岩中的主要造岩礦物含量差異而不同。例如，泥質岩以粘土礦物為主要造岩礦物，而粘土礦物是鋁-矽酸鹽類礦物，因此泥質岩中SiO2及Al2O3的總含量常達70%以上。砂岩中石英、長石是主要的，一般以石英居多，因此SiO2及Al2O3含量可高達80%以上，其中SiO2可達60∼95%。石灰岩、白雲巖等硫酸鹽岩，以方解石和白雲石為造岩礦物，CaO或CaO MgO含量大，SiO2,Al2O3等含量一般不足10%。表1是根據岩樣的化學分析資料綜合的泥質岩、砂岩和石灰岩的化學成分含量範圍值。 造岩組分 包括碎屑組分、化學-生物化學組分、蒸發化學組分、有機質衍變組分、火山噴發組分、宇宙物質組分等。碎屑組分按物質來源又分下列幾種：①陸源碎屑，指由早先生成的岩石經風化、剝蝕形成的碎屑，包括岩石碎屑和礦物碎屑。陸源礦物碎屑主要是矽－鋁質的。 ②內碎屑，主要指沉積盆地內產生的碎屑，它是沉積盆地中固結的或半固結的沉積岩經水流、風暴、滑塌或地震等作用再次破碎而形成的。常見的是碳酸鹽岩的內碎屑，也有泥質岩、鋁質岩、磷質岩、矽質岩、石膏岩甚至鹽岩的內碎屑角礫或礫石。 ③生物骨骼碎屑，多半是盆地內的鈣質殼生物碎屑或殼體堆積而成，如甲殼類和珊瑚等，也包括微體動物的殼和殼屑，以及藻類和藻類的碎屑等。化學-生物化學組分其中包括若干化學沉澱的組分。例如，由矽、鋁、鐵、錳、磷和矽酸鹽等組成的礦物可由沉積區的化學條件控制，如鋁-矽酸鹽粘土礦物和鋁礦物；也可由化學條件支配又受到生物、微生物細菌等的促進，如有些鐵、錳、銅、鉛等沉積礦物組分；還有一些元素主要依靠生物體提供，如磷質岩中的磷來自海洋生物骨骸或陸地的鳥糞，矽質放射蟲岩來自放射蟲的矽質殼及矽質海綿等。蒸發化學組分，半封閉盆地內最常見的蒸發組分是方解石和白雲石。在封閉盆地強烈蒸發條件下，可出現石膏、硬石膏、石鹽、鎂鹽或鉀-鎂鹽，或天然鹼、蘇打等。蒸發組分與乾旱氣候環境有關。有機質衍變組分，各種低等和高等植物的根、莖、葉的堆積物和各種陸生的和水生的高等、低等以及微體動物的堆積物的有機質部分經埋藏和細菌分解，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衍生組分，構成煤、石油、 天然氣、油頁岩等的主要成分。此外，有一些自然硫、錳、鐵、銅、鉛、鋅、鈾等在沉積岩中的聚集，也是在微生物或細菌活動的參與下造成的。 火山噴發組分 由於火山噴發而進入沉積岩的物質，包括凝灰質、礦物晶屑、噴發的岩石碎屑和岩漿的漿屑等。陸地的火山噴發和海洋的火山噴發都可帶來這些組分。海底火山噴發，還可由火山噴出的熱水、氣體等，把多種元素離子，如矽、鐵、 磷、 鎳、銅、鉛、鋅、錳、鈾等，帶入海水。這些元素經過富集，可在沉積岩、沉積層內形成礦床，或促進有關的沉積礦床的形成。 宇宙物質組分 在沉積岩中含少量宇宙物質，如隕石、宇宙塵。宇宙塵的研究不僅可了解沉積岩本身，而且還可進一步了解各地質時代沉積岩形成時，天體可能發生的某些事件或變化。 形成最初 江發世在《地球新論》一文中認為：沉積岩形成的最初時期在地殼形成時期。 江氏觀點，地殼形成時期是由地表熔融物質凝固形成外殼開始到有沉積岩形成的一段地質時間。 地殼和地球熔融物質凝固形成的外殼是不一樣的。 地殼是由火山岩、沉積岩、變質岩和隕石共同組成的地球外殼。 在這一地質時期： 熔融物質由於凝固和收縮，在地表形成張裂、溝谷、高山。由於宇宙天體撞擊，在地表形成大坑洼地。 隨著溫度降低，熔融物質凝固過程中產生的水和俘獲的水流動匯聚到張裂溝谷與大坑洼地中，形成地球上最初的水域海洋和湖。產生的氣和俘獲的大氣留在地球表面，形成大氣圈。 由於地核俘獲宇宙物質的不均，地表各處溫度高低不同產生大氣流動。 在地殼形成時期，地表形成了溝谷高山、大坑洼地，有了水和大氣，產生了風化、剝蝕和搬運作用，開始形成沉積岩和變質岩。 岩石形成 沉積岩是由風化的碎屑物和溶解的物質經過搬運作用、沉積作用和成岩作用而形成的。形成過程受到地理環境和大地構造格局的製約。古地理對沉積岩形成的影響是多方面的。最明顯的是陸地和海洋，盆地外和盆地內的古地理影響。陸地沉積岩的分佈範圍比海洋沉積岩的分佈範圍小；盆地外沉積岩的分佈範圍或能保存下來的範圍，比盆地內沉積岩的分佈或能保存下來的範圍要小一些。 大地構造環境對沉積岩的形成及其以後的變化有多方面的製約。例如在陸內造山帶形成山前粗碎屑礫岩層序；在陸內斷陷盆地、窪地和山前拗陷盆地，可形成湖泊、幹鹽湖或湖沼沉積；在穩定大陸塊或克拉通之上的陸表海內，常形成厚度不大的砂質岩或碳酸鹽岩組合；在大陸與火山島弧之間或弧后海溝一帶，可形成厚度很大而且包含火山岩和火山碎屑岩的韻律層狀沉積岩；在大陸架到深海的斜坡帶形成滑塌堆積岩或混雜岩等。古氣候對沉積岩的形成的影響在陸地範圍內非常明顯。在乾旱古氣候條件下，形成大面積的陸相紅色粗細碎屑岩，這是由於沉積物中的氧化鐵常氧化為三氧化二鐵。潮濕氣候條件下，有機質豐富，進入沉積物中使沉積岩顏色成為暗灰或黑色。鹽類在炎熱乾旱氣候形成，煤炭在溫暖潮濕氣候聚集，都說明古氣候對沉積岩形成是有製約作用的。生物在地質歷史時期的進化，繁盛或衰亡對沉積岩的形成有明顯影響，元古宙時期還未出現大量的海生動物群，因此，世界各地的中、晚元古代地層都包含大量疊層石藻灰岩，據認為在顯生宙以後大量海生動物出現並以食藻為生，因而疊層石灰岩大為減少。在石炭紀，全球性的植物繁茂，形成了大量煤炭層。 古水動力條件對沉積岩的形成的影響表現為不同的水流條件形成不同的沉積或造成不同的結構構造。山前和河流的水流主要是由高處流向低處的定向水流，常形成分選差的、具單向交錯層理的洪積和沖積沉積。在濱海帶，潮汐帶主要是往復流動的雙向水流，常形成分選好的、具魚骨狀交錯層理的濱海和潮汐沉積。在海洋中還有風暴流、濁流等深流造成碎屑岩的結構、構造和造岩成分的差異。此外，有些沉積岩形成後還受到地下潛水流的影響，使石灰岩發生白雲巖化和矽化等次生變化。此外,冰川和風也可搬運碎屑物，在特定條件下，形成冰磧岩和風成岩。 岩石結構 概念 |
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