沉积物的搬运和沉积

 

地表母岩风化后形成的碎屑物质、粘土物质与溶解物质除少量残留原地,绝大部分被搬运到新的场所沉积下来。搬运风化产物的主要营力是流水、风、冰川、重力以及生物等,其中最重要的是流水的搬运作用。物质搬运的方式决定于风化产物的性质。碎屑物质、粘土物质通常是以机械方式搬运;而溶解物质则以胶体溶液和真溶液方式进行搬运。

在潮湿地区风的地质作用不明显,但在干旱的沙漠地区,它是主要的地质营力,起着侵蚀、搬运和堆积作用。风的搬运与流水搬运不同,风只能搬运碎屑物质而不能搬运溶解物质。风的搬运能力较流水要低,在同一速度下,它的搬运能力仅及水的1/300。风所搬运的多半是砂以及细小的质点,只有在狂风时才能搬运砾石,可见风搬运的碎屑物分选性特别好。

 

在高山地区和两极地带搬运碎屑物质的主要地质营力是冰川。冰川搬运碎屑物质的特点是将沿途刨蚀下来的碎石、泥沙冻结在冰中,随冰川的流动而运动,待冰川融化后就沉积下来成为冰川沉积物。冰川沉积物有冰碛和冰水沉积两大类,冰碛物是冰川直接沉积的产物,是未经分选、磨圆度很差、不发育任何层理的泥砾混杂物。冰川的搬运能力很大,它能将粒径和比重很大的物质带走。冰川在搬运过程中要发生磨蚀,并能在基岩和砾石的磨光面上产生特殊的冰擦痕—丁字痕。冰川融化后,冰融水将冰碛物搬运后再沉积下来的是冰水沉积。冰水沉积具有—定的分选和磨圆,砾石的排列有方向性并略显层理。

碎屑物质在搬运过程中由于水流速度的减小,当碎屑颗粒的沉降速度大于平均流速的一定值时,颗粒就会发生沉积。影响碎屑颗粒沉速的因素很多,主要有颗粒的形状、比重、介质的含盐度、含沙量等。

母岩风化产物中的溶解物质可以呈胶体溶液或真溶液方式搬运。Al2O3、Fe2O3、MnO2、SiO2等难溶于水,常以胶体溶液的方式搬运;Ca、Mg、Na等元素组成的氯化物与硫酸盐,由于其溶解度较大则呈真溶液搬运。铁和锰在氧化条件下形成高价氧化物或氢氧化物沉淀,如赤铁矿、软锰矿等;在还原条件形成低价化合物沉淀,如黄铁矿、菱铁矿、菱锰矿。在还原介质中,Fe、Mn易于溶解和搬运,而不易沉淀。Eh值对铁、锰矿物的沉淀形式也有重要影响,如铁矿物,在强氧化条件下形成赤铁矿、针铁矿等;弱氧化至弱还原时则形成海绿石;弱还原时可形成鲕绿泥石、鳞绿泥石;还原时则形成菱铁矿;强还原时形成黄铁矿沉积。

沉积环境的温度与压力对碳酸盐及盐类矿物的沉积有特殊影响。如Ca、Mg的硫酸盐及K、Na的碳酸盐、氯化物等,经过加工的砾石,显得格外美丽都是在气候炎热干燥,蒸发作用强烈的水盆地中才能沉积。水中的CO2含量与温度、压力有密切的关系,因而温暖浅海可以沉淀大量CaCO3,而深海则很少。此外,我们常常在温泉的出口附近见到大量的石灰华沉淀,就是因为地下水溢出地表,压力降低引起CO2的逸出,导致CaCO3的沉淀。石灰岩溶洞中的石笋和石钟乳的形成也是这个道理。

生物在其生命活动过程中,也会引起周围介质物理化学条件的变化,从而影响物质的溶解与沉淀。例如藻类生物在光合作用过程中可以吸收CO2,导致CaCO3沉淀。细菌的作用也很重要,它会影响沉积物及水体中NH3、CO2、H2及其它气体的含量,从而影响物质的沉淀