一、沉積巖及其形成過程
沉積巖是在地表或接近地表的常溫常壓環(huán)境下，各種既有巖石在遭受外力地質作用下，經過風化剝蝕、搬運、沉積和硬結成巖過程而形成的巖石。沉積巖廣泛分布于地表，覆蓋面積約占陸地而積的75%。因此研究沉積巖的形成條件及其性質特征，對工程建設具有重要意義。
沉積巖的形成是一個長期而復雜的地質作用過程，一般可分為四個階段。
1.風化、剝蝕階段
地殼表面原來的各種巖石，長期遭受自然界的風化、剝蝕作用，例如風吹、雨淋、冰凍、日曬、水流或波浪的沖刷和淋蝕作用以及生物機械作用和化學作用，使原來堅硬的巖石逐漸破碎，形成大小不同的松散物質，甚至改變原來的物質成分和化學成分，形成一種新風化產物。
2.搬運階段
巖石經風化、剝蝕后的產物，除一部分殘積在原地外，大多數(shù)破碎物質在流水、風、冰川、海水和重力等作用下，搬運到其他地方。流水的機械搬運作用，使具有角的碎物不斷磨蝕，徑粒逐漸變細磨圓。溶解物則隨水溶波帶到河口和湖海中。
3.沉積階段當搬運能力減弱或物理化學環(huán)境改變時，攜帶的物質逐漸沉積下來。一般可分為機械沉積、化學沉積和生物化學沉積。沉積物具有明顯的分選性，因此，在同一地區(qū)便沉積者直徑大小相近似的顆粒。河流由山區(qū)流向平原時，隨著河床坡度的減小，水流速度不斷減慢，因此，上游沉積顆粒粗，下游沉積顆粒細，海洋中沉積的顆粒更細。碎屑物是屑巖的物質來源，粘土礦物是泥質巖的主要物質來源，溶解物則是化學巖的物質來源，這些呈松散狀態(tài)的物質，稱為松散沉積物。
4.硬結成巖階段
最初沉積的松散物質，被后繼沉積物所覆蓋，在上覆沉積物壓力和膠結物質(如膠體顆粒、硅質、鈣質、鐵質等)的作用下，逐漸把原物質壓密，孔蹤減小，經水固結或重結晶作用面形成較堅使的巖層。這種作用稱為硬結成巖作用或石化作用。
二、沉積者的地質特征
1.沉積巖的物質組成
沉積巖的礦物主要來自各種地表巖石。由于風化作用，使原巖在新的地質環(huán)境下形成新的礦物和膠結物質。這些礦物與原巖物質組成既有相同之處，也有不同之處。目前發(fā)現(xiàn)的礦物種類很多，而組成沉積巖的90%以上的礦物，僅有20余種，按成因類型可分為:
(1)碎屑礦物
主要來自原巖的原生礦物碎屑，如石英、長石、白云母等一些耐磨且抗風化性較強的和穩(wěn)定的礦物。
(2)粘土礦物
是原巖經風化分解后生成的次生礦物，如高嶺石、蒙脫石、水云母等。
(3)化學沉積礦物
是經化學沉積或生物化學沉積作用面形成的礦物，如方解石、白云石、石青、石鹽、鐵和錳氧化物或氫氧化物等。
(4)有機質及生物殘骸
是由生物殘骸或經有機化學變化而形成的礦物，如貝殼、藻土、泥炭、石油等。在沉積巖礦物顆粒之間，還有膠結物質，如硅質、鈣質、鐵質、泥質和石膏質等。膠結物對沉積巖的顏色、堅硬程度有很大影響，有如下幾種膠結物質:
①硅質膠結 膠結成分為SiO2，巖石呈灰、灰白、黃色等，巖性堅團，抗壓強度高抗水性及抗風化性強。
②鐵質膠結 膠結成分為fe2O3或FeO，多是紅色或棕色，巖石強度高。含F(xiàn)eO時巖石星黃色或黃褐色，巖石軟弱，易于風化。
③鈣質膠結 膠結成分是Ca、Mg的硬酸鹽，呈白灰、青灰等色，巖石較堅固，強度較大。但性脆，具有可溶性，遇鹽酸作用起泡。
①泥質膠結 膠結成分為粘土，多呈黃褐色，性質松軟易破碎，遇水后易軟化松散。
⑤石膏質膠結 膠結成分為CaSO2，硬度小，強度低，具有很大的可塑性。
同一種膠結物膠結的巖石，若膠結方式不同，巖石強度異也很大。所謂膠結方式是指膠結物與碎屑顆粒之間的聯(lián)結形式，常見的膠結方式有基底式膠結、孔隙式膠結和接式膠結三種。碎屑顆?；ゲ唤佑|，散布于膠結物中，稱基底式膠結。它膠結緊密，巖石強度高。顆粒之間互相接觸，膠結物充滿顆粒間孔隙，稱孔隙式膠結。它是最常見的膠結方式，其工程性質與碎屑顆粒成分、形狀及膠結物成分有關，變化較大。粒之間相互接觸，膠結物只在顆粒接觸處才有，其余顆粒間孔隙未被膠結物充滿，稱接觸式膠結。這種方式膠結程度最差，孔隙度大，透水性強，強度低。
2.沉積巖的結構
沉積巖的結構是指沉積巖的組成物質的顆粒大小、形狀及結晶程度。它不僅決定了沉積巖的巖性特征，也反映了沉積巖的形成條件。沉積巖的結構類型可分為如下幾種:
(1)碎屑結構
指碎屑物質被膠結物粘結而形成的一種結構。按碎屑粒徑大小不同可分礫狀結構(>2.0mm)、砂狀結構(2.0~0.05mm)和粉砂狀結構(0.05-0.005mm)。
(2)泥狀結構
一般由顆粒粒徑小于0.005mm的粘土等膠結物質組成的礦物顆粒，顯示定向排列的結構。
(3)化學結構
指由化學沉淀或膠體重結品所形成的結構，其中又可分為狀、結核狀、纖維狀、致密塊狀和粒狀結構等。
(4)生物結構
指巖石中幾乎全部由生物遺體所組成的結構，如生物碎結構、貝殼結構等。
3.沉積巖的構造沉積巖的構造是指沉積巖的各個組成部分的空間分布和排列方式。層理構造和層面構造是沉積巖最重要的特征，它是區(qū)別于巖漿巖和某些變質巖的主要標志，對了解沉積巖的生成及地理環(huán)境，有著重要的意義。
(1)層理構造
層理是沉積巖在形成過程中，由于沉積環(huán)境的改變，所引起沉積物質的成分、粒大小、形狀或顏色沿垂直方向發(fā)生變化而顯示出的成層現(xiàn)象。
沉積物在一個基本穩(wěn)定的地質環(huán)境條件下，連續(xù)不斷沉積形成的單元巖層簡稱為層相鄰兩個層之間的界面叫做層面，層面是由于上下層之間產生較短的沉積間斷而造成的一個單元巖層上下層面之間的垂直距離稱為巖層厚度。根據單元巖層的厚度可分為巨厚層(>1m)、厚層(1-0.5m)、中厚層(0.5~0.1m)和薄層(<0.lm)。
層理和層面的方向有時不一致，根據兩者的關系，可對層理形態(tài)進行分類:當層理與層面延長方向相互平行時，稱為平行層理。其中，當層理面平直時稱為水平層理，當層理面波狀起伏時稱為波狀層理，當層理與層面斜交時稱為斜層理。若是多組不同方向的斜交層理相互交錯，則稱為交錯層理。有些巖層一端較厚，而另一端逐漸變薄以至消失，這種現(xiàn)象稱為尖滅;若在不大的距離內兩端都尖滅，面中間較厚則稱為透鏡體。
(2)層面構造
指巖層層面上的構造特征，常見的有波痕、泥裂、雨痕等。
①波痕 沉積過程中，沉積物由于受風力或水流的波浪作用，在沉積巖層面上遺留下來的波浪的痕跡。
②泥裂粘土沉積物表面，由于失水收縮而形成不規(guī)則的多邊形裂縫，稱為泥裂裂縫內常被泥砂、石青等物質充填。
③雨痕 沉積物表面經受雨點、冰雹打擊后遺留下來的痕跡。
(3)化石
在沉積巖中?？梢姷焦糯鷦又参锏倪z骸和痕跡，它們經過石化交替作用保存下來而成為化石，如三葉蟲、木等?；浅练e巖的重要特征。根據化石的種類可以確定化石形成的環(huán)境和地質時代。
(4)結核
沉積巖中常有圓形或不規(guī)則的與周圍巖石成分、色、結構不同，大小不一的無機物包裹體，這個包裹體稱為結核。結核是由于膠體物質聚集而呈凝塊狀析出的，也可以是膠體物質圍繞某些質點中心聚集，形成具有同心圓結構的團塊。如石灰?guī)r中的石結核，粘土巖中的石膏結核、磷質結核及黃土中的鈣質結核等。
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