沉积物的搬运和沉积作用.doc

1 - 第二章 沉积物的搬运和沉积作用 第一节 概述 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 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” 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 风化作用；风化产物的搬运作用；沉积作用 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 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 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）      生物搬运和沉积作用 化学搬运和沉积作用 机械搬运和沉积作用 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） 2）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 2 - 第二节 有关流体力学的一些概念 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 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 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： a) 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 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： a)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。

牵引流和重力流的区别- 3 - 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 层流：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 紊流：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 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 Re>1－40 紊流 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 Fr＞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- 4 - 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 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 第三节 机械搬运和沉积作用 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） 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 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。

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 （三） 、碎屑物质的搬运方式 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    跳跃 滚动- 5 - 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 四、碎屑物质在冰川中的搬运和沉积作用 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 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 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 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 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 ③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 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 2、冰川沉积物特征：  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 6 - 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 2、事件沉积作用 （幕式沉积作用） 一切突发性的或灾变性的搬运和沉积过程，均称为事件性沉积作用（如浊 流、泥石流、洪水流、火山喷发形成的碎屑流、风暴流等） 其沉积特征为：  搬运和沉积作用的发生和发展常常是瞬间的、短暂的，但其作用过程是 快速的；  搬运和沉积能力常常十分巨大，常伴有巨大的侵蚀能力和破坏能力；  沉积过程中掺合作用十分明显，而分异作用常极微弱或不存在；  其发生常须具备一定的条件，在自然界不常发生，难于观测研究。

正常沉积和事件沉积常常发生于同一沉积环境，两者交替进行，互为消长， （即当有事件作用来临时，正常的沉积停止，表现为事件沉积过后又恢复为正 常沉积） ，垂向上任意一个剖面可由正常沉积和事件沉积的互层构成二者是对 立统一的 第四节 化学和生物的搬运与沉积作用 母岩风化产物中的溶解物质及搬运过程中部分新生成物质有的呈胶体溶液， 有的呈真溶液搬运，这主要是与物质的溶解度有关 搬运物质：溶解物质及部分新生成物质 搬运方式：胶体溶液或真溶液 Al、Fe、Mn、Si 的氧化物难溶于水，常呈胶体溶液搬运； Ca、Na、Mg 的盐类则常呈真溶液搬运 化学搬运物质组分溶解度大小的顺序为：Al2O3-Fe2O3-MnO-SiO2-P2O5- CaCO3-CaSO4-NaCl-MgCl2，后面的溶解度比前面的大前面的 Al、Fe、Mn、Si 等的氧化物难溶于水，且一般呈胶体溶液被搬运；后面的 Ca、Mg、Na 等物质由于其溶解度大，故成真溶液被搬运 1、胶体溶液物质的搬运和沉积作用 概念：胶体是一种物质的细微质点分散在另一种物质中的不均匀分散体系胶体质点的大小介于 1－100um 之间，普通显微镜下不能识别。

胶体特点：受重力影响极其微弱；。