Question

沉积物的搬运与沉积作用

Answer 1

母岩风化产物除少数残余在原地并组成风化壳外，大部分都要被搬运走。由于风化产物的性质不同，搬运和沉积的方式也不同。一种是碎屑物质的搬运和沉积，称为物理搬运和沉积作用;另一种是溶解物质的搬运和沉积，称为化学和生物化学搬运和沉积作用。搬运沉积物的主要营力是水、重力流、风、冰和生物等。

一、物理搬运和沉积作用

物理搬运和沉积作用包括牵引流的搬运与沉积作用、重力流的搬运与沉积作用、冰川的搬运与沉积作用。

(一)牵引流的搬运与沉积作用

牵引流是使碎屑颗粒主要呈推移状态搬运的流体，包括各种流水(河流、波浪、潮汐流、沿岸流、滨岸流)和风。

1.流水的搬运与沉积作用

(1)碎屑颗粒搬运与沉积的控制因素

在牵引流中，碎屑颗粒的搬运或沉积取决于有效重力、推力(牵引力)、上举力和黏结力。①有效重力为颗粒重力减去浮力;②推力是水流流动加在颗粒上的平推力;③上举力是由于碎屑颗粒上下方流水速度差异造成的压力差，产生其方向是向上的力;④黏结力是颗粒表面的水膜造成的碎屑颗粒与水体之间的黏结力，或其他原因造成的黏结力。

在上述4种力中，上举力和推力是促使颗粒运动的力，而有效重力和黏结力是阻止颗粒运动的阻力。如果前两种力占优势，则碎屑颗粒被搬运，否则碎屑颗粒沉积。

推力的大小取决于流体的流速和流量，流速越大，推力越大。流速的大小与水深有关。在水动力学上，一般习惯用急流与缓流来描述流体的运动。度量急流与缓流的标准为弗劳德数 ，其中:v为平均流速，h为水深，g为重力加速度。当Fr＞1时，为急流;Fr＜1为缓流。

紊流的上举力大于层流。紊流是流线紊乱的流动，而层流是流线彼此平行的流动(图10－1)。度量紊流与缓流的标准为雷诺数(Re)。雷诺数为惯性力(v²d²ρ)与(vdμ)之比，即Re=v²d²ρ/vdμ，其中:v为水的流速，d为颗粒直径，ρ为水的密度，μ为水的黏度。在管道流中，当Re＞2000时，流体为紊流;当Re＜2000时，流体为层流。紊流的搬运能力大于层流。

图10－1 层流与紊流的流动特征

图10－2 河流中的紊流与层流底层(流线长度代表流速大小)(Rubey，1938)

(2)碎屑颗粒的搬运方式

在牵引流中碎屑颗粒的搬运方式主要为推移搬运和悬浮搬运。推移搬运包括滚动搬运和跳跃式搬运。较粗的碎屑颗粒(砾、砂和粉砂)大都沿流水的底部呈滚动或跳跃式搬运(图10－3)。较细的颗粒在水流中常呈悬浮式搬运。当水流的动力不足以克服碎屑颗粒的重力时，处于搬运状态的碎屑物质就会沉积下来。碎屑物质在流水中的搬运和沉积取决于流速与颗粒大小之间的关系。

尤尔斯特隆(1936)在水深1m的平坦床沙上进行的石英颗粒粒径与水流速度关系的实验表明(图10－4):

1)颗粒开始搬运的水流速度大于继续搬运的流速，这是因为启动流速不仅要克服颗粒本身的重力，还要克服颗粒之间的吸附力;

图10－3 碎屑颗粒在流水中的搬运方式

2)0.05～2mm的颗粒所需的启动流速最小，并且与沉积流速之间的差值也不大。因此，该粒级的颗粒在流水中既容易搬运，也容易沉积，表现为跳跃式搬运;

3)粒径大于2mm的颗粒的启动流速与沉积临界流速相差很小，即流速稍有变化就可改变其搬运或沉积状态，故在自然界大于2mm的颗粒难以长距离搬运，往往呈滚动式搬运;

4)小于0.05mm的颗粒的启动流速与沉积临界速度相差很大，即流速有较大变化，颗粒仍可携行，故小于0.06mm的颗粒一经搬运，即可长期悬浮而不易沉积。

图10－4 碎屑物质在流水中的侵蚀、搬运、沉积与流速的关系(Hjulstrom，1936)

滚动式搬运常见于河床底部的层流层中。由于层流的搬运能力相对弱，当推力和上举力低于有效重力时，砾石或粗砂就沉积下来。

跳跃式搬运见于水流强度大的层流或紊流中，当推力和上举力低于有效重力时，砂与粗粉砂沉积下来。

悬浮式搬运见于急流和紊流中，当流速降低或上举力小于有效重力时，悬浮于流水中细粉砂、泥质和片状矿物沉积下来。

(3)不同粒度碎屑颗粒的混积现象

沉积下来的沉积物的粒度有时相差较大，Walker(1975)的实验解释了一定流动强度的流水所能滚动和悬浮的最大粒径的关系(图10－5):

1)流动强度为P时，它所能滚动的砾石的最大粒径为8cm，同时能悬浮的最大粒径为2.2cm;

2)当流动强度小于P时，可以使粒径为8cm和粒径为2.2cm的砾石同时沉积，因而可以形成双众数的砾岩;

3)当流动强度在P附近反复变动时，就可以形成砂质沉积与砾石质沉积的互层，其平均粒径为2.2cm和8cm;

4)如果流动强度急剧减小，则可能形成分选极差的多众数砾、砂、粉砂和泥的混合沉积物。

5)沉积粒径1mm的砂所需的流动强度要比沉积粒径7cm的砾石小得多。因此，在平均粒径为7cm的砾石中充填的1mm的粒径的砂不可能是同时沉积的，后者可能是水流强度减小后渗滤到砾石中去的，例如冲积扇筛积物中的充填物就是这样形成的。

(4)沉积物底形

当流体(流水和风)流过(或吹过)非黏性沉积物的表面并且其强度可以搬运其中一些颗粒时，便会在非黏性沉积物表面形成起伏不平的几何形态特征，这种几何形态称为沉积物底形(何起祥，1978)。

图10－5 随流动强度变化，流水所能悬浮和滚动的最大颗粒直径(Walker，1975)

沉积物底形一般包括下平底、波纹、沙丘、上平底和逆向沙丘。①下平底是水流速度很小，无力搬运沉积物时的平坦底形。②随着水流强度的增加，沉积物开始运动，并形成小规模的波状起伏，称为波纹，其波长小于30cm。③当水流强度继续增加，波纹的脊线由直线状逐渐变为波状、新月形，当波长大于60cm时，称为沙丘。④当水流强度再增加，Fr=1时所有底形均被削平，在水底形成毫米级至厘米级的连续移动的“流沙层”，这种底形称为上平底。⑤当水流强度继续增加，Fr＞1时，则出现了逆向沙丘。

逆向沙丘的主要特征是:

1)逆向沙丘的表面形态与水面形态一致，即二者为同位相;

2)逆向沙丘的迁移方向与水流方向相反，即下游侵蚀，溯源堆积。

控制底形发育状况的主要因素是水流速度和沉积物的粒度(图10－6)。对于粒度一定(例如0.2～0.3mm)的沉积物来说，随着水流速度增加，将依次出现下平底、波纹、沙丘、上平底和逆向沙丘(图10－5)。水槽实验表明:

图10－6 底形发育状况与水流速度和沉积物粒度之间的关系(据Southard，1973)

1)粒径小于0.1mm的沙，随流速增加出现的底形依次为:无运动→波纹→上平底→逆向沙丘;

2)粒径为0.2～0.6mm的沙，随流速增加出现的底形依次为:无运动→波纹→沙丘→上平底→逆向沙丘;

3)粒径为0.6～2mm的沙，随流速增加出现的底形依次为:无运动→下平底→波纹→沙丘→上平底→逆向沙丘;

4)粒径为0.5～0.6mm区间关系复杂，表现为波纹区与下平底区指状交叉，出现无运动→波纹→下平底→沙丘→上平底→逆向沙丘。

(5)碎屑物质在流水搬运过程中的变化

碎屑物质在长距离的搬运过程中，由于颗粒之间的碰撞和摩擦，流水对碎屑物质的分选作用以及持续进行的化学分解和机械破碎，导致碎屑物质的矿物成分、粒度、分选和颗粒形状都发生了显著的变化。

◎矿物成分:由于搬运过程中的化学分解、破碎和磨蚀作用，随着搬运距离的加长，不稳定组分如长石、铁镁矿物等就会逐渐减少，而稳定组分如石英等就会相对增加。

◎粒度和分选:随着搬运距离的增加，碎屑颗粒逐渐变小，并且颗粒的大小趋于一致，即分选程度增加。

◎颗粒形状:随搬运距离增加，颗粒的磨圆程度与接近于球形的程度，一般会越来越高。碎屑的球度受矿物的结晶习性影响较大，片状矿物即使搬运很远，也不能具有高的球度;而等轴粒状矿物即使搬运很近，也会表现出较高的球度。

2.风的搬运与沉积作用

风也属于牵引流。空气的密度远小于流水，水的密度为1g/cm³，空气在15℃时的密度为0.00122g/cm³，二者比为1∶800。因此，风的搬运能力远远小于流水，风所搬运的颗粒主要是粉砂和黏土。由于黏土可在大气中长期悬浮，故风搬运的沉积物主要是粉砂和一部分极细砂，只有狂风时才能搬运砾石。风所搬运的碎屑物质主要为来自古代河流的冲积物、现代河流冲积物、湖积物和基岩风化的残积－坡积物。

(1)碎屑颗粒搬运与沉积的控制因素

悬移质泥沙从原地以悬浮状态被风输移较大的距离，当风速减弱到其移动向上分速度小于颗粒的沉降速度时，便会在广大地面上较均匀地沉积下来。

贴近地面的推移质因地面各种形式的障碍或因地表性质的差异而发生堆积，推移质从吹蚀到堆积的搬运距离常常是有限的。各种障碍物(包括地形起伏)均会使气流受阻，形成涡旋。涡旋的出现增大了阻力，使气流的携沙能力急剧降低，甚至完全丧失，结果风沙在障碍物附近大量堆积，形成沙堆。地表性质的变化也会导致风沙堆积，如坚硬地面有利于跃移质的弹跳跃起，松软的沙土地面却易发生堆积。

(2)搬运方式

风的搬运作用是指风所携带各种不同粒径的泥沙颗粒被输移的过程。风的搬运形式有跃移、悬移和蠕动3种基本形式。

◎跃移:是指沙粒由风力上扬作用而脱离地表后，在气流中取得动量加速前移。由于空气密度比沙粒密度小得多(约1∶2000)，沙粒所受阻力较小，所以在落到地面时仍有相当动量，或反弹跃起，或冲击其他颗粒跃起，使风沙运动很快达到很大强度。以0.10～0.15mm的沙粒最易以跃移方式运动。

◎悬移:是粒度小于0.1mm的泥沙颗粒由于其沉降速度通常小于吹蚀风的移动向上分速度，一旦被跃移颗粒逐出地面便以悬移方式运动，其运动性质完全取决于上空气流结构。

◎蠕动:较大的颗粒因风压或跃移颗粒的冲击作用使之沿地面滚动或滑动，称为蠕动。其移动速度很低，平均只有1～2cm/s，而跃移颗粒平均速度每秒可达数百厘米。凡在0.5～1.0mm间的粗砂一般均以蠕动方式运动，蠕动量约占全部输沙量的1/4左右。在风力输移泥沙的各种运动形式中，以跃移为最重要，它是输移沙量的主体。

(3)沉积作用

沉积作用是指由于风力减弱或地面障碍，携沙气流中的泥沙发生沉落和堆积的过程。悬移质泥沙从原地以悬浮状态被风输移较大的距离，当风速减弱到其移动向上分速小于颗粒的沉速时，便会在广大地面上较均匀地沉积下来。贴近地面的推移质因地面各种形式的障碍或因地表性质的差异而发生堆积，推移质从吹蚀到堆积的搬运距离常常是有限的。各种障碍物(包括地形起伏)均会使气流受阻，形成涡旋。涡旋的出现增大了阻力，使气流的携沙能力急剧降低，甚至完全丧失，结果风沙在障碍物附近大量堆积，形成沙堆。沙堆形成后就起障碍作用，可逐步加大、增高而发展成沙丘(图10－7)。

(4)沉积物特征

经风力搬运、堆积的物质，称为风成沙。它具有与湖成沙、河成沙和海成沙不同的特点:

1)风成沙的粒度均一、分选最好，最大粒径一般在1mm以下，小于0.06mm的沙粒含量甚少，分选系数多在1.1～1.4之间。

图10－7 风成沙丘的形成(Bagnold，1941)

2)磨圆度较高。据中国各沙漠统计，沙粒磨圆度指数平均为39.99，而非风成沙为29.31。较大颗粒表面在镜下显出不光滑，有麻点和碟形凹坑，具溶蚀痕迹和SiO₂淀积物。对于小于0.1mm颗粒，这些现象不明显。

3)风成沙的矿物组成以石英为主，有少量长石和各种重矿物(角闪石、绿帘石等，一般有16～22种之多)，容易磨损的矿物极少，如易碎的云母在风成沙中很少见到。风对地表形态的塑造过程表现为风对地表物质的风蚀、搬运和堆积过程，分布范围很广，干旱区、半湿润区乃至湿润区均有分布。干旱区由于具有干燥多风、地表植被稀疏甚至完全裸露等自然特征，因而那里的风力作用很强，成为荒漠地貌发育的主要外营力，形成了与流水、冰川及重力等其他外营力塑造的地形完全不同的风成景观(风蚀地貌、风积地貌)。

(二)重力流的搬运与沉积作用

重力流是一种在重力作用下发生流动的弥散有大量沉积物的高密度流体。约翰逊(Jonson，1930)曾将这类流体称为浊流(TurbidityCurrents)。随着研究工作的深入，已发现浊流仅是沉积物重力流中的一种类型。重力流分为水下沉积物重力流和大气沉积物重力流:①水下沉积物重力流包括浊流、液化沉积物流、颗粒流和碎屑流;②大气沉积物重力流是指与大气相接触的沉积物与水或气体混合的高密度流体，包括火山喷发时在空中形成的火山灰流(热灰云流)和火山口附近形成的热气底浪流。

1.水下沉积物重力流的特征

◎浊流:是混有大量碎屑悬浮物质的高速紊流状态的高密度流体。在浊流中支撑颗粒的力是涡流的浮力。浊流搬运的物质往往是再沉积的或液化的沉积物转化而来，由重力推动，呈涌浪状推进，具有巨大的搬运能力和侵蚀能力。浊流的触发机制为地震等地质作用，往往形成于深水盆地的斜坡带。

◎颗粒流:是颗粒间无黏结力或凝聚力的流体。颗粒流中支撑颗粒的力是颗粒间碰撞而产生的推力。

◎液化沉积物流:由水和沉积物组成的向上流动的粒间流。支撑颗粒的力是向上的超孔隙压力。

◎碎屑流:亦称泥石流，是指水流中含有大量弥散的黏土和细碎屑的呈涌浪状前进的流体。在碎屑流中支撑颗粒的力则是基质的强度。重力流沉积分选性很差，无大型交错层理，常呈块状及粒序构造。重力流常见于大陆的冲积扇、深湖和深海或半深海环境中。在浅海带还可因强烈的飓风造成具有密度流性质的风暴流。

2.大气沉积物重力流的特征

大气沉积物重力流是指与大气直接接触的沉积物与水或气体混合形成的高密度流体。据G.M.Friedeman(1978)等的资料，大气沉积物重力流包括:岩块崩塌流，即正常沉积物与气体的混合体;另一种是火山物质与气体的高密度混合体，即由火山喷发出来的气体与火山物质形成的高密度混合流体;当这种混合体沿地表流动时称为热气底浪流;当火山灰被喷到空气中悬浮在大气中所形成的高密度流体称为火山灰流(热灰云流)。

(三)冰川的搬运与沉积

1.冰川的搬运作用

冰川在运动过程中会将它携带的碎屑物转移到他处。冰川搬运的物质称为冰运物，其主要来自冰蚀作用产生的各种粒级的碎屑物质和两侧谷坡由冰冻风化和斜坡重力作用产生的碎屑物质。这些碎屑物主要分布在冰川的底部及其两侧，其内部和表层也有碎屑物分布。

冰川搬运能力很大，可将粒径10～20m以上的巨大岩块搬走。粒径大于1m的岩块称为冰川漂砾。

冰川的搬运作用包括载运和推运两种方式。①冰川运动时，冰川内部和表面的碎屑物都会随冰川迁移，犹如传送带传送物体，这种搬运方式叫载运。载运是冰川搬运作用的主要方式。②推运是冰川前端以巨大的推力将冰川前端地面上岩屑向前推进，这种搬运方式只发生在冰川前端位置前进的条件下。

由于冰川是固态物质，冰运物相对位置在搬运途中很少变化，因此冰川搬运作用不具按大小、密度的分选现象。

2.冰川的沉积作用

冰川沉积作用包括融坠、推进和停积3种方式:①融坠是指由于冰川表层或边缘部分消融，从其中散落的碎屑物就地进行堆积的一种沉积方式。②当冰川前端位置向前推移时，它会像推土机那样把铲刮的物质堆积起来，这种沉积方式称为推进。③若冰川在运动途中遇到障碍物，受挤压，融点降低而融化，散布其中的碎屑物就地堆积，这种沉积方式称为停积。

3.沉积物类型

冰川搬运和沉积的沉积物类型包括冰碛和冰水沉积物:①由冰川直接堆积的沉积物称为冰碛，具有不显层理、碎屑大小混杂、磨圆度差等特点。②冰水沉积物为冰川融水(冰水)所形成。冰水沉积分冰川接触沉积和冰前沉积。冰川接触沉积(也称冰界沉积)，指冰川区内或紧邻地区，冰水与冰川共存、紧密接触，冰水沉积物与冰碛物相互混杂、交叉重叠的一种冰水沉积。冰前沉积是冰水流出冰川以后在冰川外围的冰水沉积。包括冰水河流沉积、冰湖沉积和冰海沉积。

二、化学搬运与沉积作用

母岩风化后产生的溶解物质主要为Cl、S、Ca、Na、K、Mg、P、Si、Al、Fe、Mn等。在上述排列顺序中，Mg前面的(包括Mg)溶解度大，多呈真溶液状态搬运;Mg后面的溶解度小，多呈胶体溶液状态搬运(图10－8)。在河流和地下水中，这些物质很少沉淀，它们主要沉淀在盐湖、湖泊和海洋中。海洋是这些物质的主要沉积场所。

图10－8 在自然界中真溶液与胶体溶液的分布情况示意图

1.胶体溶液物质的搬运和沉积作用

胶体溶液是介于粗分散系(悬浮液)和真溶液之间的溶液，质点为1～100μm。由于比面积大，故能吸附离子而具表面电荷。按所带电荷性质分为正胶体和负胶体。常见的正胶体有Al₂O₃的水化物、Fe₂O₃的水化物、Cr₂O₃的水化物、TiO₂的水化物，CaCO₃、MgCO₃、CaF₂，以及Zr、Ce、Cd的氢氧化物。常见的负胶体有SiO₂、黏土质胶体、MnO₂、S、V₂O₅、SnO及Pb、Cu、Cd、As、Sb的硫化物。此外，胶体具有吸附能力，如负胶体吸附阳离子(黏土胶体吸附K、Au、Ag、Hg、V)，正胶体吸附阴离子。

胶体溶液搬运的前提是:①由于布朗运动存在，可抗衡重力作用，不使胶体下沉;②胶体所带电荷相同;③由于扩散层和双电子层中反离子和溶剂的亲合作用，形成溶剂化膜，阻碍离子的碰撞。

当胶体在搬运过程中失去稳定性时，胶体物质就会发生凝聚作用或絮凝作用，在重力的作用下，在合适的环境里，逐渐沉积下来。当带有不同性质电荷的胶体相遇时，它们就会凝聚成大的质点，然后沉积下来形成胶体沉积物。例如，当SiO₂(负胶体)与Al₂O₃胶体(正胶体)相遇时，发生电荷中和形成高岭石而沉积下来。

不同类型电解质的加入也可以使胶体质点的电荷中和，从而引起胶体质点凝聚而沉积。例如，河流所搬运的胶体物质(如铁、锰、铝等)之所以在刚一进入海洋就沉积在近岸地区，就是因为海水中的各种电解质中和了它们的电荷引起的。

影响胶体发生凝聚和沉积的其他因素有:胶体溶液浓度增大、pH值的变化、放射线照射、毛细管作用、剧烈的振荡以及大气放电等。

胶体沉积物常呈胶冻状，固结成岩后具贝壳状断口。胶体沉积物形成的岩石颗粒细小，吸收性强，常呈钟乳状、结核状、透镜状，有时呈层状、龟背状及蜂巢状。此外，胶体沉积物形成的岩石因离子交换能力较强及吸收有不定量的水分，因此其化学成分通常不稳定。

2.真溶液物质的搬运和沉积作用

母岩风化产物中的Cl、S、Ca、Na、K和Mg多呈离子状态溶解于水中，即呈真溶液状态搬运，有时Fe、Mn、Si和Al也可呈离子状态在水中搬运。

真溶液物质的搬运和沉积作用的决定因素为溶解度。溶解度越大，越易搬运，越难沉积;溶解度越小，则越易沉积，越难搬运。

Fe、Mn、Si、Al等溶解物质的溶解度小，易于沉淀。在其搬运和沉积过程中，介质的物理化学条件非常重要。Fe³⁺只有在强酸性(pH＜3)的水介质才稳定，才能长距离搬运;当pH＞3时，Fe³⁺就开始沉淀。Fe²⁺则不同，它在pH=5.5～7时才开始沉淀。因此，Fe²⁺远比Fe³⁺易于搬运。此外，Fe²⁺和Fe³⁺沉淀时要求的Eh值也是不同的。

SiO₂的沉淀需要弱酸性条件，而CaCO₃的沉淀恰好相反，需要弱碱性条件(图10－9)。此外，CaCO₃的沉淀还受水介质的温度控制。水介质的温度升高时，CO₂在水介质中的溶解度减少，这就促使溶解的Ca(HCO₃)₂转变为CaCO₃而沉淀;相反，温度降低，反应就会向相反的方向进行。因此，碳酸盐沉积多见于热带亚热带地区。

图10－9 SiO₂和CaCO₃沉淀与pH的关系(布拉特，1972)

Eh值对于变价元素如Fe、Mn等的影响较大。如Fe、Mn等元素在氧化条件下形成赤铁矿、软锰矿;在弱氧化还原条件下形成海绿石、鲕绿泥石;在还原条件下形成菱铁矿、菱锰矿;在强还原条件下，形成黄铁矿、硫锰矿。

溶解度大的物质(如Cl、S、Ca、Na、K、Mg等)的搬运和沉积作用受水介质条件的影响不大。它们只有在封闭、半封闭的沉积盆地中，或在水循环受限的潮上地带，即在蒸发条件下才能沉积下来。

石膏、硬石膏、钠盐、钾盐和镁盐为典型的真溶液的沉积产物。

三、生物搬运和沉积作用

生物在沉积和沉积演化的各阶段大都参与了作用，特别是前寒武纪晚期以来，有愈来愈重要的意义。生物通过自己的生命活动，直接或间接地促使化学元素、有机或无机的各种造岩矿物质进行分解、化合、迁移、分散与聚集作用，并在适宜的场所促使形成岩石和矿床。

生物从周围介质中吸取营养物质营造骨骼和有机体，死亡后堆积成生物沉积岩，如介壳灰岩、硅藻土、白垩、放射虫岩、海绵岩、煤、石油等。

四、沉积分异作用

母岩风化产物以及其他来源的沉积物，在搬运和沉积过程中按照颗粒大小、形状、密度、矿物成分和化学成分的差异依次沉积下来的现象称为沉积分异作用。其中，主要受物理原理支配的为机械沉积分异作用，主要受化学原理支配的为化学沉积分异作用。

◎机械沉积分异作用:决定机械沉积分异作用的主要因素是颗粒大小、形状、密度以及搬运介质的性质和速度。一般情况下，粒度粗的碎屑首先沉积下来，粒度小的碎屑随后沉积下来;密度大的碎屑首先沉积下来，密度小的碎屑随后沉积下来。机械沉积分异作用使沉积物按照砾石→砂→粉砂→黏土的顺序，沿搬运的方向形成有规律的带状分布。机械沉积分异作用也使密度大而体积小的矿物与密度小而体积大的碎屑一起堆积下来(图10－10)，例如含金砾岩。颗粒的形状也会影响物质分异，例如，片状矿物易悬浮而不易沉积，等轴粒状矿物易沉积等。

图10－10 机械沉积分异作用图解(普斯托瓦洛夫，1954)

◎化学沉积分异作用:决定化学沉积分异作用的主要因素是溶解度，由于溶解质的溶解度不同，以及溶液的性质、温度、pH值等因素的影响，真溶液物质沉积也有先后远近的顺序，这种作用叫化学沉积分异作用。化学沉积分异次序大体如下式:

氧化物(Fe₂O₃、MnO₂、SiO₂)→磷酸盐→铁的硅酸盐(海绿石等)→碳酸盐(CaCO₃、CaMg［CO₃］₂)→硫酸盐(CaSO₄)→卤化物(NaCl、KCl、MgCl₂等)(图10－11)。

图10－11 化学沉积分异作用图解(普斯托瓦洛夫，1954)

氧化铁、氧化锰等胶体物因受海水电解质影响，常在滨海、近海最先沉积，并和沙、泥等共生。其次，部分氧化铁和二氧化硅化合成含铁的硅酸盐，如海绿石是代表浅海环境的典型矿物。再其次是石灰岩、白云岩等碳酸盐沉积。最后是石膏等硫酸盐以及石盐、钾盐、镁盐等卤化物沉积，由于它们溶解度大，在海水中停留的时间很长，只有在强烈蒸发条件下才沉积下来，它们代表化学沉积分异作用的后期产物。

沉积分异作用对于了解沉积岩和沉积矿产的形成和分布规律，阐明沉积环境和古地理特征，都有重要意义。由于影响沉积分异的因素很多，简单的规律不能概括复杂的事实。例如，有时碳酸盐沉积可以形成于浅水环境，而碎屑沉积也可见于相对深水环境。实际上，在沉积岩形成的全部过程中，即在风化作用、搬运作用、沉积作用各阶段，都始终贯穿着物质的分异作用。甚至在沉积物和沉积岩形成之后，由于某些物质的溶解、淋滤、凝聚、集中、分解和改造，也会导致物质的重新调整和分配，使一部分物质迁移，一部分物质富集，并可形成有用的矿产。这也是一种沉积分异作用———沉积期后的分异作用。