Question

学习任务了解沉积物的成岩作用和沉积岩的后生作用

Answer 1

沉积物沉积以后，即开始了转变为沉积岩的过程。在此过程中沉积物要发生一系列的变化，而且在形成沉积岩后，还要遭受长期的改造，这种改造要持续到岩石发生风化或变质为止。一般将上述过程划分为两个阶段，即沉积物的成岩作用和沉积岩的后生作用。

一、沉积物的成岩作用

（一）压实作用

由于上覆沉积物不断加厚，在重荷压力下，松散的沉积物转变得比较致密而减小其体积、减少其中水的含量，这种作用称为压实作用。

沉积物的压实主要表现在孔隙度的减小，含水量的减少，以及结构、构造的变化。例如，对瑞士的楚格湖的一些现代沉积黏土的研究得知，埋深为0 m时其含水量为83.6%，孔隙度为92%；而当上覆3.6 m 厚的沉积物后，其含水量减少为70.6%，孔隙度减至85%。黏土质沉积在上覆负荷力不断加大的情况下，可表现出愈加完善的定向性。当为砂质沉积时，在压实过程中常伴有压溶作用，导致碎屑石英的次生加大。石灰岩、硅质岩等岩石中的缝合线构造也是压溶作用造成的，它产生在后生期。影响压实作用的因素有负荷的大小，沉积物的粒度、成分，溶液性质（如电解质的多少）、温度等。

（二）胶结作用

松散的沉积碎屑颗粒，通过粒间孔隙水的黏结而紧密地连生在一起，变为坚硬的岩石，这种作用称为胶结作用。胶结作用是碎屑沉积物固结硬化的主要因素，作用结果是使岩石的孔隙度减少，渗透性降低。

起胶结作用的物质称为胶结物。常见的胶结物有：碳酸盐质、硅质、铁质、有机质、和黏土矿物等。这些大多是由溶解于水的物质沉淀而成。胶结作用的强度主要取决于胶结物的成分和含量。

（三）重结晶作用

胶体和化学沉积物质，在非晶质条件下，自发地作各自构造的排列，逐渐转变为结晶质；细小晶体由于溶解，局部溶解或扩散作用，使原生晶体继续生长、加大等，称为重结晶作用。如方解石软泥变为粗粒的方解石；SiO₂·nH₂O胶体陈化形成蛋白石，继续脱水形成玉髓，最后形成石英，都是常见重结晶作用的例证。

重结晶作用不仅可使松散的沉积物固结成岩，同时也可破坏沉积物的原生结构和构造而形成新的结构和构造。例如沉积物的颗粒大小，颗粒形状及颗粒排列方向等，均可因重结晶作用而被破坏。

重结晶作用之强弱取决于沉积物质的成分、质点大小、均一性、密度等。密度大、分子体积小的矿物（磁黄铁矿、白铁矿、菱铁矿、磷灰石等）容易发生重结晶作用，并形成单个晶体或结核。成分均一、溶解度大的矿物（如方解石、白云石、石膏和其他盐类矿物等）重结晶作用也很明显。二氧化硅胶体也易产生重结晶。

（四）成岩矿物的形成

原来在沉积阶段相对稳定的矿物，在成岩作用阶段通过化学反应与交代作用常会形成与成岩环境相适应的新矿物组合，这些新矿物称为成岩矿物。例如褐铁矿在有机质的作用下还原为菱铁矿；钾盐与水氯镁石化合形成光卤石。

常见的成岩矿物有：石英、碳酸盐类矿物、长石、沸石及黏土矿物等。

（五）结核的形成

结核是指矿物岩石特征上（成分、结构、构造）与周围沉积物（岩）不同的、规模不大的包体，通常是一种化学或生物化学作用产物。它可以产生在沉积演化的各个阶段，同生沉积的如现代大洋深水洋底的铁锰结核。某些结核中的层理可延续至围岩中，但结核中的细层厚度较围岩中的厚（可达几倍）。说明是成岩期的差异压实作用而形成的，故此结核属成岩期产物。后生结核也很常见，它是交代作用的产物，而成岩期的结核很多是通过物质重新分配而形成的（图2-1-6）。

图2-1-6 结核的成因分类

A.同生结核；B.成岩结核；C.后生结核；D.假结核（风化环）

岩石中常见的是碳酸盐质、硅质、菱铁矿质的结核。

除以上成岩作用外，沉积物的成岩作用还有水化（合）-脱水作用、水解-去水解作用、氧化与还原作用、离子交换及吸附作用、交代作用等。

二、沉积岩的后生作用

后生作用是指沉积物固结成岩以后至岩石遭受风化或变质作用以前所发生的一系列变化。后生作用的发生是因为沉积岩逐渐沉降到更深的地带，由于温度升高，上覆岩层的压力的增高以及深部地下水沿岩石裂隙上升导致产生交代作用、重结晶作用、压溶作用等。岩石进一步被压固、晶粒变粗或形成后生矿物、结核或缝合线等。

在后生作用阶段由于交代作用而形成的后生矿物有以下特点：①具有较好的晶形，内部包裹体少，透明度高，如后生白云石。②后生矿物晶体比成岩矿物晶体粗大，常切穿层理，在岩石中分布不均匀。

后生矿物生成的温度与压力条件极为广泛，在不同的温度压力条件下，均有其相应稳定的矿物。常见的后生矿物有：石英、自生长石、沸石、绿泥石、绢云母、黄铁矿、白铁矿、碳酸盐类矿物等。