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06-14

地球微科普|岩石家族——沉积岩

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与岩浆岩、变质岩相比,沉积岩的形成显得更为被动。如果不是外因使然,它或许更喜欢安于现状。

所谓“现状”,是指任何早先形成的岩石(它们可能是岩浆岩,或是早已形成的沉积岩,也可能是变质岩),所有这些,统一被地质学家称为母岩。

母岩在大自然中历经九九八十一难后,方能形成新的沉积岩:风吹雨打、酸的溶蚀、生物破坏、水流搬运……最后逐渐沉积下来,固结成岩。

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今天,我们就来了解一下,要想成为一块合格的沉积岩,都要经过哪些心路历程~

NO.1  第一关,经受“摧残”、乐于改变——风蚀作用

风吹、日晒、雨打、冰冻以及由生物因素造成的破坏,被地质学家统称为风化作用。根据成因,风化作用可以进一步划分为物理风化、化学风化和生物风化三种类型。

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# 物理风化 #

物理风化是指母岩在自然因素作用下,发生机械破碎,但无明显的成分改变。典型代表有温差风化、冰冻风化等。

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此外,岩石的解体使岩石中产生毛细裂缝,其中可能会出现晶体,晶体生长的同时会对岩石产生压力,从而使岩石的完整性受到破坏。

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# 化学风化 #

不同于物理风化作用,在风化过程中,化学风化作用不仅使岩石破碎、分解,它还改变了岩石原有的化学成分。这主要表现在地表岩石受水、氧及二氧化碳的作用而发生化学成分的变化,发生破碎并产生新矿物的作用。

首当其冲的是氧化作用。这是地球表面最为活跃的风化作用之一,通常使一些具有多种化学性质的元素由低价氧化物转变为高价氧化物。

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溶解作用和水化作用是化学风化过程的另两种常见的形式。任何矿物都能溶解于水,只是溶解度不同而已。如纯水对于碳酸盐岩几乎不起作用,但一旦加入二氧化碳,难溶的碳酸盐岩立即变成了易溶岩石。壮观多彩的喀斯特地貌就是因此而来。

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# 生物风化 #

指由于植物的出现或较小程度上动物的介入,而造成或协助的风化作用。常见的便是树根造成的楔劈。

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风化作用逐渐使岩石变碎,最终形成岩石碎块、砂粒、粉砂及黏土等风化产物。与此同时,母岩亦经历着因风力、流水、冰川、波浪等外力在运动状态下改变母岩及其风化物的过程,即侵蚀作用。

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可以说,风化作用负责分解,侵蚀作用负责重塑,二者分工明确,又相辅相成。

NO.2  第二关,适应环境、随波逐流——搬运作用

经过风化作用形成的风化产物(碎块、砂粒、粉砂及黏土),自此正式步入第二个阶段:搬运。

水流与风力是搬运的两大主要动力源。

在水流的过程中,大块的岩石受到水流的力向前移动,这个过程被称为拖曳搬运;细小的颗粒随水流移动,这个过程被称为悬浮搬运;可溶性物质溶于水之后随水流移动而移动,这个过程被称为溶液搬运。这三种搬运作用往往也是一同进行的。此外,风也可以搬运细小沙粒及黏土。

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风的密度远较流水小,所以其搬运能力比相同速度的流水要小很多,它通常只能吹动砂级以内的颗粒。风的搬运能力主要取决于风速、搬运物的颗粒大小、密度、形状以及地面状况,大部分颗粒以跃移、悬移为主。

风的搬运能力虽小,但由于风沿地面吹动,常波及几万平方千米的范围。因此,风砂流所携带的砂量往往是很大的。

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NO.3   第三关,平静心灵、沉淀自身——沉积作用

随着河流入海,搬运速度逐渐变缓,携带的沉积物也出现分异沉积。大颗粒的沉积物较早沉积下来,细粒悬浮物质可以随水流搬运到较深的水域。沉积岩覆盖着大陆表面的75%左右,其沉积物的主要部分在海盆中形成。

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NO.4   第四关,海纳百川、有容乃大——成岩作用

在最后形成沉积岩的过程中,沉淀下来的碎屑岩会经历压实作用和胶结方式重新固结成岩。

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除此之外,由火山爆发作用带到地表或水下的火山碎屑物可直接堆积成火山碎屑岩,也可混入正常碎屑沉积岩中;以及主要由生物遗体组成的沉积岩;

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就连从宇宙空间落到地球上的陨石,也是沉积岩的一份子呢!

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看完本期小文,你是否也和我一样无比感叹一块沉积岩的来之不易?要知道,在地球表面,大约70%的岩石都是沉积岩,在这些沉积岩中蕴藏着绝大部分矿产,如能源、非金属、金属和稀有元素矿产,其次还有化石群。

沉积岩,是地球岁月的忠实记录者,也是地球构造演变和环境变迁历程强有力的支撑者,它用自己平凡且坎坷的一生,诠释着大自然最原始最本真的历史意义。

参考资料:

1.《沉积岩石学》(第四版) 朱筱敏 石油工业出版社;

2.《岩石学》 桑隆康、马昌前,地质出版社;

3.部分图片来源于网络。


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