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通过研究沉积物（沉积岩）特征能揭示地球历史上的气候和构造运动信息，这种研究对解释过去、当前的环境变化和预测未来的趋势至关重要。求真地理为您归纳了高考中可能出现的沉积物特征的指示作用。 沉积物是指由自然力（如风、水、冰、重力等）搬运和沉积的物质。沉积物特征主要有沉积物粒径大小、分选性、磨圆度、层理结构、颜色、化学成分、分布形态、沉积物中的化石等，通过对这些信息的研究我们可以了解沉积物的沉积年代、沉积顺序、沉积速率、沉积环境等。
一、沉积环境与沉积物特征 沉积物特征与沉积环境密切相关，而沉积环境又深受气候和构造运动影响，不同沉积环境下沉积作用不同。 海相沉积：海相沉积是指海洋环境下，经海洋动力过程产生的一系列沉积，反映了海洋环境特征。其特点是颗粒较细而分选好，海相沉积易产石油。 浅海特征：水浅、水动力强、风浪大、氧气足、水底光照充足、生物多、沉积物分选性，磨圆度好，有波痕。海滩泥沙来源：河流搬运、海岸侵蚀、沿岸流的纵向搬运、大陆架沉积物向岸搬运、高纬冰川漂积物。石灰岩层反映出该地曾经是温暖的浅海，石灰岩上覆盖有陆相沉积物反映沉积环境由海变陆（海退），深海因无法进行光合作用，压力大，温度低，无石灰岩分布。 湖相沉积：湖相沉积是指沉积物在湖泊中进行的沉积，包括机械的、有机的和化学的沉积。湖泊的碎屑沉积速度比海盆要快，湖水波浪的影响范围要小，湖泊对气候因素的影响反应较快。 河漫滩相沉积：河漫滩是河流洪水期淹没的河床以外的谷底部分。早期阶段凸岸水下浅滩形成颗粒较大的河床相沉积物，随着沉积物不断增多，枯水期大片露出水面成为河漫滩。洪水期淹没形成河漫滩相沉积，因水浅、流速慢，沉积物粒径细。于是，河漫滩沉积物形成上下二元沉积结构：下层为粗颗粒河床相沉积物，上层为细颗粒河漫滩相沉积物。 冲积扇沉积：冲积扇是暂时性洪流或间歇性洪流流出山口时，由于地形急剧变缓,水流向四方散开，流速骤减,碎屑物质大量堆积而成的，以谷口为顶点形状近扇状的沉积体，从顶端到边缘地势降低，堆积物由厚变薄，由粗变细。冲积扇是陆地上最靠近物源区的沉积体系，以粗粒碎屑占优势，分选差，沉积速率高。 三角洲沉积：河流携带的泥沙等沉积物在河流入海口或入湖口沉积形成的大型沉积体。大多数河流与海洋或湖泊的汇合处受顶托作用都有发育，多成三角形，地势平坦，其上河网稠密，河道由河口顶点向海洋呈放射状。 风力沉积：风在搬运过程中，因风速减小或遇到各种障碍物，搬运物便沉积下来形成风积物。风的沉积作用具有明显的分带性，干旱的风源地区以风成砂沉积（沙堆、沙丘）为主，在风源外围的半干旱地区则发育风成黄土。风力沉积分选性好，颗粒细，沙丘具有高孔隙度和渗透性。黄土是一种松散土状沉积物，以粉砂和黏土为主，孔隙及垂直节理发育，其成因以风成为主。 冰川沉积：冰川沉积作用是在冰川运动中或消融时因搬运能力降低，而将其携带的各种岩石碎屑沉积下来的堆积作用。冰碛物粒径大，分选性、磨圆度差，棱角分明。冰水堆积地貌是冰川融水将原来冰川搬运堆积的物质经过再搬运堆积而成。 二、沉积物特征指示气候变化 沉积物是研究气候变化和构造运动的重要载体，通过分析沉积物的粒度特征、物质组成、化石和同位素组成等信息，我们可以了解到过去的气候变化和构造运动情况，为预测未来的气候变化和地质活动提供重要依据。 粒度、层理结构：沉积物的粒度大小反映了搬运和沉积过程中的动力条件，层理结构是指沉积物在沉积过程中形成的层状结构。在气候变化或构造运动的影响下，搬运和沉积动力条件会发生变化，导致沉积物粒度在垂直层理结构上发生变化。 例如，在冰期，全球范围内的冰川活动导致大量的冰碛物沉积，形成了冰碛岩层。而在暖期时期，冰碛沉积逐渐减少，代之以湖相或海相沉积。通过分析上下岩层的性质和分布，可以判断出气候环境的变化、冰川覆盖的范围和海陆变迁等。 一般流水、风力、海水沉积部位动能越强，沉积物颗粒粒径越大，动能越弱，沉积物颗粒粒径越小。河流上游落差大流速快，可能沉积大量的石块和砂砾，而下游则沉积了更多的细粒物质如淤泥。同一河段不同时期，气候湿润期，河流流量大，流速快，挟沙能力强，可携带泥沙颗粒粒径大，侵蚀作用强，细颗粒被带走，河床沉积物颗粒粗，沉积物中砾石比例增加；气候干旱期，河流流量小，流速慢，挟沙能力弱，可携带泥沙颗粒粒径小，沉积作用强，河床沉积物颗粒细，沉积物中粉砂比例增加；洪水期物质丰富，流速快，沉积物厚度大，颗粒粗，平水期流速慢，厚度小，沉积物颗粒细。同一次洪水过程中，大的颗粒先沉积，小的颗粒后沉积，沉积物往往是下粗上细 ，这些河流水文信息都会表现在河床沉积物垂直剖面中，导致上下粗细颗粒成层分布。 同理，风力沉积距沙源地近沉积颗粒粗，距沙源地远沉积颗粒细，黄土高原的黄土粒径西北粗、东南细是黄土高原风成说的有力证据。在气候干旱、风力增强的条件下，黄土堆积物、风沙沉积物粒度会增大，气候暖湿、风力减弱时沉积物颗粒则较细。 湖泊海洋越深（离湖岸、海岸线越远），动能越弱，距沉积物来源越远，沉积物颗粒越细，反之越粗，而同一地点湖水或海水深度，往往与气候变化密切相关，气候湿润，则同一地点湖水变深，沉积物变细。气候变暖，冰川融化，海水受热膨胀，则同一地点海水变深，沉积物变细。 流水、风力、海水搬运距离越远，时间越长，沉积物分选性越好，层理结构越好，磨圆度越好。 沉积物成分： 风沙沉积层、黄土层、盐类沉积层指示干旱气候环境，冰川层、冰缘层、冰川堆积物指示气候寒冷，岩溶地貌、钙华发育、红色风化壳、红土层反映气候温暖湿润，区域性洪泛层是洪水期沉积物，河流沉积物上覆盖浅海相沉积物反映间冰期海侵过程，贝壳堤表示古海岸线的位置。 孢粉：沉积物中的孢子和花粉在风力和水流的搬运作用下，被汇聚并埋藏到湖泊、泥炭和其他沉积物中。不同的孢粉组合能够代表不同的植被群落，所以通过分析沉积物中的孢粉，科学家们可以了解过去植被的组成和变化，从而分析当时的气候状况及变化。 有机质含量：沉积物中的有机质主要来源于生物活动，通过分析沉积物中有机物的含量，可以了解古气候下的生物活动水平，进而推断出当时的气候状况。在温暖湿润的气候条件下，植被繁茂，生物活动旺盛，因此沉积物中的有机质含量会相对较高。反之，在寒冷干燥的气候条件下，生物活动减弱，有机质含量则会降低。 碳酸盐含量：碳酸盐是沉积物中常见的矿物成分之一，其含量受气候变化影响显著。在温暖湿润的气候条件下，水体中的溶解二氧化碳减少，有利于碳酸盐的沉积。因此，碳酸盐含量较高的沉积物往往形成于温暖湿润的气候环境。 粘土矿物：粘土矿物是沉积物中的一类细小矿物颗粒，其形成和变化与气候变化密切相关。在温暖湿润的气候条件下，化学风化作用强烈，岩石中的硅酸盐矿物被分解形成粘土矿物。部分粘土矿物指示湿热的气候，如高岭土，部分粘土矿物指示干冷的气候，如伊利石。
沉积物的颜色：沉积物颜色也有重要的指示作用。比如，红色的沉积物可能富含氧化铁，而黑色的沉积物则可能含有较高的有机质。这些成分的变化可以反映古环境的气候和植被状况。 在第四纪河流沉积物中，夏季物质丰富，颗粒粗，气温高湿度大，氧化反应速率快，形成淡红色沉积物。冬季沉积物少，颗粒细，生物新陈代谢和有机质腐烂分解慢，沉积物颜色较深，部分地区沉积物特征季节变化： 红色（夏）--黑色（冬）--红色--黑色 粗（汛期）--细（枯水期）--粗---细 化石：沉积物中的化石也可以提供关于气候和构造运动的重要信息，化石是古生物的遗体或遗迹，它们被保存在沉积物中。通过研究化石，我们可以了解古生物的种类、形态和生活环境等信息，从而推断出古环境的气候、植被和地理状况。
比如，煤层的存在指示了温暖湿润的气候条件，而沙漠生物的化石则表明了当时环境的干旱性质。一些远古生物体型巨大，可能与当时气候温暖，食物充足，氧气含量高有关。 同位素、化学成份：沉积物中的同位素组成也是研究气候和构造运动的重要工具。例如，通过分析海洋和冰芯中的同位素比例，可以推断出过去的气温和降水量，在低温条件下，海水中的O18会更容易与水分子结合,O18会相对富集在海水中。因此，冷的时候O18的水难以被蒸发，冰期海洋沉积物中O18/O16高，极地冰盖中O18/O16低，间冰期海洋沉积物中O18/O16低，极地冰盖中O18/O16高。通过分析深海沉积物中的氧同位素比值，可以推断出过去的海洋温度变化情况，从而了解古气候变化。地质学家通常会根据碳14同位素衰变速度来确定岩层年龄。冰期干旱半干旱区黄土中caco3高，间冰期干旱半干旱区caco3低（降水较多，化学迁移带走）。 三、沉积物特征指示地壳运动 沉积物的特征还可以反映出地壳的运动情况。比如，在地震或火山活动区域，岩层可能会受到挤压、拉伸或断裂等变形作用，这些变形特征可以帮助我们了解构造运动的历史和类型。高原抬升前沉积物颗粒细，高原抬升过程中高原边缘沉积物颗粒变粗，反映了外力作用强度增大。盆地内沉积物与周围山地抬升和侵蚀有关，强烈的相对抬升作用使山地受到强烈侵蚀，导致盆地内部堆积巨厚的粗粒沉积物。盆地内沉积物越厚，表明沉降幅度（影响沉积速度）和沉积时间越长。 此外，地壳运动引起的火山、地震等自然灾害会导致沉积物中有火山灰、火山岩，或含有大量断层碎屑物。地震还能引发滑坡、泥石流等次生灾害，造成沉积物的变化。 因为岩溶地貌通常形成于热带亚热带湿润气候条件下，青藏高原目前高寒干旱的环境不利于岩溶作用的发生，因此可以推测青藏高原上的岩溶地貌是在高原抬升前形成的，这也是青藏高原抬升的有力证据。 关于沉积物特征的高考题： [2022湖南卷,19]阅读图文材料,完成下列要求。 某研究小组调查发现,在金沙江部分干热河谷的缓坡上发育着一定厚度的黄土状物质,其下部及附近谷底广布古堰塞湖沉积物(如下图)。在冬春季,常见谷风裹挟着尘土从谷底吹向谷坡。即将建成的白鹤滩水电站位于金沙江下游。
(2)研究小组通过调查和实验,认为该地黄土状物质主要来源于附近古堰塞湖沉积物,推测其判断的主要依据。(6分) 黄土状物质空间分布与古堰塞湖沉积物临近;粒径由谷底向山坡由粗到细;物质组成与古堰塞湖沉积物相似;沉积年代晚于古堰塞湖沉积物的沉积年代。 【2021湖南卷,19】阅读图文材料，完成下列要求。 关洲河段位于长江中游，上距三峡坝址约100千米，属于弯曲双分汊河型。关洲岛把关洲河段分为南、北河道。某地理科研团队研究发现，1万年以来关洲岛地层沉积物颗粒从下部到上部呈现细—粗—细的分布，分别对应了该河段河道变迁的三个阶段。目前，关洲河段南、北岸分别为石质和土质河岸。图a示意关洲河段河道变迁和地貌演化。图b示意关洲河段南、北河道年内流量分流比。
图a
图b （1）根据关洲岛地层沉积物颗粒分布特征，指出关洲河段三个阶段的流速变化并分析该河段由单一型河道变为双分汊型河道的过程。（6分） （1）流速变化：慢—快—慢（先由慢到快、再由快到慢）。 变化过程：（早期，河漫滩地处河湾凹岸，与陆地相连）随着流速加快，长江加剧侵蚀南岸河漫滩，夺车阳河下游河道东流，原河漫滩残余部分形成水下浅滩，长江河道继续南迁，流速减慢，水下浅滩因泥沙沉积出露水面形成江心洲，使此河道变为双分汊型河道。 |
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