地球岩石及其形成作用（20）
胡经国
第五节沉积作用与沉积物
一、沉积作用与沉积物的概念
㈠、沉积作用的概念
沉积作用（Sedimentation）的概念有广义、比较狭义和更加狭义之分。按沉积环境，沉积作用可以分为大陆沉积作用与海洋沉积作用两大类型。按作用方式，沉积作用可以分为机械沉积作用、化学沉积作用和生物沉积作用三种类型。按作用营力，沉积作用可以分为河流沉积作用、冰川沉积作用、风的沉积作用、湖泊沉积作用、地下水沉积作用、沼泽沉积作用、生物沉积作用、海洋沉积作用等类型。
1、广义沉积作用的概念
广义沉积作用是指被地质外营力（水流、运动海水、冰川、地下水流、风力等）搬运的岩土体的风化、侵蚀作用产物以及火山喷发物和有机物等在到达适宜的场所（海洋、湖泊、河流、陆地低洼处等）以后，由于条件发生改变而发生沉积（下沉、沉淀和堆积）形成松散（软）沉积物，再经成岩作用而固结成为坚硬岩石（沉积岩）的整个作用过程。它是地壳－岩石圈三大成因类型岩石之一的沉积岩的形成作用。
很多人使用广义沉积作用的概念。例如，在矿床学中，常把沉积演化过程中形成的矿床统称为沉积矿床。这是相对于岩浆作用、变质作用等与地质内营力（简称内营力）有关的作用而言的。
2、比较狭义沉积作用的概念
比较狭义的沉积作用是指被地质外营力（水流、运动海水、冰川、地下水流、风力等）搬运的岩土体的风化、侵蚀作用产物以及火山喷发物和有机物等在到达适宜的场所（海洋、湖泊、河流、陆地低洼处等）以后，由于条件发生改变而发生沉积（下沉、沉淀和堆积）形成松散（软）沉积物的作用过程。它不包括沉积物再经成岩作用而固结成为岩石（沉积岩）的作用过程。
在沉积学中，通常使用比较狭义的沉积作用的概念。
3、更加狭义沉积作用的概念
更加狭义的沉积作用是指在介质（如水）中呈悬浮状态的物质在重力作用下发生机械沉积的作用过程。
由此，广义沉积作用的概念可以概括为：岩土体的风化、侵蚀作用产物以及火山喷发物和有机物等经搬运作用、比较狭义的沉积作用和成岩作用而形成沉积物和沉积岩的整个作用过程。
㈡、沉积物的概念
在地质学中，沉积物是指被地质外营力（水流、运动海水、冰川、地下水流、风力等）搬运的岩土体的风化、侵蚀作用产物以及火山喷发物和有机物等在到达适宜的场所（海洋、湖泊、河流、陆地低洼处等）以后，由于条件发生改变而发生沉积（下沉、沉淀和堆积）而形成的松散（软）碎屑物，如砾石、砂、粘土、淤泥、灰泥以及火山碎屑和生物残骸等。其中，最主要的是岩土体的风化、侵蚀作用产物；其次是火山喷发物和有机物；有时含有宇宙物质等。
简而言之，沉积物是指岩土体的风化、侵蚀作用产物以及火山喷发物和有机物等经搬运作用、沉积作用而形成的松散（软）碎屑物。
沉积物是形成沉积岩的物质基础。沉积物经成岩作用而固结成为沉积岩。
二、沉积作用按作用营力分类
㈠、河流沉积作用与沉积物
⑴、河流沉积作用以机械沉积作用为主
地面流水的沉积作用以机械沉积作用为主。由于地面流水总是处于流速较快的运动与循环状态，其中以溶液形式搬运的溶解物质（溶运物）在搬运过程中一般不具备沉积条件，因而流水的化学沉积作用微弱。
⑵、河流沉积作用发生原因
河流沉积作用从上游至下游普遍存在，但是以中下游比较明显。发生沉积作用的原因，归纳起来有以下三点：
①、流速减小
②、流量减小
这二者都会使河流因活力（搬运能力）降低而发生沉积。
③、进入河流的碎屑物过多
进入河流的碎屑物过多，超出河流的搬运能力而发生沉积。
⑶、河流沉积作用发生的主要场所
据此分析，河流沉积作用主要发生在以下三种场所：
①、河流汇入相对静止水体处
河流汇入其它相对静止的水体处，如河流入海、入湖以及支流入主流处。
②、河床纵剖面坡度由陡变缓处
一般来说，河床纵剖面坡度由陡变缓处，如河流中、下游地势比较平坦，沉积作用比较明显。河流上游由于河床坡降大，河流具有较大的动能，因而粗粒碎屑物砾石、卵石等沉积在河流上游。砂粒等细粒物质被搬运至中下游。河床砾石、卵石成分复杂，呈叠瓦状排列，一般厚度不大，常呈透镜体分布于河流沉积物之中。
③、河流凸岸
在单向环流作用下，河流凹岸岩土体遭受侵蚀，其产生的碎屑物在凸岸沉积。
⑷、河流边滩沉积与河漫滩
①、边滩沉积物的形成
河流在迁移、弯曲的过程中，所搬运的碎屑物在凸岸一侧沉积下来。开始时仅仅形成浅滩；随着河流不断侧向迁移，浅滩也不断增长；最后形成宽阔的边滩沉积物。
②、边滩沉积物成分与构造
边滩沉积物成分复杂，常含有植物碎片；粒度变化范围大。规模较大河流的边滩沉积物，都以砂为主，有少量的砾石和粉砂；规模较小河流的边滩沉积物，粒度可粗至砾石级。
边滩沉积物的层理构造以大型板状交错层理为主。
③、河漫滩的形成与二元结构
边滩沉积物是单向环流侧向加积的产物。当洪水期来到时，水位增高，边滩被淹没于水下，洪水中的细粒物质（粉砂、亚粘土等）就会叠积在边滩沉积物之上，形成河漫滩，并且一般具有水平薄层层理。因此，河漫滩具有二元结构，即底部为边滩沉积物，顶部为河漫滩沉积物。
⑸、河流心滩沉积
①、心滩沉积物的形成
辫状河或网状河的特点是发育有一系列的心滩。心滩形成于洪水期。在洪水期间，形成双向环流；表流从中央向两侧流，底流从两侧向中心汇聚，然后上升。由于水流的相互抵触和重力作用，因而使碎屑物在河心发生沉积，形成心滩沉积物。
②、网状游荡性河流的形成
每一次洪水期都使心滩扩展、加高，最后露出水面，造成河流分叉。这种河流分叉过程在河道内反复进行，即可形成心滩密布的、网状的游荡性河流。
③、心滩沉积物成分与构造
心滩沉积物成分复杂。粒度变化范围比边滩大得多，也更粗一些；可以有砾石、粗砂，有时还有粉砂和粘土夹层。心滩沉积物的层理发育，常见大型槽状交错层理。层理的底界面常为明显的冲刷面，并且有砾石分布。
⑹、河流天然堤与决口扇沉积
①、天然堤及其沉积物
在洪水期间，河水漫过河岸。当河水变浅、流速骤减时，河水所搬运的大量悬浮物质，便很快在岸边沉积下来，形成天然堤。天然堤主要发育在弯曲（蛇曲）河流中。天然堤沉积物为粉砂和泥质物，两者常呈互层。
②、决口扇及其沉积物
决口扇是指当洪水冲决天然堤时在天然堤外侧斜坡上形成的扇状堆积物。它在剖面上呈透镜状；厚度从数十厘米至几米。决口扇沉积物的粒度比天然堤的粗，主要为细砂和粉砂。
⑺、河流牛轭湖沉积
由于河流改道、截弯取直或由于河流衰老退化所形成的湖泊称为牛轭湖。牛轭湖沉积物底部是侧向加积形成的河道沉积物，向上为垂向加积形成的粉砂和粘土，富含有机质；一般具水平层理。这些垂向加积的细粒物质是由洪水期河流搬运来的。
⑻、河流山口沉积与冲积扇
在山区河流流出山口的时候，由于坡度明显减小，水流无地形约束而漫流散开，因而河流搬运能力显著降低，所搬运的大量碎屑物便堆积在山口开阔的平地上，从而形成的由沉积物组成的半圆锥形或扇状地貌，称为冲积锥或冲积扇。
河流山口沉积物是在水位突然退落，河流动力变小过程中沉积的。因此，在冲积锥顶部的沉积物粒度粗，以砾石、砂为主；向冲积锥边缘逐渐变细。
⑼、河口沉积与河口三角洲
①、河口沉积与河口三角洲的形成
河流入海、入湖的地方叫做河口。它是河流重要的沉积场所。当河流进入河口时，由于水域骤然变宽，再加上海水或湖水对河流的阻挡作用，因而流速减小，机械搬运物便大量沉积下来。由于其所形成的沉积物形态，从平面上看像三角形，因而称为河口三角洲。
②、河口三角洲的三层构造
从纵剖面上来看，河口三角洲内部常具有三层构造，即顶积层、前积层和底积层。
A、前积层
前积层是指河水在到达河口以后，最先在汇水盆地边缘沉积的较粗的泥、砂沉积物。它向海洋（或湖泊）方向倾斜；近岸处较陡，随着离岸渐远而逐渐变缓。
B、底积层
底积层是河流带来的悬浮物，在前积层的前方形成的水平沉积层；由粉砂和粘土组成，粒细、层薄。
C、顶积层
顶积层是前积层增长到河底高度时，随着三角洲向海推进，在前积层之上沉积的、产状近于水平的冲积物。
值得指出的是，由于河口三角洲处于海陆过渡地带，沉积环境较为复杂，因而既有河流的沉积作用，又有海水的沉积作用，很难把它们分开。
⑽、河流沉积物——冲积物基本鉴别标志
河流的沉积物统称为冲积物。对于正在形成的冲积物人们很容易认识。但是，在研究古河流沉积物时，就有较大的困难。这是因为，在漫长的地质历史中，这些冲积物经历了沧桑之变。因此，掌握冲积物的一些最基本的鉴别标志显得尤为重要。冲积物的主要鉴别标志是：
①、成分及排列方式
砾石成分复杂，往往具叠瓦状排列。砂和粉砂的矿物成分中，不稳定组分较多。
②、碎屑物分选性较好
碎屑物分选性较好。碎屑颗粒随水动力条件的改变，按大小、比重依次沉积。由于这种分选作用，一些比重大而稳定的矿物，如金、锡石、金刚石、钨砂等，便可富集形成冲积砂矿床。
③、碎屑颗粒磨圆度较高
碎屑颗粒的磨圆度较高。冲积物通常经过长距离和多次的再搬运，由于磨蚀和碰撞因而造成较高的磨圆度。
④、层理特征
冲积物层理发育，类型丰富，层理一般倾向河流下游。
⑤、产状特征
冲积物常呈透镜状或豆荚状，少数呈板片状。
⑥、冲积物往往具有二元结构
冲积物往往具有二元结构，下部为河床沉积，上部为河漫滩沉积。
⑾、洪流沉积作用与洪积物
①、洪流沉积作用与洪积物的概念
洪流的沉积作用很普遍；特别是在干旱和半干旱地区，洪流是主要的地质外营力。它不但具有强大的侵蚀能力，而且具有较强的搬运能力。当洪流搬运的大量碎屑物抵达冲沟沟口时，水流突然分散，碎屑物便沉积下来，这种作用过程称为洪流沉积作用。由洪流沉积作用而形成的沉积物，称为洪积物。
②、洪积扇及其分带
洪积物在冲沟口所形成的扇状堆积体，叫做洪积扇。在大型的洪积扇中，洪积物具有明显的分带现象。在洪积扇顶部，堆积有粗大的砾石；这是由于水动力在此地带突然降低所致。在洪积扇边缘，地形较缓，水动力更弱，沉积物主要为砂、粘土，并且具有层理。在扇顶与扇缘之间，沉积物既有砾石，又有砂及粘土。洪积物的这种分带现象是粗略的，各带之间没有截然的界线。
③、洪积物的特征
洪积物具有如下特征：
A、洪积物分布有明显的地域性，其物质成分较单一，不同冲沟中的洪积物岩性差别较大。
B、洪积物分选性差，往往砾石、砂、粘土混积在一起。
C、洪积物的磨圆度较低，一般介于次圆状和次棱角状之间。
D、洪积物的层理不发育，类型单一。
E、洪积物不具有二元结构；在剖面上，砾石、砂、粘土的透镜体相互交叠，呈现出多元结构。
⑿、片流沉积作用与坡积物
①、片流沉积作用与坡积物的概念
由片流（即坡面漫流）搬运的碎屑物在坡坳、坡麓地带沉积下来的作用过程，称为片流沉积作用。由片流沉积作用形成的沉积物，称为坡积物。
②、坡积裾与坡积物的特征
坡积物围绕山麓连续分布所形成的裙裾状地形，称为坡积裾。
片流是一种面状水流，其水动力本来就较弱。当它到达坡坳、坡麓时，水动力几乎消失，所搬运的碎屑物质便沉积下来。因此，坡积物一般为细粒碎屑物，如亚砂土、亚粘土等。
片流又可看作是由无数股很细小的水流组成的。它的局部水动力较大。因此，在坡积物中会经常见到小的砾石透镜体。
坡积物分布广，但是其厚度小。当山坡岩石风化强烈、碎屑物丰富、又无植被覆盖时，坡积物就很发育。
③、坡积物与洪积物的区别
坡积物与洪积物经常共存，在野外工作时，应注意二者的区别：
A、由于坡积物来自附近山坡，所以坡积物一般比洪积物成分更单纯；另外，坡积物中砾石含量少，洪积物砾石丰富。
B、片流动力弱而不稳定，坡积物的分选性比洪积物差。
C、坡积物比洪积物的磨圆度低，砾石的棱角较明显。
D、坡积物略显层状，没有洪积物的分带现象。
2020年2月13日编写于重庆
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