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什麼是地理上的化學沉積

發布時間:2022-10-04 05:46:18

『壹』 河流底泥中有哪些常見的化學沉積!物它們是如何形成的

河水中含有那些物質可能形成化學沉積物,決定上游山脈,土壤里的可溶性物溶液在水裡和下游的碳酸氫鈣反應生成沉澱。石灰岩有碳酸氫鈣在水流中和二氧化碳反應生成碳酸鈣沉澱,上游有可溶性金屬鹽礦在下游可能形成碳酸鹽沉澱。

『貳』 化學沉積物

化學沉積物主要包括碳酸鹽、二氧化硅(燧石)、磷酸鹽和硫酸鹽。

1.碳酸鹽

(1)前寒武紀碳酸鹽

迄今260個樣品的測定結果,除羅得西亞前寒武紀Lomagundi群具有高δ13C值(9.4‰±2.0‰)外,其餘樣品的平均δ13CPDB值都和顯生宙碳酸鹽相似,均在0值附近變化,比較穩定。表明早前寒武紀(33×108a)以來,全部沉積儲藏中無機碳和有機碳的相對比例(C有機/C全碳≈0.2)是相當穩定的。Lomagundi群白雲岩異常的δ13C(文中未特加註明均系相對於標准樣品PDB———編者)值可能有不同的認識,有人認為是沉積時無機碳和有機碳比例發生了變化,也有人認為是一次缺氧事件所造成的。

前寒武紀沉積中有機碳有以下的變化趨勢:有機碳的δ13C值沒有顯示隨時代變老而降低的趨勢;絕大部分有機碳的δ13C值的變化與現代有機碳相似,在-25‰~-35‰之間變化;某些有機碳同位素組成發生異常變化可能是由不同原因引起的,有些較高的δ13C值的出現,可能同變質作用過程中12C的優先逸失有關。

前寒武紀碳酸鹽中氧同位素研究較為困難,原因是後期蝕變可能使樣品失去代表性。

(2)顯生宙海相灰岩(碳酸鹽)的氧、碳同位素組成

海相灰岩的δ18O值為22‰~30‰;δ13C值在0(PDB)附近,離散度約3‰~5‰。海相灰岩的δ18O和δ13C值均存在時代效應,即海相灰岩的氧、碳同位素值隨地質時代的變老而逐漸降低(碳酸鹽中的δ18O值均相對於SMOW標准———編者)。

(3)淡水灰岩

淡水灰岩的δ18O值為18‰~25‰,δ13C值為9.82‰~-14.1‰。

淡水灰岩是在淡水環境中形成的,淡水的δ18O值比較低,淡水灰岩的δ18O值也相應比海相灰岩低。淡水主要來源是大氣降水,氧同位素組成比海水低,變化范圍也大,故而淡水灰岩的δ18O值變化范圍很大。淡水碳酸鹽中的碳主要是來自陸生植物產生的CO2,陸生植物比海生植物更富12C。

根據氧和碳的同位素組成,原則上可以區分海水、鹹水和淡水石灰岩。Weber曾用以下經驗公式,來判斷侏羅紀以來形成的海相灰岩和淡水灰岩:

Z=a(δ13C+50)+b(δ18O+50)

式中:a=2.048;b=0.498。當Z>120時為海相灰岩,Z﹤120時為淡水灰岩。使用此公式來判別灰岩成因,必須考慮實際的成岩環境,否則會造成失誤。例如,海相灰岩的重結晶,造成δ18O值降低,可能會被誤認為淡水灰岩;赤道或經過劇烈蒸發過的河湖相灰岩,根據Z值有可能被誤定為海相灰岩。

(4)鈣華的碳、氧同位素組成

鈣華是石灰岩地區常見的一種岩溶碳酸鹽沉積物,它的成因大多數源於石灰岩的重溶。鈣華的碳、氧同位素組成與導致石灰岩重溶的CO2來源有關。石灰岩重溶的化學反應可用以下方程表示:

圖6-2 不同時代、不同類型碳酸鹽δ18O和δ13C值的分布直方圖(據Taylor,1967)

同位素地球化學

從化學反應方程式可以看出,如果在CO2(氣)過飽和的情況下,反應有利於CaCO3(固)的溶解,溶解形成的碳酸氫根的碳同位素組成取決於導致岩溶CO2的來源。當這一混合流體沿構造裂隙升至地表,在CO2卸壓時,體系內的反應朝反方向進行,碳酸氫根又會分解與鈣離子結合,再沉澱為鈣華。

在CaCO3(固)-CO2(氣)-HCO3體系內,存在兩種同位素分餾方式,一種是CaCO3(固)溶解過程中的動力同位素分餾,另一種則是系統內的CO2與水溶的HCO3之間的同位素交換。無論哪一種同位素分餾,總體上都隨產生岩溶的CO2同位素組成的變化而變化。如果CO2主要源於有機碳的氧化,由它形成的鈣華,則相對富12C,有可能遠遠低於溶解前的石灰岩的碳同位素組成,這種情況在自然界可謂常見。另一種則是在地下深部,特別是在靠近岩漿活動的構造發育地帶的碳酸鹽地層中,由於脫碳酸鹽反應會生成富13C的CO2,由它產生岩溶,再沉澱形成的鈣華,其δ13C值就可能高於溶解前的地層碳酸鹽同位素組成。筆者(1984)在測試四川黃龍、九寨溝一帶鈣華樣品時,發現該區的鈣華都以高δ13C值為特徵。陳先等(1988)採集的黃龍景區5件鈣華的δ13C值全為4.25‰~4.81‰(相對於PDB),2個泉水的δ13C值為1.39‰~1.41‰。劉再華等(1993)在同樣的地區採集了8件樣品,1件鈣華δ13C值為4.97‰,7件泉水樣品δ13C值在3.05‰~3.65‰之間。聯繫到當地的地質構造背景推測,黃龍、九寨溝一帶鈣華的形成,很可能與當地深部碳酸鹽地層發生脫碳酸鹽作用產生的CO2有關。

2.燧石

燧石的成因與前寒武紀條帶狀含鐵建造的成因有關,保存有古溫度和古海洋水的同位素組成的信息。

1)δ18O的變化特點:δ18O值的變化范圍很大,海相燧石的δ18O為25‰~44.1‰,δD在-78‰~-95‰之間;顯生宙陸相燧石的δ18O值為17‰~36‰,δD值為-30‰~-150‰。海相燧石的δ18O存在地質年代效應:隨地質年代變老δ18O值降低。

2)影響同位素組成的主要因素:①溫度的變化;②古海洋水氧同位素的變化;③淡水對海水的解稀;④成岩過程中同位素的變化。

成岩過程中隨礦物相的轉變,由於同位素的交換導致礦物的18O含量逐漸降低,而孔隙水相應的δ18O值逐步升高(表6-2)。

表6-2 成岩過程中不同礦物相的氧同位素變化

3.海相硫酸鹽(蒸發岩)

1)20×108a前的太古宙和古元古代岩石中硫化物和硫酸鹽都具有相近的、接近於隕石硫的同位素組成特點。這表明在沒有生物作用參與的情況下,地幔來源物質經風化、搬運、沉積而轉變為沉積岩的過程中,含硫化合物之間沒有產生明顯的硫同位素分餾。也可能在較高溫度下發生變質作用導致岩石中的硫同位素組成趨向於「均一化」。北極太古宙重晶石中硫同位素組成,δ34S為+3‰~+6‰(Perry,1971;Strauss,1993);澳大利亞Warrawoona Group3500Ma產於Towers Formation的兩個重晶石樣品硫同位素組成為+4.5‰和6.3‰;南非Fig Tree Series3350Ma的一個重晶石樣品硫同位素組成為為+4.5‰;加拿大蘇比利爾省SuperiorProvince太古宙沉積岩(2400~3300Ma)中δ34S值變化為-3‰~+5‰(Cameron et al.,1987);Lambert(1978)、Hoering(1990)、Deb(1991)所測的同時代的硫化物的硫同位素組成變化很小並接近於0;Cameronand Hattori(1987)報道了在Hem金礦區黃鐵礦和部分重晶石、硬石膏δ34S值在-17.5‰~+12.6‰之間。這是目前為止關於太古宙黃鐵礦硫同位素組成最輕的報道,他們認為這樣的硫同位素的組成可能與熱液活動有關。

2)在20×108a以後形成的沉積岩,由於有生物的出現,在硫酸鹽還原細菌的作用下,含硫化合物之間的硫同位素組成發生了明顯的變化。

『叄』 其他沉積作用

(一)坡流與洪流的沉積作用

坡流將斜坡上部洗刷下來的碎屑物質搬運到山坡下部堆積下來,形成坡積物。組成坡積物的顆粒通常是砂粒或砂質粘土;由於搬運距離短,坡積物的分選和磨圓度均較差。

當洪流流出溝口時,由於溝口地形開闊,水流分散,搬運力迅速減弱,所攜帶的大量碎屑物堆積下來,形成洪積物。洪積物在平面上多呈扇狀分布,稱為洪積扇。洪積物由溝口的扇根到扇邊緣,粒徑由粗到細,依次堆積礫石、砂、粉砂和粘土,具有明顯的分帶性。由於洪流搬運距離不遠,因此,洪積物的磨圓度較差,層理發育也較差。

(二)地下水的沉積作用

地下水的沉積作用以化學沉積為主,其沉積物主要分布在洞穴、裂隙和泉的出口處。化學沉積物的形成是因為地下水的溶解物質,在溫度升高或壓力減小等因素的改變下,導致CO2逸出,地下水溶解能力減小,其礦物質就沉澱下來。如含Ca(HCO32的地下水的沉積,其反應式為:

Ca(HCO32→CaCO3↓+CO2↑+H2O

常見的化學沉積物類型有石鍾乳、石筍、石柱、泉華等(圖4-23)。

(三)冰川的沉積作用

冰川的前端運動到雪線以下一定地帶後,由於氣溫升高導致冰川消融,冰川搬運的碎屑物便快速堆積下來,形成冰磧物。冰磧物的特點是無分選性,礫石、砂、粉砂、粘土混雜堆積;不具層理;磨圓度差,多呈稜角狀;礫石表面多具冰川擦痕。

(四)風的沉積作用

當風沙流隨風速的減弱,所攜帶的碎屑物由於重力作用逐漸停積下來,形成風積物。其中顆粒較大的砂粒,搬運不遠,形成風成砂堆積;顆粒細小的塵土則飄揚到遠處堆積,形成風成黃土。

風成砂的特點是以石英為主,分選和磨圓均良好,常具交理層理。風成砂常形成各種風成地貌,如沙丘、沙壟等。

圖4-23 溶洞中的主要化學沉積物

(據漢布林 W K,1975)

風成黃土多呈灰黃色或棕黃色;礦物成分主要為石英、長石;粒徑多為0.05~0.005mm;磨圓度差;無層理,疏鬆多孔。我國的「黃土高原」舉世聞名,面積達44×104km2,主要集中在黃河中游的陝、甘、寧等省。

(五)湖泊和沼澤的沉積作用

湖泊是大陸上的積水窪地。湖水的運動類似於海水,但動能小得多,其剝蝕和搬運的能力較弱,但它是大陸上唯一的低窪靜水環境,卻是沉積的良好場所。因此,湖泊的地質作用以沉積作用為主。

湖泊有機械的、化學的和生物的三種沉積作用。機械沉積的碎屑物質有礫石、砂粒和粘土;一般從湖岸到湖心,沉積的粒度逐漸變細,具有明顯的環狀分帶現象;常發育有良好的水平層理。湖泊的化學沉積主要受氣候條件及地理位置的影響,在氣候乾旱地區的湖泊中,由於蒸發量大於降雨量,使湖水中的含鹽濃度逐漸增大,當其達到過飽和時,則各種鹽類礦物從湖水中結晶出來,並一層一層地沉積在湖底,構成一定規模的蒸發鹽類沉積礦床(參見第八章有關內容);在溫濕氣候地區的湖泊中,由地面水和地下水帶來的鐵元素或含鐵物質,在合適的條件下也可以沉積下來形成鐵礦床。淡水湖泊中生長著大量的藻類和微生物,它們死亡後堆積在湖底與粘土摻合在一起,形成腐泥;含有大量有機質的腐泥,在還原環境下保存下來,經過復雜的變化,可慢慢轉變為碳氫化合物,形成石油或天然氣,我國華北、東北、四川等地都有屬於古湖盆沉積成因的油(氣)田,它們是湖泊化學沉積作用或生物化學沉積作用的結果。

沼澤是指陸地上極度濕潤、嗜濕性植物大量生長並有泥炭堆積的地區。沼澤中堆積的大量有機質,在缺氧的條件下,天長地久就變成泥炭;泥炭又被深埋在地下,經過較長的地質歷史時期,在較高的溫度和壓力下,泥炭中的氫和氧的含量減少,相對炭質含量增高,逐漸變成褐煤,進一步形成煙煤、無煙煤。

『肆』 地理上的化學沉積作用是什麼意思

沉積作用指的是被搬運的物質因介質性能改變,不能繼續搬運而發生的沉 淀或堆積過程。堆積下來的物質稱沉積 物。固體狀態的搬運物質,因搬運動能 減小,或因搬運物的量超過其搬運能力, 受重力作用而沉積,稱機械沉積,

『伍』 沉積環境、沉積相的定義

1.沉積環境

沉積環境就是發生沉積作用的一個地貌單元,按塞利(R.C.Selley,1970)的定義,沉積環境是「在物理上、化學上和生物上均有別於相鄰地區的一塊地球表面」。故環境的劃分標志有三個方面:

物理標志 主要指搬運和沉積介質的動力條件,如介質的性質(水、空氣或冰川)、流體的流動性質(流水、波浪、潮汐或風)、流動速度、方向和穩定性、流體的密度、黏度和能量、水深等,以及氣候、雨量、濕度等。

化學標志 主要指沉積環境介質的pH、Eh、鹽度等條件。

生物標志 包括動物或植物的門類、種屬和生態特徵等各個方面,也包括生物的生命活動留下的各種痕跡。

2.沉積相和沉積相的分類

人們很早就認識到沉積物(岩)特徵與沉積環境有著密切的關系,一定的沉積環境形成一定特徵的岩石類型和古生物組合。故沉積環境或相的概念,就是為了反映沉積物和沉積環境的關系而提出來的。按魯欣(1953)的定義:「相就是能表明沉積條件的岩性特徵和古生物特徵的、有規律的綜合,因此,相是沉積物形成條件的物質表現。」也即沉積相是特定沉積環境的物質表現,或者說「相就是沉積環境的古代產物」。

沉積學者研究的是現代沉積物或古代沉積岩,沉積岩是古代沉積環境的產物或遺跡,而古代沉積環境已不能直接觀察到,只能根據其沉積物或沉積岩特徵間接推斷。由此可知,沉積環境和沉積相的定義雖有不同,但卻有因果關系和相似之處,故沉積環境和沉積相的分類基本上是一致的。

沉積相的分類主要根據自然地理條件進行的,可分為大陸相、海相及海陸過渡相,它們屬於一級相,或叫相組。再根據自然地理條件的局部變化劃分出二級相,或叫相,如大陸相組中可分出河流相、湖泊相等。二級相之下又可分出三級相,或叫亞相,如在湖泊相的內部可分出濱湖亞相、淺水湖泊亞相、深水湖泊亞相等。還可根據微地貌或岩性、古生物特徵細分出四級相(微相)和五級相(相素),但一般只劃分到相或亞相。本教材採用的分類如表6-1所示。

表6-1 沉積環境和沉積相、亞相、微相綜合劃分表

3.沉積相的鑒定標志

沉積相的鑒定標志或古代沉積環境的判別標志,可歸納為以下幾方面。

(1)岩石學標志

岩石的顏色和化學成分(包括微量元素) 如陸相,過渡相岩層多為黃、紅等淺色,海相深水者多為灰、黑灰等深色,不同相的岩石中所含微量元素和色素元素也不相同。

礦物成分和岩石類型 岩石類型在一定程度上可指示沉積環境,如原生的自生礦物可指示沉積環境,重礦物組合和某些輕礦物特徵,以及成分成熟度等不僅可指示陸源區母岩性質,同時可反映沉積盆地的構造狀況和古氣候條件。

岩石結構 不同沉積環境下形成的岩石結構是有差異的,如顆粒類型、大小及含量、支撐性、雜基含量和粒度分布特徵等均可反映沉積環境的水動力狀況和流體性質。

岩石構造 原生的層理和層面構造是最重要的沉積相標志(參看第四章)。

剖面結構 剖面結構亦可稱之為剖面層序,是綜合分析岩性、粒度、沉積構造在剖面上的變化序列,是沉積相分析最重要和最有效的技術方法之一。不同的沉積相類型在剖面上的沉積層序是不一樣的,如向上變細的剖面結構見於河流相、潮坪相、河口灣相、濁積岩相等;而向上變粗的剖面結構見於三角洲相、湖泊相、無障壁海岸海灘相等。

沉積岩產狀 沉積岩產狀(如砂體形狀、生物礁和灘體的形態)、接觸關系等也是沉積相的重要標志。

瓦爾特相律 瓦爾特(J.Walther,1894)指出:「只有在橫向上成因相近且緊密相鄰而發育著的相,才能在垂向上依次疊覆出現而沒有間隔。」這一規律通稱為相序遞變規律或相序遞變法則,即瓦爾特相律(圖6-1),是相序分析中應遵守的基本法則。該相律對在剖面上和平面上進行沉積相分析是很重要的准則,當然會有一些與突發性事件有關的例外現象。

圖6-1 瓦爾特相律

(2)古生物和古生態標志

古生物的種類、生態和形態特徵,不僅可確定海相和非海相沉積環境,而且還可指示水介質的深度、鹽度、溫度和濁度等,如疊層石形態的宏觀特徵與沉積環境和水動力條件關系(圖6-2),可直接用於沉積環境的判斷。

(3)地球化學標志

應用岩石或生物介殼中的微量元素(如B、B/Ga、Sr/Ba、Br、103Br/Cl等)、同位素(O、C、S、H、Sr)及有機地球化學資料來判斷沉積相。

應該指出,上述三方面的判別標志,應綜合考慮,不能僅看某一點就作結論,因某些不同的相可出現一些相似的特徵,相同的相在不同地區的表現會有所差異。沉積相的研究對了解各地質時代的地表古地理特徵和地殼地質歷史的演變有著重大的理論意義,而且對沉積礦產的普查勘探,對查明含油氣和含水層的分布規律、對規劃和設計工程建設等都具有重要的實際意義。

圖6-2 海進和海退序列中疊層石形態與沉積環境和水動力條件的關系

『陸』 化學成因的沉積構造

1.晶痕和假晶

在化學沉積作用中結晶出來的石鹽、石膏等礦物晶體被泥、粉砂掩埋後,因沉積物失水收縮而稍微突出在岩層頂面,突出部分同時也會嵌入到上覆岩層的底面,當礦物晶體被選擇性溶解後就會在上、下岩層接觸面上留下與晶體大小和形態完全一致的空洞,該空洞就稱為晶痕。晶痕被充填或原晶體直接被別的礦物交代,就稱為假晶(圖8-15A)。

圖8-15 化學成因的沉積構造

2.鳥眼構造

鳥眼構造是指碳酸鹽岩層內,成群出現的被方解石晶體充填的一種孔洞狀構造。由於充填物常呈白色,也稱雪花構造。有些鳥眼構造很微細,只有在顯微鏡下才能見到。鳥眼構造主要發育在石灰岩或白雲岩中,多與低等藻類的沉積作用有關。

3.結核

結核是指其成分、顏色和結構構造等與圍岩有顯著區別的非層狀自生礦物集合體。常見於陸源碎屑岩、碳酸鹽岩或古土壤層內部或層間界面上。結核形態常呈較規則到極不規則的瘤狀、透鏡狀、餅狀、姜狀等。它與圍岩的界線可以截然,也可模糊,大小不等。按自生礦物成分,分為鈣質、硅質、鐵質、錳質和磷質結核。結核內部可以均一,也可呈放射狀、同心狀、菜花狀、網格狀等,某些鈣質、硅質結核內部還有生物遺體或遺跡。通常,鈣質結核主要產在砂岩、粉砂岩和泥質岩(包括古土壤)中,硅質結核主要產在碳酸鹽岩中,其他成分的結核則可產在各種沉積岩中。

結核可分為同生結核、成岩結核和次生或後生結核三種成因類型,以成岩結核最常見。

◎同生結核:是在大致與圍岩沉積的同時形成的,常是膠體絮凝作用的產物。這種結核常有清晰的邊界,成分比較單純,內部均一或呈放射狀、同心狀,菜花狀等,圍岩層理與其邊緣相切或圓滑地繞過(圖8-15B)。

◎成岩結核:是在圍岩固結過程中形成的,可看成是圍岩物質成分在固結階段通過選擇性溶解、運移再沉澱或圍岩成分被交代的結果。這種結核有清晰或不清晰的邊界,多切斷圍岩層理或保留有圍岩層理的殘余,偶爾也可受圍岩層理的限制(圖8-15C)。

◎次生結核:是在圍岩固結之後形成的,通常只是圍岩溶洞的化學充填物,實際上就是一種晶洞沉積構造。邊界清晰,圍岩層理完全被它切斷,內部礦物晶體多自形,有時有向心生長的趨勢,在其中心部位有時還有未被填滿的空隙。其形成多與圍岩裂隙有關。

4.縫合線

縫合線是在垂直或大體垂直層面的斷面上表現出來的一種波曲形的線狀細縫。縫合線常見於碳酸鹽岩中(圖8-15D),也見於砂岩、硅質岩或蒸發岩中。一般認為,縫合線是岩石在固結以後由壓溶作用形成的。

『柒』 為什麼說石灰岩是化學沉積形成的沉積岩

灰岩沉積是因為海水中炭酸鈣達到飽和沉澱,是化學成因

『捌』 什麼是化學氣相沉積

化學氣相沉積是半導體技術中一種常用的薄膜生長技術,這種技術使用化學的方法來沉積薄膜。化學氣相沉積包括
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deposition
ja:化學気相成長

『玖』 高一地理中的侵蝕和沉積是什麼

河流的侵蝕作用形成原因較多,既有流水的機械沖擊力,也有水的溶解作用,以及水中所攜帶砂石的磨蝕作用。通常,河流的上游或中游都從山區通過,這里水流湍急,河道斷面較窄,河流的侵蝕作用主要導致河床下蝕。正因為如此,河流的中上游經常會出現瀑布和峽谷。河流的下游通常位於平原,地勢平緩,流速較慢。由於地球自轉產生的科里奧利力,河道外側的水流流速較快,久而久之,對河道外側形成強烈的側蝕。側蝕的結果使河道呈現出迷人的彎曲狀,稱為河曲。
河流的沉積作用:是指當河流的動能減小(流速,流量減小)或化學條件改變,降低了河流搬運力,致使搬運物沉積下來,或在河口處化學條件改變使得呈溶解狀態搬運的物質發生沉澱。但主要的是河速降低,使機械搬運物發生沉積,一般在河流凸岸,或河流入湖、海處。

『拾』 為什麼石灰石屬於化學沉積的岩石什麼是化學沉積

石灰石樣品中含雜質1.2克.
第3次
10
1.2,第4次
10
1.2固體質量不再減少剩下的是與鹽酸不反應的雜質

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