千奇百怪，极具特色，
作为野外最常见的一类岩石，
沉积岩的出露面积
可达陆地的75%。
大洋底部也几乎全部为
沉积岩或沉积物所覆盖！
沉积岩是地壳发展的重要历史纪录。目前已知地球年龄约为46亿年，而沉积岩石圈中最老的岩石可达36亿年(科拉半岛)，有生命纪录的岩石约为35亿(南非)。
如此漫长的历史中，是什么构成了沉积岩？形成过程又是怎样的？
01
除宇宙尘埃等微量组分外，
沉积岩的沉积物来源
主要有三：
母岩风化产物
（居主导地位）、
火山物质及生物物质。
其中母岩物质，一方面包括火成岩和变质岩(原生岩)，另一方面还包括组分已经历过一次或多次沉积作用而未被高温高压改造过的较古老沉积岩。
当这些岩石因为地壳运动等原因进入表生作用带后，与大气、水及生物接触，产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程被称为风化作用。
风化作用的基本类型之一为物理风化，是指母岩的机械破碎。主要外动力因素有温度、水、冰、风、生物作用等，产物为大小不同的碎屑物质。
另一种化学风化以母岩的化学分解为主，主要外动力因素包括氧、二氧化碳、水、生物等，产物主要为析出离子的真溶液和胶体溶液。
化学风化是一种极其复杂的地球化学过程。氧化作用、水解和水化作用、去硅作用等都属于化学风化作用。
化学风化（图源@google.com）
风化作用的方向和进程与地形和气候有着密切的关系。如在热带潮湿地区，由于大量降水，化学风化进行较为彻底，常形成极厚的疏松碎屑带。
而在终年干旱的沙漠地区或冰封的极地，物理风化一般占主导地位。
母岩风化产物在水、风、冰等介质的作用下离开原地进行迁移，就进入了搬运和沉积的新阶段。
搬运和沉积作用主要包括机械搬运和机械沉积作用、化学搬运和化学沉积作用以及生物搬运和生物沉积作用。
在机械搬运过程中，随着介质流速的减小和动能的减弱，碎屑物质按照重量的大小依次沉积的现象被称为机械分异作用。
碎屑物质的搬运方式有三种：滚动式、跳跃式和悬浮式。前二者多系较粗或较重颗粒，易较快沉积。
后者系较轻、较细或在形态上易飘浮的颗粒，可在水中成悬浮式搬运很远或在水体中保存很长时间。
化学风化产生的可溶盐类和胶体物质，常以真溶液或胶体溶液的方式进行搬运。
一般情况下，溶解度越大的物质越难沉积。这种化学物质因溶解度差别而先后沉积的现象被称为化学分异作用。
生物作为一种搬运营力的意义较小，但其沉积作用却很重要。它不仅可使溶解物质大量沉淀，还可使部分黏土物质和内源粒屑物质，以及大量大气迁移元素沉积下来。
沉积物堆积下来后，陆续为后继沉积物所覆盖，进入与原介质隔绝的新环境。
在经过压实、胶结、重结晶和物质成分重新组合等地质作用后，形成坚固的岩石，即沉积岩。而成岩作用即这些地质作用的总称。
压实和胶结（图源@Techyan）
02
目前，沉积物中
已发现的矿物在150种以上，
而常见的只有二十余种。
石英便是其中一种
最常见的碎屑矿物。
石英
石英是最常见的一种碎屑矿物，主要成分是SiO2。在砂岩中，石英的平均含量达65%，页岩中也可达20-30%。
科学家曾对20000个石英颗粒进行统计，发现其宽/长比一般在0.61-0.71之间，其球度为0.70-0.90，其长轴方向一般与结晶C轴一致。
纯石英传统上被称为岩石水晶或透明石英，是无色透明或半透明的。而当含有其他杂质时，会呈现出多种不同颜色，如紫色、黄褐色等。
长石是长石族矿物的总称，与石英一样都是地壳中最重要的造岩成分之一。据统计，地壳上的沉积物中约含长石5%。
长石在表生条件下的稳定性不及石英。现代沉积的研究证明，长石含量随着搬运距离的增加而逐渐减少。
长石类别包括钾长石（正长石）和斜长石。钾长石是不可溶性钾盐矿物，一般呈肉红黄白等色，晶体常呈短柱状或厚板状，莫氏硬度为6。
斜长石是一种在地球上很常见且很重要的硅酸盐矿物。斜长石并没有特定的化学成分，而是由钠长石和钙长石等按不同比例形成的固溶体系列。
云母也是一种常见的碎屑矿物，是钾、铝、镁、铁、锂等金属的铝硅酸盐。在成熟度较低的砂质或粉砂质岩石中极为常见。
云母晶体呈假六方片状或板状，偶见柱状。层状解理非常完全，有玻璃光泽，薄片具有弹性。
沉积物中的云母常沿层面分布，其中黑云母的稳定性较小，常次变为绿泥石和海绿石，不如白云母多见。
重矿物是碎屑组分中含量较少但意义重大的一类矿物。在沉积岩中一般含量在1%以下。
重矿物稳定性很大，常集中在粉砂粒级的碎屑中。由于重矿物在母岩中的分布有一定的专属性，因此是确定沉积岩物源和历史的重要依据。
常见的重矿物包括锆石、电气石、石榴石、辉石、角闪石等。
粘土矿物是沉积物中数量最多的一类矿物，是含水铝层状硅酸盐。其粒度极小，需用电子显微镜才能测定。
多数粘土矿物如伊利石等呈鳞片状，结晶良好的高岭石则呈完整的假六方片状，少数粘土矿物呈管状或纤维状。
沉积物中碳酸盐矿物的种类也很多。在现代沉积中最常见的是方解石和霰石；古代沉积中最常见的是方解石和白云石。
03
沉积岩的构造，
类型繁多，成因复杂。
层理是最常见的
一种沉积构造。
它通过成分、结构和
颜色的突变或渐变，
使岩石显示层状特征。
根据层理的形态，可将其分为水平层理、波状层理、斜层理、递变层理、块状层理等。
其中水平层理在泥质岩和细、粉砂岩中极为常见。在这些细粒沉积中，水平层理往往是静水或微弱水流中缓慢沉积作用的标志。
波状层理一般为波浪振荡运动的产物，但也可以在单向前进运动的沉积介质中形成。后者形成不对称波状层理，且常有细层向一个方向逐层迭覆。
而斜层理由一系列斜交层系界面的细层组成。细层倾斜方向常反映介质运动方向。
沉积岩的层面构造是重要的沉积成因标志。其中常见的有波痕、泥裂、雨痕、晶痕及印模等。
变形构造是沉积物沉积同时或稍后，亦即在其固结成岩之前，沉积物尚处于塑性状态下由无机作用形成的构造。
如球一枕构造，常见于覆盖在泥质层之上的砂岩中。砂层断成许多球状或枕状的块体，大小由几厘米至几米，或断续相连，或各个孤立。
包卷构造也是典型的变形构造。原生层理经变形后呈复杂的褶皱状，
一般连续，无断裂或角砾化现象，厚度稳定，上下层面均平整。
化学成因的构造在沉积岩中也很常见。从它的形成阶段来看,有一部分形成于同生或准同生阶段,但大部分则是成岩或后生阶段形成的。
从它的形成方式来看，有的是凝集作用的产物，如结核构造，一种成分、结构或颜色与围岩迥然不同的矿物集合体。
有的是压溶作用的产物，如缝合线构造，碳酸盐岩中常见的一种构造。剖面上呈锯齿状的曲线，平面上呈现为参差不平、凹凸不平的面。
还有溶解-凝集作用的产物，如龟背石，一种特殊的成岩结核，表面存在多边形的同心环及放射状细脉，因类似龟背的花纹而得名。
生物对沉积构造的形成和改造也有极其重要的意义。它可以改造和破坏沉积物的原始层理，形成不显示任何内部构造的块状均质岩石。
也可以通过其生命活动形成特殊的构造类型，如生物层理(叠层石构造)及虫迹、虫孔等。
参考资料：
[1] 何起祥. 沉积岩和沉积矿床[M]. 地质出版社, 1978.
[2]Gutiérrez De La Cruz, Liseth Vanessa. (2004). Geological Structures and Maps - A PRACTICAL GUIDE Richard J. Lisle 2004.
[3]佩蒂庄. 沉积岩[M]. 石油工业出版社, 1981.
[4]什维佐夫, 中华人民共和国地质部. 沉积岩石学原理[M]. 地质出版社, 1957.
[5]季汉成. 现代沉积[M]. 石油工业出版社, 1997.
Google Earth、YouTube、GEOLOGY、维基百科、搜狐、百度百科等
来源： 桔灯勘探
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