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# Sedimentary rocks 沉積岩

## 形成沈積岩
* Rock cycle
* Sedimentary peocesses
* Weather & Erosion
* preciputation 沉澱
* evaporation 蒸發

### Weathering

#### Mechanical weathering
* 多沿節理破裂
* 接觸空氣面積越大，風化速率越快
* 若節理中有物體結晶，如水、鹽、生物，會加快物理風化
* Thermal stress 礦物熱膨脹係數不同，導致岩石逐漸破裂
* Abrasion 磨蝕，水、風、冰河、重力波造成
#### 洋蔥狀風化
* 岩石面的部分以單一方向接觸空氣，風化速率較快
* 會逐漸風化成近似圓形，而後一層一層風化撥開

#### Chemical weathering

* Leaching 淋溶
* Dissolution 溶解
* Hydrolysis 水解
* Hydration 水合
* Oxidation 氧化

#### Leaching of soil
* 水進入上方的地層後，將離子帶入下方地層
* 抗風化的能力越差，越容易被風化淋溶
* 長石：Na^+^ K^+^被帶走，轉為黏土礦物
* 雲母：K^+^被帶走，形成黏土礦物
* 石英：不易風化
* 石灰岩：Ca^2+^、$CO_3$^2-^皆易被帶走，無法留下
## Types of sediments
1. 生物類 Biochemical e.g.霰石
2. 化學類 Chemical e.g.鹽岩
4. 碎屑類 Detrital e.g. sandstone
* 生物與化學類因性質時常混合，多一同討論

## 沉積岩紀錄

### Grain size
* 取決於搬運能量，能量越高，可搬運的顆粒越粗 e.g. 海退時顆粒變粗
* Size range >2mm 礫石 Gravel ➡️ Conglomerate or bereccia
* 1/16~2mm 砂Sand ➡️ Sandstone
* 1/256~1/16mm 粉砂Silt ➡️ Shale or mudstone
* <1/256mm 黏土Clay ➡️ Shale or mudstone

### 淘選度 Sorting
* 表示同一區域顆粒大小差異，差異越大淘選度越差
#### Sorting coefficient
值越大越接近黏土礦物，反之接近礫石

\begin{gather} \phi= -log_2 D/D_0(1mm) \end{gather}

* 涵蓋範圍越小，淘選度越好

### Shape
* 圓度：外觀越平滑，少粗糙表面
* 球度：形狀越接近球型

### Evaporation
* 海水：由海水中化學成分形成
e.g.方解石Calcite、石膏Gypsum、硬石膏Anhydrite、岩鹽Halite、鉀鹽Sylvite
* 方解石的鎂易被替換，形成白雲石Dolomite
* 大陸上的水：lake or river e.g.硼砂Borax、硼酸岩borates、硝酸鹽Nitrates
* 可用以判斷古地層的沉積相

## Diagenesis 成岩作用
* 壓密 compaction、膠結cementation、再結晶receystallization
* 碳酸鈣會變成霰石還是方解石？
影響因素多，霰石趨向穩定排列，方解石趨向較不穩定的排列狀態

### Compaction
* 上層沉積物持續堆積，向下給予重量將下方沉積物壓密，體積減小成岩
* 壓密時空隙或空隙中的水會被擠壓排出，但沉積物間仍可能保留空隙

### 膠結cementation
* 礦物（多為長石、石英）填充入沉積岩空隙之間，為膠結物

### 火山源沉積岩 Volcanic sedimentary rock
* 依顆粒大小由小至大：火山凝灰岩、火山角礫岩、塊狀岩
*
### Clastic/Detrital sedimentary rocks 碎屑沉積岩
* 沈積物風化後被搬運膠結後形成
* 矽質碎屑：長石、石英
* 鈣質碎屑：石灰岩、白雲岩

### 顆粒大小
粗顆粒由高能量帶動，依照顆粒大小推論沈積環境
* 顆粒越大沉積岩越易保留空隙，需要更多膠結物才能形成
#### 礫岩
Conglomerate 礫岩：主要為圓度高的顆粒
Breccia 角礫岩：主要為圓度低的顆粒
共同點：顆粒大小不一、基質多元、高能量環境

#### 砂岩
* 主要沈積岩累、分佈廣
* 淘選度高，具有沈積構造
* 砂岩顆粒大小會影響砂岩的成熟度
* QFL砂岩分類法：
石英Quartz、長石Feldspar、岩屑Lithicic fragment、其他物質：matrix
matrrix <15% 淨砂岩
martrix >15% 雜砂岩
martrix >75% 泥岩
Quartz >95% 石英砂岩
左半部：長石砂岩
右半部：岩屑砂岩
#### Maturity 成熟度
* Textural maturity 構造成熟度
圓度越高、淘選度高，成熟度高，成熟度越高搬運的時間越高
* Mineralogically mature 礦物成熟度
石英含量越高，礦物成熟度越高

### 粉砂岩
缺乏裂理，需要一些膠結物輔助成岩

### 泥岩
無層理、生物痕跡、泥裂

### 頁岩
多裂理、有機物的化石
灰～黑：有機質
紅～棕色：鐵氧化物

#### 顆粒支持/基質支持 Clast/matrix supported
* 顆粒皆存在於顆粒支持中（整個沉積岩的基質）
* 顆粒間的支持物稱為基質支持（只存在顆粒之間）
### 黏土礦物
依照成分差異區分
* 高嶺土Kaolimite：瓷器、飢荒
* 蒙脫石Montmorillonite：Ca,Na,K近海區域堆積，鑽井泥漿用以潤滑
* illite 伊萊石：K,遠海區域堆積
* Bentonite 澎潤土：Na,漂白淨化工業用
* Chlorite 綠泥石：常見黏土礦物，變質相
*
### 礦物種類
* 結構
*
### Chemical
#### Evaporation
* 方解石Calcite、白雲石Dolomite
* 缺乏補充水源環境：乾湖、潟湖
* 燧石Chert：$SiO_2$，水中溶解，生化沈積，火山活動
* 二氧化矽蒸發岩通稱遂石，包含瑪瑙、碧玉

#### 石灰岩 Limestones
有機形成：生物殼體
e.g. 珊瑚礁、殼灰岩coquina（顆粒粗）、白堊chalk（顆粒細）
無機形成：存在地下水可游動
e.g. 石灰華Travertine 沈澱於溫泉旁、鮞狀oolitic 石灰岩碳酸鈣包圍於碎屑生長

>Siliceous rock：燧石岩

### Biogenic
* Siliceous rock：矽藻土、海綿岩、放射蟲岩

### 沈積構造 Sedimentary texture

* 粒級層、交錯層、線型層、泥裂、痕、荷重構造

#### 層理
* 同一層理中顆粒的粒徑大小、組成狀況應一致
* 紋泥層/季候泥 Varves 隨季節變化的層理，多出現於湖相

#### 粒級層
* 同一層理中從粗顆粒轉為細顆粒
* 由河流中的洪流速度減慢、海的濁流形成

#### 交錯層
* 於地層中具有傾斜的狀態
* 不一定要有水才能形成
* 可判斷河流方向和是否改變，地層是否倒轉

#### 泥裂
* 沈積物乾燥裂開，多出現於淺海相
* 泥裂的裂塊兩側通常會翹起，並保存於地層中

#### 波痕
* 單一方向：波痕不對稱
* 來回方向：波痕對稱，如海陸風、潮汐
* 尖端朝上，為地層上方，用以判斷地層倒轉

#### 火焰構造
* 粗顆粒堆疊於細顆粒未固結上，擠壓向下凹陷，下層出現尖端指向上方地層