###### tags: `地質` # 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 ![](https://i.imgur.com/3GbGtRq.png) #### 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 ![](https://i.imgur.com/HII8h8T.png)