沉积物的来源

①陆源，主要是陆地岩石风化剥蚀的产物，如砾石、砂、粉砂和粘土等，是典型的陆源沉积物。②海洋组分，主要是从海水中由生物作用和化学作用形成的各种沉积物，如海洋生物的遗体，海绿石、磷酸盐、二氧化锰等自生矿物及某些粘土等。③火山作用形成的火山碎屑，大洋裂谷等处溢出的来自地幔的物质，以及来自宇宙的宇宙尘等。蚀源区的性质决定了陆源物质的原始特征，从而对沉积物的性质产生深刻影响。如黄河径流所携带的固体物质有70%左右沉积在河口区。其特点是CaCO3含量较高，含有角闪石、白云母、绿帘石等重矿物组合，粒径以0.01～0.05毫米占优势。这些特点不同于长江物质形成的沉积。在缺少陆源物质的海域，来源于生物和化学作用的产物占有重要地位。在某些海域，特别是较深的海域，生物作用的产物和生物遗体可成为主要的物质来源，如南海外陆架、东海冲绳海槽的有孔虫细砂以及大洋中的生物软泥等。自生矿物也主要见于陆源沉积速率低的海域，如南太平洋中部的沸石沉积等。 ①陆源沉积物，是大陆侵蚀的产物被河水、冰川及风力的搬运作用在海底的沉积物，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、磁铁矿、锆石、石榴子石、榍石等陆源碎屑矿物及岩屑和陆地生物碎屑；②生物成因沉积物，是海洋生物碎屑和遗体在海底沉积而成，如有孔虫软泥（抱球虫软泥）、硅藻软泥、放射虫软泥、颗石藻软泥及贝壳碎屑等；③化学成因或自生沉积物，是海水溶液中的物质经化学反应沉淀在海底，又包括沉积成因和成岩作用的两种，前者的自生矿物有方解石、镁方解石、文石、铁氢氧化物(针铁矿)、水锰矿、钠水锰矿、钡镁锰矿、硫化铁、裂谷中重金属软泥及硅的氢氧化物等，后者的自生矿物包括铁锰氢氧化物、碳酸盐(方解石、白云石)、铁绿泥石、磷酸盐矿物、浮石、钙十字沸石、蒙脱石及坡缕石等；④火山成因的沉积物，有火山玻璃、角闪石、辉石、榍石、绿帘石等；⑤宇宙成因的物质，是陨石等天体物质陨落到海底沉积的，含量很少，偶见于红粘土和生物软泥中，如宇宙尘粒或球粒。上述类型均受组分的供给速率、环境能量、生物活动程度、氧气供给、氢离子浓度及二氧化碳等各种因素的控制，而这些因素皆为水深、距大陆距离、洋底地形、海水运动、水化学特征及上覆水体生物生产率的函数，故研究时必须考虑诸因素的影响。

1. 沉积物的来源
构成沉积岩的物质从成因上大致可分为两类。
1) 他生 (allogenic) 物质: 一是存在于暴露在地表的既存岩石 (岩浆岩、变质岩、古老的沉积岩) 中的矿物，或矿物集合体 (即岩屑) ，脱离母岩 (provenance) 后作为固体颗粒被流动介质 (如水、空气、冰川等) 搬运到沉积盆地中堆积而成的。二是既存岩石分解之后生成的新不溶性矿物 (如粘土物质) 。三是火山喷发形成的碎屑 (pyroclastic)物质，它们通过空气或流水搬运到沉积盆地堆积而成。
2) 自生 (authigenic) 物质: 这是沉积盆地中被溶解的物质发生沉淀新生成的物质。其中有在沉积盆地由化学作用或生物作用生成的沉淀物质，沉积物沉积之后在埋藏成岩(石化) 阶段沉积物与地下流体等相互作用而形成的化学沉淀物质，有些是浓度过大而发生结晶沉淀的物质。自生物质中最常见的有方解石 (CaCO3) 、白云石 (CaMg (CO3)2)等碳酸盐矿物和蛋白石、玉髓、石英等 SiO2物质，及石膏、钾盐等。
沉积岩中，有主要以碎屑物质构成者，也有主要以自生矿物构成者。前者往往称为碎屑岩 (clastic rocks) ，后者称为化学 (chemical) 或生物沉积岩 (biogenetic sedimentary rocks) 。
构成沉积岩的物质从来源上来说，包括母岩风化的产物、生物物质、火山物质及宇宙物质。
沉积物中最主要的物质来源是母岩风化作用的产物。风化作用 (weathering) 是指引起地表岩石发生机械破碎和化学变化的地质作用，其中包括了地表大气、流水、生物活动等各种自然因素。风化作用可以在地球表面形成各种各样的风化地貌，图2-1 就是一种非 常 特 别 的 风 化 地 貌———石 林。物 理(physical) 风化、化学 (chemical) 风化及生物 (biogenetic) 风化是地表三种最主要的风化作用。

图2-1 风化地貌———石林

物理风化只引起岩石的机械破碎，而其本身的矿物组成及化学成分不会发生改变。它与地表温度昼夜或季节的变化以及流水、冰川、风沙、矿物晶体生长等的机械破坏密切相关。
化学风化指在大气、水、二氧化碳及其他有机酸的作用下，母岩发生化学反应，生成新矿物和可溶性物质，致使母岩的组成和结构遭到破坏。其中以氧化作用(oxidation)和水解作用(hydrolysis)最为显著。氧化作用系由于大气圈和水圈中自由氧(O2)的作用，使得岩石中的低价化合物向高价化合物转变。例如，铁橄榄石在水溶液中的氧化反应:

综合地质学

水解作用指岩石中的矿物晶体与水发生相互作用，引起矿物分解，而水溶液变成了弱酸或弱碱的介质。例如，镁橄榄石的水解反应:

综合地质学

生物风化是指由于地表生命活动引起的岩石破坏过程，其中既有物理的又有化学的破坏方式。生物风化的物理方式主要是指因为植物生长、动物活动等过程导致的岩石机械破碎;化学方式主要指生物活动中或其死后的尸体在腐烂过程中释放出大量的有机酸，致使岩石中的矿物发生化学分解。例如，钾长石在有机酸中的分解反应:

综合地质学

生物活动中产生的大量O2和CO2等气体也同样影响着岩石的化学风化过程。
风化作用的直接产物包括:①碎屑物质颗粒，由母岩或其中的矿物机械破碎形成，如石英碎屑、长石碎屑等矿物碎屑，以及石灰岩、火山岩、硅质岩等岩石碎屑(亦称之为岩屑);②不溶性残余物质，母岩化学风化过程中新生成的在地表温压下相对较稳定的新矿物，主要以粘土矿物为主，如高岭石粘土、蒙脱石粘土等，其次还有少量的金属氧化物矿物，如氧化硅矿物(玉髓、蛋白石等)、氧化铝矿物(铝土矿等)和氧化铁矿物(赤铁矿、褐铁矿等);③可溶性物质，指溶解于地表下溶液中的金属离子和阴离子团。根据溶液的性质可进一步分为真溶液和胶体溶液，前者如K+，Na+，Ca2+等以离子状态出现于溶液之中，而后者如Al，Fe，Si，Mn等的氧化物以胶体的形式出现于地表水中。
生物物质是由生物的遗迹或遗体形成的有机质，在沉积岩中分布广泛，这类有机质在沉积岩的形成过程中被埋藏，成为沉积岩的一个组成部分。生物物质在一定的温度和压力条件下，是形成煤、石油、天然气的基础。
火山物质是由火山喷发而形成的碎屑物质，可以在火山附近堆积形成火山碎屑岩，也可以分散到其他的沉积物中，与其他沉积物一起形成沉积岩。
宇宙物质为降落在地球上的天体物质，主要为陨石，宇宙物质在沉积岩中含量极少。
2.主要造岩矿物和岩石在风化过程的稳定性
造岩矿物在风化过程中的稳定性，系指矿物抵抗风化作用的能力。这首先决定于矿物的化学成分、内部结构和物理性质，其次是造岩矿物所处的风化条件。各种造岩矿物在风化时的稳定性有所不同，因此，风化习性和风化产物也不同。兹将主要造岩矿物的风化习性简述如下。
长石类矿物 为K，Na，Ca的铝硅酸盐。在物理风化作用下，长石易沿解理面破碎;在化学风化作用下，易受各种酸(主要是碳酸)的作用分解，释离出K+，Na+，Ca2+等阳离子，同时水化而逐渐变为水云母，此时晶体结构由架状变成层状。水云母在酸性介质条件下继续分解，游离出部分SiO2而形成高岭石;在碱性介质条件下则形成蒙脱石。高岭石在湿热的气候条件下，经去硅作用游离出的SiO2生成蛋白石，剩下的Al2O3则形成含水的氧化铝矿物。不同种类的长石，抵抗风化的能力有所不同，钾长石比斜长石稳定，斜长石中的酸性斜长石又比基性斜长石稳定。因此，在沉积岩中常见的碎屑长石是钾长石和酸性斜长石。
铁镁矿物 为Fe，Mg，Ca的铝硅酸盐矿物，如橄榄石、辉石、角闪石等。这类矿物稳定性比较低，其中以橄榄石最易风化，辉石次之，再次是角闪石。在化学风化作用下，尤其是在碳酸的作用下，这类矿物首先分解出Fe2+，Mg2+，Ca2+阳离子，形成重碳酸盐，溶于水中被带走;在氧化作用下，这类矿物中的低价铁氧化为高价铁，形成含水的氧化铁矿物而残积在风化地区，故其风化产物多呈红色、褐色和棕色。
石英 为最稳定的造岩矿物，在风化过程中几乎只发生机械破碎，不易发生溶解。因此，母岩风化越彻底，石英在风化产物中的相对含量越高。
云母类 白云母比黑云母稳定，因此，在沉积岩中白云母比黑云母常见。白云母在化学风化作用下可分解而转变为水云母以至高岭石;黑云母风化后形成含水的氧化铁矿物及粘土矿物，其部分阳离子则被淋滤。
粘土矿物 为沉积岩的重要造岩矿物。由于此类矿物是在地表条件下形成的，故在一般风化作用下只发生机械破碎，而无化学分解现象。只有在较强的化学风化作用下才进行分解，如水云母在酸性介质条件下可风化为高岭石，在碱性介质条件下则可风化成蒙脱石。
碳酸盐矿物 主要为方解石和白云石，分别是石灰岩和白云岩的主要矿物成分。这类矿物在酸性水中极易溶解，而在极干燥的气候条件下，可由物理风化作用破碎成碳酸盐碎屑。
岩石在风化时的稳定程度取决于主要组成矿物的成分及岩石的结构构造。超基性岩和基性岩主要由铁镁矿物和基性斜长石组成，因此，这类岩石易受风化，而酸性岩的主要矿物为石英、钾长石和酸性斜长石，以及少量黑云母等铁镁矿物，故此类岩石抗风化能力较强。中性岩的抗风化能力则介于上述二者之间。砂岩的主要成分为石英颗粒，不易遭受化学风化，一般只有机械破碎。粘土岩主要由粘土矿物组成，因此，在风化作用的影响下，一般仅发生机械破碎。但在气候湿热的地区，也可发生分解。硅质岩则较难风化。石灰岩在干燥寒冷地区以机械破碎为主，而在潮湿地区则以溶解为主。结构构造可以影响岩石的风化性质。粗粒结构的岩石，如花岗岩、闪长岩等风化时，易沿岩石中矿物颗粒接触面破裂。而细粒结构的致密块状岩石，如各种火山岩等往往碎裂成细粒的岩石碎屑。具有板理、片理和薄层理的岩石及受构造断裂破碎的岩石易风化碎裂。岩石风化中会产生大量的裂隙、溶孔及溶洞，提高了岩石的空隙度，但却降低了其强度。

沉积物是陆地或水体底部堆积的松散碎屑物质，包括砾石、砂、粉砂、泥、灰泥、生物残骸等。沉积物主要来自母岩风化的陆源碎屑物质，其次来自深部的火山碎屑物质和深部热卤水、生物的生命活动过程中形成的生物残骸、有机质以及宇宙物质。

一、母岩风化

沉积物的母岩是指先成的岩浆岩、变质岩和沉积岩，当这些岩石由于地壳运动或其他原因进入到表生作用带时，在遭受风化作用时可解离成碎屑物质、溶解物质和不溶残余物质。

岩石主要发生机械破碎，而化学成分不变的风化作用即为物理风化。碎屑物质为母岩物理风化的产物，包括岩石碎屑和矿物碎屑。在氧、水和溶于水的各种酸作用下，母岩遭受氧化、水解和溶滤等化学变化，使其分解而产生新矿物的过程即为化学风化。溶解物质是母岩遭受化学风化作用而析出的，主要是真溶液物质和胶体物质。母岩在化学风化过程中常常会残留一些过渡性或相对稳定的中间产物，例如黏土矿物和铁、锰、铝的氧化物或水化物，这些物质统称为不溶残余物质。在严寒的极地、气候干旱、温度变化剧烈的沙漠地带和温带的高山区，物理风化可起主导作用;在潮湿炎热和温暖的地区，化学风化作用极为强烈和广泛。

生物活动在风化过程中起着积极的作用。

母岩的性质、风化作用类型和母岩遭受风化的程度，决定了风化产物的性质及各类产物的比例。例如，石英岩遭受风化后，只能形成碎屑物质;而岩盐只能成为溶解物质。物理风化形成碎屑物质，化学风化形成溶解物质和残余物质。在风化初期，长石可转变成伊利石，进一步风化后生成高岭石或蒙脱石。当风化程度很高时，则出现氧化铝矿物。在风化彻底、岩石完全分解的情况下，可提供几乎全由黏土矿物、稳定的矿物碎屑及岩屑构成的成熟沉积物，相反，风化程度较低，未完全分解的岩石所提供的是不成熟的沉积物，其中可含有很多不稳定的矿物碎屑及岩屑。

母岩风化的产物是最重要的沉积物来源。

二、深部来源

由火山活动带到地表或水下的火山碎屑物质，可直接堆积成火山碎屑岩，也可以混入正常的碎屑岩中。沿深断裂流出地表或注入地下的热卤水、温泉、气水热液等也是沉积岩的重要物质来源之一。它们可形成矿床(如铅锌矿等)、泉华、热水沉积等，也可以以胶结物(例如部分片钠铝石和方解石等)形式赋存于沉积岩之中。

三、生物的生命活动

生物遗体也是沉积物或沉积岩的来源之一。生物的硬体部分(包括动物的骨骼、外壳和植物的钙化部分)常形成化石或生物碎屑。而动物的软体部分和植物体除部分转化为石油、天然气、油页岩和煤外，还可以呈分散状态分布于沉积岩中。

四、宇宙来源

从宇宙空间落到地球上的陨石及其尘埃也可加入到沉积物或沉积岩中。陨石是从宇宙空间穿过地球大气层落到地表的天然固态物体。陨石的形状各种各样，有钝圆锥状、多面体状、椭球体状、扁球形，还有各种不规则的形状等。宇宙尘是一种降落到地球上的直径一般不到1mm的微陨石。它们有的是飘荡在宇宙中的微流星体，在地球引力作用下进入地球大气层，同空气分子碰撞产生的热不足以使它们自身气化，像灰尘一样缓缓地从地球大气中飘落;有的是陨石穿过大气层时从陨石表面吹落下来的熔融物质，或陨石爆裂时破碎成的碎屑。当这些物质落到水体中便可与其他来源的物质一起沉积下来。