沉积现象不难，却难得能解释得这么直观！动图来源：挪威特罗姆瑟大学

动图来源：挪威特罗姆瑟大学，Kare Kullerud

翻译：龚俊锋，季建清

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沉积物、沉积过程和沉积岩是岩石循环过程的重要组成部分。我们身边接触最多的就是沉积方面的现象。小桔整理了一些沉积方面的动图，将沉积现象以最直观的方式展示给大家。

机械风化

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冰川顺着山谷向下运动时，会磨碎并带走下部基岩中的碎片。

冰川消融后，保留在原地的松散沉积物称为冰碛物。

冰碛物由巨砾、砾石、砂以及细小颗粒，分选很差。

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水渗入基岩裂缝，气温下降，裂缝中的水结冰。水变成冰，体积增大，对周围岩石产生力的作用，裂缝扩张，最终岩石破成碎片。整个过程缓慢而漫长。

化学风化

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酸性水与碱性长石接触，化学反应十分缓慢，反应生成的钾离子与硅酸分子溶于水中。最终长石颗粒完全风化，只剩下高岭石组成的粘土。

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图示花岗岩由石英、斜长石、碱性长石和黑云母组成。斜长石与黑云母与酸水反应生成粘土。石英相对稳定得多。最终花岗岩被风化成石英和粘土矿物组成的沉积物。

沉积物的搬运

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沉积物形成之后，通过水、风和冰川等被转移出母岩区。图示为水流的搬运作用。水流能量越大，携带的石块越大。粉砂、粘土等小颗粒几乎无法触底，只能漂在水中（悬浮搬运）。当河流流速降低之后，无法搬运大的石块。大石块滞留河底，砂、粉砂等继续被搬运。

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图示的两个颗粒为长石（粉色）和石英（白色）。石英抵抗机械风化的能力很强。持续搬运使得石英颗粒磨圆度增加。长石的抵抗机械分化能力较弱，随着搬运距离的增加，逐渐被分解殆尽。

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搬运距离与砂粒的矿物组成及结构存在明显的关系。搬运距离短，砂粒呈棱角状，矿物组成较多，粒径大小不一。搬运距离越长，砂粒磨圆度增加，矿物组成减少，逐渐趋向单一化，如果距离足够远，最终只有粒径和磨圆度相近的石英颗粒。

成岩作用

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颗粒间的孔隙

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随着粘土逐渐被新的沉积物覆盖，矿物之间互相压实，最终矿物颗粒被压至顶面平行，孔隙度也会下降。压实作用是沉积物转变为岩石的一种机制。

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砂体沉积物中，砂粒之间的孔隙被水充填。随着水中溶解的离子量增加，溶解度达到饱和。如果钙离子和碳酸根离子浓度高，就会形成方解石。方解石沿着颗粒边缘在空隙中不断结晶生长，就会逐渐将砂粒连接在一起。

除了方解石，还有石英、氧化铁等较为常见。

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砂粒被新的沉积物覆盖后，砂粒承受压力变大。不同部位承受压力也不同。由于颗粒相邻部位的压力较高，接触部位的物质发生溶解。

如果压力降低，他们就会迅速沉淀下来。当溶解物从砂粒之间的接触带转移到砂粒间孔隙时，压力降低而发生沉淀。

沉积构造

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被搬运很远的小颗粒会在湖底或者海底沉积下来。不同时间沉积到海底的物质颗粒的粒径和种类各不相同。最终形成的层状分布结构——沉积层理。

图中浅色1的粒径较粗，暗色2的粒径较细。

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图示河床剖面，水的流动带动表层砂粒的运动。凸起的波痕阻碍水流运动。

水流将波痕面向水流的一侧的砂粒带走，在背后沉淀。

如此往复，单一波痕顺着水流移动。当水流始终向一个方向流动，波痕呈不对称状。

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三角洲中常见交错层理。三角洲是在河流入海或者入湖的地方形成。河流携带的砂粒沿着河口的斜坡呈倾斜层状沉积，随着砂体沉积的增加，斜坡向外生长。这些沉积物成为前积物。

海平面升高，新的河口会向陆地方向后退，新的三角洲形成于老的三角洲之上。图示圆圈就是两者界限，就可以看见交错层理。

化学沉积岩

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流向海洋中的河流含有大量溶解的离子。

这些离子可能来源于岩石的化学风化。

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河水持续不断地向海水中提供溶解的离子。

离子的溶解度是随海水的温度及其他因素的变化而变化的。

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腕足动物需要Ca2＋和 CO 32－来建造它们的贝壳。

因为腕足动物有碳酸钙组成的外壳。

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腕足动物死后柔软的有机部分腐烂。

空空的贝壳会被沉淀在海底的新贝壳和其他物质埋藏。

在新的沉积物下部埋藏越深，所受的压力和温度随之升高。

贝壳紧压在一起，并将其固结——经历了成岩左右。

通过此方法，方解石质的贝壳将转变为石灰岩。

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壳类动物、蜗牛和其他钙质藻类残留物的贝壳及碎片组成。

在将来可能转化为灰岩。

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由有孔虫贝壳质杂基和其中的大块贝壳碎块组成的岩石。

之后的动画描述的是当岩石被埋藏后在更高的温度压力下发生的变化。

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如果灰岩受到更高的温度压力条件的作用，部分矿物颗粒会生长的更大。

这样，灰岩变成了粒度更粗的岩石。

有机沉积岩变成了粗粒的变质岩——大理岩。

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很多植物在死亡后来不及腐烂便被埋藏，腐烂的植物趁机部分是泥炭。

泥炭埋藏的更深，2~4km时将会进一步压实和转化，即转为硬煤。

超过4~5km时，形成无烟煤，此中碳含量高于95%。

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当该浅水区的水体被阳光加热后，部分水分会被蒸发。

水中的Ca2＋和 CO 32－发生过饱和，水体无法完全容纳这些溶解的离子。

溶解后的离子会在沙粒等的表面沉淀并形成薄层的方解石。

颗粒间的碰撞会将其锋利的边缘磨平，在悬浮状态下，方解石会围绕整个颗粒沉淀。最终隐藏于方解石质的小球体中。

以这种方式形成的圆形方解石颗粒成为鲕粒。

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如果洞穴顶部有裂隙，就有水（含Ca2＋和HCO 3－）从顶部往下滴落。

呈酸性的水会侵蚀能溶于酸的方解石。

水流出时，水中的重碳酸盐中会释放二氧化碳，少量的水转变为水蒸气。

饱和溶液中，过剩的Ca2＋和HCO 3－反应，从而沉淀出微量的方解石，

逐渐形成锥形方解石体。

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由方解石质的贝壳和二氧化硅质的贝壳组成的比较松散的固结岩石。

岩石中空隙的空间大多被水充填，这种形式存在的水称为孔隙水。

当SiO2溶解于水中之后，就会形成硅酸。

放射虫的贝壳SiO2溶解于水就会使形成另一种化合物—燧石。

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由水的蒸发形成的岩石类型。

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随着蒸发，离子浓度变高，发生沉淀并形成矿物。

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在9/10的水被蒸发后才开始沉淀。

动图来源：webgeology.alfaweb.no

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