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沉积岩的组成和地球化学特征

时间:2019-03-11 查看:150
内容摘要:沉积岩的组成和地球化学特征 沉积岩中80%以上是由石英、长石、云母类和黏土矿物组成的碎屑岩类。其中大多数为页岩,约占沉积岩的72%,砂岩类约占11%,而化学和生物沉积岩类(主要是碳酸盐类和蒸发岩类,分别约占15%和2%)不到20%。在这四大沉积岩类中,页岩占...
沉积岩的组成和地球化学特征
沉积岩中80%以上是由石英、长石、云母类和黏土矿物组成的碎屑岩类。其中大多数为页岩,约占沉积岩的72%,砂岩类约占11%,而化学和生物沉积岩类(主要是碳酸盐类和蒸发岩类,分别约占15%和2%)不到20%。在这四大沉积岩类中,页岩占了近3/4,是最典型和最普遍的沉积产物。沉积岩覆盖了大陆70%以上的面积,而大洋底部表层则几乎全部是沉积岩和正在进行成岩作用的沉积物。因如沉积岩的化学组成与我们赖以生存的环境启肩,相关,它通过与土壤、水文、地貌等要素有关的地球化学作用直接对生态环境产生影响。另一方面,沉积旋回所形成的矿床是人类最重要的原材料来源。世界矿产资源总储量的75%~85%是沉积或沉积后变质形成的,尤其是可燃性矿产和非金属矿产。在金属矿产中,它包括绝大部分的铁、锰、铝和40%~50阢的铅、锌,25%~3o%的铜,以及许多稀有元素矿床。
 
如果包括那些成因上与沉积作用有关的内生热液矿床,如层控矿床,则所涉及的金属矿床储量将远远超过这些比例,矿种也远不止以上金属。此外,沉积岩的地质地球化学记录也是我们窥探几十亿年以来地球系统演化和重大灾变事件的关键窗口。
一、沉积旋回的元素分布特征
沉积旋回从地表风化作用开始,历经了搬运、沉积、成岩作用,最终形成沉积岩。与其他行星相比,地球表面最明显的特点就是长期而广泛发育的沉积旋回。纵观整个元素周期表,我们可以说,在几乎所有化学元素的成矿过程中都可能有沉积作用参与。与火成岩和变质岩相比,在元素分布均一化背景下的高度分异现象是沉积岩化学成分的重要特征,主要表现在以下方面。
(1)沉积旋回是自然界最有效的元素分布均一化过程从碎屑岩类的分布来看,沉积岩类中8ox以上都是由机械的风化、搬运和堆积而形成的碎屑沉积岩,其中绝大多数是细粒碎屑岩,即页岩和黏土岩类。机械风化、搬运和堆积过程不断地将出露地表的所有岩石、沉积物和生物产物粉碎研磨和均匀混合。
因此,在重矿物不明显富集的二般情况下,大多数元素在细粒碎屑沉积岩中的分布都相当均匀,特别是那些在常见重矿物中含量较低,并且具有低水一岩分配系数和短海洋停留时间的元素,如REE,Sc和Th等。利用沉积旋回的均一化特征可以将细粒碎屑沉积物或沉积岩视为能基本代表区域沉积圈的。天然组合样。,例如细粒冰川沉积物,风成黄土和页岩,以此来计算上部大陆地壳的元素平均含量(Goldschmidt,1933丁ayloret al,,1983: Taylor et al.,1985)。因此,从占沉积岩类绝大多数的碎屑岩来看,沉积旋回是自然界最重要的元素均一化过程。
沉积旋回最突出的特征是它能形成许多几乎由锰矿、铝土矿和煤等。这些单矿物岩常形成大面积的(含矿)沉积建造,是非金属、金属和能源矿产的重个别金属元素,特别是那些高场强元素的局部富集成矿时,很容易被我们所忽略。从总体上考虑,表生条件下的低温过程,特别是在o~1oo。c的水溶液活动温度区,应当是自然界中最有利于物质分异的环境。