沉積巖是在地表或近地表的條件下形成的,它占據(jù)了地球表面的大部分面積。從分布來看,大陸表面70%以上是沉積巖蓋層,海洋中除了海底火山噴發(fā)形成的海山之外,幾乎全部為沉積巖和沉積物所覆蓋。
那么,我們在什么地方能見到沉積巖呢?他們是在地球表面什么地方形成的呢?首先的答案是在地殼表層,也就是包圍地球表面的一個層圈,平均厚度為735米,沉積巖就生成在這個層圈中。
但是,地質(zhì)學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),在這個層圈中的沉積巖不僅種類繁多,而且它們在成分和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造上也有明顯的差異,這是因為它們形成于地表不同的沉積環(huán)境所造成的。因此,要想認(rèn)識沉積巖,還必須了解沉積物的特征以及它們的形成環(huán)境。沉積學(xué)家認(rèn)為,一定的沉積環(huán)境可以產(chǎn)生一定的沉積巖和古生物組合。反之,我們見到一定的沉積巖和古生物組合,也可以推斷它們所代表的沉積環(huán)境。由此,引出了“沉積相”的概念。
早在1938年,瑞士地質(zhì)學(xué)家格列斯利就首先采用“相”這個術(shù)語表示具有相同巖石學(xué)特征和古生物特征的巖石單位;1669年丹麥地質(zhì)學(xué)家斯坦諾首先把“相”引入了地質(zhì)文獻(xiàn)?茖W(xué)家R.C.塞利認(rèn)為,沉積環(huán)境應(yīng)該是“在物理上、化學(xué)上和生物上均有別于相鄰地區(qū)的一塊地球表面”。 沉積環(huán)境包含很多內(nèi)容,諸如自然地理條件、氣候條件、大地構(gòu)造背景、沉積介質(zhì)的物理性質(zhì)以及介質(zhì)的地球化學(xué)性質(zhì)等諸多因素。我國地質(zhì)學(xué)家把沉積環(huán)境和在這個環(huán)境下形成的沉積巖特征二者綜合起來,稱為沉積相。
科學(xué)家們按照地球表面的自然地理分區(qū),把沉積環(huán)境分為大陸環(huán)境、海洋環(huán)境以及與海洋和大陸都有聯(lián)系的過渡環(huán)境。大陸沉積環(huán)境又分出山麓環(huán)境、冰川環(huán)境、沙漠環(huán)境、河流環(huán)境、湖泊環(huán)境和沼澤環(huán)境;過渡沉積環(huán)境可分出三角洲環(huán)境、瀉湖環(huán)境和河口灣環(huán)境;海洋沉積從海岸向海的方向大致分出濱海、淺海和半深海環(huán)境和深海環(huán)境。
沉積巖特征包括巖性特征(如巖石的物質(zhì)成分、顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、巖石類型等內(nèi)容)、古生物特征以及地球化學(xué)特征三個部分。在以上的十幾個沉積環(huán)境分區(qū)中,每個環(huán)境都有其特定的沉積巖和古生物組合。它們既反映了相應(yīng)的沉積環(huán)境,又是沉積環(huán)境的物質(zhì)記錄。
掌握了以上這些知識,我們就會知道沉積巖可以形成在不同的沉積環(huán)境中,每個沉積環(huán)境都有不同的沉積巖類型,比如在冰川環(huán)境下形成的冰磧礫巖、沙漠環(huán)境形成的風(fēng)成沙丘、淺海碳酸鹽沉積環(huán)境中的生物礁沉積、半深海和深海環(huán)境形成的軟泥沉積等都是這些沉積環(huán)境中有代表性的沉積巖或沉積物。
砂巖在很多沉積環(huán)境中可以見到,從高山大漠到河床湖底的搬運過程中,各種沉積環(huán)境都有可能沉積成巖。但是,不同沉積環(huán)境形成的砂巖,其特征也有所不同。沉積學(xué)家們經(jīng)過仔細(xì)研究,能夠根據(jù)碎屑的粒度、原生的沉積構(gòu)造組合、碎屑在漫長的搬運沉積過程中被磨蝕改造的程度等特征來加以區(qū)分。
總之,根據(jù)對現(xiàn)代各種自然地理環(huán)境中所具有的物理化學(xué)特點、生物特點和沉積物特點的研究以及模擬實驗,采取將今論古的方法可以對古沉積環(huán)境進行推斷。同時,古沉積環(huán)境通過地質(zhì)歷史中留下的遺跡,如沉積巖、地層和古生物的特征也可以進行綜合判斷和確定。
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