地球科学大辞典

沉积学与沉积岩石学（一）

【矿床沉积学】sedimentology related to mineral deposits研究沉积矿床与层控矿床有关的沉积学分支学科，是矿床学与沉积学之间的边缘学科。其内容包括沉积矿床的沉积、成岩成矿作用，矿床的沉积环境及富集条件，成矿的沉积地质背景；对层控矿床的矿床赋存层位、岩相及构造部位的研究；以及同生、成岩、后生矿床的成矿作用、物质组分、矿石结构构造、矿床地球化学，以及成矿的区域沉积地质背景等。

【生物沉积学】biologic sedimentology研究与生物有关内容的沉积学分支学科，是生物学与沉积学之间的边缘学科。研究内容包括不同沉积环境的生物化石(含遗迹化石)组合、生物的生态特征、造岩作用(如生物造礁)，生物分解的各种有机组分对成岩、后生、表生作用的影响。探讨生物对沉积、成岩阶段及成矿作用的影响。

【实验沉积学】experimental sedimentology对沉积、成岩作用等进行人工模拟实验的沉积学分支学科。如对白云岩中白云石、磷块岩中碳氟磷灰石进行模拟试验等。还有对各种床沙的形体进行水槽实验，以探讨各种层理形成的水力学机制等。

【储层沉积学】reservoir sedimentology运用沉积学的理论和研究方法，研究储集层(体)的沉积学分支学科。它研究储集岩的岩性、物性、电性和含油气性特征，与形成储集空间(孔、洞、缝)有关的成岩作用，阐明成岩历史、孔隙演化与有机质成熟度油、气演化配搭关系，并进行储层评价等。

【牵引流】tractive current又称拖曳水流。带动碎屑作牵引运动的流体。

【等深流】contour current由地球自转引起的，在大陆坡下方平行于大陆边缘等深线的水流。是一种牵引流，沿大陆坡的走向流动，其流速较低，一般15～20厘米／秒，能沿等深线方向长距离搬运沉积物，且搬运量很大，沉积速率很高，是大陆坡的重要地质营力。有人认为等深流亦属一种底流。

【沉积物重力流】sediment gravity flow又称沉积物流(sediment flow)、惯性流(inertia flow)、高密度悬浮液(high concentration dispersion)。沉积物和液体的混合流的总称。根据颗粒支撑的机理，分四种沉积物重力流类型：①碎屑流(颗粒由杂基支撑)；②颗粒流(颗粒间的相互作用分散压力支撑)；③液化沉积物流(由排泄孔隙流体造成)；④浊流(由流体紊流造成)。在沉积物重力流中，颗粒不仅呈悬浮状态移动，而且还有床沙载荷拖曳移动；沉积物重力流的扩散运动，也将其上流体拖曳向前。因此，沉积物重力流与流体重力流(牵引流)之间是过渡的，没有绝对的界限。另外在沉积物重力流中颗粒悬浮支撑的机理，也不是单一的，而是流动的紊流、分散压力、孔隙流体逸出以及浮力综合作用，形成复合支撑。其中最重要、分布最广的是碎屑流和浊流。 根据颗粒支撑机理的沉积物重力流分类

(据Middleton and Hampton，1９７6)【碎屑流】debris flood又称泥石流。在重力作用下沿斜坡向下流动的砂、砾、粘土物质和水的混合物高密度流体。粘土和水的混合物密度大，对碎屑颗粒有较大的浮力，从而支撑着砂和砾级的碎屑悬浮于流体内，即砂和砾石由基质(粘土和水的混合物)强度支撑。由于泥石流的搬运能力是基质强度的函数，强度愈大，浮力愈大，被搬运的颗粒愈粗，所以泥石流能够搬运巨大的碎块。

【颗粒流】grain flow又称沙流(sand flow)。巴格诺尔德(R.A.Bagnold，1９54)认为，在流动的沉积物内，无凝聚力的颗粒之间碰撞作用所产生的支撑应力能在颗粒之间传递剪切应力所引起的颗粒流动的流。因而颗粒流的支撑机理为“颗粒相互作用”。其沉积特征为在砂

的基质中有粗碎屑层，内部构造为块状，缺乏由牵引流作用形成的沉积构造。 【块状流】mass flow在浅水沉积环境中，大块状重力搬运作用及其沉积物 (据Kruit， Brouwer， Knox， Schllnherger

and Van Vilet，1９７5)多数沉积是牵引流(液态流)搬运，然而在台地前缘斜坡或大陆斜坡地带主要是以块状重力搬运方式为主，在重力直接影响下由于巨大的沉积物块体间歇性、突变性顺斜坡向下迅速移动的结果。在斜坡上堆积的沉积物块体，只有在重力超过它们的剪切强度产生的剪切应力的情况下，才会顺斜坡向下移动。根据移动沉积物块体内部离解作用的增加次序，可分为岩崩、滑动和滑塌及沉积物重力流。

【液化沉积物流】fluidized sediment flow即由超孔隙压力支撑

沉积颗粒漂浮的流。由于一种突发的震动，导致未固结的沉积物强度丧失而使孔隙压力(即孔隙内流体的静压力)增大称为超孔隙压力，沉积物的粒间孔隙内加进流体，沉积物像“流沙”样的被“液化”。即当颗粒在重力作用下沉积时，沉积物由隙间逸出的向上流动的粒间流支撑。其沉积特征为粒序性差，有碟状构造及泄水构造、泥火山构造和包卷层理。 【浊流】turbidity current由悬浮沉积物扩散引起的一种含有大量泥沙，在重力作用下沿着盆地底部流动，形成的水下沉积物重力流或水下密度底流。两种不同密度流体的密度差异，是产生浊流的根本原因。在湖泊及海洋中均能产生浊流，由河流携带的泥沙流入湖泊或大陆架上的沉积受到强烈地震、构造运动或海啸等因素的触发，使大量的泥沙被搅动、掀起、呈悬浮状态，形成巨大的浊流。一旦流动开始，浊流能够以自悬浮运动形式维持悬浮状态，即由于流体的扰动而引起沉积物的悬浮。在水体中形成密度差，密度差又促进流体的运动，而流体的运动又引起了沉积物悬浮，形成完全反馈回路。要保持这种循环，就要增加流体顺坡移动的重力能量，补偿摩擦而损失的能量，只要坡度保持不变，浊流可作远距离的搬运。按沉积物扩散的密度不同，高密度浊流为50～250克/升和低密度浊流为0025～25克／升，扩散沉积物粒度大于005毫米(粉砂级)的浊流常是高密度浊流。

【异重流】density current又称密度流。两种不同密度的流体产生密度差，在重力作用下使高密度流体流动，这种高密度流体称异重流。密度差可以由温度、盐度及悬浮物的含量不同所引起。

【间歇悬移质】intermittent suspended load又称间歇悬浮载荷、冲洗载荷(wash load)。以跳动方式进行搬运的床沙物质。通常是砂。

【溶移质】dissolved load又称溶解载荷。以溶解方式或胶体状态被搬运的物质。究竟以那一种方式搬运，则与物质的溶解度有关。三氧化二铝、三氧化二铁、氧化镁、二氧化硅等难溶于水，常以胶体溶液的方式搬运；钙、镁、钠等元素的氯化物与硫酸盐，由于其溶解度较大，则以真溶液方式搬运。

【尤尔斯特隆图解】Hjulstrms diagram尤尔斯特隆(F.Hjulstrm，1936)通过研究碎屑颗粒的侵蚀、搬运、沉积与水流速度的关系所作出的图解。表示经森德伯格修改的尤尔斯特隆图解

图示水深为1米时平坦河床上石英颗粒发生侵蚀、搬运和沉积的临界流速。虚线区表示实验数据的离散度。在粘土和粉砂区

只有极少可靠数据起动流速与碎屑大小之间的关系。由图可看出如下几点：颗粒开始搬运(侵蚀)所需要的流速大，因为起动流速不仅要克服颗粒本身的重力，还需要克服颗粒彼此间的吸附力；Φ值为+4～-1(005～2毫米)的颗粒所需要的起动流速最小，而且与沉积临界流

速间差值亦不大。所以砂粒在流水中既易搬运又易沉积，最为活跃，常呈跳跃式搬运。Φ值小于-1(大于2毫米)颗粒的起动流速与沉积临界流速相差也很小，并随着颗粒的增大而增大，所以砾石是很难作长距离搬运的，且都呈滑动或滚动方式移动；Φ值大于46(小于005毫米)颗粒的起动流速与沉积临界流速之间差值很大，所以粉砂以下颗粒，尤其是泥质颗粒一旦起动，就可在水中长期悬浮作长距离搬运。

【溶液】true solution由两种或两种以上不同物质所组成的均匀物系称溶液。在这物系中任何部分都具有相同的性质。一般的溶液指水溶液。溶解物质中的氯、硫、钙、钠、钾、镁等成分，都呈离子状态溶于水中，有时铁、锰、铝和硅也可溶于水中。这些溶液物质的搬运与沉积，主要取决于该物质的溶解度，而溶解度的大小又与该物质的溶度积(Ksp)有关。当溶液中离子浓度的乘积大于Ksp时，有沉淀生成，小于Ksp时溶解。根据溶度积来判断溶解物质的沉淀溶解平衡移动原理，称为溶度积规则。

【胶体溶液】colloidal solution一种物质的细质点(1～100纳米)分散在另一种物质中所组成的不均匀分散体系，称为胶体，这种细分散质点称为分散相，分散相周围的物质称为分散介质。在胶体分散系统中，当分散介质多于分散相时称为胶体溶液；而当分散相多于分散介质时则称为胶凝体(gelatin)。胶体分散系统中的分散相和分散介质可以是固体、液体或气体。常见的胶体溶液是以水作为分散介质的水溶胶。在胶体溶液中分散质点均带电荷，带正电荷的为正胶体如铁、铝、铬、钛、锆、铈、镉等的氢氧化物，钙和镁的碳酸盐等；带负电荷的为负胶体如砷、锑、铜、铅、汞、镉等金属硫化物，二氧化硅、二氧化锡、二氧化锰、硫、金、银、铂以及粘土质和腐殖质胶体等。胶体溶液在搬运过程中，当胶体的稳定因素带电性及动力稳定性遭到破坏，例如胶体的质点电荷被中和时，胶体粒子发生凝聚，形成较大的粒子，然后在重力影响下聚沉，形成胶体沉积物或岩石。因此，大陆上的胶体进入海洋时，与海水的电解质作用发生凝聚而沉淀，由此形成沉积矿产，如锰、镍矿等。

【层流】laminar flow又称片流(sheetflood,sheet flow,lamellar flow)。一种缓慢流动，流体质点作有条不紊的平行线状运动，彼此不相掺混，是低切变率流体所表现的流态。雷诺数小于2000。说明流体特征的参数有黏度、密度及剪切阻力。流体的剪切阻力随切变率而变，低切变率时，它随切变率一次方而变，而高切变率时，它随切变率平方而变。所以层流和紊流(湍流)是低、高切变率时流体的两种流动状态。

【紊流】turbulent flow又称湍流(tortuous flow,swift current,torrent,rapids)。平行流向的河流垂向剖面

表示紊流及底层层流，流线长度代表流速大小

(据W.W.Rubey，1938)是一种多漩涡的急速流动，流体质点的运动轨迹极不规则，彼此互相掺混，其流速大小和流动方向随时间而变化。雷诺数大于2000。自然界绝大多数水体是紊流运动。不过任何紊流的水体与固体边界接触处，如河道底和两壁，由于固体边界效应，在紧靠固体边界处的流动仍是黏滞力起主导作用下的流动，形成底层层流。底层层流的厚度随雷诺数的增加而减小。底层层流的存在对沉积物的搬运和沉积起着重要作用，使得沉积物与流体之间的界面上不断发生沉积和搬运的交替作用，即底层层流以下的沉积物沉积下来，底层层流以上的沉积物被搬运。

【雷诺数】Reynolds number表示管内水流惯性力与黏滞力的比值的量。它是判别层流与紊流状态的指标。同样，对多孔介质中的水流，也用雷诺数判别层流和紊流运动状态。雷诺数与地下水渗透速度、颗粒平均粒径呈正比，与流体黏滞系数呈反比，一般表示为

Re=vdν

式中：Re为雷诺数；v为地下水渗透速度；d为含水层颗粒的平均粒径；ν为地下水的运动黏滞系数。当水流速度很慢，雷诺数较小时，质点间的黏滞力占优势，水流呈层流状态。一些研究者认为临界雷诺数在100左右，大于临界雷诺数时，水流由层流转变为紊流状态。雷诺数除受黏滞力作用外，还受与岩石颗粒大小、形状有关的惯性力的控制。

【弗劳德数值】Froude number简称弗劳德值。符号为Fr。指水的惯性力与重力之比，是用来确定水流动态如急流、缓流的一个量纲为一的数。以下面的关系式表示： Fr＝vgh

式中：v为水流平均的流速；h为水深；g为重力加速度。当Fr＝1时，即水的惯性力等于重力，水流为临界流；当Fr＜1时，即水的惯性力小于重力，水流为缓流，代表流速小、水流平缓的流动状态。当惯性力大于重力，Fr＞1时，水流为急流，代表流速大、水流湍急的流动状态。当Fr＝1时，所要求的各种水深及其相应的流速如下： 水深/m

流速/m·s-1弗劳德数水深/m

流速/m·s-1弗劳德数

0.010.311109.9010.100.99110031.32113.121

【高流态】highflow regime又称超临界流动状态(supercritical flow state)、上部水流动态(upper flow regime)。当弗劳德数大于1时，水浅流急，在这种水流状态中，水面的起伏和床沙形态的起伏一致，属同相位。床沙形态一般为平坦床沙和逆行沙波。当Fr值很大时，则床沙无堆积，而造成冲坑和冲槽。

【低流态】lowflow regime又称临界下流动状态(critical flow state)、下部水流动态(lower flow regime)。当弗劳德数小于1时，水流缓流，在这种水流状态中，水面波起伏与床沙形态的起伏是不一致的，呈异相位。床沙形态一般为沙纹、沙浪、沙丘、冲洗沙丘(低沙丘)。

【过渡流态】transition flow regime当弗劳德数大致为1的水流状态，其床沙形态从低流态的沙丘过渡到高流态的平坦床沙之间的低沙丘。

【床沙】bed指搬运介质(如水或风)与沉积物间的界面附近，沉积物表面的一薄层碎屑物质。它包括砾、砂和粉砂等。在一定强度的流体介质推动下，床沙可以滚动、爬动或跳动方式移动。此薄层的厚度规定为被搬运碎屑颗粒直径的两倍。

【床沙形体】bed form又称底形(bed form)。在河床或水槽中，流水沿着河床上非粘质沉积物(如砂、粉砂)的床面上流动时，在沉积物表在准平衡的单向水流下形成的 床沙形类型

(据Simons and G.U.Middleton et.al.

1965年资料修改)面铸造的几何形态。对床沙形体的认识主要通过水槽实验得到，随着流动强度增大，床沙形体按一定的顺序变化。对于颗粒小于06毫米的细粒沉积物，随着流动强度增大，床沙形体出现顺序为：无运动平坦床沙→沙纹→沙浪→沙丘→冲洗沙丘→平坦床沙→逆沙丘等。影响床沙形态大小和类型变化的最重要的因素是流动强度、平均流速、颗粒大小及流动深度。可利用两个参数，如流动强度或平均流速与颗粒直径，得出与床沙形体的关系图。大部分层理由于床沙形体迁移而产生。床沙形体迁移保存在层内的形迹就是层理。床

沙形体的形迹保存在岩层面上，即成波痕。

【沉速】settling velocity碎屑颗粒在静水中等速下沉时的速度，常用w表示。它与固体颗粒的密度、形状、粒径及液体物理性质有关。碎屑颗粒在静水中下沉时，由于重力作用，开始时具有一定的加速度；随着下沉速度的增加，水流对颗粒的阻力增大；当阻力与有效重力恰好相等，则颗粒以等速的方式下沉。

【斯托克斯沉速公式】Stockes formula1850年美国物理学家斯托克斯(G.G.Stokes)从理论上推算球体在层流状态沉速(w)的公式。公式如下： w＝2９(ρS－ρ)μgr2

式中：ρS为颗粒密度；ρ为水的密度；μ为流体黏度；r为颗粒半径；g为重力加速度。此公式是在静水、20℃恒温、介质的黏度不变、球形颗粒、密度相同、表面光滑、颗粒互不碰撞的实验室理想条件下获得的。当然与自然界的实际情况相差很大，因自然界静水条件几乎不存在。影响碎屑颗粒沉速的因素很多，主要有颗粒的形状、水质及含沙量等。所以沉速公式大多数都为经验公式。尽管与实际情况有出入，但此式仍然有理论意义。它表明碎屑颗粒的沉速与颗粒直径的平方成正比，这可用来解释沉积盆地中粒度分布规律，以及不同形状、密度和大小颗粒混积现象，同时它也是颗粒(01～014毫米)机械分析中沉速分析法的理论根据。

沉积学与沉积岩石学（二）

沉积相

【岩相区】lithofacies area在一个沉积区域内，或一套沉积地层分布范围内，沉积环境基本相同的岩石组合区。

【沉积环境】sedimentary environments发生沉积作用的自然地理景观的一种地貌单元。它在物理、化学及生物上均有别于相邻地区。如河流、湖泊、沙漠、冰川、海洋等沉积环境。 主要沉积环境类(据R.Wicander,J.S.Monroe,2000)

【沉积相】sedimentary facies是沉积环境的物质表现。沉积相就是一个沉积环境中所有的原生沉积特征的总和，包括岩石、古生物和岩石地球化学等特征。现代的沉积环境可以根据物理的、化学的、生物的参数加以划分，古代的环境只能根据当时环境的物质表现加以推测。因此，在地质学中提出了“沉积相”这个术语。1838年瑞士学者格列斯利(A.Gressly)研究法国东部侏罗纪地层时，首先把相的概念引入沉积学，并理解为“具有相同岩性特征和古生物标志的岩石单位”。20世纪以后，由于沉积岩石学、古地理学的发展，相的概念已广为流行。目前世界上大多数学者所接受的沉积相概念，即把沉积相理解为：“在一定的沉积环境中形成的沉积物(岩石)与古生物的组合。”即沉积相是古代沉积环境的产物，又是沉积环境的物质表现。通常按其自然地理环境划分为陆相、海相及海陆过渡相。

【相变】change of facies沉积环境的改变，引起组成岩石的沉积特征及生物特征等在纵向及横向上的变化。

【沉积模式】sedimentary models又称岩相模式(facies model)、沉积相模式(sedimentary facies models)。是对沉积环境的沉积特征、发展演化及其空间组合形式的全面概括，以图形或文字方式表现的一种理想的、概括的沉积相格局。在一定的沉积环境中，沉积物的物理、化学、生物特征在空间上的物质表现。它是在对现代和古代沉积研究的基础上综合而成的。一个沉积模式包括下列要素：沉积体的空间形态、物质组成、结构特征、水动力标志、相序关系、构造背景等。沉积模式主要类型有①直观模式(visual models)，以简化的图式直观

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