沉积相:岩石从风化破碎、搬运到重新沉积这一过程。原岩的成分、风化破碎作用过程、搬运载体性质和过程等,都将决定这些物质的搬运结果以及重新沉积的地理位置,也就是岩相古地理条件或沉积相。沉积相不但决定了沉积物的物理化学特性,而且也与接下来的成岩作用环境与成岩作用过程直接相关。 'maX
成岩作用:成岩作用是指沉积物自沉积下来到形成为岩石以后一直到重新风化破坏前的整个阶段,岩石所经受的地质作用及产物。在这样一个漫长的地质历史期间,沉积物和岩石由于源于不同的沉积相,处于不同的成岩环境,其所经受的成岩作用过程及所形成的产物(我们现在所看到的岩石),十分繁杂多样,研究成岩作用,无论是对矿产地质还是岩土工程,都具有非常重大的实际意义和作用。在岩土工程中,由于一直未对地球上分布最为广泛的沉积岩岩相古地理和成岩作用建立应有的认识和重视,以至于在岩体工程和岩质地基工程中,不得不处于盲目的概念化总结和依靠经验的尴尬地位。 w'TAM"D`
成岩作用的提出虽然已有近100年的历史,但真正受到重视和开展实质性的研究,还是始自上个世纪60年代的后期,所以还正处于广泛深入的研究发展时期,成岩作用的阶段划分还尚未形成统一的标准。根据我的认识,简介如下: >` s"C
1、成岩期:沉积物沉积后并被后来的沉积物所覆盖,与沉积环境底层水脱离接触以后,一直到硬化成为岩石的阶段。 =E2 a#Vd
2、后生期:指的是沉积物经过成岩期形成为岩石以后,一直到再受到风化破坏的表生期前的这一段地史期。这个时期内,岩石在形成以后所经历的成岩环境和成岩过程总的有二类。一类就是地壳继续下降,已形成的岩石处于更大的埋深,经历更高的温度和压力作用(也包含岩石受岩浆作用影响所产生的变化)。这一阶段被称为进后生期或深埋期;一类是地壳上升,岩石埋深变浅,处于更低的温度和压力作用下。这一阶段被称为退后生期或浅埋期。 rD}g9?ut
3、表生期:如果地壳继续上升,使岩层进入空气和地下水作用的地表环境(风化带),直到被彻底风化破坏前这一阶段的成岩作用被称为表生期。 /#00'(oD
不难看出,无论从沉积物变成岩石还是变成岩石以后所经历的所有阶段,都是处在不同的物理场和地球化学场中,经受着不同的物理化学变化,形成不同的变化产物。沉积物或岩石所处的物理场和地球化学场环境就叫成岩环境,在不同成岩环境中所产生的不同的物理化学变化,叫做成岩过程。成岩过程所产生的一系列物理化学变化产物,叫做成岩序列。 :'T+`(
在了解了沉积岩成岩作用的概念以后,再回过头来讨论场地的白云质泥岩为何呈土状的问题,就比较好理解了。 p4P=T@:
粘土矿物在成岩作用中比较重要的变化有两个: s~7a-J
1、体积的变化:粘土沉积物中的水分占其体积的70—80%,在成岩作用期中,这些水分在压力压实作用和温度作用下,绝大部分要被排出来,也就是说,10米的粘土沉积物,最终只能形成2—3米厚的粘土岩石。 RiTL(Yx
2、离子交换引起的粘土矿物转化。例如蒙脱石可以转化为高岭土、伊利石甚至绿泥石。 h~#iGs
当已成岩岩石在进入表生带以后,温度压力降低,在地下水的直接作用下,又会产生一些与成岩期和后生期相反的逆向反应(蜕变)。粘土矿物具有很强的吸水能力,这是粘土矿物水化作用的表现。粘土矿物的水化作用有两个阶段,(1)、粘土吸附的交换性阳离子的水化;(2)、粘土矿物晶体层面的水化。总的来说就是粘土岩石进入表生期以后,在地下水的作用下吸水膨大,并产生离子交换。结果使岩石软化呈土状。这就是场地白云质泥岩(包括其他类似地层)为何呈土状的原因。 #aX#gh}1
场地白云质泥岩属于台地边缘相沉积物,其中含有一定的有机质,在钻孔岩心取出后,可以嗅到一些腥臭味,加之其土状的形态,并且处于岩层顶部,直接伏于上覆红粘土之下,是造成导致缺乏足够经验的场地编录人员误判的原因。