历史地质学/沉积岩
本文是对各种沉积岩的简要介绍。有关沉积物来源、运输和沉积的更多信息将在后续文章中介绍；事实上，在本书的其余部分中，将会有很多内容涉及这些方面。
沉积岩可以分为三大类
- 碎屑 沉积岩是由岩石分解成小颗粒（碎屑）而形成的沉积物形成的。
- 化学沉积岩是由溶解的化学物质从溶解其中的水中沉淀出来而形成的沉积物形成的。
- 生物化学沉积岩是由由死亡生物或死亡生物的组成部分组成的沉积物形成的。
在一些分类方案中，生物化学沉积物被视为化学沉积物的一个子类，但这会带来一个尴尬的问题，即如何称呼那些不是生物化学的化学沉积物。因此，我将它们视为两个不重叠的类别。
在我们回顾主要类型的沉积岩之前，值得一提的是它们变成岩石的过程：这被称为成岩作用。在某些情况下，例如页岩，仅仅是压实，以及由此产生的水分流失，就足够了。较粗的沉积物，如砂岩，既被压实，也被胶结，这可以在显微镜下观察到。胶结物是由溶解在水中的矿物沉淀出来的：二氧化硅 和 碳酸钙 是最常见的胶结物形式，氧化铁和氢氧化铁位居第三。
在下面的部分中，我们将列出主要的沉积岩类型。
如上所述，碎屑沉积岩是由预先存在的岩石的破碎块（“碎屑”）形成的。
砾石被定义为直径 2 毫米或更大的碎屑。我们应该注意，当地质学家谈论圆形碎屑时，他们并不一定意味着它们像球一样圆，而是仅仅意味着它们的锋利角和边缘被侵蚀磨掉了。砾岩是由主要由圆形砾石组成并压实胶结在一起的岩石形成的。
- 沉积物：圆形砾石。岩石：砾岩。
角砾岩与砾岩类似，只是砾石是棱角状的：也就是说，它没有被磨圆。这反映了不同的历史，因为通过水运输任何可观的距离的砾石，或者在海滩上被海浪翻滚的砾石，都会很快磨掉它的角和边。
- 沉积物：棱角状砾石。岩石：角砾岩。
砂被定义为直径小于 2 毫米且大于 1/16 毫米的碎屑。砂岩是被胶结在一起的砂。
- 沉积物：砂。岩石：砂岩。
大多数砂岩是石英砂岩；也就是说，它由石英颗粒组成。这是因为被称为化学风化的过程溶解了许多构成岩石的矿物，或者，在长石矿物的情况下，将其转化为粘土，只留下原始岩石中的石英。我们将在后续文章中介绍化学风化过程。
长石砂岩是指含有大量长石矿物的砂岩。这反映了与石英砂岩略有不同的历史，因为它一定是形成于物理风化（将岩石分解成碎屑的物理过程）占主导地位，而不是其他情况下会将长石矿物转化为粘土矿物的化学风化。
灰wacke是一种砂岩，除了石英和长石之外，还包含砂粒大小的火成岩或变质岩碎片。关于灰wacke的类似意见也适用于长石砂岩。
粉砂被定义为直径介于 1/16 毫米和 1/256 毫米之间的碎屑。
术语“粘土”有点模棱两可。在沉积物的分类中，它被定义为直径小于 1/256 毫米的颗粒。但是，在矿物学中，粘土是一类矿物（从技术上讲，是含水的铝硅酸盐）。实际上，这不会造成任何混淆，因为按大小来说的粘土在成分上也将是压倒性的粘土。
泥岩可以进一步细分为粉砂岩（由粉砂沉积物形成）；泥岩（由粉砂和粘土混合的沉积物形成）；和粘土岩（由粘土沉积物形成）。
- 沉积物：粉砂和/或粘土。岩石：泥岩。
大多数泥岩和粘土岩是层状的。当它是层状的时候，它被称为页岩。
- 沉积物：层状泥或粘土。岩石：页岩。
石盐，也称为岩盐，是一种蒸发岩，由盐水的蒸发形成。
它可以由盐水的完全蒸发形成，例如在沙漠盐滩中可以看到。然而，完全蒸发并不是必要的；只要足够的水蒸发，以至于剩余的水无法将所有的盐溶解在溶液中就足够了；因此，石盐也可以在热环境下的浅海或盐湖中形成。
- 沉积物：盐。岩石：石盐。
硫酸钙是另一种在盐水中发现的溶解物质，石膏，与石盐一样，通常在几乎相同的条件下作为蒸发岩形成。
- 沉积物：水合硫酸钙。岩石：石膏。
溶解的二氧化硅可以从溶解其中的水中沉淀出来，形成燧石。但是，要注意，燧石通常作为生物化学沉积岩形成。
- 沉积物：二氧化硅。岩石：燧石。
碳酸钙与二氧化硅一样，可以从水中沉淀出来，形成石灰岩。有时，它会形成称为鲕粒的小球，这些小球围绕着沙粒或贝壳碎片形成，然后通过进一步沉淀碳酸钙胶结在一起；这种石灰岩被称为鲕粒石灰岩。
- 沉积物：碳酸钙。岩石：石灰岩。
然而，大多数石灰岩是生物化学沉积岩，由贝壳或珊瑚形成。
大多数石灰岩是由海洋生物的微小坚硬部分形成的，这些海洋生物用碳酸钙建造它们的贝壳；这些贝壳在海底沉积下来，形成钙质软泥。白垩就是这种岩石的一个例子：构成它的微小化石可以在显微镜下清楚地观察和识别。珊瑚礁的坚硬部分有时会完整地保存下来，形成礁石灰岩。
- 沉积物：碳酸钙贝壳。岩石：石灰岩。
虽然碳酸钙是制造贝壳最受欢迎的物质，但一些生物，如硅藻和放射虫，会用二氧化硅建造它们的贝壳；这些贝壳在海底沉积下来，形成硅质软泥，当压实胶结时，会形成燧石。
- 沉积物：二氧化硅贝壳。岩石：燧石。
泥炭是在缺氧条件下沉积的植物材料，因此它不会完全分解。压力以及深埋带来的更高温度可以将其转化为煤。
- 沉积物：泥炭。岩石：煤。
在上面的部分中，我们主要根据沉积岩的成分对其进行了分类。我们还可以根据它们的沉积方式对其进行分类：例如，风成（由风沉积），或河流（由河流沉积）等等。我们将在后续文章中详细介绍这些内容。
沉积岩通常具有**层理**，即岩石具有明显的层状结构，并且**易裂**，即沿着层间**层理面**更容易分裂。在**交错层理**岩石中，岩层不是平坦的，而是与水平面成一定角度，这是由于原始沉积物在风或水的作用下形成沙丘或波纹的结果。
右图显示了砂岩中一个特别大规模的交错层理示例。
我们如何识别沉积岩？我们如何识别构成它们的沉积物及其沉积方式呢？
这些问题将在本课程的后面部分逐一解答。目前，我们只简单地概述一下答案。
首先，这些岩石看起来就像我们预期的那样，如果沉积物固结成岩。例如，砂岩看起来就像是由沙子组成的：它的大小、成分和颗粒的侵蚀都与我们的观察结果一致，即我们看到的是被胶结在一起的沙粒。
其次，我们可以钻探并采集沉积物**岩心**，我们能看到，随着深度的增加，例如表面的松散泥质软泥如何**分选**成坚硬的泥岩，它们之间没有明显的界线。同样，我们也能看到钙质软泥逐渐转变为坚硬的石灰岩。
此外，所有类型的沉积岩都可能含有**化石**（包括我们提到的由化石组成的岩石，如白垩岩）。这与我们今天观察到的有机残骸埋藏在沉积物中的过程是一致的。
**遗迹化石**也是一个强有力的证据：当我们在页岩中发现陆地动物可识别的化石足迹时，很难不得出结论，我们看到的曾经位于地表，并且足够柔软，能够留下我们今天在泥土中看到的印记。
这些考虑因素也能让我们了解沉积物在哪里沉积：陆地、淡水或海洋。
岩石中的沉积结构，如层理和交错层理，在今天形成于海底的软泥中也能观察到；在沙丘中也能观察到；在潮汐作用形成的波纹中也能观察到，等等。再次，对这些结构的考虑将使我们能够推断，不仅岩石是沉积岩，而且还能推断出它的沉积方式。例如，如果我们发现只能通过潮汐作用形成的沉积结构，那么我们不得不推断我们看到的是固结的近岸沉积物。
此外，我们还可以观察沉积物的形貌模式。例如，当我们看到沉积岩由于它们的结构和化石而被识别为**陆相**（即与陆地有关），并与由于它们的结构和化石而与海洋有关的沉积岩通过一条细长的沉积岩带（由于它们的结构和化石而与**近岸**有关）分开，那么这种观察结果证实了我们对这些岩石的识别，即它们分别为陆相、海相和近岸岩石。另一方面，如果我们发现海相和近岸岩石交替出现，这将倾向于证伪我们的理论。因此，沉积物形貌总是与我们的理论相一致，这支持了我们的理论的正确性。
因此，沉积岩确实是沉积成因的结论是安全的；我们当然也有线索了解它们的沉积方式。
砾岩和角砾岩有时被称为**碎屑岩**；砂岩有时被称为**砂质岩**或**砂岩**；泥岩有时被称为**泥质岩**。
我们称之为碎屑岩的岩石有时被称为**碎屑岩**。
与往常一样，我将在本文中使用一致的词汇；这些术语只是为了方便那些希望继续阅读的读者提供的。