固結作用

指鬆散沉積物轉變為固結岩石的過程。固結作用可以通過許多方式完成。例如，壓固作用、自生礦物形成作用、膠體陳化、結核的形成、重結晶作用、脫水作用等。

基本介紹

• 中文名：固結作用
• 外文名：consolidation
• 學科：岩石學
• 隸屬學科：地質學
• 又名：成岩作用

壓固作用

由於上覆沉積物的靜水壓力而使鬆散沉積物的體積縮小，含水量減少、密度增加的作用稱為壓固作用。壓固作用的強度取決於沉積物的類型及其埋藏深度。如泥質沉積物受壓固作用的影響最大，新鮮軟泥的孔隙度可達90%以上，但其壓固成頁岩後，則孔隙度不足20%。砂和碳酸鹽沉積物受壓固作用的影響則較小。
壓固作用是使沉積物石化變硬的主要因素之一。壓力作用排擠出沉積物中的水分，使之孔隙度降低，密度增大、顆粒間緊密相接觸，因而加大了粒間附著作用，導致沉積物之硬度增加。當靜水壓力達到一定程度時，在沉積顆粒間的接觸部位會發生溶解，這種壓力所導致的溶解作用稱為壓溶作用。如砂岩中某些石英顆粒之間的鋸齒狀接觸界線即是壓溶作用造成的，而且溶解出的SiO₂還可形成碎屑石英的再生加大。石灰岩中的縫合線構造也是壓溶作用造成的。另外，壓力還可改變沉積物中某些片狀、針狀及柱狀礦物或顆粒的排列方向，使之垂直於壓力作用方向排列。如頁岩的頁理及沿頁理方向的易裂性就是由於壓力作用使片狀礦物(粘土礦物、雲母、綠泥石等)平行排列所致。

膠結作用

鬆散的沉積顆粒由化學沉澱物質或其它物質粘結而變成堅固岩石的作用稱為膠結作用。粘結碎屑顆粒的化學沉澱物質稱為膠結物。常見的膠結物有：碳酸鹽質
(方解石、白雲石等)、矽質(石英、玉髓及蛋白石)、鐵質(赤鐵礦、褐鐵礦等)及硫酸鹽質(石膏、硬石膏、重晶石)等。膠結物主要來自粒間溶液和沉積物的溶解產物，通過粒間沉澱和粒間反應等方式形成。此外，充填於碎屑顆粒之間的泥質物質(各種粘土礦物和泥級碎屑物質)，多數是和碎屑顆粒同時沉積的，經壓實後它們對碎屑顆粒也起膠結作用。
在成岩作用過程中，常可出現一種膠結物被另一種膠結物所交代，如矽質和碳酸鹽質兩種膠結物常發生互相交代的現象。膠結作用的結果是使沉積物固結成岩、並減少其孔隙度。

重結晶作用

礦物成分借溶解、局部溶解及固體擴散等作用而重新排列組合的現象稱為重結晶作用。 ，
重結晶作用的強弱取決於物質成分、質點大小、成分的均一性及比重等。礦物顆粒愈小，其表面比愈大，表面能也愈高，愈易發生重結晶作用。因為表面能高的物質都有縮小表面比以增加穩定性的趨勢，故重結晶作用一般表現為晶粒的加大。重結晶的難易與物質成分有關，易溶物質，如碳酸鹽、鹽類等礦物最容易發生重結晶。重結晶的次序，一般是比重大而分子體積小和結晶能力強的礦物先發生重結晶，如黃鐵礦、白鐵礦、白雲石、菱鐵礦、磷灰石等，它們易於形成較大的晶體。
非晶質的膠體脫水陳化、變成結晶質礦物也是重結晶作用的一種形式。如SiO：·nI-I~O膠體陳化形成蛋白石，繼續脫水形成玉髓、直至形成石英晶體，即是最常見的一個實例。
重結晶作用不僅可以使鬆軟的沉積物轉變成為固結的岩石，同時還可破壞沉積物的原生結構構造，形成新的結構構造。如沉積物的顆粒大小、形狀及排列方式等，均可因·重結晶而遭破壞，細薄的層理也可因礦物重結晶而消失。

成岩礦物的形成

在成岩作用過程中，沉積物不僅發生緊密固結的現象，使鬆散的沉積物轉變成堅硬的沉積岩，而且其礦物成分也有顯著的變化，形成許多與成岩環境的物理化學條件相適應的成岩礦物。常見的成岩礦物有自生的石英、長石、黃鐵礦、白鐵礦，海綠石，菱鐵礦、方解石、白雲石、各種粘土礦物、鮞綠泥石、沸石、磷灰石、石膏、硬石膏、天青石、重晶石等。這些礦物在岩石中可均勻分布，也可集結成結核狀、透鏡狀及條帶狀，甚至有些還可形成厚度很大的岩層。成岩曠物的生成方式多種多樣，有的是由同生水中的溶解物質沉澱而成，但大多數成岩礦物是隨著介質條件的改變由原沉積的礦物轉變而成的。如海相石灰岩中的方解石大多是因孔隙溶液中的Mg2+/Ca2+比值降低後，由原沉積的文石或高鎂方解石轉變而成。鐵、錳的高價氧化物也大多是原沉積的礦物，隨著戍岩過程中還原條件的增強，鐵、錳的高價氧化物即逐漸被還原而轉化成低價的鐵、錳的化合物。此外，還有一些成岩礦物是由交代作用形成的，最常見的交代作用是矽化和白雲石化。矽化主要見於碳酸鹽岩中，由SiO,交代碳酸鹽礦物，結果形成燧石結核或條帶甚至成層的燧石岩。
自然界中絕大多數白雲岩都是在成岩階段由白雲石化形成的。