固結

簡介

固結（consolidation）是指鬆散沉積物被壓實、固結成岩的過程。固結可以分為很多種類型，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。

壓固作用是指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、密度增加的過程，是使沉積物石化變硬的主要因素之一。

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。

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。

膠結作用是指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過程。粘結碎屑顆粒的化學沉澱物質稱為膠結物。

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。

常見膠結物類型有：

重結晶作用是指礦物成分借溶解、局部溶解及固體擴散等作用而重新排列組合的過程。

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。