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泥土变成岩石需要多长时间?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-08-06 19:30:24

答案取决于几个因素,尤其是成岩作用的程度,因此,我首先要区分成岩作用的程度。成岩作用,即松散沉积物转变为固体岩石,主要包括两个过程:压实作用和胶结作用。早期成岩作用只涉及胶结作用,发生在沉积后不久。胶结作用是指在沉积物孔隙空间中,盐与存在于孔隙空间中的水分离而形成晶体。这些晶体可能由沉积物中已经存在的矿物质组成,也可能由以前不存在的新矿物质通过循环的海水或地下水带到沉积物中。典型的早期成岩胶结矿物是方解石。

中间成岩作用通常在沉积物下沉到一定深度后才开始。随着静岩压力的增加,沉积物的压缩和排水程度或大或小,这取决于材料和粒度。因此,粘土沉积物比沙子更容易压实。由于压力,压力溶解(Riecke原理)发生在晶界,动员额外的材料进行胶结。通常情况下,这种物质会立即在邻近的孔隙空间中再次沉淀。因此,疏松的沙子逐渐变成了坚固的砂岩,粘土变成了泥岩。

但这并不是岩石成岩史的结束。只要岩体一方面不受风化侵蚀作用的影响,另一方面不受变质作用的影响,成岩作用就可以在任何时候反复发生,改变岩石(晚期成岩作用)。这些特殊的成岩现象的例子有:某些石灰岩中溶解的二氧化硅形成燧石结核,或动植物遗骸形成化石。

当沉积厚度达到——75°C(主要取决于埋藏深度)时,中期成岩作用就开始了。这是特别重要的,因为微生物的活动几乎完全停止(这对石化速率也很有趣,因为这样微生物对软组织的衰变也会急剧减慢)。为了估计一个时间框架,我们可以研究在所有海洋条件下沉积速度较慢的广泛沉积物,仅来自浮游生物的生物成因远洋沉积物,其堆积速度最多可达200米/百万年(myr)。

在深海钻探项目期间取心的80个地点中,在平衡条件下,通过地热测量确定的临界温度平均达到略高于2km的深度。因此,中成岩作用的开始时间可推算为10 myr左右。解决这一问题的另一种方法是分析深海硅质沉积物,它们显示出强烈的,因此很容易测量的变化,从无定形生物成因蛋白石通过成岩作用到微晶蛋白石。这种硅质成岩作用在低温(<30°C)时消耗>35 myr,在中等温度(35 - 55°C)时大约消耗3 myr,在高温(>55°C)时发生得快得多。由于必须将软泥积累达到给定温度范围的时间添加到这些值中,因此必须添加>5 myr以达到中等温度,>7.5 myr以尽可能高的沉积速率达到55°C(尽管硅软泥可能无法达到与碳质深海沉积物相同的沉积速率)。

深海沉积物中硅质成岩作用的温度-时间关系及其热历史和模拟意义,通过对海洋钻井项目和深海钻井项目现场的调查,确定了温度与时间的关系。因此,中等成岩作用开始的时间范围>10 myr对远洋沉积物似乎是一个现实的估计。这忽略了一个事实,即在远洋沉积物中测量的温度梯度比在陆源沉积物中测量的温度梯度要小一些:

海底正声速梯度的存在在水声研究中具有重要意义;尤其是在将能量折射回水团中。在对当前有关成岩作用知识的广泛综述中,我们给出了强成岩作用的估计:

硅质软泥的深度、时间(即沉积年龄)和成岩作用强度之间的以下关系表明,生物成因蛋白石到石英的完全成岩作用需要不留下蛋白石>100 myr。

泥土变成岩石需要多长时间
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