歷史地質學/沉積岩
本文是對各種沉積岩的簡要介紹。有關沉積物來源、運輸和沉積的更多資訊將在後續文章中介紹；事實上，在本書的其餘部分中，將會有很多內容涉及這些方面。
沉積岩可以分為三大類
- 碎屑 沉積岩是由岩石分解成小顆粒（碎屑）而形成的沉積物形成的。
- 化學沉積岩是由溶解的化學物質從溶解其中的水中沉澱出來而形成的沉積物形成的。
- 生物化學沉積岩是由由死亡生物或死亡生物的組成部分組成的沉積物形成的。
在一些分類方案中，生物化學沉積物被視為化學沉積物的一個子類，但這會帶來一個尷尬的問題，即如何稱呼那些不是生物化學的化學沉積物。因此，我將它們視為兩個不重疊的類別。
在我們回顧主要型別的沉積岩之前，值得一提的是它們變成岩石的過程：這被稱為成岩作用。在某些情況下，例如頁岩，僅僅是壓實，以及由此產生的水分流失，就足夠了。較粗的沉積物，如砂岩，既被壓實，也被膠結，這可以在顯微鏡下觀察到。膠結物是由溶解在水中的礦物沉澱出來的：二氧化矽 和 碳酸鈣 是最常見的膠結物形式，氧化鐵和氫氧化鐵位居第三。
在下面的部分中，我們將列出主要的沉積岩型別。
如上所述，碎屑沉積岩是由預先存在的岩石的破碎塊（“碎屑”）形成的。
礫石被定義為直徑 2 毫米或更大的碎屑。我們應該注意，當地質學家談論圓形碎屑時，他們並不一定意味著它們像球一樣圓，而是僅僅意味著它們的鋒利角和邊緣被侵蝕磨掉了。礫岩是由主要由圓形礫石組成並壓實膠結在一起的岩石形成的。
- 沉積物：圓形礫石。岩石：礫岩。
角礫岩與礫岩類似，只是礫石是稜角狀的：也就是說，它沒有被磨圓。這反映了不同的歷史，因為透過水運輸任何可觀的距離的礫石，或者在海灘上被海浪翻滾的礫石，都會很快磨掉它的角和邊。
- 沉積物：稜角狀礫石。岩石：角礫岩。
砂被定義為直徑小於 2 毫米且大於 1/16 毫米的碎屑。砂岩是被膠結在一起的砂。
- 沉積物：砂。岩石：砂岩。
大多數砂岩是石英砂岩；也就是說，它由石英顆粒組成。這是因為被稱為化學風化的過程溶解了許多構成岩石的礦物，或者，在長石礦物的情況下，將其轉化為粘土，只留下原始岩石中的石英。我們將在後續文章中介紹化學風化過程。
長石砂岩是指含有大量長石礦物的砂岩。這反映了與石英砂岩略有不同的歷史，因為它一定是形成於物理風化（將岩石分解成碎屑的物理過程）占主導地位，而不是其他情況下會將長石礦物轉化為粘土礦物的化學風化。
灰wacke是一種砂岩，除了石英和長石之外，還包含砂粒大小的火成岩或變質岩碎片。關於灰wacke的類似意見也適用於長石砂岩。
粉砂被定義為直徑介於 1/16 毫米和 1/256 毫米之間的碎屑。
術語“粘土”有點模稜兩可。在沉積物的分類中，它被定義為直徑小於 1/256 毫米的顆粒。但是，在礦物學中，粘土是一類礦物（從技術上講，是含水的鋁矽酸鹽）。實際上，這不會造成任何混淆，因為按大小來說的粘土在成分上也將是壓倒性的粘土。
泥岩可以進一步細分為粉砂岩（由粉砂沉積物形成）；泥岩（由粉砂和粘土混合的沉積物形成）；和粘土巖（由粘土沉積物形成）。
- 沉積物：粉砂和/或粘土。岩石：泥岩。
大多數泥岩和粘土巖是層狀的。當它是層狀的時候，它被稱為頁岩。
- 沉積物：層狀泥或粘土。岩石：頁岩。
石鹽，也稱為岩鹽，是一種蒸發巖，由鹽水的蒸發形成。
它可以由鹽水的完全蒸發形成，例如在沙漠鹽灘中可以看到。然而，完全蒸發並不是必要的；只要足夠的水蒸發，以至於剩餘的水無法將所有的鹽溶解在溶液中就足夠了；因此，石鹽也可以在熱環境下的淺海或鹽湖中形成。
- 沉積物：鹽。岩石：石鹽。
硫酸鈣是另一種在鹽水中發現的溶解物質，石膏，與石鹽一樣，通常在幾乎相同的條件下作為蒸發巖形成。
- 沉積物：水合硫酸鈣。岩石：石膏。
溶解的二氧化矽可以從溶解其中的水中沉澱出來，形成燧石。但是，要注意，燧石通常作為生物化學沉積岩形成。
- 沉積物：二氧化矽。岩石：燧石。
碳酸鈣與二氧化矽一樣，可以從水中沉澱出來，形成石灰岩。有時，它會形成稱為鮞粒的小球，這些小球圍繞著沙粒或貝殼碎片形成，然後透過進一步沉澱碳酸鈣膠結在一起；這種石灰岩被稱為鮞粒石灰岩。
- 沉積物：碳酸鈣。岩石：石灰岩。
然而，大多數石灰岩是生物化學沉積岩，由貝殼或珊瑚形成。
大多數石灰岩是由海洋生物的微小堅硬部分形成的，這些海洋生物用碳酸鈣建造它們的貝殼；這些貝殼在海底沉積下來，形成鈣質軟泥。白堊就是這種岩石的一個例子：構成它的微小化石可以在顯微鏡下清楚地觀察和識別。珊瑚礁的堅硬部分有時會完整地儲存下來，形成礁石灰岩。
- 沉積物：碳酸鈣貝殼。岩石：石灰岩。
雖然碳酸鈣是製造貝殼最受歡迎的物質，但一些生物，如矽藻和放射蟲，會用二氧化矽建造它們的貝殼；這些貝殼在海底沉積下來，形成矽質軟泥，當壓實膠結時，會形成燧石。
- 沉積物：二氧化矽貝殼。岩石：燧石。
泥炭是在缺氧條件下沉積的植物材料，因此它不會完全分解。壓力以及深埋帶來的更高溫度可以將其轉化為煤。
- 沉積物：泥炭。岩石：煤。
在上面的部分中，我們主要根據沉積岩的成分對其進行了分類。我們還可以根據它們的沉積方式對其進行分類：例如，風成（由風沉積），或河流（由河流沉積）等等。我們將在後續文章中詳細介紹這些內容。
沉積岩通常具有**層理**，即岩石具有明顯的層狀結構，並且**易裂**，即沿著層間**層理面**更容易分裂。在**交錯層理**岩石中，岩層不是平坦的，而是與水平面成一定角度，這是由於原始沉積物在風或水的作用下形成沙丘或波紋的結果。
右圖顯示了砂岩中一個特別大規模的交錯層理示例。
我們如何識別沉積岩？我們如何識別構成它們的沉積物及其沉積方式呢？
這些問題將在本課程的後面部分逐一解答。目前，我們只簡單地概述一下答案。
首先，這些岩石看起來就像我們預期的那樣，如果沉積物固結成巖。例如，砂岩看起來就像是由沙子組成的：它的大小、成分和顆粒的侵蝕都與我們的觀察結果一致，即我們看到的是被膠結在一起的沙粒。
其次，我們可以鑽探並採集沉積物**岩心**，我們能看到，隨著深度的增加，例如表面的鬆散泥質軟泥如何**分選**成堅硬的泥岩，它們之間沒有明顯的界線。同樣，我們也能看到鈣質軟泥逐漸轉變為堅硬的石灰岩。
此外，所有型別的沉積岩都可能含有**化石**（包括我們提到的由化石組成的岩石，如白堊巖）。這與我們今天觀察到的有機殘骸埋藏在沉積物中的過程是一致的。
**遺蹟化石**也是一個強有力的證據：當我們在頁岩中發現陸地動物可識別的化石足跡時，很難不得出結論，我們看到的曾經位於地表，並且足夠柔軟，能夠留下我們今天在泥土中看到的印記。
這些考慮因素也能讓我們瞭解沉積物在哪裡沉積：陸地、淡水或海洋。
岩石中的沉積結構，如層理和交錯層理，在今天形成於海底的軟泥中也能觀察到；在沙丘中也能觀察到；在潮汐作用形成的波紋中也能觀察到，等等。再次，對這些結構的考慮將使我們能夠推斷，不僅岩石是沉積岩，而且還能推斷出它的沉積方式。例如，如果我們發現只能透過潮汐作用形成的沉積結構，那麼我們不得不推斷我們看到的是固結的近岸沉積物。
此外，我們還可以觀察沉積物的形貌模式。例如，當我們看到沉積岩由於它們的結構和化石而被識別為**陸相**（即與陸地有關），並與由於它們的結構和化石而與海洋有關的沉積岩透過一條細長的沉積岩帶（由於它們的結構和化石而與**近岸**有關）分開，那麼這種觀察結果證實了我們對這些岩石的識別，即它們分別為陸相、海相和近岸岩石。另一方面，如果我們發現海相和近岸岩石交替出現，這將傾向於證偽我們的理論。因此，沉積物形貌總是與我們的理論相一致，這支援了我們的理論的正確性。
因此，沉積岩確實是沉積成因的結論是安全的；我們當然也有線索瞭解它們的沉積方式。
礫岩和角礫岩有時被稱為**碎屑岩**；砂岩有時被稱為**砂質巖**或**砂岩**；泥岩有時被稱為**泥質岩**。
我們稱之為碎屑岩的岩石有時被稱為**碎屑岩**。
與往常一樣，我將在本文中使用一致的詞彙；這些術語只是為了方便那些希望繼續閱讀的讀者提供的。