05沉积环境.

沉积环境和沉积作用第一节沉积相和沉积作用第二节沉积环境的主要识别标志第三节主要沉积环境的沉积特征第四节地层形成的沉积作用1.1沉积环境1.2沉积相1.3相变1.4瓦尔特相律1.5相分析第一节沉积相和沉积环境1.1沉积环境(sedimentaryenvironment)沉积环境指一个具有独特的物理、化学和生物条件的自然地理单元（如河流环境、湖泊环境、滨海环境等）国际二叠－三叠系界线层型剖面（金钉子）－浙江省长兴县煤山D剖面柱状图1.2沉积相(facies)特定的沉积环境的物质表现，即在特定的沉积环境中形成的岩石特征和生物特征的综合。沉积环境在岩性特征上的表现即为岩性相，在生物特征上的表现即生物相。岩性相生物相1.3相变沉积相在横向（空间）上和纵向（时间）上的变化称为相变。1.4瓦尔特相律(相对比原理)(JWalther，1894)“只有那些目前可以观察到是彼此毗邻的相和相区，才能原生地重叠在一起。”相邻沉积相在纵向上的依次变化与横向上的依次变化是一致的，即可以根据相邻沉积相在纵向上或横向上的变化预测其在横向上或纵向上的变化1.5相分析综合地层的岩石特征和生物特征，推断其沉积环境现实主义原理或“将今论古”——现代可见的地质作用和产物，完全可用以说明和研究地质时期的地质作用及其物质纪录（CLyell，1830）莱伊尔提出的现实主义原理是指导沉积相分析的基本原则相标志——反映沉积环境条件的沉积学和生物学特征等第二节沉积环境的主要识别标志2.1物理标志2.2生物标志2.3岩矿地球化学标志2.1物理标志颜色结构沉积构造颜色原生色：继承色：取决于碎屑物质的颜色，如纯石英砂岩——白色；长石砂岩——肉红色。自生色：取决于原生矿物或成岩矿物，如海绿石砂岩。原生色往往侧向稳定次生色：在后生作用或风化作用中形成，如当Fe2+被风化为Fe3+时，岩石成红色。常呈斑点状分布，或沿裂隙、孔洞分布，可以切割层理结构沉积岩结构描述术语1．粒度（单位：mm）0.030.060.250.5241664126256泥粉砂细砂中砂粗砂细砾中砾粗砾细卵粗卵漂砾2．圆度高棱角状→棱角状→次棱角状→次滚圆状→滚圆状→高滚圆状3．分选性分选差→分选中等→分选好→分选很好4．成熟度成熟度低→中等→高5．胶结类型基底式、孔隙式、接触式、镶嵌式机械成因构造流动成因层理构造①水平层理;②韵律层理或互层层理；③平行层理；④交错层理（包括流水、波浪、潮汐、风力成因类型）；⑤块状层理；⑥粒序层理上层面构造①波痕；②剥离线理构造；③流痕构造下层面构造①槽模；②沟模；③跳模；④刷模、锥模、锯齿痕流动成因的其他构造①冲刷面构造；②侵蚀槽构造；③叠瓦构造同生形变与重力作用有关的构造①重荷模；②砂球和砂枕构造；③包卷层理；④滑塌构造液化作用形成的各种泄水构造①包卷层理；②盘状和泄水沟构造；③碎屑岩脉构造；④其他泄水构造沉积介质的拖曳和牵引作用形成的构造①变形翻卷层理；②包卷层理暴露干缩作用形成的构造①干裂；②帐篷状构造撞击作用形成的构造①雨痕；②冰雹痕；③泡沫痕化学成因构造①结核；②晶体石膏、盐等印痕；③冰晶痕；④瘤状构造；⑤叠椎构造；⑥缝合线构造；⑦色带构造；⑧鸡笼网状构造生物成因构造①叠层石构造；②生物骨架构造；③生物扰动构造（弱、中、强）复合成因构造①层状晶洞构造；②席状裂隙构造和斑马构造；③鸟眼构造；④窗孔构造；⑤示底构造；⑥硬底构造表生风化成因构造①蜂窝状构造；②针孔状构造；③疏松状构造等沉积构造指垂直岩层层面方向上由沉积物成份、颜色、粒度及排列方式的不同显示出来的沉积构造可以按形态和成因进行分类交错层理：板状、楔状、波状、槽状交错层理、羽状交错层理等；水流、波浪、潮汐交错层理等水平层理、平行层理、块状层理、均质层理、递变层理、潮汐层理等流动成因构造---层理构造平行层理(D3w浙江长兴)水平层理(T1h浙江长兴)平行层理(D3w浙江长兴)正粒序层理(D3w浙江长兴)板状交错层理(J,东昆仑)层系上下界面近平行。层系厚度稳定呈板状。槽状交错层理Troughlaminations层系的底界面为下凹的槽状冲刷面，细层大致平行于层系的底界面。由不对称的新月型或舌形砂波迁移而成。羽状交错层理(羌塘,J)上下相邻层系的细层倾向相反重叠，呈鱼骨状。滨海双向水流（由涨潮流和退潮流的交替作用形成）。流动成因构造--层面构造波痕(ripplemarke):流水波痕、浪成波痕、风成波痕槽模(flutecast)K,甘肃永登不对称波痕：具陡的背流波和缓的向流波，出现分叉和汇合现象槽模(T，浊积岩,日月山)砂岩层底面的舌状或尖锥状突起物，尖端迎向水流方向准同生形变构造包卷层理滑塌构造泄水构造包卷层理(T,浊积岩，青海同仁)包卷层理：砂岩内由卷曲的细层形成开阔的向斜状。滑塌构造P3浊积岩，青海同仁砂岩层内具倾状“褶曲层”，沿走向追索，几个褶曲的倾状方向一致。2.2生物标志生物形成的沉积构造：生物生长构造生物遗迹构造生物扰动构造生物对环境的指示意义：指示盐度指示水温指示深度指示底质指示水体浊度叠层石生物生长构造叠层石海绵动物（造架生物）苔藓动物（造架生物）生物生长构造生物遗迹构造(遗迹化石)生物对环境的指示意义：指示盐度2.3岩矿与岩石化学标志岩石微相自生矿物岩石化学鲕状灰岩（滇西，P）礁后泻湖相生屑泥晶灰岩（东昆仑）介壳灰岩—介壳滩（巴颜喀拉山TB中的P灰岩滑块）岩石微相自生矿物自生矿物指沉积期或同生期形成的原生矿物，它们通常是沉积介质物化条件的反映。如：海绿石、磷灰石主要形成于浅海沉积环境；石膏、岩盐等蒸发岩类矿物形成于盐度过饱和的干旱气候条件；黄铁矿的出现往往反映缺氧还原的沉积条件。2.4其它标志沉积相的纵向变化序列、横向变化关系及沉积体的空间几何形态在沉积环境恢复中亦可发挥重要作用。曲流河沉积序列（二元结构）第三节主要沉积环境的沉积特征以海平面为标志，地表沉积环境可以分为陆地环境、海洋环境和海陆过渡环境三大类。现代地表沉积环境类型多样且千差万别，但从历史角度看，各种环境的沉积记录的保存潜能大不相同，地史中古地理、古气候、古海洋背景与今天的面貌也有极大差别。曲流河沉积序列河道底部为河底滞留沉积，为砾石层，常具叠瓦排列，整体呈透镜状，与下伏沉积层冲刷侵蚀接触。向上过渡为具大型板状或槽状交错层理的沙坝沉积，以岩屑或长石石英杂砂岩为主。再向上渐变为小型交错层理和水平层理砂岩，。天然堤以细砂至粉砂岩为主，发育小型槽状交错层理及水平层理。泛滥平原以粉砂质和泥质沉积为主，发育均质层理或水平层理、泥裂和雨痕。洪水冲溢天然堤形成的决口扇沉积，以粉砂岩为主，小型波纹交错层理发育，常见生物逃逸迹。当蛇曲发展促使河流改道，就会形成废弃河道和牛轭湖。牛轭湖最终被淤塞形成泥炭沼泽沉积，呈透镜状夹于河流沉积序列中。海洋环境现代海洋约占地球表面积的71%，在地史时期海相地层分布广泛，因此是地史沉积学分析的主要对象。根据海水深度和海底地形，海洋环境可分为滨海（浪基面以上）、浅海（浪基面至200m水深，或称陆棚或陆架）、次深海（一般为200－1000m水深，包括大陆斜坡和陆隆）和深海（水深大于1000m，深海平原）几个带。现代珊瑚礁（澳大利亚）二叠纪礁灰岩（造架生物以海绵动物、苔藓动物为主；青海花石峡）生物礁是一种特殊的浅水碳酸盐沉积体:岸礁、障壁礁（或堡礁）。生物礁以骨架岩、粘结岩和障积岩为主。生物礁一般分三个相带：礁核相、后礁相、前礁相。4.1纵向堆积作用4.2横向堆积作用4.3生物筑积作用4.4旋回沉积作用和非旋回沉积作用第四节地层形成的沉积作用纵向堆积作用：是指沉积物在水体中自上而下降落，依次沉积在沉积盆地底部的沉积作用。形成“千层糕式”的地层。地层特征：时间界面与岩性界面是平行或基本平行的。4.1纵向堆积作用Steno’sstratigraphicaxioms原始水平性原理(Principleoforiginalhorizontality)认为沉积作用所形成的岩层沉积时是近于水平的，而且所有的岩层都是平行于这个水平面的。原始侧向连续原理(principleoforiginallateralcontinuity)认为沉积地层中的岩层在侧向上是大规模连续的，或者延伸到一定的距离逐渐尖灭。地层叠覆原理(principleofsuperposition)认为沉积地层的原始状态自下而上是从老到新的。硅藻土（山东临朐三旺,E）纵向堆积作用“千层糕式”的地层附合Steno的地层学三原理：原始水平性原理原始侧向连续原理地层叠覆原理横向堆积作用是指沉积物的颗粒是在介质搬运过程中沿水平方向位移，当介质能量衰减时沉积下来的。如曲流河河道侧向迁移形成的侧向加积作用、河流作用为主的三角洲与海滩、障壁沙坝的进积作用以及滨岸沉积的退积作用等。地层特征：地层时间界面和岩性界面不一致或斜交的。穿时普遍性原理：在所有横向堆积作用过程中形成的岩石地层必然是穿时的。4.2横向堆积作用横向堆积作用（河流侧向加积）生物筑积作用：指造架生物原地筑积而形成地层的作用方式。4.3生物筑积作用地层特征：地层一般呈丘状隆起，岩层多具块状构造。在形式上，可以表现为侧向迁移或垂向加积。海退或区域上升阶段海面初始海平面最终海平面侧向加积海平面稳定阶段礁礁后和泻湖沉积侧向加积海面礁生长速度与海平面上升保持均衡礁泻湖礁最终海平面初始海平面向加积（据Langman.1981）(a)(b)(c321123123123海平面3213293垂1)海平面下降过程中（图c)，生物礁为了维持正常生长必须保持适当的水深，因此生物礁必然向深水地区迁移，形成侧向加积。2)海平面稳定阶段（图b），生物礁为了维持生存，也必然向深水地区迁移形成侧向加积。上述两种情况形成的岩性界面和时间界面都是不一致的。3)海平面上升阶段（图ａ），生物礁为了维持自身生存，必然向上生长，从而形成垂向加积。此时，地层的岩性界面和时间界面一致。生物筑积作用海平面下降海平面稳定海平面上升4.4旋回沉积作用和非旋回沉积作用旋回沉积作用：指在一定的沉积环境中由于环境单元的变迁，或在一定的沉积作用过程中由于作用方式的变化导致地层的沉积单元规律重复的沉积作用。否则为非旋回沉积作用。旋回沉积作用形成地层的旋回性结构湖相旋回层(K,甘肃永登)