14第五章岩相古地理

第五章岩相古地理沉积相工作方法野外剖面观察（钻井）岩芯观察室内单井沉积相剖面分析室内井间沉积相对比室内地震相分析沉积相平面展布分析－有利储集区带预测“将今论古”的原则和比较地质学研究方法沉积环境、相基本概念沉积环境：物质沉积时的自然地理环境，在物理学上、化学上和生物学上均有别于相邻地区的一块地球表面(R.C.Selley1976)。在划分环境单位时，往往考虑的是上述三个标准中的一个或几个条件。相：古代沉积环境的物质表现，包括沉积环境和沉积特征两个方面的内容。诸如沉积岩体的几何形态、岩石学特征、古生物特征、沉积构造、古流向等均属于沉积特征方面的研究内内容。沉积环境的组成要素（条件、参数）：1）构造条件：包括大地构造条件和所处的沉积盆地的位置。2）自然地理条件：包括地貌单元、动植物发育情况等。3）气候条件：包括温、湿度条件等。4）沉积介质的物理条件：包括介质的类型、运动方式和动能大小。5）沉积介质的地球化学条件：包括介质的的氧化还原电位、酸碱度、含盐度等。1、沉积相（简称相）：可理解为：“沉积环境及其在该环境中形成的沉积物（沉积岩）特征的总和”。2、岩相：反映沉积环境的岩性特征。3、生物相：反映沉积环境的生物学特征。现代沉积相研究的主要内容是：研究沉积物（岩）的形成过程及发生此过程的环境。相模式以相序递变规律为基础，以现代沉积环境和沉积物特征研究为依据，从大量的研究实例中对沉积相的发育和演化加以高度的概括，归纳出带有普遍意义的沉积相的空间组合形式。相模式可作为立体图、平面图、剖面图、相序图和表格等形式来表示。在沉积相的研究中，相模式可起到标准、指南、预测和解释的作用。沉积相分析和岩相古地理各种条件分析中必须遵循一些法则。基本原理相序递变法则沉降补偿原理地层等时旋回对比法则在一连续地层剖面中出现的沉积相排列称为相序瓦尔特相律示意图相序递变有两种基本类型：由于海平面上升(或海进)所形成的退积型相层序，相剖面自下而上由陆相—海陆过渡过相—海相叠覆组成。由于海平面下降(或海退)所形成的进积型相层序，相剖面自下而上由海相—海陆过渡过相—陆相叠覆组成。沉积盆地的沉降和补偿可概括为下述四种情况。沉降—补偿原理快速沉降、快速补偿快速沉降、缓慢补偿缓慢沉降、快速补偿沉降—补偿原理缓慢沉降、缓慢补偿沉积相判别标志颜色岩矿标志粒度概率图C-M图沉积构造古生物特征地化特征测井相地震相砂体位置和特征相层序类型相带组合及上下层接触关系常见沉积环境识别标志及分析1、岩石学标志分析：岩石类型及矿物组合沉积构造沉积岩结构2、古生物与古生态标志3、地球化学标志4、相序递变（沉积层序变化）相序递变（相序）：沉积相特征在时间上和空间上发展变化的有序性。相序递变律：“只有那些没有间断的，现在能看到的相邻的相和相区，才能重叠在一起。”它是相分析应遵循的原则。5、砂体分布及形态标志其它沉积环境识别标志及分析测井曲线及地震相标志区域背景、构造背景分析第一节相标志——一、岩性标志岩性标志颜色岩石类型自生矿物碎屑颗粒的结构填隙物的类型阴极发光原生沉积构造岩性组合及其韵律电测曲线地震信息第一节相标志——一、岩性标志1、颜色——粘土岩颜色分区图颜色是沉积岩最直观、最醒目的标志。按成因可分为继承色、自生色和次生色。继承色：主要取决于碎屑颗粒颜色——碎屑岩继承的母岩的颜色自生色：决定于沉积物沉积及早期成岩过程中自生矿物的颜色继承色和自生色是碎屑岩的原生色，可判断沉积环境红色、黄色反映氧化环境；绿色反映半氧化环境；灰色、黑色反映还原环境。次生色：后生作用阶段或风化作用阶段碎屑岩原生组分发生次生变化，由新生成的次生矿物造成的颜色——不能作为相标志。第一节相标志——一、岩性标志2、岩石类型——岩石类型图与陆源碎屑岩共生的碳酸盐岩、硅岩、蒸发岩、红色岩层具有一定的指向性特定环境中形成的岩石（如浊积岩等）具有良好的指相性。第一节相标志——一、岩性标志第一节相标志——一、岩性标志3、自生矿物（沉积、同生、成岩）鮞绿泥石（暖、浅）、海绿石（冷、深）自生磷灰石、锰结核与隐晶质胶磷矿——海相黄铁矿——深水还原环境高岭石（陆）、伊利石、蒙皂石（海）大量锰结核主要分布在深海和开放大洋洋底环境第一节相标志——一、岩性标志第一节相标志——一、岩性标志4、碎屑颗粒结构粒度参数判别函数粒度概率特征（累积曲线）C-M图颗粒的形态和圆度颗粒定向支撑结构颗粒表面特征第一节相标志——一、岩性标志碎屑颗粒结构之粒度参数第一节相标志——一、岩性标志碎屑颗粒结构之粒度参数概率图一段式以悬浮总体为主，斜率低简单二段式悬浮总体和单个跳跃总体有时有过渡区具冲刷－回流分界点的二段式悬浮总体和具冲刷－回流分界点的两个跳跃次总体三段式悬浮总体－跳跃总体－滚动总体第一节相标志——一、岩性标志碎屑颗粒结构之粒度参数第一节相标志——一、岩性标志碎屑颗粒结构之粒度参数第一节相标志——一、岩性标志碎屑颗粒结构之粒度参数第一节相标志——一、岩性标志碎屑颗粒结构之沉积环境与粒度概率特征特征种类跳跃组分（A）悬浮组分（B）滚动组分（C）主要特征百分含量(%)分选C.T.(φ)F.T.(φ)百分含量(%)分选A.B.混合F.T.(φ)百分含量(%)分选C.T.(φ)A.C.混合风成砂丘97～98很好1.2～2.03.0～4.01～3中等中等4.0～＞4.50～2差1.0～0少跳跃组分含量较高,分选极好海滩50～99很好0.5～2.03.0～4.250～10中好少3.5～＞4.50～50中－1.0～无极限中等跳跃组分含量高,分为二段直线波浪带浅海35～90好很好2.0～3.03.0～4.55～70中等差多3.75～＞4.50～10差0～无极限少三种组分都有,三段直线,以跳跃组分为主河流(河床)65～98中－1.5～－1.02.75～3.52～3.5差少＞4.5变化差无极限少单一悬浮组分天然堤0～30中2.0～1.02.0～3.560～100差多＞4.50～5无常只有悬浮组分,层内有递变现象浊流0～70中差1.0～2.50～3.530～100差多＞4.50～40中差无极限多第一节相标志——一、岩性标志碎屑颗粒结构之粒度参数第一节相标志——一、岩性标志碎屑颗粒结构之粒度参数牵引流重力流总体形态具N－O－P－Q－R－S段的“S”形点群平行于C＝M基线具体特征NO段：滚动颗粒OP段：滚动颗粒与悬浮颗粒混合PQ段：悬浮颗粒为主QR段：递变悬浮沉积为主RS段：均匀悬浮沉积为主点群平均线与C＝M基线距离为Im；Im愈小，反映颗粒分选越好；冲积扇Im远岸和滑塌湖底扇第一节相标志——一、岩性标志碎屑颗粒结构之颗粒定向第一节相标志——一、岩性标志碎屑颗粒结构之支撑结构结构组分胶结物类型胶结类型支撑类型碎屑颗粒填隙物泥质胶结化学胶结基底式孔隙式接触式镶嵌式杂基支撑颗粒支撑超孔隙压力支撑湍流支撑胶结物杂基第一节相标志——一、岩性标志碎屑颗粒结构颗粒之表面结构冰川砂：平行擦痕、丁字痕、贝壳状断口风成砂：风棱石；磨圆度好，弱凸起的脊梁滨海石英砂：高能急流——V形刻痕低能缓流——雁行凹形刻痕成岩作用：压实、溶蚀第一节相标志——一、岩性标志5、阴极发光判断母岩类型及古沉积环境辨别石英岩质岩屑紫色——岩浆岩棕色——变质岩不发光——沉积岩对成岩交代作用定量评价研究石英形成温度并推断沉积后的地质历史第一节相标志——一、岩性标志6、原生沉积构造沉积构造层理交错层理分类沉积环境与层理关系波痕准同生变形构造结核生物成因构造其它表面构造第一节相标志——一、岩性标志原生沉积构造层理确定地层顶底，划分对比地层，恢复地层产状交错层理可确定古水流方向、强度和水深推断沉积环境波痕波痕类型——岩石的形成条件不对称波痕——介质的流动方向浪成波痕——地层的顶底海、湖波痕——平行于滨岸线泥裂、雨痕、晶痕——干旱槽模、沟模、锥模——浊积相渠模、钵模、截切——风暴沉积冲刷—充填——河道沉积主要层理类型第一节相标志——一、岩性标志原生沉积构造第一节相标志——一、岩性标志原生沉积构造沉积环境水流层理特征水流层理方向网状河冲积层槽形层理,呈大倾角伸展单向大型的，分散的（90°）一般指向古斜坡下方，向着砂体延伸方向蛇曲河点砂坝槽形层理,底部高角度,顶端低角度或板状单向、严格分散状（180°）一般指向古斜坡下方，向着蛇曲河砂体排列方向风成砂丘板状、高角度（30°）,特别密集,倾角在底部变缓单向少量分散状(180°）,与古斜坡无关,垂直砂体延长方向三角洲分流河道槽形、板状,底部高角度,中等伸展单向中等分散,向着海的方向,沿着砂体延长方向分流河口砂坝板状、中等角度（＞10°）.顶端高角度,中等伸展单向、放射状,向着海的方向，但受海岸流的影响沿砂体延长方向（呈舌状）河口湾和潮汐水道板状、低角度（10°）,底部高角度,顶部低角度双向（180°）或点状分布,垂直海岸线,沿砂体延伸方向海滩和砂坝板状,低角度向海的一侧（＜10°＝,高角度向泻湖的一侧（＞20°）单向、也可能为双向，通常朝古斜坡下方，但也可能反向，垂直砂体延伸方向浅海陆棚砂板状，特定的低角度较普遍多向或杂乱无章浊流沉积板状或不存在,特定的低角度较普遍实际上很少观察到单向也可能为双向,指向古斜坡下方沿砂体延长方向第一节相标志——一、岩性标志原生沉积构造第一节相标志——一、岩性标志原生沉积构造表22波痕的成因分类及其主要特征名称波脊形态波长波高波痕指数对称性小波痕直线形，波曲形，链形，舌形，菱形4－60厘米0.3－6厘米大于5，多数在8－15不对称大波痕直线形，波曲形，新月形，舌形，菱形0.6－30米0.06－1.5米多数大于15不对称巨波痕直线形，波曲形30－1000米1.5－15米多数大于30不对称或对称水流波痕逆行沙丘直线形0.01－6米0.1－45厘米近于对称对称浪成波痕直线形，部分分叉0.9－200厘米0.3－23厘米4－13，多数为6－7对称浪成波痕不对称浪成波痕直线形，部分分叉1.5－105厘米0.3－20厘米5－16，多数为6－8不对称RSI＝1.1－3.8孤立小水流波痕直线形，波曲形，舌形类似小波痕比小波痕低比小波痕大不对称孤立大水流波痕直线形，波曲形，新月形类似大波痕比大波痕低比大波痕大不对称孤立波痕孤立浪成波痕直线形类似浪成波痕比浪成波痕低比浪成波痕大对称或不对称波浪－波浪干涉波痕变化多端波浪－水流干涉波痕变形多端纵向波痕直线形，平行于水流方向延伸对称或略为不对称干涉波痕横向波痕圆形，垂直于水流方向延伸不对称或对称削顶浪成波痕改造波痕削顶水流波痕双脊，圆顶，平顶等风成波痕直线形，部分分叉2.5－25厘米0.5－1厘米10－50厘米以上不对称第一节相标志——一、岩性标志原生沉积构造第一节相标志——一、岩性标志相层序沉积剖面上各种成因标志有规律地重复出现——沉积作用的韵律性或旋回性。相层序第一节相标志——一、岩性标志7、电测曲线第一节相标志——一、岩性标志电测曲线表49测井相要素幅度低中高形态钟形漏斗形箱形对称齿形反向齿形正向齿形指形漏斗形－箱形箱形－钟形渐变式顶底接触关系突变式加速（上凸）线性减速（上凹）光滑程度光滑微齿齿化单层曲线要素齿中线向内收敛式（内敛式）向外收敛式（收敛式）水平式下倾式上倾式后积式（水进式／退积式）前积式（水退式／进积式）加速均匀减速幅度组合包线类型加积式测井相要素形态组合方式齿形箱形～钟形漏斗形～箱形指形～漏斗形箱形～钟形～漏斗形齿形～箱形～钟形～漏斗形电测曲线的幅度及形态特征是地下岩性特征及其组合的反映，不仅能作为地层划分和对比的标志，也可以用于相分析方面。用高分辨率的倾角测井和反映沉积构造的处理方法所得到的倾角矢量图可划分砂岩中的层理构造。第一节相标志——一、岩性标志测井曲线地层倾角矢量图（diparrowplot）红：倾向相对一致，倾角随深度增加而增加——断层、不整合面、砂坝、河道沉积、礁附近……蓝：倾向相对一致，倾角随深度增加而减小，断层、不整合及水流层理……绿：倾角大小和方向基本一致，反映构造倾角，其某一深度的突然变化为角度不