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沉积环境和沉积相EnvironmentsandFaciesofDeposition第六章碎屑岩沉积环境教学点：掌握沉积相与沉积环境参数掌握碎屑岩的沉积环境分类了解主要碎屑岩沉积环境的特征第一节环境参数与沉积环境分析方法几个概念沉积环境在物理上、化学上和生物上均有别于相邻地区的一块地球表面（R.C.Selley,1970）沉积相一定沉积环境的物质表现。相是能表明沉积条件的岩石特征和和古生物特征的有规律综合，是沉积物形成条件的物质表现•自然地理环境–环境是从地理学中引进来的概念，地理学家把地球表面划分为若干不同的地理景观单位，包山脉、河流、湖泊、沙漠、海洋等。这就是自然地理环境。•沉积环境（DepositionalEnvironment）–沉积学者所研究的是物质沉积时的自然地理环境，称之为沉积环境。–按照R.C.Selley（1976）的概念，沉积环境乃是“在物理学上、化学上和生物学上均有别于相邻地区的一块表面”。–在物理、化学和生物上均有别于相邻地区的发生沉积作用的地球表面。物理学的介质动力条件：沉积介质性质（水、大气、冰川）；流体的流动性质（流水、波浪、潮汐、风）；流动速度、方向和稳定性；流体密度和能量，水深等其他气温、雨量、湿度等化学的沉积介质的pH、Eh、盐度等生物的包括动物和植物两方面沉积环境参数相（Facies）Sedimentaryrocksorrockcharacteristicswhichindicateaparticulardepositionalenvironment相（Facies）•相（沉积相）–特定沉积环境之下沉积作用产物的总和•沉积作用产物–岩相（Lithofacies）–一定沉积环境中形成的岩石或岩石组合，它是沉积相的主要组成部分–生物相（Biofacies）–相在生物学的综合表现–痕迹化石沉积岩相（Ichnofacies）–Mostlikelytodirectlycoincidewiththelithofaciesidentified岩相（Lithofacies）•Lithofaciesdescriptionsshouldinclude–Grainsize–Composition(minerals,rocks,othersedparticles)–biogeniccontent(ooids,peloids,shells,plantremains,etc...)anditsphysicalcondition–Sedimentarystructures–Dimensions(particularlythickness)沉积模式（FaciesModels）•波特和裴蒂庄（1963）–“沉积模式实质上是描述了再现的沉积作用的面貌”•沃克（1978）–沉积模式乃是对沉积特征的一种全面的概括。包括两方面：一是其特征的概括，二是对其形成机理的概括。因此，模式是具有解释性的，可以用文字、公式或各种图件表示•古代沉积作用面貌再现，加以典型化和模式化相模式的作用•对环境的概括作用•比较目的–标准的作用•进一步观察–提纲和指南的作用•所代表的水动力学解释–基础的作用•新的地质区–预测的作用2沉积环境分析和识别标志沉积环境分析（相分析）通过研究沉积体的形态和模式对沉积剖面进行对比分析配合沉积岩的成因标志分析结果（包括生物的、化学的）最终得出相分析单位沉积时的古环境沉积环境的识别标志•沉积岩石学标志•岩石类型和矿物成分•原生沉积的自生矿物→沉积环境•重矿物组合→来源区母岩性质•岩石类型→一定程度上指示沉积环境，反映沉积盆地的构造状况和古气候条件•沉积岩结构•杂基含量、粒度分布特征→流体性质•沉积构造•各类层理和层面构造→介质动力条件和流体性质、古流向沉积环境的识别标志•古生物标志–自然地理环境–水深、盐度、浊度•地球化学标志–岩石或生物介壳中的微量元素、同位素等砂岩的QFL环境关系图其他环境分析方法•沉积岩体产状及岩相分布特征–一般陆相和过渡相沉积的产状不稳定，而海相沉积较稳定•剖面层序（沉积层序）分析–综合研究岩性、粒度、沉积构造在剖面上的变化序列–不同沉积环境的产物在剖面上的变化序列是不一样的瓦尔特相律（Walther'sLaw）Theverticalsuccessionoffaciesinastratigraphiccolumnthroughtimecorrespondstoalateralmigrationofthosefaciesoverspace(alsoreferredtoasspace-timesubstitution).相序连续性原理（相序递变规律）只有在横向上成因相近且紧密相邻而发育着的相，才能在垂向上依次叠覆出现而没有间断Transgression(Onlap)Regression(Offlap)相分析的一般工作•野外研究–按精度要求布置控制性岩相分析剖面–逐层描述岩石的基本特征–收集物理的、化学的和生物的成因标志，并划分出微相•室内分析–薄片鉴定–化学分析–确定微相-亚相-岩相类型–建立地方性沉积模式3.沉积相的分类沉积相的分类以沉积环境中占主导地位自然地理条件为主要依据结合沉积岩特征及其他环境条件进行具体划分沉积相的分类•沉积相还可根据沉积岩原始物质的不同，分为碎屑岩沉积相和碳酸盐岩沉积相•碎屑岩沉积相–以砂、粉砂、粘土等碎屑物质为主，沉积介质以浑水为特征，岩性以碎屑岩为主•碳酸盐岩沉积相–以化学溶解物质（尤以碳酸盐物质）为主，介质以清水为特征，岩性以碳酸盐岩为主Reading,H.G.(Editor),1996.SedimentaryEnvironments.Processes,FaciesandStratigraphy.Blackwell,Oxford,688pp.沉积条件复杂，沉积物多样，时间和空间上相变快沉积介质：水、大气和冰川；介质动力条件：单向流水为主，风、冰川和波浪沉积物：碎屑岩为主，自砾岩到泥岩均有，而碳酸盐岩及其它内源岩相对较少。大陆沉积区距物源区较近，与母岩关系密切，搬运不远，故不稳定组分较多生物化石：陆上动物、淡水动物和植物，大量植物是大陆环境所特有沉积环境：冲积环境最常见，其次湖泊环境，再次为沼泽、沙漠、冰川环境大陆环境的一般特征冲积沉积环境与冲积相FluvialEnvironmentsandFacieslongitudinalprofile:Velocityhighestatstreammouth季节性河流河流类型辫状河(BraidedRiver)河身不固定，具有分叉聚合现象，河床较平直，坡降较大，发育心滩，冲积扇、河流上游及三角洲平原蛇曲河(MeanderingRiver)河身比较固定，河床弯曲，侧向迁移明显，河床被降较小，发育边滩，主要出现在河流下游平直河(MeanderingRiver)冲积沉积环境河流环境地貌及河流相河流由河道和河漫滩两部分组成河道中的主要地貌单元是边滩或心滩河漫滩是洪水期间河水漫出河道所形成的包括天然堤、决口扇、河漫平原及河漫湖河道废弃后则可形成牛扼湖(或称废弃河道)冲积沉积环境河流相•河道亚相河床滞留沉积边滩沉积（点砂坝沉积）心滩沉积（河道砂坝）•河漫滩亚相天然堤沉积决口扇沉积洪泛盆地沉积•废弃河道亚相（牛轭湖亚相）河床滞留沉积从上游搬运的以及就地侵蚀来的物质，细粒被冲走，粗粒物质被留下成为滞留沉积成分以陆源砾石为主，成分复杂，有少量泥砾,砂很少，有时有硅化木。砾石呈叠瓦状排列，一般厚度不大，常成透镜体位于河道深水处垂向上位于河流沉积剖面最底部，向上渐变为边滩或心滩沉积冲积沉积环境(河道)河床滞留沉积•概念–粗粒物质在河床底部的滞留沉积•沉积物特点–沉积物组成：砾石为主，成分复杂，可有少量泥砾和硅化木–构造特征：滞留沉积的底部常发育冲刷构造，砾石呈叠瓦状排列；向上砾石逐渐变细–产状：透镜体状边滩沉积（点砂坝沉积）边滩沉积（点砂坝沉积）•沉积物以砂为主，混有砾、粉砂和粘土，常含有植物树干和碎片。粒度向上变细•构造以板状交错层理为多，也见平行层理和槽状交错层理。边滩上部常出现砂纹层理•砂体几何形态呈板状心滩沉积（河道砂坝）心滩沉积（河道砂坝）•沉积物特征–沉积物比边滩粗，常为砾石和粗砂，有时夹细砂和粉砂层。岩石成熟度低•构造–以大型槽状交错层理为特征，也有板状交错层理和平行层理，有时还有逆行沙波交错层理；心滩顶部可出现沙纹层理•产状–透镜状，横向变化大边滩沉积蛇曲河所特有河流迁移和弯曲过程中在河弯内侧侧向加积物沉积物以砂为主，混有砾、粉砂和粘土；沉积物粒度取决于河流的水动力条件；沉积物成分复杂，成熟度低，常含植物干和碎片。以大型交错层理为主，尤其以板状交错层理最发育，还有平行层理及槽状交错层理。边滩上部可出现沙纹层理。垂直剖面中，自下沉上层理规模变小、粒度变细边滩沉积砂体几何形态呈板状，厚度取决于河流大小及侧向迁移规模冲积沉积环境(河道)心滩沉积辫状河发育心滩，心滩沉积物比边滩粗，常为砾石和粗砂，有时常夹细砂和粒砂层，岩石成熟度更低层理以大型槽状交错层理为特征，也有板状交错层理及平行层理，有时还有逆行沙波交错层理心滩顶部可出现沙纹层理心滩沉积砂体呈透镜状，横向变化大底冲刷发育，常见流槽和凹坑形态呈板状，厚度取决于河流大小及侧向迁移规模冲积沉积环境(河道)曲流河沉积的标准垂向模式辫状河沉积的标准垂向模式天然堤沉积（Natural-leveedeposits）•概念–洪水期河水漫越河岸时所携带的沉积物堆积而成•特征–沉积物主要为粉砂和泥，两者常呈互层；泥质层可含植物碎片–发育水平层理、沙纹层理。常发育干裂、虫迹等构造•形态–断面呈三角形，向河道一侧陡，向河漫平原一侧变缓决口扇沉积决口扇沉积（Crevasse-splaydeposits）•概念–洪水冲决天然堤时在靠洪泛平原一侧形成的扇形沉积•特点–沉积物比天然堤沉积粗，主要为细砂和粉砂–沙纹层理发育，局部发育交错层理，爬升波痕层理等–形态：平面上为扇状，剖面为透镜状洪泛盆地（河漫湖）沉积（Flood-basindeposits）•河道天然堤以外的最低的部分•特点–沉积物以细粉砂和粘土组成；干旱时见Ca质、Fe质结核–块状构造为主，偶见水平层理；泥裂等–分布较广，呈面状分布天然堤、决口扇、洪泛盆地沉积三相常不易区分，总称为河漫滩亚相或洪泛平原沉积。废弃河道亚相（牛轭湖亚相）•沉积物–既有侧向加积的砂质物，又有垂向加积的粉砂和泥质，有时富含有机质。•构造–一般无层理。有时有沙纹层理和水平层理河流沉积层序蛇曲河侧向迁移形成垂向剖面具粒度向上变细层序。下部为河道沉积，亦称河流底层沉积或河流下部族迴沉积，它包括河床滞留沉积和边滩沉积上部旋回为河漫滩沉积，也称河流顶层沉积或河流上部旋回沉积，它是由堤岸、决口扇、洪泛平原沉积等组成河流沉积旋回的底部往往为一冲刷面冲积沉积环境(河漫滩)第六章碎屑岩沉积环境第一节环境参数与沉积环境分析方法第二节大陆沉积环境第三节三角洲沉积环境第四节海洋陆源碎屑沉积环境第二节大陆沉积环境冲积沉积环境河流相冲积扇相湖泊沉积环境冲积扇相一般特征由洪水将沉积物从山区带出，在山口的山麓地带因坡降减小堆积而成，主要分布于干旱或半干旱气候区平面上呈扇形，轴向剖面呈下凹状，横向剖面呈上凸状。扇体半径几百米到几百公里可以一系列冲积扇体衔接或重叠在一起，组成冲积扇体系表面有河道，扇顶只有一、二条主河道，在扇中和扇缘则分支成辫状河；河道下切较深，但多半为暂时性河道;河道之间为树枝状浅水沟;扇缘可发育有湖泊或干盐湖冲积扇上洪水流性质主要为牵引流，当物源区有大量泥质供给时可出现泥石流冲积扇相沉积相特点沉积物以砾岩、砂砾岩和砂岩为主，夹有粉砂岩和泥岩；分选不好，当存在泥石流沉积时，泥、粉砂、砂砾混杂堆积筛积物是冲积扇沉积所特有，这是一种呈舌状的砾石沉积分选较好，砾石之间可充填有砂冲积扇沉积物一般不具成层性，垂向上粗细频繁交替，层间界面不明显；层内是无分选的砂砾层；有时可见大型交错层理、平行层理及递变层理冲积扇的古流向