第二章-沉积相及岩相古地理

第二章沉积相及岩相古地理2008-4-92第一节沉积相的有关概念1.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。2.沉积相是沉积物的岩性特征、古生物特征及其形成环境特征的综合。是特定环境的物质表现。如浅海珊瑚礁灰岩。2008-4-93沉积相的有关概念3.岩相反映一定沉积环境的岩性特征。如石灰岩相反映一种水浅清澈的沉积环境。4.生物相反映一定沉积环境的生物特征。如笔石相反映一种水流不畅的海湾环境。2008-4-94沉积相的有关概念5.相变同一时期，不同地区，反映沉积环境的岩性特征、生物特征的变化。同一地区，时代不同的地层，由于环境伴随时间的纵向变化所产生的地层的岩性特征、古生物特征的纵向变化叫做相演变。由相演变形成的沉积相在纵向上的连续叠加，就构成相序。2008-4-95CarbonatefaciesShalefaciesSandstonefaciesShale&coalfacies2008-4-96在连续沉积的地层中，相邻沉积相在纵向上的依次变化和在横向上的依次变化是一致的，这就是相对比定律也称相律或瓦尔特定律。2008-4-97沉积相的有关概念6.相分析对地层中的沉积特征进行综合分析，确定沉积相，恢复沉积环境条件。命名：沉积环境＋岩石＋相如浅海砂岩相、湖泊泥页岩相。将今论古的现实主义原则。2008-4-98第二节沉积环境的主要识别标志——颜色原生色——它是指沉积岩在沉积和成岩过程中形成的颜色。煤系地层中炭质页岩的黑色——沼泽环境。油页岩的黑褐色——深水还原环境。浅色——浅水动荡氧化的环境。红、紫红、棕红等颜色——气候干燥炎热氧化环境。2008-4-99沉积环境的主要识别标志——沉积物结构粒度粗、圆度高、分选好、颗粒支撑的岩石——能量较高的沉积条件。粒度细、磨圆度低、分选差的岩石——较低能的水体中。2008-4-910沉积环境的主要识别标志——岩矿标志有些矿物和岩石在特定条件下形成——指相意义。例如，海绿石和鲕绿泥石是海相沉积标志;鲕状赤铁矿多数形成在水体动荡较浅的浅海环境；磷块岩的出现指示水深30m到300m左右的海洋环境；石膏、岩盐等是滨海泻湖和内陆盐湖在干旱气候条件下沉积的；鲕状灰岩形成于温暖动荡碳酸钙饱和的浅海中；竹叶状灰岩是在温暖滨海环境中形成的；礁灰岩则是在温暖的，含盐度正常的，清澈的浅海中形成的。纯净的石英砂形成于浅水高能条件。2008-4-911沉积环境的主要识别标志——原生沉积构造泥裂、雨痕、食盐假晶是暴露环境的标志。水平层理一般反映深水静水环境；微细的纸状水平层理是静水湖泊或冰川湖泊沉积的重要标志波痕。交错层理是水流、波浪和风形成的。递变层理：浊流沉积块状层理：1.迅速沉积2.底栖生物的扰动2008-4-9122.层理的基本类型板状层理楔状层理槽状层理•（1）水平层理•（2）波状层理•（3）交错（斜）层理•（4）递变层理•（5）透镜状层理•（6）韵律层理2008-4-913板状交错层理层系界面彼此平行。顺水流方向倾斜；纹层内常呈下粗上细的粒度变化，有的纹层向下收敛。河流沉积中最典型。2008-4-914楔状交错层理层系之间的界面为平面，但不互相平行。层系厚度变化明显呈楔形：垂直水流或平行水流方向层系间常被此切割，纹层的倾向及倾角变化不定。常见于海、湖浅水地带和三角洲沉积区。2008-4-915槽状交错层理层系底界为槽形冲刷面，纹层在顶部被切割；在横剖面上．层系界面是槽状，纹层与之一致也是槽状；在顺水流的纵剖面上，层系界面呈弧状，纹层向下倾方向收敛并与之斜交。大型槽状交错层理层系底界冲刷面明显，底部常有泥砾，多见于河流环境中。2008-4-916沉积岩中的风成交错层理2008-4-917交错层理2008-4-918湖相的水平层理2008-4-919递变层理又称粒序层理，是由粒度的有规律的变化形成的。其特点是由底向顶粒度逐渐变细，最后变为泥质沉积物。2008-4-920同一层内碎屑颗粒粒径向上逐渐变细。若从下向上逐渐变粗者，称为反递变层理。递变层理2008-4-921递变层理2008-4-922对称波痕的形成与不对称波痕的形成2008-4-923浪成波痕、流水波痕与风成波痕2008-4-924浪成波痕2008-4-9252.泥裂2008-4-926现代干裂页岩中的干裂泥裂2008-4-9273.滑塌构造滑塌构造：水下斜坡上未固结的沉积物，在重力作用下发生滑动而形成的变形构造称为滑塌构造。多见于大陆斜坡较深水沉积物中，滑动使原生层理强烈摆皱、变形、断错。可作为识别浊积岩或沉睡碳酸盐的重要标志。2008-4-928沉积环境的主要识别标志——古生物标志珊瑚、腕足类、头足类、棘皮类、放射虫，以及已灭绝的古杯类、三叶虫、软舌螺、笔石、竹节石、菊石、牙形石、层孔虫等都是典型的海洋生物。陆生爬行动物，哺乳动物和陆生高等植物化石的地层是在大陆环境中形成的。大量植物化石、昆虫化石的煤系地层是在沼泽环境中形成的。2008-4-929有浮游生物化石无底栖生物化石的地层是在深水且底部缺氧的环境中形成的。完整的古生物化石，说明水动力条件较弱，相反说明水动力条件较强。2008-4-930第三节沉积相类型及其特征一、海相沉积的主要特征地球表面可以划分为海洋和陆地两部分。根据海水深度、海洋环境可进一步划分为滨海沉积环境、浅海沉积环境、半深海和深海沉积环境。海洋环境分带图2008-4-931海洋环境分带陆缘海陆表海2008-4-932大洋中脊大洋盆地海沟大陆坡大陆架滨海带大陆2008-4-933海洋环境分带2008-4-934（一）滨海沉积滨海区是位于高涨潮线和低退潮线之间的地带，其宽度随沿岸地形坡度而变化。2008-4-935滨海次一级环境示意图2008-4-936(一）滨海沉积1.海岸砂波浪作用为主。以陆源碎屑为主，主要是砂岩。最常见的是海岸砂，主要由细至中粒砂组成，分选和磨圆度均较好，常具缓斜的交错层理和拍岸浪波痕，化石稀少。常见垂直于层面的生物潜穴、生物碎屑和植物碎片。砂坝2008-4-9371沙嘴2沙坝3泻湖4三角洲5潮坪6波筑台7泥炭层2008-4-938(一）滨海沉积2.潮坪沉积潮汐作用为主。砂、泥岩沉积，以及碳酸盐岩沉积。沉积物中可有完整化石。（1）平面上构成潮上泥坪、潮间砂——泥混合坪和潮下砂坪的沉积系列。由陆向海沉积物由细到粗的变化——重要鉴别标志之一2008-4-939（2）滨海碳酸盐主要是泥屑灰岩，在干旱地区发育有白云岩、石膏等。叠层石及鸟眼构造是滨海碳酸盐的重要特征。2008-4-940潮上带，泥岩发育泥裂、陆生动物的足迹、爬痕，砂岩中可有波痕、雨痕等构造特征，可能有陆生动植物化石和海生动物化石共同保存的特征。潮间带，是双向流水波痕和双向交错层理，无完整化石。潮下带，沉积物表面常见浪成波痕，可以有完整化石保存。2008-4-941（二）浅海浅海区是最低退潮线到海深200m之间的地带。根据海水深浅又分为亚浅海区和深浅海区。浅海区上部亚浅海区(水深0——50m)，相当潮下带。2008-4-942亚浅海区由于簸选作用，沉积物主要是粗粒的，且分选性和磨圆度均较好。如石英砂或砂屑灰岩、鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩等。生物大量繁殖，化石丰富，可有生物礁的形成。常有波状层理或平缓交错层理。2008-4-943珊瑚礁和礁上的海蚀凹槽2008-4-944深浅海区沉积物主要是细粒的，如页岩、或泥灰岩、泥屑灰岩，或它们的互层。一般具水平纹或波状层理。含较完整的底栖生物化石以及浮游、游泳生物化石。学生总结规律2008-4-945（三）半深海、深海沉积半深海区主要分布在大陆斜坡上，这里有海底峡谷，其中常有巨大的角砾堆积。深海区主要有浊流沉积和远洋盆地沉积。2008-4-946大陆斜坡与浊流沉积模式2008-4-947浊流的形成环境2008-4-9481．浊流沉积浊流经由海底峡谷把浅海中堆积的大量碎屑物质搬运到深海区沉积，形成浊积扇。韵律结构：粗粒——细粒，每个层序一般仅厚十至几十厘米，但整套岩系往往厚达几百米，甚至几千米，横向延伸几公里到几百公里。岩性单调、厚度巨大。有时会有深水浮游生物化石与浅海底栖生物化石共同保存的特点。复理石建造2008-4-949浊流形成的递变层理2008-4-950鲍马序列2008-4-9512．远洋沉积以远洋泥(生物残骸含量＜30％)和生物，半深海和深海软泥(生物残骸含量＞30％)为主。钙质软泥——含有孔虫等生物软泥。褐色软泥——主要由褐色粘土组成。硅质软泥——含硅藻和放射虫。2008-4-952二、陆相沉积的主要类型及其特征主要特征1.环境复杂，沉积类型多。2.相变大3.多为碎屑岩和粘土岩。4.一般分选和磨圆较差，层理多种多样。5.含陆生动植物及淡水动物化石。2008-4-953（一）风化壳(残积相)风化壳——由风化作用形成、分布于大陆表面的风化产物所组成的不连续薄壳。残积物——岩石经风化作用所产生的碎屑和化学风化的残余物质堆积在原地形成。基岩的风化带是由许多不同成因的残积层组成。残积物——残积相——风化壳铁、铝、镍、锡等。2008-4-954完整的风化壳剖面从下到上可分为以下几层风化壳示意图4土壤。3残积层2为半风化岩石碎块组成的半风化层1基岩2008-4-955风化壳的形成受母岩性质、地形、气候的影响。地形高差大，不易形成风化壳，地形越低平，风化壳越易残留原地。不同的母岩形成的风化壳常不相同，花岗质岩石风化的最终产物是铝土矿和石英；而铁镁质岩石风化的最终产物是褐铁矿，其风化壳常形成铁帽。2008-4-956（二）山麓堆积山麓带——高山与其毗连的低山或平原之间。山间河流在出山口形成冲积扇主要是由砾、砂等粗碎屑物组成，分选差、无层理、呈块状构造，厚度巨大。横向上相变大，一般扇顶沉积物最粗，两侧和前端变细。2008-4-957（三）河流沉积河流水系在大陆上广泛分布，可分为山间河流和平原河。山间河流沉积以砾岩为主。流速大、切割深。出山口处形成以碎屑岩为主的冲积扇。一般无化石。2008-4-958（三）河流沉积平原河流以砂岩、粉砂岩、泥岩为主。平原河流的特点是流速小，河谷宽，河曲发育，经常改道。2008-4-959（三）河流沉积——曲流河沉积1.河床沉积（河流底层沉积）：包括河床滞留砾石沉积，边滩（点砂坝）及心滩（河道砂坝）的砂岩沉积。在河流沉积的连续剖面上，河床滞留砾岩常位于底部，向上逐渐过渡为砂岩的边滩或心滩沉积。河床沉积的砂砾圆度分选较好，具单向斜层理无动物化石。2008-4-960（三）河流沉积——曲流河沉积河漫滩沉积（河流顶层沉积）：包括天然堤、决口扇和牛轭湖、沼泽等泛滥平原沉积物。主要是细砂岩、粉砂岩和泥岩，具水平或微斜层理。可见植物和动物化石。河流经常改道，河床沉积物与河漫沉积物常会叠加。2008-4-961泛滥平原与曲流河沉积环境图2008-4-962（四）湖泊沉积淡水湖泊沉积物主要是细砂岩、粉砂岩和粘土岩，化学成因的石灰岩、泥灰岩和介壳灰岩、油页岩等。具水平层理，仅在滨湖区可见交错层理、波痕、泥裂、生物足迹和爬痕。淡水生物化石丰富，有双壳类、腹足类、介形虫、淡水鱼类和两栖类。在湖岸地带植物、昆虫和其他陆生脊椎动物也很多。2008-4-963（四）湖泊沉积在湖水较深、湖底平静缺氧的还原条件下，形成含黄铁矿的黑色生油泥岩，滨湖区的砂岩为重要的储油岩系。湖泊沉积常有自滨湖到湖心的分带现象：滨湖区的砂岩岩带。浅湖区的细砂岩、粉砂岩和粘土岩带。深湖、半深湖区的粘土岩、泥灰岩、石灰岩、油页岩带。生油层2008-4-964（四）湖泊沉积咸水湖沉积物以粉砂岩、粘土岩为主，常有盐类矿物岩盐、石膏、芒硝等，有时有白云岩。层理以水平层理为主含有双壳类、腹足类、叶肢介等化石。2008-4-965(五）沼泽沉积沼泽沉积黑色粘土岩为主，含煤及炭质泥岩。含丰富的植物化石，有时也有昆虫化石等。常有黄铁矿和菱铁矿。2008-4-966（六）冰川沉积大陆冰川（大陆冰盖)，终年不化的冰雪覆盖大陆形成的。如现代的南极洲冰盖和格陵兰冰盖。山岳冰川，高山地区发育。如喜马拉雅山、天山等地都有山岳冰川发育。冰川携带大量岩块