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一、环境、相、模式的概念二、相分析三、沉积相及环境的分类第四节环境和相一环境、相、模式的概念一）沉积环境1、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。这就是所谓的自然地理环境。2、沉积环境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。按照塞利（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”。沉积环境的概念综合以上特征：沉积环境是物质沉积时的自然地理环境；它在物理学上、化学上和生物学上均有别于相邻地区的一块表面”。4、划分沉积环境的标准在划分环境单位时，可能是根据上述三项标准中的一两个或几个条件，它们包括：物理学的：风、波浪和流水的速度、方向和变化，气候和风化作用，温度的变化，降雨量、降雪量。化学的：覆盖着沉积环境的水的成分，汇集区的岩石的地球化学性质。生物的：包括动物和植物两类生物的作用。沉积学者所研究的是沉积岩（物），它是古代沉积环境的遗迹。古代沉积环境已不能直接观察到，因此，就引入了“相”和“岩相”的概念。二）沉积相的概念1、相的起源在地层学和古生物学的研究中，早已注意到:一方面有一些生物化石只存在于一定的地质时间间隔内；另一方面也有一些生物虽然生存的时间很长，但只出现在一定类型的岩石中。“相”这个术语虽然是早在1669年由丹麦地质学家斯坦诺（N.Steno）引入地质文献中的，但是格列斯利赋予沉积学的近代概念。瑞士地质学家格列斯利（A.Gressly，1838）在阿尔卑斯的研究工作中首先采用“相”这个术语。格列斯利认为：“首先有两个主要的事实可以标示我所称之为地层单位的相（facies）变化的总和：一方面是具有一定岩性特点的地层单位到处都是与相同古生物群相联系的；另一方面常见于其它相中的化石属和种在这个生物群中是没有的。2、相的概念：塞利（1970）提出从五方面来限定相：沉积岩体的几何形态、岩石学特点、古生物特点、沉积构造特点和古流向特点。因此，相的概念不应与环境等同，它是环境的物质表现，因之它主要用于古代沉积。一定的环境有其特定的物质表现。与相的概念同时存在的还有沉积相、岩相等这些流行的术语。我们认为，在沉积学中，相就是沉积相，二者是同义语。相在岩性方面的综合表现即“岩相”。岩相是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。岩相和沉积相是从属关系而不是同义关系。“相”在生物学的综合表现即“生物相”，沉积相=岩相+生物相+化学相相是环境的物质表现。在碳酸盐岩或某些陆源沉积岩中，也常把一些岩石的成因类型称之为“相”或“微相”。或可分为“相”、“亚相”、“微相”。比“相”大的可称为“相组”或“相区”。三）沉积模式与相模式波特和裴蒂庄（PotterandPettijohn，1963）对沉积模式所下的定义是：“沉积模式实质上是描述了再现的沉积作用的面貌”。沃克（R.Walker，1978）认为：相模式乃是对沉积特征的一种全面的概括。这种概括应包括两方面：一是其特征的概括，二是对其形成机理的概括。因之，模式是具有解释性的。它可以用文字、公式，或用各种图件表示。相模式本身除了一个环境的概括外，还必须起到下列四个方面的重要作用：1.对于比较的目的来说，它必须起一个标准的作用；2.对于进一步观察来说，它必须起提纲和指南的作用：3.在新的地质区，它必须起“预测”的作用；4.对于所代表的环境或系统的水动力学解释来说，它必须起一个基础的作用。二、沉积相分析相分析是通过研究沉积体的形态和模式，对沉积剖面进行对比分析，以及对沉积岩的成因标志（包括生物的、化学的）进行分析，最终得出相分析单位沉积形成时的古环境。所谓的相分析，除了研究沉积体的形态和模式，对沉积剖面进行对比分析以外，还要对一些沉积岩的具体的成因标志进行分析，最终得出有关所研究的地层单位（或相分析单位）沉积形成时的古环境的概括。一）沉积相分析相分析是以野外资料为基础的，其过程是通过对野外剖面的相标志进行详细的研究，初步确定其沉积单元的岩相类型，再结合室内分析结果建立相序或相模式，分析沉积单元的古环境。1、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。◎剖面精度一般大于1/5002、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、相序G.V.米德尔顿（1978）指出：“不用说，相最终可以作出环境解释。”然而，在野外确定的相（或许是大多数相）都有许多在环境解释上是含糊的。J．沃塞尔（Walther，1894）（以前亦有译“瓦尔特”或“沃尔特”）在他的相关系定律中首次强调了空间上的一些沉积环境与最终作为海进和海退结果而在时间上发育的地层序列之间的关系。沃塞尔说“具有深远意义的基本陈述是，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。”沉积相在时间上和空间上发展变化的有序性称为“相序递变”。沃尔索（Walther，1894）曾经指出：“只有那些没有间断的、现在能看到的相互邻接的相和相区，才能重叠在一起”。换句话说，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。这就是通常所说的相序连续性原理或相序递变规律。有人也称沃尔索相律。底部砂岩页岩淡水石灰岩粘土岩煤半咸水-海水页岩海水石灰岩H.G.里丁（1978）强调，在垂向剖面中，与剧变的界线或侵蚀的界线相反，明显过渡的相界线具有重要的意义。如果界线是剧变的或侵蚀的，那就无法知道垂向上两个相邻的相是否代表侧向上两个曾经相邻的环境。二）相序及地方相模式的建立沃尔索相律告诉我们:一方面在分析岩相或建立相序时注意岩相的连续性;另一方面要以相模式为指导。相序的建立通常有两种方法，一是统计法，二是沉积旋回法。1、统计法(1)在一个剖面中根据岩性，原生沉积结构及构造等成因标志，可划分出若干类基本岩层，分别用A、B、C……G等符号表示。如A-粗砂岩具大型槽状交错层B-粗砂岩具小型槽状交错层C-薄的板状单向斜层理的砂岩D-薄的多层板状交错层的砂岩E-大型交错层的中粒砂岩F-小型波状层理的细砂岩与泥岩互层G-低角度斜层理的砂岩(2)将各基本类型岩层之间的不同接触关系，分别用．；，；”；／等各种符号表示。例如：．--Ss冲刷面，--突变接触”--粒序渐变接触／--断层或沉积间断(3)剖面的层序按从下而上出现的顺序用上述符号排列表示，如：D．A，B，E，F．B．A，G．B，C，A，C，A，C，B，C，B，D，F／A，B，D，F，G．A，C，A／A．A／C，B，G．A，G．A，B，G．A”B．A，E，C，B，F．A，B．A，C，D／A／B．A．A／G．C表0-1转移频数矩阵SsABCDEFGSsABCDEFG2412612225413212111121221151312732361514117324561(总层数)(5)将转移频数矩阵的频数次数换算为百分数的转移概率矩阵，具体计算步骤如下：I、Ⅱ、用转移频数矩阵内的数减去相应的X值得出的正或负数为差减数值。12-3.44=8.56(差减数值)表0-2转移频数矩阵SsABCDEFGSsABCDEFG-3.69-1.20-1.05-1.720.26-0.491.264.528.56-2.99-2.760.39-0.69-0.46-0.69-1.38-7.12.66-2.162.74-0.54-0.36-0.54-1.08-0.721.510.620.80-0.340.77-0.34-0.68-0.74-0.641.410.66-0.15-0.10-0.15-0.30-0.490.570.610.23-0.10-0.07-0.10-0.20-0.89-0.850.21-0.461.800.87-0.20-0.40-1.230.921.02-0.57-0.25-0.160.75-0.50(6)根据转移概率矩阵内的差减数值，取正数0.5的差减数值做出相关图式(马尔柯夫链模式)。例如：根据上述的转移概率矩阵取正数0.5的差减数值作如下相关结构图式(图0-3)图0-3相关结构图式(7)用相关结构图式画出简化沉积结构柱状图(见图0-4a)。图0-4沉积相序结构柱状图（魏家庸1991）2、沉积旋回法用沉积旋回法建立的沉积相序的步骤为：（1）研究剖面中的单层组合规律，划分沉积旋回。（2）对剖面进行系统划分岩相类型，总结每一个旋回的岩相组合。（3）计算各类岩相的累积厚度与其在剖面总厚度中所占的百分比。（4）确定完整的沉积旋回样式。（5）根据沉积旋回的平均厚度、单层叠覆顺序(注意由于兼并造成的叠覆关系，不能同正常顺序一样看待)及各类岩相所占的厚度百分比确定厚度。（6）按粒级（左粗右细）、所占厚度绘制沉积相序（图0-4b）。第五节沉积相的分类沉积相的分类通常以沉积环境中占主导地位的自然地理条件为主要依据，并结合沉积岩特征及其他环境条件进行具体划分。1、沉积相分类相组陆相组海相组海陆过渡相组相1.残积相2.坡积相3.洪积相4.河流相5.湖泊相6.沼泽相7.沙漠相8.冰川相1.滨岸相2.浅海陆棚相3.半深海相4.深海相1.三角洲相2.泻湖相3.障壁岛相4.潮坪相5.河口湾相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。前者以砂、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；后者以化学溶解物质（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。一、大陆环境1.冲积扇2.河流:(1)辫状河(2)曲流河3.湖泊:(1)碎屑型湖泊(2)化学型湖泊4.5.冰川二、过度环境1三角洲2河口湾三、海洋环境1.海岸:(1)海滩与障壁岛(2)泻湖(3)2.浅海陆棚:(1)陆源碎屑的(2)3.大陆边缘深海环境:(1)被动大陆边缘(2)活动大陆边缘4.深大洋2、沉积环境分类本次授课主要环境类型：冲积扇-洪水沉积作用河流沉积作用湖泊沉积作用海洋沉积作用