05第五章海洋环境及其相模式

第五章海洋环境及其相模式概述1、海洋环境的一般特点1）海水物理化学条件:温度：-18--28°C含盐度：平均3.5%;pH值：7.26--8.402）海洋的水动力状况:波浪（风）潮汐（月球、太阳引力）海流（密度差）3）海底地形与海水深度陆棚（大陆架）：平均坡度0.1°，宽度0--1500千米，平均74千米；水深20--550m,绝大部分200m大陆坡：坡度4°--7°；宽20--90km；深200--2450m陆隆：陆坡与深海盆地的平缓过渡区，常是浊流或陆坡滑塌的碎屑堆积于深海平原边部而成。坡度1：100--1：700；宽度300--400km；深度1400--3700m洋盆：面积占海洋的2/3；深4--5km陆棚、陆坡、陆隆合称为大陆边缘，是大陆的水下延伸部分，为大陆与深海盆地间的过渡区2.海洋环境分带1）滨岸/海岸带：最大风暴潮线至浪基面2）浅海陆棚带：浪基面以下的陆棚区3）半深海带：大陆坡、陆隆4）深海带：洋盆第一节陆缘碎屑沉积环境及其相模式一、海岸（滨岸）环境风暴潮面（最大潮面）到浪基面之间的范围。专指除了三角洲之外的海滨带，也是一种过渡环境。1、障壁型海岸（堡岛体系）：海岸线曲折，向广海一侧发育有很多的障壁（砂洲、砂坝）具障壁岛、泻湖、潮坪2、无障壁型海岸：（1）砂砾质高能海岸：水下地形坡度大，波浪作用为主；（2）粉砂淤泥质低能海岸：地形平缓，潮汐作用为主（一）有障壁海岸环境及其相模式1.障壁岛亚相——平行海岸高出水面的狭长形砂体，因对海水的遮拦作用而构成泻湖的屏障。下部为砂坝或砂嘴，上部由海滩、障壁坪、砂丘组成①岩石类型中—细砂岩和粉砂岩，分选和圆度较好②构造风成厚层楔状和槽状交错层理，冲洗交错层理，不对称波痕和冲蚀痕迹，虫孔。③生物特征原地生物化石较少。④砂体形态平行海岸的狭长带状，长一般几公里至几十公里，宽数百米至数千米，厚数米至数十米。剖面上呈底平顶凸的透镜状。2.泻湖亚相——为海岸限制，被障壁岛所遮挡的浅水盆地。以潮汐通道与广海相通或与广海呈半隔绝状态。低能环境——沉积物以细粒陆源物质和化学沉积物为主盐度变化范围大——障壁岛遮挡，泻湖水体蒸发，淡水注入广盐性生物最发育——生物群种属和数量急剧减少，个体小，壳变薄3.潮坪亚相——具有明显潮汐周期，宽广缓斜，近水平的海岸坪地，在障壁岛内侧泻湖沿岸，构成潮坪—泻湖相沉积体系。平均低潮线和平均高潮线的位置——潮坪分为潮下、潮间和潮上三带。潮间坪1)泥坪/高潮坪——潮间坪的高潮线附近，低能，泥质沉积为主2)砂坪/低潮坪——低潮线附近，能量高，砂质沉积为主3)混合坪/中潮坪——高潮线与低潮线之间，能量中等，砂泥质沉积潮上坪——潮坪的潮上部分：沼泽和盐坪潮下坪——潮坪的潮下部分：潮汐通道、水下砂坝和砂滩沼泽和盐坪潮上坪（带）高潮坪（泥坪）中潮坪（混合坪）低潮坪（砂坪）潮间坪（带）潮汐通道、水下砂坝和砂滩潮下坪（带）潮坪亚相潮坪亚相沉积特征①岩石类型——粘土岩、粉砂岩、细砂岩。由海向陆，粒度由粗变细。②沉积构造1.泥坪——水平纹层或水平波状纹层。2.混合坪——脉状、波状、透镜状层理。3.砂坪——羽状交错层理，平行层理、板状交错层理、槽状交错层理等。4.潮汐通道——大型流水交错层理、羽状交错层理等。波痕、暴露构造、鸟眼、足迹、爬迹、虫孔。干燥——石膏及盐类晶体。潮坪亚相沉积特征③生物化石——种少量多，海陆相混生1.潮上坪藻叠层及藻席2.泥坪生物扰动强烈3.混合坪、砂坪生物少④层序海退型进积层序最常见——下粗上细正旋回。潮汐三角洲和潮道亚相(1)潮汐通道也称为期道、潮沟、潮渠，是位于障壁岛之间的连接泻湖与海洋的通道。潮汐通道属于潮下高能环境.其沉积物主要是由沿平行海岸方向的侧向迁移形成的，与曲流河的侧向迁移相类似。潮汐三角洲可以划分为涨潮三角洲和退潮三角洲,前者位于障壁岛向陆一侧,很少受风浪影响,后者位于障壁岛向海一侧,受海浪和沿岸流影响.涨潮三角洲与泻湖共生,以向陆为主的大型板状交错层理为主,夹有退潮时形成的沙层,双向交错层理发育.退潮三角洲受到波浪影响,沉积构造在平面与剖面上变化很大.波浪作用潮汐作用时,不发育,而往往形成滨外浅滩或席状砂.两种三角洲相似,区别为退潮三角洲与海岸沉积相共生,交错层系和波痕有多向性,而涨潮三角洲与泻湖,潮坪沉积沉积在一起,双向性的潮汐层理明显冲越扇又称冲溢扇,是在风暴期由风暴引起的巨浪冲破或穿越障壁,在障壁向陆一侧或向泻湖一侧形成的陆上扇状体,障壁岛被冲开的缺口叫冲溢口.冲溢扇主要是细砂和中粒砂,也有粗砂等.与油气的关系泻湖、障壁岛、潮坪的环境和沉积特征决定了它们具有良好的生、储、盖条件。在泻湖环境中，生物种类单调但数量多，且水体安静，有利于有机质的堆积，泻湖底部常形成富H2S的还原环境，有利于有机质的保存和向石油的转化，故泻湖相乃是良好的生油相带。障壁岛及潮坪相都发育有不同类型的砂体，有利于油气的储集。尤其障壁岛砂体，砂质碎屑的粒度适中、分选好、岩性均一、横向上与泻湖、浅海等有利生油的相带相邻，对油气的储集更为有利。泻湖、潮坪广泛发育泥质岩类，也可以成为良好的盖层。由于海侵和海退的交替变化，使泻湖、潮坪、障壁岛相在垂向上作有规律的递变、有利于形成完整的生、储、盖组合。（二）无障壁海岸环境及其相模式1.沉积环境划分砂砾质高能海岸环境划分潮上带潮间带潮下带1.沉积环境划分粉砂淤泥质低能海岸环境划分海岸坡度平缓，具有较宽阔的潮间带（潮滩），缺失后滨带。2.海岸水动力学特征滨岸环境是水动力作用强烈而复杂的地区。波浪、潮汐及其所派生的沿岸流、离岸流强烈地冲刷、改造着海岸和沉积物，其强度要比河流大100倍。而波浪则是控制海岸水动力学特征和海岸发育状况的主导因素。滨岸水动力分带（依波浪特征）（1）涨浪带在水深大于平均晴天浪底的浅海区生成对称的摆动波浪，称为涨浪带。（2）升浪带（在近滨带）向滨岸方向，水深小于晴天浪底，波浪发生变形，称为升浪带。（3）破浪带随波浪向岸传播，波浪剧烈变形，发生向岸倾倒，卷起白色浪花的地带，称为破浪带。此带水深1.3～2倍波高。（4）碎浪带破浪带之后形成拍岸浪的地带，称为碎浪带或涌浪带。这里水深相当于1个波高。（5）冲浪带波浪再向海岸，进入前滨带后，海水借惯性力冲向海岸，形成“冲浪”，称为冲浪带或冲流带。（6）砂堤（滩堤）带和海岸砂丘带在冲洗回流带之上是只受大潮影响的砂堤带和只有风暴潮才能波及到的海岸砂丘带。3.亚相类型与沉积特征（1）海岸砂丘亚相a.海岸砂丘：风成砂，特大风暴潮最高水位线以上沉积物：中细砂结构：分选磨圆好构造：大型槽状交错层理，细层倾角陡平面形态：长脊形，新月形分布：植被不发育，风力较强半/干旱海岸区b.海滩砂脊最大高潮线附近，平行海岸，线状沉积物：较粗砂、砾、介壳碎片（冲浪能量高，回流能量弱）结构：成熟度高构造：底冲刷、平行层理、上部双向倾斜的交错层理，陡者倾向陆地C.“千尼尔砂岗”-——滨海沼泽及泥坪的向海方向，狭长海滩脊，树木丛生（红树林）沉积物：细砂及介壳碎片生物：较高地方常生长有常绿树木规模：高3～6m，宽数十至数百米，长数十千米产状：平行于海岸线与一般海滩砂脊的区别：位于滨海沼泽地带的泥炭和粘土中，滨海沼泽可能由这种砂岗与海隔开。(2)后滨亚相(潮上带)——平均高潮线至海岸砂丘受不同规模的风暴潮冲刷沉积物：中粗砂结构：分选、磨圆较好构造：平行层理、低角度交错层理(3)前滨亚相(潮间带)：平均高潮线至平均低潮线频繁的冲浪冲刷为主——冲洗回流带沉积物：中砂结构：成熟度较高，跳跃组分为主，常分两组；上部分选好于下部构造：大型低角度交错层理（冲洗交错层理）、平行层理、（不）对称波痕、菱形波痕、冲刷痕、泡沫痕、流痕海滩冲洗交错层理海滩冲洗交错层理(4)近滨（临滨）亚相:波基面至平均低潮线，经常处于水下，发育沿岸水下砂坝。波能与水深反比，与砂坝数正比，砂坝之间有凹槽。沉积物：中砂为主，上粗下细反粒序。结构：分选较前滨差构造：上部：砂坝推进形成较大型板状、槽状交错层理。下部：交错层理变小、变少，过渡为水平层理，生物扰动构造增多。板状交错层理4.滨岸相的主要鉴别标志1.岩石特征：纯净、成分成熟度高的砂砾岩2.结构：成熟度高，跳跃组分常分两组3.构造：各种成因交错层理、波痕前滨：大型冲洗交错层理；近滨：板、槽状交错层理，向下出现水平层理；生物扰动强烈4.生物特征：各门类海相生物碎片5.砂体形态：平行海岸线，长条状6.垂向层序：下粗上细的反旋回二、浅海陆棚相一般特点范围：近滨外至大陆坡内边缘——平均晴天浪底到水深200米的浅海。内陆棚处于平均风暴浪基面之上；外陆棚处于平均风暴浪底之下陆棚宽度由数千米到数百千米。主要水动力是海流，正常的风暴引起的波浪、潮汐以及密度流等。生物特征浅水区底栖生物大量繁殖。深水区底栖生物减少，藻类生物几乎绝迹。古代陆棚与现代陆棚的差异古代陆棚长期发育，沉积厚度大，海岸线迁移使沉积物分布面积广泛。现代陆棚沉积层薄而不广，大部分被残留沉积物占据。浅海陆棚相可分为过渡带和滨外陆棚两个亚相。1.过渡带亚相范围：近滨与滨外陆棚之间的过渡沉积区，下限相当于一般风暴浪基面。粗碎屑的沉积与一般风暴浪密切相关。沉积物：泥质粉砂、粉砂质砂，砂泥近于等量产出构造：波状层理、浪成交错层理、生物扰动构造强烈。生物：最为繁盛，底栖生物繁多。2.滨外陆棚亚相范围：过渡带以外，浅海陆棚最主要的环境单元静水为主，大规模的风暴浪才能产生作用沉积物：粘土、粉砂，极少量细砂。碳酸盐、铁、锰、铝、磷等。结构：较滨岸相稍差构造：水平层理、浪成交错层理，浪成波痕，生物扰动构造、虫孔、虫迹生物：种类和数量众多3.浅海风暴流沉积（1）概况G.Kelling&Ager(1973)最早提出。——与风暴扰动后再沉积的浅海递变浊积岩。N.Kumar&J.E.Sander(1978)将含义扩充——泛指风暴作用所形成的一系列沉积。正常浪基面与风暴浪底之间（2）风暴流的形成季节性台风或飓风产生浅海风暴流。强烈侵蚀，搅混及簸选作用。由海向陆的风暴潮比正常潮位高数米。将固着底栖生物连根拔起，使弱固结沉积层破碎。搅混和淘洗作用使大砾石和生物硬体富集，滞留在沉积界面上，并形成含大量悬浮状沉积物的高密度混水层。风暴减弱，悬浮状沉积物沉积下来，或顺着陆棚海底以密度流的形式流向更深的环境中沉积。（3）理想的风暴岩垂向层序(由底至顶）粒序层或滞留层沉积段（可为贝壳层，有侵蚀的底，可见渠模和工具模）；悬浮状态沉积物快速沉积过程；平行层段丘状交错层理或浪成交错层理段；波浪、涡流作用泥岩或页岩段。遗迹化石（逃逸迹）正粒序单层厚度约几十厘米到1米砾石、生物化石是原地或浅海环境的（4）近源性风暴岩和远源性风暴岩近源风暴岩相对较厚，粒度较粗，底部侵蚀构造发育，形成于水体相对较浅的陆棚区。常以生物碎屑灰岩或砂屑为主,贝壳层主要是腕足类和双壳类.远源风暴岩厚度小，以细粒沉积为主，底界明显，侵蚀构造不发育，常形成于相对水深的陆棚区。近源风暴岩与浊积岩的区别二者都是密度流,均向上变细序列.风暴流是风暴浪和风暴的退潮流,浊流只有密度流.(1)风暴岩的粒序层厚度不均匀,粒序层与平行层段间的粒度是突变,浊积岩粒序层厚度是均匀的,且与平行层段间粒度是递变.(2)风暴岩中波浪作用形成的丘状交错层理,浊积岩中无.(3)风暴岩中缺少槽模,具有侵蚀充填构造,浊积岩的底面印模构造主要为各种槽模和工具模.(4)风暴岩的粗粒滞留沉积无粒级递变现象,而浊积岩鲍马序列的底部普遍见粒级递变现象;(5)风暴岩主要出现在陆棚浅海环境,浊积岩出现在深水环境.（5）鉴别标志含正常浅海生物化石组合，泥质沉积物中可有丰富的遗迹化石,如有孔虫\放射虫\珊瑚等；砂岩从薄层到厚层均有；成熟度高，可含有海绿石、鲕绿泥石等浅海自生矿物。厚层砂岩具有大型～巨型交错层理\不对称性波痕\丘状交错层理；泥岩常具有规则的水平层理，夹风暴岩或具有浪成层理的薄粉砂、细砂岩；缺乏暴露标志。（6）与油气的关系现已探明的海上油气田绝大部分分布在陆棚上。生油条件陆棚沉积物含有大量有机质；沉降较快，沉积厚度较大的陆棚盆地可形成厚度可观的生油岩。