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沉积环境分析沉积环境与沉积相分析是沉积学领域的重要学科,主要是在第二次世界大战后随着石油工业的发展而迅速发展起来。古环境研究是一项综合性很强的工作，不仅要求研究者具有比较广泛的地质学基础，而且还要有活跃的学术思想。主要任务：重建地质历史时期的沉积环境，是沉积学研究的高度概括和最后总结。引言第一章概论第一章概论第二章沉积环境分析的研究方法第三章大陆沉积环境第四章海、陆过渡沉积环境第五章海洋沉积环境第六章沉积作用与大地构造课程体系第一章概论沉积环境、沉积相和沉积体系的基本概念沉积环境分析的研究内容、意义、方法沉积环境的分类大陆环境沉积物的特征及其影响因素海洋环境的基本特征概论目录第一章概论基本概念第一章概论•以沉积作用为主的地区是接受沉积物，发生沉积作用的地区，为沉积环境。基本概念第一章概论基本概念第一章概论瑞士学者Gressly在1938年首次引入地质文献，他用相表示同一地层单位的各种性质不同的沉积物，并认为相的差异反映其形成环境的不同。(1)相是具有一定特征的岩性单位。如红色砂岩相、黑色页岩相等—岩相(2)相是某种沉积作用产物。如冲积相—沉积作用相(3)相是沉积条件或沉积环境的综合物质表现。如河流相—环境相(4)相是指某种大地构造背景下形成的沉积产物。复理石相—构造相(5)相是指某种沉积环境的生物组合特征。如笔石相—生物相或生态相。在特定环境中形成的沉积物通常称为沉积相。•沉积体系是指与作用相关的沉积相的集合体(Scott和Fisher，1969)。可以理解为有成因联系的相构成的三维地层单位。•通常以其形成的环境命名。如河流沉积体系、三角洲沉积体系等。•同期沉积体系联接而成的等时地层体被称为沉积体系域。基本概念第一章概论•相分析-可以利用相标志及其在时间上、空间上的变化规律重塑古代的沉积环境。这种根据相标志恢复古环境的方法称为相分析或环境分析。•瓦尔特相律-1874年瓦尔特提出在没有沉积间断的地层剖面里，垂向上彼此邻接的沉积层在横向上也一定彼此邻接。•相模式-根据对现代沉积和古代岩石的大量研究，并与某些模拟实验的比较对沉积环境和作用过程进行理论概括。这种对特定沉积环境和某种沉积作用的全面概括，成为相模式。第一章概论基本概念Walker(1979)认为，一个相模式除了本身是一个环境的概括之外，还必须起到以下作用：(1)可以作为对比的标准；(2)可以作为进一步研究的提纲和指南；(3)可以对新区进行预测；(4)可以作为环境或体系水动力条件解释的基础.1830年莱伊尔出版了他的划时代著作《地质学原理》，所确立的现实主义原则是岩相、古地理最重要的基础。L.Agassiz(1840)、瓦尔特、达尔文(1837-1842)、C.O.Chsenius(1877)、MurrayandRenard(1981)通过研究现代沉积环境解释古代沉积。吉尔伯特发表了享利山(1877年)和邦涅维尔湖(1890年)对大陆沉积作用研究的文章。1902年H.H.Thomas开始利用重矿分析的结果来判断物源区。20世纪初，出现了一些总结性著作，W.H.Twenhofel的《沉积作用原理》(1939年)、Trask(1939年)的《现代海洋沉积》，论述了现代沉积环境的特点，提供了解释古代地质历史的工具。沉积环境分析的研究内容、意义、方法第一章概论J.A.Udden、C.K.Wentworth等人提出碎屑颗粒的粒度分级，符合流体力学规律和颗粒的正态分布规律。二次世界大战以后，新技术、新方法不断被引入，裴蒂庄在1949年出版了《沉积岩》，研究了沉积岩分类，对地层与大地构造环境进行了论述。1950年以后，对岩相古地理学进入了现代研究阶段，P.H.Kuenen提出了浊流理论。其后A.H.Bouma提出了“鲍玛层序”模式。这一阶段大量高水平的总结性专著出版。D.J.Deoglas的《沉积岩石学到沉积学》、特拉霍夫的《沉积成因理论基础》、裴蒂庄和波特的《古水流和盆地分析》、H.Blattetal的《沉积岩的成因》、里丁的《沉积相与沉积环境》等。沉积环境分析的研究内容、意义、方法第一章概论20世纪60年代以后，岩相古地理的分析研究有了飞跃发展。SimonsandRichardson(1962)将水槽实验中水流动态的概念予以公式化，并用来解释沉积构造的层序，岩相古地理研究从此有了沉积动力学基础。板块构造理论的提出为理解沉积相和生物组合的大范围展布，以及地球外壳物质的迁移提供个基础。促使沉积学家和古地理研究者考虑构造作用和板块运动对沉积作用和古地理变迁的影响，，发展了一个新兴的学科-盆地分析。70年代后期-80年代，层序地层学（P.Vail,1978）、缺氧事件（S.Schlanger，1978）、旋回地层学（米兰科维奇旋回的研究）等的提出，为进行全球性研究提供了很好的基础和方法。沉积环境分析的研究内容、意义、方法第一章概论沉积环境分析的研究内容、意义、方法第一章概论理论意义：推断古地理面貌（古地理图）及演化，预测全球环境变化。实际意义：矿产资源的勘查、预测，环境保护。•能源矿产、铝土矿、锰矿、盐矿、钾盐矿等几乎为沉积矿产。•极大部分铁矿、磷矿亦属于沉积矿产。•放射性原料、有色金属(铜、铅、锌)、稀有元素、非金属(重晶石、萤石)等矿产中，沉积类型也占很大的比重。•不少金、铂、钨、锡、金刚石等矿产也产出于沉积砂矿中。•有些沉积岩本身就是工业的主要原料或辅助原料。如石灰岩和白云岩作为冶金的熔剂，石灰岩是制造水泥和人造纤维的主要原料；白云岩作为镁质耐火材料。纯净的粘土岩作为耐火材料、陶瓷原料、钻井泥浆原料、吸收剂、填充剂和净化剂；石英砂岩为玻璃原料。沉积环境分析的研究内容、意义、方法第一章概论⑴野外研究方法：利用遥感技术、钻探技术、测井技术、反射地震、航空摄影、声纳法等，研究沉积岩的物质组分、结构、构造、产状、接触关系、厚度、古流向资料、各种成因标志，建立沉积相组合与分布特征，查明沉积岩的时空分布和演化特点。⑵室内研究方法:显微镜薄片法是最基本的方法。(3)其它室内方法有：粒度分析、重矿物分析、不溶残渣分析、差热分析、化学分析、光谱分析等。四、沉积环境和相的分类•（一）大陆环境•（二）过渡环境•（三）海洋环境基本分类：按照大的自然地理景观，人们通常把沉积环境分为大陆环境、过渡环境和海洋环境三大类。过渡环境是兼受大陆和海洋两种营力作用的地带。而次一级的环境划分则可因分类标准的不同而有某些差异。地质工作者是研究古环境的，为了便于研究，在次一级的环境划分中，除了考虑地貌因素外，对于岩相、气候和大地构造条件也往往给予适当的强调。注意：环境的分类是—个比较复杂的问题，即使严格遵守环境的地貌定义，在分类中也会出现重叠现象。例如河流和湖泊在分类中本来和三角洲是同等级的地貌单元，可是在三角洲环境中，它们却又成了次一级的亚环境，这样就引起了混乱。类似的现象在环境的分类中还有不少，目前还没有找到—个妥善的解决办法。但是并不影响我们对沉积矿产的认识。沉积环境的分类第一章概论一、大陆环境1.冲积扇2.河流:(1)辫状河(2)曲流河(3)富泥的低弯度河(4)交织河3.湖泊:(1)碎屑型湖泊(2)化学型湖泊4.沙漠5.冰川二、三角洲相组1.扇三角洲2.辫状河三角洲3.三角洲三、海相组1.海岸(1)海滩和障壁岛(2)泻湖(3)潮坪2.浅海陆棚:(1)陆缘碎屑(2)碳酸盐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：(1)大洋脊(2)深大洋盆地(3)无震火山构造第一章概论沉积环境的分类相的分类存在的问题更多。由于人们对相的概念理解不同，至今还没有一个广为人们所接受的分类方案。我国的地质部门多采用环境相的概念，虽然各家具体的分类不尽一致，但其共同之处却都是以相的生成环境命名，例如河流相、湖泊相、浅海陆棚相等。然后相内再按沉积条件的局部变异分为若干亚相，例如，河流相可分为河道亚相、河漫滩亚相等。亚相内再分为若干更次一级的单位，反映其内部的岩性差异。国外有关沉积体系的新著，对于相的分类也不一致。Miall(1984)将相分为以下等级：沉积体系域—沉积体系—岩相组合—岩相。关于沉积体系以下的相等级划分也不—致，有的在沉积体系下面分出相、亚相以至更小的单元（微相），有的则仅有岩相或岩相组合(GallowayandHobday，1983)。第一章概论沉积环境的分类陆相沉积(1)沉积物成分—以碎屑岩、粘土岩为主，碳酸盐岩和盐岩一般少见(2)结构构造—碎屑物多具棱角状,分选不好.层理极为多样,层面构造也多样化(3)颜色—陆相沉积物多在氧化条件下形成，故常为红色，或呈绿色、黑色（4)生物化石—陆相主要为淡水动物、陆上动物和陆地植物大陆环境沉积物(岩)的特征第一章概论(1)地形—陆相沉积物的特征和分布，明显地受地形条件的控制。由于地形的差异性，决定了剥蚀和堆积作用的强度、破坏产物的分布，沉积物粒度的变化等(2)气候—气候能间接影响剥蚀及堆积的性质和强度,故气候的分带性就使得大陆沉积物呈带状分布(3)侵蚀区母岩的成分—不同成分的母岩在不同气候条件下，形成的破坏产物的性质是各不相同的，这无疑会影响到沉积物的特征(4)构造运动—构造运动能决定地形，从而决定了侵蚀和沉积区的位置。在不同的构造单元有不同的构造特征，亦有不同类型的沉积物分布(5)生物界—生物界具有陆相的特征：脊椎动物主要是陆生的，鱼类海陆相均有，植物是陆相所特有的，轮藻是陆相的，蓝藻海陆相均有，而红藻、绿藻多属海相的影响大陆环境沉积的因素第一章概论海相沉积(1)在正常浪基面(一般在20m以内)以上的滨海区域又称海岸带，其水动力条件、水化学状况、以及海底地形地貌都是复杂的(2)正常浪基面(或波基面)以下的浅海带又称陆棚区，是一片地形简单的平坦海底，斜度只有几分到几度(3)陆棚之外是大陆斜坡，即次深海地区，它具有较大的坡度，一般是4～7°，在大陆坡上几乎到处都被峡谷所切割(4)大陆坡之外即陆隆，它分布于大洋底的周围，是陆源物质带来沉积的终点。陆隆由一系列海底扇联结而成。(5)通常把浅海分为陆缘海和陆表海两种类型:◆陆缘海是指大陆外缘的陆棚区，又称陆棚海。与陆表海相比，深度较大(最大200～300m)。宽度小(最宽160～400km左右)，坡度陡(平均坡度在0.4～2m/km)。陆缘海一边、一边为深海盆地，活跃的潮汐作用—水动力条件较强。◆陆表海是在广阔、稳定的大陆块(克拉通)上展开的水深很浅的平坦海区。其水深小(一般只有30m，很少有超过200m的)，坡度缓(通常小于0.2m/km，平均仅有0.01～0.06m/km)。陆表海由于水深很浅，缺乏潮汐作用，波浪作用很弱。海洋环境的基本特征第一章概论知识点：沉积环境、沉积相和沉积体系的基本概念相分析与相模式（相分析原则、相序分析、瓦尔特相律和相模式）沉积环境和相的分类：海洋环境的基本特征（海底地貌特征；陆缘海与陆表海）本章重点第一章概论〔1〕梅志超，1994，沉积相与古地理重建，西北大学出版社。〔2〕刘宝君、曾允孚主编，1985，岩相古地理基础和工作方法，地质出版社。〔3〕孙永传、李蕙生，1986，碎屑岩沉积相和沉积环境，地质出版社。〔4〕曾允孚、夏文杰主编，1986，沉积岩石学，地质出版社。〔5〕Blatt,H.等，《沉积岩成因》翻译组译，1978，沉积岩成因，科学出版社。〔6〕Reineck,H,E.,andSingh,I,B.著，陈昌明、李继亮译，1979，陆源碎屑沉积环境，石油工业出版社。〔7〕Friedman,G.M.和Sanders,J.E.著，徐怀大等译，1987，沉积学原理，科学出版社。〔8〕Dickinsion,W.R.等著，罗正华、刘铭铨译，1982，板块构造与沉积作用，地质出版社。〔9〕Galloway,W.E.和Hobday,D.K.著，顾晓忠等译，1989，陆源碎屑沉积体系，石油工业出版社。〔10〕Miall,A.D.著，孙枢等译，1991，沉积盆地分析原理，石油工业出版社。〔11〕Petter,P.E.和Pettijohn,F.J.著，陈发景等译，