1、第五章 沉積相的概念及研究方法第一節(jié) 沉積相的概念及分類(lèi)第二節(jié) 沉積相的識(shí)別標(biāo)志第三節(jié) 沉積相的研究方法第一節(jié) 沉積相的概念及分類(lèi)一、 沉積環(huán)境、沉積相、沉積模式 二、巖性相、巖性相組合 三、成因單位及沉積體系 四、“相序”定律 五、不同概念間相互關(guān)系六、沉積相的分類(lèi)第一節(jié) 沉積相的概念及分類(lèi)一、 沉積環(huán)境、沉積相、沉積模式1 沉積環(huán)境(sedimentary environment)：是在物理上、化學(xué)上和生物上不同于相鄰地區(qū)的一塊地球表面。它是以沉積為主的自然地理單元。按地質(zhì)營(yíng)力分大陸、海洋和過(guò)渡環(huán)境等。 2 沉積相 (sedimentary facies)：沉積環(huán)境及在該環(huán)境下形成的沉積物

2、(巖)特征的綜合；沉積環(huán)境的產(chǎn)物或物質(zhì)表現(xiàn)；沉積物(巖)所反映的形成環(huán)境 。 3 沉積模式(depositional models)或稱相模式(facies models)：是指沉積相空間組合，它是在綜合古代和現(xiàn)代沉積相特征基礎(chǔ)上，結(jié)合模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)沉積相特征的高度概括。沉積模式可以是具有廣泛代表性，也可以是地方性的。 第一節(jié) 沉積相的概念及分類(lèi)相模式的作用必須起到作為對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)的作用；必須起到進(jìn)一步觀察的提綱和指南的作用； 必須起到對(duì)新區(qū)地質(zhì)環(huán)境的預(yù)測(cè)的作用； 必須起到水動(dòng)力學(xué)解釋的基礎(chǔ)作用。 二、巖性相、巖性相組合第一節(jié) 沉積相的概念及分類(lèi)巖性相(lithofacies)：是具有相同結(jié)構(gòu)、

3、構(gòu)造、顏色及生物特征的相對(duì)均一的巖石單位(Mia11, 1978)。是在同一水動(dòng)力條件下形成的產(chǎn)物。如交錯(cuò)層理粗砂巖相。由于巖性相的成因具有多解性，因此在成因解釋時(shí)往往以巖性相組合為對(duì)象。 巖性相組合(lithofacies association)：是一系列相對(duì)整合的具有成因聯(lián)系的巖性相序列，具有相對(duì)確定的成因意義。 三、成因單位及沉積體系 第一節(jié) 沉積相的概念及分類(lèi)成因單位(genetic unit)：是相對(duì)穩(wěn)定或統(tǒng)一的沉積過(guò)程中形成的巖石單位(Siemers,1981)。它代表了一次沉積事件和單一的沉積演化過(guò)程。如單的濁流層序。 沉積體系(depositional system)：是成因

4、上被沉積環(huán)境和沉積過(guò)程聯(lián)系起來(lái)的在同一物源控制下的有成因聯(lián)系的巖性相的三維組合(Walker et al, 1992)。 四、“相序”定律第一節(jié) 沉積相的概念及分類(lèi)只有現(xiàn)在看得到而彼此相鄰的相或相區(qū)，才能在垂向上依次重疊而無(wú)間斷 。沃爾索相律（Walther, 1894）五、不同概念間相互關(guān)系“相”，是使用最為廣泛，并有多種理解。實(shí)際上，我國(guó)石油行業(yè)對(duì)沉積相有著較為統(tǒng)一的理解，形成了一套由“相”這個(gè)高級(jí)別概念統(tǒng)領(lǐng)的一套系統(tǒng)的概念體系，如河流相可劃分出河道、堤岸、河漫和牛軛湖等亞相，在不同亞相進(jìn)一步劃分微相。這種對(duì)相的理解與國(guó)外普遍倡導(dǎo)的沉積體系是近于等同。 成因單位是沉積體系的基本組成單位，很

5、大程度上成因單位、巖性相組合和微相是近等的概念。巖性相組合是構(gòu)成相的基本要素，一個(gè)相可由多個(gè)巖性相要素構(gòu)成。巖性相與相不是同意語(yǔ)。 第一節(jié) 沉積相的概念及分類(lèi)六、沉積相的分類(lèi)第二節(jié) 沉積相的識(shí)別標(biāo)志一、巖性標(biāo)志 二、地球物理標(biāo)志 三、古生物和古生態(tài)標(biāo)志 四、地球化學(xué)標(biāo)志 第二節(jié) 沉積相的識(shí)別標(biāo)志一、巖性標(biāo)志 1 顏色： 繼承色：主要決定于陸源碎屑顆粒的顏色，一般不反映沉積環(huán)境。自生色：主要決定于巖石中含鐵自生礦物及有機(jī)質(zhì)的種類(lèi)及數(shù)量，粘土巖、化學(xué)巖和生物化學(xué)巖的自生色對(duì)古水介質(zhì)的物理化學(xué)條件有良好的反映，是良好的地球化學(xué)指標(biāo)也是良好的劃相標(biāo)志。次生色：是在后生作用階段或風(fēng)化過(guò)程中，巖石的原生組

6、分發(fā)生次生變化所引起的，不能反映沉積條件， 第二節(jié) 沉積相的識(shí)別標(biāo)志1 顏色灰色及黑色：含有機(jī)質(zhì)或分散狀黃鐵礦，與還原環(huán)境有關(guān)；紅色、褐紅色、黃色：與高價(jià)鐵的氧化物或氫氧化物有關(guān)，代表強(qiáng)氧化環(huán)境；綠色：與低價(jià)鐵的硅酸鹽礦物如海綠石、鮞綠泥石有關(guān)，代表弱氧化弱還原介質(zhì)條件。一、巖性標(biāo)志第二節(jié) 沉積相的識(shí)別標(biāo)志一、巖性標(biāo)志 2 巖石類(lèi)型、自生礦物和重礦物組合： 巖石類(lèi)型及其組合：不同大類(lèi)、類(lèi)及亞類(lèi)的沉積巖均具一定的沉積相指示作用。不穩(wěn)定礦物含量高，代表近源快速堆積的環(huán)境；成分成熟度高，代表搬運(yùn)距離長(zhǎng)，水動(dòng)力條件相對(duì)較強(qiáng)。自生礦物及其組合：原生沉淀的自生礦物可指示沉積環(huán)境，如鮞綠泥石和海綠石不僅可以

7、指示海洋環(huán)境，而且可以判別水深和溫度。鮞綠泥石產(chǎn)于熱帶地區(qū)水深9-150m的淺海中，稱為“暖水礦物”。海綠石則在30-750m深的海洋中比較豐富，稱為“冷水礦物”。它在溫帶海域中，出現(xiàn)在水較淺的地帶。 重礦物組合：重礦物可指示來(lái)源區(qū)母巖的性質(zhì)。巖石類(lèi)型組合除了在一定程度上可以指示環(huán)境外，還可反映沉積盆地的構(gòu)造狀況和古氣候條件。 第二節(jié) 沉積相的識(shí)別標(biāo)志一、巖性標(biāo)志 3 沉積巖的結(jié)構(gòu) ： 粒度、分選、磨圓、雜基等巖石結(jié)構(gòu)特征具有重要的沉積相指示意義。如：結(jié)構(gòu)成熟度高，代表搬運(yùn)距離長(zhǎng)，水動(dòng)力條件較強(qiáng)。雜基含量可指示流體性質(zhì)。但應(yīng)用得更為廣泛的是粒度分布特征。用粒度分析資料來(lái)解釋沉積環(huán)境的方法很多，

8、常用的有概率累積曲線、粒度參數(shù)離散圖、C-M圖及判別分析、因子分析等。 第二節(jié) 沉積相的識(shí)別標(biāo)志一、巖性標(biāo)志 4 沉積構(gòu)造 ： 沉積構(gòu)造不僅能指示介質(zhì)動(dòng)力條件和流體性質(zhì)，而且還能提供古流向資料。由于不同的自然地理環(huán)境可具有相同或類(lèi)似的介質(zhì)動(dòng)力條件，因此根據(jù)沉積構(gòu)造進(jìn)行環(huán)境解釋時(shí)，必須采用構(gòu)造序列結(jié)合其它標(biāo)志綜合分析，切忌用單一構(gòu)造確定環(huán)境。沉積構(gòu)造中最有意義的是各類(lèi)層理和層面構(gòu)造。 第二節(jié) 沉積相的識(shí)別標(biāo)志一、巖性標(biāo)志 5 沉積序列 ： 垂向沉積序列通常簡(jiǎn)稱沉積序列。是指幾種成因上有聯(lián)系的沉積相或沉積環(huán)境在垂向剖面中的相互組合關(guān)系。有時(shí)單純研究巖石的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，并不能明確揭示沉積環(huán)境

9、特征。如具交錯(cuò)層理的砂巖?？梢孕纬稍谇骱踊蜣p狀河中，也可形成于三角洲、潮道以及陸棚地區(qū)。解釋環(huán)境的關(guān)鍵是從時(shí)間和空間關(guān)系方面分析所有的沉積序列，也就是說(shuō)，從它們所出現(xiàn)的序列位置關(guān)系區(qū)別沉積環(huán)境則更為可靠。 第二節(jié) 沉積相的識(shí)別標(biāo)志二、地球物理標(biāo)志 1 測(cè)井曲線 ： 鉆井剖面的相分析中，尤其無(wú)芯井段剖面相分析中用各種電測(cè)曲線就成為主要手段。電測(cè)曲線的幅度及形態(tài)特征是地下巖性特征及其組合的反映，不僅能作為地層劃分和對(duì)比的標(biāo)志，也可用于剖面相分析。相分析中首先對(duì)取芯井進(jìn)行相、亞相和微相研究，進(jìn)而與電測(cè)曲線對(duì)比，建立典型垂向正演層序模式，并以此模式用于無(wú)芯剖面相分析。其次在平面上經(jīng)大量對(duì)比后，建立曲

10、線形態(tài)分區(qū)，以獲得相帶分布及砂巖體形態(tài)特征 。第二節(jié) 沉積相的識(shí)別標(biāo)志二、地球物理標(biāo)志2 地震信息 ： 和測(cè)井曲線一樣，地震信息也逐漸成為劃相的重要手段。特別是在勘探初期探井少或無(wú)探井的情況，而且近幾年來(lái)發(fā)展很快，正由二維地震信息過(guò)渡向三維地震信息的應(yīng)用。通俗地講，地震相是沉積相在地震記錄上的反映。地震相劃分主要根據(jù)地震反射參數(shù)，如反射的振幅、連續(xù)性、反射豐度等。同時(shí)也要考慮幾何參數(shù)，如地震相的形態(tài)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。一種地震參數(shù)在不同相帶中常有不同或相似的特征。但在某一特定相帶中，某種地震參數(shù)卻顯得特別突出，很易被人們發(fā)現(xiàn)，成為識(shí)別某種類(lèi)型相帶的標(biāo)志，即地震相標(biāo)志。因此，地震相標(biāo)志對(duì)無(wú)探井或探井

11、少的地區(qū)進(jìn)行相對(duì)比分析可起著重要作用。 29-4 工區(qū)任意線1S3m-L+TS3m-HT0:2.52.75sH:33003600m第二節(jié) 沉積相的識(shí)別標(biāo)志三、古生物和古生態(tài)標(biāo)志 古生物繁衍、生存、消亡和生長(zhǎng)狀態(tài)無(wú)不受沉積環(huán)境制約，因此，古生物或古生物組合和古生態(tài)資料不僅在確定沉積時(shí)的自然地理環(huán)境最有效，而且還可指標(biāo)沉積時(shí)的水深、鹽度和濁度。近年來(lái)不僅重視遺體化石，而且在用遺跡化石資料來(lái)解釋沉積環(huán)境方面取得了很大進(jìn)展。 第二節(jié) 沉積相的識(shí)別標(biāo)志四、地球化學(xué)標(biāo)志 1 微量元素： ： (1)Rb/K比值，正常海相粘土巖中Rb/K比值平均為0.006，微咸水粘土巖中平均為0.0004。 (2)B/Ga

12、比值，海相粘土巖中BGa比值大多在4.5以上，而淡水粘土巖中B/Ga比值為2-3左右。 (3)Sr/Ba比值，隨鹽度增高而增大，其比值1者為海洋沉積物，1者為陸地沉積物。 (4)海洋沉積物中B、Cr、Cu、Ga、Ni、V等含量均較淡水沉積物中高。 第二節(jié) 沉積相的識(shí)別標(biāo)志四、地球化學(xué)標(biāo)志2 穩(wěn)定同位素 ： 碳氧的同位素的數(shù)值變化也能作為環(huán)境的標(biāo)志。通過(guò)沉積物中的CaCO3測(cè)定其中的O18和C13判斷沉積物的形成條件。淺海海水中沉淀的CaCO3，1324左右。淡水灰?guī)r的O12和13均偏向負(fù)值，C12變化在218之間，O18大多為之間，部分為0左右，蒸發(fā)成因白云巖的O18在之間，C13在之間(據(jù)Minlliman，1974)。若有有機(jī)質(zhì)參加，13呈較高的負(fù)值為2530，土壤中的13也有相似高負(fù)值。鹽度、濁度的變化及生物作用者有可能影響O18、13作環(huán)境標(biāo)志時(shí)，必須考慮和排除其它因素的影響，這一標(biāo)志對(duì)確定海洋沉積相較為顯著，而對(duì)確定陸相碎屑沉積相正在探討。 第三節(jié) 沉積相的研究方法點(diǎn)、線、面、體整體研究，將