1、第三章 沉積環(huán)境與沉積相,一、沉積環(huán)境與沉積相的基本概念和分類 二、沉積相鑒別標志 三、主要沉積相特征,一、沉積環(huán)境與沉積相基本概念,1、沉積環(huán)境 沉積環(huán)境指在物理、化學和生物學方面均有別于相鄰地區(qū)的 一塊地球表面。 物理條件指搬運和沉積介質的動力條件，例如介質性質（水、空氣、冰）、流體流動性質（流水、波浪、潮汐或風）、流動速度、方向、密度、能量等。 化學環(huán)境為沉積介質的物理化學性質，例如鹽度、PH、EH等。 生物特征指動物和植物的特征。,沉積環(huán)境的分類 海洋環(huán)境:淺海環(huán)境、半深海、深海 ；大陸環(huán)境：河流環(huán)境、湖泊環(huán)境、冰川環(huán)境、沙漠環(huán)境 ；海陸過渡環(huán)境：三角洲環(huán)境、海岸環(huán)境,2、沉積相,沉積

2、相是能表明沉積條件的巖性特征和古生物特征的有規(guī)律的綜合，是一定沉積環(huán)境的物質表現?；虮硎鰹槌练e環(huán)境及其在該環(huán)境中形成的沉積物特征的綜合。 沉積環(huán)境是形成沉積巖特征的決定因素，沉積巖特征則是沉積環(huán)境的物質表現。,根據自然地理條件劃分為陸相、海相和海陸過渡相。 沉積相分類分四級，即一級相（相組）、二級相（相）、三級相（亞相）、四級相（微相）。 按目前的趨勢，沉積相分類術語已逐漸與沉積環(huán)境分類述語相一致如河流環(huán)境中生成的沉積物稱河流相、海岸環(huán)境中生成的沉積物稱為海岸相等。也考慮沉積物類型，如分出陸源碎屑沉積環(huán)境和碳酸鹽沉積環(huán)境。,3、沉積相的分類,古沉積環(huán)境恢復的基本思路,“將今論古”“現在是了解過

3、去的鑰匙” 現實主義原則 “以古論今、論未來”,1、基本思想,2、基本理論,“沃爾特（Walther）相律”沉積相變規(guī)律：“只有那些相鄰發(fā)育的相才能重疊地產出”，即只有順序發(fā)展著的相才能上下重疊；一定的相在水平飛行上必與有關的相相鄰。,二、沉積相的鑒定標志 1.沉積巖的巖性標志(沉積標志) (1)沉積巖的顏色 (2)沉積巖的碎屑成分和巖石類型 (3)沉積巖的結構 (4)沉積巖層的構造 （5）剖面層序 2.古生物、古生態(tài)學標志 3.沉積地球化學標志,1.巖性標志（沉積標志） (1)沉積巖的顏色：主要反映沉積環(huán)境的古氣候和氧化還原性質。如陸相多為紅色、深海相多為灰黑色。 (2)沉積巖的碎屑成分和巖

4、石類型：如原生的自生礦物可指示沉積環(huán)境，碎屑巖的巖屑可直接看出陸源區(qū)的母巖性質，重礦物組合和某些輕礦物特征也可指示母巖性質。巖石類型在一定程度上可指示沉積環(huán)境，還可反映陸源區(qū)或沉積盆地的大地構造狀況和古氣候條件等。 (3)沉積巖的結構：不同沉積環(huán)境下形成的巖石結構是有差異的，如巖石的支撐性、雜基及顆粒的含量、顆粒的分選磨圓、粒度分布特征等，均可反映沉積環(huán)境的某些特征。 (4)沉積巖層的構造：主要是原生的層理和層面構造，是不同沉積相最重要的標志。 （5）剖面層序或剖面結構（見下頁）,廣西資源八角寨丹霞地貌系典型陸相沖積扇沉積,2.古生物、古生態(tài)學標志 古生物的種類和生態(tài)不僅可確定海相與非海相，而

5、且還可指示水域的深度、鹽度、溫度和濁度等。例如：珊瑚的存在指示淺海環(huán)境。 3.沉積地球化學標志 應用巖石中或生物介殼中的微量元素(如B、B/Ga、Sr/Ba、Br、Br/Cl)、同位素(O、C、S、H等)及有機地球化學資料來判斷沉積環(huán)境。,現代河流沉積環(huán)境,現代海岸環(huán)境,現代沙漠環(huán)境,三、主要沉積 相-陸相,陸相大陸上相對較低的水域所形成的沉積物及其古生物組合。 陸相沉積的總特點：沉積巖石以碎屑巖和粘土巖為主；沉積體在時空上變化大；巖石類型多，成分復雜，成熟度低；碎屑顆粒的分選和磨圓較差；古生物化石為淡水動物硬體（蚌、螺、葉肢介、昆蟲等）和植物 。,（一）、沖積扇環(huán)境(相) 山區(qū)洪水攜帶碎屑物

6、山口進入低地時在地形變化帶卸載形成錐形含礫的粗碎肩沉積體，即沖積扇。沖積扇從山口向下游方向呈放射狀順坡展開，在平面上呈近三角形的扇狀。 沖積扇環(huán)境常劃分為扇根(扇頭或近端扇)、扇中(中扇)和扇緣(遠端扇)（見書圖6-3）,典型的沖積扇相模式,沖積扇主要鑒別標志,沖積扇的主要沉積作用是泥石流和河流沉積作用。 以碎屑沉積為主，巖性變化大，顆粒粗，分選差、磨圓差。 多形成于干旱氣候、氧化環(huán)境，故沉積物顏色多呈紅色。,沖積扇的各亞相特征： 扇根是沖積扇上部靠近山口扇面坡度最陡的部分。這個區(qū)域內地形坡度較大，河流、泥石流的流速都較高，有很強的侵蝕、下切能力和搬運能力。因此，扇根的沉積物粒度最粗，可形成粗

7、礫巖類。巖石單層厚度大，成層性差，層理不發(fā)育，縱、橫向上巖性變化大。 扇中因其扇面地形變緩，流體流速減慢，成為沖積扇中搬運、沉積過程中最活躍地區(qū)。除了河道充填、泥石流沉積之外，片流沉積發(fā)育。扇中沉積形成的巖石粒度較扇根變細，單層厚度減薄，成層性變好,可具有多種流水成因的交錯層理。沉積體雖然仍因沖刷、切割而呈透鏡體狀，但橫向上顯得比扇根的更為穩(wěn)定。 扇緣是沖積扇下部向沖積平原過渡的低平部分，片流沉積及其它類型的洪泛沉積在該區(qū)內發(fā)育。片流沉積可形成大型板狀砂體，間夾洪泛期的細粒粉砂、泥質沉積。巖石層較薄，成層性較好，各種交錯層理發(fā)育，側向延伸較穩(wěn)定。由于河道的擺動，這些沉積物可能被改造成為河流沉積

8、。,（二）、河流相（環(huán)境） 1、概述 根據形態(tài)可將河流分為曲流河、辮狀河、順直河。 河流相具有粒度向上變細的“二元結構”。 河流沉積多是陸源碎屑物。,河流沉積的“二元結構”,河流類型 A-曲流河;B-辮狀河;C-順直河,2、河流的沉積類型 河流環(huán)境可劃分為河道及河漫灘兩大部分。前者沉積包括河床底部滯留沉積、邊灘沉積和心灘沉積，后者包括天然堤沉積、決口扇沉積、河漫湖沼沉積及牛軛湖沉積。 (1）河道沉積 河床底部滯留沉積 河床底部滯留的沉積物主要是礫石，包括泥礫并可能有被水浸透了的樹干等植物莖。在砂質沉積河道中它們明顯呈透鏡狀產出。礫石成分較復雜，次棱角狀一圓狀。填隙物多為砂及細礫石。滯留沉積常不

9、具層理構造，出現在心灘、邊灘沉積之下，底與下伏層呈沖刷侵蝕接觸。,河床底部滯留沉積,邊灘沉積 邊灘在曲流河中最發(fā)育，是河道遷移、河曲形成過程中在河道取凸岸的方向形成的傾向加積的砂質沉積體。所形成的砂巖的結構成熟度和礦物成熟都較低。 邊灘沉積的砂巖中單向流水成因的各種層理發(fā)育，常見有槽狀交錯層理、板狀交錯層理、平行層理以及多種砂紋層理。 受河道中水動力條件控制，邊灘沉積物下部的粒度較粗，單層厚度較大，層理厚度也較大，以大型板狀交錯層理、槽狀交錯層理為主。 邊灘沉積與單向環(huán)流相關。,邊灘沉積,心灘沉積以砂巖沉積為主，且由下向上顆粒由粗變細，但與邊灘比較，其顆粒成分較復雜，顆粒大小變化大，大型交錯層

10、理發(fā)育。 邊灘沉積砂體在垂向上粒度也有由下向上變細的趨勢。,(2)、河漫灘沉積 河漫灘主要發(fā)育在曲流環(huán)境中。河漫灘沉積主要是河流洪水漫出河道后散流形成細粒沉積。因此也有人稱為越岸流沉積、河間沉積。 河漫灘與邊灘有何區(qū)別？ 邊灘是河流低層沉積，是一直浸在水中的，多為大型交錯層理或槽狀交錯層理，中細砂 ；河漫灘是洪水等水流較大時候才會覆蓋的邊岸部分中型交錯，波狀層理，多為細粉砂 。,河漫灘沉積,天然堤沉積（河谷兩邊與河谷平行的天然堤岸 ） 天然堤的沉積物來源于洪水期漫岸水流攜帶的大量懸移物質。一次洪水的加積，使天然堤沉積由具特色的粉砂質、泥質巖的薄互層組成。粉砂質巖中發(fā)育砂紋層理，特別是上疊砂紋層

11、理，泥質巖中則有不規(guī)則的水平層理。有時可見變形層理、干裂、植物根及鈣質結核等。在曲流河中天然堤主要發(fā)生在凹岸。辮狀河的天然堤沉積因河道的側向遷移而不易保存下來. 決口扇沉積決口扇是洪水沖決天然堤后在天然堤外側形成的扇狀沉積體。決口扇沉積物的粒度較天然堤等其它河漫灘的沉積物更細，以細砂一粉砂為主。沉積的砂層呈薄透鏡體狀，底部有侵蝕、沖刷現象。由于決口扇的形成過程沉積速度快，且沉積物是懸運狀態(tài)，故決口扇砂層常具有正粒序性以及泄水構造、變形層理，火焰構造等。決口扇砂體常呈透鏡狀夾于河漫泥質沉積物中。,湖泊是大陸上相對低洼和流水匯集的地區(qū)，也是沉積物堆積的重要場所。,(三)、 湖泊環(huán)境及其沉積相 1、

12、湖泊環(huán)境的一般特征 湖泊大小懸殊，最大可達幾十萬平方公里，最小的不足1km2。湖泊形狀也是多種多樣，如圓形、橢圓形、不規(guī)則狀等，成因各異。 湖泊的分類方法很多，常用的是按鹽度和沉積物性質劃分，即分為以碎屑沉積為住的淡水湖泊(鹽度3.5%）兩種類型。,一個理想的陸源碎屑湖泊的沉積模式具有沉積物繞湖盆呈環(huán)帶狀分布的特點，即從湖岸至湖盆中央大致依次出現砂礫巖、砂巖、粉砂巖和泥巖。,陸源碎屑湖泊沉積模式,2. 湖泊沉積模式,碎屑湖泊沉積的鑒別標志,（1）巖石類型較單一,以粘土巖、砂巖和粉砂巖為主，礫巖少見，也可出現化學巖和生物化學巖，但分布較為局限。,（2）沉積構造多樣,層理發(fā)育，以水平層理最為發(fā)育。

13、,可有較發(fā)育的波痕。,泥裂、雨痕、攪混構造亦常見到。,（3）生物化石豐富,常見的生物種類有介形蟲、雙殼類、腹足類、藻類等，沒有海相生物化石。,（4）垂向層序多呈反韻律,多出現由深湖至濱湖的下細上粗的反旋回層序。,（5）分布范圍及沉積厚度,分布范圍比河流相大，比海相小，相帶、巖性和厚度大致呈環(huán)帶狀分布。,陸生植物的根、干、葉、孢子花粉等大量出現。,巖性和厚度橫向變化比河流相穩(wěn)定，比海相差。,2、湖泊相沉積特征 (1)、淡水湖泊相淡水湖泊形成于多雨的潮濕氣候區(qū)，沉積物以陸源屑物為主。 理想的碎屑淡水湖泊沉積模式是圍繞湖盆呈環(huán)帶狀分布，即邊緣為濱岸砂礫帶，中間為砂質帶，內部為砂泥質帶，中心為泥質巖。

14、濱岸砂礫帶很窄，這是區(qū)別于海相沉積的標志。 陸源碎屑湖泊相分為濱湖、淺湖、半深湖、深湖等亞相。,濱湖亞相：屬于氧化環(huán)境，水動力條件強。沉積以砂巖沉積為主，次為粉砂巖和礫巖。發(fā)育單向斜層理和交錯層理。是儲層發(fā)育的有利地區(qū)。 淺湖亞相：水介質的波浪可影響底部，底棲生物發(fā)育。沉積以粘土巖和粉砂巖為主。層理以水平層理和波狀層理為主，可見小型交錯層理，生物化石豐富。可發(fā)育儲集層。,半深湖亞相：處于弱氧化到弱還原環(huán)境。沉積粘土巖為主，夾粉砂巖，粘土巖常含有機質使其顏色較深，層理以水平層理為主，有時見微波狀層理。 深湖啞相：處于還原環(huán)境。沉積以質純色深的泥、頁巖為主，并可發(fā)育灰?guī)r、泥灰?guī)r。層理為水平層理和細

15、水平紋層為主,濱湖亞相,濱湖位于湖盆邊緣、最高湖面與低湖面之間。 開闊湖岸的濱湖區(qū)，可形成砂質湖灘沉積； 湖岸較陡，可形成礫質湖灘沉積； 湖濱地形平緩，可形成濱湖泥灘或泥坪。,淺湖亞相,位于濱湖亞相至波基面之上的地帶，水體較濱湖區(qū)深，沉積物受波浪和湖流作用的影響較強。 巖石類型以粘土巖和粉砂巖為主。可夾少量化學巖薄層或透鏡體。 層理類型多以水平、波狀層理為主，水動力較強時可形成小型交錯層理。 生物化石豐富，保存完好，以薄殼的腹足類、雙殼類等底棲生物為主。 若湖底地形平緩，砂質供應充分，在寬闊的淺湖地帶可形成具席狀展布的砂質淺灘或局部砂質堆積加厚的砂壩沉積。,半深湖亞相,位于波基面以下水體較深部

16、位，地處乏氧的弱還原-還原環(huán)境，沉積物主要受湖流作用影響，波浪作用已很難影響沉積物表面。 巖石類型以粘土巖為主，常具有粉砂巖、化學巖的薄夾層或透鏡體。 水平層理發(fā)育，間有細波狀層理。 化石較豐富，浮游生物為主，保存較好，底棲生物不發(fā)育。 可見菱鐵礦和黃鐵礦等自生礦物 。,深湖亞相,位于湖盆中水體最深部位，水體安靜，地處乏氧的還原環(huán)境，底棲生物完全不能生存。 巖性粒度細、顏色深、有機質含量高。以質純的泥巖、頁巖為主，亦有灰?guī)r、泥灰?guī)r、油頁巖。 層理發(fā)育，主要為水平層理和細水平紋層。 無底棲生物，常見介形石等浮游生物化石，保存完好。 黃鐵礦是常見的自生礦物，多呈分散狀分布于粘土巖中。 巖性橫向分布

17、穩(wěn)定，垂向上常具連續(xù)的完整韻律，沉積厚度大。,(2)、鹽湖相在干旱氣候條件下，蒸發(fā)量大于補給量，湖水逐漸濃縮可形成鹽湖，最后于涸而成鹽漬土地帶。 鹽湖相沉積由紋層泥和鹽類礦物構成。鹽類礦物有鈣、鈉鎂的碳酸鹽，鈣、鈉、鉀或鍶的硫酸鹽、氯化物、氟化物、硼酸鹽等，還有自生的硅酸鹽礦物，其中硼酸鹽和天然堿是鹽湖沉積的礦物標志；扁豆狀石膏、天青心等礦物也是鹽湖的標志。鹽湖沉積的發(fā)育階段與鹽類礦物的沉淀順序相一致。,鹽湖沉積特征,沉積物缺乏陸源碎屑物質而以碳酸鹽膏鹽物質為主，或兩者兼有。 典型鹽湖沉積物作環(huán)帶狀分布，從外到內為： 碳酸鹽沉積石膏沉積 Na鹽、K鹽的沉積。,鹽湖實例,柴達木鹽湖,羅布泊鹽湖,

18、中國死海-運城鹽湖,三角洲環(huán)境及其沉積相(過渡相組),三角洲是河流注入海洋(或湖泊)時，由于水流分散，流速頓減，河流所攜帶的泥砂沉積物在河口沉積下來形成的在平面上呈尖端向陸的三角形沉積體。,三角洲的形態(tài)受著許多因素的影響，最主要受河流、波浪和潮汐作用的控制，并形成有各自特點的不同的三角洲相沉積序列。其沉積環(huán)境復雜多變，巖性、巖相多種多樣。在廣闊的潮濕地帶有大量生物生長，沉積物厚度很大，因而古代三角洲沉積是石油、天然氣和煤的儲集場所。 研究三角洲有巨大的經濟價值。 現代大河流如黃河、長江、密西西比河、恒河、尼羅河、尼日爾河的入?？诙及l(fā)育有大型的三角洲沉積體。,三角洲分類（按河流和海洋作用的相對強

19、弱劃分),三角洲,建設性三角洲,破壞性三角洲,三角洲分類（按河流、波浪、潮汐對三角洲形成的控制作用劃分),三角洲,河控三角洲：鳥足狀、朵狀,浪控三角洲：鳥嘴狀,潮控三角洲：港灣型,河控三角洲的沉積特征,1、河控三角洲的形態(tài),河控三角洲是在河流輸入泥砂量大，波浪、潮汐作用微弱，河流的建設作用遠遠超過波浪、潮汐破壞作用的條件下形成的。,按照三角洲的形態(tài)，可進一步分為兩種類型： 鳥足狀三角洲 朵狀三角洲,鳥足狀三角洲又稱舌形或長形三角洲，是以河流作用為主的極端類型，是最典型的高建設性三角洲。,地貌特征是海岸曲折，呈鋸齒狀，有廣闊的三角洲平原和較發(fā)育的濱海沼澤。,朵狀三角洲形態(tài)呈向海突出的半圓狀或朵狀

20、。,與鳥足狀三角洲相比，此類三角洲在形成時泥砂輸大量相對較少，砂泥比值較高，波浪作用有所增強，但河流輸入沉積物的數量仍高于波浪和潮汐作用改造的能力。,我國的黃河、歐洲的多瑙河，非洲的尼日爾河等形成的三角洲屬于此類型。,2、河控三角洲的亞相類型,根據沉積環(huán)境和沉積特征，可將三角洲相劃分為三個亞相：,三角洲相,三角洲平原亞相,三角洲前緣亞相,前三角洲亞相,三角洲平原亞相,三角洲沉積的陸上部分，其范圍包括從河流大量分叉位置至海平面以上的廣大河口區(qū)，是與河流有關的沉積體系在濱海區(qū)的延伸。,巖性：砂巖、粉砂巖、泥巖(包括泥炭和褐煤等) 。碎屑顆粒分選差。,沉積構造：層理構造復雜，見雨痕、干裂、足跡等。,

21、生物化石：少見，淡水動物化石和植物殘體。,巖體呈透鏡狀，橫向變化大。以分支河道和沼澤沉積為主體。,三角洲前緣亞相,三角洲平原外側的向海方向，處于海平面以下 為河流和海水的劇烈交鋒帶，沉積作用活躍，是三角洲砂體的主體。 三角洲前緣是河流攜帶的泥、砂在河口入海處形成的向海傾斜的沉積體。它主要由分流河口沙壩及指狀沙壩、水下天然堤、遠端沙壩、席狀沙體組成。它們的沉積物為粉砂質粘土、粘土和砂，分布于三角洲向海加積的前緣斜坡上，構造層序稱為前積層。,前三角洲亞相,位于三角洲前緣的前方，實際上為處于浪基面以下的正常海相沉積。,主要由暗色粘土和粉砂質粘土組成。,常發(fā)育水平層理及塊狀層理。,見有廣鹽性生物化石，

22、如介形蟲、雙殼類等。,前三角洲暗色泥巖富含有機質，可作為良好的生油層。,在古代地質歷史中能保存和鑒別出來的三角洲多屬河控三角洲。,浪控和潮控三角洲沉積特征,1、浪控三角洲沉積特征,浪控三角洲的平面形態(tài)呈鳥嘴狀，故又稱為鳥嘴狀三角洲。,圣弗蘭西斯科河鳥嘴狀三角洲,塞內加爾河掩閉型鳥嘴狀三角洲,一、三角洲體系 三角洲體系是在復雜的三角洲環(huán)境中形成的沉積組合體，它的基本組成單元為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲。 三角洲平原是三角洲沉積的陸上部分，系河流人海時發(fā)生分流形成的廣闊低平地區(qū)。它包括分流河道及河道兩側的天然堤，分流河道之間尚可發(fā)育分流間海灣、決口扇、洪泛平原、湖泊和沼澤等。其沉積物以粉砂和

23、砂為主，構造層序組成三角洲沉積體的頂積層。,三角洲前緣 是河流攜帶的泥、砂在河口入海處形成的向海傾斜的沉積體。它主要由分流河口沙壩及指狀沙壩、水下天然堤、遠端沙壩、席狀沙體組成。它們的沉積物為粉砂質粘土、粘土和砂，分布于三角洲向海加積的前緣斜坡上，構造層序稱為前積層。 前三角洲位于三角洲前緣向海一方，是三角洲前緣外邊到陸棚盆地的平緩下傾地帶。它的沉積物是由濱外粘土和粉砂組成，構造層序為底積層。,古代三角洲沉積鑒別標志,1、巖石類型,砂巖、粉砂巖、粘土巖為主。三角洲平原中常見有暗色有機質沉積，如泥炭或薄煤層等。,2、粒度分布特征,三角洲中由陸海，砂巖中的碎屑粒度和分選有變細變好的總趨勢。,3、沉

24、積構造,流水波痕、浪成波痕、板狀和槽狀交錯層理，水平層理，波狀層理、透鏡狀層理、包卷層理、沖刷-充填構造、變形構造、生物擾動等。,4、生物化石,海生與陸生生物化石混生。,5、垂向層序,總體上為下細上粗反旋回序列，頂部為下粗上細正旋回。,6、砂體形態(tài),平面上呈朵狀或指狀，剖面上呈發(fā)散的掃帚狀。,三角洲相序列 三角洲沉積體的發(fā)育主要受河流、海浪、潮汐作用的控制，因而它的沉積相序列也相應以河流、海浪和潮汐作用為主的三種類型。 河流搬運為主的三角洲相序列 主要特點是沉積物的顆粒向上逐漸變粗。一個完整的序列厚約50一100m，由三角洲朵狀砂體和分流河道、天然堤、決門扇沉積物組成。每一沉積序列從細粒的暗色

25、粘土開始，向上為粘土與粉砂或砂互層，其中常見小規(guī)模的波痕和生物擾動現象。再上為分流河口沙壩和席狀沙體，顆粒最粗，具板狀、槽狀交錯層理和波痕，生物殘體很少。序列頂部為沼澤沉積形成的煤和土壤層。此外，還有分流間海灣的細粒沉積物和改造的三交洲洲邊線沉積物。,海浪搬運為主的三角洲相序列這種三角洲沉積以浪蝕的灘脊序列為特征。序列底部是較薄的細粒沉積單元，向上為較粗的灘脊砂沉積，頂部為沼澤或煤層沉積。在灘脊沉積物中所有沉積構造都是波浪形成的。 潮汐搬運為主的三角洲相序列是以三角洲沉積物受潮流改造的潮汐沉積序列為特征。層序底部較粗，以濱外潮汐沙脊的砂質沉積物為主，向上變?yōu)檩^細的潮坪粉砂、粘土沉積或夾有較粗的

26、潮汐水道分選良好的砂質沉積，最頂部為三角洲沼澤沉積，往上沒有典型三角洲相序列，沉積構造有雙向的槽狀交錯層理和透鏡狀、脈狀層理。,三角洲相與油氣的關系 三角洲相對于石油和天然氣的生成、聚集及保存非常有利，因為它具有良好的生、儲、蓋條件及圈閉條件。世界上已發(fā)現了許多與三角洲有關的油氣田。其中有些非常著名，如科威特布爾干油田，可采儲量高達94億噸，是世界上第二號特大油田。委內瑞拉馬拉開波盆地、美國墨西哥灣盆地、非洲尼日爾河口等的三角洲相中都發(fā)現了大油田。加拿大的阿薩巴斯瀝青礦也是三角洲相的，瀝青儲量約1000億噸。對現代三角洲環(huán)境的深入研究也是因油氣資源勘探的需要而進行的。,第四節(jié) 海洋沉積環(huán)境（相

27、）,現代海洋占地表面積的70%，遠古時代占更大比例?,1、海相組是指平均晴天浪基面以下的廣闊海洋區(qū)域。 2、溫度：表層水溫在-1.8 +28 ，深部水溫在-14 間。 3、壓力：變化大，海面1個大氣壓，深處10公里處達1000大氣壓。 4、海水成分復雜，平均含鹽度3.5%，并溶解有80余種元素。密度比河水大，且有變化。主要是氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽及其它。 5、PH值在7.26至8.40間。Eh值變化大，淺部氧化，深部及停滯閉塞區(qū)域缺氧還原。,（一）海洋物化條件,海水的運動可概括為波浪、潮汐和海流三種形式。 1、波浪：海洋中的波浪主要是由風力產生的。波浪是海水主要運動方式之一。 在暴風浪時，波長

28、數百米至近千米，波高可達3040米，其浪基面深達200米左右，是陸棚區(qū)搬運改造沉積物的主要營力。,(二) 海水的水動力條件,2、潮汐流：是海水特有的運動，對陸棚區(qū)沉積物的搬運沉積有重要的意義。 潮汐是由地球自轉及日月引力引起的，古代王充在論衡一書中就有“潮之興也，與月盛衰”的記載。太陽對地球也有引力，太陽對地球的引潮力只有月球引潮力的46.6%。 杭州灣錢塘江怒潮世界馳名。,3、海流：洋流是大范圍內的海水環(huán)流，主要起因于因溫度和鹽度差異造成的密度差異引起的海水運動。大部分洋流主要搬運細粒特質。 表層洋流受到大氣環(huán)流信風和海水密度式的影響，極地的冷而咸的海水以底流的形式流向赤道。 深部洋流主要由

29、海水的鹽度和溫度的差異導致密度不同而引起的。,（三）海底地形,大陸架是沉沒的大陸邊緣，從海濱帶外緣緩緩地向海傾斜，一直延伸到坡度突然變大處。平均坡度小于0.3 ，平均寬50km，水深絕大部分在200m內，是海洋沉積中最活躍的地區(qū)。 陸坡區(qū)的坡度多在47，寬20至90km，平均深1270m，陸坡上有洼地、階地和峽谷，陸坡底部稱陸隆。陸棚、陸坡和陸隆合稱大陸邊緣，是大陸與洋盆間的過渡區(qū)。 大洋盆地是遠離大陸的深水海區(qū)，含深水盆地、海嶺、海山、洋中脊等地貌單元，其主體是水深45 km的深海盆地。,海底地形可分為：陸棚(大陸架）、大陸坡、大洋盆地等單元。,全球海陸地貌圖，洋中脊，海嶺，海底平原。,（四

30、）海相組沉積的一般特征,1 巖石類型 粘土巖、粉砂巖、碳酸鹽巖、砂巖及礫巖均可發(fā)育。海相沉積物以厚度大、分布廣泛、巖性穩(wěn)定、碎屑的成分成熟度與結構成熟度高為特色。 2 沉積構造 常見水平層理、沙紋層理、丘狀層理、遞變層理、滑動變形構造（多見于陸坡）、生物遺跡廣泛發(fā)育，缺乏淺水暴露的構造。 3 自生礦物 海相沉積中常可見特征的自生礦物：海綠石、鮞綠泥石、自生磷灰石等。 4 生物化石 海相沉積物生物化石十分豐富，以正常鹽度的生物最豐富。,（五）海相組的劃分,1、濱岸/海岸相：最大風暴潮線至浪基面 2、淺海陸棚相：浪基面以下的陸棚區(qū) 3、半深海相：大陸坡、陸隆 4、深海相：洋盆,1、濱岸/海岸相,(

31、1)、無障壁型海岸 砂礫質高能海岸： 水下地形坡度大，波浪作用為主； 粉砂淤泥質低能海岸： 地形平緩，潮汐作用為主 (2)有障壁型海岸： 具障壁島、瀉湖、潮坪,無障壁海岸,有障壁海岸,（1）無障壁海岸沉積環(huán)境（相） 濱岸是波浪作用為主的海岸帶，又稱為海灘、無障壁海岸。這里高差低，一般在1m左右。海底地形有一定坡度，向外海方向無障壁阻擋。 濱岸環(huán)境中能量按水深分帶?？筷懪锓较蛩^深，能量較低。向岸方向隨水深變淺能量逐漸增加。 此外，波浪作用在海岸帶還形成沿岸流與向海方向流動的裂流。沿岸流、裂流與沖向海岸的波浪構成了近岸海水的循環(huán)系統。沿岸流能將砂粒沿岸搬運，而裂流則可以將海岸砂帶到離岸較遠的陸棚

32、區(qū)形成舌狀砂質沉積體。,無障壁濱岸帶(砂礫質高能海岸)亞環(huán)境(亞相)劃分 依據波浪作用能量的分帶，將濱岸帶劃分： 近濱(臨濱)，平均晴天浪底至平均低潮線之間的地區(qū)； 前濱，平均低潮線和平均高潮線之間的地區(qū)； 后濱，平均高潮線之上至海岸砂丘帶間地區(qū)； 海岸風成砂丘，風成砂丘是發(fā)育在高潮線以上的地帶。,無障壁濱岸帶(粉砂淤泥質低能海岸)亞環(huán)境(亞相)劃分 潮灘：平均低潮線和平均高潮線之間的地區(qū)； 沼澤：平均高潮線之上地區(qū)。,海岸水動力學特征,漲浪-升浪-破浪-碎浪,海南三亞-亞龍灣,（1）海岸風成砂丘特大風暴潮最高水位線以上 沉積物：中細砂 結 構：分選磨圓好 構 造：大型槽狀交錯層理，細層傾角陡

33、 平面形態(tài)：長脊形，新月形 分 布：植被不發(fā)育，風力較強的（半）干旱海岸區(qū),(2).后濱亞相(潮上帶)平均高潮線至海岸砂丘 沉積物：中粗砂 結 構：分選、磨圓較好 構 造：平行層理、低角度交錯層理,（3）.前濱亞相(潮間帶)：平均高潮線至平均低潮線 沉積物：中砂 結 構：成熟度較高，跳躍組分為主，常分兩組； 上部分選好于下部 構 造：大型低角度交錯層理（沖洗交錯層理）、 平行層理、（不）對稱波痕、菱形波痕、 沖刷痕、泡沫痕、流痕,(4).近濱（臨濱）亞相:波基面至平均低潮線， 經常處于水下，發(fā)育沿岸水下砂壩。 沉積物：中砂為主，上粗下細反粒序。 結 構：分選較前濱差 構 造：上部：砂壩推進形成

34、較大型板狀、槽狀交錯層理。 下部：過渡為水平層理，生物擾動構造增多。,板狀交錯層理,濱岸相的主要鑒別標志小結,1. 巖石特征：純凈、成分成熟度高的砂礫巖 2. 結構：成熟度高，跳躍組分常分兩組 3 .構造：各種成因交錯層理、波痕 前濱：大型沖洗交錯層理； 近濱：板、槽狀交錯層理，向下出現水平層理； 4. 生物特征：各門類海相生物碎片 5. 砂體形態(tài)：平行海岸線，長條狀 6. 垂向層序：下粗上細的反旋回,（2）有障壁海岸沉積環(huán)境（相）,這類砂質障壁又稱為堡島。 障壁海岸亞環(huán)境(亞相)劃分為障壁島、海岸瀉湖和潮坪。,有障壁海岸亞相類型及特征,障壁島亞相平行海岸高出水面的狹長形砂體，因對海水的遮攔作

35、用而構成瀉湖的屏障。 下部為砂壩或砂嘴，上部由海灘、障壁坪、砂丘組成 巖石類型 中細砂巖和粉砂巖，分選和圓度較好 構造 風成厚層楔狀和槽狀交錯層理，沖洗交錯層理，不對稱波痕和沖蝕痕跡，蟲孔。 生物特征 原地生物化石較少。 砂體形態(tài) 平行海岸的狹長帶狀，長一般幾公里至幾十公里，寬數百米至數千米，厚數米至數十米。剖面上呈底平頂凸的透鏡狀。,瀉湖亞相為海岸限制，被障壁島所遮擋的淺水盆地。以潮汐通道與廣海相通或與廣海呈半隔絕狀態(tài)。 低能環(huán)境沉積物以細粒陸源物質和化學沉積物為主 鹽度變化范圍大障壁島遮擋，瀉湖水體蒸發(fā)，淡水注入 廣鹽性生物最發(fā)育 生物群種屬和數量急劇減少，個體小，殼變薄,潮坪亞相沉積特征

36、 巖石類型粘土巖、粉砂巖、細砂巖。由海向陸，粒度由粗變細。 沉積構造 a.泥坪水平紋層或水平波狀紋層。 b.混合坪脈狀、波狀、透鏡狀層理。 c.砂坪羽狀交錯層理，平行層理、板狀交錯層理、槽狀交錯層理等。 d. 潮汐通道大型流水交錯層理、羽狀交錯層理等。 生物化石種少量多，海陸相混生 海退型進積層序最常見，下粗上細正旋回。,2、淺海陸棚相,主要水動力是海流，正常的風暴引起的波浪、潮汐以及密度流等。 生物特征 淺水區(qū)底棲生物大量繁殖。深水區(qū)底棲生物減少，藻類生物幾乎絕跡。 淺海陸棚相可分為過渡帶和濱外陸棚兩個亞相。,過渡帶特征： 沉積物：泥質粉砂、粉砂質砂，砂泥近于等量產出 構造：波狀層理、浪成交

37、錯層理、生物擾動構造強烈。 生物：最為繁盛，底棲生物繁多。 濱外帶特征： 范圍：過渡帶以外，淺海陸棚最主要的環(huán)境單元 靜水為主，大規(guī)模的風暴浪才能產生作用 沉積物：粘土、粉砂，極少量細砂。 碳酸鹽、鐵、錳、鋁、磷等。 結 構：較濱岸相稍差 構 造：水平層理、浪成交錯層理，浪成波痕， 生物擾動構造、蟲孔、蟲跡 生 物：種類和數量眾多,淺海陸棚相鑒別標志小結,含正常淺海生物化石組合，泥質沉積物中可有豐富的遺跡化石； 砂巖從薄層到厚層均有；成熟度高，可含有海綠石、鮞綠泥石等淺海自生礦物。厚層砂巖具有大型巨型交錯層理； 泥巖常具有規(guī)則的水平層理，夾風暴巖或具有浪成層理的薄粉砂、細砂巖； 現已探明的海上

38、油氣田絕大部分分布在陸棚上。陸棚沉積物含有大量有機質；陸棚沉積的大型砂巖體，具有較高的原生孔隙度，可成為油氣的有效儲層。,3、半深海相與深海相,（1）半深海相 大陸坡+陸隆，與淺海的習慣200米水深分界線 陸隆寬度300-400公里 三種流動狀態(tài)：洋流、濁流、等深流 陽光及氧不足，難以有植物和大量底棲動物發(fā)育 沉積物類型：各類軟泥、浮游生物和砂 濁流沉積 等深流沉積,（2）深海相 發(fā)育于大洋盆地，水深大于2000米，一般在4-5千米。 靜水，還原條件，生物稀少。水溫1。 沉積物：各種生物軟泥（主要是鈣質和硅質） 陸源沉積物（底流、冰川搬運、濁流） 化學、生物化學沉積（錳、鐵、磷）,海洋碳酸鹽沉

39、積環(huán)境(相),第十二章 碳酸鹽沉積環(huán)境及相模式 第一節(jié) 海洋碳酸鹽沉積環(huán)境特點,一.碳酸鹽沉積物產生的條件 溫暖、清潔的淺海海域。在現代主要分布于南北緯30之間。,生物骨胳和藻類繁盛是形成碳酸鹽沉積物的最主要因素。 碳酸鹽顆粒（內碎屑、鮞粒、藻粒、球粒 、生物顆粒） 碳酸鹽骨架（珊瑚、層孔蟲等） 碳酸鹽泥（機械的、化學的、鈣藻、鈣質超微生物）,珊瑚礁灰?guī)r,二.碳酸鹽沉積物的搬運和沉積 1.碳酸鹽的沉積作用主要發(fā)生在熱帶淺水陸棚和淺灘上 2.碳酸鹽顆粒、泥 同陸源碎屑一樣，可以遭受水體的搬運和簸選。 3.碳酸鹽沉積物有三個沉積區(qū)：海岸沉積區(qū)、淺水陸棚區(qū)和深水盆地區(qū)。 4.大部分粗碳酸鹽沉積物的搬

40、運距離不遠。 5.顆粒間灰泥基質的多少、顆粒的填集特點是判斷水體能量的標志。 6.常在大面積上垂向加積，側向加積少。,三.碳酸鹽沉積物的沉積速率 Wilson(1975)統計，全新世淺水碳酸鹽的沉積速率平均1.0m/1000a，礁帶3m/1000a； 大巴哈馬灘和安德羅斯島潮坪0.7m/1000a； 深水（慢）1cm/1000a甚至無。,四、碳酸鹽沉積的基本規(guī)律 絕大多數碳酸鹽在淺海環(huán)境中形成，其沉積作用過程主要受到化學和生物化學條件的控制。 1、生物在碳酸鹽巖沉積中具有重要作用； 2、水動力條件對碳酸鹽巖沉積具有控制作用； 3、碳酸鹽巖沉積基本在原地形成； 4、碳酸鹽巖沉積主要形成于溫暖、清

41、潔、透光的淺水環(huán)境； 5、碳酸鹽巖沉積作用迅速，但容易受到控制(抑制)。,在20世紀50年代以前，人們對碳酸鹽巖沉積環(huán)境的認識還是相當膚淺的，幾乎全是籠統的“淺海相”化學沉積概念。從60年代開始，隨著對現代碳酸鹽沉積作用研究的深入和對碳酸鹽沉積原理的逐漸認識和深化，特別是石油工業(yè)的推動，對古代海相碳酸鹽巖沉積環(huán)境的解釋才取得突飛猛進發(fā)展，并建立了一系列相應的沉積相模式。,第二節(jié) 海洋碳酸鹽巖沉積相模式,一、陸表海和陸緣海的概念（Shaw,1964） A.陸表海（epeiric sea, epicontinental sea, inland sea, continental sea） 位于大陸內

42、部或陸棚內部，低坡度，范圍廣闊，很淺的淺海。 B.陸緣海（pericontinetal sea） 位于大陸邊緣或陸棚邊緣、坡度較大、范圍較小、較深的淺海。 地質歷史中沉積碳酸鹽巖的主要淺海是陸表海，現在淺海多是陸緣海 陸表海的碳酸鹽沉積分異主要決定于海水的能量。,關于碳酸鹽巖沉積模式前人進行了大量的研究工作。由于陸表海內波浪、海流以及潮汐作用對于碳酸鹽沉積物的分異，形成了三個明顯的沉積相帶，即一個高能帶、兩個低能帶。這一特征首先由肖（Shaw，1964）提出，奠定了碳酸鹽相模式的基礎，其后歐文（Irwin，1965）正式命名為X、Y、Z三個帶，之后拉波特（Laport，1967，1969）提出

43、四個帶，一直發(fā)展到威爾遜（Wilson，1969，1975）的九個相帶和塔克（Tucker，1981）七個相帶，碳酸鹽沉積相模式才逐漸趨于完善和適用。 進入80年代后，人們擺脫了6070年代靜態(tài)碳酸鹽沉積模式的束縛，開始了一種動態(tài)碳酸鹽沉積模式的研究和建立，強調碳酸鹽緩坡（ramp）沉積相模式的重要性（Read，1982，1985；Tucker，1985；Whitaker，1988；Carozzi，1989），并力圖把碳酸鹽相模式直接與成巖環(huán)境、礦產和油氣資源勘探聯系起來。以下簡要介紹幾個最常用的碳酸鹽沉積相模式。,二、歐文( Irwin，1965)的陸表海能量帶模式 65）由海向陸分為X、Y

44、、Z三帶 X帶-深水低能帶，波基面以下 灰泥及浮游生物碎屑有利于生油 Y帶-近岸高能帶，波浪、潮汐的主要作用帶 礁、灘 良好的儲集相帶 Z帶-濱岸低能帶，水淺，蒸發(fā)量大 泥晶灰?guī)r（白云巖）、蒸發(fā)巖、藻疊層構造,歐文依據肖對陸表海水動力能量及沉積物分布特征研究建立的理想模式，以不含陸源碎屑物的淺海碳酸鹽沉積物為條件。在此模式中，他將自濱岸到廣海方向劃分為三個帶，并分別命Z 、Y、 X帶。,三、潮汐相帶模式拉波特（Laporte,1967) 拉波特對美國紐約州早泥盆世海德堡群進行沉積相分析時所建立的模式，基本上承襲了肖及歐文的概念，所不同的是他在研究該區(qū)沉積環(huán)境時指出，由于潮汐面頻繁變動，引起潮上

45、潮間潮下環(huán)境的復雜變換，因而形成各種相的交替和穿插。他指出潮汐作用的重要性和潮下存在碳酸鹽和陸源碎屑的沉積分帶性，較前人進了一步。,1）潮上及潮間帶（Z）：蒸發(fā)作用強。 白云巖、云質灰?guī)r、疊層構造、干裂、鳥眼構造等 2）淺的潮下帶（Y）：潮汐作用強。 顆粒灰?guī)r、疊層石、泥晶灰?guī)r、沖刷等 3）無陸源碎屑潮下帶（X上）：浪底之上，高能。 礁、灘 4）有陸源碎屑潮下帶（X下）：浪底之下，低能。泥晶灰?guī)r,現代局限臺地潮坪、珊瑚礁（包括岸礁、堡礁、環(huán)礁）,威爾遜（1969，1975）綜合了古代及現代碳酸鹽巖的大量沉積模式，按照沉積環(huán)境的潮汐、波浪、氧化界面、鹽度、水深及水循環(huán)等因素的控制，建立了綜合的碳

46、酸鹽沉積模式，劃分出九個標準相帶：盆地相；2廣海陸棚相；3盆地邊緣或深陸棚邊緣相；4碳酸鹽臺地前緣斜坡相；5臺地邊緣生物礁相；6臺地邊緣淺灘相；7開闊臺地相；8局限臺地相；9臺地蒸發(fā)相。這個模式是歐文、拉波特等的模式的發(fā)展，1、2、3相帶相當于X帶，4、5、6相帶相當于Y帶，7、8、9相帶相當于Z帶。威爾遜模式在九個相帶中劃分了24個微相類型，對模式的使用帶來很大方便。,四、威爾遜標準相帶模式,1盆地相；2廣海陸棚相；3盆地邊緣或深陸棚邊緣相；4碳酸鹽臺地前緣斜坡相；5臺地邊緣生物礁相；6臺地邊緣淺灘相；7開闊臺地相；8局限臺地相；9臺地蒸發(fā)相。,碳酸鹽巖標準相帶模式（綜合模式：海底地形、潮汐

47、、波浪、氧化界面、鹽度及海水循環(huán)） 三大相區(qū)九個標準相帶 A.盆地相區(qū)（相當于陸棚沉積區(qū)） 1.盆地相 2.開闊陸棚相 3.碳酸鹽斜坡腳相（盆地邊緣或深陸棚邊緣相）,四、威爾遜標準相帶模式,四、威爾遜標準相帶模式,B.臺地邊緣相區(qū)（相當于障壁島、灘沉積區(qū)） 4.碳酸鹽臺地邊緣前斜坡相 遠岸低能與高能的過渡帶 5.臺地邊緣的生物礁相 6.臺緣砂相,四、威爾遜標準相帶模式,（三）臺地相區(qū)（相當于潮坪、瀉湖 沉積區(qū)） 7.開闊臺地相 基本是低能帶 8.局限臺地相 9.臺地蒸發(fā)相,四、關士聰等的模式 關士聰等（1980），按海底地形、海水深度、潮汐作用及海水能量、沉積特征及生物組合特征等，分為兩個相組

48、、六個相區(qū)、十五個相帶（或相）。,五、塔克（Tucker，1981）的模式 塔克認為，完整的碳酸鹽相模式應具有：在近岸潮間潮上區(qū)，以碳酸鹽泥坪為主；在淺水到深水陸棚區(qū)，為碳酸鹽砂及泥沉積；在溝通瀉湖與開闊陸棚的主要潮汐通道口上可以發(fā)育碳酸鹽潮汐三角洲，也是鮞粒生成場所；沿著陸棚邊緣，礁和其它碳酸鹽巖隆經常發(fā)育；在很少陸源物注入盆地的時候，則可有異地搬運的遠海碳酸鹽沉積作用發(fā)生。,六、Read（1989）模式,碳酸鹽緩坡、臺地兩種模式,潮坪、瀉湖,潮坪、瀉湖,水體逐漸加深,緩坡模式：,臺地模式： 臺地（Read)： 具有水平的頂和陡峻邊緣的碳酸鹽淺海，邊緣具有高能沉積，也可以與陸地相鄰。,碳酸鹽建隆（碳酸鹽臺地）,第三節(jié) 海洋碳酸鹽沉積環(huán)境及沉積相,一、潮坪環(huán)境及其沉積特征,潮上帶的藻席,1.潮上帶： 泥晶或疊層灰?guī)r、白云巖、石膏。 暴露標志、咸化或淡化標志，藻席（疊層石）、膏溶角礫、 干裂成因的內碎屑、鳥眼、帳篷、鈣結層、. 2.潮間帶： 潮道沉積為典型，顆粒泥晶灰?guī)r、顆粒灰?guī)r，羽狀交錯層理。 潮坪上為疊層石、白云巖， 潮汐層理、半球狀或柱狀疊層構造、暴露構造、鳥眼構造。,3.薩布哈及其剖面層序,4.正常潮坪（潮濕型）碳酸鹽及其剖面層序,海侵滯留