6、沉积环境和沉积相

第六章沉积环境和沉积相第一节概述一、沉积环境、沉积相的定义1、沉积环境：在物理上、化学上和生物上均有别于相邻地区的一块地球表面。2、鉴别沉积环境：A物理方面：介质性质、流体流动性质、水体密度、水深等；B化学方面：沉积介质的PH、EH、盐度等；C生物方面：动物和植物3、沉积相：一定沉积环境的物质表现4、沉积相模式：古代沉积面貌的再现，并加以典型化和模式化。沉积相模式可以用图解表示。沉积环境大陆环境海洋环境海陆过渡环境二、沉积环境的分类二、沉积环境的分类1、大陆环境：河流环境、湖泊环境、沼泽环境、沙漠环境、冰川环境2、过渡环境：河口、三角洲环境、有障壁海岸、无障壁海岸3、海洋环境：浅海环境、半深海环境、深海环境大陆环境冲积环境：曲流河、网状河、冲积扇湖泊环境：沼泽环境冰川环境：坡积和残积环境：海陆过渡环境三角洲环境河口海岸环境：有障壁海岸：无障壁海岸：海洋环境浅海陆棚环境：次深海环境：深海环境：沉积环境分类表三、沉积相律只有横向相依的相，才能在纵向上相互叠置而没有沉积间断四、沉积环境的识别标志和分析方法1、沉积环境的识别标志1）岩石学标志：（1）岩石类型和矿物成分：指示沉积环境、物源区性质、构造状况和古气候条件；（2）沉积岩的结构：指示水流性质；（3）沉积构造：指示介质动力条件和流体性质、提供古水流资料，解释沉积环境。2）古生物和古生态标志：确定沉积时的自然地理环境，只时沉积时的水深、盐度和浊度；3）地球化学标志：岩石或生物介壳中的微量元素、同位素和有机地化资料解释沉积环境。注意：识别沉积环境时的综合分析2、沉积环境的分析方法1）剖面层序分析法：综合分析研究岩性、粒度、沉积构造在剖面上的变化序列，最终确定沉积环境。2）沉积岩体产状及岩相分布特征：一般陆相和过渡相的产状不稳定，而海相则稳定。3）充分应用沉积模式：大部分沉积环境已经建立了比较系统、完善的沉积模式，有助于沉积环境的预测。第二节大陆沉积环境分类：冲积环境湖泊环境沼泽环境沙漠环境冰川环境大陆环境河流湖泊沼泽沙漠冰川洞穴一、冲积环境冲积环境以河流为主导作用。河流分类：网状河：河身不固定，有分叉聚合现象，河床平直，坡降大，发育心滩，分布在冲积扇、河流上游及三角洲平原上。蛇曲河：河身比较固定，河床弯曲，侧向迁移明显，坡降笑，发育边滩，分部在河的下游。平直河：河道平直，少见。边滩深水区心滩边滩深水区蛇曲河网状河平直河1、河流环境中的地貌类型和河流相特点（1）河流的地貌单元河道：边滩、心滩河漫滩：天然堤、决口扇、河漫（洪泛）平原、河漫湖牛轭湖：废弃的河道各种地貌单元都有相应的沉积物堆积，可划分为不同的亚相。决口扇河床滞留沉积废弃河道充填洪泛平原边滩沉积天然堤前期沉积曲流河的沉积模式（2）河流相的亚相划分及沉积物类型根据河流相的沉积特征，划分为三个亚相：河道亚相:河漫滩亚相:牛轭湖（废弃河道）亚相：1）河道亚相：河床滞留沉积：成分为陆源砾石，呈叠瓦状排列，垂向上位于河流沉积剖面的最底部，向上渐变为边滩或心滩。边滩沉积：蛇曲河和平直河所特有，垂向上位于河床滞留沉积之上，是河流迁移和弯曲过程中在河湾内侧形成的侧向加积物。沉积物以砂为主。发育交错层理和平行层理。心滩沉积：网状河所特有。沉积物以砾石和粗砂为主。发育大型槽状交错层理。河道砾石的排列方式—叠瓦状2）河漫滩亚相天然堤沉积：洪水期河水漫出河岸时形成的。沉积物以粉砂和泥为主，发育水平层理和泥裂等。决口扇沉积：洪水期洪水冲破天然堤，在靠洪泛平原一侧的斜坡上形成的舌状沉积。以细砂和粉砂为主，局部可见交错层理和冲刷构造。河漫湖（洪泛盆地）：位于河漫滩的低洼处，以泥质和粉砂泥质沉积为主，可有植物碎片。3）牛轭湖（废弃河道）亚相：是由河流衰老或蛇曲河流截直作用而形成。沉积物特征：侧向加积的砂质沉积和垂向加积的泥质沉积。（3）河流沉积的垂向层序曲流河沉积的典型垂向层序：二元结构辫状河沉积的垂向层序网状河蛇曲河沉积环境心滩为主，泛滥平原不发育边滩、天然堤、决口扇、河漫滩剖面岩性组合“砂包泥”正旋回沉积“泥包砂”正旋回沉积沉积构造槽状交错层理为主，偶见块状和水平层理多样并构成特征的组合平面特征直的或稍弯曲的带状弯曲状、条带状蛇曲河和网状河沉积特征对比（4）河流相的沉积层序1）垂向剖面向上粒度变细，平面呈带状分布；2）每个沉积旋回由两部分组成：下部沉积旋回：河道滞留沉积和边滩沉积；上部沉积旋灰：堤岸、决口扇和洪泛平原；蛇曲河上、下沉积旋回厚度值比近于1；网状河则小于1。3）旋回的底部是一冲刷面；（5）古代河流沉积的主要鉴别标志1．岩石类型及其组合2．结构3．沉积构造4．生物化石5．沉积层序6．砂体形态2、冲积扇相（1）一般特征形成：洪水将沉积物从山区带出，在山口的山麓地带因坡度减小堆积而成。分布：干旱—半干旱气候地区形状：平面扇为扇形；剖面：幅向为下凹状，横向为上凸状。扇体表面特征：扇顶有主河道，扇中河扇缘分支河道成网状；河道间有浅水沟。（2）冲积扇相特征1）沉积类型：河道沉积：由砂砾组成，粒度粗分选差；成层性不好。漫流沉积：携带沉积物的流水从冲积扇河床末端漫出，流速和水深骤减，使携带的沉积物成席状或片状沉积而成。由粗碎屑组成，块状构造，形态为透镜状。筛状沉积：当物源物主要供给砾石而无其它粒级沉积物时，在冲积扇表面上形成的舌状砾石层。其分选好。孔隙发育，块状构造。泥石流沉积：发育在扇体的上部，由砂砾泥混杂组成，分选差，层粒不发育。2）沉积亚相的划分扇根亚相：冲积扇顶部地带，沉积坡度大，沉积类型为河道沉积和漫流沉积。扇中亚相：冲积扇的中部，是冲积扇的主体，以分支河道和漫流沉积为主。扇缘亚相：冲积扇的外缘，地形平缓，以漫流沉积为主。常为砂夹粉砂、粘土组成。．亚相划分：扇根（扇头、扇首）、扇中、扇缘（扇端）（3）冲积扇的鉴定标志1)岩性特征：以砾岩、砂砾岩和砂岩为主，夹有粉砂岩和泥质岩：2）结构特征：分选差;3）构造特征：河道沉积底部有冲刷面，正粒序，不规则的交错层理，干裂、雨痕等；4)颜色:5)垂向层序及沉积相组合二、湖泊沉积环境1、湖泊环境的一般特征水动力特征：以波浪和湖流为主，基本没有潮汐作用，受河流流水影响大。物理化学条件：湖水可以是淡水，也可以是超盐水，深湖处为还原环境。生物学特征：陆相生物化石发育。2．湖泊的分类（1）按含盐度分类：淡水湖和咸水湖（2）按沉积物特征分类：陆源碎屑淡水湖和碳酸盐—膏盐湖（3）按湖泊所处的地理位置分类：内陆湖和近海湖（4）按湖泊成因分类：3．湖泊沉积相特征按沉积物特征，将湖泊相沉积划分为两大类型：陆源碎屑淡水湖泊沉积：碳酸盐—膏盐湖泊沉积：碎屑湖泊沉积的理想模式（据特温霍费尔，1932）现代青海湖沉积物分布（据中国科学院兰州地质研究所，1979）（1）陆源碎屑淡水湖泊沉积：1）陆源碎屑淡水湖泊相的亚相划分：湖泊三角洲亚相：位于河流入湖处滨湖亚相：介于洪水湖面和枯水湖面之间浅湖亚相：枯水面和浪击面之间深湖亚相：浪击面以下2）陆源碎屑淡水湖泊各亚相的沉积特征：A湖泊三角洲亚相：三层结构顶积层：河流沉积，砂质为主；发育交错层理；前积层：粉砂和砂质粉砂为主，较多生物碎片，具有前积交错层理、粒序层理、砂泥互层等。底积层：粉砂和泥质沉积为主，生物碎片多，富含有机质，水平层理。B滨湖亚相高能环境，沉积物以砂和粉砂为主，有少量砾石，分选磨园较好，有生物介壳，大致中型交错层理、干裂、雨痕、虫迹等C浅湖亚相：低能环境，沉积物以粉砂和泥为主，夹细砂透镜体，保存完整的化石，不规则的水平层理和浪成波痕D深湖亚相：多为水体安静的还原环境，暗色泥质沉积，富含有机质，水平层理。（2）碳酸盐—膏盐湖泊沉积1）形成条件：干旱半干旱的气候区或温暖地区，内陆湖，缺乏陆源碎屑物质供给，主要以碳酸盐—膏盐沉积为主。2）温暖地区的碳酸盐湖泊相当周围陆地为碳酸盐岩时，湖内可沉积碳酸钙（藻类的活动）—核形石，深湖处可出现泥灰岩和有机质。3）干旱地区的碳酸盐—膏盐湖泊相随着湖水的浓缩，可依次沉积碳酸盐、硫酸盐、石膏和钾镁盐。第三节过渡环境—以三角洲为例三角洲河口海岸环境一、三角洲的一般特征和分类三角洲是指河流与海洋或湖泊汇合处形成的锥形沉积体；是河流流水与海洋波浪和潮汐共同作用的结果。根据河流、波浪和潮汐三种作用的相对强度，可对三角洲进行分类：河控三角洲：鸟足状浪控三角洲：尖头状（喙状）潮控三角洲：三角洲类型的三端元分类三角洲类型的三端元分类三角洲的类型与河流、海洋作用（波浪为主）的关系二、三角洲的亚相划分和特征——以河控三角洲为例1、三角洲亚相的划分三角洲平原三角洲前缘前三角洲2、三角洲亚相的沉积特征1）三角洲平原亚相：有河流入海发生分流所形成。沉积物类型有：分流河道沉积：天然堤沉积：分流河道间沉积（湖泊、沼泽、分流间海湾）2）三角洲前缘亚相：河水与海水作用最强烈的地区。沉积物类型有：分流河口砂坝：远砂坝：席状砂：河流作用为主的三角洲前缘沉积中，席状砂不发育，河口砂坝和远砂坝发育，‘随分流河道向前推进，砂坝呈长条状分布——指状砂坝。波浪作用为主时，砂坝不发育，被改造为席状砂。3）前三角洲亚相：处于正常浪击面以下的海相沉积，以泥和粉砂质泥为主，含大量的有机物，水平层理和透镜状层理。是良好的生油层位。三角洲沉积向海进形成的“同期异相”和“同相异期”滨海沉积的一般情况（示穿时现象）三角洲沉积分带垂向剖面示意图（示穿三角洲的立体模型三角洲的立体模型河控三角洲的垂向层序沉积旋回三角洲复合体系中由于三角洲平面位移引起的多旋回现象3、古代三角洲的鉴别标志1）粒度：在河流向前推进的条件下，形成粒度向上变粗的层序；2）沉积构造：具有河流流水、潮汐和波浪的共同作用，水平层理、大型交错层理和变形层理；3）化石：海相和陆相化石组合；4）古水流：双向性；5）沉积物厚度：几百至几千米。第四节海洋环境滨海（海岸）浅海半深海深海一、海洋环境的一般特征1、海水的物理化学条件：具有较高的含盐度（3.5%），温度变化在-2—30度之间，含氧量不均一；2、海洋的生物特征：生物丰富，浮游生物、游泳生物和底栖生物；3．海底地形与海水深度：海岸环境：浪击面以上浅海环境：浪击面至陆棚边缘（水深小于200米）半深海环境：水深200—2500米，相当于大陆坡深海环境：水深超够2500米地形和水深关系示意图海岸环境浅海环境半深海环境深海环境陆棚大陆坡大洋底二、海洋陆源碎屑沉积环境1、海岸沉积环境（1）海岸沉积环境的一般特征1）水动力学条件：波浪和潮汐流为主，还有海流、沿岸流、表面径流、河流和风；2）地球化学和生物环境：与广海连通时，盐度正常，可淡化或咸化；海陆相生物混生；3）海岸环境分类：有障壁岛和无障壁岛海岸；（2）砂质海岸地区沉积环境划分（3）海岸沉积环境的沉积特征沉积物：以砂、砂砾岩为主，分选好，磨园高，沉积构造：发育平行层理、各种交错层理和波痕，生物扰动现象明显。2、浅海沉积环境水动力学条件：波浪和海流为主海地地形：平坦，可有相对起伏，如砂坝和浅滩及沟谷；沉积物：砂和粉砂为主，化学胶结，特征矿物海绿石沉积构造：波痕、交错层理、虫孔和虫迹等3、半深海和深海沉积环境水动力学条件：缓慢流动的深海洋流沉积物：各种远洋沉积、等深流沉积和浊流沉积；生物特征：浮游生物、底栖生物极少三、海洋碳酸盐沉积环境1、海洋碳酸盐沉积环境的特点沉积环境：温暖、洁净、透光的浅水环境分布：南北纬30度之间碳酸盐沉积物的成因：生物成因为主，2、海洋碳酸盐沉积相模式沉积碳酸盐的浅海类型：陆表海：分布面积广，海水浅（30—200米），海地平坦；陆缘海：分布于大陆边缘，占据大陆架位置，宽160—480km，水深200—500m，海底坡度大。注意：古代碳酸盐多形成于陆表海。陆表海及陆缘海陆表海清水沉积作用及其能量带2、杨等的模式（Youngetal.,1972）形成过程、“风暴岩”(tempestites)的概念及其特征