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1、,第二章 地层的沉积相 及沉积环境,2.1沉积相概念及相对比定律2.2沉积环境的判别标志2.3沉积环境与沉积相类型 2.4古地理图及其意义,一、沉积相概念及相对比定律 1、沉积相（相）：能够反映沉积环境的岩石及古生物特征的综合。或者说，相是形成于特定古沉积环境的一套有规律的岩石和古生物特征的组合。2、相变：沉积相在横向或纵向上的变化。3、岩相分析:根据地层中岩性特征和生物特征等,推论其生成环境的方法称岩相分析。,4、相对比定律：19世纪末期由德国学者瓦尔特（J.Walther，1894)提出，“只有那些目前可以观察到是彼此毗邻的相和相区，才能原生的重叠在一起”。并进一步研究认为：岩相类型在时、
2、空分布上存在着内在的联系。相对比定律又称瓦尔特定律。,1 沉积环境 一个具有独特的 物理、化学和生物 特征的自然地理单元,2 沉积相反映沉积记录成因（环境、条件和沉积作用）的岩石特征和生物特征的综合。即沉积记录成因的物质表现。,岩相,生物相,Carbonate facies,Shale facies,Sandstone facies,Shale&coal facies,3 相变地层的岩石特征和生物特征及其所反映的沉积环境和沉积作用在空间（横向）上的变化。,相分析三要素,4相分析(facies analysis)综合地层的岩石特征和生物特征，推断其成因（沉积环境和沉积作用）,物质 主要 研究,1
3、,2,3,1,2,3,3,2,1,sedimentary sequences,物质,现在,过去,主要,Stratigraphical conformities Gradual transgression,transgression,瓦尔特相（定）律亦称相对比原理(J Walther，1894):只有那些目前可以观察到是相互毗邻的相和相区，才能原生地重叠在一起;即在垂向上整合叠置的相是在侧向上相邻的沉积环境中形成的。,沉积环境,Continental陆相,?,Deep-sea深海相,沉积地层,现代腕足动物以正常浅海为主，各种水深均能生存，但在水深左右最多;化石腕足类大多数生活在盐度正常的浅海环境
4、中，但中生代以来发现它们与某些深水类别共生,动物化石,Desiccation cracks&Syneresis cracks,1500Ma,大红峪组,1200Ma,北大尖组,类比分析将今论古将古论今将古论古将今论未来,将古论古-蜓,生态：浅海底栖生活于100m左右热带亚热带的平静浅海环境。,地史分布：始现:C13,极盛:P1,衰退:P3,绝灭:P末。,蜓-Fusulinina,将今天论未来,二、沉积环境的判别标志 主要包括：沉积岩石的颜色，古生物群的面貌、岩性特征及层理和层面构造特征，矿物标志或称地球化学标志等。1、沉积岩组分和结构的环境意义,A、牵引流沉积作用：以床沙载荷（推移质）方式搬运，
5、这种作用常见于陆上（如冲积扇、河流、三角洲）和滨浅海环境，在深海洋流中也存在。特点：随着水流速度降低和波浪能量减弱而出现自下而上由粗到细的沉积分异作用，从而使沉积物（地层）呈有规律的分布。,B、重力流沉积作用 为一类水中含有大量弥散沉积物的高密度流。常见于陆上和海洋坡折带（如山麓、深湖盆、大陆斜坡等）。特点：粗细混杂、分选较差。重力流包括泥石流、颗粒流、液化流和浊流四类，以浊流最为常见，且重要。,常见岩矿标志有：1）岩屑、石英、长石、石榴子石，海绿石，鲕绿泥石，石膏和各种盐岩；2）稳定的碳酸盐岩；磷块岩；冰碛和冰川纹泥；3）煤，赤铁矿，铝土矿；鲕粒结构岩矿；4）富有机质和黄铁矿微晶的炭质、硅质
6、、泥质岩类等。分别代表了不同的沉积环境和气候。,2、沉积构造的环境意义 沉积构造是判别环境的重要标志。(1)层理标志 层理是两个层面之间由于岩石的性质在垂直层面方向上，由成分、颜色、结构的变化所显示的层状构造。常见的层理有水平纹理（层理）、交错层理、平行层理、递变层理和块状层理等。,(2)层面构造与暴露标志 层面构造指出现在沉积岩层面上的构造，有时与沉积物同时形成，如波痕对称和不对称波痕。暴露标志指形成于沉积作用之后，并能指示沉积物曾暴露于地表的层面构造。如动物的爬痕，足迹，泥裂，雨痕(雹痕)等。更明显的区域性暴露标志是古风化壳，在不同的气候带具有明显不同的识别标志。,C、滑塌构造（slump
7、 structure）由于受地震、风暴等因素的影响，处于塑性状态的沉积物通过重力作用沿大陆斜坡发生移动而产生的变形构造（准同生变形构造）。多见于大陆斜坡较深水沉积物中，并形成浊积岩或深水碳酸盐岩，为识别古坡向的重要标志。,3、生物门类及其生态组合的环境意义 A、不同的生物门类生活于不同的自然环境之中。因此，可以依据一些特有的生物种类及其保存特征来鉴别其生存环境。如：珊瑚、腕足、菊石、三叶虫等都生活在海洋环境；陆生植物和淡水软体动物等生活在大陆环境。B、还可根据某些生物判断海水的盐度及古气候。如：广盐度生物，狭盐度生物，喜暖生物，陆生生物，特征生物群及生物遗迹化石等。C、还可以根据某些生物判断其
8、生活的水体深度。D、还可以根据生物化石在地层中保存的完整程度来判断水动力的强弱和搬运的远近。,4、沉积地球化学标志及其环境意义 A、自生矿物（原始沉积时期或固结成岩以前形成的矿物）与沉积环境中的特定地球化学条件有关，并能指示其沉积环境。如：海绿石、磷块岩一般见于浅海陆棚。B、稀土和微量元素及稳定同位素对于研究沉积环境、生物作用、陆源区性质（母岩成分）、古气候特点和古地理再造都具重要作用。如鈰的含量变化反映了三种不同的沉积环境,由大陆边缘洋盆至大洋中脊附近在逐步递减。,三、沉积环境与沉积相类型 以海平面为标志，可以将地表沉积环境分成三大类型：1、大陆环境的沉积相类型 特点是：地形复杂，地质作用多
9、样，沉积介质影响显著（水、冰川和风等介质）受气候分带的影响也明显。因此，各地区沉积特征及陆生生物（尤其是植物）的生态特征及地理分布均存在明显的差异，故而造成了沉积作用和沉积物类型的多样性和复杂性。,各种沉积环境,1）潮湿气候平原沉积相类型 气候潮湿、地形起伏微弱、平原广布，在热带和温带地区都有发育。多雨、生物繁盛、河网密集，湖泊发育，沉积类型多样。A、蛇曲河（曲流河）沉积类型 在平原区，河谷宽，流速小，河床坡度小，蛇曲现象发育。河道（床）沉积蛇曲河具二元结构 洪泛平原沉积（河漫滩）另有决口扇沉积,B、湖泊相 在降雨量充沛的潮湿气候区多形成淡水湖泊。根据湖水深度可分为滨湖、浅湖和深湖。特点：水体
10、封闭，从湖滨到湖心，随着湖水深度的增加，水动力逐步减弱，沉积物有从粗到细的机械分异现象；层理类型也由交错层理渐变为水平纹理。沉积相分布基本上呈环带状分布。,（2）干旱气候平原沉积相类型 气侯干旱，少雨、风大、河流不发育，湖水浅且多为咸水湖，沙漠广布。常见沉积类型有：风力作用形成的沙漠和黄土沉积、季节性河流沉积以及咸水湖泊等沉积类型。,（3）山麓及山间盆地沉积类型 形成于山间和山前地带。地势起伏悬殊，高差和坡度大，以快速堆积为特征。如：洪积扇堆积，以粗砾为主，多呈棱角状，分选和磨圆极差，砾径大小混杂；一般扇根处最粗，向扇端和两侧逐渐变细；层理多不发育，常为块状构造。具磨拉石建造之特点。,2、过渡
11、环境的沉积相类型 以三角洲环境为典型代表。沉积体由相互连接的三部分组成。（1）三角洲平原（顶积层）：是三角洲的陆上部分。包括分支河道砂质沉积和泛滥平原上的粉砂、粘土和泥炭沉积，陆生生物化石丰富；（2）三角洲前缘（前积层）：水平面以下，三角洲向海推进的前坡,以砂和粉砂为主；常发育大型交错层理，有时具浪成波痕；远离河口处形成席状砂体，以粉砂为主并出现水平层理，可含植物碎片和海（湖）生物碎片。（3）前三角洲（底积层）：位于三角洲前缘向海（湖）的方向上。以粉砂和粘土为主，多具水平层理或块状层理，海（湖）生生物增多，有机质丰富。,（1）碎屑型滨海沉积相类型 滨海带是指浪基面以上的海岸地带，也称滨岸沉积环
12、境。受潮汐和海浪的影响最为强烈，滨海区的宽度随海岸地形而定。A、有障壁的海岸：可形成平行海岸的砂坝（多由分选好的石英砂组成，交错层理发育）和泻湖沉积（形成于砂坝与海岸之间，与广海呈隔离状态，水浅而低能，以粉砂和粘土沉积为主，水平层理发育，含广盐度生物群。,当淡水注入量大时，可形成滨岸沼泽,若植物发育则形成泥碳沉积。与广海连通不好的海湾或泻湖，在气候干燥条件下，由于蒸发量大，可形成咸化海湾或泻湖，则形成白云岩、硬石膏、石膏和盐岩沉积。,B、无障壁的海岸 滨海带较宽广，且平坦，形成潮坪环境（有沉积作用），无沉积作用的称为潮浦。以潮汐作用为主。可进一步划分为潮上、潮间和潮下（050m,为亚浅海）三个
13、带。,潮上带:处于平均高潮面以上,仅在最高潮时被淹没。以砂、粉砂和泥质沉积为主，干裂、雨痕等暴露标志发育，可见陆生动物的足迹。潮间带：处于平均高潮面与平均低潮面之间,海水反复进退的地区，水动力强，发育双向交错层理和透镜状、脉状及波状层理，具垂直层面的潜穴等水下标志，也有暴露标志。潮下带（也称亚浅海）：平均低潮面与浪基面之间,始终被海水淹没。可进一步划分为潮下高能环境和潮下低能环境。,可分为两种环境：A、潮下高能环境：由于波浪的强烈扰动作用，多形成石英砂，交错层、水流冲刷面和波痕多见，由于水浅而动荡，富氧，透光性好，营养充分，狭盐度底栖生物大量繁殖。B、潮下低能环境：以细粒粉砂和泥质沉积为主，水
14、平层理和水平波状层理发育，以广盐度生物如双壳类、介形类等为特色。,（2）碎屑型浅海沉积相类型 位于浪基面以下，水深一般50-200m的海域，即陆棚或陆架地带。这一地带海域广阔，可达数百公里。受潮汐流和气象因素控制（风暴、洋流）。特点：常以泥岩、页岩、粉砂岩沉积为主，夹有薄的粉砂、砂、贝壳层或生物碎屑灰岩；富含狭盐底栖生物，如珊瑚、腕足、棘皮、苔藓虫、钙质有孔虫等，也常见有丰富的遗迹化石（动藻迹等），化石保存完整，分异度高。,（3）碳酸盐型滨浅海沉积相类型 以碳酸盐沉积为主的滨浅海相，一般具有由碳酸盐缓坡向台地演化的浅水碳酸盐沉积特征。A、碳酸盐缓坡：是指从岸线向盆内缓慢倾斜的斜坡，与较深水的低
15、能环境之间一般无明显波折。当碳酸盐缓坡存在时，自近岸到远岸一般从潮坪沉积、泻湖沉积的鲕粒或团粒浅水碳酸盐相变为较深水泥质粒泥灰岩或泥灰岩沉积，其中含各种完整的广海生物化石。,B、生物礁和碳酸盐台地 位置：碳酸盐缓坡的浪基面与水下斜坡的交截区，有利于形成生物碎屑砂坝和生物营造的、地形向上隆起的初期建隆，由于建隆的出现，这时原来的碳酸盐缓坡开始转变成了碳酸盐台地。特点：水体浅、富氧和营养、透光好，生物大量繁殖，一些造礁生物如群体珊瑚等大量发育而形成生物礁。,C、陆棚海 位置：朝海岸方向与大陆相邻，朝海洋方向与大陆斜坡相邻的一个浅水碳酸盐沉积环境。特点：水深变化大，从十几米到200米.海底位于正常浪
16、基面之下，碳酸盐分布广而连续，多呈板状或蓆状体。岩性及生物特征：粒泥灰岩（Wackstone）组成，泥粒灰岩（Packstone）和灰泥灰岩（mudstone）常与泥灰岩或页岩呈互层，局部有粘结灰岩和生物碎屑颗粒灰岩。正常浅海相生物化石组合（珊瑚、腕足、苔藓虫、三叶虫等）。,B、大洋盆地 大洋盆地中，水很深，无强大的水流活动，以悬浮物缓慢的垂向加积而形成远洋沉积。a、深海软泥：生物残骸含量大于30。根据所含生物成分可区分为：硅质放射虫软泥、钙质抱球虫软泥等。b、深海粘土：生物残骸含量小于30。多分布于中纬度地区，因洋流中含有氧，沉积物中的低价铁被氧化为高价铁而呈红色。在钙和硅都被溶解掉的深海底，粘土往往被洋流带走，铁、锰富集沉积下来多形成铁质和锰质结核，可形成矿床。,四、古地理图及其意义 通过对某一地区特定地质时代的地层进行岩相分析，对于全区的海陆分布、地势、气候、沉积区、剥蚀区等有一个全面了解。用简明易读的图例把上述研究结果按比例尺绘制在一张地理底图上，就构成了古地理图。如果加上沉积相类型即构成了岩相古地理图。岩相古地理图的比例尺可根据任务和研究程度选择。一般可分三类：1、概略性岩相古地理图：比例尺小于11000万；2、小比例尺岩相古地理图：1200万11000万之间；3、大中比例尺岩相古地理图：大于1200万。,
