野外地质工作方法以沉积岩为例.ppt

沉积岩野外地质工作方法,报告人：王 剑,中国地质调查局成都地调中心 2012.02.11,目 的 以沉积岩地区工作为例，介绍野外地质工作的基本要求与方法，怎样鉴别常见的基本岩石类型，测量、描述、记录沉积岩的成份、结构、构造及几何形态；介绍野外沉积相与沉积环境分析的最基本方法。,主 要 参 考 资 料的选定,沉积物 sediments,沉积岩 Sedimentary rocks,沉积学 sedimentology,沉积岩石学 Sedimentary petrology,侧重机理 mechanism,侧重岩类 lithology,趋于统一,成岩,风化,成因,意义,开 首 语 地层就像一本博大精深的天书,沉 积 学 研 究 的 方 法 原 理 流体动力学 1、流体性质与沉积物的搬运 2、流体性质与沉积物的沉积 3、流体性质与沉积岩的结构构造 4、流体性质与沉积岩的分布规律,主 要 思 路 1、点描述 2、剖面相序 3、平面岩相古地理 4、盆地演化 5、沉积大地构造,提 纲 一、野外前的准备工作 二、野外工作方法与资料的采集 1. 野外观察内容 2. 野外观察方法 3. 记录方法与内容 三、沉积岩的类型 四、岩相古地理编图 1. 野外沉积相分析 2. 剖面相序 3. 岩相古地理分析与编图 4. 盆地演化与沉积大地构造,一、野外前的准备工作 1、资料的收集与科学目标的制定 2、野外工作方案的制定 3、野外专业工具的准备 4、野外后勤保障与安全保障准备,对科学问题、目标任务要十分明确： Addressing specialized probleems with well-formulated question in mind- Western Proverb. 全面了解熟悉资料，充分利用网络： 主题词、关键词、地区等等。,野外准备工作,南方油气项目为例 （1）目标：找油气 （2）思路：构（造）控盆（地）控岩相（古地理）控石油地质条件,野外准备工作,一、野外前的准备工作 1、资料的收集与科学目标的制定 2、野外工作方案的制定 3、野外专业工具的准备 4、野外后勤保障与安全保障准备,野外准备工作,一、野外前的准备工作 1、资料的收集与科学目标的制定 2、野外工作方案的制定 3、野外专业工具的准备 4、野外后勤保障与安全保障准备,野外准备工作,野外专业工具的准备 记录簿、钢笔、铅笔、钢卷尺等 “三大件”、GPS、照相机等 地形地质图、剖面及柱状图等 样品袋（瓶）、标签、记号笔等 小刀、比例尺（中心已制定统一的比例尺）等 稀盐酸及其它常用试剂,野外准备工作,一、野外前的准备工作 1、资料的收集与科学目标的制定 2、野外工作方案的制定 3、野外专业工具的准备 4、野外后勤保障与安全保障准备,野外准备工作,提 纲 一、野外前的准备工作 二、野外工作方法与资料的采集 1. 野外观察内容 2. 野外观察方法 3. 记录方法与内容,1、野外观测内容 （1） 颜色 （2） 岩性 （3） 结构 （4） 沉积构造 （5） 厚度及几何形态 （6） 生物化石与生物遗迹,野外工作方法,1、野外观测内容 （1） 颜色： 颜色能提供岩性、沉积环境和成岩作用等的有关信息。 颜色主要取决于两个因素：铁的氧化态与有机质含量。 原生色与次生色 颜色与环境、岩性、物源 颜色与韵律,野外工作方法,1、野外观测内容 （1） 颜色,野外工作方法,原生色：原生色又包括继承色与自生色 、继承色：取决于碎屑物质的颜色，常为碎屑岩所特有，如长石砂岩呈红色。 、自生色：由沉积物堆积过程中及成岩作用形成的自生矿物所呈的颜色，如含海绿石或鲕绿泥石的岩石常呈绿色和黄绿色。,沉积岩的颜色与沉积环境密切相关 灰色及黑色：含有机质或分散状黄铁矿，与还原环境有关； 红色、褐红色、黄色：与高价铁的氧化物或氢氧化物有关，代表强氧化环境； 绿色：与低价铁的硅酸盐矿物如海绿石、鲕绿泥石有关，代表弱氧化弱还原介质条件。,1、野外观测内容 （1） 颜色：重要意义 典例： （1）华南白垩系与南华系红色沉积层 （2）颜色与环境羌塘冰碛岩为例,野外工作方法,1、野外观测内容 （1） 颜色：重要意义 典例： （1）华南白垩系与南华系红色沉积层 （2）颜色与环境羌塘冰碛岩为例,野外工作方法,颜色与环境,野外工作方法,颜色与环境,野外工作方法,颜色与环境,野外工作方法,颜色与岩性、物源,野外工作方法,1、野外观测内容 （1） 颜色: 重要意义 典例： 韵律（颜色）层与沉积环境,野外工作方法,颜色与韵律,野外工作方法,湖相韵律层羌塘雀莫错组,湖相韵律层广丰新元古代罗村组,1、野外观测内容 （1） 颜色：重要意义 典例： （1）华南白垩系与南华系红色沉积层 （2）湖相韵律层 （3）碳酸盐次生色,野外工作方法,羌塘碳酸盐岩次生色,羌塘碳酸盐岩次生色,羌塘碳酸盐岩次生色,羌塘碳酸盐岩次生色,羌塘碳酸盐岩次生色,1、野外观测内容 （2）成份（矿物成份）,野外工作方法,矿物成分 、沉积岩矿物成份极其简单，常见的只有几种 、岩浆岩中常见,但沉积岩中罕见的矿物，如暗色矿物 、岩、沉、变中均常见的矿物，如石英、长石、云母等 、沉积岩中特有的矿物，如盐类矿物，粘土矿物等,橄榄石 钙长石 辉石 角闪石 黑云母 钠长石 钾长石 白云母 石英,各类造岩矿物 在风化作用中的稳定性,1、野外观测内容 （3） 结构 颗粒的粒度及其分布、颗粒形态及其表面特征、沉积物组构、分选性与结构成熟度。 颗粒形态：球度与园度 粒度与分选：注意测量粒度变化及其与厚度的关系 组构：排列方向及填集方式,（a)优选方位；(b)叠瓦排列； (c) 基质与颗粒关系 结构成熟度：分选、园度、和基质含量,野外工作方法,1、野外观测内容 （3） 结构 颗粒形态：球度与园度,野外工作方法,例：,1、野外观测内容 （3） 结构 粒度与分选：注意测量粒度变化及其与厚度的关系,野外工作方法,上,下,例：,沙坝、浅滩等,海侵层序、河流等,1、野外观测内容 （3） 结构 组构：排列方向及填集方式,（a)优选方位；(b)叠瓦排列； (c) 基质与颗粒关系,野外工作方法,例：流体性质、古流向、水动力条件、沉积物特征,1、野外观测内容 （3） 结构 关于成分成熟度与结构成熟度： 分选、园度、和基质含量,野外工作方法,例：关于结构退变（冰碛岩、滩后沙）,1、野外观测内容 （4） 沉积构造及沉积体的几何形态 颗粒的粒度及其分布、颗粒形态及其表面特征、沉积物组构、分选性与结构成熟度。 顶面构造：波痕、泥裂等 底面构造：槽模、构模、压刻痕 层内构造：两大类层理,野外工作方法,沉积构造的分类,1、野外观测内容 （4） 沉积构造 颗粒的粒度及其分布、颗粒形态及其表面特征、沉积物组构、分选性与结构成熟度。 顶面构造：波痕、泥裂、雨痕、剥离线理、 足迹与遗迹等,野外工作方法,顶面构造：波痕、泥裂、雨痕、剥离线理、 足迹与遗迹等 例：顶面构造与沉积环境、水深水浅,野外工作方法,野外工作方法,顶面构造：波痕、泥裂、雨痕、剥离线理、 足迹与遗迹等 例：波痕与古流向测定方法（判别前积层）,野外工作方法,古流向,试判别古流向,古流向,古流向的野外测量方法：现场测定,只能判别流向的走向,1、野外观测内容 （4） 沉积构造 颗粒的粒度及其分布、颗粒形态及其表面特征、沉积物组构、分选性与结构成熟度。 底面构造：槽模、沟模、压刻模、重荷模等,野外工作方法,例：浊积岩与槽模、沟模压刻痕与古流向、重荷模与快速堆积,沟模(groove casts)：砂质岩层底面上一些微突起的直线形的平行脊状构造,1、野外观测内容 （4） 沉积构造 颗粒的粒度及其分布、颗粒形态及其表面特征、沉积物组构、分选性与结构成熟度。 层内构造：两大类层理牛顿流体与非牛顿流体,野外工作方法,波浪作用 沉积构造为主,暴露沉积构造为主,非牛顿流体沉积构造 及小型沙纹层理、 水平层理等,浪基面,海平面,沉积构造与沉积环境,1、野外观测内容 层内构造： 以牛顿流体为主条件下的沉积构造,板状交错层理江西广丰新元古代,楔状交错层理羌塘雀莫错组,楔状交错层理羌塘雀莫错组,潮汐成因的交错层理 脉状层理：粉砂与泥互层，砂为主，泥分布于波谷中。 透镜状层理：粉砂与泥互层，泥为主，粉砂呈透镜状断续分布于泥中 波状复合层理：粉砂与泥呈波状薄互层。,1、野外观测内容 层内构造：重力流沉积鲍马层序、粒序层理,沉积物重力流,浊流,液化沉积物流,颗粒流,泥石流,低密度浊积岩,高密度浊积岩,再沉积砾岩,砾质泥岩,某些滑动浊积岩,1、野外观测内容 （5）生物化石与生物遗迹 通过生物化石组合，判断沉积环境。,野外工作方法,2、野外观察与测量方法 （1） 点距与密度要求 （2） 由远及近的原则（如水道等不易识别） （3） 近看岩性与结构 （4） 利用沉积构造判别岩层上下关系 （5） 野外相与环境分析 （6） 沉积层序与综合理解,野外工作方法,古流向与线理构造测量方法 1）古流向 2）线理的测量 3）线理的统计,野外工作方法,3、野外记录方法 （1） 野外记录簿文字描述 （2） 记录图表 （3） GPS与 PRB 记录 （4） 样品登记与图注,野外工作方法,提 纲 一、野外前的准备工作 二、野外工作方法与资料的采集 三、沉积岩的类型 四、野外沉积相分析与岩相古地理编图,沉积岩的类型 陆源碎屑岩：泥（页）、砂(2-0.0625 mm)、砾 生物化学岩与生物有机岩：灰、白、燧、磷、煤 化学岩：铁质岩、蒸发岩 火山碎屑岩：凝灰岩、集块岩,碳酸盐岩分类表（结构-成因分类）,砂岩分类图,另外2种为过渡类型： 长石石英砂岩 岩屑石英砂岩,主要为3种： 石英砂岩 长石砂岩 岩屑砂岩,提 纲 一、野外前的准备工作 二、野外工作方法与资料的采集 三、沉积岩的类型 四、野外沉积相分析与岩相古地理编图 1. 野外沉积相分析 2. 剖面相序 3. 岩相古地理分析与编图 4. 盆地演化与沉积大地构造,（一）野外沉积相分析 相分析因素：岩性、结构、沉积构造、化石、颜色、 几何形态、古流向等 水动力条件与相分析：成因相与相组合 Walther 相序定律： 沉积旋回：各种相规律重复 相的描述：野外应尽可能客观特征描述，而成因与环 境解释可晚一些,（一）野外沉积相与环境分析 河流相： 湖相：（油页岩） 风成相：纯净的、无基质富石英砂岩（350） 冰川相：,（一）野外沉积相与环境分析 三角洲相：（三元结构：顶、底、前积层，潮汐弱、 海退、物源等） 宾浅海相：（波浪作用为特征） 碳酸盐台地相：纯净的、无基质富石英砂岩 深海欠补偿盆地相: (重力流、洋流为特征) 火山碎屑岩相：,（二）剖面相序,地 层,组(米),新 元 古 界,震旦系,南 华 系,寒武系,老堡组 167,陡山沱 129,南沱组 157,富禄 498,长安 1870,拱洞 884,三门街 847,合桐 320,白竹 503,剖面,SB,SB,SB,SB,Sqs1,Sqs2,Sqs3,Sqs4,Fl,Ns,CP,Ba-SB,MV,Sh-Ba,GDF,Sh-Ns,Gsh,G,PB,岩 性 描 述,相,结构构造,体系域,层序,康滇次级盆地,中扬子,湘桂次级盆地,江南隆起,浙北次级盆地,A 滇中,B 川西南,C 峡东,D 桂北,E 湘中,F 赣北,G 皖南,H 浙北,80312Ma,8197Ma,748 21Ma,820Ma,7618,Ca.780,81911Ma,779 11Ma,79711Ma,？,？,？,？,？,？,Pt2 t,Pt3 w,Siltstone and mudstone,Tianli Schist (Pt2 t),Wengjialing Fm. (Pt3 w),Pt3w 1 Alluvial / fluvial facies association,Erosional surface (unconformity) Low conpositional maturity Low texture maturity Inverse grading,横 剖 面 图,Tianli Schist (Pt2 t),Wengjialing Fm. (Pt3 w),Taoyuan Fm. (Pt3 ty),Wengjialinb Fm. (Pt3 w),Wengjialinb Fm. (Pt3 w),（三）岩相古地理分析与编图 1、编图思路： 点分析 剖面相序分析 岩相古地理分析 2、表现形式： 结构成因编图法,3、编图单元与编图比例尺 类 型：概略、小、中、大 比例尺： 800万、200400万、50100万、520万 编图单元：统、统组、组段、段 相与环境：海陆、相亚相、亚相微相、微相,（三）岩相古地理分析与编图 (1)概略性沉积古地理图 比例尺：小于1:800万 科学目标：阐明地层的沉积建造和分布规律，探索大区域构造格局，确立地层区划和构造分区，探讨大区域的构造发展史 (2)小比例尺岩相古地理图 比例尺：1:200万1:400万 科学目标：开展跨区域研究，探讨和阐明区域沉积环境和古地理、古构造背景,（三）岩相古地理分析与编图 (3)中比例尺岩相古地理图 比例尺：1:50万1:100万 科学目标：在具有成矿远景的地区选择各重要目的层首先开展工作，研究区域沉积物的空间分布和时间演化及沉积环境特征 (4)大比例尺沉积相或岩相古地理图 比例尺：1:5万1:20万 科学目标：直接服务于矿产或含油气盆地生储盖条件分析，为矿产资源勘探提供较准确的预测资料 (5)特殊目的层岩相古地理图 特殊要求确定1:5万以上比例尺 科学目标：准确标出“微相”一级古地理单元,4、编图单元的确定 地层图法：纪、世、期、时 等时面作图法：等时面所夹的地层 优势相法： 层序等时面法：,5、结构成因编图法:,5 cm，50%,4 cm； 2550%,3 cm， 25%,(1) 上、中、下位置 (2) 单元的宽度：3cm、4cm、5cm (3) 岩性花纹,6、室内资料的收集、整理与分析 7、建立完整系统的卡片档案 8、野外系统调查 （1）剖面布置的要求与原则： 控制性相剖面23条 辅助性24条 路线观测点较多 （2）剖面比例尺：5001000 （3）分层厚度：10m，一般在5米以内,（三）岩相古地理分析与编图 编图资料收集与处理 : (1)全面收集各种资料 收集地层剖面资料，以各省1:20万及1:5万区调成果资料为主，并应收集石油、地质普查勘探区的地层剖面及各类钻孔、石油探井岩心剖面、岩屑录井和测井剖面资料（包括电测井、放射性测井等） (2)认真分析、整理所收集的各种资料 a：剖面分类；b：填制资料卡片和表格 (3)进行统一的地层划分对比，确定编图的地层单元,（三）岩相古地理分析与编图 沉积相剖面测量 : (1)相剖面类型 a：控制性相剖面 选择地层层序完整、顶底界线清楚、相标志明显、后期构造简单、露头连续性好，尽可能穿越主要目的层和各代表性相单元 b：辅助性相剖面 选定条件是主要层位界线准确无误，露头基本连续，便于沉积相类型观察即可 c：路线观测点 针对编图区内无剖面控制的某些相段存在的问题，适当沿沉积相分界线布置少量观察点进行追索,（三）岩相古地理分析与编图 沉积相剖面测量 : (2)相剖面部署原则 a：中小比例尺 每一相区控制性相剖面不少于12条，辅助性相剖面不少于23条，并应有适量路线观测点予以补充控制 b：中比例尺 每一相区控制性相剖面不少于23条，辅助性相剖面不少于34条，并应有适量路线观测点予以补充控制 c：路线观测点 每一相区控制性相剖面不少于3条，辅助性相剖面不少于4条，并应有较多的路线观测点予以补充控制,（三）岩相古地理分析与编图 沉积相剖面测量 : (3)相剖面测量程序 a：相剖面踏勘 初步确定剖面中各种明显的标志层和岩层的剥蚀面（沉积间断面）、不整合面；初步确定岩石的分层界线 b：相剖面测制 对剖面进行详细的分层、分层观察描述、逐层丈量及必要的素描、照相，并按要求系统或针对性地采集各类典型标本和样品 c：野外相分析 根据所取得的各种资料，分段研究相剖面结构、沉积序列特征，进行初步的沉积相（亚相、微相）划分和环境分析,（三）岩相古地理分析与编图 沉积相剖面测量 : (4)相剖面观测内容 a：沉积相观察内容 分层与厚度、岩性、指相矿物、颜色、结构、构造、古流向、古生物、成岩后生变化及其横向变化特征 b：剖面结构及剖面垂向演化特征 根据岩性、结构、构造、生物、层面特征及沉积韵律层等组合顺序特点，分段进行综合分析 c：样品采集 岩石薄片样； 古生物化石样； 粒度分析样等,（三）岩相古地理分析与编图 编图程序与方法 : (1)基础图件 a：实际材料图 标示主要内容包括岩相卡片、路线、剖面及钻井等及其位置 b：柱状图 包括地层系统、岩性结构柱、沉积构造、岩石结构及古生物相标志、分层描述、沉积相（亚相、微相）划分、相旋回曲线等 c：横剖面图 一般是一条，如果穿越主要相带的横剖面相变较大，则需要绘制2-3条沉积相横剖面图，地层柱状对比横剖面图,（三）岩相古地理分析与编图 编图程序与方法 : (1)基础图件 d：典型相特征相序图 包含了沉积结构、沉积构造、沉积岩性、古生物及古流向等包括“结构成因”含义在内的连续的相演化纵剖面结构图 e：地层等厚图 成图底图用地理图，把选用的剖面首先按实际材料位置投点并编号，标明厚度，然后按插入法勾绘等厚线 f：岩性组合图 编图的方法有厚度法、岩石百分率法、岩石比率法、岩比法、岩比三角相图法、百分率三角相图法、三角熵比率法、岩相偏离图法、沉积类型图法