第五节湖泊环境及相模式.ppt

第四章湖泊沉积 第一节概念第二节湖泊的主要特征及分类第三节碎屑湖泊的沉积相第四节盐湖相带划分及其特点 第一节概念 一 概念湖泊 是陆地上稳定的天然蓄水盆地 美丽的湖泊 美丽的湖泊 第二节湖泊的主要特征及分类 1 湖水的温度分层 2 湖泊的水动力条件 3 湖泊的水化学条件 4 湖泊的分类 1 湖水的温度分层 1 随着深度的增加 温度将逐渐降低 当达到某一深度时 水温降低很快 这个水温突然变化的水层称为温跃层 2 在温跃层以下 水体较冷 密度较大并处于停滞状态 人们通常把该层称为下部滞水层 3 温跃层以上为水体运动活跃 混合良好的暖水层 一般称为上部温水层 2 湖泊的水动力条件 湖泊潮汐作用很弱湖浪的大小与湖泊的规模和风的吹程有关 在较浅的湖区 风暴浪改造近岸沉积 可以产生类似于陆棚的风暴沉积 湖浪 与海洋相比 湖泊的水动力主要是波浪和湖流 岸流 缺乏潮汐作用 包括风生波浪 上涌和假潮 1 风生波浪湖浪以两种方式与湖底作用 在湖滩带呈破浪 由向岸推进的孤波与滨线的冲刷和回流组成 破浪带之外 仅受水质点运动轨道速度的影响 波浪能量自水面向下减弱 风生波浪动力学主要受以下因素控制 湖盆的大小和形状 湖盆通过一定吹程来大体上控制波浪能量 地形和气候 湖面气候条件 尤其是暴风和大风受湖盆周围地形的强烈影响 湖泊的方位 湖泊相对于主风向的方位 与风吹水面的幅度密切相关 风驱动波浪 并引发湖水循环 从而制约沉积物的散布 由此可见 风逐流只限于水面以下几米以内 不能影响稍深的湖底 2 上涌风力剪切的结果 下风端水位高于上风端水位 造成湖水上涌 中国科学院地理与湖泊研究所 1989 观察结果 总之 湖浪是一种风成浪 是由于风力作用湖面形成的一种水质点周期形起伏的运动 其发生 停息和范围主要取决于风速 风向 吹程和持续时间以及水深等因素 3 假潮风的剪切和低的气压将造成湖水体的大规模起伏 这种波动成为假潮 这是湖水在一端堆积造成的 堆积的力量释放后 湖水就沿着延长方向传播 形成大规模波浪状起伏运动 假潮的周期与湖泊大小和水深有关 大湖泊较为明显 3 湖流湖流由风的拖曳 大气压差 河水注入流的惯性 科氏力等造成 在不分层小而浅的湖泊中 科氏力最重要 湖泊越大 其它因素的意义越明显 3 湖泊的水化学条件 1 在温暖潮湿气候区的淡水湖中 生物的繁殖率很高 当这些生物死亡后沉积于湖底 可使湖底的游离氧消耗贻尽 造成无氧带 这种湖泊 称为富营养湖泊 其沉积物主要为黑色的富含硫化物的有机质组成的腐殖泥 2 如果生物繁殖率低 或者水体保持良好的氧化条件 那么水体中因含游离氧较多 只能沉积黄灰色的含植物和藻类的软泥 软泥中可以见到底栖动物化石 这种湖泊称为贫营养的湖泊 按湖水含盐度可分为淡水湖泊 0 1 咸水湖泊 0 1 3 5 及盐湖 3 5 按沉积物性质可分为以陆源碎屑为主的碎屑型湖泊及以碳酸盐 膏盐沉积为主的化学型湖泊 按成因分则有构造湖 如断裂湖 河成湖 如洞庭湖 火山口湖 吉林长白山天池 溶蚀湖及冰川湖等 按与海水勾通情况分为内陆湖与近岸湖 通常以构造成因的淡水湖泊最为重要 4 湖泊的分类 湖泊的分类 按含盐度分 可分为淡水湖泊 咸水湖泊 湖泊 淡水湖 含盐度 0 1 微 半 咸水湖 含盐度0 1 1 咸水湖 含盐度1 3 5 盐湖 含盐度 3 5 按沉积物特征 碎屑沉积湖泊 化学沉积湖泊 按湖泊所处位置 近海湖泊 内陆湖泊 高原湖泊 平原湖泊 按湖泊的成因 构造湖 断陷湖 拗陷湖 河成湖 如鄱阳湖 洞庭湖 火山湖 如长白山的天池 岩溶湖 冰川湖 库卡尔 Kukal 1971 的分类 湖泊 永久性湖泊 暂时性湖泊 陆源碎屑沉积型 化学沉积型 生物沉积型 湖沼沉积型 干盐湖沉积型 盐沼沉积型 A 为陆源碎屑湖 多见于山区 具有很高的物源供给量和化学沉淀物 常发育有三角洲 B 是内源化学湖 发育于温一热潮湿气候带的低地 主要为碳酸盐沉积 河流也带入少量细粒碎屑沉积 C 是内源生物湖 其特点是湖心沉积腐泥 如油页岩 周围是藻和软体动物成因的滨岸碳酸盐沉积 边缘还可以有三角洲及泥炭沼泽 D 是沼泽化湖泊 边缘为沼泽沉积 并逐渐向湖心扩展 E 是与山麓冲积扇共生或过渡的干盐湖 属暂时性湖泊 发育于干旱气候带 F 是内陆萨勃哈沉积 此外 还有其它分类依据 美丽的湖泊 美丽的湖泊 第三节碎屑湖泊的沉积相 1 滨湖沉积2 浅湖沉积3 深湖沉积4 湖湾沉积5扇三角洲沉积6三角洲沉积 1 滨湖相 地形平缓的泥质湖岸 泥滩 为粉砂质泥岩和泥质粉砂岩 常具水平纹层 透镜状层理 韵律层理 冲刷面 干裂 直立虫孔及植物根迹 在碎屑沉积的湖岸 湖滩 其组成可以是砾石质的 也可以是砂质的 砂质沉积中常见波痕 小型交错层以及冲洗交错层 干旱区的湖滨沉积含白云石和石膏晶体 2 浅湖相 水体透光性较好生物 特别是底栖生物十分发育沉积物主要粉砂质泥岩夹薄的粉砂岩与细砂岩 或者呈互层状产出泥岩呈块状或具沙纹层 富含底栖生物化石 生物扰动构造发育 颜色以灰绿色居多砂岩和粉砂岩多为薄的下平上凸的透镜体 内部具小型浪成交错层 3 深湖相 1 深湖泥岩 2 浊积岩 3 深湖相 1 深湖泥岩 无氧深湖泥岩 深灰 黑色的泥岩和页岩 富含有机质和黄铁矿 水平纹层发育 常含保存完好游泳生物化石 氧化深湖相泥质岩 主要为韵律性的纹层状泥岩 一般呈灰色 深湖泥岩 深湖泥岩 2 浊积岩 湖底浊积扇 可因河流直接注入或滑坡产生 a 内部扇为碎屑流沉积的杂乱砾岩和近基浊积岩 序列上部的砂岩和泥岩为天然堤沉积 b 中部扇为不夹泥岩的巨厚砂岩和砂岩复合层 单层具粗尾粒序或反 正粒序 砂岩具正粒序或块状 为缺乏天然堤的辫状水道反复迁移的结果 c 外扇是薄层粉砂岩与泥岩的互层 湖盆平原沉积 湖盆平原是指湖底地形平坦的地区 原以典型的浊积岩为特征 其主要岩相为单调的砂岩与页岩互层 出现在深湖 深水浊积扇是由湖泊三角洲或其它湖岸沉积物 在外力作用下发生滑动或滑塌 经再搬运和再沉积作用 在湖泊深水地区堆积而成的扇形或舌状沙体 4 湖泊沼泽沼泽是指那些在陆地上沼泽植物丛生 具有泥炭堆积的低洼潮湿地段 沼泽的形成一是由于湖泊淤积而沼泽化 一是洼地积水而沼泽化 沼泽环境的特点是地势平坦 气候温暖潮湿 水体几乎呈停滞状态 植物生长极为茂盛 湖泊发展初期 积水较深 在开扩的湖泊中央生长着各种藻类和浮游生物 开始这些藻类还没有参加湖泊的沼泽化过程 这时湖底可能沉积的还是软泥 粉砂 灰泥等一类沉积物 在湖泊淤积充填的第一阶段内 水盆中央生长着各种藻类和浮游生物 它们死亡后沉入湖底并形成腐泥层 湖泊中植物逐渐丛生 而滨岸的沼泽植物开始逐渐向湖泊内部发展 枯萎的植物在湖底沉积成泥炭层 湖泊充填的第二阶段的特点是腐泥在湖底堆积得更厚 以及泥炭堆积物离岸向湖心发展得更远 第三阶段是腐泥和泥炭之间水层渐次缩小 并相互接触交错地堆积起来 继草本植物之后 木本植物也从岸边向湖心移来 第四阶段是以湖泊的完全被填满为其标志 在原地形成长满木本植物的凸起的沼泽 湖泊 沼泽沉积的构造自下而上的一般顺序如下 碎屑或有机或化学沉积物 或是这几种沉积物交互成层 其上为腐泥质软泥 腐泥 泥炭沉积 在这个顺序中往往可能没有腐泥沉积 湖泊沉积物直接被泥炭沉积所覆盖 这也是现代和古代沼泽里常见的现象 沼泽沉积的一般特点 1 以黑色泥岩为主 砂岩 粉砂岩很少 其中炭屑很多 无砾岩沉积 2 沉积物中含有大量的植物遗体 特别是常见植物根化石 3 夹煤层或煤线沉积 4 常见黄铁矿结核及菱铁矿夹层 5 沉积构造为块状或具水平层理 少见小型沙纹层理 6 沉积厚度一般不大 分布范围较小 5 湖湾沉积 湖湾是指滨岸沙坝背后或者三角洲分流间形成的半封闭水域沉积物以粉砂质泥岩为主 偶尔夹有薄的砂及粉砂层 1 在潮湿气候区 湖湾沉积为黑色或深灰色的富含有机质粉砂质或砂质泥岩 常夹有劣质油页岩 薄煤层或煤线 其中植物化石丰富 根土构造发育 2 干旱区的湖湾主要为浅色的富含碳酸盐的纹层状泥岩或泥灰岩 白云岩化强烈 也常见干裂及盐类假晶 6湖泊扇三角洲沉积 1 扇三角洲平原 是扇三角洲的陆上部分 包括从扇端至岸线之间的近海平原地带 在干旱半干旱地区的扇三角洲平原具有旱地冲积扇的沉积特征 在潮湿区的扇三角洲平原则以发育砾质辫状水系沉积为特征 2 扇三角洲前缘 亦称过渡带 位于岸线至正常天气浪基面之间的浅水区河控型扇三角洲前缘是湖泊扇三角洲的主体 以各种粒级的砂和粉砂为主 也常有砾石沉积 粒度变化向盆地方向变细 砂层中交错层理发育 3 前扇三角洲 是指扇三角洲的浪基面以下部分 向下与陆架泥或深水盆地沉积过渡发育在宽阔陆棚上的扇前三角洲沉积主要为临滨 远滨的粉砂和泥质沉积 与陆棚泥呈互层产出 4 湖泊扇三角洲沉积特征 由于离物源区很近 是一个相带发育不完整的沉积体系沉积物粒度较粗 结构及矿物成熟度均很低 矿物成分与物源成分密切相关发育各种沉积构造 包括板状交错层理 平行层理 小型交错层理及冲刷面构造 含植物化石平原面积一般较小剖面上片状颗粒流砂 片状牵引流砂 碎屑流砂及河道砂频繁交替形态受沉积物的来源和水体搬运能力的大小控制 在沿流动方向的剖面上砂体呈楔形 在垂直流动方向的剖面上呈透镜状 7 湖泊三角洲沉积 1 浅水型三角洲 突出特征是以分流河道砂体为骨架 河口坝沉积不发育 在多数情况下 分流河道砂体直接与湖相泥岩呈冲刷接触 2 深水型三角洲 突出特往是具有厚而完整的进积序列 骨架砂体呈厚的豆荚状 4 湖泊三角洲的沉积特征 三角洲发育在距物源区相对较远的地方 是一个相带发育完整的沉积体系沉积物粒度较细 结构成熟度及矿物成熟度较高 矿物成分与物源成分一致发育各种沉积构造 其中包括槽状及板状交错层理 平行层理 小型交错层理 波状层理 水平层理及冲刷面构造三角洲平原的分流河道常呈交织状 河道砂多为对称或近于对称的上平下凸的透镜体 平面上为分枝或交织的鞋带状 浅水湖泊三角洲河口砂坝不发育三角洲主要形成在湖盆拗陷回返后期 第四节盐湖相带划分及其特点 1 浅水盐湖相2 深水盐湖相3 干盐湖相 茶卡盐湖 盐湖沉积矿物 卤水化学成分 沉积特征 形成演化 自然资源 石盐 天然碱 芒硝 钾石膏 富含K Mg B等卤水资源 的类型 中国最大的盐湖是青海的察尔汗盐湖 面积达5800km2 盐花 白云岩 叠层石灰岩 油页岩组合模式 1 浅水盐湖相 浅水盐湖相多发育在某些盆地演化的坳陷阶段和衰亡阶段由于受其所在自然地理环境控制 入流量和降水量较少 一般湖水深度均比较小在这些盐湖中 不同成分盐类的分布状况大多不呈同心环带状 2 深水盐湖相 含盐层系组合为石盐 石膏和暗色泥页岩或钙质页岩及油页岩的互层盐类沉积和砂泥沉积在平面分布上有明显分带性 从湖心向岸 依次出现膏盐沉积区 膏盐和泥质沉积区 砂泥沉积区 3 干盐湖相 干盐湖通常分布在盐湖的外围或盐湖发育的晚期 它是盐湖湖水被蒸干或基本蒸干而裸露在地表的干盐滩边缘相以含方解石结核和钙质胶结物为特征泥坪相以