第十章 沉积盆地及古地理分析.pdf

第十章第十章 沉积盆地及古地理分析沉积盆地及古地理分析 1 82 第十章第十章 沉积盆地及古地理分析沉积盆地及古地理分析 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 第三节第三节 盆地地层格架的建立盆地地层格架的建立 第四节第四节 盆地的充填和演化分析盆地的充填和演化分析 第五节第五节 沉积古地理研究与编图方法沉积古地理研究与编图方法 2 82 第一节第一节 概概 述述 有关术语有关术语 沉积盆地沉积盆地 简称盆地 简称盆地 是指岩石圈表面是指岩石圈表面 地球表面 在三度空间内 容纳沉积 地球表面 在三度空间内 容纳沉积 物堆积和叠置的场所 其边界为各种不物堆积和叠置的场所 其边界为各种不 同性质的构造活动带和自然地理障壁同性质的构造活动带和自然地理障壁 单元 单元 沉积盆地分析沉积盆地分析 就是将沉积盆地作为研究对就是将沉积盆地作为研究对 象 运用多学科如沉积学 地层学 构象 运用多学科如沉积学 地层学 构 造地质学等学科的知识 采用多种方法造地质学等学科的知识 采用多种方法 如钻孔 露头观察和地球物理等方法对如钻孔 露头观察和地球物理等方法对 盆地的形成 沉积充填 古地理演化和盆地的形成 沉积充填 古地理演化和 地球动力学进行综合研究的过程 地球动力学进行综合研究的过程 3 82 第一节第一节 概概 述述 有关术语有关术语 古地理学 古地理学 是研究和描述地史时期地球表面是研究和描述地史时期地球表面 的自然地理 如海陆分布 海水深度 的自然地理 如海陆分布 海水深度 盐度 温度 陆地地形 气候条件 生盐度 温度 陆地地形 气候条件 生 物分布等特征及其发展历史的一个地质物分布等特征及其发展历史的一个地质 学的分支 学的分支 古地理分析 古地理分析 是在综合各种地质资料的基础是在综合各种地质资料的基础 上 通过沉积学 古生态 古构造 地上 通过沉积学 古生态 古构造 地 球化学等分析方法 再造地质历史时期球化学等分析方法 再造地质历史时期 中的自然地理景观的过程 也就是再造中的自然地理景观的过程 也就是再造 沉积区和侵蚀区的景观的过程 沉积区和侵蚀区的景观的过程 4 82 古地理研究古地理研究 包括包括 1 1 沉积古地理沉积古地理 岩相古地理岩相古地理 反映海陆分布 反映海陆分布 各种古环境及沉积产物各种古环境及沉积产物 2 2 生物古地理生物古地理 通过生物相 通过生物相 生物分区研究生物分区研究 确定古代环境确定古代环境 海陆分布海陆分布 深浅水区深浅水区 的分布的分布 及各种生物群落的分布及对古板块构造的指示及各种生物群落的分布及对古板块构造的指示 意义意义 3 3 构造古地理 构造古地理 侧重于构造格局 着眼于构造 侧重于构造格局 着眼于构造 地貌标志 不仅表示各种沉积类型 组合的分地貌标志 不仅表示各种沉积类型 组合的分 布 而且表示构造布 而且表示构造 地貌单元 如大陆边缘 地貌单元 如大陆边缘 岛弧 边缘海 裂陷槽等 岛弧 边缘海 裂陷槽等 5 82 第十章第十章 沉积盆地及古地理分析沉积盆地及古地理分析 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 第三节第三节 盆地地层格架的建立盆地地层格架的建立 第四节第四节 盆地的充填和演化分析盆地的充填和演化分析 第五节第五节 沉积古地理研究与编图方法沉积古地理研究与编图方法 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 一 陆源区的分析一 陆源区的分析 二 古海岸位置的确定二 古海岸位置的确定 三 水介质的物理三 水介质的物理 化学条件分析化学条件分析 四 古气候分析四 古气候分析 五 古流向分析五 古流向分析 6 82 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 古地理分析的内容古地理分析的内容包括 确定侵蚀区的位包括 确定侵蚀区的位 置及母岩的性质置及母岩的性质 古地形的起伏 确定沉古地形的起伏 确定沉 积区的边界积区的边界 搬运介质及水动力条件 确搬运介质及水动力条件 确 定水的物理定水的物理 化学性质等介质条件化学性质等介质条件 此外此外 古地理分析还要确定古气候及古构造状况古地理分析还要确定古气候及古构造状况 确定古火山喷发的中心等确定古火山喷发的中心等 古地理的分析的意义古地理的分析的意义 不仅可以确定当时 不仅可以确定当时 的自然地理景观的自然地理景观 还可查明沉积矿产的生还可查明沉积矿产的生 成与分布的规律 阐明沉积作用与大地构成与分布的规律 阐明沉积作用与大地构 造之间的关系造之间的关系 进一步了解地壳运动与地进一步了解地壳运动与地 质发展史质发展史 作出矿产的预测作出矿产的预测 7 82 古古 地地 理理 分分 析析 的的 内内 容容 8 82 第十章第十章 沉积盆地及古地理分析沉积盆地及古地理分析 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 第三节第三节 盆地地层格架的建立盆地地层格架的建立 第四节第四节 盆地的充填和演化分析盆地的充填和演化分析 第五节第五节 沉积古地理研究与编图方法沉积古地理研究与编图方法 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 一 陆源区的分析一 陆源区的分析 二 古海岸位置的确定二 古海岸位置的确定 三 水介质的物理三 水介质的物理 化学条件分析化学条件分析 四 古气候分析四 古气候分析 五 古流向分析五 古流向分析 一 陆源区的分析一 陆源区的分析 1 1 判断古陆或侵蚀区的存在判断古陆或侵蚀区的存在 2 查明古地形的起伏特征查明古地形的起伏特征 3 物源区母岩性质的确定物源区母岩性质的确定 1 砾岩的成分砾岩的成分 2 砂岩的成分砂岩的成分 3 碎屑重矿物组合碎屑重矿物组合 9 82 1 1 判断古陆或侵蚀区的存在判断古陆或侵蚀区的存在 古陆或侵蚀区的概念 古陆或侵蚀区的概念 在地质历史时期中 在地质历史时期中 侵蚀区与沉积区是一个相对的概念 只能以一定侵蚀区与沉积区是一个相对的概念 只能以一定 时期内的主要地质作用为依据来加以区分 如在时期内的主要地质作用为依据来加以区分 如在 某一个地区在一定时期内堆积了沉积物 则可以某一个地区在一定时期内堆积了沉积物 则可以 认为是认为是沉积区沉积区 假如这个时期结束前没有沉积 假如这个时期结束前没有沉积 则把它看作为则把它看作为侵蚀区侵蚀区 通常把侵蚀区理解为在相 通常把侵蚀区理解为在相 当长的时期内 向沉积区供给陆源碎屑和可溶性当长的时期内 向沉积区供给陆源碎屑和可溶性 物质的剥蚀区 物质的剥蚀区 侵蚀区侵蚀区通常是地壳持续上升的地通常是地壳持续上升的地 区 按持续时间的长短将侵蚀区划分为区 按持续时间的长短将侵蚀区划分为稳定的侵稳定的侵 蚀区蚀区和和暂时的侵蚀区暂时的侵蚀区 习惯上把稳定的侵蚀区称 习惯上把稳定的侵蚀区称 为为古陆古陆 10 82 1 1 判断古陆或侵蚀区的存在判断古陆或侵蚀区的存在 要判断某一地区在地质历史某些时期内存要判断某一地区在地质历史某些时期内存 在侵蚀区在侵蚀区 首先是要在该地区确定缺失相应首先是要在该地区确定缺失相应 时代的地层时代的地层 但这还不够但这还不够 因为某些地层或因为某些地层或 沉积物沉积物 可能是在沉积之后更晚的时代被侵可能是在沉积之后更晚的时代被侵 蚀掉蚀掉 即区分地层的即区分地层的缺缺和和失失 我们还可根我们还可根 据以下的标志来判断古陆或侵蚀区的存在 据以下的标志来判断古陆或侵蚀区的存在 1 1 被研究的某时代的地层的尖灭和较新地被研究的某时代的地层的尖灭和较新地 层的超覆层的超覆 这是判断古陆存在的可靠证据这是判断古陆存在的可靠证据 2 2 下伏地层顶部有古风化壳存在 或与下下伏地层顶部有古风化壳存在 或与下 伏地层呈角度不整合关系 此时应注意上下伏地层呈角度不整合关系 此时应注意上下 地层间的时间间隔 地层间的时间间隔 11 82 1 1 判断古陆或侵蚀区的存在判断古陆或侵蚀区的存在 3 3 根据沉积相变来判断古陆的存在根据沉积相变来判断古陆的存在 靠近陆源区 靠近陆源区 海相沉积物减少 而被陆相沉积物代替 如果在缺失海相沉积物减少 而被陆相沉积物代替 如果在缺失 某个时代的岩层的地区与沉积区之间的沉积相 厚度某个时代的岩层的地区与沉积区之间的沉积相 厚度 等值线和生物相之间都是渐变的 呈近平行关系 则等值线和生物相之间都是渐变的 呈近平行关系 则 标志着有剥蚀区存在 如果是交叉关系甚至是垂直关标志着有剥蚀区存在 如果是交叉关系甚至是垂直关 系 则可能是后期剥蚀所造成的 即后期隆起剥蚀区 系 则可能是后期剥蚀所造成的 即后期隆起剥蚀区 图图1010 1 1 沉积时为古陆侵蚀区 沉积时为古陆侵蚀区 A A 和沉积后为侵蚀区 和沉积后为侵蚀区 B B 的岩相变化示意图 的岩相变化示意图 12 82 1 1 判断古陆或侵蚀区的存在判断古陆或侵蚀区的存在 4 4 利用古利用古 流向分析也流向分析也 可区分古剥可区分古剥 蚀区和后期蚀区和后期 隆起剥蚀区 隆起剥蚀区 并可确定古并可确定古 剥蚀区存在剥蚀区存在 的方位的方位 图图1010 2 2 根据古流向特点确定古根据古流向特点确定古 剥蚀区的存在及沉积时为剥蚀区 剥蚀区的存在及沉积时为剥蚀区 A A 和沉积后剥蚀区 和沉积后剥蚀区 B B 的古流向变化 的古流向变化 13 82 14 82 15 82 1 1 判断古陆或侵蚀区的存在判断古陆或侵蚀区的存在 5 5 根据同时代的岩相组中陆源碎屑矿根据同时代的岩相组中陆源碎屑矿 物的含量变化及粒度变化确定古陆的存在物的含量变化及粒度变化确定古陆的存在 一般情况下 愈靠近侵蚀区 沉积物中陆一般情况下 愈靠近侵蚀区 沉积物中陆 源碎屑矿物总含量愈高 粒度愈大 粘土源碎屑矿物总含量愈高 粒度愈大 粘土 矿物组分的规律变化为近陆地以高岭石为矿物组分的规律变化为近陆地以高岭石为 主 远离剥蚀区则蒙脱石和伊利石增多 主 远离剥蚀区则蒙脱石和伊利石增多 16 82 第十章第十章 沉积盆地及古地理分析沉积盆地及古地理分析 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 第三节第三节 盆地地层格架的建立盆地地层格架的建立 第四节第四节 盆地的充填和演化分析盆地的充填和演化分析 第五节第五节 沉积古地理研究与编图方法沉积古地理研究与编图方法 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 一 陆源区的分析一 陆源区的分析 二 古海岸位置的确定二 古海岸位置的确定 三 水介质的物理三 水介质的物理 化学条件分析化学条件分析 四 古气候分析四 古气候分析 五 古流向分析五 古流向分析 一 陆源区的分析一 陆源区的分析 1 判断古陆或侵蚀区的存在判断古陆或侵蚀区的存在 2 2 查明古地形的起伏特征查明古地形的起伏特征 3 物源区母岩性质的确定物源区母岩性质的确定 1 砾岩的成分砾岩的成分 2 砂岩的成分砂岩的成分 3 碎屑重矿物组合碎屑重矿物组合 17 82 2 2 查明古地形的起伏特征查明古地形的起伏特征 古地形的起伏程度与大地构造的性质古地形的起伏程度与大地构造的性质 剥蚀强剥蚀强 度度 沉积作用强度等因素有关沉积作用强度等因素有关 在构造稳定区在构造稳定区 构造运动缓慢构造运动缓慢 风化作用强风化作用强 古陆地形较平坦古陆地形较平坦 其上覆有风化壳 其上覆有风化壳 在构造活动区在构造活动区 升降运动的速度和幅度均很大升降运动的速度和幅度均很大 因此具有切割强度大的地形因此具有切割强度大的地形 侵蚀区的切割地形侵蚀区的切割地形 边缘常堆积粗碎屑沉积物边缘常堆积粗碎屑沉积物 因此因此 剖面中的砾岩剖面中的砾岩 可作为侵蚀区地形切割的标志可作为侵蚀区地形切割的标志 细粒碎屑沉积物细粒碎屑沉积物 及古风化壳的存在及古风化壳的存在 以及碳酸盐的滨线沉积以及碳酸盐的滨线沉积 可可 反映剥蚀区较平坦的地形特征反映剥蚀区较平坦的地形特征 18 82 2 2 查明古地形的起伏特征查明古地形的起伏特征 沉积相类型和分布特征的研究有助于恢复沉积相类型和分布特征的研究有助于恢复 古地形特征古地形特征 作为正地形特征的沉积相是残作为正地形特征的沉积相是残 积相与坡积相积相与坡积相 而湖泊相而湖泊相 沼泽相和河流相沼泽相和河流相 都属于负地形 冲积扇沉积无疑是分布在地都属于负地形 冲积扇沉积无疑是分布在地 形起伏显著形起伏显著 坡降急剧减缓的山麓坡降急剧减缓的山麓 曲流河曲流河 三角洲沉积的存在可以推断古陆地形是低的三角洲沉积的存在可以推断古陆地形是低的 较平坦的地形较平坦的地形 而存在海相沉积无疑指示海而存在海相沉积无疑指示海 盆的存在盆的存在 根据海相沉积的类型又可确定滨根据海相沉积的类型又可确定滨 海海 浅海浅海 半深海和深海环境半深海和深海环境 19 82 第十章第十章 沉积盆地及古地理分析沉积盆地及古地理分析 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 第三节第三节 盆地地层格架的建立盆地地层格架的建立 第四节第四节 盆地的充填和演化分析盆地的充填和演化分析 第五节第五节 沉积古地理研究与编图方法沉积古地理研究与编图方法 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 一 陆源区的分析一 陆源区的分析 二 古海岸位置的确定二 古海岸位置的确定 三 水介质的物理三 水介质的物理 化学条件分析化学条件分析 四 古气候分析四 古气候分析 五 古流向分析五 古流向分析 一 陆源区的分析一 陆源区的分析 1 判断古陆或侵蚀区的存在判断古陆或侵蚀区的存在 2 查明古地形的起伏特征查明古地形的起伏特征 3 3 物源区母岩性质的确定物源区母岩性质的确定 1 1 砾岩的成分砾岩的成分 2 2 砂岩的成分砂岩的成分 3 3 碎屑轻重矿物组合碎屑轻重矿物组合 20 82 3 3 物源区母岩性质的确定物源区母岩性质的确定 物源区是提供陆源碎屑的物质来源的地区 沉积物源区是提供陆源碎屑的物质来源的地区 沉积 物质主要来自古陆 可以根据沉积物的特征来判别物质主要来自古陆 可以根据沉积物的特征来判别 物源区的母岩的性质 物源区的母岩的性质 1 1 砾岩的成分砾岩的成分 砾石的粒度 成分及百分含量的变化是确定母岩砾石的粒度 成分及百分含量的变化是确定母岩 的性质及物源方向的基本手段的性质及物源方向的基本手段 砾岩主要分布在盆 砾岩主要分布在盆 地边缘 接近于物源区 砾石成分可直接反映物源地边缘 接近于物源区 砾石成分可直接反映物源 区的母岩成分 统计各种砾石成分及比例 即可得区的母岩成分 统计各种砾石成分及比例 即可得 知母岩之成分特征 但由于各种母岩抗风化 磨蚀知母岩之成分特征 但由于各种母岩抗风化 磨蚀 能力各不相同 因此 砾石类型的比例有时不能直能力各不相同 因此 砾石类型的比例有时不能直 接反映物源区各类岩石的相对丰度 接反映物源区各类岩石的相对丰度 21 82 砾岩的成分砾岩的成分 22 82 3 3 物源区母岩性质的确定物源区母岩性质的确定 2 2 砂岩的成分砂岩的成分 砂岩中的砂岩中的岩屑成分岩屑成分直接反映母岩性质 砂岩中的直接反映母岩性质 砂岩中的 颗粒矿物类型颗粒矿物类型也是反映母岩性质的良好标志 砂岩最也是反映母岩性质的良好标志 砂岩最 主要的矿物是石英和长石 目前石英中的包裹体 石主要的矿物是石英和长石 目前石英中的包裹体 石 英消光类型 形状以及多晶现象等标志常被用来判别英消光类型 形状以及多晶现象等标志常被用来判别 各种类型的石英 例如 各种类型的石英 例如 来自中 酸性岩浆岩的石英来自中 酸性岩浆岩的石英 多为镶嵌接触的多晶石英 石英中可有锆石 电气石 多为镶嵌接触的多晶石英 石英中可有锆石 电气石 磷灰石等矿物包裹体 磷灰石等矿物包裹体 来自火山岩的石英来自火山岩的石英 通常是单 通常是单 晶 透明 颜色呈烟灰色 无波状消光 呈短的双锥晶 透明 颜色呈烟灰色 无波状消光 呈短的双锥 体 并有裂纹和熔蚀现象 体 并有裂纹和熔蚀现象 来自变质岩的石英来自变质岩的石英 为缝 为缝 合接触的多晶石英 具有波状消光 石英中有矽线石 合接触的多晶石英 具有波状消光 石英中有矽线石 电气石 蓝晶石等矿物包裹体 电气石 蓝晶石等矿物包裹体 来自沉积岩的石英来自沉积岩的石英 颗粒比较圆滑 常为具有再旋回的次生加大现象 属颗粒比较圆滑 常为具有再旋回的次生加大现象 属 再生石英 再生石英 23 82 火山岩型石英火山岩型石英 石英标型特征与来源石英标型特征与来源 脉石英脉石英 沉积岩型石英沉积岩型石英 片麻岩型石英片麻岩型石英 花岗岩型石英花岗岩型石英 片岩岩型石英片岩岩型石英 24 82 25 82 多晶石英多晶石英 26 82 火山型石英火山型石英 27 82 长石标型特征长石标型特征 28 82 多晶石英多晶石英 次生加大石英次生加大石英 29 82 阴极发光显微镜的发明和应用 使对原阴极发光显微镜的发明和应用 使对原 来认为是无标型特征的单晶石英颗粒等 也来认为是无标型特征的单晶石英颗粒等 也 可确定其成因类型 可确定其成因类型 30 82 31 82 32 82 3 3 物源区母岩性质的确定物源区母岩性质的确定 2 2 砂岩的成分砂岩的成分 不同发光颜色的石英不同发光颜色的石英 长石来自不同的物源区长石来自不同的物源区 因此因此 可以根据石英可以根据石英 长石的不同发光类型长石的不同发光类型 确定物确定物 源区的母岩性质源区的母岩性质 并可追索物源区母岩类型的混合度并可追索物源区母岩类型的混合度 也可结合区域地质情况也可结合区域地质情况 古水流分析等古水流分析等 确定物源方确定物源方 向向 应用砂岩的组分特征应用砂岩的组分特征 编制编制砂岩类型分区图砂岩类型分区图 有有 助于恢复母岩性质及物源方向助于恢复母岩性质及物源方向 近母岩区长石和岩屑近母岩区长石和岩屑 含量高含量高 石英相对较少石英相对较少 多为岩屑砂岩和长石砂岩多为岩屑砂岩和长石砂岩 向盆内渐过渡为石英砂岩向盆内渐过渡为石英砂岩 33 82 3 3 物源区母岩性质的确定物源区母岩性质的确定 3 3 碎屑矿物组合碎屑矿物组合 每一类岩石都有其特定的矿物组合 经风化剥蚀 搬运 每一类岩石都有其特定的矿物组合 经风化剥蚀 搬运 沉积成岩 故在形成的碎屑中 仍然保留其组合特征 沉积成岩 故在形成的碎屑中 仍然保留其组合特征 34 82 第十章第十章 沉积盆地及古地理分析沉积盆地及古地理分析 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 第三节第三节 盆地地层格架的建立盆地地层格架的建立 第四节第四节 盆地的充填和演化分析盆地的充填和演化分析 第五节第五节 沉积古地理研究与编图方法沉积古地理研究与编图方法 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 一 陆源区的分析一 陆源区的分析 二 古海岸位置的确定二 古海岸位置的确定 三 水介质的物理三 水介质的物理 化学条件分析化学条件分析 四 古气候分析四 古气候分析 五 古流向分析五 古流向分析 35 82 二 古海岸位置的确定二 古海岸位置的确定 由于海岸地区主要遭受潮汐 波浪及河流的作用 海岸由于海岸地区主要遭受潮汐 波浪及河流的作用 海岸 线的位置不断的改变 即是现代的海岸也只能确定平均的 线的位置不断的改变 即是现代的海岸也只能确定平均的 最高的或最低的海岸线的位置 而不能指出海岸线的固定位最高的或最低的海岸线的位置 而不能指出海岸线的固定位 置 置 首先要详细分析地质图上首先要详细分析地质图上海陆交互的沉积地带海陆交互的沉积地带 但是图 但是图 上所标的地层界线并一定与当时的海岸线一致 因为地质图上所标的地层界线并一定与当时的海岸线一致 因为地质图 是根据经受了多次构造运动后的现在的露头分布图 一般地是根据经受了多次构造运动后的现在的露头分布图 一般地 质图上的边界往往是向盆地移动了一定距离 应仔细地从残质图上的边界往往是向盆地移动了一定距离 应仔细地从残 留的留的露头中的某些标志露头中的某些标志来确定海岸线 如查明有无海滩 潮来确定海岸线 如查明有无海滩 潮 汐 泻湖等滨岸带古环境沉积物的分布 包括介壳滩 砾石汐 泻湖等滨岸带古环境沉积物的分布 包括介壳滩 砾石 滩 海岸萨布哈沉积 藻类叠层石 暴露或浅水沉积构造的滩 海岸萨布哈沉积 藻类叠层石 暴露或浅水沉积构造的 发育 如干涉波痕 泥裂 雨痕 足迹及垂直生物潜穴等 发育 如干涉波痕 泥裂 雨痕 足迹及垂直生物潜穴等 36 82 第十章第十章 沉积盆地及古地理分析沉积盆地及古地理分析 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 第三节第三节 盆地地层格架的建立盆地地层格架的建立 第四节第四节 盆地的充填和演化分析盆地的充填和演化分析 第五节第五节 沉积古地理研究与编图方法沉积古地理研究与编图方法 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 一 陆源区的分析一 陆源区的分析 二 古海岸位置的确定二 古海岸位置的确定 三 水介质的物理三 水介质的物理 化学条件分析化学条件分析 四 古气候分析四 古气候分析 五 古流向分析五 古流向分析 三 水介质的物理三 水介质的物理 化学条化学条 件分析件分析 1 pH1 pH值和值和EhEh值的推断值的推断 2 2 确定古盐度的标志确定古盐度的标志 1 1 古生物标志古生物标志 2 2 沉积标志沉积标志 3 3 古水深分析古水深分析 37 82 三 水介质的物理三 水介质的物理 化学条件分析化学条件分析 沉积盆地中水介质物理沉积盆地中水介质物理 化学条件 包化学条件 包 括括水深 温度 盐度 氧化还原电位 水深 温度 盐度 氧化还原电位 EhEh 及酸碱度 及酸碱度 pHpH 等 这些因素直接控制水体等 这些因素直接控制水体 溶解物质的化学沉积分异作用及沉积矿产的溶解物质的化学沉积分异作用及沉积矿产的 形成 生物的繁殖等状况 形成 生物的繁殖等状况 38 82 1 pH值和值和Eh值的推断值的推断 Eh值 值 一般说来 沉积物不是在氧化条件下形成就是在还原条一般说来 沉积物不是在氧化条件下形成就是在还原条 件下形成 对氧化还原极为敏感的是变价元素 如件下形成 对氧化还原极为敏感的是变价元素 如FeFe MnMn等 等 的化合物 常用的标志是含铁的自生矿物 由氧化环境至还的化合物 常用的标志是含铁的自生矿物 由氧化环境至还 原环境出现次序为 原环境出现次序为 褐铁矿褐铁矿 赤铁矿赤铁矿 海绿石海绿石 鳞绿泥石鳞绿泥石 菱铁矿菱铁矿 白铁矿和黄铁矿白铁矿和黄铁矿 氧化环境 氧化环境 弱氧化弱还原环境 还原环境 弱氧化弱还原环境 还原环境 强还原环境 强还原环境 还可根据沉积物的颜色来判断 一般黑色 绿色代表还原还可根据沉积物的颜色来判断 一般黑色 绿色代表还原 环境 紫红色 红色是氧化环境 但在很多情况下 红色沉环境 紫红色 红色是氧化环境 但在很多情况下 红色沉 积物在埋藏后 可以还原成为灰 绿灰 灰黑等还原色 积物在埋藏后 可以还原成为灰 绿灰 灰黑等还原色 39 82 强强 40 82 1 pH1 pH值和值和EhEh值的推断值的推断 pH值 值 确定酸碱度 确定酸碱度 pHpH 的标志 酸性介质 的标志 酸性介质pH 7 pH7pH 7 判断 判断pHpH值的直接标志是一些指示矿物 值的直接标志是一些指示矿物 如碳酸盐矿物 含铁矿物和粘土矿物 含煤沼泽环境形成于如碳酸盐矿物 含铁矿物和粘土矿物 含煤沼泽环境形成于 强酸性水介质 常与白铁矿相伴生 而海相的页岩中常伴生强酸性水介质 常与白铁矿相伴生 而海相的页岩中常伴生 黄铁矿 说明海洋环境是中性或弱碱性的水介质条件 黄铁矿 说明海洋环境是中性或弱碱性的水介质条件 41 82 42 82 第十章第十章 沉积盆地及古地理分析沉积盆地及古地理分析 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 第三节第三节 盆地地层格架的建立盆地地层格架的建立 第四节第四节 盆地的充填和演化分析盆地的充填和演化分析 第五节第五节 沉积古地理研究与编图方法沉积古地理研究与编图方法 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 一 陆源区的分析一 陆源区的分析 二 古海岸位置的确定二 古海岸位置的确定 三 水介质的物理三 水介质的物理 化学条件分析化学条件分析 四 古气候分析四 古气候分析 五 古流向分析五 古流向分析 三 水介质的物理三 水介质的物理 化学条化学条 件分析件分析 1 pH1 pH值和值和EhEh值的推断值的推断 2 2 确定古盐度的标志确定古盐度的标志 1 1 古生物标志古生物标志 2 2 沉积标志沉积标志 3 3 古水深分析古水深分析 43 82 2 2 确定古盐度的标志确定古盐度的标志 海水的正常含盐度为海水的正常含盐度为3 5 3 5 半封闭的水 半封闭的水 盆地的盐度变化范围很大 可以淡化也可盆地的盐度变化范围很大 可以淡化也可 以咸化 古代沉积水介质的含盐度通常利以咸化 古代沉积水介质的含盐度通常利 用用古生物标志古生物标志和和自生矿物自生矿物进行推断 进行推断 44 82 1 1 古生物标志古生物标志 生物对不同盐度的水适应能力是不同的 根据生物适应生物对不同盐度的水适应能力是不同的 根据生物适应 含盐度的状况 可分为含盐度的状况 可分为窄盐性生物窄盐性生物及及广盐性生物广盐性生物 窄盐性的生物群窄盐性的生物群有钙质红藻 钙质绿藻 钙质有孔虫 有钙质红藻 钙质绿藻 钙质有孔虫 钙质海绵 珊瑚 苔藓虫 腕足类 棘皮类 掘足类 头足钙质海绵 珊瑚 苔藓虫 腕足类 棘皮类 掘足类 头足 类等 类等 广盐性的生物群广盐性的生物群有蓝藻 硅藻 普通海绵 钙质蠕虫管 有蓝藻 硅藻 普通海绵 钙质蠕虫管 双壳类 腹足类 介形虫等 典型的半咸水生物群有双壳类 双壳类 腹足类 介形虫等 典型的半咸水生物群有双壳类 腹足类 介形虫 锶足类 硅藻 蠕虫管及蓝藻等 腹足类 介形虫 锶足类 硅藻 蠕虫管及蓝藻等 超咸水生物超咸水生物群在大的类别上与半咸水生物群没有多大差群在大的类别上与半咸水生物群没有多大差 别 别 淡水生物群淡水生物群常见的有蓝藻 硅藻 轮藻 有壳变形虫 常见的有蓝藻 硅藻 轮藻 有壳变形虫 普通海绵 蠕虫管等以及双壳类 腹足类 介形虫等 普通海绵 蠕虫管等以及双壳类 腹足类 介形虫等 在盐度增高的情况下 窄盐性生物减少 甚至消失 双在盐度增高的情况下 窄盐性生物减少 甚至消失 双 壳类 腹足类和介形虫类的数量增加 在超盐度水中 只剩壳类 腹足类和介形虫类的数量增加 在超盐度水中 只剩 下少数的喜盐生物如鱼类中的下少数的喜盐生物如鱼类中的GasterosteusGasterosteus 棘鱼 在盐 棘鱼 在盐 度更高的超盐水中 就只能见到某些绿藻类 度更高的超盐水中 就只能见到某些绿藻类 45 82 46 82 2 2 确定古盐度的标志确定古盐度的标志 2 2 沉积标志沉积标志 随着盆地内水介质含盐度的增加 而形成一系列化学随着盆地内水介质含盐度的增加 而形成一系列化学 成因矿物 其沉积顺序为 成因矿物 其沉积顺序为 方解石方解石 白云石白云石 天青石天青石 石膏石膏 石盐石盐 含自生天青石 萤石 重晶石的白云岩反映盆地内水含自生天青石 萤石 重晶石的白云岩反映盆地内水 体的盐度较高 正玉髓为超盐度的指示物 海绿石 胶磷体的盐度较高 正玉髓为超盐度的指示物 海绿石 胶磷 矿物形成于正常含盐度 矿物形成于正常含盐度 沉积岩的某些结构与构造与盐度有关 在超咸水或清水沉积岩的某些结构与构造与盐度有关 在超咸水或清水 环境中形成的鲕粒是呈放射状 而不是同心状 环境中形成的鲕粒是呈放射状 而不是同心状 藻席构造发育程度也能相应指示古盐度 藻席常被潜穴藻席构造发育程度也能相应指示古盐度 藻席常被潜穴 及食草的生物破坏 当盐度增高时 潜穴及食草生物减少 及食草的生物破坏 当盐度增高时 潜穴及食草生物减少 而藻类生长繁盛 形成发育的藻席 而藻类生长繁盛 形成发育的藻席 47 82 第十章第十章 沉积盆地及古地理分析沉积盆地及古地理分析 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 第三节第三节 盆地地层格架的建立盆地地层格架的建立 第四节第四节 盆地的充填和演化分析盆地的充填和演化分析 第五节第五节 沉积古地理研究与编图方法沉积古地理研究与编图方法 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 一 陆源区的分析一 陆源区的分析 二 古海岸位置的确定二 古海岸位置的确定 三 水介质的物理三 水介质的物理 化学条件分析化学条件分析 四 古气候分析四 古气候分析 五 古流向分析五 古流向分析 三 水介质的物理三 水介质的物理 化学条化学条 件分析件分析 1 pH1 pH值和值和EhEh值的推断值的推断 2 2 确定古盐度的标志确定古盐度的标志 1 1 古生物标志古生物标志 2 2 沉积标志沉积标志 3 3 古水深分析古水深分析 48 82 3 3 古水深分析古水深分析 古水深分析对再造沉积盆地的古环境和古水深分析对再造沉积盆地的古环境和 研究盆地构造具有重要意义 确定绝对水研究盆地构造具有重要意义 确定绝对水 深较困难 经常是确定相对深度 确定古深较困难 经常是确定相对深度 确定古 水深的标志包括 水深的标志包括 1 1 自生矿物标志 自生矿物标志 2 2 地球化学标志 地球化学标志 3 3 生物学标志 生物学标志 4 4 沉积学标志 沉积学标志 49 82 3 3 古水深分析古水深分析 1 1 自生矿物标志自生矿物标志 一些沉积期或同生期形成的自生矿物 可以用一些沉积期或同生期形成的自生矿物 可以用 来说明沉积时的古水深 来说明沉积时的古水深 如 现代如 现代海绿石海绿石主要形成于远离大河口的陆棚主要形成于远离大河口的陆棚 区 其介质条件为弱咸性 区 其介质条件为弱咸性 Ph 7Ph 7 8 8 和弱氧化 和弱氧化 弱还原 弱还原 Eh 0Eh 0 的正常海水 水温 的正常海水 水温1010o o 1515o oC C左右 左右 形成深度大于形成深度大于125m125m 在寒冷地区 水深 在寒冷地区 水深3030米就可米就可 形成 形成 鲕绿泥石鲕绿泥石形成于较温暖的浅海 水温大于形成于较温暖的浅海 水温大于2020o oC C 其分布深度小于其分布深度小于60m60m 盐类矿物盐类矿物则多形成于干旱暴露的环境 则多形成于干旱暴露的环境 50 82 51 82 3 3 古水深分析古水深分析 2 2 地球化学标志地球化学标志 近年对现代沉积物元素地球化学的研究发现 元素的近年对现代沉积物元素地球化学的研究发现 元素的 聚集与分散与水深度 确切地说应是离岸距离 也有一定关聚集与分散与水深度 确切地说应是离岸距离 也有一定关 系 其原因主要是元素在沉积作用中所发生的机械分异作用 系 其原因主要是元素在沉积作用中所发生的机械分异作用 化学分异作用和生物 生物化学分异作用的结果 化学分异作用和生物 生物化学分异作用的结果 据研究 据研究 由滨岸向深海 由滨岸向深海 FeFe MnMn P P CoCo NiNi CaCa ZnZn Y Y PbPb BaBa增加增加 其中 其中MnMn NiNi CoCo CuCu元素含量升高趋势特元素含量升高趋势特 别显著 海洋沉积物中别显著 海洋沉积物中MnMn的分布主要受沉积环境酸碱度变化的分布主要受沉积环境酸碱度变化 和氧化还原电位的控制 一般随和氧化还原电位的控制 一般随PHPH值增大 值增大 EhEh值降低 值降低 MnMn 2 2 矿物逐渐从海水中沉淀出来 此外沉积速率也影响着矿物逐渐从海水中沉淀出来 此外沉积速率也影响着MnMn的分的分 布 沉积速率低 从海水中沉淀出来的布 沉积速率低 从海水中沉淀出来的MnMn被陆源和生物成因被陆源和生物成因 的沉积物的稀释程度降低 故沉积物中的沉积物的稀释程度降低 故沉积物中MnMn含量增高 含量增高 CoCo被一被一 些学者作为定量估算古水深的标志元素 具有较好的应用前些学者作为定量估算古水深的标志元素 具有较好的应用前 景 景 52 82 3 3 古水深分析古水深分析 3 3 生物学标志生物学标志 目前 恢复古代海洋深度还主要限于陆棚区 对远目前 恢复古代海洋深度还主要限于陆棚区 对远 洋深海地区只能是相对的比较 在海水深度洋深海地区只能是相对的比较 在海水深度 200m200m 200m 远洋底栖生物主要是海百合 硅质海绵 少数薄壳腕远洋底栖生物主要是海百合 硅质海绵 少数薄壳腕 足类及细枝状的苔藓动物 足类及细枝状的苔藓动物 另外 遗迹化石对古水深也有较好的指示意义 另外 遗迹化石对古水深也有较好的指示意义 53 82 54 82 55 82 56 82 遗遗 迹迹 化化 石石 对对 古古 水水 深深 的的 指指 示示 57 82 3 3 古水深分析古水深分析 4 4 沉积学标志沉积学标志 一般情况下一般情况下 从岸线的浅水到广海的深水环境从岸线的浅水到广海的深水环境 沉积物的粒度从粗粒沉积物变为细粒的沉积物沉积物的粒度从粗粒沉积物变为细粒的沉积物 但但 也有例外的情况也有例外的情况 如由于浊流的搬运沉积如由于浊流的搬运沉积 深海地深海地 区也可出现粗粒沉积物区也可出现粗粒沉积物 一些一些特殊的岩石类型特殊的岩石类型常形成于一定的环境常形成于一定的环境 也也 可以作指示深度的标志可以作指示深度的标志 如如蒸发岩蒸发岩在干燥气候条件在干燥气候条件 下局限的滨岸水体及附近的潮坪环境中形成下局限的滨岸水体及附近的潮坪环境中形成 水深水深 不超过几米 不超过几米 鲕粒灰岩鲕粒灰岩常形成于搅动的温暖浅水环常形成于搅动的温暖浅水环 境境 水深不超过水深不超过1010 1515m m 珊瑚 珊瑚 苔藓虫苔藓虫 层孔虫层孔虫 海绵等海绵等造礁生物造礁生物在波浪带生长在波浪带生长 形成的礁灰岩水深形成的礁灰岩水深 不超过不超过1010 5050m m 深水环境中 深水环境中多软泥沉积及硅质沉积多软泥沉积及硅质沉积 碳酸盐沉积少碳酸盐沉积少 并常出现浊流沉积并常出现浊流沉积 58 82 3 3 古水深分析古水深分析 4 4 沉积学标志沉积学标志 沉积构造沉积构造是指示水深的良好标志是指示水深的良好标志 如雨痕如雨痕 干干 裂及盐晶痕等裂及盐晶痕等层面构造层面构造及鸟眼构造等是反映沉积物及鸟眼构造等是反映沉积物 露出水面的标志露出水面的标志 流动构造流动构造如交错层理如交错层理 波痕及水波痕及水 平层理等存在与否平层理等存在与否 结合沉积物的特点结合沉积物的特点 可以区分可以区分 出浪基面以上的动水环境或浪基面以下的静水环境出浪基面以上的动水环境或浪基面以下的静水环境 艾伦艾伦 19671967 曾指出曾指出 较大型的交错层理的层系厚较大型的交错层理的层系厚 度是平均水深的一种函数度是平均水深的一种函数 层系组愈厚层系组愈厚 水也愈深水也愈深 丘状交错层理丘状交错层理出现在陆棚地区出现在陆棚地区 形成的深度在正常形成的深度在正常 浪基面和风暴浪基面之间浪基面和风暴浪基面之间 水深不超过水深不超过200200m m 一般一般 为几十米为几十米 59 82 第十章第十章 沉积盆地及古地理分析沉积盆地及古地理分析 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 第三节第三节 盆地地层格架的建立盆地地层格架的建立 第四节第四节 盆地的充填和演化分析盆地的充填和演化分析 第五节第五节 沉积古地理研究与编图方法沉积古地理研究与编图方法 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 一 陆源区的分析一 陆源区的分析 二 古海岸位置的确定二 古海岸位置的确定 三 水介质的物理三 水介质的物理 化学条件分析化学条件分析 四 古气候分析四 古气候分析 五 古流向分析五 古流向分析 六 古构造分析六 古构造分析 60 82 四 古气候分析四 古气候分析 气候气候是指一个地区在相当的时期是指一个地区在相当的时期 各种气候要素如各种气候要素如 降水量降水量 气温气温 风力和风向等的综合风力和风向等的综合 而而古气候分析古气候分析就是就是 研究地史时期气候的形成原因研究地史时期气候的形成原因 过程过程 分布和变化规律分布和变化规律 在古地理分析中在古地理分析中 古气候也占有很重要的地位古气候也占有很重要的地位 因为因为 气候条件影响到各种地质作用及沉积物和沉积矿产的形成气候条件影响到各种地质作用及沉积物和沉积矿产的形成 特别是古气候的再造有助于发现和评价煤特别是古气候的再造有助于发现和评价煤 铁铁 锰锰 铝土铝土 矿矿 盐类等矿产盐类等矿产 确定古气候的最有效的标志有 确定古气候的最有效的标志有 1 1 古植物标志古植物标志 2 2 岩石矿物标志岩石矿物标志 3 3 沉积学标志沉积学标志 61 82 1 1 古植物标志古植物标志 植物对气候的反映比较敏感 现代植物对气候的反映比较敏感 现代 不同的气候带有不同的植物群 不同的气候带有不同的植物群 古生代古生代 植物群是耐阴植物群植物群是耐阴植物群 中生代的植物群中生代的植物群 需要较强阳光 新生代植物群需要强阳需要较强阳光 新生代植物群需要强阳 光光 潮湿的热气候会使植物繁茂地生长 潮湿的热气候会使植物繁茂地生长 形成巨大木本植物群 过度潮湿地区的形成巨大木本植物群 过度潮湿地区的 植物 一般具有巨大的树干 宽阔的叶植物 一般具有巨大的树干 宽阔的叶 片 弱而浅的根部系统 通气组织高度片 弱而浅的根部系统 通气组织高度 发育以及有强烈蒸发性能 而干旱植物发育以及有强烈蒸发性能 而干旱植物 的生长则相反 的生长则相反 62 82 2 2 矿物岩石标志矿物岩石标志 随着成因矿物学 地球化学 沉积学 沉积岩石随着成因矿物学 地球化学 沉积学 沉积岩石 学的发展 人们对各种矿物 岩石的成因环境包括学的发展 人们对各种矿物 岩石的成因环境包括 气候环境有深入的了解 其古气候意义也更为明确 气候环境有深入的了解 其古气候意义也更为明确 气候标志显著的矿物岩石有 气候标志显著的矿物岩石有 鲕状赤铁矿鲕状赤铁矿 多数在温暖 甚至是炎热条件下形 多数在温暖 甚至是炎热条件下形 成 成 煤煤 含煤岩系是在炎热潮湿或温暖潮湿气候条件 含煤岩系是在炎热潮湿或温暖潮湿气候条件 下形成的 下形成的 碳酸盐类碳酸盐类 海水温度对碳酸盐沉积起控制作用 海水温度对碳酸盐沉积起控制作用 因为因为CaCOCaCO3 3溶解度随温度上升而降低 因此沉积物中溶解度随温度上升而降低 因此沉积物中 CaCOCaCO3 3 浓度高的地区位于低纬度内 大规模碳酸盐沉 浓度高的地区位于低纬度内 大规模碳酸盐沉 积作用主要发生在南北纬积作用主要发生在南北纬2020o o左右 因此 可以把碳左右 因此 可以把碳 酸盐看作是温暖的热带和亚热带的标志 此外磷块酸盐看作是温暖的热带和亚热带的标志 此外磷块 岩也是温暖或炎热气候的标志 岩也是温暖或炎热气候的标志 63 82 2 2 矿物岩石标志矿物岩石标志 土状堆积土状堆积 对确定第四纪古气候具有重要意义 广对确定第四纪古气候具有重要意义 广 泛分布于我国华北地区的黄土是寒冷 冰期 气候条件泛分布于我国华北地区的黄土是寒冷 冰期 气候条件 下的风成沉积 指示干 冷气候 相反 华南地区的红下的风成沉积 指示干 冷气候 相反 华南地区的红 土 则反映温暖潮湿的气候 土 则反映温暖潮湿的气候 蒸发岩蒸发岩 蒸发岩是在蒸发作用下形成的沉积物 主 蒸发岩是在蒸发作用下形成的沉积物 主 要指岩盐 石膏 硬石膏 钾盐等 此外 还有萤石 要指岩盐 石膏 硬石膏 钾盐等 此外 还有萤石 天青石 蒸发岩总是在炎热和干燥的气候中沉积的 现天青石 蒸发岩总是在炎热和干燥的气候中沉积的 现 代的岩盐和石膏的沉积作用出现在干燥带内 主要在代的岩盐和石膏的沉积作用出现在干燥带内 主要在 1010o o 4545o o的纬度之间 的纬度之间 红层红层 红层形成的条件要求温暖或炎热的 干旱或半红层形成的条件要求温暖或炎热的 干旱或半 干旱的气候 干旱的气候 风成沙漠沉积风成沙漠沉积 在现代南北纬 在现代南北纬3030o o地带 可以观察到地带 可以观察到 两条沙漠带 两条沙漠带 冰碛岩冰碛岩 形成于极地冰川 冰盖 和山岳冰川 形成于极地冰川 冰盖 和山岳冰川 64 82 3 3 沉积学标志沉积学标志 1 1 冲积扇冲积扇 冲积扇虽然不是干旱气候特有的产物 冲积扇虽然不是干旱气候特有的产物 但是 只有在干旱半干旱气候区冲积扇才能最广泛地但是 只有在干旱半干旱气候区冲积扇才能最广泛地 发育 发育 2 2 河流沉积河流沉积 在干旱气候区河网稀疏 径流贫乏 在干旱气候区河网稀疏 径流贫乏 且常发育季节性河流 相反 在潮湿气候区 河网密且常发育季节性河流 相反 在潮湿气候区 河网密 集 泾流量丰富 集 泾流量丰富 3 3 湖泊沉积湖泊沉积 寒带湖泊几乎完全没有化学沉积及生物沉积寒带湖泊几乎完全没有化学沉积及生物沉积 温带地区的湖泊中温带地区的湖泊中 底栖生物繁盛底栖生物繁盛 沉积物层理受沉积物层理受 扰动扰动 常年干旱的湖泊通常有大量化学沉淀物常年干旱的湖泊通常有大量化学沉淀物 可以产生可以产生 如碳酸盐如碳酸盐 石膏石膏 石盐等盐类矿物石盐等盐类矿物 65 82 3 3 沉积学标志沉积学标志 4 4 沙漠沙漠 沙漠是一种生物稀少的干燥地区 沙漠是一种生物稀少的干燥地区 它在识别古气候和确定古纬度方面具有重要作用 它在识别古气候和确定古纬度方面具有重要作用 现代沙漠分布在南北纬现代沙漠分布在南北纬2020o o 3030o o之间的干旱带及之间的干旱带及 大陆块的中央地带 大陆块的中央地带 5 5 滨海滨海 潮坪沉积对气候的反应极为敏感 在 潮坪沉积对气候的反应极为敏感 在 温带温带潮上带发育盐沼 以粉砂和粘土呈纹层状互潮上带发育盐沼 以粉砂和粘土呈纹层状互 层为特征 并常发育泥炭沼泽 在层为特征 并常发育泥炭沼泽 在干旱 半干旱干旱 半干旱 地区地区则往往形成干泥坪 沉积了石膏 盐岩等蒸则往往形成干泥坪 沉积了石膏 盐岩等蒸 发岩 发岩 温湿地区温湿地区的泻湖属于淡化泻湖 以陆源碎屑沉的泻湖属于淡化泻湖 以陆源碎屑沉 积为主 积为主 干旱气候区干旱气候区为咸化泻湖 常为砂质沉积 为咸化泻湖 常为砂质沉积 细粒沉积物中有机质含量低 并有周期性干裂的细粒沉积物中有机质含量低 并有周期性干裂的 证据 当气候干燥 蒸发量高 可使盐度不断上证据 当气候干燥 蒸发量高 可使盐度不断上 升 析出石膏 盐类 升 析出石膏 盐类 66 82 67 82 68 82 69 82 第十章第十章 沉积盆地及古地理分析沉积盆地及古地理分析 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 沉积盆地的古地理分析沉积盆地的古地理分析 第三节第三节 盆地地层格架的建立盆地地层格架的建立 第四节第四节 盆地的充填和演化分析盆地的充填和演化分析 第五节第五节 沉积古地理研究与