沉积学与层序地层学6章(碎屑岩沉积相)ppt课件

第六章碎屑岩沉积相Sedimentaryfaciesofclasticrocks 第一节沉积相的概念及分类 ConceptionandClassificationofSedimentaryFacies 一 沉积环境 SedimentaryEnviroment 自然地理环境 地球表面划分出的不同的地理景观单位 如山脉 河流 湖泊 沙漠 海洋等 沉积环境 物质沉积时的自然地理环境 是一个发生沉积作用的 具有独特的物理 化学和生物特征的地貌单元 并以此与相邻的地区相区别 一 沉积相的概念 物理要素 温度 压力 引力 重力等 以及由此引起的风 波浪 潮汐 水流 海流 风暴流 冰川 沉积物流等和它们的作用强度 方向 变化梯度和降雨量 降雪量等 化学要素 汇集区岩石的地球化学性质 沉积介质的地球化学性质 pH值 Eh值 溶解度 化学平衡程度 生物化学作用等 生物要素 包括动物和植物两类生物作用 二 沉积相 SedimentaryFacies 相是沉积环境的物质表现 在一定的环境中进行着一定的沉积作用 形成一定的沉积组合 环境是原因 相是结果 相包含沉积环境 条件 和沉积特征 产物 不等同于环境 也不同于地层 环境与相的关系 据Selley 1976年 1985年修改 沉积相 沉积环境及其在该环境中形成的沉积岩 物 特征的综合 沉积岩特征 岩性特征 颜色 成分 结构 构造 岩石类型及其组合 古生物特征 种属 生态 地球化学特征等 沉积环境与沉积岩特征的关系 沉积环境是沉积岩特征形成的决定因素沉积岩特征是沉积环境变化的必然结果 其他相的概念 岩相 生物相 岩相古地理 三 相序递变规律 沃尔索相律 相序连续性原理 相序递变规律 横向上成因相近且紧密相邻而发育着的相 才能在垂向上依次叠覆出现而没有间断 相序递变规律的实际意义 四 沉积相模式 SedimentaryFaciesModel 沉积相模式 以相序递变规律为基础 以现代沉积环境和沉积物理特征的研究为依据 从大量的研究实例中 对沉积相的发育的演化加以高度的概括 归纳出带有普遍意义的沉积相的空间组合形式 Potter和Pettjohn 1963 认为 沉积模式实质上是描述了再现的沉积作用的面貌 R Walker 1978 认为沉积相模式 删去了其地方性的细节 而保留其纯粹本质上的东西 是对沉积特征的一种全面的概括 刘宝珺等 1985 认为相模式的概括包括两个方面 一是其特征的概括 二是对其形成机理的概括 因此 模式具有解释性 标准相模式的作用 1 比较 它必须起到一个标准的作用 2 观察 它必须起到提纲和指南的作用 3 新区 它必须起到预测的作用 4 环境或水动力学解释 它必须起一个基础的作用 相模式的表现形式 直观模式 visualmodel 事实模式 actualmodel 静态模式 staticmodel 动态模式 dynamicmodel 比拟实验模式 scaledmodel 数学模式 mathematicalmodel 五 沉积体系 DepositionalSystem 沉积体系 成因上相关的沉积环境和沉积体的组合 即受同一物源和同一水动力系统控制的 成因上有内在联系的沉积体或沉积相在空间上有规律的组合 其基本单元是相 主要的碎屑沉积体系 Fisher和Brown 1972 河流体系三角洲体系障壁坝 海岸平原体系泻湖 海湾 河口湾和潮坪体系大陆和克拉通内陆架体系大陆和克拉通内斜坡和盆地体系风成体系湖泊体系冲积扇和扇三角洲体系 二 沉积相的分类 ClassificationofSedimentaryFacies 一 概述 冲积扇 AlluvialFan 发育在山谷出口处 主要由暂时性洪水水流形成 范围局限 形状近似于圆锥状的山麓粗碎屑堆积物 地貌学和第四纪地质学界将其称为洪积扇 第二节山麓 洪积相 Piedmont pluvialfacies 特征之一 由山谷口向盆地方向呈放射状散开 平面上呈锥形 朵状或扇形 纵剖面上呈下凹透镜状或楔形 横剖面为上凸透镜状 一 河流的分类 第三节河流相 FluvialFacies 1 按照地形及坡降 山区河流 平原河流 2 按照发育阶段 幼年期 壮年期 老年期河流 3 按照分叉参数和弯曲度 平直河 蛇曲河 辫状河 网状河 分叉参数 在每个平均蛇曲波长中河道沙坝的数目 单河道 1 多河道 1 弯曲度 河道长度与河谷长度之比 低弯度河 1 5或1 3 高弯度河 1 5 4 按照构形要素分为12种模式 Miall 5 按照结构 成因分类 于兴河 2002 1 单河道 高弯度 1 5 宽 深 40 较稳定 2 曲流河 MeanderingRiver 2 一般发育于中下游平原地区 3 坡度较缓 流量稳定 搬运方式以悬浮和混合负载为主 沉积物以较细的泥 砂为主 5 典型亚相有牛轭湖 边滩 天然堤 决口扇 泛滥平原 4 凹岸侵蚀 凸岸加积 侧向迁移形成二元结构 3 辫状河 BraidedRiver 1 多河道 低弯度 1 5 宽 深 40 不稳定 2 一般发育于上游 山区或冲积扇上 3 坡降大 流量不稳定 搬运方式以底负载为主 沉积物以较粗 4 心滩为典型亚相 天然堤和决口扇不发育 4 网状河 AnastomosingRiver 1 多河道 高弯度 1 5 窄而深 稳定 2 一般发育于河流中下游 3 坡降小 流量稳定 搬运方式以悬浮负载为主 4 冲积岛 泛滥平原或湿地为典型亚相 由细粒物质河泥炭组成 占据了60 90 的地区 三 曲流河的沉积模式 1 亚相类型及其特征 1 河床亚相 河床 河谷中经常流水的部分 河床滞留微相 河床滞留沉积是河流流量最高时短距离搬运的产物 以砾石级粗碎屑为主 砂和粉砂极少 这些物质集中堆积形成不连续透镜体 边滩微相 边滩沉积是河流侧向迁移和沉积物侧向加积的产物 以低成熟度的砂岩为主 不稳定组分多 长石含量高 自下而上呈现由粗变细的正韵律 三角洲前积层上粗下细 曲流河边滩下粗上细 2 堤岸亚相 侧蚀作用使凹岸天然堤难以保存 古天然堤呈面状分布于边滩之上 主要为砂岩 粉砂岩 泥岩 比边滩细 比河漫滩粗 见干裂 雨痕 根迹等暴露构造 天然堤微相 决口扇微相 主要岩性为细砂岩 粉砂岩 粒度比天然堤稍粗 具小型交错层理 波状层理及水平层理 冲蚀与冲天构造常见 横剖面呈透镜状 3 河漫亚相 河漫滩微相 以粉砂岩为主 也含粘土岩垂向上有向上变细的趋势波状层理和斜波状层理为主 也见水平层理干裂 雨痕等暴露构造常见 河漫湖泊微相 以粘土为主 有粉砂出现 见薄水平纹层 泥裂 干缩裂缝 潮湿区生物化石常见 干旱区可形成盐湖 河漫沼泽微相 由潮湿区河漫湖泊发展而来 沉积特征与河漫湖泊类似 只是泥炭沉积较多 4 牛轭湖亚相 a 曲颈取直 截弯取直 b 串沟取直 2 垂向沉积层序 四 辫状河的沉积模式 游荡性河流天然堤 决口扇 泛滥平原不发育边滩和牛轭湖不发育 与曲流河的区别典型亚相为心滩 F 波状交错层 水平层理 薄的粉砂岩及泥岩 E 小型槽状交错层理 细砂岩 D 小型板状交错层理 细砂岩 C 大型板状交错层理 中 粗砂岩 B 大型槽状交错层理 粗砂岩 A 不清晰的大型槽状交错层理 含砾粗砂岩 SS 底部为冲刷面 之上为滞留砾岩 辫状河垂向层序不同于曲流河之处 二元结构的底层沉积发育良好 厚度大 顶层沉积不发育或厚度小 底层沉积粒度粗 砂砾岩发育 河道频繁迁移形成了各种层理类型 如块状或不明显的平行层理 巨型槽状交错层理 单组大型板状交错层理等 心滩 五 网状河的沉积模式 六 河流沉积组合 七 古代河流的主要鉴别标志 1 岩石类型及成分 以砂岩和粉砂岩为主 成分成熟度低 砾岩多为复成分砾岩 砂岩以长石砂岩 岩屑砂岩为主 以泥质胶结为主 少量为钙 铁质胶结 2 结构构造 以砂 粉砂状结构为主 分选差至中等 层理发育 以板状和大型槽状交错层理为特征 砾石呈叠瓦状排列 扁平面倾向上游 层理及砾石倾角约为10 30 底部常具冲刷构造 并常含泥砾及下伏地层的砾石 3 生物化石 一般无动物化石 可有植物碎片及硅化木等 4 剖面结构及砂体形态 自下而上表现出下粗上细的间断性正韵律或正旋回 每个旋回底部发育有明显的底冲刷现象 辫状河相 砂岩分布较广 主要由大型槽状交错层理砂岩等组成 缺乏粉砂 泥质层 曲流河相 曲河流具有完整的 二元结构 主要由槽状 板状交错层理砂岩和波纹交错层理粉细砂岩 泥岩等组成 有明显的向上层理变薄 岩性变细的特征 在剖面上 呈上平下凸的透镜状或板状嵌于四周河漫泥质沉积之中 交错层理 5 测井曲线形态 具有正韵律 底部滞留层与下覆层呈突变关系 八 河流沉积与油气的关系 储量接近一半岩性油气藏储集层生油 本节要点 按照分叉参数和弯曲度进行河流分类曲流河的亚相划分 各亚相的沉积特征 重点 比较辫状河 曲流河 网状河的基本特征 重点 古代河流的鉴别特征 第四节湖泊相 LacustrineFacies 湖泊 lacus 是大陆上地形相对低洼和流水汇集的地域 湖泊拦截了由河流搬运的大量沉积物 是陆上沉积物堆积的重要场所 同时也是化学沉淀的主要场所 一 湖泊环境的一般特点 1 水动力特征 波浪 岸流作用 与海洋相比 缺乏潮汐作用 2 物理化学条件 湖水的温度分层现象湖水的含盐度变化较大 1 25 湖水中的化学成分变化较大 3 生物学特征 淡水湖泊中常发育良好的淡水生物群 二 湖泊的分类 湖泊的盐度分类 成因分类 构造湖泊 河成湖泊 火山湖泊 岩溶湖泊 冰川湖泊 断陷型湖泊 坳陷型湖泊 前陆型湖泊 火山湖泊 冰川湖泊 根据气候 地理环境 沉积物类型及其供应充分程度分类 Kucal 1971 按照构造性质 湖水盐度和地理位置分类 吴崇筠 1993 三 陆源碎屑湖泊的沉积模式和亚相类型 1 湖成三角洲亚相 湖成三角洲 在河流入湖的河口处 流速降低 水流携带的沉积物便在河口处堆积下来 形成平面上呈三角形或舌状 剖面上呈透镜状的沉积体 在湖泊沉积体中 湖成三角洲的砂体最为发育 以砂岩和粉砂岩为主 与湖泊沉积的其他类型砂体相比 面积和厚度大 向湖盆延伸远 是油气聚集的良好场所 湖成三角洲形成过程中河流起主导作用 湖成三角洲的另一种特殊类型为扇三角洲 霍尔姆斯 Holmes 1965 和梅戈温 Megowen 1970 认为扇三角洲是从邻近高地推进到海 湖等稳定水体中的冲积扇 吴崇筠认为扇三角洲系指邻近山地的冲积扇推进到湖中滨 浅湖地区形成的扇状砂体 2 滨湖亚相 距岸近 形成粗碎屑沉积 地形 砂滩 砾滩 泥滩 水动力复杂 击岸浪和回流冲刷 淘洗对沉积物改造强烈 水位浅 时而露出时而淹没 氧化作用强烈 沉积环境特征 沉积物 砾 砂 泥 泥炭 结构与构造 砾石层呈叠瓦状排列 最大扁平面向湖倾 最长轴多平行于岸线砂质主要为石英 长石及一些重矿物 分选 磨圆较好 交错层理 波痕发育 可见化石碎屑 介壳滩 潜穴等泥质和泥炭沉积中见水平层理 粉砂层具小波痕层理泥裂 雨痕 动物足迹等暴露构造常见 3 浅湖亚相 始终位于水下 水动力主要是波浪和湖流 水体循环良好 氧气充足 透光性好 生物繁盛 沉积环境特征 沉积物 以粘土岩和粉砂岩为主 可夹少量化学岩薄层或透镜体 物源充分时可出现细砂岩 砂岩胶结物以泥质 钙质为主 结构与构造 分选性和磨圆度较好以水平层理 波状层理为主 水动力较强时可出现小型交错层理 砂泥层交错沉积时可出现透镜状层理 有时可见对称的浪成波痕 生物化石 生物化石丰富 保存完好 以薄壳的腹足 双壳类等底栖生物为主 也见介形虫 鱼类等 少见弱还原条件下自生矿物 若湖底地形平缓 砂质供应充分 在宽阔的浅湖地带可形成具席状展布的砂质浅滩或局部砂质堆积加厚的砂坝沉积 砂质滩 生物滩 鲕粒滩 位于湖岸线拐弯处的滩坝 水下古隆起处滩坝 三角洲侧缘的滩坝 开阔浅湖地区的滩坝 近岸处的波浪强度大 将粗碎屑向湖心搬运 一旦远离湖岸 波浪强度减弱 无法搬运粗碎屑 使其沉积下来形成沙坝 滨湖和浅湖往往难以分开而合称滨浅湖亚相 砂泥频繁互层 砂泥分异较好 成层性明显 岩性和厚度的侧向变化快 连续性差 4 半深湖亚相 沉积环境 位于波基面以下水体较深部位 地处乏氧的弱还原 还原环境 主要受湖流作用影响 波浪作用难以影响沉积物表面 岩性 以粘土岩为主 常具有粉砂岩 化学岩的薄夹层或透镜体 构造 水平层理为主 间有细波状层理 生物 化石较丰富 浮游生物为主 保存较好 底栖生物不发育 自生矿物 可见菱铁矿和黄铁矿等 5 深湖亚相 沉积环境 位于湖盆中水体最深部位 水体安静 地处乏氧的还原环境 底栖生物不能生存 岩性 岩性粒度细 颜色深 有机质含量高 以纯泥岩 页岩为主 亦有灰岩 泥灰岩 油页岩 构造 主要为水平层理和细水平纹层 生物 无底栖生物 常见介形石等浮游生物化石 保存完好 自生矿物 黄铁矿是常见的自生矿物 多呈分散状分布于粘土岩中 分布 岩性横向分布稳定 垂向上常具连续的完整韵律 沉积厚度大 6 湖湾亚相 在滨 浅湖地区 由于砂嘴 砂坝 水下隆起的障壁遮挡作用 使近岸水体受到限制而形成半封闭的湖湾 沉积环境 湖湾内水体浅而安静 岩性 主要为暗色粉砂质泥页岩 中夹薄层白云岩或油页岩 温湿气候下可形成沼泽 发育炭质页岩和薄煤层 构造 泥质湖湾中水平层理 季节性韵律层理 块状层理发育 可见泥裂 雨痕 生物潜穴等 有间歇性物源注入时 可形成一些正韵律砂体 发育粒序层理 平行层理 浪成小型沙纹层理等 生物 可见少量特殊的浅水生物 田螺 土星介 轮藻等 7 湖泊重力流亚相 湖泊重力流沉积的形态呈扇状 形成所谓 湖底扇 或 深水浊积扇 也可呈层状展布或沿深水区沟谷 断凹形成重力流水道的长形堆积体 洪水型重力流滑动滑塌型重力流 四 陆源碎屑湖泊沉积相组合 1 沉积相的平面组合 湖泊是流水汇集的地带 故在平面上它总是与河流相沉积共生 并为河流相沉积所包围 从盆地边缘至湖盆中央 沉积相序大致依次为冲积扇 河流 湖成三角洲 滨浅湖 半深湖 深湖和重力流 2 沉积相的垂向组合 湖泊沉积的垂向组合受地壳升降运动控制 湖泊发展的总趋势 在多数情况下都是以退缩 充填而告终 因此 湖泊相的垂向组合 往往是以较深湖或深湖亚相开始 向上递变为滨湖和河流相沉积 构成下细上粗的反旋回垂向层序 坳陷湖盆深陷扩张期砂体展布示意图 据吴崇筠 1994 断陷型湖泊收缩期沉积相示意图 据吴崇筠等 1993 坳陷湖盆抬升收缩期砂体展布示意图 据吴崇筠 1994 五 陆源碎屑湖泊相的鉴别标志 1 岩石类型以粘土岩 砂岩和粉砂岩为主 砾岩少见 也可出现化学岩和生物化学岩 但分布较为局限 2 沉积构造层理发育 以水平层理最为发育 可有较发育的波痕 泥裂 雨痕 搅混构造亦常见到 3 生物化石常见的生物种类有介形虫 双壳类 腹足类 藻类等 陆生植物的根 干 叶 孢子花粉等大量出现 4 垂向层序多见深湖至滨湖的下细上粗反旋回层序 5 分布范围及沉积厚度分布范围比河流相大 比海相小 相带 岩性和厚度大致呈环带状分布 岩性和厚度横向变化比河流相稳定 比海相差 六 陆源碎屑湖泊相与油气的关系 碎屑湖泊相常具有油气生成和储集的良好条件 目前我国发现的绝大多数油气田 如大庆 胜利 辽河 大港 中原 南阳 江苏 江汉等油田都分布在碎屑湖泊相沉积中 深湖和半深湖亚相水体深 地处还原或弱还原环境 适于有机质的保存和向石油的转化 是良好的生油环境 在这种环境中形成的暗色粘土岩可成为良好的生油岩 碎屑湖泊沉积中发育各种类型的砂体 如三角洲砂体 深水浊积扇砂体 滨浅湖滩坝砂体等 具分布广 厚度大 近油源 粒度适中 生储盖组合配套等特点 是油气储集的良好场所 湖泊砂体类型 湖泊砂体类型 在湖泊的演过程中 湖泊下陷扩张期 湖盆大幅度持续稳定下沉 有利于深湖 半深湖亚相的发育 湖盆的抬升和收缩 有利于三角洲 滨浅湖滩坝等储油砂体的形成 湖泊发育的多旋回性 导致垂向剖面上可出现多个生储盖组合 第五节海相组 Marinefaciesset 1 海水的物理化学条件 温度 现代海洋表面温度范围为 18 28 大陆温度 60 80 大洋深处温度不超过2 3 压力 海表1atm 海洋深部1000atm 一 海洋沉积环境的特点 一 海相组概述 pH值 介于7 26 8 40 一般为8左右 属弱碱性介质 大陆水体主要为酸性 铁离子在淡水中溶解 在海水中沉淀 受pH值影响 Eh值 主要受含氧量 水体深浅 控制 含盐度 平均3 5 溶解了80多种元素所组成的盐类 主要为氯化物 其次为硫酸盐 少量碳酸盐及其他盐类 密度 海水的密度高于大陆水体 含盐 2 海洋的水动力状况 水动力作用 波浪 潮汐 海流 波浪规模巨大 是海洋中产生侵蚀 搬运 沉积作用的主要动力 对海岸附近不同地带沉积物的作用不同 潮位 潮汐引起海面水位的垂直升降 潮流 潮汐引起海面水位的水平移动 潮位的升降扩大了波浪对海岸作用的宽度和范围 并形成潮间带沉积环境 潮流对海底沉积物的改造 搬运 堆积起到重要作用 潮汐的形成 月球吸引 海流 由地球重力场或海水温度 盐度分布不均产生密度梯度而引起的海水流动 如上升洋流 等深流 内潮汐流等 根据海洋深部水体的年龄发现 大洋表层和深层流相互联系 好比一个 传送带 北大西洋的海水遇冷 沉到深处 冷水在大西底南移 穿越印度洋与太平洋 形成底层的冷水洋流 表层温暖的海流从太平洋和印度洋流向北大西洋 3 海底地形与海水深度 大陆坡是陆棚之外向大洋倾斜的部分 陆坡下部称陆隆 陆棚 陆坡 陆隆合称为大陆边缘 陆棚又称大陆架 平均坡度0 1 绝大部分水深在200m以内 平均133m 大洋盆地占全部海洋面积的2 3 它包括深海盆地 海岭 海峰 火山脊等 二 海相组的划分 海相组 滨海相 浅海陆棚相 半深海相 深海相 无障壁海岸相 有障壁海岸相 三 海相组沉积的一般特征 1 岩石类型 岩石类型极为多样 如砾岩 砂岩 粉砂岩 粘土岩 碳酸盐岩等 厚度大 分布广 岩性稳定 成分成熟度和结构成熟高 2 沉积构造 发育各种类型的层理 波痕 雨痕 泥裂等 常发育有生物遗迹或遗迹化石 3 自生矿物 海绿石 形成于弱碱性 弱还原 盐度正常的环境 水深20 2000m 以30 200m最佳 水温一般为15 20 鲕绿泥石 形成水温高于20 水深 60m 自生磷灰石 形成水深30 300m 4 生物化石 生活环境 盐度 水深 狭盐性生物 耐盐度有限的生物 广盐性生物 耐盐度广泛的生物 生活方式 底栖 游泳 浮游 海洋中生物的分布与海水深度有密切关系 二 无障壁海岸相 CoastFacieswithoutBarrier 海相组 滨海相 浅海陆棚相 半深海相 深海相 无障壁海岸相 有障壁海岸相 障壁型海岸由于沿岸的海中存在着一种障壁的地形 如砂坝 滩 礁等 使得近岸的海与大洋隔绝或半隔绝 致使海水处于局限流通或半局限流通的状况 这种海岸又称为堡岛海岸 具有这种海岸的海盆称为障壁海盆 这种海中波浪作用不明显 主要是受潮汐作用的影响 无障壁型海岸与大洋的连通性好 海岸受较明显的波浪及沿岸流的作用 海水可以进行充分的流通和循环 又称为广海型海岸及大陆海岸 具有这种海岸的海盆又称为陆缘海 无障壁海岸 高能海岸 砂质或砾质 低能海岸 粉砂淤泥质 一 海岸水动力学及搬运沉积特点 波浪是控制海岸水动力学特征和海岸发育状况的主要因素 规模 风的吹程大 故海浪的波长较大 一般为40 80m 波基面大致在20 40m 水动力 波浪 潮汐 沿岸流 波浪运动可以分为垂直海岸和平行海岸两种 前者常称为横浪 后者常称为纵浪 正常波浪推向海岸时 波浪因与海底摩擦会发生形变和破碎 出现分带 起浪带 属正常波浪 水质点运动轨迹呈圆形 如不考虑重力作用 这时波浪对沉积物并不产生位移搬运 破浪带 波浪由形变而发生破碎 碎浪带 破碎的波浪继续向前推进 振荡波逐渐变成平移波 冲洗带 海水成为一般水流冲向滩面 随着波浪的破碎 可以导致海水向岸方向和离岸方向流动 引起沉积物的向岸及离岸搬运 结合重力作用 总的趋势是离岸搬运 当波浪波脊斜交海岸时 会产生沿岸流 就可引起沉积物的沿岸搬运 滨岸环境中 波浪作用对碎屑物质的搬运方式和粒度分布起着明显的控制作用 二 亚相类型及其特征 无障壁海岸相的沉积环境是无障壁岛遮挡 海水循环良好的开阔海岸地带 按海岸水动力状况和沉积物类型 可分为砂质或砾质高能海岸及粉砂淤泥质低能海岸 滨岸相 砂质高能 海岸沙丘亚相 后滨亚相 前滨亚相 近滨亚相 高能海岸环境以砂质类型居多 按照地貌特点 可划分为四个次级环境 低能海岸带 以潮流作用为主 为粉砂淤泥质海岸 海岸坡度平缓 具有较宽阔的潮间带 潮滩 缺失后滨带 1 海岸沙丘亚相 coastaldunesub facies 位于潮上带的向陆一侧 即特大风暴时潮水所到达的最高水位 分海岸沙丘 海滩脊 砂岗等沉积单元 海岸沙丘系由波浪作用从近滨搬运至前滨和后滨而处于海平面之上的海岸砂 再经风的吹扬改造而成 常呈长脊状或新月形 宽可达数公里 具大型槽状交错层理 细层倾角陡 可达30 40 层系厚数十厘米 也常出现层系界面为上凸形的前积交错层理 沉积物的圆度和分选好 细 中粒 成熟度高 重矿物富集 2 后滨亚相 back shoresub facies 位于海岸沙丘与平均高潮线之间 属潮上带 沉积物为较粗的砂 粒度较沙丘带粗 圆度及分选较好 具平行层理 可见小型交错层理 当后滨中有较浅的洼地并被充填时 可形成低角度的交错层理 浙江普陀岛后滨滩脊剖面 生物介壳凸面向上 风暴期可在后滨与海岸沙丘交界处形成砂矿 3 前滨亚相 foreshoresub facies 位于平均高潮线与平均低潮线之间的潮间带 地形平坦 起伏较少 并逐渐向海倾斜 沉积物以中砂为主 分选较好 层系平直 以发育低角度交错层理 冲洗交错层理 为特征 前滨下部沉积物分选比上部差 并含有大量贝壳碎片和云母等 贝壳排列凸面朝上 属不同生态环境的贝壳大量聚集 极浅水的其他标志如冲刷痕 流痕 变形波痕 流水波痕 生物搅动构造亦常见到 对称 不对称波痕及菱形波痕大量出现 4 近滨亚相 near shoresub facies 位于平均低潮线至波基面之间的潮下带 也称为潮下浅海或临滨亚相 常发育沿岸砂坝 波能愈弱 沿岸砂坝越少 在低能海岸区 仅有一条沿岸砂坝发育于低潮线附近 近滨上部发育有大量砂质沉积物 并发育较大规模的交错层理 愈向岸愈多 愈向海的深水部位交错层理渐少 沿岸砂坝向陆一侧伴有凹槽 其中发育浪成波痕和小型流水波痕 三 垂向沉积层序 在海岸发展的地史进程中 随着海进 海退的发生 可以形成进积型和退积型的海岸垂向沉积层序 一般来说 在古代地层剖面中以进积型垂向层序最常见 砂质高能海岸的垂向层序特点是自下而上呈现由细变粗的反旋回 四 滨岸相的主要鉴别标志 1 岩矿特征 砂质较纯 石英等稳定组分含量高 重矿物相对较富集 圆度和分选较好 成分成熟度和结构成熟度较高 2 沉积构造 海岸沙丘 高角度槽状交错层理 前滨 大型冲洗交错层理 各种波痕 近滨 槽状 板状交错层理 近滨下部 水平层理 生物潜穴 滨岸相 浅海陆棚相 近滨下部 近滨上部 前滨 后滨 海岸沙丘 3 生物化石 含数量不等的各门类海相生物及其碎片 4 垂向层序 以进积型沉积层序最发育 呈现出下细上粗的反旋回特征 自下而上依次出现滨外沉积 近滨 前滨 后滨沉积 5 砂体形态 海岸砂体常平行于海岸线走向呈线状分布 并往往成排出现 剖面上常呈下平上凸的透镜状或席状 三 障壁型海岸相 CoastFacieswithBarrier 荷兰泻潮卫星照片 障壁型海岸沉积体系 泻湖 潮坪沉积体系 障壁型海岸沉积体系的形成 1 缓坡 1 1000 5 1000 的砂质海岸带 波浪垂直向海岸运动将海岸砂体堆积成岗垅状 2 波浪形成的沿岸流对三角洲的改造所致 障壁型海岸沉积体系的相带划分 一 泻湖相 泻湖是为海岸所限制 被障壁岛所遮拦的浅水盆地 以潮道与广海相通 呈半隔绝状态 水体特征 盐度异常 能量较低 以潮汐为主 沉积特征 粉砂 泥 以水平层理为主 生物种属单调 量少体小壳薄 咸化泻湖特征 干旱气候 盐类沉积发育 淡化泻湖特征 潮湿气候 边缘具泥炭沉积 二 障壁岛相 barrierislandfacies 障壁岛是平行海岸高出水面的狭长形砂体 以其对海水的遮拦作用而构成泻湖的屏障 障壁岛是由水下砂坝或砂嘴发展而成 故其下部由砂坝或砂嘴构成底座 上部则由海滩 障壁坪 沙丘三部分组成 障壁岛相主要为中 细砂岩和粉砂岩 重矿物较富集 颗粒的分选和圆度较好 多为化学物质胶结 三 潮汐通道和潮汐三角洲相 潮汐通道又称潮道 是位于障壁岛之间的连接泻湖与海洋的通道 潮汐通道属潮下高能环境 沉积物主要是由于沿平行海岸方向的侧向迁移形成的 潮汐通道垂向层序 自下而上粒度由粗变细 交错层理规模和厚度变小变薄的正旋回层序 潮汐三角洲和潮汐通道密切共生 它是由于沿潮汐通道出现的进潮流和退潮流在潮汐口内侧和外侧发生沉积作用而形成的 Texas 涨潮三角洲特征 主要受潮汐作用 以向陆的大型板状和槽状交错层理为主 双向交错层理发育 层序下细上薄 退潮三角洲特征 主要受波浪作用 波浪较强时不发育 交错层序和波痕具有多向性 四 潮坪相 tidalflatfacies 1 一般特点 潮坪又称潮滩 发育在具明显潮汐周期 潮差一般 2m 而无强烈风浪作用的平缓倾斜的海岸地区 泻湖边缘 砂质海滩与粉砂淤泥质潮坪对比 潮坪 潮上带 潮上坪 可发育沼泽和盐坪 潮间带 潮间坪 潮下带 潮汐水道 水下砂坝 砂滩 高潮坪 低能 泥坪 低潮坪 高能 砂坪 中潮坪 中能 混合坪 2 浑水潮坪 碎屑潮坪 沉积特征 1 岩石类型 以粘土岩 粉砂岩 细砂岩为主 砾岩极少 在平面上 由海向陆 沉积物粒度呈由粗变细的带状分布 潮上坪若发育有沼泽 可有泥炭沉积 干旱气候带的潮上坪可形成盐沼 盐坪 可有石膏等蒸发盐类沉积 2 沉积构造 层理 泥坪 水平纹层 水平波状纹层 砂坪 羽状交错层理 混合坪 脉状 波状 透镜状层理 潮汐通道 大型流水交错层 羽状交错层 波痕 在砂坪和混合坪上常见流水波痕 浪成波痕 叠加波痕 暴露构造 泥坪和混合坪可发育有干裂 雨痕 冰雹痕 鸟眼 足迹 虫孔等 干旱的泥坪见石膏及盐类假晶 再作用面构造 再作用面实际上是一种侵蚀成因的局部性倾斜面 它主要出现在流水成因的交错层内 表现为分隔交错层系的倾斜面 双粘土层和潮成束状体 双粘土层和潮成束状体是潮缘环境的主要沉积特征之一 其形成与潮流活动的不对称性及潮流活动周期与平均周期的交替出现有关 3 生物化石 种类少而数量多 海相和陆相混生 半咸水生物或广盐性生物大量发育 4 沉积层序 潮坪沉积可发育海退型进积层序和海进型退积层序 古代潮坪沉积以海退型进积层序最为常见 在剖面上呈现出下粗上细沉积层序 潮坪相 潮下带 潮上带 砂坪 混合坪 泥坪 潮坪沉积中还发育一种特殊的B C层序 A段为潮下沉积的块状砂岩 B段和C段为低潮坪沉积 B段是在高水位时由大波痕迁移而形成的 它发育有中 大型板状交错层理或羽状交错层理 C段是随着落潮水位下降沉积物露出水面时形成的 大波痕上的谷部积水沿表面顺坡流动可产生小波痕 D段是平潮期的泥质悬浮物 四 浅海陆棚相 NeriticShelfFacies 一 一般特征 浅海陆棚环境包括近滨外侧至大陆坡内边缘这一宽阔的陆架或广海陆棚区 上限位于浪基面附近 下限水深一般在200m左右 宽度由数公里至数百公里不等 地形平坦 坡度一般只有几分 不超过四度 浅海陆棚的水动力条件复杂而多样 其中包括有波浪 潮汐流以及密度流等 它们对沉积作用的影响随深度而变化 陆棚浅水区 过渡带 阳光充足 氧气充分 底栖生物大量繁殖 陆棚深水区 滨外带 因阳光和氧气不足 底栖生物大为减小 藻类生物几乎绝迹 过渡带是指近滨与滨外陆棚之间的过渡地带 位于波基面以下 过渡带沉积一般为粉砂质砂及泥质粉砂沉积 有时因强风暴而成风暴砂层 二 过渡带 生物种类和数量多 生物扰动作用强烈 位于过渡带外侧至大陆坡内边缘的浅海区 也常称为 陆架 或 陆棚 三 滨外陆棚 岩性 主要为粉砂质粘土或粘土质粉砂 泥质沉积中常夹有强烈风暴所形成的粗粉砂或细砂层并有大量化学岩及生物化学岩 沉积构造 波痕 交错层理 较深水处水平层理发育 常见生物搅动构造 底冲刷 虫孔 虫迹 生物化石 较浅水区种类和数量众相对较多 结构 成分成熟度和结构成熟度高 不稳定组分少 圆度及分选较好 填隙物多为化学胶结物 自生矿物 常见海绿石 鲕绿泥石 胶磷矿等自生矿物 现代滨外陆棚沉积 现代沉积物 残留沉积物 河流携带的陆源物质越过滨岸带 原地沉积 浅海风暴流是季节性台风或飓风引起的风暴潮所产生的 风暴潮的强大动力冲刷着沿岸和近岸沉积 在风力减退时 风暴退潮流携带大量呈悬浮状态的沉积物向海方向搬运 形成一个向海方向的密度流 四 浅海风暴沉积 艾格 Ager 1973 把由风暴流作用形成的一套沉积物组合称为 风暴岩 tempestites 属于事件性沉积 一次风暴形成的风暴层厚约几十厘米至1m 具有特征的垂向沉积层序和沉积构造 粒序层或滞留沉积段 有侵蚀的底 平行层段 丘状或浪成交错层段 泥岩或页岩段 风暴活动分为高峰期和衰退期两个阶段 不同阶段沉积沉积特征各不相同 风暴高峰期风暴浪引起的涡流及风暴退潮流强烈地冲刷海底 形成明显的冲刷面 风暴衰减期是在风暴高潮之后 风暴减弱 细粒沉积物迅速地从悬浮状态沉积下来 风暴岩垂向层序往往发育不全 而平行层理和丘状交错层理是其典型的层理 风暴岩底部具明显的侵蚀面 碎屑颗粒呈直立状或菊花状排列 普陀岛滨岸风暴沉积 普陀岛滨岸风暴沉积 风暴流沉积受水体深度影响 风暴作用随深度的增加而减小 从内陆棚至外陆棚 风暴及风暴退潮流的影响逐渐减小 故风暴岩有近源和远源之分 近源风暴岩 较厚 粒粗 底部侵蚀构造发育 远源风暴岩 厚度小 细粒为主 底界明显 侵蚀构造不发育 若密度流进入风暴浪底以下 可形成正常浅海浊流沉积 浊积岩 风暴岩和浊积岩在垂向上可以共生 上 风暴岩 下 浊积岩 海退层序 上 浊积岩 下 风暴岩 海进层序 五 半深海及深海相 HemipelagicandPelagicFacies 一 半深海相 Hemipelagicfacies 半深海又称次深海 位置和深度相当于大陆坡 是浅海陆棚与深海环境的过渡区 物源 陆源物质和海洋浮游生物为主 其次为冰川和海底火山喷发物 包括异地沉积和原地沉积 以原地垂直降落为主 深水原地沉积 蓝色软泥 青泥 主要是细粒陆源物质 红色和黄色软泥 以粉砂质粘土为主 绿色软泥 含海绿石 碳酸盐软泥和砂 珊瑚泥和珊瑚砂 火山泥 冰川海洋沉积 深水异地沉积 重力流沉积 深水牵引流沉积 等深流沉积 内波 内潮汐沉积 沉积物 主要由泥质 浮游生物和碎屑三部分沉积物组成 泥质沉积物所占比重最大 生物化石 半深海环境中无植物发育 生物群以腹足类为主 还可见双壳类 腕足类 放射虫 有孔虫等 二 深海相 Pelagicfacies 深海底层温度一般稳定在1 左右 深海相发育于大洋盆地 水深在2000m以下 平均深度为4000m 底栖生物稀少 种类单调 现代深海主要沉积物为各种软泥 以远洋沉积物为主 其次 底流活动 冰川搬运 滑坡作用形成的陆源沉积物 局部地区各种矿物的化学和生物化学沉淀作用形成的锰 铁 磷等沉积物 少量风吹尘 宇宙物质等 深海远洋沉积 灰白色 背景中发育的腐泥质沉积 黑色 ODP160航次 深水原地沉积 棕色粘土 红色粘土 约占深海沉积38 1 抱球虫软泥 前者 深海最主要的沉积物 翼足虫软泥 由翼足虫和浮游有孔虫组成 放射虫软泥 放射虫壳含量大于50 硅藻软泥 由50 或更多的硅藻组成 锰结核 深海沉积中分布最广的自生沉积物 深水异地沉积 重力流沉积 深水牵引流沉积 等深流沉积 内波 内潮汐沉积 沉积类型 现代深海的许多地区存在着强烈的底流 可以引起沉积物的搬运 并在沉积物表面形成波痕 冲刷痕 水流线理 交错层理等 沉积构造 第六节三角洲相 DeltaFacies 一 三角洲概述 三角洲是河流在一个稳定的水体中或紧靠水体处形成的 部分出露水面的一种沉积物 巴雷尔 1912 一 三角洲的形成与演化 1 河口沙坝和河道分叉的形成 2 决口扇的形成与三角洲的延伸 二 影响三角洲形成和发育的主要因素 1 河流的作用 河流流量和输砂量是形成三角洲的物质基础 河流的流量和输砂量越大 最大流量与最小流量的比值越高 越有利于泥砂在河口堆积 即有利于三角洲的形成 长江三角洲和黄河三角洲面积和增长速度对比 据史密斯 1966 2 蓄水体密度与河水密度的差异 1 河水密度 蓄水体密度 高密度流动 沿底部平面喷流 如高密度浊流形成海底扇 2 河水密度 蓄水体密度 等密度流动 属轴状喷流 如河流进入淡水湖形成湖成三角洲 3 河水密度 蓄水体密度 为低密度流动 属严格的平面喷流类型 通常发生在河流入海处 3 蓄水体的水动力作用河流的建设作用 波浪和潮汐的破坏作用 4 河口区的盆底地形陡坡 扇三角洲 近岸 水下扇缓坡 三角洲 5 蓄水盆地的构造特征蓄水盆地相对稳定 或缓慢沉降 沉降速度小于或略等于沉积速度 对三角洲的形成和保存有利 三 三角洲的主要类型 二 三角洲沉积特征及其相模式 一 河控三角洲的沉积特征及其相模式 河控三角洲是在河流输入泥砂量大 波浪 潮汐作用微弱 河流的建设作用远远超过波浪 潮汐破坏作用的条件下形成的 按照三角洲的形态 可进一步分为鸟足状三角洲和朵状三角洲两种类型 1 河控三角洲的形态 鸟足状三角洲又称舌形或长形三角洲 是以河流作用为主的极端类型 是最典型的高建设性三角洲 地貌特征是海岸曲折 呈锯齿状 有广阔的三角洲平原和较发育的滨海沼泽 朵状三角洲形态呈向海突出的半圆状或朵状 与鸟足状三角洲相比 朵状三角洲在形成时泥砂输出量相对较少 砂泥比值较高 波浪作用有所增强 但河流输入沉积物的数量仍高于波浪和潮汐作用改造的能力 我国的黄河 滦河 欧洲的多瑙河 非洲的尼日尔河等形成的三角洲属于此类型 2 三角洲的亚相类型及其特征 1 三角洲平原 deltaplain 亚相 三角洲沉积的陆上部分 其范围包括从河流大量分叉位置至海平面以上的广大河口区 是与河流有关的沉积体系在滨海区的延伸 岩性 砂岩 粉砂岩 泥岩 包括泥炭 褐煤等 结构构造 分选性差 层理构造复杂 见雨痕 干裂 足迹等层面构造 生物化石 少见 淡水动物化石和植物残体 分布 呈透镜状 横向变化大 以分支河道和沼泽沉积为主体 三角洲平原亚相 分支河道微相 陆上天然堤微相 决口扇微相 沼泽微相 淡水湖泊微相 分支河道微相岩性 中厚层砂岩 厚度多为几米至10m左右结构 磨圆中等到好 分选中等构造 大型及小型板状 槽状交错层理 冲刷 充填构造垂向序列 向上变细 与河流相同 平面形态 条带状 为三角洲平原亚相的骨架 陆上天然堤微相岩性 细砂岩 粉砂岩 泥岩薄互层结构 磨圆中等到好 分选中等构造 小型交错层理 波痕 泥岩中可见生物潜穴生物化石 少见植物碎片 决口扇微相岩性 细砂岩 厚度多在2 3m以下结构 磨圆中等到好 分选中等构造 小型交错层理 平行层理平面形态 扇形 席状 与河流决口扇类似 垂向序列 向上变细 扇退 或变粗 扇进 沼泽微相环境 沼泽位于三角洲平原分支河道间的低洼地区 其表面接近平均高潮线 岩性与构造 沉积物为深色有机质粘土 泥炭 褐煤 夹有洪水成因的纹层状粉砂 生物化石 富含保存完好的植物碎片 分布 沼泽约占三角洲平原亚相沉积的90 淡水湖泊微相面积小 水体浅 3 4m 暗色泥岩 水平层理发育 可见黄铁矿 广盐性生物化石 2 三角洲前缘 deltafront 亚相 处于三角洲平原外侧的向海方向 位于海平面以下 为河流和海水的剧烈交锋带 沉积作用活跃 是三角洲砂体的主体 水下分支河道微相沉积物以砂 粉砂为主 常发育交错层理 波状层理 冲刷 充填构造 中侏罗统中的三角洲水下分流河道 水下天然堤微相沉积物为极细的砂和粉砂 粒度概率曲线为单段或两段型 基本上由单一的悬浮总体组成 有流水形成的波状层理 支流间湾微相 三角洲向前推进时 在分支河道间形成一系列尖端指向陆地楔形泥质沉积体 泥楔 岩性 以粘土为主 含少量粉砂和细砂 构造 具水平层理和透镜状层理 可见浪成波痕及生物介壳 植物残体等 虫孔及生物扰动构造发育 垂向层序 下部为前三角洲粘土沉积 向上变为富含有机质的沼泽沉积 分支河口砂坝微相 岩性与结构 细砂 粉砂 分选好 质纯 构造 单层为中 厚层 较发育的槽状交错层理 可见流水波和浪成波痕 生物化石 稀少 河口砂坝随三角洲向海推进而覆盖于前三角洲粘土沉积之上 粘土中有机质产生气体冲上来可形成气鼓构造 气胀构造 如果下面泥质层很厚 也可产生泥火山和底辟构造 远砂坝微相 位置 远砂坝位于河口砂坝前方较远部位 又称末端砂坝 岩性 沉积物较河口砂坝细 主要为粉砂 有少量粘土和细砂 构造 可发育槽状交错层理 包卷层理 流水波痕 浪成波痕及冲刷 充填构造等 垂向层序 位于河口砂坝之下 前三角洲粘土沉积之上 形成下细上粗的垂向层序 高建设性三角洲向海推进时 砂质堆积迅速 水下分支河道 水下天然堤 分支河口砂坝 远砂坝可连结组合成指状或鸟爪状砂体 称指状砂坝 指状砂坝的几何形态是确定古代三角洲的重要标志 指状砂坝沉积厚度大 向海变宽加厚 向陆变窄减薄 横剖面呈透镜状 下伏的前三角洲泥常被挤入指状砂坝而成为泥丘 三角洲前缘席状砂微相 在海洋作用较强的河口区 河口砂坝受波浪和岸流的淘洗和簸选 并发生侧向迁移 使之呈席状或带状广泛分布于三角洲前缘 形成三角洲前缘席状砂体 席状砂砂质纯 分选好 发育交错层理 化石少 砂体向岸方向加厚 向海方向减薄 三角洲前缘席状砂是破坏性三角洲的沉积微相类型 在高建设性三角洲相中不发育 3 前三角洲 prodelta 亚相 环境 位于三角洲前缘的前方 实际上为处于浪基面以下的正常海相沉积 岩性 主要由暗色粘土和粉砂质粘土组成 构造 常发育水平层理及块状层理 化石 见有广盐性生物化石 如介形虫