第八章沉积相的概念及分类

1、第八章第八章 沉积相的概念及分类沉积相的概念及分类 Sedimentary facies of clastic rocks 刘宝珺、曾允孚主编，刘宝珺、曾允孚主编，1985，岩相古岩相古地理基础与工作方法地理基础与工作方法，地质出版社。，地质出版社。第一节第一节 沉积相的概念沉积相的概念一、环境一、环境environment自然地理环境自然地理环境地球表面划分出的不同的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、地理景观单位，如山脉、河流、湖泊、沙漠、海洋等。海洋等。沉积环境沉积环境物质沉积时的自然地理环境。物质沉积时的自然地理环境。塞利塞利(Selly, 1976)的定义是

2、：的定义是：“在物理上，在物理上，化学上和生物学上均有别于相邻地区的一块表化学上和生物学上均有别于相邻地区的一块表面面”。沉积环境示意图沉积环境示意图沉积环境的特征包括下列方面：沉积环境的特征包括下列方面：自然地理条件自然地理条件：海、陆、河、湖、沼泽、冰川、沙漠等。：海、陆、河、湖、沼泽、冰川、沙漠等。气候条件气候条件：干、湿、冷、热等。：干、湿、冷、热等。大地构造条件大地构造条件：大地构造位置、构造运动强度等。：大地构造位置、构造运动强度等。沉积介质的物理条件沉积介质的物理条件：介质的性质、运动方式、能量：介质的性质、运动方式、能量大小、水介质的温度、深度等。大小、水介质的温度、深度等。沉

3、积介质的地球化学条件沉积介质的地球化学条件：盐度、：盐度、Eh、PH值等。值等。古环境古环境古代曾经出现过的环境古代曾经出现过的环境(地球的一块表面地球的一块表面)二、沉积相（相）二、沉积相（相）facies 相相最早由丹麦地质学家最早由丹麦地质学家斯丹诺斯丹诺(N.Steno, 1669)引引入地质文献，认为相是一定地质时期内地表某一部分入地质文献，认为相是一定地质时期内地表某一部分的全貌。的全貌。 1838年瑞士地质学家年瑞士地质学家格利斯利格利斯利(A. Gressly)在阿尔在阿尔卑斯的研究中，首先采用卑斯的研究中，首先采用“相相”表示表示岩石单位岩石单位，他认，他认为具有相同的岩石学

4、特点和古生物学特点的岩石单位，为具有相同的岩石学特点和古生物学特点的岩石单位，才能作为一个相。才能作为一个相。 一百多年来，相的含义有过许多变化，学者们对一百多年来，相的含义有过许多变化，学者们对相有着各自不同的理解，至今没有统一起来。关于相相有着各自不同的理解，至今没有统一起来。关于相的定义，归纳起来主要有的定义，归纳起来主要有三种三种理解。理解。相就是环境相就是环境这种观点，以前苏联学者任竹日尼科夫为代表这种观点，以前苏联学者任竹日尼科夫为代表(1957)，他的定义是：，他的定义是：相乃是一定岩层的生成和沉积环相乃是一定岩层的生成和沉积环境境，这个环境是根据岩性特征、生物化石、地球化学差，

5、这个环境是根据岩性特征、生物化石、地球化学差异和其它特征推断出来的。异和其它特征推断出来的。按照这种理解，可把相划分为按照这种理解，可把相划分为“海相海相”、“陆陆相相”、“三角洲相三角洲相”等。等。目前采用这种用法的人比较少。目前采用这种用法的人比较少。相是具有一定特征的岩石组合相是具有一定特征的岩石组合这种观点接近于格列斯列的原意。这种观点接近于格列斯列的原意。 布拉特布拉特(Blatt, 1972)将相定义为将相定义为“具有某些特征的具有某些特征的沉积物组合沉积物组合”。 塞利塞利(Selly, 1976)把相定义为把相定义为“沉积环境的古代产沉积环境的古代产物，亦即专指环境的物，亦即专

6、指环境的”物质表现。物质表现。 鲁欣鲁欣(1953)“相就是能表明沉积条件的岩性特征和相就是能表明沉积条件的岩性特征和古生物特征的有规律综合。因此，相是沉积物形成条古生物特征的有规律综合。因此，相是沉积物形成条件的物质表现。件的物质表现。 成都地质学院成都地质学院曾允孚教授曾允孚教授等认为等认为“沉积相即沉积沉积相即沉积环境的物质表现环境的物质表现”。相是沉积特征及其生成环境的综合相是沉积特征及其生成环境的综合 以以石油大学石油大学为代表。把为代表。把相相理解为理解为沉积环境及在该沉积环境及在该环境中形成的沉积岩环境中形成的沉积岩(物物)特征的综合特征的综合。 鲁欣鲁欣1958年的定义为年的定

7、义为“相是沉积物特征及其生成相是沉积物特征及其生成环境的总和环境的总和”。 这一学派试图提出一个更全面的相的概念，他们这一学派试图提出一个更全面的相的概念，他们的相概念中既包括环境的内容，又包含沉积特征的内的相概念中既包括环境的内容，又包含沉积特征的内容。容。 但在具体应用时怎样把环境和沉积特征两方面综但在具体应用时怎样把环境和沉积特征两方面综合起来，并没有很好解决。合起来，并没有很好解决。他们提出的相分类表实际上还是环境分类。他们提出的相分类表实际上还是环境分类。1、相标志、相标志facies markers相标志相标志最能反映沉积相的一些标志。最能反映沉积相的一些标志。岩性特征岩性特征：岩

8、石的颜色、成分、结构、：岩石的颜色、成分、结构、构造、岩石类型及其组合构造、岩石类型及其组合古生物特征古生物特征：生物的种属和生态：生物的种属和生态地球化学特征地球化学特征沉积岩特征沉积岩特征沉积岩特征的这些要素是相应各种环境沉积岩特征的这些要素是相应各种环境条件的物质记录，通常也称相标志。条件的物质记录，通常也称相标志。注意：沉积岩特征与沉积环境的关系注意：沉积岩特征与沉积环境的关系2、岩相、岩相Lithofacies一定沉积环境中形成的岩石或岩石组合。一定沉积环境中形成的岩石或岩石组合。指古代的地理景观，或古代环境。指古代的地理景观，或古代环境。3、古地理、古地理Palaeogeograp

9、hy岩相古地理研究岩相古地理研究即指有关岩相和古环境方即指有关岩相和古环境方面的研究。面的研究。三、相序递变规律三、相序递变规律沉积相在时间上和空间上发展变化的有序性。沉积相在时间上和空间上发展变化的有序性。相序连续性原理相序连续性原理(相序递变规律相序递变规律) (Walther, 1894)只有那些没有间断的，现在能看到的只有那些没有间断的，现在能看到的相互邻接的相和相区，才能重叠在一起相互邻接的相和相区，才能重叠在一起。只有在横向上成因相近且紧密相邻而发育只有在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着的相，才能在垂向上依次叠覆出现而没有间断。断。 沃尔索相

10、律示意图沃尔索相律示意图四、沉积相模式四、沉积相模式Sedimenary facies model以相序递变规律为以相序递变规律为基础基础，以现代沉积环境和沉，以现代沉积环境和沉积物特征的研究为积物特征的研究为依据依据，从大量的研究实例中，对沉，从大量的研究实例中，对沉积相的发育和演化加以高度的积相的发育和演化加以高度的概括概括，归纳出带有普遍，归纳出带有普遍意义的意义的沉积相的空间组合形式沉积相的空间组合形式。Potter和和Pettijohn(1963)认为认为“沉积模式实质上沉积模式实质上是描述了再现的沉积作用的面貌是描述了再现的沉积作用的面貌”。 Walker(1978)认为沉积相模式

11、乃是对沉积特征认为沉积相模式乃是对沉积特征的一种全面的概括。的一种全面的概括。刘宝珺等认为这种概括包括两个方面：一是其刘宝珺等认为这种概括包括两个方面：一是其特征的概括，二是对其形成机理的概括。因此，模式特征的概括，二是对其形成机理的概括。因此，模式是具有解释性的。是具有解释性的。古近系古近系相模式和相标志是相模式和相标志是恢复恢复和和再现再现古代沉积环古代沉积环境的境的两个重要手段两个重要手段和和钥匙钥匙。Walker(1976)认为，标准相模式应起到四方面认为，标准相模式应起到四方面的作用：的作用：从比较的目的来说，它必须起到一个从比较的目的来说，它必须起到一个标准的作用标准的作用对进一步

12、观察来说，它必须起到对进一步观察来说，它必须起到提纲和指南的作用提纲和指南的作用对新的研究地区来说，它必须起到对新的研究地区来说，它必须起到预测的作用预测的作用对于所代表的环境或系统的水动力学解释来说，对于所代表的环境或系统的水动力学解释来说，它必须起一个它必须起一个基础的作用基础的作用相模式的表示方法相模式的表示方法:直观模式（直观模式（visual models）实际模式（实际模式（actual models）静态模式（静态模式（static models）动态模式（动态模式（dynamic models）比拟实验模式（比拟实验模式（scaled models）数学模式（数学模式（math

13、ematical models）沉积相模式是沉积相模式是20世纪世纪60年代沉积学上的年代沉积学上的最大突破最大突破之一之一，沉积模式不仅很好地揭示了沉积作用的规律性，沉积模式不仅很好地揭示了沉积作用的规律性，而且可以预测矿床的分布，在石油勘探中有重要意义。而且可以预测矿床的分布，在石油勘探中有重要意义。五五 沉积体系（沉积体系（Depositional System） 沉积体系：沉积体系：成因上相关的沉积环境和沉积成因上相关的沉积环境和沉积体的组合，即受体的组合，即受同一物源同一物源和和同一水动力同一水动力系统控系统控制的、制的、成因上有内在联系成因上有内在联系的沉积体或沉积相在的沉积体或沉

14、积相在空间上有规律的组合，其基本单元是空间上有规律的组合，其基本单元是相相。主要的碎屑沉积体系（主要的碎屑沉积体系（Fisher和和Brown，1972）：）：l河流体系河流体系l三角洲体系三角洲体系l障壁坝障壁坝海岸平原体系海岸平原体系l潟湖、海湾、河口湾和潮坪体系潟湖、海湾、河口湾和潮坪体系l大陆和克拉通内陆架体系大陆和克拉通内陆架体系l大陆和克拉通内斜坡和盆地体系大陆和克拉通内斜坡和盆地体系l风成体系风成体系l湖泊体系湖泊体系l冲积扇和扇三角洲体系冲积扇和扇三角洲体系第二节第二节 沉积环境和沉积相的分类沉积环境和沉积相的分类一、一、沉积环境的分类沉积环境的分类按照大的自然地理区划，可分出

15、按照大的自然地理区划，可分出关于过渡环境有两种解释和划分法：按位置关于过渡环境有两种解释和划分法：按位置进行划分，按作用营力进行划分。进行划分，按作用营力进行划分。从沉积学的角度，当然应强调作用营力。从沉积学的角度，当然应强调作用营力。大陆环境大陆环境海陆过渡环境海陆过渡环境海洋环境海洋环境刘宝珺院士刘宝珺院士关于沉积环关于沉积环境的分类境的分类二、二、沉积相的分类沉积相的分类第二种学派第二种学派(物质表物质表现派现派)认为无法作出满意的认为无法作出满意的相的分类，因此他们只提出相的分类，因此他们只提出环境的分类表，而不对沉积环境的分类表，而不对沉积相进行分类，只是指出典型相进行分类，只是指出典型的相与环境的对应关系。的相与环境的对应关系。残积相 山麓洪积相 河流相 湖泊相 沼泽相 沙漠相 陆相组 冰川相 三角洲相 海陆过渡相组 河口湾相 有障壁海岸相 无障壁海岸相 浅海陆棚相 半深海相 碎屑岩沉积相： 以陆源碎屑物质为主，沉积介质以深水为主，岩性以碎屑岩为主 海相组 深海相 沉积相的分类： 根据沉积岩的原始