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第五章沉积相

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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地质学基础1地质学基础2第一节 概述一、沉积相的概念二、相序定律三、沉积相综合分类地质学基础3一 、 沉积相的概念沉积相:是指沉积环境及在该环境中形成的沉积岩 ( 物 ) 特征的综合 。岩相:是指一定沉积环境中形成的岩石或岩石组合 , 它是沉积相的主要组成部分 。地质学基础4沉积环境主要由下列五个方面的要素组成:自然地理条件 :海、湖、河流、冰川、沙漠等的分布及地势的高低;气候条件 : 气候的冷、热、干旱、潮湿;构造条件 : 大地构造背景及沉积盆地的隆起与坳陷;沉积介质的物理条件 : 介质的性质 (如水、风、冰川、清水、浑水 )、运动方式和能量大小、水介质的温度和深度;介质的地球化学条件 : 介质的氧化还原电位(酸碱度 (含盐度。地质学基础5沉积物 ( 岩 ) 特征有以下三个方面:岩石特征 :岩石的颜色 、 物质成分 、 结构 、 构造 、 岩石类型及其组合;古生物特征 :生物的种属 、 数量和生态;地球化学特征 。沉积岩特征的这些要素是相应各种环境条件的物质记录 , 也称为 相标志 。沉积环境是形成沉积物 (岩 )特征的决定因素 ,沉积物 (岩 )特征则是沉积环境的物质表现 。地质学基础6二、相序定律相序:是指从一种相逐渐过渡到另外一种相的一系列的关系或相的有序组合。相序定律:很早沃尔索 (1694)就指出:“ 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 ” ,换句话说 , 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 出现而没有间隔 ,这一规律称为 相序递变规律 ,又称 沃尔索相律 。地质学基础7地质学基础8以相序递变规律为基础,以现代沉积环境和沉积物特征的研究为依据,从大量的现代和古代研究的实例中,对沉积相的发展和演变加以高度规律性的概括,归纳出 带有普遍意义的沉积相的空间组合形式 ,称为 相模式 。相模式和相标志是恢复和再现古代沉积环境的两个重要手段和钥匙。地质学基础9标准相模式应起到以下四方面作用:对于比较的目的来说 , 它必须起一个 标准 的作用;对于进一步观察来说 , 它必须起 提纲 和 指南的作用;对于新的地区,它必须起“ 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,它必须起一个 基础 的作用 。地质学基础10三 、 沉积相综合分类分类依据:以 沉积环境中占主导的自然地理条件为主要依据 , 并结合沉积特征和其他沉积条件作进一步划分 。分类单位 : 相组 、 相 、 亚相 、 微相 。相组 陆 相 组 海 相 组 海陆过渡相组相( 1)残积相( 2)坡积-坠积相( 3)山麓-洪积相( 4)河流相( 5)湖泊相( 6)沼泽相( 7)沙漠相( 8)冰川相( 1)滨岸相( 2)浅海陆棚相( 3)半深海相( 4)深海相( 1)三角洲相( 2)泻湖相( 3)障壁岛相( 4)潮坪相( 5)河口湾相地质学基础11地质学基础12第二节 山麓 - 洪积相一、概述二、冲积扇的沉积类型三、洪 (冲 )积扇亚相类型及其相组合四 、 洪积相与油气的关系地质学基础13一 、 概述山地河流携带大量碎屑物质进入平原 , 在出口处 , 由于坡度突然变缓 , 流速变小 , 水流分散 , 再加上蒸发和向下渗透 , 搬运物质的能力大为减弱 ,而使碎屑物质快速堆积下来 , 形成一个近半圆锥形的沉积体 , 称为 冲积扇或冲积锥 。 因其搬运沉积作用主要发生在洪水期 , 又称 洪积锥或洪积扇 。随着冲积扇的发展,其范围逐渐扩大,山前的冲积扇彼此逐渐联结起来,并掩埋和充填了山前的坡积和坠积物,形成了环绕山脉的 山麓-洪积相 。地质学基础14地质学基础15二 、 冲积扇的沉积类型(一 )泥石流沉积泥石流是一种高密度流 , 当水流携带的砾 、砂 、 泥沉积物达到足够数量时 , 就形成了密度大 、粘度高 、 呈可塑性状态的流体 , 称为 泥石流 。 含固体物质很多者 , 称之为 颗粒流 或 碎石流 。 当泥石流中呈拖曳状态搬运的大量碎屑物质在山前堆积后 , 就形成了 泥石流沉积 。 它经常出现在 冲积扇的根部 。地质学基础16泥石流沉积的特点:砾、砂、泥混杂,分选极差,大者为可达数吨的漂砾,小至粉砂、粘土,总体后者占优势;圆度最差;成分复杂;层理不明显,多呈块状。主要由砂、粉砂、泥质组成的泥石流称为泥流,粗粒级含量较少,一般不含 4分选仍很差,表面可发育龟裂。地质学基础17地质学基础18(二 )辫状河道沉积当洪积扇堆积到一定程度,坡度稍微减缓,下次洪水来时便在扇表面下切冲刷出许多放射形水道,形成河道沉积。以砾、砂为主,粒度粗,分选差;成层性不好,具大型斜层理及明显的切割-充填构造。主要分布在扇的根部和中部,以中部发育最好 。地质学基础19地质学基础20(三 )漫流沉积携带沉积物的流水从冲积扇河床末端漫出,流速和水深的骤减,使携带的沉积物呈席状或片状沉积下来。漫出辫状河道之外的细粒悬浮沉积物,多分布于扇的中部和前端的边缘。沉积较缓慢,以垂向加积为主,而常显水平层理。地质学基础21地质学基础22(四 )筛余沉积是指洪积扇表面呈舌状的砾石沉积物。由于粒度粗,砂质之类细碎屑的充填物较少,因此渗透性较好,好象筛子,当下次洪水来时,往往流得不很远,其中水和细粒泥砂物质便渗漏到扇体中去了。不能形成地表水流,从而阻止了粗粒物质的搬运。主要由次棱角状的粗大砾石组成,分选较好,其间充填物较少,无明显的成层界线,常形成块状沉积层。地质学基础23三、洪 (冲 )积扇亚相类型及其相组合地质学基础24扇根: 靠近山口,为碎屑流形成的混杂砾岩或含砾泥岩,呈相应的杂乱块状构造和洪积层理。单层厚度大,砾石占的比例也高。洪积层理是分选差的砂和砾在垂向上频繁交互,由于粒级变化而微显平行层理,但是没有明显的层面,是由结构和成分都不相同的多个洪积物透镜体的相互叠置形成的。扇中 :辫状河发育区,河道砂砾岩中出现的大型的多层序的交错层理,也有洪积层理。砾石呈叠瓦状排列,扁平面倾向山口,倾角 20~ 30度左右。扇端 :为洪水漫流沉积的砂、粉砂和泥质沉积物,可见波状水平层理和块状层理,砂层厚度变薄。地质学基础25地质学基础26地质学基础27四 、 洪积相与油气的关系地质学基础28新疆克拉玛依油田二叠系-三叠系砂砾岩体是古代洪积扇的典型实例。由七个冲积锥扇组成,沿老山前古盆地边缘断裂带分布,彼此连接构成洪积裙带。岩性以中~细砾岩为主,夹大量砾状砂岩和中~粗砂岩。砾岩占沉积总厚度 60%~ 90%。分选、圆度差,见洪积层理和冲刷面,无生物化石。在每个扇体的扇中部位发育砂砾岩体,厚度大,向扇体两侧减薄;扇中砂砾岩粒度适中,分选稍好,胶结疏松,孔隙性和渗透性相对较好,为油气储集的有利地带。地质学基础29地质学基础30第三节 河流相一、概述二、河流相的亚相类型三、河流标准相层序四、 古代河流鉴别标志五、河流相砂体与油气的关系地质学基础31一 、 概述(一 )河流的类型按照河道的平面几何形态,可将河流分为四种类型 :度指数小于 常又称低弯度河。平直河流比较少见,一般仅存在于河流某一段较短的距离内,其长度一般不超过宽度的 10倍。 河道蜿蜒曲折又称蛇曲河流 。河床坡降小 , 天然堤发育 , 河身较稳定 , 冲刷不如平直河流明显 。 多见于河流 中下游 地势平坦地区 。河道中主流线偏向凹岸 , 并发生侵蚀形成深槽 ,凸岸水流速度相对较小 , 发生沉积 , 形成边滩或点砂坝 。弯曲河流以边滩沉积发育为特征 。滩 或 砂岛 发育 , 河道频繁分叉 , 又合并 , 形状似辫状 。 由于河道 不稳定 , 经常改道迁移 ,故又称 游荡性河流 。辫状河的河道浅而宽,天然堤和河漫滩发育不好。辫状河主要发育在河流的 中上游 ,在干旱气候条件下,洪积扇上更为发育;辫状河发育于坡度陡,水流急,砂、泥、砾含量高的条件下。游三角洲平原地区 , 由于发洪时期河水产生决口分流 , 或由于河口砂坝使河道不断分叉所形成的网状河道 。除上述四种主要河流类型外,尚存在一系列过渡型河流,尤其是曲流河与辫状河之间存在一系列过渡类型河流。地质学基础39按照地形及坡降,可将河流分为:山区河流 :地形高差和坡降大,向源侵蚀作用强烈,河岸陡而河谷深,河道直而支流小,水流急而沉积物粗;平原河流 :地形高差及坡降小,向源侵蚀停止,侧向侵蚀强烈,河道弯曲而支流多。按河流发育阶段,又可将河流分为幼年期河流、壮年期河流、老年期河流。地质学基础40地质学基础41(二 )河流沉积环境地质学基础42二 、 河流相的亚相类型根据环境和沉积物特征可将河流相划分为:河床亚相 ;堤岸亚相 ;河漫亚相 ;牛轭湖亚相 。地质学基础43(一 )河床亚相流水的冲刷使河床底部显示明显的 冲刷界面 ,构成河流沉积单元的基底 。 河床亚相总的特征:岩石类型以砂岩为主,次为砾岩,碎屑粒度是河流相中最粗的。层理发育,类型丰富多样。缺少动植物化石,仅见破碎的植物枝、干等残体;岩体形态多具透镜状,底部具明显的冲刷界面。河床亚相可划分为三个微相: 河床滞留沉积 、边滩沉积 、 心滩沉积 。流水的选择性搬运,使细粒物质被悬浮和带走,将上游搬来的或就近侧向侵蚀河岸形成的砾石等粗碎屑物质留在河床底部,集中堆积成不连续的透镜体。其特点:以砾石为主,砂、粉砂极少。砾石成分复杂,源区砾石居多,也有河床下伏基岩砾石。砾石具叠瓦状定向排列,倾斜方向指向上游。砾岩很难形成厚层,一般呈透镜状断续分布于河床最底部,向上过渡为边滩或心滩沉积。由于水流对河床凹岸冲刷侵蚀 , 搬运物质沉积于凸岸 , 在水下形成浅滩 , 随着河床的侧向迁移 ,浅滩增长 、 加厚 、 出露水面 , 并与河岸邻接 。以砂岩为主 , 其矿物成分复杂 , 成熟度低 , 不稳定组分多 , 长石含量高 。在垂向上 , 自下而上常出现由粗至细的粒度或岩性韵律 , 但常因侵蚀而保存不完整 。层理类型:主要为大、中型槽状或板状交错层理,间或出现平行层理。河床底冲积物的沉积,河床中间水下出现心滩雏形,洪水期流水的沉积作用使心滩雏形向两侧及下游扩大,逐渐淤高露出水面,同时也导致河流分叉,故心滩沉积是辫状河流的重要特征。以砂岩为主,与边滩比,成分更复杂,成熟度更低,粒度变化范围大得多,粒级也粗一些。粒度自下而上由粗变细的垂向序列。底冲刷构造极为发育,常见各种冲槽、冲谷与冲坑。层理类型:以大型交错层理为特征。层理构造的垂向序列是,最下部为大型槽状交错层理,向上变为小型交错层理、叠瓦式波状层理及水平层理。地质学基础49地质学基础50(二 )堤岸亚相堤岸沉积是弯曲河流发育的亚相类型,垂向上,常发育在河床沉积的上部,相对河床亚相而言,属顶层沉积。与河床沉积相比,其岩石类型简单,粒度较细,小型交错层理为主。进一步可分为天然堤和决口扇两个沉积微相。洪水期河流水位升高,河水携带的细、粉砂级物质溢出河道沿河床两岸堆积,形成平行河床的砂堤,称天然堤。它高于河床,并把河床与河漫滩分开。天然堤两侧不对称,向河床一侧坡度较陡。每次随洪水上涨,天然堤不断加高,其高度范围与河流大小成正比,最大高度代表最高水位。曲河流的凹岸天然堤一般发育较好,凸岸天然堤逐渐变为边滩的上部,尤其在较小河流中,天然堤和边滩上部交互出现,很难分开。地质学基础52地质学基础53主要由细砂岩、粉砂岩、泥岩组成,粒度较边滩沉积细,比河漫滩沉积粗,垂向上突出的特点是 砂、泥岩组成薄互层 。层理构造:以小型波状交错层理、槽状交错层理为特征,其垂向序列是下部砂质岩发育交错层理,上部泥质岩则发育水平纹层。天然堤常间歇性出露水面,故常有钙质结核的发育,泥岩中可见干裂、雨痕、虫迹以及植物根。岩体形态沿河床两侧呈弯曲的砂垄。随着河床迁移,天然堤随边滩不断扩大、增长,形成复盖边滩之上的盖层,故古代天然堤岩体呈面状分布。果天然堤不被破坏 , 河床随沉积物迅速增厚而升高 , 最后反而高出旁侧的河漫滩 , 洪水期河水冲决天然堤 , 部分水流由决口流向河漫滩 , 砂 、 泥物质在决口处堆积成扇形沉积体 , 称为决口扇 。主要由细砂岩、粉砂岩组成。粒度比天然堤沉积稍粗。具小型交错层理、波状层理及水平层理,冲蚀与充填构造常见。常有河水带来的植物化石碎片。岩体形态呈舌状,向河漫平原方向变薄、尖灭,剖面上呈透镜状。地质学基础58(三 )河漫亚相是平原河流的亚相类型 , 位于天然堤外侧 , 这里地势低洼而平坦 , 洪水泛滥期间 , 水流漫溢天然堤 , 流速降低 , 使河流悬浮沉积物大量堆积 。沉积类型简单,主要为粉砂岩和粘土岩。粒度是河流沉积中最细的。层理类型单调,主要为波状层理和水平层理。平面上位于堤岸亚相外侧,分布面积广泛,垂向上位于河床或堤岸亚相之上,属河流顶层沉积组合。根据环境和沉积特征,进一步划分为三个沉积微相:河漫滩、河漫湖泊、河漫沼泽。河床外侧河谷底部较平坦的部分。平水期无水,洪水期水漫溢出河床,淹没平坦的谷底,形成河漫滩沉积。河漫滩的发育与河谷的发育阶段有关:河谷发育初期,以侵蚀下切为主,河谷呈 “ V”字形,且主要为河床所占据;河谷发育的中后期,河流以侧向侵蚀为主,河谷加宽,河床在河谷中仅局限于较窄的部分,只有在这时,河漫滩才能较好地发育。地质学基础60河漫滩沉积以粉砂岩为主 , 也有粘土岩 。平面上距河床愈远粒度愈细 , 垂向上亦有向上变细的趋势 。层理类型:波状层理和斜波状层理为主 , 也可见水平层理和不对称波痕 。 常因间歇出露水面而在泥岩中保留干裂和雨痕 。化石稀少 , 一般仅见植物碎片 。岩体形态常沿河流方向呈板状延伸 。平原区的弯曲河流中,当河床因天然堤的围限和本身的沉积作用而逐渐抬高时,河床往往在一个比河岸两侧地形较高的 “ 冲脊 ” 上流动,洪水漫溢至两侧河漫滩上。洪水期后,低洼地区就会积水,加上冲积脊上河床水平面高于两侧低地,也构成低地积水区的地下水的源泉。长期积水的低洼地带就形成了河漫湖泊。地质学基础62河漫湖泊以粘土岩沉积为主,并有粉砂岩出现,是河流相中最细的沉积类型。层理类型:一般发育不好,有时可见到薄的水平纹层。泥岩中泥裂、干缩裂缝常见。干旱气候条件下,常形成钙质及铁质结核。在潮湿气候区的河漫湖泊中,生物繁茂,可形成丰富的有机质沉积,并可保存较完整的动植物化石。在气候干旱地区,蒸发量增大,河漫湖泊可发展成盐湖,形成盐类沉积。在潮湿气候条件下 , 河漫滩上低洼积水地带植物生长繁茂并逐渐淤积而成 , 或是由河漫湖泊发展而来 。河漫沼泽与河漫湖泊的沉积特征有许多共同之处 , 所不同者 , 是前者可有泥炭沉积 。在河流迅速侧向迁移的情况下,天然堤发育不良,洪水泛滥可形成广阔平坦的河漫沉积区,沉积物不仅有泥质,而且有大量砂质沉积,这时堤岸亚相与河漫亚相已无什么区别,故统称为 泛滥平原沉积 。地质学基础64地质学基础65(四 )牛轭湖亚相曲河流的截弯取直作用使被截掉的弯曲河道废弃 , 形成牛轭湖 。牛轭湖沉积主要为粉砂岩及粘土岩。粉砂岩中具交错层理,粘土岩中发育有水平层理。常含有淡水软体动物化石和植物残骸。岩体呈透镜状,延伸最大可达数十公里,厚可达数十米。地质学基础66三 、 河流标准相层序(一 ) 滞留沉积 , 粗砂岩中有不清晰的大型槽状交错层理; 在边滩中部可发育平行层理; 具水平层理 , 主要是垂向加积 , 常有泥裂 . 钙质结核或立生植物根 。地质学基础67该层序中强调边滩层序中主要发育大型和小型的槽状交错层理,间有发育的平行层理,这与我国中 质学基础68下部为河床亚相 , 常为河流相沉积的主体 , 一般厚度较大 , 主要由河床滞留砾岩 、 边滩或心滩的砂岩组成 , 因位于河流相剖面的下部 , 故又称为底层沉积;上部为堤岸亚相与河漫亚相,称为河流相的顶层沉积,主要由粉砂岩、粘土岩等细粒沉积组成。底层沉积和顶层沉积的组合,称之为河流沉积的 “ 二元结构 ” 。它是河流相沉积的重要特征。在曲流河沉积中,二元结构较为明显,顶层沉积和底层沉积厚度近于相等或前者大于后者。地质学基础69(二 ) 滞留沉积 , 过渡为砂岩 , 具不清楚的槽状交错层理 , 具有大型槽状交错层理; 具有大型板状交错层理 , 具有小型槽状交错层理 , 属于垂向加积沉积物 , 具水平层理 。地质学基础70地质学基础71与曲流河相比 , 辫状河在垂向层序上有以下特点:二元结构的底层沉积发育良好 、 厚度大 , 而顶层沉积不发育或厚度较小 。底层沉积的粒度粗 、 砂砾岩发育 。由河道迁移形成的各种层理类型发育 , 如块状或不明显的水平层理 、 巨型槽状交错层理 、 单组大型板状交错层理 。地质学基础72四、熟度低岩石类型砂岩和粉砂岩为主,次为粘土岩,砾岩多出现在山区河流和平原河流的河床中。成分复杂,砾岩多为复成分,砂岩以长石砂岩、岩屑砂岩为主,泥质胶结居多,一般不稳定组分高,成熟度低。砂为主。分选差至中等,分选系数一般大于 度频率曲线为双峰。粒度概率曲线显示明显的两段型,且以跃总体为特征。有特征的“二元结构”序列河流相层理发育,类型繁多,以板状和大型槽状交错层理为特征。在剖面上,大型板状、槽状交错层理发育在下部,小型者发育在上部,波状层理发育在顶部。状、树枝状;在横切河流的剖面上,呈上平下凸的透镜状或板状嵌于四周河漫泥质沉积之中。地质学基础74五 、 河流相砂体与油气的关系河流相沉积砂体是油气储集的良好场所 。 古河流砂体平面上呈带状分布 , 垂向上以河床亚相中边滩或心滩砂岩储油物性最好 , 向上逐渐变差;横向上透镜体中部储油物性较好 , 向两侧变差 。古河流砂体可形成岩性圈闭油气藏,地层-岩性圈闭油气藏以及构造-岩性圈闭油气藏。我国中-新生代以陆相沉积为主,勘探资料表明,有不少油气田与河流相砂体有关,如鄂尔多斯盆地的侏罗系延安统砂岩中的油气分布,严格受河道砂体控制。这类油气层渗透率高、砂层厚度大,可形成高产油气田。地质学基础75第四节 湖泊相一、湖泊环境的一般特征及其分类二、碎屑湖泊相的一般特征三、碎屑湖泊相的亚相类型四、湖泊相组合及其与油气的关系地质学基础76一 、 湖泊环境的一般特征及其分类(一 )浪 和 湖流 的控制 , 在局部范围内也可受河流作用的影响 。湖浪是由风的吹动产生的,其规模与湖泊的大小、风的吹程成正比。湖浪的振幅随深度增加而减小。在水深相当于 1/2波长的位置,湖水不受波浪干扰,为静水环境。湖流是由风的吹动、大气压的差异、河流注入的惯性等因素所造成。等于或超过海水浓度,能沉淀出蒸发矿物。在温暖潮湿气候区的淡水湖中离子浓度较小,但它能影响水中生物的生长率和氧的溶解程度。当生物生长率高时,要耗尽下层湖水的氧;当生物生长率低时,湖水保持一定氧化能力。热带地区即使生物生长率低的湖水中,下部也缺氧为还原环境,这样可使湖底的有机物保存下来。珊瑚、苔藓动物、腕足动物、头足动物和棘皮动物都是海生或大多数是海生的生物,而瓣鳃类、腹足类、介形虫类中有许多淡水类型。藻类是恢复沉积环境应用最广的植物:呈树枝状或分离的结核团块状生长的是湖泊环境的藻类;呈叠层状生长的藻则是海洋或咸水湖的环境。红藻几乎都是海生的,而轮藻则多是淡水藻类。地质学基础79(二 )湖泊的类型按自然地理位置:内陆湖、近海湖。按湖水盐度:淡水湖(含盐度 )。按沉积物的类型:碎屑型湖泊、化学型湖泊、过渡型湖泊。按成因:河成湖、火山口湖、溶蚀湖、冰川湖。地质学基础80二 、 碎屑湖泊相的一般特征(一 )岩石类型以粘土岩 、 砂岩和粉砂岩为主 , 砾岩少见 , 仅分布于滨湖地区 。 粘土岩广泛分布 , 由湖岸向中心增多 。碎屑湖泊中也可出现数量不等的石灰岩、泥灰岩、白云岩、硅藻土、石膏、盐岩以及煤、油页岩。(二 )沉积构造层理类型多样,以水平层理最为发育。从滨岸浅水至停滞的深水,依次出现交错层理-波状层理-水平层理。另外,可见波痕、泥裂、雨痕和搅动构造。地质学基础81(三 )生物化石生物化石丰富是碎屑型湖泊沉积的重要特征。动物种类:介形虫、瓣鳃类、腹足类、鱼类,尤其是介形虫的大量出现,是湖泊环境的重要标志。植物:藻类也是湖泊中较发育的低等植物,轮藻为淡水环境所特有;陆生高等植物根、茎、叶、孢子花粉等大量出现,也是湖泊相的重要特征。在近海湖泊中也可偶然出现海相生物化石,如有孔虫。地质学基础82(四 )沉积物分布理想的碎屑湖泊沉积是围绕湖盆呈环带状分布 。由湖盆边缘向中心依次为滨湖砂砾岩 、 砂岩 、粉砂岩 、 粘土岩 。 而断陷式湖盆沉积多呈不对称分布 。湖盆沉积的厚度变化较大, 与盆地轮廓及构造方向的变化基本一致,厚度 可由数十米至数千米。这主要与构造升降活动及物源供应有密切的关系。地质学基础83地质学基础84三 、 碎屑湖泊相的亚相类型按湖水深度和所处的地理位置,可将碎屑型湖泊相划分为五个亚相:湖泊三角洲、滨湖、浅湖、半深湖、深湖。(一 )湖成三角洲亚相河流入湖的河口处,由于流速降低,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,称湖成三角洲。地质学基础85(二 )滨湖亚相位于洪水期水面与枯水期水面之间 , 水动力条件复杂 。 低水位时 , 可出露水面 , 氧化作用强 。在碎屑物质供应充分的开阔湖岸,形成以砂岩和粉砂岩为主的湖滩。有时有湖滨砾岩。砂岩中砂粒的磨圆度和分选都较好,可见大型的交错层理,斜层倾向湖心,倾角平缓。砂砾质湖滩不适于生物生长,但可见湖浪带来的浅水生物如螺、蚌。可堆积成生物滩。若供应物质以泥为主,则形成泥滩。一般泥滩坡度小,面积大,沉积物为粉砂质泥岩,具水平层理和季节性韵律层。亦有泥裂、雨痕、虫孔、植物碎片及生物扰动构造。地质学基础86(三 )浅湖亚相位于枯水期水面以下与波基面以上的浅水地带 。沉积物主要受波浪和湖流作用的影响 , 而无拍岸浪的作用 。岩石类型以粉砂岩、粘土岩为主,可夹少量化学岩。陆源物质供应充分时有细砂岩。细砂岩呈透镜体状,圆度、分选好。层理主要为水平层理、波状层理。可见小型交错层理、压扁层理、透镜状层理。本带是湖泊中生物最发育的地带,生物化石丰富,可堆积成生物滩。地形平缓的浅湖区,砂质供应充分时,可形成砂质浅滩和沿岸砂坝。地质学基础87(四 )深湖亚相位于波基面以下的静水区 , 可进一步分为半深湖亚相和深湖亚相 。主要为黑色或深灰色的粘土岩 , 有时可夹有少量的灰岩 、 泥灰岩和油页岩 。 特点是粒度细 、颜色深 、 有机质含量高 。 含分散状黄铁矿 。 岩性 、厚度稳定 , 分布广 , 易于对比 。层理发育而单调 , 是细薄的水平层理 、 季节纹理 。深湖环境中还能出现湖底扇、深水重力流沉积,具有良好的储集条件。地质学基础88四 、 湖泊相组合及其与油气的关系(一 )湖泊相组合理想的湖泊沉积模式在平面上基本呈环带状分布,由湖岸至中心依次为滨湖亚相及湖成三角洲亚相 —— 浅湖亚相 —— 半深湖亚相 —— 深湖亚相。碎屑沉积物的粒度由粗变细,深湖区为盆地中心。理想的湖泊沉积层序是从下向上为:深湖的粘土质沉积 —— 浅湖细碎屑沉积 —— 滨湖砂质沉积 —— 河流粗碎屑沉积。形成反旋回层序。地质学基础89(二 )湖泊沉积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 。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 、 深水浊积砂体 、 滨浅湖滩坝砂体 , 因其具有分布广 、 厚度大 、 近油源 、 粒度适中 、 生储盖组合配套等特点而成为油气储集的良好场所 。地质学基础90一 、 三角洲的形成及分类二 、 三角洲相亚相的类型及其特征三 、 三角洲相组合及其与油气的关系第五节 三角洲相地质学基础91一 、 三角洲的形成及分类(一 )三角洲的形成过程河流入海或入湖的河口区,水流展宽和潮流的顶托作用使流速骤减,河流携带的泥砂卸载堆积成水下浅滩。浅滩不断淤高、增大、露出水面形成河口砂坝。水流从砂坝顶端分成两股,形成两个分支河道,并向外侧扩展 。 分支河道向前发展,形成次一级河口砂坝。这一过程不断重复,就形成一个喇叭形、向海延伸的多叉道河网系统。形成了三角洲的雏形。地质学基础92地质学基础93由于分支河道不断向海延伸,河床坡度减小,流速减缓,河床淤高,洪水季节洪流冲决天然堤,携带的物质在滨海平原或叉道间逐渐沉积下来形成决口扇,使三角洲在横向上由于河流的不断改道,摆动逐渐扩大。河水冲决天然堤,促使河流改道,旧河道淤塞,原来的三角洲废弃,而在其旁侧的新河道入海处,新的三角洲开始发育。随着时间的推移,三角洲的废弃和发育,两者相互转化、交替出现,形成三角洲复合体。地质学基础94地质学基础95(二 )三角洲的分类斯考特( 1969)分类:建设性三角洲、 破坏性三角洲。盖洛韦( W. E. 1976)根据河流、波浪和潮汐三种主导作用的相对强度对三角形进行分类。 分别称为河控三角洲、浪控三角洲、潮控三角洲。这个分类图解是个比较系统又能表现出三角洲连续变化系列的分类方案,不仅适用于现代三角洲的分类,同样也可应用于古代的三角洲。地质学基础96地质学基础971、建设性三角洲河流作用主要是向海盆输送沉积物,不断使三角洲向海进积,起着建设作用,所形成的沉积相称建设相。以建设相为主的三角洲为建设性三角洲。根据其形态可区可细分为朵状和鸟足状三角洲。2、破坏性三角洲海洋作用主要是将河流倾入海中的沉积物进行改造和再分配,起着破坏作用,所形成的沉积相称破坏相。又区分为波浪作用主导的浪控三角洲和潮汐作用主导的潮控三角洲。地质学基础98地质学基础99密西西比河三角洲地质学基础100地质学基础101二 、 三角洲相亚相的类型及其特征地质学基础102地质学基础103( 一 ) 三角洲平原亚相可分三角洲 陆上平原 和 水下平原 两部分 。范围包括从河流大量分叉开始至海平面以上的广大河口区。沉积特征与曲流河流相类似。进一步可划分为 分流河道 、 天然堤 、 决口扇 、 沼泽 和 湖泊 等几个微相。地质学基础104分流河道沉积 :为三角洲平原亚相沉积的骨架 ,与河流体系中的河床亚相类似 , 但岩性偏细 。天然堤沉积 : 以细砂和粉砂为主 , 常见各种波状层理及流水波痕 , 可见铁质结核和碳酸盐结核 。决口扇沉积 : 洪水漫溢河床 , 冲决天然堤形成的决口扇沉积 , 粒度比河床沉积更细些 。沼泽沉积 : 在潮湿的热带和亚热带地区,分流河道之间的沼泽沉积分布最广,可占三角洲平原的90% ,主要为深色有机质粘土、泥炭、薄煤层,夹有洪水成因的纹层状粉砂岩。是三角洲在海平面以下的平缓部分 , 由以下几部分沉积组成:水下分流河道 :为陆上分流河道的水下延伸部分,以沉积砂和粉砂为主,泥质极少,常发育交错层理、波状层理及冲刷 下天然堤 :是陆上天然堤的水下沿伸部分,为水下分流河道两测的砂脊,退潮时可部分出露水面成为砂坪,沉积物以极细砂和粉砂为主,有少量的粘土夹层,以流水形成的波状层理为主。地质学基础108支流间湾 :是指水下分流河道之间相对凹陷的海湾地区,当三角洲向前推进时,在分流河道间形成一系列尖端指向陆地的楔形泥质沉积体。故支流间湾以粘上沉积为主,含少量粉砂和细砂,具水平层理和透镜状层理,可见浪成波痕及生物介壳,虫孔、生物搅动构造发育 。地质学基础109(二 )三角洲前缘亚相位于三角洲平原的向海或湖边缘地带 , 呈环带状分布 。是河流和海水相互作用最激烈的地带 。 沉积速率最高 。是河流携带物质在河口堆积再经波浪作用改造成的纯净砂质沉积物集中带 , 含砂量高达 75% 。可分为 分流河口砂坝 、 远砂坝 和 三角洲前缘席状砂 。于水下分流河道的河口处,平面上呈长轴平行河流的椭圆形或新月形,剖面上呈双凸或底平顶凸形。由于海浪的充分簸选作用,泥质被带走,而保留下分选好、纯净的石英细砂和粉砂,有较发育的交错层理,可见流水波痕和浪成摆动波痕。于河口砂坝前方较远部位 ,又称末梢砂坝 。 主要由粉砂和少量粘土及细砂组成 ,只有在洪水期才有砂质沉积 。 具交错层理 、 波状层理和包卷层理 , 可见流水波痕和浪成波痕 。海洋作用较强的的河口区,河口砂坝受波浪和岸流的作用,要向两侧迁移和前后移动,使之呈席状或带状分布于三角洲前缘,形成三角洲前缘席状砂。其特征与海滩砂堤类似,砂质纯,分选好,广泛发育交错层理。地质学基础112地质学基础113(三 )前三角洲亚相位于三角洲前缘亚相的外侧,是三角洲沉积体系中分布最广,沉积最厚的相带。沉积作用大部分是在波基面以下较深范围内进行的。主要由暗色富含有机质的粘土和粉砂质粘土组成。含泥量高达 80%,为河流搬运的泥质悬浮物质和胶体溶液在海底的沉积物。沉积构造不发育,常见水平纹层和透镜状层理。向外海相化石变丰富,含海绿石,水平虫孔多,呈带状出现。地质学基础114地质学基础115三 、 三角洲相组合及其与油气的关系( 一 ) 三角洲相组合由于地壳运动河流改道引起三角洲的转移 、 沉陷 、海水入侵 , 在三角洲的垂向剖面上形成建设相和破坏相交替出观的多旋回现象 。进积式三角洲沉积的层序由底向上是前三角洲泥 —— 三角洲前缘粉砂和砂 —— 三角洲平原的粗粒河流和漫滩沼泽沉积。粒度由细变粗,呈反旋回性质。这是三角洲沉积的重要特征。地质学基础116地质学基础117地质学基础118地质学基础119( 二 ) 三角洲相与油气的关系在三角洲相中 , 前三角洲相是具有良好生油条件的相带 。 前三角洲以粘土岩沉积为主 、 厚度大 、 分布广 , 富含河流带来和原地堆积的有机物质 , 加之水体较静 , 堆积速度和埋藏速度快 , 有利于有机质的保存和向石油转化 。三角洲前缘亚相分布有河口砂坝 、 远砂坝和席状砂体 , 砂质纯净 , 分选好 , 具有良好的储油物性 ,加之地处三角洲前缘 , 与有利生油的前三角洲亚相紧密相邻 , 因此是储集条件有利的相带 。 其次是三角洲平原上的分流河道砂体 , 也能形成中小型油田 。地质学基础120海进阶段形成的海相粘土夹层 、 三角洲平原上分流河道间的沼泽沉积都可作盖层和隔层 。另外,三角洲沉积速度很快,厚度大,区域性向海倾斜容易产生重力滑动,产生同生断层,断层下盘厚度大,常形成狭长形的滚动背斜,这些都是有利于油气聚集的构造条件。生长断层:三角洲前缘出现向海的自然倾斜,因堆积速度快,沉积厚,易产生重力滑动和变形,常形成大致平行海岸的同生沉积断层,称为“生长断层”。滚动背斜:在断层下降盘常伴生有长轴平行于断层走向的狭长背斜,称为“滚动背斜”地质学基础121地质学基础122第六节 海岸相一、海相组的划分二、无障壁海岸沉积相三、障壁海岸沉积相四、海岸沉积相与油气的关系地质学基础123一、海相组的划分海洋是沉积物堆积的重要场所 。现代海洋表面温度变化范围为 ~ +28℃ ,海水的平均含盐度为 , 海水的比重高于大陆水体 , 属弱碱性介质 。海水的运动形式:波浪 、 潮汐 、 洋流 。按照海底地形及海水深度 , 可将海相组分为四个相:海岸 、 浅海 、 陆棚 、 半深海 、 深海 。地质学基础124相 深度海岸相 波基面以上浅海陆棚相 波基面至 20000m- 2000000指位于海水波浪基准面以上与最高涨潮线之间 、 紧邻陆地的滨浅海地带 。海岸沉积环境可根据不同的原则进行分类:按沉积物的性质: 陆源碎屑沉积海岸 、 碳酸盐沉积海岸 、 碳酸盐与陆源碎屑混合沉积的海岸 ;按水动力条件:以 波浪作用为主 的 海滩沉积海岸 、以 潮汐作用为主 的 潮坪沉积海岸 ;按地貌特征: 有障壁的海岸 、 无障壁的海岸 。地质学基础126二 、 无障壁海岸沉积相波浪向岸方向传播,波基面以下海底不受波浪影响的为滨外陆棚带。至波基面,波浪接触到海底,与海底摩擦而使波浪强度增大,称为升浪。地质学基础127至水深相当于 2个波高的地方,波浪变形强烈,发生局部倒转破碎,形成破浪。在此带内,波浪对海底进行强烈的机械冲刷作用和侵蚀作用,对碎屑进行强烈簸选淘洗, 砂泥向岸推动 ,堆积成平行海岸线的沿岸砂坝。波浪再向岸方向深度相当于一个波高的地方,波峰完全发生倒转破碎,称为拍岸浪。最后至前滨,主要是冲浪,或称冲浪带。地质学基础128of a 海岸沙丘 、 后滨 、 前滨 、 近滨 或 临滨地质学基础131地质学基础132(一 )海岸沙丘亚相风成沙丘主要分布在与后滨相连的海岸带的向陆侧 。 被风暴浪搬运到后滨的砂长期暴露在地表 , 经海风的不断改造可形成风成沙丘 。 沙丘带宽达数公里 ,沙丘呈长脊状或新月形 。主要由石英组成 , 分选极好 , 大多数为细到中
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本文标题:第五章沉积相
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