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第5章 沉积相(删减)

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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182 1第五章 沉积相第一节 概述 第二节 山麓 — 洪积相第三节 河流相 第四节 湖泊相第五节 三角洲相 第六节 海岸相第七节 浅海相 第八节 深海半深海相第九节 重力流沉积182 2第一节 概述沉积相主要研究沉积物或沉积岩的形成过程及形成环境。沉积环境主要由以下五个要素构成:①自然地理条件。 包括海、湖、河流、冰川、沙漠等;②气候条件。 包括气候的冷、热、干旱、潮湿;③构造条件。 包括大地构造背景及沉积盆地的隆起与坳陷;182 3④ 沉积介质的物理条件。 包括介质性质(水、风、冰川等)、运动方式、能量大小等;⑤介质的地球化学条件。 包括介质的氧化还原电位、酸碱度、含盐度等。沉积相在时间上和空间上的变化有一定的规律性,称为 相序递变 。在横向上成因相近并且紧密相邻的相,就会在垂向上依次叠覆连续出现,这一规律称为 相序递变规律 。第一节 概述182 4第一节 概述相序递变182 5沉积相分类主要以 自然地理环境 为依据,结合 沉积特征 和 其他沉积条件 作进一步划分。根据自然地理环境,将沉积相分为:( 1)陆相: 包括残积相和坡积相、 山麓-洪积相 、 河流相 、 湖泊相 、风成相、冰川相、沼泽相。( 2)海相: 包括 海岸相 、浅海相、半深海相、深海相。( 3)海陆过渡相: 三角洲相。第一节 概述182 6第二节 山麓 — 洪积相一 、 概述二 、 冲积扇的沉积类型三 、 洪 ( 冲 ) 积扇亚相类型及相组合182 7一、概述洪积扇: 在干旱和半干旱气候地区出现季节性暴雨时,山地河流携带大量碎屑物质进入平原。在出口处,坡度变缓,流速变小,水流分散,搬运物质的能力减弱,河流所携带的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 洪积扇 。山地河流出山口处的堆积,称为 冲积扇 。182 8理想的洪积扇剖面182 9四川炉霍县的多级联合洪积扇182 10冲积扇182 11二、冲积扇的沉积类型由于碎屑物性质、介质条件、沉积环境等的不同,决定了冲积扇沉积类型也不相同。常见的有泥石流沉积、辫状河沉积、漫流沉积等。1、泥石流沉积:当水流携带的砾、砂、泥等碎屑物达到一定量时,就形成了密度大、粘度高、呈可塑性状态的流体,称 泥石流 。泥石流中的大量碎屑物质在山前堆积后,就形成了泥石流沉积,经常出现在冲积扇的根部。182 度就会减缓,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,主要分布在扇的根部和中部,以中部发育最好。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,常呈 水平层理 。二、冲积扇的沉积类型182 13三、洪(冲)积扇亚相类型及其相组合依据洪积扇中不同类型的沉积物特征,可分 扇根 、 扇中 及 扇端 三个亚相。扇根: 靠近山口,主要沉积物为混杂砾岩或含砾泥岩,呈相应的杂乱块状构造。单层厚度大,以砾石为主,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,在扇体的近山口部位最发育。182 14砾岩182 15扇中: 为 辫状河 发育区,河道砂砾岩中出现的大型交错层理。砾石呈叠瓦状排列。扇端: 主要为 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。三、洪(冲)积扇亚相类型及其相组合182 16第三节 河流相一 、 河流的类型二 、 河流相沉积的一般特征182 17一、河流的类型河流是流水由 陆地 流向 湖泊 和 海洋 的通道,是把沉积物由陆地搬运到湖泊和海洋的主要营力,在河流搬运过程中伴随有沉积作用,形成广泛的河流沉积。河流分类有很多种,最常用的是按河道的集合形态进行的划分,可分为: 平直河流 、 辫状河流 和 曲流河 等。182 18182 191.平直河流 :河流的弯度较小,平直河流较少见,一般仅存在于河流某一段较短的距离内。平直河流因长期的侧向侵蚀和加积作用引起河道位置的移动,并逐渐向弯曲河流发展。一、河流的类型182 202.曲流河:河床天然堤发育,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 。河道随着凹岸侵蚀,凸岸沉积过程而发生迁移,以边滩沉积发育为特征。一、河流的类型182 21点砂坝182 223.辫状河流 :河道中 心滩发育 ,河道不稳定,频繁分叉、合并,形状似辫状,河道经常改道迁移。辫状河主要发育在河流的 中上游 ,在干旱气候条件下,在洪积扇上更为发育;辫状河发育于坡度陡,水流急,砂、泥、砾含量高的条件下。一、河流的类型182 23辫状河182 24辫状河182 25二、河流相沉积的一般特征(一)岩石组合河流沉积由砾、砂、粉砂和粘土等各类碎屑沉积物组成。由上游到下游粒度逐渐变细。砾石成分复杂,有较多的陆源砾石。砂岩主要是 长石砂岩 和 岩屑砂岩 ,矿物成分的 成熟度 一般都 很低 。(二)结构、构造河流沉积分选差到中等,具各种层理(大型槽状、板状交错层理,平行层理)。常见不对称波痕,有时见砾石的叠瓦状排列。182 26二、河流相沉积的一般特征(三)生物化石生物化石保存不好,少见动物化石及较完整植物化石,见破碎植物枝、干、叶。(四)横向和垂向变化横向相变较快,砂岩多呈透镜状;垂向常出现自下而上由粗变细的间断性 正韵律 。(五)相组合横向上河流相 向上游方向 与山麓-洪积相衔接, 向下游 与湖泊、三角洲相相邻。182 27交错层理182 28天然堤182 29第四节 湖泊相一 、 湖泊环境的特征及其分类二 、 碎屑湖泊相的一般特征182 30一、湖泊环境的特征及分类湖泊是大陆上地形相对低洼的蓄水区,是沉积物沉积和调节地表水循环的重要场所。(一)湖泊的特征1.湖泊的水动力特征湖泊沉积主要受波浪和湖流水动力作用控制,局部范围也受河流作用的较大影响。湖浪振幅随深度增加而减小, 波浪基准面 (波基面)一般在 1/ 2波长的水深位置。182 312.湖水的水化学特征干旱或半干旱地区的湖水离子浓度接近或超过海水浓度,能沉淀出蒸发矿物。温暖潮湿气候的淡水湖中离子浓度较小,影响水中生物的生长率和氧的溶解:生物生长率高 ,消耗下层湖水的氧成为还原环境;生物 生长率低 ,为氧化环境。一、湖泊环境的特征及分类182 32一、湖泊环境的特征及分类3.湖泊中的生物特征古生物是划分 湖泊 与 海洋 沉积的重要标志。如珊瑚、苔藓动物、腕足动物、头足动物多是海生生物;瓣鳃类、腹足类、介形虫类等多为淡水生物。藻类是恢复沉积环境应用最广泛的植物,一般呈 树枝状 或 分离的团块状 生长的是淡水 湖泊 环境的藻类;呈 叠层状 生长的则是海洋 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。182 33珊瑚 头足类-乌贼苔藓 腕足海生182 34瓣鳃腹足陆生182 35(二)湖泊的类型研究目的不同,分类方式也不同:按 自然地理位置 —— 内陆湖 、 近海湖 ;按 湖水盐度 —— 淡水湖 、 微咸水湖 、 咸水湖和 盐湖 ;按 沉积物类型 —— 碎屑型湖泊 (以陆源碎屑为主,多为淡水湖)、 化学型湖泊 (以碳酸盐和膏盐沉积为主,多为咸水湖)和 过渡型湖泊 ;按 成因 —— 河成湖 、 火山口湖 、 溶蚀湖 和 冰川湖 等。一、湖泊环境的特征及分类182 36二、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,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、油页岩等。(二)沉积构造以水平层理最为发育。从 滨岸到湖心 依次出现交错层理-波状层理-水平层理,也可见波痕、泥裂、雨痕等。182 37(三)生物化石生物化石丰富,常见介形虫、瓣鳃类、腹足类等,尤其是 介形虫 大量出现,是湖泊环境的重要标志。(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。湖盆沉积厚度变化较大,可由数十米到数千米。这主要与构造升降活动及物源供应有密切的关系。二、碎屑湖泊相的一般特征182 38湖相沉积物分布182 39第五节 三角洲相一 、 三角洲的形成及分类二 、 三角洲相亚相类型及特征182 40三角洲是指河流与海洋(或湖泊)汇合处所形成的锥形沉积体,通常指海陆过渡相的三角洲,受 河流作用 与 海洋波浪 、 潮汐作用 控制。河流入海的河口发生沉积形成水下浅滩。浅滩不断淤高形成河口砂坝。不同洪水期的砂坝不断分支、叠加,形成多叉道河网系统,进而形成三角洲雏形。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,携带的物质沉积下来形成决口扇,使三角洲在横向上发生摆动。一、三角洲的形成及分类182 41182 42河流 、 波浪 、潮汐 直接控制三角洲的形成,故可按三者相对强度来划分 三角洲的成因类型 ,分别称为 河控三角洲 、 浪控三角洲和 潮控三角洲 。一、三角洲的形成及分类182 43二、三角洲相亚相的类型及其特征据三角洲的沉积环境和沉积特征,将三角洲划分为 三角洲平原亚相 、 三角洲前缘亚相和 前三角洲亚相 。(一)三角洲平原亚相根据与水平面的位置可分 三角洲陆上平原和 水下平原 两部分。相:范围包括从河流大量分支开始至海平面以上的广大河口区。182 44陆上平原亚相沉积特征与曲流河相相似,进一步分为 分流河道 、 天然堤 、 决口扇 、 沼泽 和 湖泊 等微相。分流河道 沉积为三角洲平原亚相沉积骨架,以砂岩为主。天然堤 沉积以细砂和粉砂为主,常见波状层理及流水波痕,可见铁质结核和碳酸盐结核。决口扇 沉积为洪水漫溢河床,冲决天然堤形成,粒度比河床沉积更细些,主要为砂、泥的堆积。沼泽和湖泊沉积 在热带和亚热带地区的分流河道之间分布最广,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。二、三角洲相亚相的类型及其特征182 452.三角洲水下平原 亚相:是三角洲在海平面以下的平缓部分,由 水下分流河道 、 水下天然堤 及 支流间湾沉积 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,常发育交错层理、波状层理。水下天然堤 是陆上天然堤的水下沿伸,分流河道两侧砂脊,极细砂和粉砂夹少量粘土,以波状层理为主。支流间湾 是水下分流河道之间相对凹陷地区一系列楔形泥质沉积体。以粘土沉积为主,含粉砂和细砂,具水平层理,可见浪成波浪及生物介壳。二、三角洲相亚相的类型及其特征182 46二、三角洲相亚相的类型及其特征(二)三角洲前缘 亚相位于三角洲平原的向海边缘地带,呈环带状分布,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%。182 47二、三角洲相亚相的类型及其特征(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,含泥量达 80%。沉积构造不发育,可见水平纹层和透镜状层理。向外海相化石变丰富,含海绿石,呈带状出现。182 48182 49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, 是三角洲沉积的重要特征。二、三角洲相亚相的类型及其特征182 50三角洲向上变粗的相模式粒度变粗182 51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182 52一、海相组的划分海洋总面积占地球总面积的 是沉积物堆积的重要场所,世界上许多大型油气田出现于海相地层。海洋环境与大陆环境有很大差异,现代海洋表面温度变化范围为- 18℃ ~ +28℃ ,主要受纬度、深度及海流影响。海水的平均含盐度为 比重高于大陆水体, 弱碱性。海水运动分为 波浪 、 潮汐 和 海流 。182 53一、海相组的划分按照海底地形及海水深度,可将海相组分为 海岸 、 浅海 、 半深海 及 深海 四个相。深度增加182 54一、海相组的划分182 55海岸环境指位于海水波基面以上与最高高涨潮线之间紧邻陆地的滨、浅海地带,包括 潮上 、潮间 和 潮下带 。海岸沉积环境有不同的分类方式:按 沉积物性质 :陆源碎屑沉积海岸、碳酸盐沉积海岸及碳酸盐与陆源碎屑混合沉积的海岸;按水动力条件:波浪作用为主的海滩沉积海岸和潮汐作用为主的潮坪沉积海岸;按地貌特征:有障壁的海岸及无障壁的海岸。二、无障壁海岸沉积相182 56目前人们研究最多,和人们生产实践活动最为密切的是陆源碎屑沉积海岸,作为重点进行介绍。陆源碎屑沉积海岸 分为 无障壁海岸沉积和 障壁海岸沉积 。二、无障壁海岸沉积相182 57滨海带具有十分强烈的水动力条件,几乎均为机械沉积作用 。182 58无障壁海岸滨海带,水动力比较复杂。典型的现代无障壁海岸沉积环境可分为海岸 沙丘 、 后滨 、 前滨 、 近滨 等几个次级环境。二、无障壁海岸沉积相182 59无障壁海岸水动力条件和沉积特征最大风暴潮位,潮上带高、低潮间,潮间带到波基面波基面以下182 60无障壁海岸沉积相的亚相类型及特征:(一)海岸沙丘 亚相是由滨岸砂经风的作用改造而成。沙丘带宽达数千米,沙丘呈长脊状。与 海滩砂 相比,细粒砂数量增加,分选、圆度变好。海岸沙丘砂一般为细~中粒,多为石英组成。在温暖气候条件下也可由碳酸盐颗粒组成,并含有典型的海洋生物介壳。海岸沙丘的沉积构造主要是平行层理及大型交错层理。二、无障壁海岸沉积相182 61(二)后滨亚相 (潮上带)高潮线以上,特大风暴潮时被海水淹没,常暴露在水面以上遭受风的改造,为平坦地带。后滨最主要的沉积物是具平行层理和小型交错层理的砂,在较浅洼地被充填时,可产生低角度的交错层理,坑凹的表面常集中大量的生物介壳,介壳凸面向上。后滨地区的海滩经常遭受风暴的改造,使海滩堆积物形成长条形低脊。可单独出现,也可呈一系列平行排列的滩脊出现。二、无障壁海岸沉积相182 62(三)前滨亚相 (潮间带)位于 平均高潮线 与 平均低潮线 之间,地形较平坦,多为砂质海滩,是海滩的 主要部分 。当海岸位于高能带时,可形成粗屑的砾海滩。海滩砂很纯净,分选和圆度都很好,粒度的变化是由陆向海由粗变细。海滩砂多呈平行海岸的较宽条带状或席状砂体。由于往复冲洗作用,可形成交错层理。在层面上有各种类型的波痕。含大量生物碎片和云母碎片,介壳凸面朝上。二、无障壁海岸沉积相182 63(四)近滨亚相 (潮下高能带)位于 平均低潮线以下 至 波基面 之间。近滨中部地带位于 破浪带 ,是能量较高带,可形成沿岸砂坝。沉积物以细砂至中粒砂为主,可见低角度的楔形交错层理及槽形交错层理、浪成交错层理等。向下近滨交错层理渐少,出现水平纹层。越向海沉积物越细,以至正常浅海陆棚沉积。二、无障壁海岸沉积相182 64在无障壁海岸沉积中, 海退 的海岸沉积的层序从下向上为近滨 → 前滨 → 后滨的沉积,其上覆海岸砂丘或河流沉积,粒度变化 由下向上 由细变粗 ,为反旋回性质。二、无障壁海岸沉积相182 65三、障壁海岸沉积相与广海隔绝或半隔绝的海水处于局限流通状况,形成 障壁海岸 。构成障壁的有障壁岛、障壁滩等。障壁面临广海的一侧,如同海滩,主要遭受波浪的作用;障壁的后面,即朝陆一面,主要是遭受潮汐作用,为潮坪和泻湖。从陆向海 出现潮坪 → 泻湖 → 障壁 → 广海。182 66泻湖沙丘入潮口水下三角洲182 67三、障壁海岸沉积相(一)潮坪亚相潮坪发育在具明显潮汐作用的平缓海岸区,泻湖的周围、海湾、障壁岛或砂坝的后面可发育有潮坪沉积。潮坪沉积平行于海岸线分布。高潮线以上的潮上带为 低能环境 ,主要沉积了以 泥质为主 的 细粒沉积物 。潮间带可再划分为高潮坪(泥坪),中潮坪(砂泥混合坪)和低潮坪(砂坪)。182 68三、障壁海岸沉积相高潮坪(泥坪) 常发育沼泽地,有泥炭沉积,常见水平纹层或水平波状纹层 。低潮坪(砂坪) 能量较高,常造成 砂质沉积为主的砂坪,常出现羽状或人字形交错层理。高潮坪与低潮坪之间 的混合坪地带,常为泥、粉砂及细砂沉积,偶尔有生物碎屑或砂质的沉积透镜体,多为脉状、波状、透镜状层理。在潮坪上,尤其在砂坪和混合坪上,发育不对称波痕。泥坪和混合坪上常发育干裂、雨痕、爬迹、虫孔等。182 69三、障壁海岸沉积相(二)泻湖亚相泻湖为平行海岸延伸的浅水盆地,因障壁与广海相隔,以入潮口与广海相连,是一种低能环境,盐度可大于或小于正常海水。淡化泻湖: 当泻湖处于潮湿气候环境下,因淡水注入量 远远大于 蒸发量,使泻湖水位高出海平面,泻湖水经入潮口流向外海,淡水不断补给、海水不断外流,使泻湖淡化,盐度小于正常海水。淡化泻湖 以暗色粉砂岩和粘土岩沉积为主,还有方解石、铁锰结核、硅质矿物及有机质。泻湖中海水能量微弱,交错层理不发育,常发育平缓的波状层理和水平层理,偶见干裂。182 70三、障壁海岸沉积相咸化泻湖 是在干燥气候条件下产生的。由于 蒸发量远大于降雨量 ,使泻湖水面低于广海海面,海水不断从入潮口流入泻湖,泻湖内的水不断蒸发而逐渐咸化。咸化泻湖 以细粒碎屑沉积为主,有盐渍化和石膏化的砂质粘土沉积,有时有石膏、硬石膏、芒硝、石盐等夹层。生物种属单调,以腹足类、介形虫等广盐性生物化石为主,随着盐度增高,生物趋于绝迹。交错层理不发育 ,有时见石盐假晶、干裂和波痕等 层面构造 。182 71182 72三、障壁海岸沉积相总之,障壁海岸向海方向以障壁岛与滨岸相相接,进而与滨外陆棚相相接;向陆方向以泻湖或潮坪与大陆沉积相接。障壁海岸在海退条件下,可产生垂向层序:由下而上为 浅海陆棚相 → 海岸相 → 障壁岛亚相 → 泻湖和潮坪亚相 → 沼泽相 → 冲积相 ;相应的沉积物的粒度也发生一定的变化: 细→ 较细 → 粗 → 较细 → 细 → 粗 。182 73海进条件下垂向剖面相序递变与上述相反。一般情况下, 海退 层序较厚,微相类型多(主要是碎屑物供给充分、复杂); 海进 时层序较薄,岩性单一(碎屑物供给条件不好、单调)。三、障壁海岸沉积相182 74一、一般特征二、过渡带沉积三、滨外陆棚沉积四、风暴沉积第七节 浅海陆棚相182 75一、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泛陆棚区。上限位于浪基面附近,下限一般水深 200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。182 76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。182 77二、过渡带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,水深 2~ 20m。过渡带沉积一般为粉砂及粘土质粉砂沉积,有时因强风暴而成风暴砂层。生物种类和数量多,生物扰动作用强烈。182 78三、滨外陆棚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,水深在 2~ 20200m,主要受海潮汐流和风暴流作用。182 79浅海相沉积特征: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。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。沉积构造 :波痕、交错层理,较深水处为水平层理。常见生物扰动构造、底冲刷、虫孔、虫迹。生物化石 :在较浅水区生物各类和数量众多。182 80四、浅海风暴沉积浅海风暴流是季节性台风或飓风引起的风暴潮引起。182 81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。182 82艾格( 1973)把由风暴流作用形成的一套沉积物组合称为“风暴岩”,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。182 83风暴活动分为高峰期和衰退期两个阶段,不同阶段沉积特征各不相同。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。182 84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182 85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。182 86第七节 半深海、深海沉积环境一、半深海相二、深海相182 87一、半深海相(一)半深海环境的一般特点半深海的位置相当于大陆坡,是浅海与深海环境的过渡区,现代大陆边缘陆棚坡折主要位于 90~180底陆隆下部则可达到 3700m。因缺少阳光,此环境无植物发育,可以出现腹足类、瓣腮类,腕足类等底栖生物,随水深增加逐渐减少以至无。因水动力较微弱,深部水体常常因温度或盐度差异呈现密度分层,形成底部贫氧层,贫氧层的存在有利于有机质的保存并限制生物的生存和扰动。182 88(二)半深海环境的沉积特征陆坡地带的一个最主要特征是由于较陡的坡度而存在较大的 重力势梯度 ,它能使已经沉积的沉积物重新启动并加速而形成 重力流 。滑坡和重力流侵蚀可在大陆坡上形成陡崖和峡谷,使大陆坡变得高低不平,地形复杂。除了重力流的侵蚀和沉积作用以外,海底洋流或等深流也可以搬运粉砂等物质在陆坡或陆隆上堆积;由风、河流、流波浪、潮汐所带来的悬浮物质也是半深海的主要沉积物质。重力流 、 等深流 和 悬浮沉积 是半深海主要沉积类型。有关重力流沉积将在专门一节阐述。下面主要介绍悬浮沉积物等深流沉积。182 1)延伸至大陆坡位置,含大量悬浮物质的河口外淡水沉积;( 2)波浪,潮汐及其主水流使陆棚及陆棚外的细粒沉积物再悬浮;( 3)风携沉积;( 4)细小的生物碎屑;( 5)火山灰及星际尘埃。182 90现代的半深海悬浮沉积具体可以包括:( 1) 蓝色软泥 :以陆缘粉砂质粘土为主;( 2) 红色和黄色软泥 :亦以粉砂质粘土为主,分布于热带、亚热带;( 3) 绿色软泥 :含海绿石的粘土;( 4) 碳酸盐软泥和砂 ;含浮游生物碎屑。( 5) 珊瑚泥和珊瑚砂 :分布于半深海上部;( 6) 火山泥 ;( 7) 冰川海洋沉积 。半深海悬浮沉积在靠近河口陡坡地带最为发育。而在沉积物聚积速率很低处,因浮游生物可形成高有机碳含量和丰富的远洋生物化石。182 发生在半深海地区沿大陆坡等深线流动的远洋底流。从水深超过 500000~700代海洋中等深流的流速一般为 5~20cm/s,有的可达 500m/s。一般地,在深海水道,深海海沟、海槽、洋脊和斜坡等地区流速较高;而在深海盆地及平原内流速则较缓慢。流速较快的等深流具有较强的侵蚀作用,可以形成一系列平行水流方向的 深水海渠 (沈锡昌, 1993)。182 92等深流沉积物质来源: 包括陆缘碎屑、生物碎屑、海底早期沉积物,火山碎屑物质等。结构特征: 颗粒大小为泥 ~细砂,在流速较高的水道和海底峡谷中可出现砂级乃至细砾级的等深流沉积物。分选性中等到较好,与等深流强度、持续时间、物源及生物活动因素有关。沉积构造: 常见的有小型交错层理、透镜状层理、波状层理,由生物碎屑、颗粒组成的定向排列,刻蚀痕,障积痕,叠瓦状的砾石等所表现出的定向构造。生物潜穴和生物扰动构造也相当发育。182 93二、深海相(一)环境特征深海相发育于大洋盆地,水深在 2000均深度 4000m。深海海底阳光已不能到达,生物稀少。现代深海沉积物主要为各种软泥,其中大部分为远洋沉积物,即由繁殖于大洋表层水体中的微小浮游生物的钙质骨骼和硅质骨骼下沉堆积而成的软泥。另一部分是陆源沉积物,及局部化学和生物化学作用形成的锰、铁、磷等沉积物。深海底层温度一般稳定在 1℃ 左右。现代深海中的许多地区存在强烈底流,可以形成波痕、冲刷痕、水流线理、交错层理等。182 94(二)深海环境的沉积特征深海沉积物的主要类型如下。质软泥 、 硅质软泥 ,合称为 生物软泥 ,(生物介壳含量 >50%或 30%),分布面积占世界大洋总面积的 大洋表层的浮游生物是这种沉积物的主要来源。水体环境,介壳产量,溶解效应等因素的控制。钙质软泥在各大洋中分布面积最广,大西洋的 钙质软泥,太平洋仅占 印度洋为 182 要是硅藻和放射虫,与钙质软泥类似,硅质软泥的形成也受水体环境,介壳产量,溶解效应等的控制,不同的是,硅藻喜低温,寒冷海域硅藻的产量比其它水域高些。平洋最多,分布仅次于钙质软泥。深海粘土沉积中生物成因 <25%,粘土矿物达 50~70%,以伊利石为主,次为高岭石和绿泥石,再次为蒙脱石;常见具同心层状的锰结核及宇宙源组分。182 融化使冰川包裹的陆源碎屑落到海底而形成的,亦称 冰海沉积 。主要发生在靠近南北极海域。冰海沉积物有三类:近源块状底碛 位于大陆冰川进入海洋地带,范围窄,无分选,块状构造,无本地生物。冰海混杂的层状冰碛 是冰海沉积主要类型,可有原地埋藏的生物化石,粘土含量高,粗碎屑较少且方位杂乱,无定向性,具有层理。含有冰碛坠石的海相纹层泥 分布在混杂的层状冰碛分布区以外,分布范围广。冰碛石坠落海底,沉积在正常海相沉积物中。注:冰海沉积的范围可以从浅海一直到深海。182 界中酸性岩浆的强烈喷发有关,也多分布于板块碰撞边界附近的海底,其分布范围不仅与物源有关,还与火山喷发高度和对流层下部的风向有关,在风力的作用下,火山灰可以漂落到 4000同的火山灰层,颜色、层理、火山灰层厚度,火山颗粒大小、形状、矿物成分、地球化学特征等方面表现出不同的特征。182 98第八节 重力流沉积一、 沉积物重力流的概念及类型二、 重力流的形成条件三、 重力流的类型四、 浊积岩的特征五、 浊积岩体的分布和形态182 99一、沉积物重力流的概念及类型重力流是指在重力作用下,沿水下斜坡或狭谷流动的、含大量砂泥并呈悬浮状态搬运的 高密度底流 。发生重力流的两个条件是: 斜坡 和 充分的流体 。海洋沉积物重力流的形成、搬运和沉积机理是怎样的?182 100海底狭谷 - 海底扇 - 海底平原 ,是重力流搬运所经的途径,也是不同的沉积场所。182 101一、沉积物重力流的概念及类型根据沉积物颗粒在块体流中的支撑机理,把重力流划分为四种类型: 浊流 、 颗粒流 、液化沉积物流 、 碎屑流 。1、浊流:沉积物颗粒是依靠涡流(湍流)来支撑,呈悬浮状在流体中搬运。2、颗粒流:沉积物颗粒是依靠颗粒间的相互作用来支撑。182 102一、沉积物重力流的概念及类型3、液化沉积物流:沉积物颗粒依靠颗粒之间的流体上溢力来支撑。4、碎屑流:沉积物颗粒主要依靠基质支撑。四种重力流中,浊流分布广泛,而且较为重要,研究也较深入。182 103二、重力流的形成条件重力流沉积物在地层中极为发育,不但出现在深海沉积中,而且还出现在湖泊环境中。重力流的形成条件有三个:( 1)物质来源( 2)触发机制( 3)滞水环境。182 104二、重力流的形成条件( 1)重力流的物质来源来源有多种,但主要为由三角洲前缘、大陆坡等斜坡处尚未完全固结的沉积物,受到地震或构造运动的作用,而发生滑坡与水混合,形成碎屑物质呈悬浮状态的高密度流体。第二,在洪水季节,由河流洪水携带大量悬浮状态的泥砂也可以形成。第三,海底火山喷发形成大量火山碎屑物质,也是重力流的物质来源之一。182 105二、重力流的形成条件( 2)触发机制是形成重力流直接原因地震、山崩等是浊积岩形成的诱因。阵发性湖泊浊积相主要发育在断陷盆地差异运动幅度较大的时期,其形成往往与陡岸斜坡沉积物的滑塌作用有关。( 3)相对静水环境是浊流沉积物保存的前提。深度不是浊流形成的决定因素,只要有一定的物质来源,一定的触发机制,一定的滞水环境,就可以形成浊流沉积。182 106三、重力流形成岩石的类型用不同的划分方法,可以出现不同的岩石类型。其中最有代表性的是典型浊积岩。按形成环境可分为:深海浊积岩、浅海浊积岩和湖泊浊积岩。按浊积岩成分可分为:陆源碎屑浊积岩、碳酸盐浊积岩和火山碎屑浊积岩。根据触发过程可分为:稳定型浊流沉积和阵发型浊流沉积等。182 107四、浊积岩的特征(一)岩石类型最常见的浊积岩,是由陆源的砂、泥及砂石组成的陆源碎屑浊积岩。以浊积砂岩为主。若泥质含量高达 15%以上,即为杂砂岩。其中大多为长石杂砂岩和岩屑杂砂岩。少数浊积岩是由碳酸盐碎屑物质组成,称为钙屑浊积岩。还有海底火山喷发的火山碎屑物质组成的浊积岩,称为火山碎屑浊积岩。182 108四、浊积岩的特征(二)结构浊流主要是以悬浮方式搬运碎屑物质。由于浊流搬运的距离一般不会很远,所以,碎屑的分选性和碎屑的磨圆度都不会太好。分选性和磨圆度,主要取决于物源碎屑特征,搬运过程中不会有太大改变,一般浊积岩的分选性可由很差到较好。182 109四、浊积岩的特征(三)鲍玛序列60年代初期,荷兰学者鲍玛对浊流沉积进行了系统研究,他发现浊流沉积的物质成分和层理构造,在纵向上表现出一定的规律,于是综合总结出来一个理想层序。他认为,一次浊流形成的一个完整的浊积层(即一个韵律)由五段组成:182 110理想的浊流沉积实际工作中,很难遇到如此理想 的剖面。C、 D、 运量较小。A、 运量大。182 111以上序列即为 鲍玛序列 ,是浊积岩的重要特征之一。纵向序列的形成,是浊流沉积作用随着时间的流失,沉积范围不断扩大,能量也不断减弱的结果。实际工作中遇到的剖面,通常是不完整的,这主要与剖面所处的位置、浊流之间的间隔、碎屑物质的总量,以及侵蚀程度的大小有关。四、浊积岩的特征182 112五、浊积岩体的分布和形态浊流所携带的碎屑物质,随着时间的发展,能量的减弱,要依次沉积下来。最先沉积的是粗的砾和砂,还有重矿物,沉积范围小,但沉积速度很快,沉积厚度大。粗碎屑和重矿物沉积后,浊流的密度减小了,流速也减慢了,细的泥砂继续向前方扩散,沉积范围扩大,但厚度减薄。最终浊流带来的碎屑物质就会完全沉积下来。182 113五、浊积岩体的分布和形态一次浊流形成的沉积物在平面上的分布和形态182 )特征的综合。沉积相按自然地理条件下分为海相、陆相和海陆过渡相三类,按沉积特征陆相和海相又可进一步划分亚相。洪积相中,常见冲积扇沉积类型:泥石流沉积、辫状河沉积、漫流沉积等。沉积物以粗碎屑为主。物的成熟度很低,常具各种类型的层理,生物化石保存不好,垂向上常为正粒序。岩、粉砂岩为主,可含少量的碳酸盐及膏盐沉积,水平层理发育,生物化石丰富,沉积物围绕湖盆呈环带状分布,由边缘到湖中心分别为滨湖砂砂岩、砂岩、粉砂岩及粘土岩。角洲前缘亚相及前三角洲亚相;三角洲沉积为进积式:其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,是三角洲沉积的重要特征。182 地形上有无障壁可将海岸相分为有障壁沉积亚相和无障壁沉积亚相。沉积物以陆源碎屑为主。质粉砂为主,粗粉砂和细砂为风暴沉积形成。结构成熟度和矿物成熟度均很高。常含海绿石、鲕绿泥石、磷灰石等自生矿物。化石众多。交错层理发育,对称和不对称波痕常见。深流和悬浮沉积是半深海沉积的主要类型。沉积物主要为泥质、浮游生物和碎屑三部分组成,泥质沉积物占比重最大。生物群以腹足类为主。深海沉积物主要为各种软泥,以远洋沉积为主。182 积环境包括哪几方面的内容?相类型包括哪几种?如何与沉积类型对应?泊有哪几种类型?分为哪几类?深海相的沉积有何特征?182 117
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本文标题:第5章 沉积相(删减)
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