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7 陆源碎屑海洋沉积环境和沉积相

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碎屑 海洋 沉积环境 沉积相
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障碍海岸环境(障壁岛据沉积物类型,滨浅海沉积环境可以分为:陆源碎屑滨浅海环境和碳酸盐沉积环境●海洋环境的水深分带(地理分带)滨海(海岸带、滨岸带):浪基面以上(10海(陆架或陆棚):浪基面—200陆斜坡):200000)m 深海(深海平原或大洋盆地):>岸沉积环境概述海洋是地球上最大的沉积场所, 海水的盐度35‰左右,栖、游泳、浮游海洋沉积:碎屑岩、碳酸盐岩、粘土岩、硅质岩、磷质岩、蒸发岩. 蕴涵有丰富的资源:水、动能、限—风暴潮所能波及地区;下限—浪基面(或平均浪基面)特点:海水进退频繁、光线充足(水下)、富氧、生物繁盛、温度和盐度变化较大、沉积作用活跃,因此是一个重要的沉积环境。海岸水动力海岸带水动力作用类型1 波浪:包括正常风成波浪,灾害性风成波浪(风暴浪) 和海啸。2 潮汐:周期性的海面波动。(潮流)3 岸流:包括沿岸流和离岸流(裂流) e ia 高波能和中ia 高波能和中岸环境的水动力类型划分(沉积学划分)海滩(浪控型滨海): 好天气浪基面以上(障碍海岸环境(障壁岛 潮汐、潮坪1 潮坪:指潮汐作用明显、波浪作用微弱的平坦海岸地区;主要分布在海湾、河口湾及障壁沙坝之后;相对于海滩环境,是一种低能环境。2 潮汐:是由于月球和太阳对地球的引力产生的海水周期性升降和涨落的现象。潮汐涨落周期为24h’50’’(1涨1落),高潮和低潮之间相隔12’25’’,称全日潮。如果一个周期内两次涨落,潮差大致相等为半日潮,潮差相差较大为混合潮。3 当地球、月球、太阳处于一直线时,形成大潮;成三角关系时,潮差最小,称小潮。潮流、潮差潮流:潮汐作用引起的海流。在海岸地区,潮流主要在两个相反的方向上变化—往返流;近海和大洋区—方向和速度都有变化—回转流潮汐往返流的流速可以对称/不对称;涨退潮的持续时间也不一定相等,如渤海湾,涨潮5h、流速54cm/s,退潮7h、流速35cm/s;潮差:是影响潮坪特征和沉积的重要因素。可分为:小潮差4m。大洋中部潮差一般很小,约50潮差一般出现于海湾。拿大的芬地湾), 我国钱塘江的潮差> 8m。潮差大通常潮流强, 侵蚀能力强。潮汐作用特点影响潮汐沉积物性质的特点1 双向性(往复流);2 水位有规律变化(时间上有规律,定时涨落);3 水流变化——潮流期和平潮期的变化(运动—停滞交替);4 涨、落潮流速可以对称/不对称潮差与潮坪地貌潮坪海岸亚环境划分1 根据潮位:潮上带、潮间带(10间暴露) 、潮下带2 根据暴露时间:高潮坪、中潮坪(1/2时间暴露)、低潮坪3 根据沉积物性质:泥坪、砂坪、混合坪4 根据气候:干旱潮坪和潮湿潮坪常见的潮汐作用标志羽状交错层理,双粘土层,脉状涉波痕,寄生波痕,气泡砂构造;鸟眼构造;叠层石, 汐束状体和双粘土层 对称型涨落潮流易于形成鱼骨状层理,不对称型涨落潮流易于形成潮汐束状体潮坪环境特有的层理组合高水位时形成大型交错层理退潮时, 随着水位下降, 大沙波露出水面,海水被限制在波谷中平行波脊流动,形成小型水流波痕层理 , , ,,C , 序潮汐层理潮下带砂质沉积为主,潮汐活动纪录非常普遍(羽状交错层理、双粘土层、视“单向”水流构造、潮汐束状体等),浅水底栖生物、遗迹化石发育潮下带为高能带,主要地貌特征——浅滩和潮汐水道潮间带沉积主要为潮汐水道(潮溪、潮沟)之间的平缓开阔地带,泥砂质沉积为主,分为泥坪、混合坪、砂坪;常见指相标志:波痕(水流波痕、干涉波痕、孤立波痕、改造波痕)、潮汐层理、状层理、单粘土层、暴露构造潮间带寄生波痕,半山组,中常混有海相生物碎屑,有时形成贝壳堤或贝壳滩。气候影响明显。在潮湿带有沼泽植物发育,干旱带有盐沼。泥裂、雨痕。潮坪沉积垂向序列砂坪泥坪混合坪潮坪的沉积厚度不能超过潮差的高度。与气候相关的潮坪沉积潮湿气候下的潮坪(上带)沉积:暗色泥质岩,暴露标志发育,均质层理、水平层理,海相化石稀少,可见风暴潮带来的生物化石碎片,植物化石可见干旱气候下的潮坪沉积:以蒸发盐发育为特色,化石极少。(比如一个泥质海岸,里面发育有灰岩)障碍海岸环境(障壁岛障碍海岸环境(障壁岛境划分一般特征沉积特征沉积序列波浪和沿岸流控制,类似海滩潮道潮汐作用控制障泻湖相组:受潮汐作用控制,低能海滩涨潮三角洲退潮三角洲泻湖潮坪沉积特征进积型障壁—岸流将砂迁移,长时间就会形成障壁砂坝。能区:岸沙丘、后滨、前滨、临滨、过渡带、滨外(远滨、浅海)射状水道、席状越岸砂(砂体覆盖于潮坪和泻湖沉积之上)型水流波痕、水流交错层理(双向)、粗砂岩、射状砂体,大型水流波痕、水流交错层理(双向),规模取决于进潮、退潮水流速度、源性质潮上带:暴露标志,砂、泥岩潮间带:潮汐层理,浪成波痕、交错层理、均质层理、砂、泥岩潮下带:浪成波痕、交错层理,平层理、均质层理泥岩沉积作用和沉积序列沉积作用:进积和加积作用为主沉积序列:向上变浅、变粗序列障壁理双向低能,多种相叠置障壁岛滨)浪成层理,半山组,湖南宁远潮汐通道砂岩,半山组,湖南宁远泻湖潮坪,潮汐层理和煤,泥,J, P (天山)天涯海角坪以及障壁7章陆源碎屑浅海环境(一)过渡带沉积(二)浅海陆棚沉积浅海环境概述• 浅海:正常浪基面(附近)以下至水深200棚范围),平均坡度一般只有几分,不超过4°。• 水动力类型:波浪、洋流(离岸流)、潮汐流及密度流(风暴碎屑流)等。在正常情况下,浅海水流速度比较缓慢,对沉积物表面不会产生重大影响。• 正常气候时,开阔、平坦、平静、细粒、悬浮沉积,水平层理,生物丰富,保存完整。(古生物化石多数在浅海保存)• 强风暴时,强波浪能影响到海底,可使沉积物呈悬浮状态向海中搬运几十公里。(一)过渡带沉积• 为临滨与浅海之间的过渡区。• 临滨带与过渡带之间的界线通常以坡度的突变和沉积物面貌来划分。• 临滨带的陡坡向下,坡度变缓时,即进入过渡带。坡度一般只有几分,深度取决于海水能量。过渡带沉积特征:• 沉积物通常为粘土质粉砂和粉砂。在强风暴期,也可沉积砂质层。• 生物的个体和种类极为繁多,生物扰动构造发育,会严重破坏层理构造,形成均质层理。(二)浅海陆棚沉积•海陆棚环境概述• 又称大陆架,是正常浪基面以下向外海与大陆斜坡相接的广阔的浅海沉积地区,水深10度较缓(,一般不超过4°。浅海陆棚沉积环境基本特征• 海底地形:开阔、平坦。有相对隆起的沙坝和浅滩,有相对低洼的沟谷(影响:风暴、海流)。• 水动力:波浪和海流为主,静水低能。)残留沉积• 海侵前,在海岸或陆上形成的沉积物,后来随着海侵沉入海底,并沉积于现代浅海底,未被其它新的沉积物覆盖或改造,仍保持着原来沉积环境下的面貌。如滨外浅水地区出现风成沙丘的残留沉积。• 残留沉积物占浅海沉积的50%(稳定期)按成因分:残留沉积;现代沉积。(2)现代沉积• 是全新世海侵期间形成的沉积物。其特征与其目前所处的沉积环境相一致。如热带浅海形成碳酸盐岩及生物礁沉积。• 可分为碎屑沉积(主要)、生物沉积、火山碎屑沉积及自生矿物沉积。其中,碎屑沉积物主要由粉砂质粘土组成。)沉积物补给的类型和速度:• 河口、冰川、风——粉砂和泥• 潮汐流、风暴回流——粗粒沉积物(从临滨带搬来)• 海进的开始阶段——残留沉积物(2)水动力状况:•潮汐流和风暴流(3)海平面变化:• 水深变化影响海底水动力能量。• 海平面变化还决定大陆侵蚀基准面的变动,从而决定河流供给沉积物的数量和速度。(4)气候:•气候决定风化、侵蚀的类型和速度,从而影响搬运到浅海中的沉积物类型。(6)化学作用:• 自生矿物(海绿石、磷块岩等)的形成过程,在海底胶结和成岩过程中具有重要意义。(5)生物作用:•生物遗体、生物扰动、生物遗迹的大量出现会影响沉积物特征。沉积物类型:粉砂和泥为主,砂少。粉砂多为风暴期形成的,称为“风暴砂层”,呈块状或粒序层理。• 结构:成分成熟度和结构成熟度高,化学胶结,颗粒/杂基比值高。• 沉积构造:水平层理、小型交错层理、可发育丘状交错层理(浅海陆棚特有),对称和不对称波痕、冲刷和沟槽充填构造。缺乏暴露标志。• 化石特征:化石丰富、保存完整,上部陆棚浅水盆地内更丰富(底栖和浮游)。生物扰动构造发育。• 自生矿物:海绿石、鲕绿泥石、磷灰岩。琉球列岛浅海形上像隆起的圆丘状,向四周缓倾斜。是正常浪基面之下,风暴浪基面之上的陆棚地区,由风暴浪形成。丘状交错层理A 丘状交错层理浅海沉积暴沉积)在海岸和开阔的浅海陆棚中,台风、飓风引起风暴潮可造成大片海面升高、海面流速增大,波浪传播的深度增加(浪基面下移破坏正常气候条件下形成的沉积物,并堆积形成风暴流沉积(快速、原地整个风暴的分布,与整个大气、洋流是相互联系的。风暴沉积具有很好的古地理、古气候以及沉积环境的意义。(1)形成机理台风、飓风引起风暴潮 冲刷近岸沉积物 向海的密度流(风暴碎屑流,非风暴流) 冲刷海底,形成侵蚀面和冲刷痕。在正常浪基面和风暴浪基面之间,形成丘状交错层理砂岩。密度流流入风暴浪基面之下,形成具有鲍马序列的正常浅海浊积岩强风力 风力减小为什么丘状交错层理只在浅海陆棚有?沉积序列特征:一个风暴沉积层序代表从风暴高峰到风力减弱、流态从高能变为低能条件下的沉积。风暴活动的不同阶段,发生着不同的沉积作用。一次完全的风暴过程可以形成具有一定规律的垂向层序。风暴沉积序列(2)• 风暴沉积层序表现为一个向上变细的旋回,与浊积岩类似。(3)风暴沉积的侧向变化• 沉积物在不同部位有不同的特点。风暴在近岸浅水地带比在深水地带强。所以,风暴岩有近源和远源之分。• 近源风暴沉积粒度较粗,厚度较大,滞留层较发育、粒序层段常以生物碎屑灰岩或砂屑灰岩为主,贝壳层主要是腕足和双壳类,底部侵蚀充填构造发育,并有浅的水道沉积。•远源风暴沉积以细粒沉积物为主,层薄,底界明显,但底部侵蚀构造不发育。原地型砾屑灰岩,呈倒小字形排列远源的异地风暴岩:磨圆较好,基质支撑远源的异地型砾屑灰岩,砾屑成分复杂思考题• 风暴流的沉积特征及其形成环境。(一)半深海和深海环境的地貌特征(二)半深海沉积特征(三)深海沉积特征(四)浊流沉积特征(五)海底扇及其沉积模式第7章陆源碎屑半深海)半深海和深海环境的地貌特征半深海:分布在大陆斜坡地带。水深约200陆斜坡的平均坡度为4°,最大倾角可达20°。最大深度在1400)半深海沉积特征• 水动力:海流、底流、重力流(无波浪作用)• 生物:底栖生物少见(在400更深处以放射虫、有孔虫为主。• 沉积:泥和重力流沉积。陆源泥以悬浮方式搬运,在半深海沉积。重力流(在大陆斜坡的海底峡谷中)沉积是半深海沉积的重要特征,以滑塌沉积为主。–青泥(软泥):还原条件沉积的青灰色或暗灰蓝色–黄泥和红泥:是青泥的变种,仅是陆源供应物不同。–绿泥:与青泥相似,含较多的叶绿色和海绿石。滑塌构造与滑塌沉积岩?滑塌作用形成的构造称为滑塌构造,一般具有宽向斜、窄背斜的形态特征。如果滑塌作用产生的变形已经没有保存这种形态特征,完全成杂乱无章的状态沉积下来,称为滑塌沉积岩。(三)深海沉积特征• 深海沉积物是通过不同的沉积作用形成的,在性质上不均匀。• 水动力条件:洋流流动缓慢,海底温度低,物理风化作用微弱,化学作用也很缓慢,沉积速率很低。• 沉积构造:水平层理、韵律层理、块状层理。• 沉积物:主要有深海软泥(微体生物残骸>30%)和深海粘土(微体生物残骸50%)(四)浊流沉积特征知识回顾• 在重力作用下,沉积物与水高度混合的流体,沿斜坡(水体的底层),作块体运动流体,称为重力流。• 按搬运过程中颗粒的支撑机理和堆积方式,将重力流分为:碎屑流、颗粒流、液化流、浊流。浊积岩的沉积特征•浊积岩:是由浊流作用形成的一种岩石。可以是陆源碎屑浊积岩(主要),也可以是钙屑浊积岩和火山碎屑浊积岩。•典型浊积岩有鲍马序列特征。一个完整的浊积岩序列(一个基本旋回)由5个部分组成典型的远洋生物化石,是浊流之间的间歇期正常深海沉积(背景沉积),有人称其为与个完整的鲍马序列代表了浊流的流动强度和悬浮物沉积速度逐渐减弱的沉积过程,表现为由粗变细的正韵律特征。浊积岩序列实例:有哪几段?• 古生物特征:在浊积岩中有异地带来的浅水化石,如浅水底栖有孔虫、钙藻和大型介壳化石等。浊流作用停息时,深海沉积中含典型的远洋浮游生物,如有孔虫、放射虫等,在层面上有复杂的遗迹化石,如弯曲状、螺旋状、网络状等。• 岩矿特征:深海浊积砂岩的成熟度低。其矿物成分为陆源碎屑,且多为不稳定成分,有时含浅水生物碎屑;分选和磨圆均较差,基质含量一般>15%(基质支撑结构)。风暴流沉积流沉积风暴岩(风暴流沉积)和浊积岩的区别• 二者都是密度流沉积,均形成向上变细的序列。• 风暴流是风暴浪和风暴的退潮流,而浊流只有密度流。区别如下:(五)海底扇及其沉积模式• 海底扇:主要是由浊流和部分滑塌作用在海底峡谷出口处的深海中形成的水下扇形堆积体。海底扇及其沉积模式海底扇的主要岩相类型• 浊流沉积相:• 块状砂岩相:以块状砂岩为主,夹少量页岩。砂岩底部具冲刷构造,递变层理不明显。由液化流或颗粒流形成的。• 具碟状和管状构造的块状砂岩相:特征与块状砂岩相类似,不同的是发育有液化作用形成的碟状构造和管状构造。• 递变层理砾状砂岩相:粒度比浊积岩的A、岩和泥岩很少。底界冲刷面和底痕,递变层理,平行层理。• 颗粒支撑的砾岩相:分为块状混杂砾岩、双向递变砾岩、正递变砾岩和递变 基质支撑的块状混杂砾岩相:在砾石之间含有大量泥和砂的基质,分选性差,无定向组构,形成于水下碎屑流。• 滑塌岩相:具有基质支撑的混杂结构,见有明显的滑塌现象。分为三个部分:扇根(上扇/内扇):种粗碎屑堆积,块状混杂砾岩、双向递变砾岩、递变道两侧天然堤:粉砂和粘土组成的低密度浊积岩。扇中(中扇):网状水道和扇前朵叶的分布区。网状水道:递变层理砾状砂岩、块状砂岩、具碟状构造的块状砂岩;水道外的漫堤:细粒的低密度远洋浊积岩。扇端(下扇/外扇): 平缓,无水道发育。主要是浊积岩,为末梢浊积岩(或称远源浊积岩)。海底扇沉积相模式海底扇的沉积序列反旋回的沉积序列向上变粗、变厚• 重要概念:浊积岩、风暴岩、深海软泥、深海粘土、海底扇。• 思考题:–风暴流的沉积特征及其形成环境。–浊积岩鲍马序列特征及其流体动力机制。–浊积岩与风暴岩的沉积特征有哪些区别?–深海沉积扇(海底扇)的沉积相模式。浅海、半深海滨海•海滩•潮坪•障壁岛海–半深海–深海
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