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第1章__沉积相的基本概念和分类

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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油区岩相古地理 —— 第 一 章 沉积相的基本概念和分类 第 1页 第 一 章 沉积相的基本概念和分类 第一节 沉积相的概念和分类 一、沉积相( 概念 “相”这一概念最早由丹麦地质学家斯丹诺( 1699)首先引入地质文献。他认为,“相是一定地质历史时期中地表某一部分的全貌”。 1833 年瑞士地质学家格列斯利( 始把相的概念用于沉积岩,他认为“相是沉积物变化的总和,它表现为这种或那种岩性的、地质的或古生物的差异”。由此开始,相的概念逐渐为地质界所接受和引用。 进入 20 世纪以来,相的概念随着沉积学、古地理学的发展而广为流行,不少学者对它进行 了详尽的论述,当然各有看法。总的来说,有三种主要观点。一是“相是地层”的观点,把相简单地看作“地层”的横向变化;另一观点是把相理解为“环境”的同义语,即认为“相就是环境”。另外还有人认为“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”,即把相看作沉积物(岩)形成条件的物质表现。 上述观点是对沉积相概念的不同理解。油气及其它矿产资源勘探事业的发展,促进了对沉积相的研究,使人们对这一概念的理解更加深入和准确。目前,较为一致的看法是:相的概念中应包括沉积环境和沉积特征这两方面的内容,而不应把相简单地理解 为环境,更不能把相与地层的概念混淆起来。因此,相的较完整的定义应该是: “沉积环境及在该环境中形成的沉积物(岩)特征的综合”。 这里所说的沉积环境由下面一系列环境条件组成: ①自然地理条件:海、陆、河、湖、沼泽、冰川、沙漠等的分布和地势的高低。 油区岩相古地理 —— 第 一 章 沉积相的基本概念和分类 第 2页 ②气候条件:气候的冷、热、干旱、潮湿。 ③构造条件:大地构造背景及沉积盆地的隆起与坳陷。 ④沉积介质的物理条件:介质的性质(水、大气、冰川、清水、混水、浊流)、流动方式、能量大小以及水介质的温度和深度。 ⑤沉积介质的化学条件:水体的化学成分、 、 、含盐度等 。 上述条件的综合就构成了沉积环境。 相的概念中所指的沉积岩特征包括: ①岩性特征:岩石的颜色、物质成分、结构、构造、岩石类型与组合。 ②古生物特征:生物的种属和生态。 ③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,通常称为相标志 。 综上所述,沉积环境是形成沉积岩特征的决定因素,沉积特征则是沉积环境的物质表现。换句话说,前者是形成后者的基本原因,后者是前者发展变化的必然结果。这就是相的概念中沉积环境和沉积岩特征的辩证关系。 在沉积学中,沉积相简称为“相”。但与相的概念同时存在的还有“岩 相”—— 指一定沉积环境中形成的岩石;“生物相” —— 指一定的古生物组合;“电相” —— 指沉积环境特征的电性表现。为了突出沉积环境中的古地理条件和沉积物特征中的岩性特征,通常把“岩相”和“古地理”这两个术语联系在一起,它们表达了沉积相中最重要最本质的内容。 二、沉积环境和沉积相的分类 (一)沉积环境的类型 主要根据 自然地理区划和地貌景观 来划分 沉积环境 的类型,按照大的自然地理区划,可分为大 陆、海陆过渡和海洋三大环境组 ,然后根据地貌景观划分次一级环境,依地貌的变化还可进一步细分为更次级的环境。同时,根据研究需要,分出 陆源碎屑沉积环境和碳酸盐沉积环境。这样,环境的分类油区岩相古地理 —— 第 一 章 沉积相的基本概念和分类 第 3页 共有四级,即 环境组、环境、亚环境和微环境 ,对应的沉积相分级也有四级,即 相组、相、亚相、微相。 现在的趋势是沉积相分类术语与沉积环境分类术语逐渐趋于一致,如河流环境及其中形成的沉积物称为河流相,海岸环境及其中形成的沉积物称为滨岸相。 (二)沉积相的分类 相(环境)组 相(环境) 大陆相(环境)组 残积相(环境) 坡积相(环境) 沙漠相(环境) 冰川相(环境) 冲积扇相(环境)√ 河流相(环境)√ 湖泊相(环境)√ 沼泽相(环境) 海陆过渡相(环境)组 三角 洲相(环境)√ 滨岸相(环境)√ 潮坪相(环境)√ 障壁岛相(环境)√ 海洋相(环境)组 浅海陆棚相(环境)√ 半深海相(环境)√ 深海相(环境)√ 生物礁相(环境)√ 在课堂上我们只学习其中与油气关系密切的相。 三、相序递变规律和相模式 (一)相序递变规律 在一个连续地层剖面中出现的沉积相的排列称为“相序” ,它反映了某地质时期内该地沉积环境的变化过程。 油区岩相古地理 —— 第 一 章 沉积相的基本概念和分类 第 4页 沉积相 在 时间和空间 上 发展变化的有序性 称为“ 相序递变 ”。 沃尔索( 894)最早认识到这种有序性。提出 了 “相序递变规律”简“相律” 。相律指出,“只有那些没有沉积间断的,现在能看到的相互邻接的相和相区,才能(在垂向上)重叠在一起”。换句话说,只有在 横向上成因相近 并且 紧密相邻 而发育着的相,才能 在垂向上依次出现而没有间断 。这也称为 “沃尔索相律” 。 (二)相模式 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,从大量的研究实例中,对沉积相的发育和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, 称为“相模式”。 相模式和相标志是恢复和再现沉积环境的两把钥匙 。 沃 克( 976)认为,标准相模式应起到以下四个方面的作用: ( 1)从比较的目的来说,它必须起到一个标准的作用。 ( 2)对于进一步观察来说,它必须起到提纲和指南的作用。 ( 3)对于新的研究地区来说,它必须起到预测的作用。 ( 4)对于所代表的环境或系统的水动力学解释来说,它必须起到一个基础的作用。 相模式可以由图解表示,称为 相模式图 。表示方法一般为平面图、立体图,有时也可用剖面图表示, 也有人将 沉积环境中理想的 垂向沉积层序称为相模式 。 在沉积相研究中,对某一地区的研究结果也常归纳为一个相模式形象地表现 出来。这种相模式称为地区性相模式。地区性相模式虽没有标准相模式油区岩相古地理 —— 第 一 章 沉积相的基本概念和分类 第 5页 的权威性和普遍代表性,但却是再现局部地区沉积环境的重要手段。 第二节 古环境判断 一、“将今论古”的现实主义原则和比较地质学研究方法 沉积相研究是一项综合工作,它涉及到许多学科,包括岩石学、沉积学、构造地质学、测井地质学、地震地质学、层序地层学等。其 基本方法 是通过对沉积岩中那些能够指示环境条件的 成因标志进行综合分析 , 与 以现代沉积学研究为基础建立的 沉积环境模式进行对比 , 重建或恢复古代沉积环境 。 上述方法包括两方面内容: 一是对沉积岩的物理、化学和 生物学方面的成因标志进行综合分析。 二是研究沉积环境中沉积作用与沉积物的各种特征之间的关系。 将这 两方面的研究进行对比 ,即是 “将今论古”的现实主义原则 和 比较地质学的研究方法 。 二、沉积环境的识别标志 上一节已经学过, 相标志 是指 沉积岩 所具有的那些能 反映其沉积环境、沉积过程的各种特征 ,主要是 岩性特征、古生物特征和地球化学特征 等。 按照目前的研究水平和实际需要,可以把相标志归纳为以下诸方面。 (一)岩石类型(成分)和结构 有些岩石是在特定环境下形成的,具有恢复古环境的意义。如大多数碳酸盐岩是海洋环境成因,大多数碎 屑岩为大陆成因等。 岩石结构标志 包括碎屑的粒度、形态和表面特征等,利用粒度分析判别沉积环境的方法很多,比较有效又常用的是 粒度概率累积曲线和 。 (二)岩石的矿物标志 在海洋沉积物中有些自生矿物能够作为海洋环境的标志。如鲕绿泥石和油区岩相古地理 —— 第 一 章 沉积相的基本概念和分类 第 6页 海绿石不仅可以指示海洋环境,而且可以判断水深和温度。鲕绿泥石产于热带地区水深 9~ 15m 的浅海中,称为“暖水矿物”。海绿石则在 30~ 750m 深的海洋中比较丰富,称为“冷水矿物”,它在温带海域中出现在水较浅的地带。 (三)岩石的沉积构造标志 无机成因沉积构造中由物理因素造成的沉积构 造是判断沉积环境的重要标志。 如在大陆及海陆过渡环境中多出现高角度交错层理、槽状交错层理、水流波痕、干裂、雨痕等;在浅海及深海环境多出现低角度交错层理和丘状交错层理、水平层理、粒序层理、块状层理等。当然只靠单一无机成因沉积构造是远不够的。生物成因构造大多数可作为海陆环境的识别标志,尤其以遗迹化石最有意义。各种生物的生活都有较严格的环境条件,它们的遗迹也就能反映较狭窄的环境范围。所以常用生物遗迹作神圣环境的标志。(图:遗迹相) (四)古生物(生物化石)标志 生物的分布受含盐度的严格控制,所以绝大多数生物化石是 判别海洋环境与大陆环境的有利证据。 由于生物的耐盐性和生活环境、生活行为有继承性,所以可以用现代生物组合的耐盐性,现代生物的活动痕迹与古代生物相比,以区别环境。 (五)岩石的地球化学标志 标志的沉积物的微量元素标志,有硼含量、 a 值、 a 值、(钍 /铀)值、 e 值、 量、 量、 V 含量、 量、 量等。 由于地球化学特征在沉积物成岩作用中会发生变化,因而使用它们作为环境标志时必须慎重,通常只将其作为次要的参考标志 ,而不作为确切的判油区岩相古地理 —— 第 一 章 沉积相的基本概念和分类 第 7页 别标志。 (六)岩石的几何形态 不同成因的沉积物(岩)集合形态不同,如河流相的透镜状砂体、冲积扇相的扇形堆积体等。 (七)岩石的纵向序列,即相序 不同环境形成的相序有所不同,电性的三角洲相相序是向上变粗的反旋回相序,而河流相则为向上变细的正旋回相序。 (八)岩石的电性 这涉及到测井地质学的内容,不同的沉积亚相、微相,其测井曲线组合形态不同,可以作为判别古环境的辅助标志,也是无岩心井间对比的重要标志。 (九)岩石的地震地层学反映 不同成因的沉积体有不同的地震反射特征,从外形到内部反射结构都可作为判别标志,如典型的湖底扇相其外形为丘形,透镜形,内部为杂乱反射结构。 由上述分析我们可以看出,对各种相标志的研究是沉积相研究的核心内容。
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