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沉积相及微相划分

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沉积相 划分
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沉积相及微相划分,2015年3月21日,河流相、冲积扇相、三角洲相、扇三角洲相,目前比较普遍的认识是沉积相应包含沉积环境和沉积特征这两方面的内容,把沉积相理解为沉积环境及在该环境中形成的沉积岩(物)特征的总和。沉积环境是沉积岩特征的决定因素,沉积岩特征是沉积环境的物质表现。沉积岩特征包括:岩性特征(岩石的颜色、物质成分、结构、构造、岩石类型及组合)、古生物特征(生物的种属和生态)以及地球化学特征。 此处涉及另外一个概念,岩相(lithofacies),一定沉积环境中形成的岩石或岩相组合,因此,岩相是构成沉积相的主要组成部分。,沉积相(sedimentary facies)的概念,,,,,相序递变规律(Walther 相律) 1 相序定律: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”,或者说,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断。,2. 相模式(Sedimenary facies model)——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,对沉积相的发育的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 。是某种沉积环境中 各种沉积特征的全面概括。,沃尔索相律示意图,,,,,沉积相的分类,按沉积环境可以划分为三个相组——陆相组、海相组和海陆过渡相组。然后根据次级环境和沉积物特征划分相、亚相、微相。,河流相,河流相,河流类型: 平直河、曲流河、辫状河和网状河,1、曲流河:发育于河流的中、下游,地势平坦地区;,曲流河特点:1)河道较稳定,天然堤发育;2)河道深、弯、坡降小;3)水流缓、水量变化小;4)心滩不发育,边滩、漫滩发育。,辫状河特点:1)河道迁移迅速,稳定性差,时而分叉,时而合并;2)河道浅、宽、直、坡降大, 水流急、水量变化大,沉积物粗、砾砂含量高;3)载荷量大;4)心滩发育、边滩、漫滩、堤岸、决口扇等不发育。,河流相,2、辫状河:发育于河流的中、上游的冲积平原靠山麓带;冲积扇中部;扇三角洲平原。,辫状河沉积模式图,河流相,河流相沉积的一般特征,1、岩石组合1)河流沉积由砾、砂、粉砂和粘土等各类碎屑沉积物组成。2)上游偏粗,下游偏细。砾石成分复杂,有比较多的陆源砾石。3)底部冲刷面、之上的泥砾,是河流相的重要鉴定标志之一。,2、结构 1)河流沉积的分选差到中等,分选系数一般大于1.2,粒度频率曲线常为双峰,正偏态; 2)粒度概率图上、常表现明显两段性,且以跃移总体为特征。,河流相,3、沉积构造 1)层理类型多样,以反映单向水流的大型槽状和板状交错层理为特征,斜层倾角为15°~30°,层系厚度一般为30cm或更薄,一般不超过1m。还有平行层理和上攀波纹状层理,以及包卷层理等。 2)河流中常见流水不对称波痕,有时可见砾石的叠瓦状排列,扁平面倾向上游,倾角10°~30°。 3)河漫沉积可见钙质结核和泥裂,以及碳化植物屑及立生植物根。,4、生物化石 河流相生物化石一般保存不好,通常较难见到动物化石及较完整的植物化石,所见者常是破碎的植物枝、干、叶,在时代较新的河流相地层中可见到脊椎动物化石。,河流相沉积的一般特征,河流相,河流相沉积的一般特征,5、横向和垂向变化在横向上,河流相相变较快,砂岩多呈透镜状;垂向上常出现自下而上由粗变细的间断性岩性正韵律,每个韵律底部发育有明显的底冲刷现象。,6、相组合 在横向上,河流相向上游方向与山麓-洪积相衔接,向下游方 向上与湖泊、三角洲、海岸相相邻。在垂向上,向上可演变为三角洲相等相类型。,河流相,河流相沉积微相及特征,河床滞留沉积(lag deposit),边滩沉积(point bar),天然堤(natural levee),决口扇(crevasse splay),河漫滩(flood bank),河漫湖泊(flood lake),河漫沼泽(swap),河床亚相,堤岸亚相,河漫亚相(泛滥平原亚相),,,,曲流河微相,泥石流(debris flow),河道间/河间地( interchannel area),废弃河道 (abandoned chan-nel),河床亚相,河道间亚相,,,辫状河微相,辫状河道(braided channel)或心滩,河流相,砾石为主,成分复杂,源区砾石居多,也有河床下部基岩砾石,常叠瓦状定向排列。砾石呈透镜状分布于河床最底部,向上过渡为心滩相和边滩相的下部。与下部为冲刷接触。无层理构造。,河床滞留沉积特点:,河流相,边滩沉积特点:砂岩为主,成分复杂,长石含量高;由下往上出现由粗至细的粒度或岩性韵律。,边滩下部一般为粗、中砂为主,形成于洪水退去时期,位于河水较深处,水流为缓流,出现槽状或板状交错层理;边滩中部或上部,有时在低处或较高处,水体变浅,水流变急,Fr(弗劳德系数)=1,可出现平行层理。平行层理与大型(或小型)槽状交错层理交替出现是边滩层理的组合特征。边滩上部为细砂和粉砂沉积,以小型交错层理和爬升层理为特征,有时有平行层理边滩顶部为泥和粉砂沉积,是洪水期的侧向加积产物,属于河漫滩沉积,河流相,主要由细砂岩、粉砂岩、泥岩组成,沉积物较边滩沉积细,比河漫滩沉积粗。垂向上突出的特点是位于河床沉积之上,细砂、粉砂、泥组成的薄互层。以具有小型波状、交错层理为特征。,天然堤沉积特点:,天然堤层理构造垂向序列,1、无内部构造的砂和粉砂,分选差,偶有波状层理;2、大型交错层理;3、水平层理;、小型波状交错层理;5、叠瓦状波状层理;6、水平层理的粉砂质粘土,天然堤沉积是曲流河顶层的特征性组合,辫状河剖面中天然堤沉积不发育。主要发育在曲流河的凹岸一侧,在凸岸一侧常为边滩的上部或顶部。剖面上呈楔形,远离河床方向厚度变薄,粒度变细,过渡为河漫滩。,天然堤的形成是由于洪水期河水漫过河岸,当河水变浅,留宿降低时,大量河水携带的悬移物质在岸边沉积下来,形成天然堤。,河流相,决口扇沉积物的粒度比河道的细,比天然堤的粗,由细砂、粉砂组成。厚度不大,十几厘米到几米。有小型波状、交错层理和水平层理,冲蚀与充填构造,见植物碎片。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。,决口扇沉积特点:,在高水位时,过量的洪水冲决天然堤,并在堤岸靠平原一侧的斜坡上形成舌形堆积物,称为决口扇,它附属于河床之侧,与天然堤共生。,河流相,河漫滩沉积特点:粉砂、粘土沉积为主。波状层理和洪水层理为主,可见水平层理。具有不对称波痕、干裂、雨痕、植物碎片。,河漫湖泊沉积特点:粘土沉积为主,有粉砂出现是河流相中最细的沉积。,。,河漫沼泽沉积特点:粘土沉积为主,有粉砂出现,具泥炭沉积。,河漫沉积整体表现出如下特征 1)沉积类型简单:为粉砂岩和粘土岩为主; 2)粒度细:粒度是河流沉积中最细的; 3)层理类型单调:主要为波状层理和水平层理; 4: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。,心滩沉积特点:心滩沉积是辫状河的典型特征,心滩沉积比边滩沉积粗,宽度变化大,河流相,砂岩为主,具由下往上粒度变细的垂向层序,底冲刷构造极发育,层理类型多—从大型交错层理到小型交错层理、叠瓦式波状层理及水平层理,叠加的河道充填(无粗砂),叠加的河道充填(含粗砂),辫状河沉积模式,叠加的砂坝(含粗砂),单一砂坝(含粗砂),河流相,河流沉积的“二元结构” 是河流相沉积的重要特征,在河流相的垂向剖面中,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、砂岩(边滩或心滩)组成,也称为底层沉积; 剖面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”。,在一个地区河流沉积剖面上,若二元结构重复出现,就可形成河流沉积相的间断性正旋回,岩性上出现间断性粒度正韵律,每一个旋回即由一个二元结构所组成,通常也称为河流沉积的一个“阶”。河流沉积的多阶性有两种成因: ①由区域性地壳振荡运动所造成,称为构造多阶,其特征是分布范围广,具区域性,韵律和旋回性明显,最底部具明显的冲刷侵蚀界面,韵律间自下而上无粒度由粗变细的总趋势; ②由于河床在河谷中侧向迁移的结果,称为迁移多阶,其特点是分布范围相对较小,横向较易变化,韵律间自下而上粒度具有由粗变细的总趋势。,河流沉积的另一重要特征:多阶性,① 冲刷面,滞留沉积(砾石) ② 大型槽状交错层理砂岩 ③ 边滩上部发育小型槽状交错层 理,在边滩中部可发育平行层理 ④ 边滩顶部具有上攀波纹交错层理的粉砂岩 ⑤ 泥岩,具水平层理,常有泥裂、钙质结核及陆生植物的根,河流相,1、曲流河相层序,河流相,①底部为冲刷面、滞留沉积,过渡为砂岩,具不清晰的槽状交错层理,②粗砂岩中有大型槽状交错层理,③中砂岩中有板状交错层理,④细砂岩中有小型槽状交错层理,⑤粉砂岩和泥岩中有水平层理,2、辫状河相层序,,,,,与曲流河相比,辫状河在垂向层序上的特点:1)河流二元结构的底层沉积发育良好、厚度较大,而顶层沉积不发育或厚度较小。2)底层沉积的粒度粗,砂砾岩发育,3)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等。,(扇)三角洲沉积体系,不同沉积体系组合关系图,1、沉积物源及沉积模式分析,各类三角洲沉积模式图,,,,扇三角洲,辫状河平原三角洲,辫状河三角洲,三角洲,不同类型三角洲的比较,洪积扇: 干旱、半干旱气候区出现季节性暴雨时,山区河流携带大量的碎屑物质进入平原,在出口处,碎屑物堆积下来,形成的半圆锥形沉积体。冲积扇: 泛指山区河流携带碎屑物质进入平原,在出口处,碎屑物堆积形成的半圆锥形或扇形沉积体。(没有限定干旱气候),山麓——洪积相,冲积扇的一般特点,1、岩石一般为红色,可见盐类(石膏、方解石)等(干旱气候下) 2、岩石粒度差别大,主要由砂、砾级碎屑物,可有漂 砾级(>64cm)或含有机质的粉砂、泥质物;无海相生物化石 3、层理一般不发育,可见粒序层理和交错层理 4、可划分为扇根、扇中和扇端 亚相,冲积扇,5、物源充足时,形成向上变粗变厚的相序6、平面相组合:物源区残积、坡积物相--扇--沉积区冲积平原或湖海区7、砂体平面上为扇形、横剖面为透镜状,纵剖面为顶面下凹的透镜型,(一)泥石流沉积--冲积扇沉积的主体 泥石流:山区发生的,泥、砂、砾与水混合而成的在重力作用下进行搬运的高密度流体。 泥石流沉积特点:常出现在冲积扇根部。形态为:长舌状。沉积物为: 泥、砾、砂,粗碎屑分布不均,成分复杂;砾石分选、磨圆差; 杂基支撑;沉积体内成层性不明显,多呈块状。,(二)辫状河道沉积辫状河道沉积特点: 出现在冲积扇中部、也可发育在根部;砂体平面形态为辫状,纵剖面为长条形,横剖面为透镜状;沉积物 为:砾砂;具大型斜层理及明显的切割--充填构造,常见洪积层理。,冲积扇沉积微相及特征,冲积扇,(三)片流(漫流)沉积片流(漫流)沉积特点: 分布于扇末端及辫状河道之间, 呈片状,沉积物较细--粉砂或泥 ,具水平层理(四)筛余沉积(筛积)筛余沉积(筛积)特点: 多分布于扇中部,由次棱角状粗块砾石组成;分选较好;粒间主要由砂粒物;颗粒支撑;岩体呈块状,无明显成层界限,冲积扇沉积微相及特征,冲积扇,扇根靠近山口,多为混杂砾岩或含砾泥岩,杂乱块状构造和 洪积层理。由粒级变化而微显平行层理,但无明显层面。 扇中为辫状河发育区,见大型的多层序的交错层理和洪积层 理,砂层厚度变薄。扇端主要为洪水漫沉积的砂、粉砂、泥质沉积物,可见波状水平层理和块状层理,砂层厚度变薄。,三角洲的主要类型 三角洲是河流与海洋(湖泊)相互作用的结果,两者的作用强度不同以及沉积物粗细的差异,就形成了不同类型的三角洲。 Scott and Fisher 等(1969)曾根据河流、潮汐、波浪作用的强弱,将三角洲分为建设性的和破坏性的两种类型。建设性三角洲是在以河流作用为主、泥砂在河口区堆积的速度远大于波浪所能改造的速度的条件下形成的。其特点是增长速度快、沉积厚、面积大、向海突出、砂泥比低。大型河流入海多形成此类三角洲。 当海洋作用增强而超过河流作用时,波浪、潮汐、海流的能量等于或大于河流输入泥砂的能量,河口区形成的泥砂堆积经海洋水动力的改造、加工和破坏,就形成了破坏性三角洲。这类三角洲形成时间短、分布面积小,多为中、小型河流入海所形成。,三角洲,Galloway(1976)根据上述三种作用的相对关系,分析了世界上一些代表性三角洲,提出了三角洲的三端元分类。 三角形三个端元分别代表了以河流、波浪、潮汐作用为主的三角洲类型,分别称为河控三角洲、浪控三角洲和潮控三角洲。前者属于建没性三角洲,后两者属于破坏性三角洲。,三角洲,河流,波浪,潮汐,三角洲的主要类型,三角洲,三角洲的主要类型,根据水动力条件的三角洲分类,三角洲,河流作用和海洋作用与三角洲形态之间的关系,三角洲,三角洲发育过程,Galloway和薛良清合作(1988),建立了一个包括扇三角洲、辫状河三角洲和正常三角洲(曲流河三角洲)在内的三角洲扩展分类。,三角洲,,尽管三角洲的沉积物粒度可粗可细,三角洲中河流、波浪和潮汐相互作用的能量不同,但总的来说,一个三角洲可以根据其沉积环境和沉积相特征,被划分成三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲三个亚相及多个微相 :,三角洲,1.河控三角洲形态 河控三角洲是在河流输入泥砂量大,波浪、潮汐作用微弱,河流的建设作用远远超过波浪、潮汐破坏作用的条件下形成的。按照三角洲的形态,可进一步可分为鸟足状三角洲和朵状三角洲两种类型。(1)鸟足状三角洲 是以河流作用为主的极端类型,是最典型的高建设性三角洲。 (2)朵状三角洲 朵状三角洲形态呈向海突出的半圆状或朵状,与鸟足状三角洲相比,此类三角洲在形成时泥砂输入量相对较少,砂泥比值较高,波浪作用有所增强,但河流输入沉积物的数量仍高于波浪和潮汐作用改造的能力。,河控三角洲,河控三角洲,河控三角洲立体模式,河控三角洲,鸟足状三角洲沉积模式,河控三角洲,密西西比河朵状三角洲(据斯考特,1969),三角洲沉积亚相特征 根据沉积环境和沉积特征,可将三角洲相分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲三个亚相 三角洲平原亚相 为三角洲沉积的陆上部分,其范围包括从河流大量分叉位置至海平面以上的广大河口和与河流有关的沉积体系在海滨区的延伸。三角洲平原的沉积环境和沉积特征与河流相有较多的共同之处,在一定程度上为河流相的缩影。岩体呈透镜状,横向变化大。分支河道和沼泽沉积构成该亚相的主体,这是与一般河流的重要区别。 岩性:主要为砂岩、粉砂岩、泥岩(包括泥炭、褐煤等)。砂质沉积与泥炭、褐煤共生是该亚相的重要特征。 层理和构造:层理构造复杂,视环境不同而异,见雨痕、干裂、足迹等层面构造。 含有物:生物化石少,且多为淡水动物化石和植物残体。 微相:分流河道、天然堤、决口扇、沼泽、淡水湖泊等几个沉积微相。,河控三角洲,河控三角洲,1) 分流河道微相:其沉积特征与河流体系的河床沉积基本相同,构成了三角洲平原亚相沉积的骨架,可发育边滩或心滩。横剖面呈透镜状,沿河床呈长条状,故又称为河道砂坝。 岩性:以砂质沉积为主,粒度比邻近的微相稍粗,分选差。 垂向:垂向上具下粗上细的间断性正韵律。 构造:常发育板状、槽状交错层理,具有不对称波痕及冲刷一充填构造。 含有物:化石少见,最底部可见植物碎片。2) 天然堤微相:发育在分流河道两侧, 岩性:以细砂和粉砂沉积为主,远离河床沉积物变细,泥质增多。 层理:常见各种波状层理及流水波痕。 含有物:可见铁质结核和碳酸盐结核,少见植物碎片。3)决口扇微相:洪水漫溢河床,冲破天然堤形成决口扇滩,可形成较大面积的席状砂层,但比河床沉积细,与河流相决口扇沉积类似。,河控三角洲,陕北清涧河刘家湾长6-长7三角洲露头剖面实例,4) 沼泽微相:位于三角洲平原分流河道间的低洼地区,其表面接近平均高潮线。沼泽中植物繁茂,排水不良,为一停滞的还原环境。 岩性:深色有机质粘土、泥炭、褐煤,夹有洪水成因的纹层状粉砂。 含有物:富含保存完好的植物碎片,并含有丰富的黄铁矿自生矿物。当排水通畅时,粘土中的有机质不发育,并可见昆虫、藻类、介形虫、腹足类等化石。 沼泽沉积约占三角洲平原亚相沉积的90%,故有人把分流河道沉积形象地比喻为三角洲平原的“骨架”,把沼泽沉积比喻为三角洲平原的“肉”。广泛而稳定分布的层状有机质沉积可作为三角洲平原地层对比的标志层,根据其分布范围,可圈定三角洲平原的大致轮廓。5) 淡水湖泊微相:三角洲平原亚相的湖泊面积小,水体浅,通常为3~4m。 岩性:主要为暗色有机粘土物质,并夹有泥砂透镜体。 层理:粘土沉积物显示极好的纹理。 含有物:可见黄铁矿、蓝铁矿,但不成结核,多见原地生长的软体动物贝壳。虫孔发育。,河控三角洲,三角洲前缘亚相 三角洲前缘亚相位于三角洲平原外侧的向海方向,处于海平面以下,为河流和海水的剧烈交锋带,沉积作用活跃,是三角洲砂体的主体。 微相:水下分流河道、水下天然堤、分流间湾(静水泥、席状砂、浊流、决口扇)、河口坝、远砂坝、席状砂。1) 水下分流河道微相:水下分流河道为陆上分支河道的水下延伸部分,也称为水下分流河床。在向海延伸过程中,河道加宽,深度减小,分叉增多,流速减缓,堆积速度增大。 岩性:沉积物以砂、粉砂为主,泥质极少。 层理和构造:常发育交错层理、波状层理及冲刷一充填构造,并见有层内变形构造。 外形:垂直流向剖面上呈透镜状,侧向则变为细粒沉积物。,河控三角洲,2) 水下天然堤微相:水下天然堤是陆上天然堤的水下延伸部分,为水下分流河道两侧的砂脊,退潮时可部分地出露水面成为砂坪。 岩性:沉积物为极细的砂和粉砂。粒度概率曲线为单段或两段型,基本上由单一的悬浮总体组成。常具有少量的粘土夹层。 层理:波状层理为主,局部出现流水与波浪共同作用形成的复杂交错层理。 含有物:有时可见植物碎片。3) 分流间湾微相:分流间湾为水下分流河道之间相对凹陷的海湾地区,与海相通。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,称为“泥楔”。 岩性:故支流间湾以粘土沉积为主,含少量粉砂和细砂。 4) 河口坝微相:河口坝位于水下分支河道的河口处,沉积速率最高。海水的冲刷和簸选作用,使泥质沉积物被带走,砂质沉积物被保存下来。 岩性:主要由分选好、质纯净的细砂和粉砂组成。 层理:具较发育的槽状交错层理,中、厚层,可见水流波痕和浪成摆动波痕。,河控三角洲,5) 远砂坝微相:远砂坝位于河口坝前方较远部位,又称为末端砂坝。 岩性:沉积物比河口砂坝细,主要为粉砂,并有少量粘土和细砂 层理和构造:槽状交错层理、包卷层理、水流波痕和浪成波痕以及冲刷一充填构造等。 由粉砂和粘土组成的结构纹层和由植物炭屑构成的颜色纹层在远砂坝微相中也较为特征,向河口方向结构纹层增加,颜色纹层减少;向海方向则相反。 6) 席状砂微相:在海洋作用较强的河口区,河口坝砂受波浪和岸流的淘洗和簸选,并发生侧向迁移,使之呈席状或带状广泛分布于三角洲前缘,形成三角洲前缘席状砂体。 岩性:砂质纯、分选好,细砂粉砂等组成。 层理和构造:广泛发育交错层理,沉积构造与河口坝相同 含有物:生物化石稀少。 变化:砂体向岸方向加厚,向海方向减薄。,河控三角洲,前三角洲亚相 前三角洲亚相位于三角洲前缘的前方,是三角洲沉积最厚的地区。沉积物大部分是在波基面以下深度范围内形成的,主要由暗色粘土和粉砂质粘土组成,可含少量细砂,有时可见海绿石等自生矿物。,河控三角洲,三角洲内部的平面相组合由陆向海依次为三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲。这些亚相在三角洲沉积中处于同一时期的同一沉积界面上。随着三角洲前积式向海推进,早先的沉积界面就成了三角洲前积层的等时线或等时面。每两个等时线间所限制的前积层都包含了同一时期形成的三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲三个不同的亚相,故称为“同期异相”。而在一个大的三角洲沉积中,同一亚相(如前三角洲)乃是不同时期形成的该亚相的叠加,故又称为“同相异期”。 三角洲在平面上依次邻接而出现的相,在垂向上亦依次递变。对河控三角洲来说,由下至上依次为前三角洲泥、三角洲前缘砂和粉砂、三角洲平原分支河道砂和细粒沼泽沉积,大致为下细上粗的反旋回沉积的垂向层序,在层序的上部局部出现三角洲平原分支河道下粗上细的间断性正旋回,顶部出现夹炭质泥岩和薄煤层的沼泽沉积。,河控三角洲,平面相组合及垂向层序,三角洲层序,分流河道,分流河口坝,河口坝进积三角洲层序,浪控三角洲沉积特征浪控三角洲的平面形态呈鸟嘴状,故又称为鸟嘴状三角洲。其形成特点是海洋的波浪作用大于河流的作用,只有一条或两条主河道人海,分支河道少而小。河流输入泥砂量不多,而且被波浪作用改造、再分配,在河口两侧形成一系列平行于海岸的海滩、砂嘴、砂坝,并在它们的向陆一侧形成半封闭的泻湖和沼泽,仅只在主河口区才有较多的砂质堆积,形成突出于河口的鸟嘴状形态。法国的罗纳河、埃及的尼罗河、意大利的波河形成的三角洲以及巴西圣弗兰西斯科河三角洲都属于此类型。,浪控三角洲,浪控三角洲,浪控三角洲河口坝的分布模式(L.D. Wright,1997),浪控三角洲平原的沉积特征类似于河控三角洲波浪作用能使大多数供给三角洲前缘的沉积物发生再分配。河口砂坝的形成受到阻碍,三角洲前缘斜坡较陡,进积作用沿整个三角洲前缘发生,而不是集中在一个点上进行。它的进积作用比河控三角洲前缘进积要慢,但对这类三角洲的沉积亚、微相沉积特征还缺乏深入研究。一般来说,浪控三角洲的垂向层序通常仍为下细上粗的反旋回层序,但以具有浪蚀海滩脊序列为特征,而且层序顶部一般都出现三角洲平原的沼泽和分支河道沉积,以此区别于海岸沉积的海滩脊层序。浪控三角洲层序底部是含生物扰动的前三角洲。向上过渡为互层的泥、粉砂和砂的沉积,具有波浪引起的冲刷构造、递变纹理和交错纹理,最后演变成具平行低角度纹理的、分选好的高能海滩砂以及沼泽沉积。,浪控三角洲,潮控三角洲沉积特征 河流流人三角港或其他形状的港湾,由于潮汐作用远大于河流作用,在港湾中堆积的泥砂受潮汐作用的强烈破坏和改造,仅形成小型三角洲。其外形受港湾控制,故又称为港湾型三角洲,属于破坏性三角洲的一种类型。这类三角洲在河口区或其前缘向海方向,常发育因潮汐作用而形成的呈裂,潮控三角洲,指状散射且断续分布的潮汐砂坝。这一特征是区别其他类型三角洲的重要标志。澳大利亚北部的巴布亚湾三角洲就是这类三角洲的典型例子。此外,我国的珠江、鸭绿江、辽河三角洲,越南的湄公河, 缅甸的伊洛瓦底江三角洲亦属于此类型。,潮控三角洲一般发育于中高潮差、低波浪能量、低沿岸流的盆地狭窄地区。指状河道砂向滨外过渡为长条状潮流脊状砂。在具有中高潮差的地区,潮流在涨潮时侵入分流河道,溢漫河岸,淹没附近的分流间地区。在潮汐平静时期,这些潮水就暂时积蓄起来,然后在退潮时退出去。因此在潮控三角洲平原分流河道的下游以潮流为主,而在分流间地区则以潮间坪沉积为特征。 在潮控三角洲前缘斜坡沉积区,存在着许多从分流河口呈放射状分布的、长几公里的潮流砂脊,砂脊之间的潮道里有许多浅滩和河心岛。三角洲前积作用形成了一个下细上粗的反旋回垂向层序。层序下部主要是以潮汐砂脊为特征的三角洲前缘进积作用产生的向上变粗的层序,上部主要为三角洲平原的潮坪和潮道沉积,其顶部常发育沼泽和分支河道沉积,以此区别于潮坪和河口湾沉积。有关潮控三角洲的垂向层序,研究得很不够,目前仍处于资料积累阶段,尚未总结和归纳出一个比较成熟的理想垂向模式,上述层序仅是概括性的。,潮控三角洲,辫状河三角洲的分布较扇三角洲更为普遍,但其形成仍然象扇三惫洲一样,需要在特定的地形和气候条件;并与源区保持一定的距离的条件下才能发育。 扇三角洲往往形成在盆地断陷边界地带,辫状河三角洲往往发育在坳陷盆地徒坡边界地带,而曲流河三角洲往往形成在坳陷盆地缓坡边界地带。 只有盆地坳陷较陡边界最有利于辫状河三角洲发育。这是因为较陡的盆地坳陷边界地带地形坡降大,易于辫状河人湖后形成独具特色的沉积体;随着进入盆地的沉积物数量的增加,辫状河三角洲的向前推进,冲积平原必然向盆地方向扩展,冲积平原沿陡倾的盆地边缘向盆地内进积,盆地的依次被充填表明沉积速率大于盆地沉降速率。,辫状河三角洲,古气候条件决定了一定区域的降水量、水系的特征、风化的强度以及碎屑物的供应,其对湖泊辫状河三角洲的影响尤为重要。 干旱气候向潮湿气候转化会引起沉积物数量的增加,从而引起扇三角洲沉积向辫状河三角洲沉积转化。因此最适合辫状河三角洲形成的古气候是半干旱一半潮湿气候。在这种气候条件下,有一定的降水量,可形成稳定的水系,同时物理风化亦较为强烈,可有大量的碎盾物供应。此外,海平面的升降也会影响三角洲沉积类型的变化。一般认为,扇三角洲沉积与海平面快速上升有关,而辫状河三角洲沉积仅见于海平面上升减缓的时期。,辫状河三角洲,辫状河三角洲,(1)辫状河三角洲平原辫状河三角洲平原主要包括辫状河道、泛滥平原及沼泽微相,并以辫状河道最具代表性。辫状河道由颗粒支撑的砂、砾岩组成,碎屑颗粒一般为次棱角-次圆状,分选中等,填隙物以泥质为主。测井曲线表现为较高的视电阻率,呈齿状或尖峰状起伏,自然电位曲线一般呈箱形或波状起伏。泛滥平原主要为泥岩夹粉-细砂岩,而沼泽微相主要由煤层、碳质泥岩夹粉砂岩组成。主要以水平层理和波状层理为特征。古植物化石丰富。,辫状河三角洲,(2)辫状河三角洲前缘①水下分流河道②水下河道间③河口砂坝④席状砂(3)前辫状河三角洲沉积物粒度较细,多为灰、灰绿、深灰色泥岩、粉砂质泥岩夹粉-细砂岩组成,在剖面上为砂泥岩薄互层。水平层理、块状层理及沙纹交错层理发育。,①水下分流河道---系平原辫状河道入湖后在水下的延续部分,它在辫状河三角洲中所占的厚度是最大的。岩性一般较粗,以砂岩和砂砾岩为主。从剖面上看,水下分流河道大都从冲刷面开始。向上依次为具层理构造的砂、砾岩,顶部为薄层状泥质粉砂岩。河道砂频繁交互,形成多层楼式的正韵律的砂、砾岩组成的叠合砂岩。②水下河道间---主要为灰、灰绿色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹薄层状砂岩。块状层理、小型交错层理及波状层理发育。由于水下分流河道冲刷力强,改道频繁,一旦发生改道,这些沉积物就被冲刷减薄,甚至全被冲刷掉,因此常以碎屑岩夹层的形式出现。③河口砂坝---岩性为分选、磨圆较好的细砂岩、中砂岩,偶含泥砾。具板状、楔状及槽状交错层理。与下伏席状砂沉积过渡,并一起构成明显的反韵律,电测曲线形态呈漏斗型。④席状砂---岩性一般为分选相对较好的细砂岩、粉砂岩与泥岩互层。波状层理、小型交错层理及水平层理发育。一般与前辫状河三角洲沉积物呈薄互层。,辫状河三角洲,辫状河三角洲前缘微相,1.岩石类型单一三角洲沉积以砂岩、粉砂岩、粘土岩为主,在三角洲平原沉积中常见有暗色有机质沉积,如泥炭或薄煤层等。无或极少砾岩和化学岩,这是与河流相和湖泊相区别之一。碎屑岩的成分成熟度和结构成熟度比河流相高。2.粒度分布特征由陆、向海方向,三角洲砂岩中的碎屑粒度和分选有变细、变好的总趋势。在C—M图上,三角洲前缘具有Q只和RS段,其中以RS段最发育,反映以悬浮搬运为主,滚动搬运较少。在概率图上,远砂坝沉积的粒度分布主要由细粒的单一悬浮总体组成;河口砂坝沉积发育粒度过渡带,其中以跳跃总体力主,其粒度区间为(2~3.5)φ,分选好(如图20—20所示),反映水流作用不很强,而且有一定的波浪改造作用。,三角洲,三角洲鉴别标志,3.多种沉积构造河流中沉积作用和海洋波浪、潮汐作用形成的各种构造同时发育。如流水波痕、浪成波痕、板状和槽状交错层理,泥岩中发育水平层理。此外还发育有波状层理、透镜状层理、包卷层理、冲刷—充填构造、变形构造、生物扰动构造等。4.生物化石混生海生和陆生生物化石的混生现象是三角洲沉积的又一重要特征,这表明三角洲形成时正常盐度、半咸水和淡水环境皆有发育。5.反旋回沉积层序三角洲沉积在垂向上出现下细上粗的反旋回层序。在层序顶部三角洲平原分支河道沉积为下粗上细的正旋回,它反映三角洲在横向上的相序递变,这与河流相沉积的间断性正旋回有显著的不同 .6.朵状砂体形态砂体形态在平面上呈朵状或指状,垂直或斜交海岸分布,剖面上呈发散的扫帚状,向前三角洲方向插入泥质沉积之中。,三角洲,三角洲鉴别标志,扇三角洲,概念Holmes(1965)、Megowen(1970)将扇三角洲定义为:“由相邻高地进积到安静水体中的冲积扇”。,Nemec, Stell(1988)在《扇三角洲:沉积学和构造背景》中定义为:扇三角洲是由冲积扇提供物源,主要发育于水下或完全发育于水下的楔形沉积体。,扇三角洲要素:近源短程河流供给;直接与冲积扇过渡;水上部分为冲积扇,水下部分为扇三角洲。,(1)单个的扇三角洲的陆上部分一般比较小,通常在几十平方千米左右,平面形态多为扇形。(2)扇三角洲沉积体向陆方向通常都以断层为界,其近源沉积物(扇根)常以角度不整合超覆在古老的基岩地层上,(3)扇三角洲的组成均为砾石、含砾砂和砂等粗碎屑沉积物,成分和结构成熟度均比较低,反映其距物源区比较近,搬运距离短,沉积迅速的特点。(4)扇三角洲沉积体几何形态和粒度变化一般为楔形,从山前向盆地(海或湖)方向变薄变细,逐渐过渡为盆地相而消失;(5)单个扇三角洲的垂直层序一般呈向上变粗的特点;(6)扇三角洲层序的厚度和延展范围受边缘断裂差异升降幅度控制。单个扇三角洲沉积层序厚可达几十米,而发育在板块边缘经历很长时期的扇三角洲层序可厚达几千米,延长几十千米。,扇三角洲,扇三角洲沉积特征:,1、沉积作用(Sedimentation processes)洪水水流(Flood water deposition)1)水道沉积:块状层理、不明显交错层理、平行层理、递变层理砂砾岩,与冲积扇上的辫状水道沉积类似;2)河口坝沉积:交错层理、平行层理与变形构造砂岩;3)片流沉积:平行层理砂岩、粉砂岩。重力流(Gravity flow deposition)1)水上泥石流与水下碎屑流沉积:混杂堆积的副砾岩,水上部分与杂色泥岩互层,水下部分与灰色泥岩互层;2)洪水浊流与滑塌浊流沉积,块状—递变层理的砂砾岩、砂岩。一般近源部分发育泥石流和碎屑流沉积,远源部分发育洪水浊流沉积,扇三角洲前缘发育滑塌浊流沉积。,沉积作用与沉积相,扇三角洲,扇三角洲的水动力特征,波浪与潮汐(Wave and tide deposition): 波浪与潮汐作用在湖盆中不明显,在海盆中作用明显,形成沿岸沙坝和潮汐沙脊。,扇三角洲,湖泊扇三角洲主要以洪水性沉积为主,兼具牵引流、碎屑流、漫流沉积。因沉积迅速,辫状水道多变;同时由于沉积快,河口坝的反旋回特征。,扇三角洲,2、相分布( Facies distribution),扇三角洲平原(Fandelta plain),扇三角洲前缘(Fandelta front),前扇三角洲(Pro-fandelta),扇三角洲相,扇三角洲平原亚相,,扇三角洲前缘亚相,前扇三角洲亚相,,辫状河道,河道间,,水下分流河道,席状砂,扇三角洲平原,泥石流,重力砂坝,远砂坝,间湾,浊流,重力河道,扇三角洲平原,扇三角洲平原相特征微相:泥石流、辫状河道、河道间,辫状河沉积为主,常包含泥石流沉积。沉积物:砂砾岩夹杂色泥岩结构, 成熟度低。构造:较大型板、槽状交错层理,平行、块状层理,成层性差。,1. 重力流沉积(泥石流) 重力流沉积以极差的分选和磨圆,以及杂基支撑的块状构造为特征,其空间形态为具陡边缘的舌状体。底部冲刷面,砾石的叠瓦状构造、冲刷充填交错层理以及正递变粒序是其特征构造。河道可以是单个的,也可以是多个透镜体的有序叠置。平面上通常向盆地方向分叉。,水退型扇三角洲,扇三角洲平原,2、辫状河道 它有时可以控制几乎整个扇三角洲平原,其纵向坝和横向坝较发育。底部冲刷面,砾石的叠瓦状构造、冲刷充填交错层理以及正递变粒序是其特征构造。河道可以是单个的,也可以是多个透镜体的有序叠置。平面上通常向盆地方向分叉。,3、河道间 河道间沉积包含了越岸沉积和废弃河道、以及该体系废弃阶段出现的泛滥平原及沼泽沉积,河道间占比例较少,通常很薄,呈席状分布。以粒度细、具小型波痕纹理和攀升纹理、并与背景沉积呈互层为特征。,扇三角洲前缘亚相特征 扇三角洲的水下部分,是扇三角洲沉积最活跃的部分微相:重力水道、重力砂坝、远砂坝、席状砂、泥石流、间湾。沉积物:砂砾岩、含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、暗色泥岩构造:波状交错层理、板状交错层理和平行层理,快状—递变层理(重力流沉积),扇三角洲前缘,1、水下分流河道 陆上辫状河道的水下延伸,与水上水道沉积相似,但水下水道与暗色泥岩互层,而水上水道则与杂色泥岩互层,向前变浅、消失,最主要的微相类型。沉积物:砂砾岩、砂岩。结构:较陆上分选好,粒度曲线表现为洪水急流型---正常水流型。构造:板状、槽状交错层理,平行、粒序、块状层理,无暴露构造。垂向:多层叠置的正韵律。,2、重力砂坝(水下分流河口坝) 呈席状分布,厚度多数在1m±。既有牵引流成因,更普遍的是重力流成因,或者二者兼有。它向上与扇三角洲平原碎屑体相连,向盆地中心可过渡为远砂坝沉积。,扇三角洲前缘,沉积物:砂为主,厚度较大,常与灰色泥岩互层。结构:分选较好。构造:平行层理、中小型交错层理、 低角度交错层理、无明显冲刷构造。,3、远砂坝分布和成因与河口坝相同,但单层厚度明显减薄,粒度变细,前缘背景沉积比例增加。此处重力流可演变为浊流。,4、间湾(水下分流河道间)沉积物:灰、灰绿色水平层理泥岩、泥质粉砂岩、页岩,夹薄层砂岩。构造:小型层理、滑塌及变形构造常见。垂向:常被分流河道冲刷。,扇三角洲前缘,5、席状砂分布在扇三角洲的最前沿,呈面状分布,单层厚度薄,粒度细,以粉砂岩、泥质粉砂岩为主。,6、浅水重力流沉积(重力河道、浊流)当大规模的高密度流体注入蓄水盆地时,可以在水下形成重力流的沉积夹层,厚度可以达几米~几十米。浅水重力流按其成因可分为两类,即洪水性水下重力流和滑塌性水下重力流,二者在沉积物粒度、沉积构造和内部构成上都有明显区别(李思田等,1988)。,扇三角洲层序,控制扇三角洲层序发育的因素很多,其直接因素包括:沉积速率(沉积因素),沉降速率(构造因素)与海(湖)平面变化(气候因素)。沉降速率与海(湖)平面变化控制沉积盆地的容纳空间,而沉积速率则影响盆地的充满程度、沉积物组成与厚度等。 如果盆地沉降与水面变化所提供的容纳空间超过沉积作用所占据的空间,则扇三角洲向物源方向退却,形成正旋回序列;如果盆地沉降与水面变化所提供的容纳空间小于沉积作用所占据的空间,则扇三角洲向盆地内部进积,形成反旋回序列。如果盆地沉降与水面变化所提供的容纳空间等于沉积作用所占据的空间,则扇三角洲形成加积型沉积序列。,一个完整的建设型扇三角洲沉积层序自下而上为:前扇三角洲泥岩-扇三角洲前缘末端席状粉砂、细砂岩-砂三角洲前缘河道砂岩、含砾砂砾岩和砾状砂岩-扇三角洲平原砂砾岩和砾岩,他们由连续的层序组成。,
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本文标题:沉积相及微相划分
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