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什么是沉积相?有哪些分类?识别标志有哪些?(附沉积相标志景观)

2017年07月17日 10:57来源:土流网整理点击量:0

沉积相是反映一定自然环境特征,具有一定岩性和古生物标志的地层单元。从沉积物(岩)的岩性、 结构、 构造和古生物等特征可以判断沉积时的环境和作用过程。因此,它是地貌学研究的重要内容。那么什么是沉积相?有哪些分类?识别标志有哪些?

什么是沉积相——自制

沉积相的概念

“相”这一概念最早由丹麦地质学家斯丹诺(Steno,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(Gressly)开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。

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、pH值、Eh值、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。

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)沉积相分类

陆相组

①残积相是陆相沉积类型之一,是基岩经物理风化和化学风化作用后,残留在原地的风化产物。沿剖面向下,它逐渐过渡为基岩。主要由基岩碎屑及铁质、红土质(铁铝质)、粘土质沉积物组成。无分选性,层理也不清楚;

②坡积—坠积相:坡积相是陆相沉积类型之一,是高地基岩的风化产物,由于雨雪等的作用,借助于重力沿斜坡滚动,堆积在山坡上形成的沉积物。坡积相主要由砂砾岩、粉砂岩等组成,碎屑物分选差,呈棱角状,常具与斜坡平行的层理;

③沙漠(风成)相:沙漠相按成因可划分为岩漠沉积物、戈壁沉积物、风成沙沉积物、旱谷沉积物、沙漠湖及内陆盐碱滩沉积物等。其中风成沙是沙漠环境的最主要沉积物,它的特征是分选好,风成交错层理(巨型板状或槽状交错层理)广泛发育,生物化石稀少(尤其是植物化石),有时在分选差的粗粒砂岩中可找到风棱石;

④冰川相是陆相沉积类型之一,是由冰川作用堆积形成的沉积物,形成于年平均温度很低的地区。它是通过冰川携带各种大小不同的岩石碎屑,如巨砾、砾石、砂、粘土等在冰川运动时或消融时直接堆积而成;

⑤冲积扇相:冲积扇)是发育在山谷出口处,主要由暂时性洪水水流冲刷形成,范围局限、形状近似于圆锥状的山麓粗碎屑堆积物;

⑥河流相:指由陆上河流或其它迳流作用沉积的一套沉积物或沉积岩形成的沉积相;

⑦湖泊相:湖泊是大陆上地形相对低洼和流水汇集的地区根据洪水面、枯水面和浪基面,把湖泊相划分为滨湖亚相、浅湖亚相、半深湖亚相和深湖亚相,平面上它们大致呈环带状分布,另外,还可划分出湖湾亚相;

⑧沼泽相是陆相沉积类型之一,是在沼泽环境形成的沉积物。

过渡相组

①三角洲相:三角洲是海(湖)陆交互地带近河口处,河流携带沉积物倾泻入海(湖)形成的冲击平原,它在平面上呈顶尖朝向陆地的三角沉积体,其上有错综分布向海(湖)三开的分支河道:

②河口湾相:河口湾又称三角港。潮汐作用强烈、海洋动力为主的喇叭形河口。通常分布在海岸沉降带潮汐动力强、河流沙量小的滨海地区。

海相组

①滨岸相:又称海岸相或海滩相,位于潮上至波基面之间,包括无障壁海岸相和障壁型海岸相(障壁岛相、泻湖相、潮坪相等);

②浅海陆棚相:位于波基面以下的陆棚区,向陆方向与滨岸相衔接,向海与半深海相毗邻;

③半深海相:半深海又称次深海,位置和深度相当于大陆坡,是浅海陆棚与深海环境的过渡区;

④深海相:深海分布于深海平原或远洋盆地中,通常是一些较平坦的地区,水深在2000米以下,平均深度4000米。

沉积环境的识别标志

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C-M图。

(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

1.作为海、陆标志的沉积物的微量元素标志,有硼含量、Sr/Ba值、Sr/Ca值、Th/U(钍/铀)值、Mn/Fe值、Cu含量、Ni含量、V含量、Ga含量、Cr含量等。

2.碳氧的同位素的数值变化也能作为环境的标志

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。

代表沉积相标志的地质公园

四川兴文石海国家地质公园

什么是沉积相——自制

地质时代:中奥陶系

地质遗迹:龟裂灰岩、岩溶地貌

地理位置:四川省宜宾市,地处四川盆地南部与云贵高原过渡带

遗迹特征:由四个园区组成,分别为小岩湾园区、僰王山园区、太安石林园区和凌霄城园区。特殊的地理位置、地质构造环境和气候环境条件形成了兴文式岩溶地貌,是国内最早的天坑研究和命名地,也是〝太安式石林地貌景观〞(由中奥陶系龟裂灰岩为成景母岩)最先发现地与命名地。园内保存了距今约4.9-2.5亿年前各时代的碳酸盐岩或含碳酸盐岩地层,地层中含有极其丰富的海相古生物化石和沉积相标志。

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