巖相古地理復習

1、巖相古地理復習資料物質(zhì)沉積時的自然地理環(huán)境，稱之為沉積環(huán)境?！跋唷崩斫鉃椤俺练e環(huán)境的古代產(chǎn)物”也就是說“環(huán)境中的物質(zhì)表現(xiàn)”如生物學的綜合表現(xiàn)即“生物相”，在巖性方面的綜合表現(xiàn)即“巖相” 。層流的定義：流體的各部分沿著與流體邊界相一致的面彼此滑過的流體。紊流的定義：流體出現(xiàn)復雜的流動路線，典型的是曲線狀的以及螺旋狀的流動路線的流體。（1）牽引流（牛頓流體） 既有推移，又有懸浮方式搬運。牽引流體的搬運力表現(xiàn)為： 流體作用與沉積物上的推力（牽引力），推力的大小取決于流體的流速。  沉積物的負荷力（載荷力），負荷力的大小取決于流量。 以下為沉積層的各種特征： 成分：碎屑成分、填隙物

2、及成巖物質(zhì)等； 結構：成分的形態(tài)等巖石的微觀特征； 構造：顏色、層理和層面等巖石的宏觀特征； 生物：種類及習性； 定向性：特定的力學性質(zhì)作用產(chǎn)物； 層序：形成、產(chǎn)出、演化和時間； 砂體的形態(tài)：大小等空間展布幾何外形； 剖面結構；宏觀展布及韻律性；沉積巖中礦物成分（指巖屑和準成巖期的自生礦物） ，主要確定巖石類型、成因及沉積巖環(huán)境或古地理方面的某些特點。因此，礦物成分是一種重要的巖石成因及相標志。 下面重點介紹幾種主要的成分的特點： 1.巖屑：巖屑在沉積巖中的含量、種類及粒度是變化極大，這是因為取決于陸源區(qū)性質(zhì)，遠近和母巖本身的結構等。它反映物源區(qū)和沉積區(qū)的古地貌，古沉積環(huán)境的重要標志之一。 巖

3、屑在沉積和成巖作用中非常不穩(wěn)定，特別是在成巖作用中次生變化現(xiàn)象明顯。2.石英：石英的標性特征如包裹體，消光類型，顏色，微量元素，形狀，圓度和表面結構特征等都具有環(huán)境及成因意義。對石英碎屑中的包裹體研究?？勺魑镌礃酥镜闹匾罁?jù)，如火成巖中的石英常具有針狀包裹體（來自花崗巖類的針狀金紅石），變質(zhì)巖中的石英一般具有等軸狀自形晶的礦物包裹體。含綠泥石的石英（乳白色），則幾乎來源于熱液脈。 石英的表面特征分析對古環(huán)境的判別有著重要的意義，如石英表面毛玻璃化（風成），擦痕（冰川）等。3.長石：長石是易風化，分解，故可作為砂巖成分成熟度的標志，長石具有解理，比石英更易碎裂成小塊。故沿岸搬運比河流搬運更易減小

4、它的含量。影響長石含量的因素有： 鉀長石和斜長石抗風化能力強，故沉積巖中含量比其它長石多。 長石的環(huán)帶構造，如火山巖的長石具有一種由交替消光的環(huán)帶，而巖漿巖的斜長石具有正常的環(huán)帶，變質(zhì)巖中幾乎沒有環(huán)帶長石。 沉積巖中的長石沉積過程，并不損失其放射性氬元素，故可用K-Ar法確定年齡，推斷母巖的情況。判斷沉積環(huán)境的生物標志：（一）生物環(huán)境 生物在自然界生活過程中，都需要一定的生存條件。如水生環(huán)境，陸生環(huán)境、氣生環(huán)境和寄生環(huán)境等。在地質(zhì)學中則以水生環(huán)境為更重要。水生環(huán)境又分海相和非海相環(huán)境，在沉積學上，古代沉積環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)包括巖相和生物相。在不統(tǒng)的沉積環(huán)境中都有與環(huán)境物理化學相適應的沉積物組合和生

5、物組合及生態(tài)特征。1.在水生環(huán)境中的生物相發(fā)育的主要控制因素：   物理因素（包括九個方面）：水體的溫度，深度，壓力，渾濁度，光照度，水體流動性，能量大小，水域基底性質(zhì)，水體所處的地理位置（經(jīng)、緯度，海拔高度）。   化學因素（包括五個方面）：有水體的鹽度和氧、氮、二氧化碳、硫化氫等氣體，微量元素及有機化合物含量，膠體狀況等。   生物因素（包括四個方面）：生物的種類、數(shù)量和密度關系，生物的共和關系，對抗和競爭關系，食物營養(yǎng)供給和依賴關系等。2.水生環(huán)境中生物的生態(tài)： 生態(tài)是各種生物為了適應其生活環(huán)境都有一定的習性和行為，其

6、最主要的是食性，運動方式和棲息特點。   食性可分：草食生物，肉食生物，濾食生物，泥食，雜食生物。   運動方式和棲息特點可分：底棲，游泳，浮游生物等。另外還有不可忽視的寄生生物。（二) 生物標志的環(huán)境意義各個地質(zhì)時期的生物標志，主要是被保存下來的遺體或遺跡化石。這些化石不僅能夠確定沉積物的地質(zhì)時代，而且還能提供分析沉積環(huán)境。因此稱為環(huán)境標志。如：1.分布于僅有海相特有或主要海相環(huán)境的無脊椎動物有：有孔蟲，放射蟲，腔腸動物，苔蘚動物，腕足動物，頭足動物，掘足動物，三葉蟲，棘皮動物等。2.分布于非海相環(huán)境的無脊椎動物有：部分腹足動物，雙

7、殼動物，介形蟲。葉肢介，昆蟲和海綿動物等。3.藻類是再造古水生環(huán)境中使用最廣泛的 生物標志: 呈疊層狀構造的蘭藻是潮坪，瀉湖和半咸水環(huán)境的產(chǎn)物。 呈樹枝狀或結核團塊狀者，為淡水，河流湖泊環(huán)境的產(chǎn)物。 綠藻中的藻類和粗枝藻類為主要熱帶，亞熱帶淺海低能環(huán)境的產(chǎn)物。 紅藻和顆石藻則僅分布于海相環(huán)境。 輕藻主要是淡水藻類，廣泛用于非海相環(huán)境。（三）化石的礦物成分及顯微結構1.化石的礦物成分：組成生物硬體的礦物成分主要為鈣鎂碳酸鹽，鈣磷酸鹽，二氧化硅，有機化合物，其中鈣鎂碳酸鹽包括了白云石，低鎂方解石和文石。 鈣鎂碳酸鹽：是組成各門類化石礦物成分的主體，主要為低鎂方解石、文石，常見于軟體動物和綠藻。高鎂

8、方解石，常見于棘皮動物和紅藻。前寒武紀低等藻類由富鈣白云石組成。1.化石的礦物成分： 鈣磷酸鹽：是主要見于軟舌螺，三葉蟲，牙形石及脊椎動物的骨骼和牙齒。 二氧化硅：主要見于硅藻，硅鞭藻，放射蟲和硅質(zhì)海綿。 有機質(zhì)：大部分為造骨的有機基質(zhì)，包括幾丁質(zhì)，殼蛋白等。統(tǒng)觀各類化石，其礦物成分出現(xiàn)的時間大致是： a.寒武紀為原生白云石，玉髓和石英； b.震旦紀晚期為有機質(zhì)； c.震旦紀至寒武紀間為磷酸鹽； d.寒武紀初才開始出現(xiàn)方解石。2.化石的顯微結構化石的顯微結構是指組成化石礦物晶體的形狀大小，排列方式及相互關系。根據(jù)化石中晶體的空間分布可分為：粒狀結構；纖狀結構；片狀結構；單晶體結構等。（四）遺跡

9、化石的環(huán)境標志 遺跡化石是地質(zhì)時期生物生活，活動的遺跡和遺物的總稱。對現(xiàn)代海洋生物的活動痕跡的研究表明。不同門類生物，在相同的生活環(huán)境中所產(chǎn)生的活動痕跡基本相似，而同一門類生物，在不同的生活環(huán)境里則產(chǎn)生不同的生活痕跡類型。各類遺跡化石均能反映生物生存期間的原始環(huán)境，是判斷沉積環(huán)境的良好標志。遺跡化石的環(huán)境標志1.判斷水體底層氣體狀況：沉積層內(nèi)無遺跡化石，說明沉積水域底層環(huán)境惡劣，或缺氧環(huán)境。2.判斷沉積速率：層內(nèi)出現(xiàn)大量生物鉆孔出現(xiàn)表明侵蝕或沉積間斷出現(xiàn)。遺跡化石的環(huán)境標志3.判斷水體流動性及方向：許多底棲生物都有向流性的生態(tài)習性，這與食物營養(yǎng)和游離氧的供給有關。4.判斷水體能量大?。焊鶕?jù)潛穴

10、的形態(tài)特征來判斷水體能量大小。5.判斷沉積基底軟硬性質(zhì)。通常把沉積環(huán)境可分為：1.大陸沉積環(huán)境：包括沖積扇、河流、湖泊等沉積環(huán)境。 2.過渡沉積環(huán)境：又稱為三角洲沉積環(huán)境包括三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲沉積環(huán)境。3.陸源碎屑海洋沉積環(huán)境：包括海岸、濱海、淺海、深海沉積環(huán)境。 4.碳酸鹽沉積環(huán)境：包括：臺地、臺緣和盆地等沉積環(huán)境。一.沖積扇特點：由于干旱、半干旱氣候條件的影響，巖石常具有紅色，并常含有膏鹽沉積、方解石沉積，而且呈結核狀或?qū)訝町a(chǎn)出。 在沉積層序中，礫石為主，還有砂、粉砂、泥等巖石，粒度分布上，分選差，雜基含量高，直方圖為多個眾數(shù)，兩種CM圖形（牽引流，泥石流）。 由于構造和地形

11、影響，扇積物的搬運及沉積快，層理不發(fā)育，呈塊狀，水流模式呈扇性放射狀。 扇體分布，可以單個出現(xiàn)，或更多的山麓組成延伸長的扇群出現(xiàn)，規(guī)?？蛇_長100km，厚8000米。二.沖積扇的沉積類型 主要劃分四種常見類型：泥石流沉積，片泛沉積，河道充填沉積，篩狀沉積等。1. 泥石流沉積（1） 泥石流性質(zhì)：是一種高密度的重力流沉積，泥石流或碎屑流是粒間的泥和水的混合物支撐（雜基支撐），并在重力作用進行搬運。 （2） 形成泥石流條件：首先母巖風化能產(chǎn)生大量細碎屑物質(zhì)（雜基物質(zhì)），其次是有利于迅速侵蝕，搬運的地勢陡的古地理背景。（3） 泥石流沉積體特點： 分選性很差，粒級分散（粘土、砂礫級到數(shù)噸重的漂礫級），層

12、理不發(fā)育，塊狀構造，有時也可以見粒序?qū)訕嬙臁?巖體形態(tài)呈明顯的葉瓣狀，舌狀體，其河道與扇面的“交匯點”以下，并常覆蓋于片泛沉積之上。2.片泛沉積 （1）片泛沉積性質(zhì)： 粘度較低的洪水流沖擊沉積的一種，主要沉積類型為片狀體的砂，粉砂和礫石質(zhì)的沉積物。 （2） 片泛沉積條件： 一般分布在沖積扇底，它是從沖積扇河流末端漫出河床而形成的寬闊的淺水中沉積下來的，通常水深33cm，（3）片泛沉積特點：沉積物分選中好，常見交錯層理，小型紋層或塊狀，產(chǎn)狀常與透鏡狀砂體組成巨大的板狀砂體。3.河道充填沉積 （1）河道充填沉積性質(zhì)：是一種充填于暫時性的（間歇性）河床中的沉積，主要見于沖積扇之上部，河道充填物，為低

13、粘度水流形成的礫與砂的沉積。 （2）河道充填沉積特點：分選差，粒度比片泛沉積性粗，層狀性不好，層理不發(fā)育，可見礫石疊互狀排列，單層厚5-50cm。厚者也可達150cm，其形態(tài)為透鏡體，有明顯的下切充填狀。4.篩積物 （1）篩積物沉積性質(zhì)：指扇體表層呈舌狀堆積的礫石層，具有顆粒流沉積性質(zhì)，顆粒支撐，粒度粗，滲透性極好。 （2）篩積物沉積特點：篩積的形成與母巖的性質(zhì)有關，如物源中泥砂含量低。主要出現(xiàn)在扇根，由棱角狀粗礫石組成，分選較好，充填物為滲濾的砂，具有雙眾數(shù)粒度分布特點。三. 沖積扇的沉積相模式 沖積扇相的沉積物組合特征，主要由沉積環(huán)境所決定。如潮濕氣候區(qū)河控沖積 扇沉積的三種主要巖相為：

14、沖積扇的近端：山麓碎屑沉積、崩塌沉積、篩積物沉積、顆粒流沉積等沉積發(fā)育； 沖積扇的中端：洪泛席狀砂沉積、河道充填沉積等沉積發(fā)育； 沖積扇的遠端：河道洪泛沉積、干鹽湖沉積等具盆地特征的沉積發(fā)育；(一) 曲流河沉積相模式及其特征由于曲流河沉積以側(cè)向侵蝕及側(cè)向加積為主，形成邊灘，砂體呈板狀。 1、層序的下部沉積為不穩(wěn)定的透鏡狀滯留礫巖和穩(wěn)定的邊灘板狀砂體組合，中部沉積為堤岸的薄層泥、粉砂、細砂的互層組合，其上部沉積為河漫灘（洪泛平原）的粉砂、泥組合。2.層序向上：層變薄，粒度變細，層理表現(xiàn)水動力變?nèi)酢?.層序頂部：常發(fā)育干裂、植物根、蟲跡、鈣質(zhì)結核等構造。4.剖面具有明顯的半韻律旋回性，沖刷面發(fā)育，

15、粗細厚度比為1：1。(二) 辮狀河流沉積相模式及其特征 1.由于以下切侵蝕作用為主，形成心灘，砂體呈透鏡狀體或帶狀分布。 2.層序上表現(xiàn)為明顯的沉積旋回性，上部沉積細碎屑（泥或粉砂），比例很小，通常沒有堤岸沉積，而洪泛平原沉積也很少，主要為粗碎屑沉積，粗細沉積厚度比為4或5：1，有時比率更大 。 3.具有代表強水動力的單向水流交錯層理和代表水淺流急的層理構造發(fā)育，如平行層理、大型槽狀交錯層理、逆行沙波層理和底部沖刷面發(fā)育。3.湖泊分類：由于研究目的不同，有不同的分類。(1) 按鹽度可分為：淡水湖0.1%，咸水湖0.1-3.5%，鹽湖3.5%。(2) 按沉積物性質(zhì)可分為： 以陸源碎屑沉積為主的碎

16、屑型湖泊； 以碳酸鹽，流酸鹽，氯鹽和硼沉積為主的化學型湖泊。(3) 按成因可分為：火山口湖（長白山天池），構造湖（斷裂湖），河成湖（洞庭湖），溶蝕湖，冰川湖等。(4) 按海水溝通情況分為：內(nèi)陸湖，近岸湖。(5)、摩卡爾（Z.Kukal，1971）和塞利 （R.C.Selly，1976），根據(jù)氣候的干燥程度，地理環(huán)境，物源供給充分程度可分為六種沉積模式，如：a、陸源碎屑湖發(fā)育在山區(qū)，常發(fā)育三角洲，扇三角洲。b、內(nèi)陸化學湖-發(fā)育于溫熱潮濕氣候帶的湖，主要碳酸鹽沉積，河流也帶入少量細碎屑。c、內(nèi)陸生物湖湖心沉積為腐泥質(zhì)（油頁巖） ，濱岸沉積生物有關的碳酸鹽及三角洲和泥炭沼澤。d、沼澤化湖泊四川紅原地

17、區(qū)高原沼澤。e、山麓沖積扇共生或過渡的干鹽湖屬暫時性湖泊。F、內(nèi)陸薩勃哈蒸發(fā)鹽湖西藏東巧地區(qū)硼砂湖。淡水湖進一步按水深及砂體的特征劃分為： 1、湖成三角洲沉積：一般河流的作用占優(yōu)勢，在平面上呈烏足狀或鋸齒狀沉積體，水動力條件復雜（混合水流），具有三層結構： 水深在10m以上，主要為砂體沉積（頂積層），指湖岸三角洲平原沉積； 水深在10-14m，為水下三角洲的主體沉積（前積層），主要為細砂、粉砂質(zhì)沉積； 水深在 > 14m，往下為垂向加積的淺湖沉積（底積層），主要為粉砂、泥質(zhì)沉積，水平紋層發(fā)育，生物遺跡豐富。2、濱湖沉積：水動力條件復雜，由于拍岸浪和湖流的作用，對沉積物的改造，沖洗，有時露

18、出水面處于氧化條件，蒸發(fā)條件。 沉積體以砂巖，粉砂巖為主，部分礫巖，結構成熟度高，各種沉積構造發(fā)育，如，各種層理，泥裂，雨痕，蟲跡等。3、淺湖沉積：為濱湖帶以下至浪基面的上帶，沉積體以粉砂巖為主，有時夾細砂巖透鏡體。沉積構造發(fā)育，主要為不規(guī)則狀近水平層理、沙紋層理、浪成波痕，生物化石豐富，并保存完好。 4、深（半）湖沉積：為浪基面以下，多數(shù)是還原環(huán)境，沉積物主要為泥巖、頁巖、泥灰?guī)r、油頁巖。顏色深，水平紋層及季節(jié)紋層發(fā)育，生物化石主要為游泳生物種屬，如介形蟲、葉肢介、魚類等，化石保存完整。根據(jù)三角洲沉積體系的內(nèi)部沉積特征，可劃分如下亞相及微相。 1.三角洲沉積亞相（包括微相）劃分及其鑒別標志：

19、 主要考慮作用的水動力條件，沉積體的空間展布特征，沉積物、結構、構造及其生物等組合特征。 三角洲平原（頂積層）亞相:是指形成三角洲沉積的河流沉積部分，可有如下微相： 分流河道； 天然堤； 決口扇； 洪泛湖泊；支間沼澤等。 均為河流（網(wǎng)狀河流）沉積特征，所具有的沉積體組合及其沉積構造特征與曲流河類似。 三角洲前緣（前積層）亞相:是指三角洲的典型沉積類型（三角洲的主體），可分為如下微相：水下分流河道； 河口沙壩；遠沙壩； 分流間灣； 前緣席狀砂。 成分、結構成熟度高，沉積構造主要為各種交錯層理、波狀層理和生物有關的構造等。 前三角洲（底積層）亞相：是指濱外地區(qū)的細粒（泥質(zhì)為主）沉積，是屬于垂向加積

20、的沉積體，屬于典型的海（湖）相沉積（或水盆地沉積），可分為如下微相： 粉砂質(zhì)淤泥沉積； 泥質(zhì)淤泥沉積。 該沉積區(qū)常出現(xiàn)滑塌沉積體，典型的沉積構造為變形層理、波紋層理、水平層理等。2.三角洲的成因類型及其特征 河控三角洲：是河流作用為主，其平面形態(tài)呈鳥足狀沉積物，以分流河道砂最為發(fā)育，小型決口河道砂亦常見，與其伴生的有分流間灣沉積，洪泛湖，支間沼澤等，它們共同組成了三角洲平原亞相，三角洲前緣亞相則主要為指狀河口沙壩及前緣席狀粉砂沉積。 浪控三角洲：是波浪作用為主，其平面形態(tài)呈雜狀由于波浪作用對河流帶來沉積物的強烈改造作用，形成了典型的席狀前緣砂體（海灘砂脊）。這些分選很好的海灘席狀砂體，常見對稱

21、波浪及沖刷充填構造。是水盆地波浪作用的產(chǎn)物。 潮控三角洲：是受到潮汐流的強烈改造作用形成，常具有雙向交錯層理，流向砂體的長軸方向一致。1.濁流和濁積巖 濁流是由沉積物混合而成的一種湍流（紊流），沉積物質(zhì)點在其中保持懸浮狀態(tài)。濁積巖是濁流的沉積物，它是一種特殊環(huán)境下形成的一套沉積物組合，而不是一種巖石類型的名稱。濁積巖在宏觀上成韻律層。(2) 按單層厚度可分為小型1-10cm，中型10-50cm，大型50-100cm，巨型100cm。整個巖系厚度變化大，最大可達數(shù)千米。 濁積巖中常見的原生沉積構造有底面印模（溝模，槽模），有粒序?qū)永铮臣y層理，水平層理，滑塌層理，包卷層理，重荷模，沙球及沙枕構造

22、及生物遺跡等。 （3） 濁積巖形成的過程中，在垂向上具有一定的內(nèi)部構造層序鮑馬層序，鮑馬層序有五個連續(xù)的構造段組成。 A段：塊狀層或粒序?qū)佣?，由砂巖和礫巖組成，有粒序?qū)永?，底部具沖刷面，底面印模，此段是濁流沉積的主體。 B段：平行層理段（下部平行層理），由中細粒砂巖組成，具有平行層理，從A段到B段是遞變的多數(shù)情況下部層理不清楚。C段：沙紋層理段由粉砂巖組成，有沙紋層理或沙紋爬升層理，有時有包卷層理。D段：水平層理段，（上部水平紋層段），由粉砂質(zhì)的泥巖組成，有水平紋層。E段：泥質(zhì)巖段，由頁巖或泥巖組成，含有半深水或深水的生物化石及生物擾動構造。（4） 濁積巖形成的過程中，一個完整的鮑馬序列一般厚

23、幾十厘米至12m，但在自然界上完整的鮑馬序列不常見。濁積砂巖中雜基含量高達1540，結構成熟度低，在累積概率曲線圖上由緩斜的直線段組成。2.等深流與等深巖 （1） 在陸隆地區(qū)除了來自大陸斜坡的濁積巖外，還有沿著斜坡走向流動的等深流的沉積和垂向加積的遠洋泥沉積。 等深流是由地球旋轉(zhuǎn)形成熱鹽水循環(huán)底流的結果，這種底流是平行于海底等深線的穩(wěn)定低速度流動（20cm/秒）的液體流。（2）主要出現(xiàn)在深水的斜坡區(qū)，等深流對濁流和遠洋、半遠洋沉積物改造后形成的沉積物叫等深巖。 （3）它夾于濁積巖，半遠或遠洋巖中，呈不連續(xù)的透鏡體，由粉砂質(zhì)泥巖及細砂巖組成，可有水平紋層，沙紋交錯層理，生物擾動構造，在垂向由泥質(zhì)

24、等深巖和砂質(zhì)等深巖組成，一個完整的層序，從逆粒序變?yōu)檎Ｐ颉?.地震事件沉積序列（1）沉積單元A.震積巖（原地相）-震裂巖、震褶巖、自碎屑角礫巖和內(nèi)碎屑副角礫巖。B.海嘯巖（近原地相）-具丘狀層理、平行層理的碎屑巖和碎屑灰?guī)r。C.震濁積巖（異地相）-具滑塌構造、重力斷層、塊狀層理、遞變層理、鮑馬序列的碎屑巖和碎屑灰?guī)r。D.背景沉積-具水平層理的粉砂、泥質(zhì)淤泥沉積。（2）沉積序列地震-海嘯-地震重力流序列：A-B-C-D序列地震-海嘯序列：A-B-D序列地震-地震重力流序列：A-C-D序列地震序列：A-D序列海嘯序列：B-D序列震濁積巖序列：C-D序列（3）沉積與成巖標志砂泥巖脈、泥晶脈、枕狀層、砂泥火山、同沉積變形構造、丘狀層理、塊狀層理、鮑馬序列沉積相分析的基本原理：(一) 通過研究巖性、沉積構造序列及其他相標志，將復雜地層序列簡化為能夠反映沉積物沉積規(guī)律的簡單形式，即沉積相模式。 沉積相模式對于沉積環(huán)境分析和古地理恢復均是十分有意義的。 通常，建立沉積相模式的方法是對地層剖面中的各種沉積相標志及其組合進行歸納總結，邏輯性確定出一種簡化的沉積序列。 然而，由于不同學者思維方式和觀察側(cè)重點的差異，有時對