2.1第四纪基本问题1-沉积物及其成因

不同沉积物的几种概率曲线图
粗粒型
河流成因 河流, 洪流, 风力, 海浪成因
第一切点对应粒径小于3Ø且砂砾含量大于50%的称为粗粒型
不同沉积物的几种概率曲线图
片流成因
细粒型
第一切点大于3Ø且以粉砂粘土为主的称为细粒型
Φx：百分位数，指概率在x％时的粒度（Φ）
标准差-沉积物分选程度 值越小分选越好
砾石测量记录表
圆
年
月
日
测量人：
记录人：
（1）岩性
• Ⅰ. 砾石
– A. 砾性：组成砂砾石岩性的单一性与复杂性、 可溶性岩的数量，抗蚀岩性的比例及近源和远 源岩石等
（1）岩性
• Ⅰ. 砾石
– B. 砾径 （a b c 轴） – C. 砾向 砾石扁平 面（ a b 面）和长 轴（ a轴）的产状 要素（砾石组构）
图1
剥离红土后的网纹显示出根系特征
根据照片绘制, 图中标尺为10 cm. (a) 九江, (b) 赣州, (c) 宣城
图2
网纹白色部分的中心含有根系中柱(Stele)遗迹
根据实物绘制, 图中标尺为1 cm, 样品采自江西九江. (a), (b)为纵切面, (c)为横切面
三、第四纪沉积物成因研究
• 成因标志
大 陆 沉 积 系 统
流水组
地下水组 湖沼组
第四纪沉积物成因类型分类
续1
大类 成因组 成 因 类 型 成 因 亚 类 deposits 终积 侧积 底积等 冰川堆积物 Glacial gl gfl 冰水堆积物 冰川冻土 lgl 冰湖堆积物 大 ts 融冻堆积物 石海 融冻泥石流 陆 eol 风积物 eolian 沉 风力组 eol-ls 积 风成黄土 eld 系 残坡积物 统 eld 坡冲积物 混合成因 alp 冲洪积物 all 冲湖积物
• 成因标志
– 沉积学标志
• 岩性、沉积结构、沉积构造、产状 、沉积体形状
– 地貌标志 – 环境标志
• 成因类型及分类
– 成因类型分析 – 成因类型分类
成因类型及分类
① 第四纪沉积物成因类型分析
根据所造成沉积物的主要动力条件 – 单一成因 ：一种动力 ，冲积物（al） – 复合成因 ：两种以上动力，洪冲积层 （dlp）、冲洪积层（alp） – 成因不明 ：pr
• 第四纪积物的岩性有：
– 碎屑沉积物 – 化学沉积物 – 生物沉积物 – 火山堆积物 – 人工堆积物
其中碎屑沉积物广泛分布在大陆和浅海地带，是工作 中经常研究的对象，要求野外观察和室内分析结合
二、 第四纪沉积物岩性
• 第四纪碎屑沉积物的粒级划分
– 砾石：> 2mm – 砂：0.0625 - 2mm – 粉砂：0.0039 – 0.0625mm – 粘土：< 0.0039mm
– 地貌标志 – 环境标志
• 成因类型及分类
– 成因类型分析 – 成因类型分类
（2）沉积构造
• 沉积构造
– 指沉积岩各个组成部分之间的空间分布和排列 方式 – 它是沉积物沉积时或沉积之后，由于物理作 用、化学作用及生物作用形成的
• 分类
– 在沉积物形成过程中及沉积固结成岩之前形成 的构造，叫原生构造，例如层理及层面构造 – 固结成岩之后形成的构造为次生构造
（2）沉积构造
• Ⅰ、层理
– 各种动力环境下形成的原生层理，层理产状要 素可反映古流向
浊积岩中递变层理
正向递变层理：下粗上细，常见于浊流、 河流、海滩、三角洲环境。
敦煌雅丹，水平层理，湖相
Ⅱ、楔状体
第四纪沉积物中的沙楔类型
Ⅲ、结核
Ⅳ. 网纹构造（蠕虫构造）
• 中国南方亚热带第四纪红土中的一种普遍 次生构造 • 是亚热带湿热气候（间冰期）条件下强氧 化的湿热化作用形成的
② 方法
– 综合分析法： – 比较分析法； – 数学地质－－定量法；
（2）第四纪沉积物成因类型分类
大类 成因组 残积组 斜坡组 （重力） 成 因 类 型 成 因 亚 类 残积物 eluvium el 各种风化壳 pd 土壤 现代土壤 古土壤 崩积物 colluvium col dp 滑积物 sl 土流堆积物 坡积物deluvium dl 洪积物 proluvium pl 扇顶 扇形 边缘相 冲积物 alluvium al 河床 河漫 牛轭湖 df 泥石流堆积物 ca 溶洞堆积物 化学 角砾 骨化石 cas 泉华 call 地下河堆积物 cal 地下湖堆积物 Lake deposits l 湖积物 淡水 咸水湖积物 fl 沼泽堆积物
– 河流：冲积物、冲积层 – 洪流：洪积物、洪积层
一、 第四纪沉积物的基本特征
• 岩性松散
– 习称“松散堆积物”，也有胶结甚至固结的
• 成因多样 • 岩性岩相变化快
– 同期沉积物可在短距离内发生相变，厚度小而多变 (山顶到山脚)，划分对比困难，研究难度大
• 厚度差异大 • 不同程度地风化 • 含哺乳动物化石和古人类
第四纪沉积物成因类型分类
续2
大类 成因组 成 因 类 型 成 因 亚 类 mcm 河口堆积物 海陆 mcl 过渡 海陆交互 泻湖堆积物 dlt 系统 三角洲堆积物 mc 滨岸堆积物 海岸生物堆积物 mr 海洋 海洋沉积 ms 系统 浅海堆积物 Marine deposits md 深海堆积物 成因不明堆积物 pr 内力作用堆积物（火山、古地震） 其 人工堆积物（a) 他 化学堆积物 ch 生物堆积物(b)
间接地貌标志--相关沉积图
三、第四纪沉积物成因研究
• 成因标志
– 沉积学标志
• 岩性、沉积结构、沉积构造、产状 、沉积体形状
– 地貌标志 – 环境标志
• 成因类型及分类
– 成因类型分析 – 成因类型分类
环境标志
• （1）物理环境标志 – 包括对沉积形成有重要影响的气温、降水、外动力作 用类型、强度及其方向、古地磁环境等参数
第二章 第四纪地质学基本问题
第一节 第四纪沉积物及其成因
思考题
• 简述第四纪沉积物的基本特征，并讨论其 原因 • 第四纪沉积物成因判定标志有哪些，如何 应用 • 简述砾石的研究内容与研究方法 • 简述第四纪沉积物成因类型分类
内容
一、第四纪沉积物的基本特征 二、第四纪沉积物岩性 三、第四纪沉积物成因研究
– 沉积学标志
• 岩性、沉积结构、沉积构造、产状 、沉积体形状
– 地貌标志 – 环境标志
• 成因类型及分类
– 成因类型分析 – 成因类型分类
三、第四纪沉积物成因研究
• 地貌标志
– 直接地貌标志：根据堆积地貌的形态可以判别 堆积物的成因
• 河流－－阶地 • 洪流－－洪积扇
– 间接地貌标志：利用剥蚀地貌推断其相关沉积 物的成因和时代
• Ⅰ. 砾石
– > 2mm，尽量在野外研究 – 内容
• • • • • • 砾性 砾径 砾向 砾态 砾石表面特征 风化程度
（1）岩性
• Ⅰ. 砾石
– 研究方法
• 选择层位或地点 • 研究区：1m2为宜 • 分区分块（10×10cm）统计砾向、砾径、表面特 征，然后（打碎砾石），研究其岩性和风化程度 • 记录并制图
1. 成因标志
沉积学标志（岩性、沉积结构、沉积构造等） 地貌标志 环境标志
2. 成因类型及分类
第四纪沉积物
• 第四纪沉积物的概念：沉积在陆地或水盆地中的松 散的矿物质颗粒或有机物质，如砾石、砂、粘土、 灰泥、生物残骸等。多来源于母岩风化产物、火山 喷发物、有机物、宇宙物质等。 • 第四纪沉积物具有一定的空间形态(沉积体)，具有 一定的成分、结构、构造特征(与一定的沉积环境相 联系)，一般具有成层性(沉积地层) • 第四纪形成的松散岩石一般称之为“堆积物”、“沉 积物”、“沉积层”
好 差
峰态-频率曲线主峰的宽窄,尖锐程度 0.67~3，数值越大峰越窄
正偏
负偏
偏态-频率曲线峰的形态 正偏,正常,负偏（偏细）
（1）岩性
• Ⅱ. 砂和粘土(<2mm) – B 颗粒表面电子显微扫描特征研究
• 利用电子显微镜对用强酸处理过的石英砂等扫描， 可以提供一系列动力作用的微观特征
黄 土 壤 样 样 品 品 土
流 动 营 力 结 构
非 流 动 营 力 结 构
（2）沉积结构
• 非流动营力结构
– 定向结构
• 冰楔式，冻融作用挤压 • 多边形式
– 非定向结构
• 架堆式，重力堆积 以点接触 • 层间式
流 动 营 力 结 构
非 流 动 营 力 结 构
1.3 第四纪沉积物成因研究
• 成因标志
– 沉积学标志
• 岩性、沉积结构、沉积构造、产状 、沉积体形状
二、 第四纪沉积物岩性
• 第四纪碎屑沉积物的二元法命名
– 例如：据砂和粘土的含量划分
• 砂、亚砂土、亚粘土、粘土。
三、第四纪沉积物成因研究
• 成因标志
– 沉积学标志
• 岩性、沉积结构、沉积构造、产状 、沉积体形状
– 地貌标志 – 环境标志
• 成因类型及分类
– 成因类型分析 – 成因类型分类
（1）岩性
• 粒度分析
（1）岩性
• Ⅱ. 砂和粘土(<2mm)
– A 粒度特征 • 图件：
– 直方图 – 频率曲线 – 累积频率曲线 – 正态概率曲线 – C-M图解
• 粒度参数
（1）岩性
• Ⅱ. 砂和粘土(<2mm) – 粒度参数
• 平均值（Mz）：反应沉积物的平均粒度 • 标准差（σ）: 反映沉积物分选程度 • 偏态（Sk）：有正偏（偏粗）、正常、负偏 （偏细） • 峰态（KG）：越大，频率曲线的中央峰值越 窄
（1）岩性
• Ⅰ. 砾石
– E. 砾石表面特征
• （擦痕 擦口 压痕 撞痕 砸痕）
– F. 风化程度
• （全风化 半风化 未风化）
砾石表面特征
风化程度
砾石风化程度定性为三个级别： 全风化（一击即碎） 半风化（中心未风化） 未分化
（1）岩性
• Ⅱ. 砂和粘土(<2mm)
– 野外可以根据外貌和物理性质划分为砂、亚砂 土、亚粘土和粘土 – 室内分析
• 沉积结构
– 沉积物中的砾石、砂的排列特征（中尺度）
• 类型
– 流动营力结构
• 定向、非定向
– 非流动营力结构
• 定向、非定向
（2）沉积结构
• 流动营力结构 – 定向结构：
• 叠瓦状式
– 非定向结构
• 离散式 （无定向结构）急流快速堆积 • 弥散式 无数细小角砾弥散分布在砂土中 • 充填式 巨砾间充填无数后续水流的细砾， 河流和 洪流
将直方图每个柱子的纵、横 边的中点依次连成频率曲 线。 频率曲线的面积仍基本等于 直方图的面积和。 累积曲线一般为S形。
直方图 频率曲线 累积曲线
概率累积曲线：
a-b: 牵引总体
细切点
b-c: 跃移总体 c-d: 悬移总体
粗切点
• 粒度不是一个简单的正 态分布，而是由几个正 态分布的次总体组成， 一般来说，包含三个次 总体，表现为三个直线 段，代表了三种不同的 搬运方式：悬浮、跳跃 和滚动搬运。
河流冲积物的二元结构
河漫滩相细粒亚粘土
河床相砂砾
冲积物中砾石扁平面定向排列
百度文库
现代冰川形成的泥砾堆积物
现代冰川形成的砂砾堆积物
漂砾
黄土及黄土剖面
大同火山是我国第四纪火山群之一
2010年10月31日，印尼默 拉皮火山再次喷发火山 灰，并伴有熔岩
默拉皮火山喷发大量火山灰
二、 第四纪沉积物岩性
1. AB面优势倾向与运动介质运动方向相反 2. 倾角是区别运动介质的重要参数
（1）岩性
• Ⅰ. 砾石
– D. 砾态
• 圆度：砾石的磨圆程度 • 球度 • 扁平度
不同沉积环境下的砾石扁平度和球度
• •
• •
需要在统计学意义上分析 砾径、圆度、球度是搬运距离的函数 – 砾径变化比较匀速，圆度和球度离源区 近时变化快，然后趋于稳定 不同的外动力作用效果不同 砾态也受原始形状的影响
• 黄土、岩盐、石膏－－干旱 • 红土风化壳－－温暖、潮湿
• （2）化学环境标志 – 与沉积物有关的水体、大气、土壤和地下水等的化学 成分与区域地球化学性质 • （3）生物环境标志 – 与沉积物形成有关的指示性动物植物化石和遗迹
• 海相化石 • 淡水化石 • 其他陆相生物化石
三、第四纪沉积物成因研究
古
呈不规则的棱角状、次棱角状, 部分颗粒具有锋利的边缘和尖角, 或可见 清晰的贝壳状断口.是风成沉积的典型特征
2.3 第四纪沉积物成因研究
• 成因标志
– 沉积学标志
• 岩性、沉积结构、沉积构造、产状 、沉积体形状
– 地貌标志 – 环境标志
• 成因类型及分类
– 成因类型分析 – 成因类型分类
（2）沉积结构
• 相关沉积物
阶地
河流地貌
洪 积 扇 及 其 形 态
相关沉积物
• 概念：外力作用在剥蚀区塑造地貌的同时，将破坏下来的 岩屑搬运到相邻地区堆积，这种堆积物就是剥蚀区地貌的 相关沉积物
• 剥蚀区地貌发展的同时在相邻的堆积区一 定有相应的堆积 • 如何证明相关性？
• 岩性成分是否来自供源区 • 看每期沉积物的粒度变化