5 第三章 沉积环境与沉积相、古地理
石油地质学第三章地层与沉积相
第一节 地层
第二节 沉积相的概念与分类 第三节 陆相组 第四节 海相组 第五节 海陆过渡相组
第一节 地层
一、相对地质年代的确定
（一）地层层韵律
沉积岩按先后顺序一层层地依次沉积下来， 因此，正常的地层是老在下，新在上（下老上 新）。
（二）化石层韵律(生物层序律)
化石 埋藏在岩层中的古代生物的遗体或遗迹。
体储油层
第二节 陆相组
二、河流相
1. 河流的类型
单河道（辫状指数﹤1） 低弯曲度（﹤1.5） 顺直河 高弯曲度（﹥1.5） 曲流河
多河道（辫状指数﹥1） 辫状河 网状河
弯曲度: 指河道长度(l)与河谷长度(L)之比
辫状指数: 2×各河心滩总长/河道长(l)
二、河流相
2. 河流的亚相类型
二、河流相
生物的演化： 简单——复杂 低级——高级
地层越新，生物越高级
化石层韵律：根据新老地层不同的地层中的化石的 相对新老关系来确定地层相对新老关系的方法。
（三）切割或穿插关系
1. 喷出岩相对年龄的确定
2. 侵入岩相对年龄的确定
侵入关系： 侵入者新，被侵入者老
切割或穿插关系： 切割或穿插者新，被切割 或穿插者老
2. 河流的亚相类型
(1) 河床亚相
岩性：以砂岩为主，次为砾岩， 河流沉积中最粗的
构造：层理类型多样，缺动物 化石，见植物碎片 岩体呈透镜状，底部见冲刷面。
河床滞留 边滩沉积
二、河流相
2. 河流的亚相类型
二、河流相
2. 河流的亚相类型
(2) 堤岸亚相
岩性：以粒度细，细、粉砂岩
构造：小型交错层理为主，见 波状层理及水平层理，常见植 物碎片。
沉积相及岩相古地理幻灯片
递变层理
对称波痕的形成与不对称波痕的形成
浪成波痕、流水波痕与风成波痕
浪 成 波 痕
2. 泥裂
泥裂
现代干裂
1沙嘴 2沙坝 3泻湖 4三角洲 5潮坪 6波筑台 7泥炭层
2.潮坪沉积(一〕滨海沉积
潮汐作用为主。
砂、泥岩沉积，以及碳酸盐岩沉积。沉积物中可 有完整化石。
〔1〕平面上构成潮上泥坪、潮间砂——泥混合 坪和潮下砂坪的沉积系列。
由陆向海沉积物由细到粗的变化——重要鉴别标 志之一
〔2〕滨海碳酸盐主要是泥屑灰岩，在干旱地 区发育有白云岩、石膏等。
页岩中的干裂
3.滑塌构造
滑塌构造：水下斜坡上未固结的沉积 物，在重力作用下发生滑动而形成的变形 构造称为滑塌构造。多见于大陆斜坡较深 水沉积物中，滑动使原生层理强烈摆皱、 变形、断错。可作为识别浊积岩或沉睡碳 酸盐的重要标志。
沉积环境的主要识别标志 ——古生物标志
珊瑚、腕足类、头足类、棘皮类、放射虫，以 及已灭绝的古杯类、三叶虫、软舌螺、笔石、 竹节石、菊石、牙形石、层孔虫等都是典型的 海洋生物。 陆生爬行动物，哺乳动物和陆生高等植物化石 的地层是在大陆环境中形成的。 大量植物化石、昆虫化石的煤系地层是在沼泽 环境中形成的。
沉积相及岩相古地理幻灯 片
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第一节 沉积相的有关概念
1.沉积环境 指一个具有独特的物理、化学和生物条件的自 然地理单元。 2.沉积相 是沉积物的岩性特征、古生物特征及其形成环 境特征的综合。 是特定环境的物质表现。 如浅海珊瑚礁灰岩。
5 第三章 沉积环境与沉积相、古地理
Principles
相分析的基本方法：现实主义原理——即以现代地质作用 及其产物为基础，来分析地质时期沉积物的沉积环境，切 忌机械对比。 Principle of Uniformitarianism – ―The Present is the key to the past‖
Past Past
2）形态功能分析法
解释古代生物的生活方式，除利用现代生物进行将今论古对比外， 还可以利用形态功能分析的方法。生物的形态特征能反映水体的运动 强度。在生物进化过程中，功能对器官和构造的变化起着重要的作用。 生物的形态和生理同环境相适应是在生物长期进化过程中受到外界环 境条件不断的作用和影响迫使生物不断地改变自身而形成的。
第一节 沉积环境、沉积相 第二节 沉积相判别标志 第三节 主要的沉积环境和沉积类型 第四节 地层形成的沉积作用
第一节 沉积环境、沉积相
1 沉积环境(sedimentary environment)— 一个具有独特的 物理、化学和生物 特征的自然地理单元。能形成各类 沉积物
2 沉积相(Sedimentary facies)——反映沉积记录成因（环境、 条件和沉积作用）的岩石特征和生物特征的综合。即沉积记录 生物相(biofacies) 岩相(lithofacies, petrofacies) 成因的物质表现。 3 相变——地层的岩石特征和生物特征及其所反映的沉积环境 和沉积作用在空间（横向）上的变化。 和沉积作用在空间（横向）上的变化。相演化
Present Present
What is an Uniformitarianism
“The past history of our globe must be explained by what can be seen to be happening now” (James Hutton). It was named Uniformitarianism by Charles Lyell (1830; Hutton, 1795)
第3章地层形成的沉积环境沉积作用、古地理
第3章地层形成的沉积环境沉积作用、古地理-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN幻灯片1第三章地层形成的沉积环境沉积作用、古地理第一节沉积古地理学的概念和定律一、沉积环境：一个具有独特的物理、化学和生物特征的自然地理单元。
二、沉积相：能够反映沉积环境的岩石及古生物特征的综合。
或者说，相是形成特定沉积环境的一套有规律岩石和生物特征的组合。
三、相变：地层的岩石特征和生物特征及其所反映的沉积环境和沉积作用在空间（横向）上的变化。
相变：沉积相在空间上横向的变化。
幻灯片2三、相变：地层的岩石特征和生物特征及其所反映的沉积环境和沉积作用在空间（横向）上的变化。
Sandstone faciesShale & coal faciesCarbonate faciesShale faciesFacies changes幻灯片3四、相分析(facies analysis)：综合地层的岩石特征和生物特征，推断其成因（沉积环境和沉积作用）相分析三要素1、基本素材M a t e r i a l2、基本原理P r i n c i p l e s3、模式M e t h o d o l o g yM u d c r a c k s+R a i n d r o p s 幻灯片4Induction（归纳）， Deduction（演绎）幻灯片5五、相对比定律：19世纪末期由德国学者瓦尔特（J.Walther，1894）提出，“只有那些目前可以观察到是彼此毗邻的相和相区，才能原生的重叠在一起”。
并进一步研究认为：岩相类型在时、空分布上存在着内在的联系（相变）。
相对比定律又称瓦尔特定律即在垂向上整合叠置的相是在侧向上相邻的沉积环境中形成的。
幻灯片6相对比定律:只有那些目前可以观察到是彼此毗邻的相和相区，才能原生的重叠在一起”。
并进一步研究认为：岩相类型在时、空分布上存在着内在的联系（相变）。
相对比定律又称瓦尔特定律幻灯片7六、均变论Uniformitarianism“The past history of our globe must be explained by what can be seen to be happening now” (James Hutton). It was named Uniformitarianism by Charles Lyell (1830; Hutton, 1795)幻灯片8Mars幻灯片9幻灯片10Deep biosphere热液喷口是最具化学多样性的微生物生长地. 地球化学梯度和热梯度提供了多种微生物（嗜冷、温、热、压、酸、碱、盐菌）聚集的小生境幻灯片11Uniformitarianism; 类比分析 The present is the key to the past 将今论古 将古论今 将古论古 将今论未来 将天论地 将地论天表层生物圈仅占生物生成空间的3%，深部生物圈则占生物生成空间的97%，深海极端条件下生活的极端生物，其2/3的基因与迄今科学上的已知基因不同。
地史学3
第三章 沉积岩相和古地理环境
海相环境 半深海带(bathyal zone):位于200米至 4100米之间 碳酸盐补偿界面:水面以下碳酸钙快速 溶解的深度(3000m).
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第三章 沉积岩相和古地理环境
海相环境 深海带(hadal zone):位于4100米以上 水深的区域
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第三章 沉积岩相和古地理环境
古地理:研究地球地质时期表面地理环境的结构分
布及其发展变化的规律的学科
古地理图:将地质时期的地理情况按照一定比例尺
和花纹在平面上表现出来称为古地理图
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�
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第三章 沉积岩相和古地理环境
沉积环境的判别标志 沉积地球化学标志及其环境意义 自生矿物:海绿石,磷块岩,鲕状赤铁 矿,鲕绿泥石,针铁矿, 自生颗粒:鲕粒,"竹叶"等 元素:Sr/Ba 等
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第三章 沉积岩相和古地理环境
古地理与古地理图 地理学研究地球变面地理环境的结构分布及其发
展变化的规律性以及人地关系的学科.
研究环境的几个基本特征 氧的含量: 盐度:3.4 %为海水环境; < 1%为淡水环 境; 1-3.4%为半咸水环境 pH值: 水体清澈度: 水深:
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第三章 沉积岩相和古地理环境
海相环境
浅海带
200m
滨 海 带 陆 斜 坡 大
海带
4100m
海带
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第三章 沉积岩相和古地理环境
海相环境 浅海带(sublittoral zone):位于低潮面至 200米水深之间. 透光带:光可以透过水面的最大深度 (50m). 浪基面:海浪可以作用到的水面以下的 最大深度.
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第三章 沉积岩相和古地理环境
沉积学及古地理学教程
沉积学及古地理学教程沉积环境是一个发生沉积作用的、具有独特的物理、化学和生物特征的地貌单元，并以此和相邻的地区相区别。
沉积相”看作是沉积环境的物质表现，即将“沉积相”理解为一个“沉积环境”中所有的原生沉积特征的总和，包括岩石、古生物和岩石地球化学等特征。
沉积模式(相模式或沉积相模式)是对沉积环境的沉积特征、发展演化及其空间组合形式的全面概括。
是以图形或文字的方式表现的一种理想的、概括的沉积相格局，并能有助于了解复杂的自然现象和作用过程。
垂向层序通常是指某一沉积相内部随时间演化，沉积特征（粒度、沉积构造等）在垂向上的规律变化。
垂向序列通常是指几种成因上有联系的沉积相在垂向上的组合关系。
进积型垂向沉积序列：是指沉积物在不断向沉积盆地中心方向推进过程中，所形成的粗粒的或浅水沉积物覆于细粒的或相对深水沉积物之上的垂向序列。
退积型垂向沉积序列：是伴随沉积盆地水体的不断扩张，形成的细粒的或较深水沉积物覆于粗粒的或相对浅水沉积物之上的垂向序列。
相分析的过程通过察观沉积相寻找相标志得出沉积参数或沉积条件确定沉积环境相标志：存在于沉积岩（物）中对沉积环境具有指示意义的成因标志。
如水平层理、平行层理。
现实主义原则现在正在进行着的地质作用，也曾以基本相同的强度在整个地质时期发生过，古代的地质事件可以用今天所观察到的现象和作用加以解释瓦尔特相律在连续的地层剖面中，垂向上几种有成因联系的沉积相相互出现的次序，与它们在横向上所出现的顺序是一致的。
母岩：风化前的岩石（先成岩石）。
可以是岩浆岩或变质岩，也可以是先成的沉积岩。
物源区：供给沉积物的地区（母岩所在的地区），称为物源区（也称供给区或陆源区）。
陆源碎屑：母岩经过风化作用后的残余碎屑物质。
包括岩屑和单矿物。
陆源碎屑是分析物源区母岩类型的直接证据。
如在河砂中淘金，下游是多条河流汇集，多物源；上游则容易找到物源区。
风化作用就是指地壳最表层的岩石在温度变化、大气、水、生物等因素作用下，发生机械破碎和化学变化的一种作用。
地层的沉积方式及沉积环境
• 垂向加积作用形成的地层通常粒度细(细砂— 泥级)，层厚薄(薄层—纹层状)，侧向延伸远， 空间上变化小，沉积速率低。
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原始沉积的地层既不水平，侧向延伸也不远，并非 在任何时空尺度上都服从上新下老的原则。
• 滨海、滨湖、河流、三角洲和大陆斜坡等是侧 向加积的主要盛行环境。
• 侧向加积作用形成地层的特征：地层岩性界面 通常与时间界面不一致或斜交。
穿时普遍性原理：在所有侧向堆积作用 过程中形成的岩石地层必然是穿时的。
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在曲流河的发展过程中，河道受侧向侵蚀向凹岸 迁移并在凸岸沉积，导致凸岸点沙坝向凹岸方向 迁移，同时天然堤、洪泛平原等也随之迁移，造 成沉积物的时间界面倾斜、与岩性界面有一定的 角度。
碳酸盐岩相
页岩相
砂岩相
页岩或煤相
相变
➢ 相分析：综合地层的岩石特征和生物特征，推断其成因（沉 积环境和沉积作用）。
陆上、半干旱环境
相分析的基本思路
“将今论古”“现在是了解过去的钥匙” ——现实主义原理（莱伊尔）
现实主义原理是相分析的主要理论依据。 为了要对地层进行相分析，首先必须了解现 代沉积的不同结构、构造及其形成的环境条 件，然后以历史比较的观点，对古代地层的 相应特征作出环境条件的推论。
牵引流:由于水的流动而引起沉 积物颗粒运动的形式。
交错层理: 可有多种形态，有的形态可在多种环 境中形成，但不同环境常具不同的形态特征。如河流 环境，因水呈定向流动，常形成单向斜层理；海洋环 境由于潮汐来回作用，形成鱼骨状交错层理；海滩环 境的冲洗层理以大型，倾角小(<10˚)和砂粒成分纯净为 特征；风成交错层理则以厚度大、倾角大(可>30˚)，分 选好及磨圆度高为特征。陆棚浅海中的风暴流则可以
沉积环境与沉积相PPT课件
2、真溶液的搬运和沉积作用
• 呈离子状态溶解于水中 • 影响因素：pH, Eh, 盐度，温度，压力，CO2，离子吸
附作用等 • 化学沉积分异
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• 按结晶程度分类 • 按晶粒相对大小
• 非晶质结构 • 隐晶质结构
（<0.001mm）
• 等粒结构 • 不等粒结构 • 斑状结构
• 显晶质结构
A、不可溶物质——干酪根 B、可溶物质——烃、沥青等
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海相烃源岩形成过程中有机质的变 化
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深部来源
• 火山作用带到地表的火山碎屑、伴生的气热液、沿深断裂流出的热卤水等 • ——金属矿床 • ——非金属矿床
宇宙来源
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第三章 沉积物的搬运和沉积作用
• 又称：相对比定律或相律 • 定律：
１ 在没有沉积间断的条件下，只有在横向上相邻的相、才能在纵向上互相叠覆． ２ 纵向相序=横向相带
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第7页/共37页
第8页/共37页
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沉积相模式Sedimentary Models
• 简称“相模式Facies Models” • --删除地方性的细节，保留其纯粹本质的东西（理论模式）
3、风的搬运和沉积作用
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风的搬运作用
• 方式 1. 悬移：长期悬浮在空中（风沙，沙尘暴） 2. 跃移： 3. 推移（蠕移）：
风的沉积作用
风速↘→紊流上举↘→沙粒和尘土↓→风成沙和 黄土
分带性：戈壁，沙漠第，27黄页/共土37页
风的沉积作用
第28页/共37页
3、冰的搬运和沉积作用
• 风化作用
沉积相及沉积环境
4、孔隙：是岩石中未被固体物质（不包括沥青质）充 填的空间称为孔隙或裂缝，它是油（含沥青质）、气、 水的富存场所。其可分为原生孔隙和次生孔隙两类 （见下表）。 原生孔隙主要是粒间孔隙，即碎屑颗粒原始格架间 的空隙。 次生孔隙绝大多数是形成于成岩中期之后及后生期， 一般都是岩石组分发生溶解作用的结果。
概率值累积曲线图：用累 计百分比作图，横坐标为粒 径值，纵坐标改用概率百分 数标度。应用概率累计曲线 图建立沉积环境的典型模式， 这一研究成果是由维谢尔 （Visher,1965,1969）提出 来的。 沉积物的粒度一般不是表 现为单一的对数正态分布， 因此其概率图总是由几个相 交的直线段构成（见右图）
通常年轻的稳定大陆边缘陆架较窄；发育成熟的稳 定大陆边缘具有广阔的陆架区。陆架下界(陆架坡折)的 平均深度约130米。陆坡的坡度相对于陆架显著增加， 世界大陆坡的平均坡度为4度17分，比陆架的坡度大20 倍左右。陆坡地形十分崎岖，常被海底峡谷切割。陆基 是大陆坡与深海平原之间的过渡区，坡度十分平缓，由 巨厚的浊流、等深流和滑塌沉积物绀成，可形成许多海 底复合扇。是伸展作用体制下大陆岩石圈减薄和大幅度 沉陷形成的活动微弱的大陆边缘。属被动大陆边缘的有 非洲边缘(北邮除外)、澳大利亚西和印度半岛的南部边 缘等。
2、底痕 底痕主要发育在复理石或浊流沉积中。一般 来说。它们的方向性在区域上是比较稳定的其总体 方向平行于水流分布。但有时其测量结果也较分散。
3、组构 组构系指组分颗粒的 空间排列种力位。如果 它们是顺水流方向定向 排列的；就可成为古水 流的指示标志。通常使 用的指向组构际志包括 砾石，眇粒和生物化石 等组分颗粒的定向排列 （见下页图）。
（一）、碎屑岩石的组成 根据成因和结构特征的不同，碎屑岩的组成可划分为颗 粒、杂基、胶结物和孔隙度。其中杂基和胶结物可称为 填隙物。 1、 颗粒：颗粒又称为碎屑，是由母岩继承下来的陆源碎屑物 质沉积组分，占碎屑岩组成的50%以上。包括矿物碎屑 和岩屑。 碎屑：常见的几种矿物碎屑有石英、长石、重矿物等。 岩屑：是母岩的碎块，又称为岩块，是保持着母岩结构 的矿物集合体。
第三节 常见沉积相
第三节常见沉积相、岩相古地理及岩相古地理图一、大陆环境沉积1、山麓及山间盆地沉积类型特征：形成于山间和山前地带。
地势起伏悬殊，高差和坡度大，以快速堆积为特征。
如：洪积扇或冲积扇堆积，以粗砾为主，多呈棱角状，分选和磨圆极差，砾径大小混杂2、河流相分为河床、堤岸、河漫及牛轭湖亚相。
1）河床：可分为河床滞留、心滩或边滩微相。
河床滞留——砾石沉积，与下伏岩层呈冲刷侵蚀接触心滩——辫状河沉积，可见砾石；边滩——曲流河沉积，环流侧向加积。
2）堤岸亚相：主要细砂、粉砂和泥互层3）河漫：垂向加积。
发育层面构造和水平层理。
河漫滩（发育粉砂岩、泥岩）河漫湖（发育泥岩）河漫沼泽（泥炭沉积发育）4）牛轭湖：河流截弯取直留下废弃河道，发育粉砂和富含有机质粘土沉积，有化石河流沉积具有明显的二元结构：河床沉积（下）；河漫滩沉积（上）。
呈现间断正韵律，韵律底部常有冲刷面。
3、湖泊相湖水深度分为：滨湖、浅湖和深湖。
特点：水体封闭，沉沉积相分布基本上呈环带状分布。
3、沼泽相：发育在潮湿区，水体滞留。
低能环境，暗色泥岩为主，夹煤层或煤线。
4、冰川沉积：寒冷地区，冰碛物多为棱角状，混杂堆积，砾石表面具擦痕。
二、海陆过渡环境沉积相以三角洲环境为典型代表。
沉积体由相互连接的三部分组成。
1）、三角洲平原（顶积层）：是三角洲的陆上部分，陆生生物化石丰富；2）、三角洲前缘（前积层）3）、前三角洲（底积层）：海（湖）生生物化石增多由于三角洲沉积体不断向海（湖）方向推近，这时则以侧向加积为主，形成反旋回序列反旋回序列：在剖面上，沉积物自下而上呈现出由细到粗，是三角洲沉积的一个主要识别标志。
（三）海洋环境沉积分为滨海（潮汐带）、浅海（陆棚或陆架）、半深海（大陆斜坡）、深海（大洋盆地）1、滨海沉积相类型：也称滨岸沉积环境。
受潮汐和海浪的影响最为强烈a有障壁的海岸：潮坪环境（有沉积作用），无沉积作用的称为潮浦。
以潮汐作用为主。
潮坪可划分为潮上、潮间和潮下（亚浅海），0—50m 三个带。
第三章 地层的沉积方式及沉积环境
注意：地质作用赖以进行的环境条件是 随时间的推移不断变化的，在运用现实 主义原理进行相分析时，不可机械的套 用现代模式，不仅要注意古、今地质作 用的相似性，还要考虑其差异性，而且 距今年代越久远，差异越大。
瓦尔特相律（相序递变规律）——
(J Walther，1894) :只有那些彼此毗邻的相和相区，才 能原生地重叠在一起; 即可以根据相邻沉积相在纵向上 或横向上的变化预测其在横向上或纵向上的变化。
沉积构造的几种主要类型 ：
(１)层理： 由于季节性气候的变化，沉积环境 的改变，使先后沉积的物质在颗粒 大小、排列方式、形状、颜色和成 分上发生相应变化，从而在垂向上 显示出来的成层现象。大都与沉积 同时形成，所以能很好地反映水动 力条件。
多数层理由牵引流形成。即水 在流动过程中使水底松散的颗粒 产生波痕，并因波痕的移动而形 成各种层理，主要有交错层理， 水平层理和平行层理。
二、沉积环境的主要
识别标志
相标志：一定沉积环境内独特的物 理、化学和生物作用形成的能反映 沉积环境条件的沉积特征。
沉积环境（相）研究方法
矿物成分 和岩石类型 沉积岩层 的构造
岩石 的颜色
岩石 的结构
沉积环境（相）研究方法
古生物的种类和生态不仅可确定海相与非海 相，而且还可指示水域的深度、盐度、温度 和浊度等。近年来不仅重视遗体化石，而且 还用遗迹化石资料来判断沉积环境。
Fe3+∶Fe2+ ＞ 3.0 ， 则岩石显红色。 Fe3+∶Fe2+=3-1.6 ， 呈紫色、砖红色、棕色 等。 Fe3+∶Fe2+ ＜ 1.6 ， 呈浅绿灰色或灰色。 Fe3+∶Fe2+ 近 于 0 ， 则呈黑色。
沉积相
沉积相一、基本概念1、相：沉积环境及在该环境中形成的沉积岩（物）特征的综合。
2、相标志：沉积岩的岩性特征、古生物特征以及地球化学和地球物理特征是相应各种环境条件的物质记录，通常也成为相标志。
3、古地理：沉积环境中的古地理条件称为古地理。
4、岩相：岩相是一定沉积环境中形成的岩石或岩石组合，它是沉积相的主要组成部分。
5、相序：是指从一种相逐渐过渡到另外一种相的一系列相的关系或相的有序组合。
6、相序定律：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。
7、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。
8、洪积扇：在干热气候条件下，地壳升降运动较强烈地区的风化、剥蚀作用剧烈，其形成的产物被山区的暂时性水流或山区河流带走。
当水流出山口，地形坡度急剧变缓，水流向四方散开，流速骤减，水流携带的碎屑物质大量沉积，形成锥状或扇状堆积体，称为洪积锥或洪积扇。
9、山麓—洪积扇：随着冲积扇的沉积发育，其范围逐渐扩大，山前的冲积扇彼此逐渐联结起来，并掩埋和充填了山前的坡积和坠积物，形成了环绕山脉的山麓—洪积扇。
10、漫流（片流）沉积：携带沉积物的流水从冲积扇河床末端或两侧漫出，流速和水深的骤减，使携带的沉积物呈席状或片状沉积下来，形成席状砂岩、砾岩和泥岩堆积体，称为漫流沉积。
11、筛状沉积：当源区供给冲积扇的陆源物质主要为砾石而无或极少有其他粒级物质时，在冲积扇的表层便堆积了舌状砾石层。
因其粒粗、且细粒填隙物较少，而具极高的孔隙性和渗透性，当下次洪水尚未流到扇缘之前，就沿着像滤水筛子一样的砾石层渗滤到扇体中去了，因此不能形成地表水流，从而阻止了粗粒物质的搬运。
扇体表层的舌状砾石层就称为筛状沉积。
12、泥石流：当水携带的砾石和泥沙沉积物达到足够量时，就形成了密度大、粘度高、呈可塑性状态的流体，称为泥石流。
《岩相古地理学》课程笔记
《岩相古地理学》课程笔记第一章：绪论一、岩相古地理学的概念与意义1. 岩相古地理学的定义岩相古地理学是一门综合性学科，它结合了岩石学和古地理学的研究方法，专注于分析地质历史时期沉积岩的形成环境、分布特征以及古地理格局的演变过程。
2. 岩相古地理学的意义（1）科学意义- 揭示地球表面环境演变的历史，为理解地球系统演化提供重要信息。
- 丰富和完善地质学理论，推动地质学科的发展。
（2）实际意义- 为矿产资源的勘探和开发提供科学依据，特别是在油气、煤炭、金属和非金属矿产的寻找中具有重要作用。
- 在水利工程、城市规划、环境保护等领域提供地质背景和风险评估。
- 对于理解气候变化和预测未来环境变化具有参考价值。
二、岩相古地理学的研究内容与方法1. 研究内容（1）岩相分析- 沉积岩的成分、结构、构造和沉积环境之间的关系。
- 沉积岩的成因类型和形成条件。
（2）沉积环境重建- 古气候、古水流、古生态等环境因素的识别和解释。
- 沉积相的识别和沉积序列的分析。
（3）古地理格局重建- 古大陆、古海洋、古河流、古湖泊等地理单元的分布和变迁。
- 古地理事件的识别和解释，如海平面变化、构造运动等。
（4）古地理演变过程- 地质历史时期古地理格局的演变序列。
- 古地理演变与全球地质事件的关系。
2. 研究方法（1）野外调查方法- 地质填图：系统地记录地表地质现象和地层分布。
- 露头观测：详细描述沉积岩的岩性、构造和化石特征。
（2）实验室分析方法- 粒度分析：确定沉积物的粒度分布，推断沉积环境。
- 地球化学分析：通过元素和同位素分析，揭示沉积岩的源区和沉积过程。
- 生物化石分析：利用生物化石确定地层年代和沉积环境。
（3）沉积相分析- 根据岩性和生物化石特征，划分沉积相类型。
- 建立沉积相模式，分析沉积环境的时空变化。
（4）古地理图编制- 整合野外调查和实验室分析结果，编制不同地质时期的古地理图。
- 利用地理信息系统（GIS）技术，进行古地理数据的可视化和分析。
第五章岩相古地理有关概念
泻湖 Lag
障壁岛、砂坝 BS 潮汐通道及三角洲 滨岸 Li 滨岸三角洲 Li-D
陆棚 Sh
缓坡 Ra 局限台地 RP 孤立台地 IP
台地 开阔台地 OP
台地边缘浅滩 PMS 生物礁 Re
大陆斜坡 Sl
深海盆地 DS
沉积亚相、微相
扇头、扇中、扇尾、泥石流 心滩、天然堤 边滩、堤岸、泛滥平原（河漫滩）、岸后沼泽 滨湖沼泽（LaM）、滨湖浅滩（LaS）、 扇三角洲（FD）、浅湖三角洲（LaD）、深湖浊积 岩（LaT）、盐湖 沙丘、丘间、戈壁滩 沉积相、亚相分类与上述的湖泊体系相同
流动构造是沉积物搬运和 沉积过程中由于介质的流动 在沉积物表面及内部形成的 各种构造现象。
包括层面构造和层理构造 等。
这些床沙几何形体被埋藏下来，保留在层面 上，即称波痕;它们因迁移而在层内保留下的痕 迹，即造成了层理。
1、层面构造
层面构造是指所有在沉积岩顶 面或底面上的各种特征。其代表类 型有：波痕、细流痕、剥离线理、 冲刷痕、压刻痕。
指沉积能量中-高、具窄盐度生物组合的碳酸盐沉 积区域。沉积亚相有：生物浅滩、生物丘、生物 礁、鲕粒浅滩 生物浅滩、生物丘、生物礁、鲕粒浅滩 礁后、礁核、礁盖、礁基、礁前、礁翼、礁间 上斜坡（斜坡峡谷、滑塌岩块/角砾、浊积扇头） 下斜坡-陆隆（浊积扇、滑塌变形层、等积岩） 分布面积巨大，多为海底浊积扇尾，或以薄层硅 质泥岩、放射虫硅质岩为主夹薄层泥灰岩（欠补 偿盆地）沉积组成的深海平原沉积
在应用现实主义原则时需要注意：
地质历史是发展的，各地质时期的地质 作用方式和特点既有继承性，也有变化性， 即既有连续性又有阶段性，例如元古代的碳 酸盐潮坪中广泛发育有叠层石，而到显生宙 时，同样是碳酸盐潮坪环境，但由于食藻生 物的出现，叠层石的分布范围和数量则大为 减少。
2.地层的沉积环境
沉积物曾暴露于地表的层面构造。如动物的爬痕， 足迹，泥裂，雨痕(雹痕)等。更明显的区域性暴 露标志是古风化壳，在不同的气候带具有明显不 同的识别标志。
华北C2底部风化壳
波痕
波痕－－暴露标志
风化壳－－暴露标痕
浪成波痕
风成波痕
波痕的形成：b、c示不对称波痕；d、e示对称波痕
• 氧化环境：红、紫红、棕红等颜色 • 缺氧的环境：灰色、灰绿、蓝色
次生色：沉积岩成岩后，应次生变化（变质、风化
等）形成的颜色，与沉积环境无关。
（2）沉积物结构
沉积物结构包括粒度、圆度、分选、定向性
和支撑类型等。
一般来说，粒度粗、圆度高、分选好的岩石
反映较高的水动力条件。
相反，粒度细、圆度低、分选差的岩石，形
虫迹 菊石 珊瑚
安徽巢湖S1-2虫迹
安徽巢湖P2龙潭组芦木
安徽巢湖P1孤峰组菊石
安徽巢湖P1q早板珊瑚
三、沉积环境与沉积相类型
以海平面为标志,可以将地表沉积环境分成三大类型： 1. 大陆环境沉积相类型
–冰川沉积 –河流沉积 –湖泊沉积
2. 过渡环境沉积相类型 –三角洲沉积 3. 海洋环境沉积相类型 –陆源碎屑滨浅海沉积 –浅水碳酸盐沉积 –次深海、深海沉积
–三角洲平原（顶积层）：是三角洲的陆上部分。包括分支 河道砂质沉积和泛滥平原上的粉砂、粘土和泥炭沉积，陆 生生物化石丰富； –三角洲前缘（前积层）：水平面以下，三角洲向海推进的 前坡,以砂和粉砂为主；常发育大型交错层理，有时具浪成 波痕；远离河口处形成席状砂体，以粉砂为主并出现水平 层理，可含植物碎片和海（湖）生物碎片。 –前三角洲（底积层）：位于三角洲前缘向海（湖）的方向 上。以粉砂和粘土为主，多具水平层理或块状层理，海 （湖）生生物增多，有机质丰富。
沉积相与岩相古地理研究
沉积相与岩相古地理研究沉积相是指岩石中所包含的沉积物的特征和组合，包括颗粒大小、颗粒形状、颜色、细粒物质含量等。
通过对不同沉积相的研究，可以了解到岩石是在哪种沉积环境下形成的，比如河道、湖泊、波浪影响的海岸线等。
沉积相的研究方法主要包括沉积学观测、沉积物分析以及实验室研究等。
岩相是指沉积岩中的岩石成分和结构特征，包括岩石的种类、颗粒结构、颗粒间的结合方式等。
通过对岩相的研究，可以了解到岩石的成因以及古地理环境的一些特征。
比如在岩相研究中可以发现一些化石、矿物或者地球化学特征，这些特征可以用来判断古地理环境的类型和特征。
沉积相与岩相古地理研究的重要性在于它可以提供地球历史上不同地区古地理环境的细节信息。
通过对不同地质时期的岩石进行沉积相与岩相研究，可以了解到地球环境的演化历程，包括地质过程、气候变化以及生物演化等。
这些信息对于解读地球历史，理解地球系统中各个组成部分的互动关系具有重要意义。
沉积相与岩相古地理研究的方法多样，常用的方法包括地层剖面观察、野外采样、实验室分析和数值模拟等。
其中，地层剖面观察是最常用的方法之一，通过对地层不同层位的沉积相与岩相特征进行观察和描述，可以了解到不同时期地表环境的差异。
野外采样和实验室分析主要用于获取具体的沉积物样品，并通过对样品的颗粒分析、岩石成分分析以及化学分析等来获取更详细的信息。
数值模拟是一种基于数学模型的方法，可以模拟地质过程和沉积过程，通过与实际观测数据进行比较，可以验证模型的准确性。
总之，沉积相与岩相古地理研究是地质学中的重要分支，通过对岩石的沉积相和岩相特征进行研究，可以还原地球历史上不同地区古地理环境的细节信息。
这些信息对于理解地球系统的演化历程、地球表层的变化以及预测未来地质过程具有重要意义。
未来，随着技术的不断进步和研究方法的不断改进，沉积相与岩相古地理研究将进一步得到发展和应用。
沉积古地理学PPT课件
类型的多样性和复杂性。
43
各种沉积环境
1）潮湿气候平原沉积相类型
气候潮湿、地形起伏微弱、平原广布，
在热带和温带地区都有发育。多雨、生物繁
盛、河网密集，湖泊发育，沉积类型多样。
A、蛇曲河（曲流河）沉积类型
在平原区，河谷宽，流速小，河床坡度
小，蛇曲现象发育。
河道（床）沉积
蛇曲河具二元结构
洪泛平原沉积（河漫滩）
37
3、生物门类及其生态组合的环境意义
A、不同的生物门类生活于不同的自然环境之中。
因此，可以依据一些特有的生物种类及其保存特
征来鉴别其生存环境。如：珊瑚、腕足、菊石、
三叶虫等都生活在海洋环境；陆生植物和淡水软
体动物等生活在大陆环境。
B、还可根据某些生物判断海水的盐度及古气候。
如：广盐度生物，狭盐度生物，喜暖生物，陆生
67
68
69
70
B、大洋盆地
大洋盆地中，水很深，无强大的水流活动，以
悬浮物缓慢的垂向加积而形成远洋沉积。
a、深海软泥：生物残骸含量大于30％。根据所含
生物成分可区分为：硅质放射虫软泥、钙质抱球
3
4
1 沉积环境— 一个具有独特的 物理、化学和生 物 特征的自然地理单元
2 沉积相——反映沉积记录成因（环境、条件和沉积作用）的岩
石特征和生物特征的综合。即沉积记录成因的物质表现。
5
生物相
岩相
3 相变——地层的岩石特征和生物特征及其所反映的 沉积环境和沉积作用在空间（横向）上的变化。
Carbonate facies
59
B、无障壁的海岸
滨海带较宽广，且平坦，形 成潮坪环境（有沉积作用），无沉 积作用的称为潮浦。以潮汐作用为 主。可进一步划分为潮上、潮间和 潮下（0—50m,为亚浅海）三个带。
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Principles
相分析的基本方法：现实主义原理——即以现代地质作用 及其产物为基础，来分析地质时期沉积物的沉积环境，切 忌机械对比。 Principle of Uniformitarianism – ―The Present is the key to the past‖
Past Past
准同生变形构造： 主要有负载构造、包卷构造、滑塌构造等。
化学及生物成因的构造：
鸟眼构造（潮坪环境）、叠层状构造（潮坪等）
二、矿物标志
1）碎屑矿物 粗细混杂，分选较差的沉积类型一般反映高密度重力流 沉积作用，多形成于山麓、深湖盆、大陆斜坡等环境下。 有一定分选，多成板状或楔状，其中一般有层理的砂体多 为牵引流沉积作用，常见于冲积扇、河流、三角洲等环境。 岩屑可以解释母岩的性质，粗大的岩屑反映高峻的地 形，石英含量高的岩石反映搬运距离较远。大量的长石反 映干旱和寒冷气候带或高差大的近源区，纯净的石英砂岩 则是海浪反复冲洗的标志。孔隙式胶结是牵引流的标志， 基底式胶结是重力流的特征。
第二节 沉积相判别标志
岩石中能够反映沉积环境条件的原生的岩 性、古生物及地球化学等特征，都可以作 为相标志。可简单分为四类：
岩石标志 矿物标志 生物标志 地球化学标志
一、岩石标志
1.
2.
3.
岩石类型：岩石类型以及颜色不是很好标志。 岩石结构：碎屑物粗细与水动力 沉积构造：
层面构造：波痕、冲刷痕、压刻痕、各种暴露标志（干裂、雨痕、 古风化壳等 Subaerial, most likely semi-humid environment
•干旱气候区的湖泊沉积：一般为咸水湖，沉积物一般为粉砂、 泥和钙质，经常有膏盐沉积。 湖泊沉积的典型特征之一是，各种沉积相带一般成同心圆状 展布，具有陆生的植物及淡水动物化石。
（二）海陆过渡沉积环境
三角洲环境一般分为三角洲平原（顶积层：分枝河道等砂 质沉积，陆生生物化石丰富）；三角洲前缘（前积层：砂 和粉砂为主，发育大型斜层理含少量植物碎片和海相化石） 和前三角洲（底积层：悬浮搬运的粘土为主，具水平层理， 含海生生物）三个部分。
主要有三大类（陆地环境、海洋环境和海陆过渡环 境） （一）陆地沉积环境类型
1、冰川沉积：（大陆冰川、山岳冰川、冰湖和冰海沉积、 冰海砾泥沉积） 2、山麓沉积：由于地形高差大所以一般为快速的洪积形成 洪积扇或洪积裙。有时可以形成扇三角洲。 3、河流沉积：平原区河流（河道、砂坝、天然堤、泛滥平 原沉积、缺口扇、牛轭湖、沼泽等沉积）。山间河流（河 床沉积、冲击扇、阶地等）
1000Ma
层理构造：两层之间由于岩性、成分、颜色、 结构的变化显示的成层构造。
A.平行和水平层理：水平层理（细粒粉砂泥质）：反 映静水条件；平行层理（较粗粒一般为砂）：反映 高流态条件的沉积。
•
B.交错层理：河流一般单向板状或槽状交错层理；海滨一 般为大型板状和槽状交错层理；滨岸带一般为鱼骨状交错 层理；海滩一般为低角度板状、楔状交错层理；风成交错 层理一般角度大；三角洲一般也为大型交错层理。
2、浅水碳酸盐沉积
在碳酸盐潮坪背景下：干旱炎热气候条件下出现 萨勃哈沉积，白云岩化作用；温暖潮湿条件下， 往往为生物碎屑灰岩，向陆变细。 浅水碳酸盐的生物礁沉积体：可形成岸礁，障壁 礁（或堡礁）礁后往往形成顶部平缓的碳酸盐台 地，礁前形成礁前角砾岩，礁体部分形成骨架岩 （礁灰岩）。 陆棚碳酸盐沉积环境：主要形成含生物碎屑灰岩、 泥晶灰岩、泥灰岩和页岩互层。含有正常的生物 群组合，生物潜穴、结核和瘤状构造发育，生物 扰动作用强烈。
A palaeo-scene (the evidence)
Your interpretation:
They are dinosaur footprints and they can tell us about:
• • • • Group behavior; Seasonality & temperature; Food web & competition intensity; Their living environment
三、生物标志（环境生物学分析方法）
1）指相化石法和群落古生态分析方法
指相化石是指能够反映某种特定的环境条件的化石。
如造礁珊瑚只分布在温暖、清澈、正常盐度的浅海环境中，所以 如果在地层中发现了大量的造礁珊瑚，就可以用来推断这种特殊的环 境条件。再如舌形贝(Lingulla)一般生活在浅海潮间带或三角洲环境。
鲕状灰岩反映一种动荡的潮下带高能环境 泥状灰岩反映低能条件（陆棚或泻湖） 礁灰岩反映一种温暖、清澈的滨浅海高能环境； 竹叶状灰岩反映潮间带或潮上带的环境； 藻纹层灰岩反映一种静水低能环境； 渗滤角砾岩（反映暴露风化渗流作用） 含菊石或放射虫的硅质岩多数反映大洋环境 条带状硅铁沉积反映一种氧化还原处于一种均衡的状态； 煤的出现反映气候潮湿温暖多半是一种海陆交互的滨浅海环境 铝土矿反映一种长期剥蚀暴露的过程。 2)自生矿物：海绿石、磷灰石形成于浅海沉积环境，石膏岩盐 等蒸发岩形成于干旱条件。黄铁矿形成于缺氧还原环境
地层与古生物基础 （地层学）
长安大学资源学院 李相传 lixch05@
第四章 沉积环境与古地理
第一节 沉积环境、沉积相 第二节 沉积相判别标志 第三节 主要的沉积环境和沉积类型 第四节 地层形成的沉积作用
第一节 沉积环境、沉积相
1 沉积环境(sedimentary environment)— 一个具有独特的 物理、化学和生物 特征的自然地理单元。能形成各类 沉积物
Carbonate facies Shale facies Sandstone facies Shale & coal facies
Facies changes?
4.相分析(facies analysis)——综合地层的岩石特征和 生物特征，推断其成因（沉积环境和沉积作用）
相分析三要素
● Material（facies indicators） 相标志 ● Principles ● Methodology
多为砂泥质互层，海相 化石多，保存完好。可受 潮流、风暴、洋流作用， 潮流作用可形成潮沙脊 （上粗下细，砂为主，双 向交错层理，分选好）， 风暴潮可形成风暴沉积序 列（下部：具滞留的砾石 和介壳层，底可有槽模； 中部：丘状或浪成层理； 上部：泥质，生物潜穴、 扰动）。
风暴沉积（tempestite deposit）：是由风暴潮掀起陆架上的沉积物，及由 风暴潮的离岸流搅起海滩沙，形成向海方向流动的异重流，当风暴减弱 时，在风暴浪基面之下形成的沉积物或岩石称为风暴岩（tempestite）。
2 沉积相(Sedimentary facies)——反映沉积记录成因（环境、 条件和沉积作用）的岩石特征和生物特征的综合。即沉积记录 生物相(biofacies) 岩相(lithofacies, petrofacies) 成因的物质表现。 3 相变——地层的岩石特征和生物特征及其所反映的沉积环境 和沉积作用在空间（横向）上的变化。 和沉积作用在空间（横向）上的变化。相演化
曲流河沉积模式图：1、粒度递减；2、交错层理；3、交错纹层；4、平行层理
4、湖泊沉积： •潮湿气候区的湖泊沉积：为淡水湖泊，根据湖水的深浅，分 为滨湖、浅湖和深湖，由滨湖到深湖，一般随湖水的加深， 水动力逐渐减弱，沉积物有从粗到细的机械分异现象。层理
也由交错层理逐渐变为水平层理。底栖生物一般比较繁盛。
1、陆源碎屑滨浅海沉积： 海滩沉积：石英砂岩为 主； 潮坪沉积：潮上带常为
较细粒的沉积为主，常
见风成沉积。常见有陆 生生物化石及各种暴露 标志；潮间带和潮下带 常发育向海方向分枝的
潮沟（潮汐通道），常
见脉状层理；
潮坪沉积物粒度在平面上的分布
障壁砂坝和泻湖沉积体系模式图
浪基面以下的浅海陆 棚沉积
同心状大型槽状交错层理
单组低角度下切型板状交错层理 ——点坝沉积的和平行层理（右）；b、板状交错层理；c、楔状交错层理 （冲洗层理）；d、鱼骨状交错层理；e、槽状交错层理；f、波状交错层理
•C.均质层理和块状层理（无层理）：均质层理是粒度均一、 成分单一，反映快速堆积或具生物扰动破坏；块状层理是 指成分复杂，大小不均，反映快速堆积。 •D.递变层理：粒序递变：牵引流所致；粗尾递变：杂基自 底到顶均有分布，往上可变细，重力流所致。
将古论古-蜓
地史分布：始 现: C13, 极盛: P1, 衰退: P3,绝 灭: P末。
生态：浅海底栖 生活于100m左 右热带亚热带的 平静浅海环境。
蜓-Fusulinina
将今天论未来
How about regression?
transgression
●Stratigraphical conformities ● Gradual transgression
Sketch showing Walther’s law
瓦尔特相（定）律亦 称相对比原理(J Walther，1894) :只有 那些目前可以观察到 是相互毗邻的相和相 区，才能原生地重叠 在一起; 即在垂向上 整合叠置的相是在侧 向上相邻的沉积环境 中形成的。
Walther’s law (rule) or law of facies correlation : Only those facies and facies-areas can be superimposed primarily which can be observed beside each other at the present time (translated by Middleton, 1973); in other words, facies occurring in a conformable vertical sequence of strata were formed in laterally adjacent environments.