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

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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。

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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 facies

Shale & coal facies

Carbonate facies

Shale facies

Facies changes

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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 l

2、基本原理P r i n c i p l e s

3、模式M e t h o d o l o g y

M u d c r a c k s+R a i n d r o p s 幻灯片4

Induction（归纳）， Deduction（演绎）

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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。

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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

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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)

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Mars

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Deep 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

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Uniformitarianism; 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。

跨时间域

跨空间域

The earth is the key to the celestial bodies

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第三章地层形成的沉积环境沉积作用、古地理

第二节沉积环境判别标志

一、相标志：是反映沉积记录成因的各种标志的综合。

二、相标志类型T y p e s o f f a c i e s i n d i c a t o r s

在不同的沉积环境中，沉积物有着不同的标志特征。主要包括：物理标志p h y s i c

i n d i c a t o r s（沉积岩石的颜色、结构、岩性特征及层理和层面构造特征），生物标志

b i o l o g i

c i n

d i c a t

e s（古生物群得面貌），地球化学标志c h e m i c i n d i c a t o r s，综合相标志i n t e g r a t e d i n d i c a t o r s等。

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（一）物理标志：

岩性，沉积物结构，层面构造、层理构造，软沉积物变

形构造

1、岩性

（1）颜色

大多数情况下，沉积物颜色与其所含色素类型及多少有关。一般来说，浅色的岩石含有机质低，多形成于浅水、动荡和氧化条件下，如海滩成因的砂岩。而在水深或静水条件下，多形成暗色岩石，如沼泽和深海沉积等。在岩石中具有含铁离子的矿物时，紫红色反映强氧化条件，如红层，而暗绿色则反映相对还原的沉积环境。

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（2）成分

沉积物的结构组分可以反映其沉积历史、物源及沉积介质特征。如纯净的石英砂岩形成于浅水高能环境（如海滩）；鲕状灰岩多形成于水质清洁的动荡浅水环境；富含长石、不稳定岩屑的杂砂岩形成于颗粒未经充分筛选的快速沉积场所；以灰泥为主的泥状灰岩则反映低能的沉积环境（如陆棚或泻湖环境）

一些特殊的沉积岩石及沉积矿产的出现不仅对沉积相的确定具有重要意义，而且可以帮助了解地层形成时期古地理、古海洋和古气候特征，如竹叶状灰岩、笔石页岩、煤、白云岩等。

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（3）自生矿物及其它矿物成分

A、自生矿物（原始沉积时期或固结成岩以前形成的矿物）与沉积环境中的特定地球化学条件有关，通常是介质物化条件的反应。如海绿石、磷灰石主要形成于浅海环境，石膏、岩盐等蒸发岩类矿物形成于盐度过饱和的干旱气候条件下，黄铁矿的出现往往反映缺氧的还原环境。

B、稀土和微量元素及稳定同位素对于研究沉积环境、生物作用、陆源区性质（母岩成分）、古气候特点和古地理再造都具有重要作用。

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2、沉积物结构

沉积物结构包括粒度、圆度、分选、球度、定向性和支撑类型等。一般来说，粒度粗、圆度高、分选好、颗粒支撑的岩石反映较高能量的沉积条件。相反，粒度细、圆度低、分选差、杂基支撑的岩石形成于较低能量的水体中。

3、原生沉积构造

（1）层面构造

主要包括反映介质流动的波痕、侵蚀痕（冲刷痕、压刻痕、槽模及各种暴露标志。暴露标志——指形成于沉积作用之后，并能指示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。

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