第二章 沉积相及岩相古地理

第二章 沉积相及岩相古 地理
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。
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沉积相的有关概念
3.岩相 反映一定沉积环境的岩性特征。 如石灰岩相反映一种水浅清澈的沉积环境。 4.生物相 反映一定沉积环境的生物特征。 如笔石相反映一种水流不畅的海湾环境。
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（四）湖泊沉积
淡水湖泊 沉积物主要是细砂岩、粉砂岩和粘土岩，化学 成因的石灰岩、泥灰岩和介壳灰岩、油页岩等。 具水平层理，仅在滨湖区可见交错层理、波痕、 泥裂、生物足迹和爬痕。 淡水生物化石丰富，有双壳类、腹足类、介形 虫、淡水鱼类和两栖类。在湖岸地带植物、昆 虫和其他陆生脊椎动物也很多。
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沉积相的有关概念
5.相变 同一时期，不同地区，反映沉积环境的岩性特 征、生物特征的变化。 同一地区，时代不同的地层，由于环境伴随时 间的纵向变化所产生的地层的岩性特征、古生 物特征的纵向变化叫做相演变。 由相演变形成的沉积相在纵向上的连续叠加， 就构成相序。
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Carbonate facies
Shale facies
Sandstone facies
Shale & coal facies
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在连续沉积的地层中，相邻沉积相在纵向上的依 次变化和在横向上的依次变化是一致的，这就是相对比 定律也称相律或瓦尔特定律。
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沉积相的有关概念
6.相分析 对地层中的沉积特征进行综合分析，确定沉积 相，恢复沉积环境条件。 命名：沉积环境＋岩石＋相 如浅海砂岩相、湖泊泥页岩相。 将今论古的现实主义原则。
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楔状交错层理
层系之间的界面为平面，但不互相平行。层 系厚度变化明显呈楔形：垂直水流或平行水流方 向层系间常被此切割，纹层的倾向及倾角变化不 定。常见于海、湖浅水地带和三角洲沉积区。 2008-4-9 14
槽状交错层理
层系底界为槽形冲刷面，纹层在顶部被切割；在横剖 面上．层系界面是槽状，纹层与之一致也是槽状；在顺水 流的纵剖面上，层系界面呈弧状，纹层向下倾方向收敛并 与之斜交。大型槽状交错层理层系底界冲刷面明显，底部 常有泥砾，多见于河流环境中。
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7泥炭层
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(一）滨海沉积
2.潮坪沉积 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
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（2）滨海碳酸盐主要是Leabharlann Baidu屑灰岩，在干旱地 区发育有白云岩、石膏等。 叠层石及鸟眼构造是滨海碳酸盐的重要特征。
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（三）河流沉积
平原河流以砂岩、粉砂岩、泥岩为主。 平原河流的特点是流速小，河谷宽，河曲发育， 经常改道。
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（三）河流沉积——曲流河沉积
1.河床沉积（河流底层沉积）：包括河床滞留 砾石沉积，边滩（点砂坝）及心滩（河道砂坝） 的砂岩沉积。 在河流沉积的连续剖面上，河床滞留砾岩常位 于底部，向上逐渐过渡为砂岩的边滩或心滩沉 积。河床沉积的砂砾圆度分选较好，具单向斜 层理无动物化石。
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二、陆相沉积的主要类型及其特征
主要特征 1.环境复杂，沉积类型多。 2.相变大 3.多为碎屑岩和粘土岩。 4.一般分选和磨圆较差，层理多种多样。 5.含陆生动植物及淡水动物化石。
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（一）风化壳 (残积相)
风化壳——由风化作用形成、分布于大陆 表面的风化产物所组成的不连续薄壳。 残积物——岩石经风化作用所产生的碎屑 和化学风化的残余物质堆积在原地形成。 基岩的风化带是由许多不同成因的残积层 组成。 残积物——残积相——风化壳 铁、铝、镍、锡等。 2008-4-9 53
完整的风化壳剖面从下到上可分为以下几层
4土壤。
3残积层
2为半风化岩石碎块组成的半风化层
1基岩
风化壳示意图
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风化壳的形成受母岩性质、地形、气候的影响。地形 高差大，不易形成风化壳，地形越低平，风化壳越易 残留原地。 不同的母岩形成的风化壳常不相同，花岗质岩石风化 的最终产物是铝土矿和石英；而铁镁质岩石风化的最 终产物是褐铁矿，其风化壳常形成铁帽。
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浊 流 形 成 的 递 变 层 理
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鲍马序列
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2．远洋沉积
以远洋泥(生物残骸含量＜30％)和生物，半深 海和深海软泥(生物残骸含量＞30％)为主。 钙质软泥——含有孔虫等生物软泥。 褐色软泥——主要由褐色粘土组成。 硅质软泥——含硅藻和放射虫。
2.层理的基本类型
•（1）水平层理
•（2）波状层理
板状层理
•（3）交错（斜）层理
•（4）递变层理 •（5）透镜状层理 •（6）韵律层理
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楔状层理
槽状层理
板状交错层理
层系界面彼此平行。顺水流方向倾斜；纹层内常呈下 粗上细的粒度变化，有的纹层向下收敛。河流沉积中最典 型。
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潮上带，泥岩发育泥裂、陆生动物的足迹、爬 痕，砂岩中可有波痕、雨痕等构造特征，可能 有陆生动植物化石和海生动物化石共同保存的 特征。 潮间带，是双向流水波痕和双向交错层理，无 完整化石。 潮下带，沉积物表面常见浪成波痕，可以有完 整化石保存。
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（二）浅海
浅海区是最低退潮线到海深200m之间的地带。 根据海水深浅又分为亚浅海区和深浅海区。 浅海区上部 亚浅海区(水深0——50m)，相当潮下带。
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（三）河流沉积——曲流河沉积
河漫滩沉积（河流顶层沉积） ：包括天然堤、 决口扇和牛轭湖、沼泽等泛滥平原沉积物。 主要是细砂岩、粉砂岩和泥岩，具水平或微斜 层理。 可见植物和动物化石。 河流经常改道，河床沉积物与河漫沉积物常会 叠加。
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泛滥平原与曲流河沉积环境图
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递变层理
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对称波痕的形成与不对称波痕的形成
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浪成波痕、流水波痕与风成波痕
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浪 成 波 痕
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2. 泥裂
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泥裂
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现代干裂
26 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。
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（二）山麓堆积
山麓带——高山与其毗连的低山或平原之间。 山间河流在出山口形成冲积扇 主要是由砾、砂等粗碎屑物组成，分选差、无 层理、呈块状构造，厚度巨大。 横向上相变大，一般扇顶沉积物最粗，两侧和 前端变细。
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（三）河流沉积
河流水系在大陆上广泛分布，可分为山间河流 和平原河。 山间河流沉积以砾岩为主。流速大、切割深。 出山口处形成以碎屑岩为主的冲积扇。一般无 化石。
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海洋环境分带
陆表海
陆缘海
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大洋中脊 大洋盆地
海沟大陆坡大陆架 滨海带
大陆
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海洋环境分带
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（一）滨海沉积
滨海区是位于高涨潮线和低退潮线之间的地带， 其宽度随沿岸地形坡度而变化。
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滨海次一级环境示意图
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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。
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（四）湖泊沉积
在湖水较深、湖底平静缺氧的还原条件下，形 成含黄铁矿的黑色生油泥岩，滨湖区的砂岩为 重要的储油岩系。 湖泊沉积常有自滨湖到湖心的分带现象： 滨湖区的砂岩岩带。 浅湖区的细砂岩、粉砂岩和粘土岩带。 深湖、半深湖区的粘土岩、泥灰岩、石灰岩、 油页岩带。生油层
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亚浅海区
由于簸选作用，沉积物主要是粗粒的，且分选 性和磨圆度均较好。 如石英砂或砂屑灰岩、鲕粒灰岩、生物碎屑灰 岩等。 生物大量繁殖，化石丰富，可有生物礁的形成。 常有波状层理或平缓交错层理。
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珊瑚礁和礁上的海蚀凹槽
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深浅海区
沉积物主要是细粒的，如页岩、或泥灰岩、泥 屑灰岩，或它们的互层。 一般具水平纹或波状层理。 含较完整的底栖生物化石以及浮游、游泳生物 化石。 学生总结规律
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（三）半深海、深海沉积
半深海区主要分布在大陆斜坡上，这里有海底 峡谷，其中常有巨大的角砾堆积。 深海区主要有浊流沉积和远洋盆地沉积。
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大陆斜坡与浊流沉积模式
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浊流的形成环境
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1．浊流沉积
浊流经由海底峡谷把浅海中堆积的大量碎屑物 质搬运到深海区沉积，形成浊积扇。 韵律结构：粗粒——细粒，每个层序一般仅厚 十至几十厘米，但整套岩系往往厚达几百米， 甚至几千米，横向延伸几公里到几百公里。岩 性单调、厚度巨大。 有时会有深水浮游生物化石与浅海底栖生物化 石共同保存的特点。 复理石建造
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有浮游生物化石无底栖生物化石的地层是在深 水且底部缺氧的环境中形成的。 完整的古生物化石，说明水动力条件较弱，相 反说明水动力条件较强。
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第三节 沉积相类型及其特征
一、海相沉积的主要特征 地球表面可以划分为海洋和陆地两部分。 根据海水深度、海洋环境可进一步划分为滨海 沉积环境、浅海沉积环境、半深海和深海沉积 环境。 海洋环境分带图
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(一）滨海沉积
1.海岸砂 波浪作用为主。 以陆源碎屑为主，主要是砂岩。 最常见的是海岸砂，主要由细至中粒砂组成， 分选和磨圆度均较好，常具缓斜的交错层理和 拍岸浪波痕，化石稀少。常见垂直于层面的生 物潜穴、生物碎屑和植物碎片。 砂坝
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1沙嘴
2沙坝
3泻湖
4三角洲
5潮坪
6波筑台
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沉积环境的主要识别标志 ——原生沉积构造
泥裂、雨痕、食盐假晶是暴露环境的标志。 水平层理一般反映深水静水环境； 微细的纸状水平层理是静水湖泊或冰川湖泊沉 积的重要标志波痕。 交错层理是水流、波浪和风形成的。 递变层理：浊流沉积 块状层理：1.迅速沉积 2.底栖生物的扰动
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沉积岩中的风成交错层理
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交 错 层 理
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湖相的水平层理
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递变层理
又称粒序层理，是由粒度的有规律的变化形成的。 其特点是由底向顶粒度逐渐变细，最后变为泥质沉积物。
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递变层理
同一层内碎 屑颗粒粒径向上 逐渐变细。若从 下向上逐渐变粗 者，称为反递变 层理。
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第二节沉积环境的主要识别标志
——颜色 原生色——它是指沉积岩在沉积和成岩过程中 形成的颜色。 煤系地层中炭质页岩的黑色——沼泽环境。 油页岩的黑褐色——深水还原环境。 浅色——浅水动荡氧化的环境。 红、紫红、棕红等颜色——气候干燥炎热氧化 环境。
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沉积环境的主要识别标志 ——沉积物结构
粒度粗、圆度高、分选好、颗粒支撑的岩石 ——能量较高的沉积条件。 粒度细、磨圆度低、分选差的岩石 ——较低能的水体中。
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沉积环境的主要识别标志 ——岩矿标志
有些矿物和岩石在特定条件下形成——指相意 义。
例如，海绿石和鲕绿泥石是海相沉积标志; 鲕状赤铁矿多数形成在水体动荡较浅的浅海环境； 磷块岩的出现指示水深30m到300m左右的海洋环境； 石膏、岩盐等是滨海泻湖和内陆盐湖在干旱气候条件下沉积的； 鲕状灰岩形成于温暖动荡碳酸钙饱和的浅海中； 竹叶状灰岩是在温暖滨海环境中形成的； 礁灰岩则是在温暖的，含盐度正常的，清澈的浅海中形成的。 纯净的石英砂形成于浅水高能条件。