讲10 相分析和古地理重建
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地质学基础
第三节 地史时期主要沉积环境与沉积相特征 一、大陆环境 1.山麓堆积(冲击扇)环境 山麓堆积发育于山口处,其主要特征表现为: 1)地形特征—该区地形坡度由陡到缓,从山区‘V’字型河道进入 较平坦的地区,河道的位置变化大,堆积物形成一楔状缓坡。 2)水动力特征—流速由高陡然降低,水的密度较大,特别在洪水 期常形成漫流。 3)搬运物特点—搬运物大小混杂,洪水期可搬运重达数十吨的巨 大岩块。 4)沉积物特征—该区的沉积属快速沉积,沉积物无分选,成分复 杂,无层理,扇根以粗大砾石为主,扇端以细粒的泥质-粉沙为 主。平面上成扇状,剖面上成楔状。 见图 2.河流沉积环境
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第二十三章
相、古地理重建
地质学基础
第二十三章
第一节
基本概念
相、古地理重建
另外,我们应该用发展、变化的辨证唯物主义眼光来应用 “将今论古”原则时,而不可不加区别的套用。因为地质历史 时期的任何地质作用与现今所发生的地质作用不可能完全相同, 另外生物在发展演化中可不断的适应新的环境。 三、相变和相律 1.相变:沉积相在横向(同一时期,不同地区)和纵向(同一地区, 不同时期)上的变化称之为相变。简言之,相变是指沉积相在 时空上的变化。 2.相律:沉积相的变化规律。这种规律是只有在横向上相依的相, 才能在纵向上相依,简称为瓦尔特定律。见图 瓦尔特相律的基本思想是均变原则,在地层中接触关系是连 续整合的。因而在一套整合的地层中相律才适用。 在实际工作中仅仅确定了沉积岩相并不能判定其沉积环境, 例如,确定了炭质泥岩相,仅代表沼泽环境的产物,但并未说 明其具体的环境,因为河漫滩、湖滨、海滨等处都可以形成沼 泽环境,因此,应根据上下的沉积岩相来分析、判断具体沉积 环境。
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相、古地理重建
地质学基础
第二节 相标志 由于生物的生存常以其它生物作为食物,在一特定的环境条 件下,某一种类的生物常与其它几种甚至几十种生物共同生活 在一起,这种生物组合同样随环境的不同而不同。所以也可以 根据地层中的古生物化石的组合特征,来分析其沉积环境。 (二)生物的保存状况 生物死亡后其残骸的的保存状态同样可以反映当时沉积环境 的水动力状况。例如我们可以通过地层中的古生物化石的破碎、 磨损程度以及是否原有生态,来判断当时的沉积环境水动力条 件。 二、岩矿标志 一定的沉积环境往往可以形成某一特定的矿物(自生矿物— 沉积盆地生成的矿物)及岩石。例如,黄铁矿为还原条件下的 产物,而卤化物(膏盐类)则代表了干旱气候环境条件下沉积, 煤层,炭质泥岩代表了温暖环境条件的湖泊——沼泽沉积等。
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第二节
相标志
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2.粒度分析 对于同一条河流而言,不同河段(上、中、下游)的水介质 运动特征不同,因而推运滚动、跳跃、悬运组分的粒度大小、 百分含量也不同,故可以对地层中碎屑组分的粒度进行统计分 析,来判断其形成环境。 见图 (二)沉积岩的原生构造(基本概念前已述) 沉积岩的原生构造主要分为两种:层面构造与层内构造(层 理构造) 。 层理构造的类型、大小及组合特征与沉积环境的水介质条件、 水深等因素有关。
第一节 基本概念 了解地球的历史主要从三个方面进行:1.地球的构造运动史; 2.沉积发展史;3.生物演化史。地层作为地球历史发展的物质记 录产物,因此了解地层的物质特点及成因是了解地球历史发展 演化的重要手段。 相分析与古地理重建的主要内容主要是通过对地层的详细观 察和综合分析,了解地层是在什么样的环境下形成的。 我们不仅要对地层的岩性、化石特点进行观察,确定其年代 及岩性地层单位,还要根据地层所呈现的各种特征分析其形成 环境及物化条件,从而了解当时的古地理境观,进而得出地质 历史的演化过程。 一、沉积相和沉积环境 1.沉积环境:在特定的自然气候、生物、物理、化学、条件下能形 成特定沉积物的场所(自然地理单元)。例如河流环境、湖泊 环境、浅海环境等。 2.沉积相(岩性相):沉积环境中的岩性特征、古生物特征的总和。 它是沉积环境的物质表现。沉积相中的岩性特征应包括沉积物
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第二节 相标志 地层是沉积环境的产物,它包含了形成时的各种信息,因此 我们将这种能反映原始沉积环境条件的原生生物特征和沉积特 征的标志称之为相标志。 相标志可分为三类:1.生物标志;2.岩矿标志;3.物理标志。 一、生物标志 在古生物一章中我们已经了解任何生物均只在特定的环境内 生存,虽然这个环境的范围不同。由于环境条件的不同,造成 了生物的习性、形态、及生物组合类型和生物死亡后的保存状 态的不同。因而我们可以根据生物的某些特征来判别环境条件。 (一)生物类别及组合 任一种类生物对其生活的环境均有一定的要求,例如气候、 地理、水介质条件、食物、天敌等。这些环境条件反过来又影 响着该种生物的数量及生物的形态、结构。因此我们可以根据 地层中的古生物的类别来判别当时的沉积环境。
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总结 再造地质时期地球表面的古地理环境,了解它们的空间分布 及演化是本章节的主要目的。 古地理重建的基础工作是相分析。有关相分析的基本概念即 为是我们主要应掌握的内容,它们包括沉积环境、沉积相、相 分析、“将今论古”原则、相变、相律等。 任何环境下形成的物质,必将在该物质中留下其反映当时环 境的标志,这些标志主要有生物、岩矿、物理等标志。 对现代沉积环境的研究,是了解地质历史时期沉积环境的基 本方法。现代沉积环境可以分为大陆沉积环境(山麓、河流、 湖泊等沉积环境)和海洋沉积环境(滨海、浅海、半深海—深 海等沉积环境)。 古地理重建的最终成果为岩相古地理图,因此也应了解相关 图件的制作。 思考题 1.举例说明“将今论古”的基本原则。 2.举例说明沉积环境与沉积岩相的概念。
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第二节
相标志
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三、物理标志 能指示介质(水、冰、风)的性质、能量条件和介质中搬运 物的运动方式的标志称之为物理标志。 在介质运动速度一定的情况下介质的搬运能力与介质的密度 成正比。由于冰川、河流、风的密度不同,能量条件不同,其 搬运物的运动方式、特征也不同。当搬运物沉积后,这些特征 将被保留下来。因此我们可以地层中沉积物的以上特征推断当 时的介质性质、能量大小及搬运方式。 由于水是地质作用中最常见的一种介质,因而是我们重点讨 论的内容。 (一)搬运物的运动方式与粒度分析(以河流为例) 1.运动方式 河流在某一流速下,其搬运物的运动方式按其粒度的大小可 分为三种:推移滚动、跳跃、悬浮。随着流速的变化,同一粒 度的搬运物其运动方式也发生相应变化。见图
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第四节
古地理图及意义
相、古地理重建
一、基本概念 古地理图的定义:将某一地质历史时期的海陆位置及分界按 一定比例表示在地理图上的图件。 岩相古地理图的定义:将沉积岩相表示在古地理图上的图件。 二、岩相古地理图的编绘方法与步骤 在研究区,对某一年代的地层进行相分析(沉积物、古生物 特征等),将研究成果用规定的符号、花纹表示在相应的地理 图上。因此岩相古地理图的编绘可分为野外资料收集阶段与室 内资料整理分析阶段。 三、岩相古地理图的意义 对研究区各时代地层进行相分析并依次作出相应的岩相古地 理图,从而可以了解该地区古地理环境特征及演化特征。
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第三节 地史时期主要沉积环境与沉积相特征 河流(平原区)环境的主要特征: 1)地形特征—地形相对平坦,河岸两侧常有脊状突起称之为天然 堤,天然堤外相对低洼的地带称之为泛滥盆地或河漫滩。 2)水动力特征—河流的水动力相当较小,多为单向水流。其中河 道较河漫滩流速要大。 3)搬运物特征—河道中砾石、粗-中沙以推移滚动方式为主,细沙 以跳跃方式为主,粉沙以下的物质以悬运方式为主。河漫滩中 流速较低,搬运物以细-粉沙、泥质为主。 4)沉积物特征—河流沉积物在垂向上具明显的双元结构,即下部 的河道粗粒物质与上部的河漫滩细粒物质沉积。 河道沉积物分选、磨圆较好,物质成分以长石、石英、云母、 岩屑等为主,层理类型多,由下至上为平行层理、槽状斜层理、 楔状斜层理、板状斜层理。河道沉积与下伏沉积物多为冲刷接 触,平面上呈带状,剖面上呈透镜状。由于河道来回迁移造成 剖面上河道沉积成多个透镜重叠而具有多个韵律。
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第一节 基本概念 的成分、粒度、分选、磨圆、层理等。为了更好地反映岩相与 环境的关系,常综合命名沉积相,例如浅海砂岩相,以示与河 流砂岩相区别。 二、相分析与现实主义原则 1.相分析:根据岩层的岩石结构、构造及生物特征,推论其生成环 境条件的方法。 2.现实主义原则—“将今论古” 对于人类来说,我们无法直接观察地质历史时期发生的各种 地质现象,但我们可以通过与现在正在发生的地质现象类比, 从而得出地质历史时期地质作用的形成原因。 “将今论古原则”是指通过研究现在正在发生的地质现象, 对其形成原因、条件及产物特征等进行观察研究,得出其规律。 再利用这种规律对地质历史时期同类地质现象进行类比,从而 得出地质历史时期同类地质现象的形成原因的原则,也称之为 现实主义原则。 见图
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地质பைடு நூலகம்基础
第三节 地史时期主要沉积环境与沉积相特征 也有波浪、湖流产生的侵蚀作用、搬运作用,但规模要小得多。 因湖泊多为陆地内,陆源物质供给丰富而造成大量沉积,因此 湖泊以沉积作用为主。 潮湿区 湖泊环境的主要标志为:沉积物成环带状分布,中间 (湖心)粒度小,外侧(湖滨)粒度大。软体动物、脊椎动物、 植物、昆虫共生是湖泊环境的典型生物组合。沉积物颜色较深, 水平层理、波状层理、波痕发育。 干旱区湖泊环境的主要标志为:以化学沉积为主,化学沉积 物按溶解度的大小依次沉积(碳酸岩(白云石)—硫酸岩(石 膏)—卤化物(石盐)),碎屑沉积主要分布于边缘地带,以 红色沙砾为主。 5.其它沉积环境(自学)
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第三节 地史时期主要沉积环境与沉积相特征 河漫滩沉积物以粉沙、泥质为主,常见波状层理、水平层理 等。层面构造发育,常见泥裂、雨痕、足迹等。河漫滩沉积常 呈席状覆盖于河道沉积之上。见图 3.沼泽沉积环境 沼泽沉积环境多分布于河漫滩、湖滨、河口区三角洲及滨海 地带。其主要特征为: 1)地形特征—地形相对平坦、水源充沛的低洼地带。 2)水动力特征—水体流动不畅,PH值弱酸性还原环境。 3)沉积物特点—泥质、粉沙质及大量的有机质和生物沉积,沉积 物颜色较深为其特征。生物以植物(草、木本)为主,可见大 量黄铁矿结核,层理不发育,可见水平层理及小型斜层理等。 4.湖泊沉积环境 湖泊作为陆地上的积水洼地,其沉积环境与海洋类似。虽然
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插图1 “将今论古”原则
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插图3 瓦尔特相律
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插图5 粒度累计曲线
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插图6 河道与滨海沙的粒度累计曲线
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插图8 山麓沉积示意图 平面形态
剖面形态
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插图9 河流沉积示意图
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第四节
古地理图及意义
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