岩相古地理学

1.1 岩相古地理学的特点与发展
沉积学和古地理学的发展与整个地质学的发展是密不
沉积学和古地理学(Sedimentology & Sedimentary Palaeogeography)：
可分的，其研究基础是沉积岩石学和地史学：早期主要是沉 积岩石学和地史学的研究。
1 绪论--岩相古地理基础 1.1 岩相古地理学的特点与发展 1.1.2 岩相古地理学的发展
中国晚震旦世古地理图
王鸿祯，1985
中国海陆变迁 海域沉积环境与油气 50年代刘鸿允先生编古地理图 刘 宝 珺(1994) 古地理图25张 以地层为基础 关士聪先生， 1984 岩相古地理图，37 张 王鸿桢先生
古地理图41张
中国南方早寒武世梅树村期 岩相古地理图
中国南方震旦世早期 岩相古地理图
冯增昭等(2004)
1.2.1 沉积环境
自然地理环境：地球表面不同的地理景观单位。如
山脉、河流、湖泊、沙漠、海洋等。
沉积环境：物质沉积时的自然地理环境。即发生沉积
作用的、具有独特的物理、化学和生物特征的地理单元。
古环境：地质历史中某一时期曾经出现过的一个地理
单元。
沉积环境由下面一系列环பைடு நூலகம்条件组成：
• 自然地理条件：海、陆、河、湖、沼泽、冰川、沙
Fm
Fl C P
泥，粉砂
粉砂，泥 煤，碳质泥 碳酸盐
块状，泥裂
枝根 植物，泥质膜 成土化特征
越岸沉积或披覆沉积
根土 沼泽沉积 土壤
1.2.3 沉积相模式
沉积相模式：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，是以图形或文字方式表现的理 想的、概括的沉积相格局。 其四个作用：
• ①从比较的目的来说，它必须起到一个对比标准的作用。
漠等的分布和地势的高低。
气候条件：气候的冷、热、干旱、潮湿。 • 构造条件：大地构造背景及沉积盆地的隆起与坳陷。 • 沉积介质的物理条件：介质的性质（水、大气、冰
川、清水、混水、浊流）、流动方式、能量大小以及水 介质的温度和深度。
• 沉积介质的化学条件：水体的化学成分、pH值、Eh
值、含盐度等。
地球表面的自然地理环境按照沉积作用特征可以分为两大类：一类以剥 沉积环境是一个发生沉积作用的、具有独特的物理、化学和 蚀作用为主，另一类以沉积作用为主。以剥蚀作用为主的地区是沉积物的供 生物特征的地貌单元，并以此与相邻的地区相区别。 应者，称为物源区或母岩区，属剥蚀环境；以沉积作用为主的地区是接受沉 积物，发生沉积作用的地区，称为沉积环境。 环境是表述现代的概念，指的是现代地球表面的一个范围。
• ②对于进一步观察来说，它必须起到提纲和指南的作用。
• ③对于新的研究地区来说，它必须起到预测的作用。 ④可以作为环境或体系水动力条件解释的基础。
沉积相模式的类型：
①直观模式(visual models)：以简化的图式直观地表现出沉积环境、作用过 程和最终产物之间的复杂关系； ②事实模式(actual models)：以现代有代表性的地区或古代沉积岩层的相组 合、相序为基础建立的模式 ； ③静态模式(static models)：表示在特定时间内沉积层内的沉积环境特征和沉积 物的相变规律，这种模式能用来预测物源的位置，预测资料不足地区的古沉积 环境，以及再造古地理； ④动态模式(dynamic models)：表示一个特征沉积体的沉积作用全过程的沉 积模式，如垂向模式就是表示沉积作用在纵向上(随时间)的变化； ⑤模拟实验模式(scaled experimental models)：以模拟实验所获得的沉积特 征为基础而建立的沉积模式，有助于查明具特殊沉积特征的沉积物成因；
(4)构造岩相：相是指某种大地构造背景下形成的沉积产物，如 复理石相、磨拉石相等。 (5)生物相：相是指某种沉积环境的生物组合特征，如笔石相、 介壳相和礁相等，这种相称为生物相或生态相。
沉积环境、沉积相的类型
按照大的自然地理区划，可分为大陆、海陆过渡和海洋三
大环境组，然后根据地貌景观划分次一级环境，依地貌
（1）萌芽阶段：最重要的科学思想是由火成论学派代表郝屯 (J．Hutton，1726—1797)开创的“现实主义”(actualism)研究方法。
1905年盖基明确提出了“现在是打开过去的钥匙”这一著名 的表述，使将今论古的思想成为地质学各分支学科研究的理论 依据和指导思想，对沉积相分析和古地理研究尤为重要。
1 绪论--岩相古地理基础
1.1 岩相古地理学的特点与发展
（2）形成阶段： 从19世纪至20世纪50年代，主要是学科体系的建立和完善， 相关分支学科之间还没有明显的界限。
史密斯(1769～1839)提出“化石层序律”；
索比(H．C．Sorby，1857)开始使用显微镜研究沉积岩石；
岩相古地理学的开始则是以瓦尔特(J．Walther，1894)的“相对比定律” 的提出为标志 ；
中国古地理研究的沿革：
第一代岩相古地理：50年代刘鸿允先生编以地层为基础 第二代岩相古地理：
1984年关士聪先生:《中国海陆变迁海域沉积相与油气》
（晚元古代—三叠纪） 1985年王鸿祯先生:《中国古地理图集》 以构造活动论和地质历史发展阶段论为指导， 板块构造与传统构造相结合 对矿产有预测性 1994年刘宝珺:《中国南方震旦纪—三叠纪岩相 古地理图集》 科研、院校、生产单位结合
华莱士(A.R．Wallace，1875)提出了动物地理分区概念； 卡尔宾斯基(1889)编制了俄国欧洲部分不同时代的古地理图； 20世纪20年代期间出版大量著作不仅对沉积岩本身的研究大大深化，标志着 岩相古地理学已进入成熟的成长期，开始了沉积作用和沉积过程的分析。
1 绪论--岩相古地理基础
1.1 岩相古地理学的特点与发展
山东科技大学
1 绪论 --岩相古地理基础 1.1.1 岩相古地理学与沉积学
岩相古地理学（lithofacies palaeogeography）： 是对一定地质历史时期形成的地层进行沉积相分析，研究不同 标志着沉积岩石学的研究从特征描述步人到了 地区的沉积环境条件及其相互关系，再造当时的海陆分布、自 成因研究的阶段，即沉积古地理学形成了一门独立 的分支学科。 然地理和气候特征的学科。
目前文献中常见的概念主要有以下几类： (1)岩相：相是具有一定特征的岩性单位。例如红色砂岩相、黑 色页岩相、这是一种描述性的术语，一般称为岩相 。 (2)沉积作用相：相是某种沉积作用的产物，如冲积相、潮汐相 等。这种概念能够解释岩石的成因，可以称为沉积作用相。 (3)环境相：相是沉积条件或沉积环境的综合物质表现。如河流 相、三角洲相等。这种概念可以称为环境相。
环境单元包括的因素有三个方面： 沉积环境只是环境的一个主要部分。古环境是地质历史中 ①物理因素，包括温度、压力、引力、重力等，以及由此引起的风、波浪、 某一时期曾经出现过的一个地理单元，因此称为古地理。
潮汐、水流、海流、风暴流、冰川、沉积物流和它们的作用强度、方向、 变化梯度和降雨量、降雪量等； ②化学因素，包括水圈、气圈和岩石圈的化学成分、沉积介质的地球化学 性质、pH值、Eh值、溶解度、化学平衡程度、生物化学作用等； ③生物因素，包括生物的类型、多样性、丰度以及生物物理和生物化学作 用等。
冯增昭(2004)的中国寒武纪和奥陶纪古地理图，强调岩相古地理指示标志的定量统 计和实际资料的分布密度，运用“单因素”分析手段、多因素综合成图，在稳定地 块内的岩相古地理恢复具有较高的预测精度。但对缝合带和构造复杂区（东北、华 南、西藏等地区）作简化处理。
1 绪论--岩相古地理基础
1.2 沉积环境和沉积相
新一代岩相古地理图的编制
地理学家的任务： 认识现今（近代）地球山川 地形地貌以及各种地貌单元的特点及其运行和 发展规律。
地质学家的任务：根据现存的古代山川地貌所 留下的遗迹、地质标志研究地质历史中的特点 和发展演化——最终成果：古地理图
研究古地理必须解决的问题
●确定时代 ●判别古地理的地形和地貌单元 ●古地理的发展演化规律
沉积学研究对古地理重建的重要性： ●沉积动力学 —判别沉积环境，微地貌－岩相古地理 学 ●碳酸盐具有碎屑沉积的动力条件，实现碳酸盐古地 理重建的根本性改变 ●沉积物搬运流体性质（牛顿流体与非牛顿流体）的 研究，合理重建古地理环境，比较细微勾画古地理的 细节（斜坡、缓坡） ●沉积成岩作用对古气候的判别－红层的重新解释
当前，国内外多数人把沉积相看作是沉积环境 的物质表现，即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。 沉积环境是沉积物形成的自然环境条件，而
沉积相则是该环境的产物，是其物质表现。
沉积环境（因） ↓ 沉积相（果） 如：河流环境—表示现代地理景观单位
河流相—指古代环境中的一套沉积组合
1.2.2沉积相和岩相
沉积相（sedimentary facies ,简称相facies ）几种不同的
理解：
• 地层的岩石类型：如灰岩相、海绿石砂岩相 • 岩石的成因作用类型：如浊积岩相、生物礁相 • 作为沉积环境的同义词：如河流相、湖泊相 • 沉积环境及在该环境中形成的沉积物（岩）特征 的综合：如浅海灰岩相、河流砂岩相 • 与大地构造环境联系：如磨拉石相、复理石相
指导思想： 对地球历史发展和演化的认识有两大思想体系： 水平运动和垂直运动
●垂直运动：升降造成－海陆变迁，槽台学说 ● 水平运动：水平运动－海陆变迁，板块学说 以及李四光早期的认识
固定论：认为地球历史中陆地、山脉与海洋 湖泊的变化是由于地壳在现在的经纬度座标 系或者说在原来的座标系发生升降造成的。 活动论：认为地球历史中古地理的变化由于 地球历史中地壳表层的大小块体的漂移、拼 合、碰撞、裂解决定，从而定位于古经纬度 座标系。
环境
大 陆
过渡
海 洋
用于河流沉积物的岩相划分方案（据Miall，1978）