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）
相符号 Gms Gm Gt Gp St Sp Sr Sh Sl Se Ss See，She，Spe Fe Fsc Fcf 岩相 块状，基质支撑的砾 块状或大致成层状的砾 层状砾 层状砾 中砾至极粗砂，可含卵石 中砾至极粗砂，可含卵石 极细砂至粗砂 极细砂至极粗砂，可含砾石 细砂 具内碎屑的冲积槽 细至粗砂，可含卵石 砂 砂，粉砂，泥 粉砂，泥 泥 沉积构造 无 水平层理，叠瓦状构造 槽状交错层理 板状交错层理 孤立的或成群的槽状交错层理 孤立的或成群的板状交错层理 各种波痕 水平纹理，剥离线理 低角度（<10°）交错层理 粗交错层理 宽而浅的冲蚀槽，包括η型交错层理 同Ss,Sh，Sp 细纹理，很小的波痕 纹理状至块状 块状，含淡水软体动物 解释 碎屑流沉积 纵沙坝，滞留沉积，筛积 小型河道充填 舌形沙坝或有老沙坝上生长的三 角形沙坝 沙丘（低流态） 舌形沙坝，横沙坝，沙波（低流 态） 波痕（低流态） 面状底流（高或低流态） 流槽充填，决口扇 流槽充填 流槽充填 风积 越岸沉积或退洪沉积 河漫滩沼泽沉积 河漫滩沼泽沉积
的变化还可进一步细分为更次级的环境。这样，环境的 分类共有四级，即环境组、环境、亚环境和微环境，对 应的沉积相分级也有四级，即相组、相、亚相、微相。
冰川 湖泊 沙丘
河流 海滩 三角洲
主要沉积环境示意图
潮坪 障壁岛 浅海
冲积扇
泻湖 大陆架
海底扇 生物礁 深海
常见的相及其形成环境
相
红土相 热灰流相 泥石流相 沙漠相、石漠相 冰碛层 冲积相 红层相 蒸发岩相（内陆萨勃哈） 黑页岩相，淡水介壳相，淡水 灰岩相 泥岩沼泽相 扇砾岩相，筛积相，磨拉石相 顶积相，前缘斜坡相 （河口沙坝相） 前三角洲相，潮汐砂坝相 泥坪相，砂坪相，混合坪相， 萨勃哈相，藻席相，膏盐相 （蒸发岩相），白云岩相 鲕状灰岩相，礁灰岩相，塌积 相，席状砂岩相 黑页岩相，笔石页岩相 浊积岩相，复理石相 残 积 火 山 坡积带 沙 漠 冰 川 河 流 河 湖 盐 湖 淡水湖 沼 泽 冲积扇 三角洲 河口湾 入潮口 潮坪 泻湖 台地浅海 海 滩 停滞深水 次深海， 深 海
（3）发展阶段：从20世纪50年代至今
新技术、新方法的应用，相关科学领域新成就的引进和渗透，以及模拟实 验的大量工作，促使岩相古地理学得到了全面迅速的发展。
国际沉积学会刊物《沉积学》(1962年创刊)；《沉积地质学》(1967年创刊)； 前苏联的《沉积岩石学和沉积矿产》(1963创刊)；《美国石油地质学家协会 会志》， 中国的《岩相古地理》(1981年创刊)，《沉积学报》(1983年创刊)和《古 地理学报》(1999年创刊)等。 沉积盆地的构造学、地层学、沉积学、沉降史、充填史、热史及其与油 气等资源关系的研究 。盆地分析；层序地层学等。