沉積古地理學(xué)精選PPT課件.ppt

1,第二章 地層的沉積相 及沉積環(huán)境,2.1沉積相概念及相對比定律 2.2沉積環(huán)境的判別標(biāo)志 2.3沉積環(huán)境與沉積相類型 2.4古地理圖及其意義,2,一、沉積相概念及相對比定律 1、沉積相（相）：能夠反映沉積環(huán)境的巖石及古生物特征的綜合。或者說，相是形成于特定古沉積環(huán)境的一套有規(guī)律的巖石和古生物特征的組合。 2、相變：沉積相在橫向或縱向上的變化。 3、巖相分析:根據(jù)地層中巖性特征和生物特征等,推論其生成環(huán)境的方法稱巖相分析。,3,4、相對比定律：19世紀(jì)末期由德國學(xué)者瓦爾特（J.Walther，1894)提出，“只有那些目前可以觀察到是彼此毗鄰的相和相區(qū)，才能原生的重疊在一起”。并進(jìn)一步研究認(rèn)為：巖相類型在時、空分布上存在著內(nèi)在的聯(lián)系。 相對比定律又稱瓦爾特定律。,4,5,1 沉積環(huán)境 一個具有獨(dú)特的 物理、化學(xué)和生物 特征的自然地理單元,2 沉積相反映沉積記錄成因（環(huán)境、條件和沉積作用）的巖石特征和生物特征的綜合。即沉積記錄成因的物質(zhì)表現(xiàn)。,巖相,生物相,6,Carbonate facies,Shale facies,Sandstone facies,Shale & coal facies,3 相變地層的巖石特征和生物特征及其所反映的沉積環(huán)境和沉積作用在空間（橫向）上的變化。,7,8,相分析三要素,4相分析(facies analysis)綜合地層的巖石特征和生物特征，推斷其成因（沉積環(huán)境和沉積作用）, 物質(zhì) 主要 研究,9,1,2,3,1,2,3,3,2,1,sedimentary sequences,物質(zhì),10,現(xiàn)在,過去,11,主要,12,Stratigraphical conformities Gradual transgression,transgression,瓦爾特相（定）律亦稱相對比原理(J Walther，1894) :只有那些目前可以觀察到是相互毗鄰的相和相區(qū)，才能原生地重疊在一起; 即在垂向上整合疊置的相是在側(cè)向上相鄰的沉積環(huán)境中形成的。,13,沉積環(huán)境,Continental 陸相,?,Deep-sea 深海相,14,沉積地層,15,現(xiàn)代腕足動物以正常淺海為主，各種水深均能生存，但在水深左右最多;化石腕足類大多數(shù)生活在鹽度正常的淺海環(huán)境中，但中生代以來發(fā)現(xiàn)它們與某些深水類別共生,16,動物化石,17,Desiccation cracks & Syneresis cracks, 1500Ma, 大紅峪組,18,1200Ma, 北大尖組,19,類比分析 將今論古 將古論今 將古論古 將今論未來,20,將古論古-蜓,生態(tài)：淺海底棲生活于100m左右熱帶亞熱帶的平靜淺海環(huán)境。,地史分布：始現(xiàn): C13, 極盛: P1, 衰退: P3,絕滅: P末。,蜓-Fusulinina,21,將今天論未來,22,二、沉積環(huán)境的判別標(biāo)志 主要包括： 沉積巖石的顏色，古生物群的面貌、巖性特征及層理和層面構(gòu)造特征，礦物標(biāo)志或稱地球化學(xué)標(biāo)志等。 1、沉積巖組分和結(jié)構(gòu)的環(huán)境意義,23,A、牽引流沉積作用： 以床沙載荷（推移質(zhì)）方式搬運(yùn)，這種作用常見于陸上（如沖積扇、河流、三角洲）和濱淺海環(huán)境，在深海洋流中也存在。 特點(diǎn)：隨著水流速度降低和波浪能量減弱而出現(xiàn)自下而上由粗到細(xì)的沉積分異作用，從而使沉積物（地層）呈有規(guī)律的分布。,24,B、重力流沉積作用 為一類水中含有大量彌散沉積物的高密度流。常見于陸上和海洋坡折帶（如山麓、深湖盆、大陸斜坡等）。 特點(diǎn)：粗細(xì)混雜、分選較差。重力流包括泥石流、顆粒流、液化流和濁流四類，以濁流最為常見，且重要。,25,常見巖礦標(biāo)志有： 1）巖屑、石英、長石、石榴子石，海綠石，鮞綠泥石，石膏和各種鹽巖； 2）穩(wěn)定的碳酸鹽巖；磷塊巖；冰磧和冰川紋泥； 3）煤，赤鐵礦，鋁土礦；鮞粒結(jié)構(gòu)巖礦； 4）富有機(jī)質(zhì)和黃鐵礦微晶的炭質(zhì)、硅質(zhì)、泥質(zhì)巖類等。 分別代表了不同的沉積環(huán)境和氣候。,26,2、沉積構(gòu)造的環(huán)境意義 沉積構(gòu)造是判別環(huán)境的重要標(biāo)志。 (1)層理標(biāo)志 層理是兩個層面之間由于巖石的性質(zhì)在垂直層面方向上，由成分、顏色、結(jié)構(gòu)的變化所顯示的層狀構(gòu)造。 常見的層理有水平紋理（層理）、交錯層理、平行層理、遞變層理和塊狀層理等。,27,28,29,30,31,(2)層面構(gòu)造與暴露標(biāo)志 層面構(gòu)造指出現(xiàn)在沉積巖層面上的構(gòu)造，有時與沉積物同時形成，如波痕對稱和不對稱波痕。 暴露標(biāo)志指形成于沉積作用之后，并能指示沉積物曾暴露于地表的層面構(gòu)造。如動物的爬痕，足跡，泥裂，雨痕(雹痕)等。更明顯的區(qū)域性暴露標(biāo)志是古風(fēng)化殼，在不同的氣候帶具有明顯不同的識別標(biāo)志。,32,33,34,35,36,37,C、滑塌構(gòu)造（slump structure ） 由于受地震、風(fēng)暴等因素的影響，處于塑性狀態(tài)的沉積物通過重力作用沿大陸斜坡發(fā)生移動而產(chǎn)生的變形構(gòu)造（準(zhǔn)同生變形構(gòu)造）。 多見于大陸斜坡較深水沉積物中，并形成濁積巖或深水碳酸鹽巖，為識別古坡向的重要標(biāo)志。,38,3、生物門類及其生態(tài)組合的環(huán)境意義 A、不同的生物門類生活于不同的自然環(huán)境之中。因此，可以依據(jù)一些特有的生物種類及其保存特征來鑒別其生存環(huán)境。如：珊瑚、腕足、菊石、三葉蟲等都生活在海洋環(huán)境；陸生植物和淡水軟體動物等生活在大陸環(huán)境。 B、還可根據(jù)某些生物判斷海水的鹽度及古氣候。 如：廣鹽度生物，狹鹽度生物，喜暖生物，陸生生物，特征生物群及生物遺跡化石等。 C、還可以根據(jù)某些生物判斷其生活的水體深度。 D、還可以根據(jù)生物化石在地層中保存的完整程度來判斷水動力的強(qiáng)弱和搬運(yùn)的遠(yuǎn)近。,39,40,41,4、沉積地球化學(xué)標(biāo)志及其環(huán)境意義 A、自生礦物（原始沉積時期或固結(jié)成巖以前形成的礦物）與沉積環(huán)境中的特定地球化學(xué)條件有關(guān)，并能指示其沉積環(huán)境。 如：海綠石、磷塊巖一般見于淺海陸棚。 B、稀土和微量元素及穩(wěn)定同位素對于研究沉積環(huán)境、生物作用、陸源區(qū)性質(zhì)（母巖成分）、古氣候特點(diǎn)和古地理再造都具重要作用。 如鈰的含量變化反映了三種不同的沉積環(huán)境,由大陸邊緣洋盆至大洋中脊附近在逐步遞減。,42,三、沉積環(huán)境與沉積相類型 以海平面為標(biāo)志，可以將地表沉積環(huán)境分成三大類型： 1、 大陸環(huán)境的沉積相類型 特點(diǎn)是：地形復(fù)雜，地質(zhì)作用多樣，沉積介質(zhì)影響顯著（水、冰川和風(fēng)等介質(zhì)）受氣候分帶的影響也明顯。因此，各地區(qū)沉積特征及陸生生物（尤其是植物）的生態(tài)特征及地理分布均存在明顯的差異，故而造成了沉積作用和沉積物類型的多樣性和復(fù)雜性。,43,各種沉積環(huán)境,44,1）潮濕氣候平原沉積相類型 氣候潮濕、地形起伏微弱、平原廣布，在熱帶和溫帶地區(qū)都有發(fā)育。多雨、生物繁盛、河網(wǎng)密集，湖泊發(fā)育，沉積類型多樣。 A、蛇曲河（曲流河）沉積類型 在平原區(qū)，河谷寬，流速小，河床坡度小，蛇曲現(xiàn)象發(fā)育。 河道（床）沉積 蛇曲河具二元結(jié)構(gòu) 洪泛平原沉積（河漫灘） 另有決口扇沉積,45,46,B、湖泊相 在降雨量充沛的潮濕氣候區(qū)多形成淡水湖泊。根據(jù)湖水深度可分為濱湖、淺湖和深湖。 特點(diǎn)：水體封閉，從湖濱到湖心，隨著湖水深度的增加，水動力逐步減弱，沉積物有從粗到細(xì)的機(jī)械分異現(xiàn)象；層理類型也由交錯層理漸變?yōu)樗郊y理。沉積相分布基本上呈環(huán)帶狀分布。,47,48,（2）干旱氣候平原沉積相類型 氣侯干旱，少雨、風(fēng)大、河流不發(fā)育，湖水淺且多為咸水湖，沙漠廣布。 常見沉積類型有：風(fēng)力作用形成的沙漠和黃土沉積、季節(jié)性河流沉積以及咸水湖泊等沉積類型。,49,50,（3）山麓及山間盆地沉積類型 形成于山間和山前地帶。地勢起伏懸殊，高差和坡度大，以快速堆積為特征。 如：洪積扇堆積，以粗礫為主，多呈棱角狀，分選和磨圓極差，礫徑大小混雜；一般扇根處最粗，向扇端和兩側(cè)逐漸變細(xì)；層理多不發(fā)育，常為塊狀構(gòu)造。具磨拉石建造之特點(diǎn)。,51,52,2、過渡環(huán)境的沉積相類型 以三角洲環(huán)境為典型代表。 沉積體由相互連接的三部分組成。 （1）三角洲平原（頂積層）：是三角洲的陸上部分。包括分支河道砂質(zhì)沉積和泛濫平原上的粉砂、粘土和泥炭沉積，陸生生物化石豐富； （2）三角洲前緣（前積層）：水平面以下，三角洲向海推進(jìn)的前坡,以砂和粉砂為主；常發(fā)育大型交錯層理，有時具浪成波痕；遠(yuǎn)離河口處形成席狀砂體，以粉砂為主并出現(xiàn)水平層理，可含植物碎片和海（湖）生物碎片。 （3）前三角洲（底積層）：位于三角洲前緣向海（湖）的方向上。以粉砂和粘土為主，多具水平層理或塊狀層理，海（湖）生生物增多，有機(jī)質(zhì)豐富。,53,54,55,56,57,（1）碎屑型濱海沉積相類型 濱海帶是指浪基面以上的海岸地帶，也稱濱岸沉積環(huán)境。受潮汐和海浪的影響最為強(qiáng)烈，濱海區(qū)的寬度隨海岸地形而定。 A、有障壁的海岸：可形成平行海岸的砂壩 （多由分選好的石英砂組成，交錯層理發(fā)育）和瀉湖沉積（形成于砂壩與海岸之間，與廣海呈隔離狀態(tài)，水淺而低能，以粉砂和粘土沉積為主，水平層理發(fā)育，含廣鹽度生物群。,58,59,當(dāng)?shù)⑷肓看髸r，可形成濱岸沼澤,若植物發(fā)育則形成泥碳沉積。 與廣海連通不好的海灣或瀉湖，在氣候干燥條件下，由于蒸發(fā)量大，可形成咸化海灣或瀉湖，則形成白云巖、硬石膏、石膏和鹽巖沉積。,60,B、無障壁的海岸 濱海帶較寬廣，且平坦，形成潮坪環(huán)境（有沉積作用），無沉積作用的稱為潮浦。以潮汐作用為主?？蛇M(jìn)一步劃分為潮上、潮間和潮下（050m,為亞淺海）三個帶。,61,潮上帶:處于平均高潮面以上,僅在最高潮時被淹沒。以砂、粉砂和泥質(zhì)沉積為主，干裂、雨痕等暴露標(biāo)志發(fā)育，可見陸生動物的足跡。 潮間帶：處于平均高潮面與平均低潮面之間,海水反復(fù)進(jìn)退的地區(qū)，水動力強(qiáng)，發(fā)育雙向交錯層理和透鏡狀、脈狀及波狀層理，具垂直層面的潛穴等水下標(biāo)志，也有暴露標(biāo)志。 潮下帶（也稱亞淺海）：平均低潮面與浪基面之間, 始終被海水淹沒。可進(jìn)一步劃分為潮下高能環(huán)境和潮下低能環(huán)境。,62,可分為兩種環(huán)境： A、潮下高能環(huán)境：由于波浪的強(qiáng)烈擾動作用，多形成石英砂，交錯層、水流沖刷面和波痕多見，由于水淺而動蕩，富氧，透光性好，營養(yǎng)充分，狹鹽度底棲生物大量繁殖。 B、潮下低能環(huán)境：以細(xì)粒粉砂和泥質(zhì)沉積為主，水平層理和水平波狀層理發(fā)育，以廣鹽度生物如雙殼類、介形類等為特色。,63,（2）碎屑型淺海沉積相類型 位于浪基面以下，水深一般50-200m的海域，即陸棚或陸架地帶。這一地帶海域廣闊，可達(dá)數(shù)百公里。受潮汐流和氣象因素控制（風(fēng)暴、洋流）。 特點(diǎn)：常以泥巖、頁巖、粉砂巖沉積為主，夾有薄的粉砂、砂、貝殼層或生物碎屑灰?guī)r；富含狹鹽底棲生物，如珊瑚、腕足、棘皮、苔蘚蟲、鈣質(zhì)有孔蟲等，也常見有豐富的遺跡化石（動藻跡等），化石保存完整，分異度高。,64,（3）碳酸鹽型濱淺海沉積相類型 以碳酸鹽沉積為主的濱淺海相，一般具有由碳酸鹽緩坡向臺地演化的淺水碳酸鹽沉積特征。 A、碳酸鹽緩坡：是指從岸線向盆內(nèi)緩慢傾斜的斜坡，與較深水的低能環(huán)境之間一般無明顯波折。當(dāng)碳酸鹽緩坡存在時，自近岸到遠(yuǎn)岸一般從潮坪沉積、瀉湖沉積的鮞粒或團(tuán)粒淺水碳酸鹽相變?yōu)檩^深水泥質(zhì)粒泥灰?guī)r或泥灰?guī)r沉積，其中含各種完整的廣海生物化石。,65,B、生物礁和碳酸鹽臺地 位置：碳酸鹽緩坡的浪基面與水下斜坡的交截區(qū)，有利于形成生物碎屑砂壩和生物營造的、地形向上隆起的初期建隆，由于建隆的出現(xiàn)，這時原來的碳酸鹽緩坡開始轉(zhuǎn)變成了碳酸鹽臺地 。 特點(diǎn)：水體淺、富氧和營養(yǎng)、透光好，生物大量繁殖，一些造礁生物如群體珊瑚等大量發(fā)育而形成生物礁。,66,67,C、陸棚海 位置：朝海岸方向與大陸相鄰，朝海洋方向與大陸斜坡相鄰的一個淺水碳酸鹽沉積環(huán)境。 特點(diǎn)：水深變化大，從十幾米到200米.海底位于正常浪基面之下，碳酸鹽分布廣而連續(xù)，多呈板狀或蓆狀體。 巖性及生物特征：粒泥灰?guī)r（Wackstone）組成，泥?；?guī)r（Packstone）和灰泥灰?guī)r（mudstone）常與泥灰?guī)r或頁巖呈互層，局部有粘結(jié)灰?guī)r和生物碎屑顆?；?guī)r。正常淺海相生物化石組合（珊瑚、腕足、苔蘚蟲、三葉蟲等）。,68,69,70,71,B、大洋盆地 大洋盆地中，水很深，無強(qiáng)大的水流活動，以懸浮物緩慢的垂向加積而形成遠(yuǎn)洋沉積。 a、深海軟泥：生物殘骸含量大于30。根據(jù)所含生物成分可區(qū)分為：硅質(zhì)放射蟲軟泥、鈣質(zhì)抱球蟲軟泥等。 b、深海粘土：生物殘骸含量小于30。多分布于中緯度地區(qū)，因洋流中含有氧，沉積物中的低價鐵被氧化為高價鐵而呈紅色。 在鈣和硅都被溶解掉的深海底，粘土往往被洋流帶走，鐵