障壁島、瀉湖、潮坪和河口灣相沉積環(huán)境.ppt

1、第二十章 障壁島、瀉湖、潮坪和河口灣相沉積環(huán)境,第一節(jié) 沉積環(huán)境和沉積作用 第二節(jié) 障壁島、瀉湖、潮坪和河口灣沉積模式 第三節(jié) 古代障壁島、瀉湖、潮坪和河口灣鑒別標志及其與油氣關系,第一節(jié) 沉積環(huán)境和沉積作用,一、沉積環(huán)境 障壁島、瀉湖、潮坪、河口灣相位于海陸過渡區(qū)，與三角洲一樣，同屬于海陸過渡相組。它們是一個綜合的沉積體系，其關鍵環(huán)境是障壁島。障壁島是指“海浪造成的長而低的、狹窄的沙島”。這個定義的實質(zhì)是障壁島綜合沉積體系中有三種主要沉積環(huán)境，即潮下到露出水面的堡堤海灘、堡后區(qū)域或潮下潮間瀉湖、潮下潮間三角洲和進潮口潮道體系,堡島體系平面延伸范圍及其產(chǎn)狀都取決于潮差以及潮流作用與海浪作用的相

2、對重要性。它一般呈長條狀或岸狀平行岸線延伸，長達幾千米至幾百千米，寬數(shù)百米至數(shù)千米。堡島體系可發(fā)育于不同的背景和岸后中，當今世界岸線的10%13%存在堡島體系。堡島體系的成因一般認為有三種： 1)海底砂洲向上堆積。 2)沙嘴平行海岸向前推進并被潮口截成幾段。 3)沿岸海灘沙脊的沉沒。 實際上，堡島體系常常是綜合成因的。有利于堡島體系形成的條件有： 1)濱岸有穩(wěn)定的砂供給，這些砂可由河流直接帶人或由沿岸遷移作用帶來。 2)以低中或高的波浪能量為特征的水動力條件，但是潮差不能太小，以小、中潮差為宜。小潮差(小于2m)堡島體系呈線條狀，發(fā)育大范圍的風暴海浪漫溢沖積洲；中潮差(24m)堡島體系短矮，其

3、特點是具有大的進潮口和潮汐三角洲。 3)中等穩(wěn)定的、低坡度的海岸平原,一、沉積環(huán)境,障壁型海岸的海水處于局限流通狀態(tài)，水動力作用方式也比較特殊，例如波浪作用弱、潮汐作用較強。另外，水動力能量也不高，水的鹽度也不正常，可以是咸水，也可以是淡水。導致這種海水局限流通的主要原因是障壁島的存在。此外，若是延伸很遠的極淺水平緩陸棚，盡管沒有障壁島的存在，也可以造成海水局限流通的潮坪沉積。 有障壁海岸地帶的重要水動力是潮汐作用。潮汐作用表現(xiàn)為海面升降的垂向運動，潮汐的強度可根據(jù)潮差大小來衡量。 障壁島復合沉積體系的沉積作用主要依賴于不同沉積環(huán)境的水動力作用方式。在障壁島向陸一側(cè)的瀉湖地區(qū)，受漲潮和退潮作用

4、影響，沉積作用主要發(fā)生在潮下帶和潮間帶。障壁島常被潮水切割成數(shù)段，在進潮和退潮口處，發(fā)生側(cè)向加積作用，形成漲潮及退潮三角洲。障壁島向海一側(cè)，主要受廣海波浪的沖刷作用，形成前濱和臨濱沉積。障壁島自身由于出露水面，常受到風的改造，形成風成砂丘沉積,二、沉積作用,第二節(jié) 障壁島、瀉湖、潮坪和河口灣沉積模式,一、障壁島沉積特征 障壁島海灘體系沉積亞環(huán)境有臨濱、前濱、后濱砂丘以及越過障壁島的漫沖積坪。臨濱下部由非常細粒的砂、粉砂組成，面狀的紋層常被生物擾動破壞；臨濱中部由較純凈的中細砂及介殼組成，發(fā)育低角度楔狀和槽狀交錯層理。前濱由沖洗干凈的、分選良好的砂礫巖構(gòu)成，發(fā)育沖洗層理。后濱砂丘沉積物多為細粒砂

5、巖，發(fā)育風成的中小型槽狀交錯層理以及植物根構(gòu)造。在障壁島向瀉湖一側(cè)，可存在由風暴浪越過障壁島形成的漫沖積扇沉積物，它們由中細砂組成，發(fā)育前積斜層理和水平層理，并呈薄層舌狀或席狀延伸到瀉湖之中,當海平面相對穩(wěn)定、沉積物連續(xù)供給并且下沉速度適當?shù)臅r候，障壁島向海方向推進，形成下細上粗的反韻律沉積，沉積層理的規(guī)模向上增大，沉積厚度具有減小的趨勢,第二節(jié) 障壁島、瀉湖、潮坪和河口灣沉積模式,二、潮道和潮汐三角洲沉積特征 在障壁島之間，潮道是聯(lián)系障壁島后瀉潮和海洋的通道，受垂直和斜交障壁島的潮流作用影響，潮道和潮汐三角洲沉積物被形成(如圖211所示)。漲潮三角洲和潮道沉積很少受海浪和風力的影響，退潮三角

6、洲和潮道受沿岸流和海浪的影響。 1潮道潮道沉積主要是由側(cè)向遷移作用形成的(如圖213所示)。進潮口遷移的方向和速度受沿岸沉積物補給量大小的控制。由于砂嘴在進潮口遷移上方一側(cè)的堆積作用，從而使障壁島橫向延伸，同時潮道遷移的另一側(cè)發(fā)生相應的侵蝕。潮道的沉積厚度若不受侵蝕破壞的話，將與進潮口的深度相等,潮道側(cè)向遷移的剖面圖（據(jù)麥克卡賓，1965） （a）垂交岸線剖面；（b）平行岸線剖面,潮道遷移形成的潮道充填沉積物具有下列沉積特征： 1)以介殼沉積礫石組成的粗粒沉積物作為標志的侵蝕底面。 2)由雙方向的大型平面狀交錯層理組成的深潮道和礫石沉積物，這種交錯層向大海方向傾斜的略多，并且與中小型的槽狀交錯

7、層間互。 3)由平行紋層和中小型雙向槽狀交錯層組成的淺潮道沉積物。 4)粒度向上變細，交錯層系厚度向上變薄(如圖214所示)。一般認為，平面狀交錯層是在退潮為主的潮道水流作用下的砂波沉積，而槽狀交錯層則是潮流較強和水流方向交替杏化情況下的波痕沉積,二、潮道和潮汐三角洲沉積特征,2潮汐三角洲 潮汐三角洲系潮流在潮道口側(cè)方堆積形成的沉積體，它的形態(tài)是不太規(guī)則的，這主要取決于潮差、風浪強度和沉積物補給的情況 .潮汐三角洲可進一步細分為漲潮和退潮三角洲。退潮三角洲受波浪、潮流、沿岸流、沉積物供給等多種因素的綜合影響，目前還難以用一個具體序列來描述它的特征。它與漲潮三角洲的主要區(qū)別是發(fā)育多方向的交錯層。

8、 漲潮三角洲以發(fā)育平面狀交錯層理和槽狀交錯層理為特征。它的沉積序列自下而上是： 1)底部與漲潮有關的平面狀交錯層。 2)成互層的、面向大海的槽狀交錯層和面向陸地的平面狀交錯層，代表了退潮屏障發(fā)育之前的沉積作用。 3)交錯層系厚度向上變小，序列的厚度大約為10m。 上述可見，漲潮三角洲與潮道充填沉積物的垂向序列具有一定的相似性，這對識別古代漲潮三角洲和潮道沉積砂體帶來了困難。為此，應重點考慮它們的幾何形態(tài)以及它們與周圍巖相的地層關系,二、潮道和潮汐三角洲沉積特征,第二節(jié) 障壁島、瀉湖、潮坪和河口灣沉積模式,三、瀉湖沉積特征 瀉湖是為海岸所限制、被障壁島所遮攔的淺水盆地。它以潮道與廣海相通或與廣海

9、呈半隔絕狀態(tài)?，F(xiàn)今海岸的13%屬于障壁型海岸，在障壁島的背后一般均有瀉湖。 瀉湖中波浪作用較弱，其環(huán)境相應地變得安靜、低能，沉積物以細粒陸源物質(zhì)和化學沉積物質(zhì)為主。障壁島的遮攔、瀉湖水體的蒸發(fā)、淡水的注入等，都將使瀉湖的含鹽度高于或低于正常海水，這是瀉湖環(huán)境的一個重要特點。鹽度的變化引起了生物群的變異，與正常鹽度的海洋相比，瀉湖中生物群的種屬和數(shù)量都急劇減少，且個體小、殼變薄，以廣鹽性生物最發(fā)育，這是瀉湖環(huán)境的又一重要特點,1淡化瀉湖相 在潮濕氣候區(qū)，注入瀉湖的淡水(河流注入或大氣降水)大大超過蒸發(fā)量，瀉湖水面就變得比海水平面高，引起瀉湖上部水體經(jīng)人潮(出潮)口進人海洋。如此長期外流，瀉湖水體

10、又不斷有淡水補給，逐漸發(fā)生淡化作用，形成淡化瀉湖。 淡化作用從表層開始，逐漸向深處發(fā)展。當瀉湖水體較淺時，可以發(fā)生完全淡化。當瀉湖深度和人潮口深度較大時，淡化作用發(fā)展到一定深度，海洋與瀉湖中的水體因密度的差異產(chǎn)生從海洋向瀉湖的反向底流，從而使底部保持密度較大的咸水。 瀉湖水體淡化發(fā)育到一定程度，出現(xiàn)上部水體輕而淡，下部水體重而咸的雙層結(jié)構(gòu)，致使水體的垂向循環(huán)減弱以至停止，下部逐漸缺氧，厭氧細菌大量繁殖并使硫酸鹽還原而產(chǎn)生H2S，使下部形成還原環(huán)境,三、瀉湖沉積特征,淡化瀉湖相的沉積特征可歸納為以下幾點。 (1)巖石類型 以鈣質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)粘土巖、粘土巖為主。粗碎屑巖極少見，僅在較大瀉湖中呈夾

11、層出現(xiàn)，多是由強烈風暴帶人瀉湖的砂質(zhì)沉積而成?？梢姺浇馐?、鐵錳結(jié)核、二氧化硅沉積礦物。當瀉湖底部出現(xiàn)還原環(huán)境時，可形成黃鐵礦、菱鐵礦等自生礦物。 (2)沉積構(gòu)造 因瀉湖是安靜的低能環(huán)境，故交錯層理一般不發(fā)育。若有波浪作用，可發(fā)育緩波狀層理、水平波狀層理及對稱或不對稱波痕，蟲孔少見，偶見干裂。 (3)生物化石 與海相相比，生物化石種類單調(diào)，適應淡化水體的廣鹽性生物，如腹足類、瓣鰓類、苔苧類、藻類等數(shù)量大為增多。當瀉瀉湖底部有H2S存在時，往往使生物群絕跡；當大的底棲生物全部滅絕時，則可作為古代瀉湖被H2S污染的有力證據(jù),三、瀉湖沉積特征,2咸化瀉湖相 在炎熱干旱的氣候條件下，瀉湖缺乏大量淡水注入

12、，水體的蒸發(fā)量大大超過注入量，使瀉湖水面低于海洋水面，海水不斷向瀉湖流動，并不斷蒸發(fā)和濃縮，含鹽度逐漸提高而變成咸化瀉湖。 瀉湖水的咸化首先從表層開始。表層水因蒸發(fā)量大而濃縮咸化，密度逐漸增大。由于白天溫度高、蒸發(fā)量大，可在表面保持較濃的咸水；到夜晚，尤其在冬季的夜晚，溫度下降，鹽度高的表層水因密度大而下沉至底部，鹽度低而密度小的水上升至表層。如此天長日久，就形成了上部水體咸而重、下部水體更咸、更重的雙層結(jié)構(gòu)。瀉湖水體的垂向循環(huán)也因此而減弱以至終止，造成底部的缺氧條件，厭氧細菌分解硫酸鹽而產(chǎn)生H2S，形成還原環(huán)境。在人潮口深度較大的情況下，也可產(chǎn)生瀉湖下部重而咸的水體向海洋流動的反向底流,三、

13、瀉湖沉積特征,咸化瀉湖相的沉積特征可歸納為以下幾點。 (1)巖石類型 巖石類型以粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，并可夾有鹽漬化和石膏化的砂質(zhì)粘土巖，幾乎無粗碎屑巖沉積，可出現(xiàn)石膏、鹽巖夾層。膏鹽類沉積是咸化瀉湖的重要特征之一。瀉湖若為清水沉積時，則主要是石灰?guī)r、白云巖，并夾石膏及鹽巖層，可出現(xiàn)大青石、硬石膏、黃鐵礦等自生礦物。 (2)沉積構(gòu)造 瀉湖環(huán)境安靜，一般多出現(xiàn)水平層理及塑性變形層理，斜層理不發(fā)育。鹽類沉積中可見周期性溶解作用所引起的“沖刷面”，可見鹽類假晶及泥裂。 (3)生物化石 生物種屬單調(diào)，以廣鹽性生物最發(fā)育，特別是腹足類、瓣鰓類、介形蟲等，數(shù)量大為增加。適應正常鹽度的生物，如珊瑚、棘皮類

14、、頭足類、大多數(shù)腕足類、苔蘚蟲等全部絕跡。當鹽度增高至一定限度時(一般不超過5%5.5%)，大部分生物即行滅絕,三、瀉湖沉積特征,第二節(jié) 障壁島、瀉湖、潮坪和河口灣沉積模式,四、潮坪沉積特征 潮坪又稱為潮灘，發(fā)育在波浪能量低的、具明顯潮汐周期(大中潮差)的平緩傾斜的海岸地區(qū)，或形成于沿岸海岸、瀉湖、河口灣和受潮汐影響的三角洲沉積地區(qū)。一般來說，潮坪是由被潮道和潮溝所切割的平原組成的。它可分為潮上帶、潮間帶和潮下帶。然而構(gòu)成潮坪的主要部分是潮間帶，也稱為潮問坪。 在潮間坪的高潮線附近，是一個低能環(huán)境，以泥質(zhì)沉積為主，稱為“泥坪”或“高潮坪”；低潮線附近能量高，以砂質(zhì)沉積為主，稱為“砂坪”或“低潮

15、坪”；兩者之間的過渡地帶，能量中等，具砂泥質(zhì)沉積，稱為“混合坪”或“中潮坪”。潮坪的潮上部分稱為潮上坪，可發(fā)育沼澤和鹽坪。潮坪的潮下部分主要被潮汐水道、水下砂壩和砂灘所占據(jù)。 潮坪沉積也可分為渾水和清水兩種沉積類型。前者以陸源碎屑沉積為主，后者以碳酸鹽沉積為主,1沉積特征 (1)巖石類型 渾水潮坪以粘土巖、粉砂巖、細砂巖為主，礫巖極少見。在平面上，由海向陸，沉積物粒度呈由粗變細的帶狀分布。在潮下帶的潮汐通道內(nèi)，因潮流作用強、能量高，沉積物以砂為主，形成水下砂壩、砂灘，并常富含生物介殼和泥礫。潮間坪上，從海向陸，由較純的砂質(zhì)沉積過渡為泥質(zhì)沉積(如圖215所示)，從而形成了砂坪、砂泥混合坪和泥坪。

16、潮上坪若發(fā)育有沼澤，可有泥炭沉積；干旱氣候帶的潮上坪可形成鹽沼、鹽坪，有石膏等蒸發(fā)鹽類沉積。 (2)沉積構(gòu)造 層理類型多樣，泥坪上多見水平紋層或水平波狀紋層；混合坪上多具有脈狀、波狀、透鏡狀層理，系由漲落潮時形成的砂波與平潮期的泥質(zhì)沉積組合而成；砂坪上常出現(xiàn)由多次漲潮造成的羽狀或人字形的雙向形態(tài)的交錯層理，這是潮坪沉積的重要標志之一；潮下帶的潮汐通浮道內(nèi)可見大型流水交錯層理、羽狀交錯層理等。 在潮坪上，尤其在砂坪和混合坪上常出現(xiàn)流水波痕和浪成波痕，以及由水流和波浪同時或先后作用而成的疊加類型的波痕。泥坪和混合坪可發(fā)育有透鏡狀層理、壓扁層理、干裂、雨痕、冰雹痕、鳥眼、泥皮、足跡、爬痕、蟲孔等。干

17、燥氣候條件下的泥坪上可見石膏及鹽類晶體。 再作用面也是潮坪沉積的重要沉積構(gòu)造標志，盡管它也可出現(xiàn)于非潮汐環(huán)境，但仍是潮汐環(huán)境較為特征的構(gòu)造標志,四、潮坪沉積特征,3)粒度特征 潮坪沉積物粒度偏細、分選較好。砂坪沉積的粒度概率圖很特征，多由高含量的跳躍和懸次總體組成。跳躍和懸浮次總體之間的截點偏細，曲線斜率高，兩個次總體之間沒有混合現(xiàn)象。這都是由于潮坪環(huán)境能量低、水介質(zhì)的流動與停滯狀況周期性交替的結(jié)果。 (4)生物化石 潮坪生物群以種類少而數(shù)量多、海相和陸相混生為特征，而且半咸水生物或廣鹽性生物大量發(fā)育，分異度低。潮上坪常被植物所覆蓋，藻類生物較發(fā)育，如藻疊層及藻席等。潮間泥坪(高潮坪)上生物較

18、多，擾動現(xiàn)象強烈；混合坪(中潮坪)上較少；砂坪(低潮坪)上更少，偶爾可見生物糞粒聚集成層,四、潮坪沉積特征,2沉積層序 潮坪沉積可發(fā)育海退型的進積層序和海進型的退積層序。但古代潮坪沉積以海退型進積層序最為常見，在垂向剖面上呈現(xiàn)與河流沉積相類似的下粗上細沉積層序。與河流相垂向?qū)有蛩煌?，潮坪層序結(jié)構(gòu)中發(fā)育潮汐層理、羽狀層理、再作用面、暴露標志、海陸相化石混生等,四、潮坪沉積特征,第二節(jié) 障壁島、瀉湖、潮坪和河口灣沉積模式,五、河口灣沉積特征 1環(huán)境特征 河口灣發(fā)育于潮汐作用強烈的海岸河口地區(qū)。當海水大規(guī)模入侵時，海岸下沉，河流下游的河谷將沉溺于海平面之下，海岸河口區(qū)形成了向海擴展的漏斗狀或喇叭狀

19、的狹長海灣，就稱為河口灣或三角港。 河口灣的發(fā)育與潮汐作用、河流作用的強弱有密切關系。在強潮汐河口區(qū)，其潮差一般大于4m，如果河流規(guī)模小，泥砂供應不足，此時潮汐作用遠大于河流作用，有利于河口灣的形成,2沉積特征 (1)巖性特征 巖性特征以分選、圓度較好的細砂和泥質(zhì)沉積為主。砂、泥比例取決于潮汐和河流作用的強度以及泥砂的供應狀況。在潮汐河口的砂質(zhì)沉積物中常夾有泥質(zhì)薄層。這種夾層是由于強潮流強烈擾動而呈懸浮狀態(tài)搬運的沉積物，在高、低潮或平潮和停潮時期流速最小時發(fā)生沉積所致，它是判別潮汐河口環(huán)境沉積的重要標志之一。 (2)沉積構(gòu)造 河口灣沉積中常發(fā)育著各種復雜多樣的層理構(gòu)造。它既有潮汐環(huán)境中常見的透

20、鏡狀層理、脈狀層理、波狀層理、羽狀交錯層理，也可見到因河流作用而形成的板狀交錯層理、槽狀交錯層理等。由于河口灣環(huán)境的水文狀況復雜，常形成各種類型的波痕,波痕的走向受到干擾的現(xiàn)象極為普遍。 生物擾動構(gòu)造較為發(fā)育，由陸向海數(shù)量和類型增多，尤其在泥質(zhì)沉 積物中生物潛穴和寄居構(gòu)造較為普遍,五、河口灣沉積特征,3)生物化石 河口灣環(huán)境中以含有較多的受限制的或半咸水動物為特征，常見的有介形蟲、腹足類、瓣鰓類等廣鹽性生物。生物個體由陸向海變多變大，并可見樹干和植物碎片等。 (4)巖體形態(tài) 砂體長軸與河口灣軸向平行，且縱向延伸較遠，寬度數(shù)十米至數(shù)百米。垂向剖面上出現(xiàn)細分層現(xiàn)象，并有旋回性。由于河口灣中河谷的多

21、次遷移，可產(chǎn)生多層透鏡狀砂體，底界具明顯的沖刷接觸。 3沉積層序 河口灣充填沉積在垂向上為向上變細的沉積層序。層序的下部單元由大型單向交錯層理組成，單個層系可達lm厚，層理特征說明古流向是單向的。層序的中部單元由大型及小型雙向交錯層理構(gòu)成，流向顯雙向性，顯然在當時是受了潮汐流的影響；向上部層系厚度明顯減小，表明了當時的流速明顯減緩。上部單元發(fā)育了脈狀、波狀、透鏡狀層理及小型槽狀交錯層理,五、河口灣沉積特征,第三節(jié) 古代障壁島、瀉湖、潮坪和河口灣鑒別標志及其與油氣關系,一、鑒別標志 障壁島綜合沉積體系由于包含多種沉積類型，所以必須從沉積相組合和沉積序列等方面來識別古代障壁島、瀉湖、潮坪、河口灣等沉積環(huán)境。 1沉積相組合 瀉湖、障璧島、潮坪相地處海陸過渡地帶，平面上向海方向以障壁島與濱岸相相銜接，向陸方向以瀉湖或潮坪與大陸沉積相組