第八章沉積相的概念及分類

1、第八章第八章 沉積相的概念及分類沉積相的概念及分類 Sedimentary facies of clastic rocks 劉寶珺、曾允孚主編，劉寶珺、曾允孚主編，1985，巖相古巖相古地理基礎(chǔ)與工作方法地理基礎(chǔ)與工作方法，地質(zhì)出版社。，地質(zhì)出版社。第一節(jié)第一節(jié) 沉積相的概念沉積相的概念一、環(huán)境一、環(huán)境environment自然地理環(huán)境自然地理環(huán)境地球表面劃分出的不同的地球表面劃分出的不同的地理景觀單位，如山脈、河流、湖泊、沙漠、地理景觀單位，如山脈、河流、湖泊、沙漠、海洋等。海洋等。沉積環(huán)境沉積環(huán)境物質(zhì)沉積時的自然地理環(huán)境。物質(zhì)沉積時的自然地理環(huán)境。塞利塞利(Selly, 1976)的定義是

2、：的定義是：“在物理上，在物理上，化學上和生物學上均有別于相鄰地區(qū)的一塊表化學上和生物學上均有別于相鄰地區(qū)的一塊表面面”。沉積環(huán)境示意圖沉積環(huán)境示意圖沉積環(huán)境的特征包括下列方面：沉積環(huán)境的特征包括下列方面：自然地理條件自然地理條件：海、陸、河、湖、沼澤、冰川、沙漠等。：海、陸、河、湖、沼澤、冰川、沙漠等。氣候條件氣候條件：干、濕、冷、熱等。：干、濕、冷、熱等。大地構(gòu)造條件大地構(gòu)造條件：大地構(gòu)造位置、構(gòu)造運動強度等。：大地構(gòu)造位置、構(gòu)造運動強度等。沉積介質(zhì)的物理條件沉積介質(zhì)的物理條件：介質(zhì)的性質(zhì)、運動方式、能量：介質(zhì)的性質(zhì)、運動方式、能量大小、水介質(zhì)的溫度、深度等。大小、水介質(zhì)的溫度、深度等。沉

3、積介質(zhì)的地球化學條件沉積介質(zhì)的地球化學條件：鹽度、：鹽度、Eh、PH值等。值等。古環(huán)境古環(huán)境古代曾經(jīng)出現(xiàn)過的環(huán)境古代曾經(jīng)出現(xiàn)過的環(huán)境(地球的一塊表面地球的一塊表面)二、沉積相（相）二、沉積相（相）facies 相相最早由丹麥地質(zhì)學家最早由丹麥地質(zhì)學家斯丹諾斯丹諾(N.Steno, 1669)引引入地質(zhì)文獻，認為相是一定地質(zhì)時期內(nèi)地表某一部分入地質(zhì)文獻，認為相是一定地質(zhì)時期內(nèi)地表某一部分的全貌。的全貌。 1838年瑞士地質(zhì)學家年瑞士地質(zhì)學家格利斯利格利斯利(A. Gressly)在阿爾在阿爾卑斯的研究中，首先采用卑斯的研究中，首先采用“相相”表示表示巖石單位巖石單位，他認，他認為具有相同的巖石學

4、特點和古生物學特點的巖石單位，為具有相同的巖石學特點和古生物學特點的巖石單位，才能作為一個相。才能作為一個相。 一百多年來，相的含義有過許多變化，學者們對一百多年來，相的含義有過許多變化，學者們對相有著各自不同的理解，至今沒有統(tǒng)一起來。關(guān)于相相有著各自不同的理解，至今沒有統(tǒng)一起來。關(guān)于相的定義，歸納起來主要有的定義，歸納起來主要有三種三種理解。理解。相就是環(huán)境相就是環(huán)境這種觀點，以前蘇聯(lián)學者任竹日尼科夫為代表這種觀點，以前蘇聯(lián)學者任竹日尼科夫為代表(1957)，他的定義是：，他的定義是：相乃是一定巖層的生成和沉積環(huán)相乃是一定巖層的生成和沉積環(huán)境境，這個環(huán)境是根據(jù)巖性特征、生物化石、地球化學差，

5、這個環(huán)境是根據(jù)巖性特征、生物化石、地球化學差異和其它特征推斷出來的。異和其它特征推斷出來的。按照這種理解，可把相劃分為按照這種理解，可把相劃分為“海相海相”、“陸陸相相”、“三角洲相三角洲相”等。等。目前采用這種用法的人比較少。目前采用這種用法的人比較少。相是具有一定特征的巖石組合相是具有一定特征的巖石組合這種觀點接近于格列斯列的原意。這種觀點接近于格列斯列的原意。 布拉特布拉特(Blatt, 1972)將相定義為將相定義為“具有某些特征的具有某些特征的沉積物組合沉積物組合”。 塞利塞利(Selly, 1976)把相定義為把相定義為“沉積環(huán)境的古代產(chǎn)沉積環(huán)境的古代產(chǎn)物，亦即專指環(huán)境的物，亦即專

6、指環(huán)境的”物質(zhì)表現(xiàn)。物質(zhì)表現(xiàn)。 魯欣魯欣(1953)“相就是能表明沉積條件的巖性特征和相就是能表明沉積條件的巖性特征和古生物特征的有規(guī)律綜合。因此，相是沉積物形成條古生物特征的有規(guī)律綜合。因此，相是沉積物形成條件的物質(zhì)表現(xiàn)。件的物質(zhì)表現(xiàn)。 成都地質(zhì)學院成都地質(zhì)學院曾允孚教授曾允孚教授等認為等認為“沉積相即沉積沉積相即沉積環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)”。相是沉積特征及其生成環(huán)境的綜合相是沉積特征及其生成環(huán)境的綜合 以以石油大學石油大學為代表。把為代表。把相相理解為理解為沉積環(huán)境及在該沉積環(huán)境及在該環(huán)境中形成的沉積巖環(huán)境中形成的沉積巖(物物)特征的綜合特征的綜合。 魯欣魯欣1958年的定義為年的定

7、義為“相是沉積物特征及其生成相是沉積物特征及其生成環(huán)境的總和環(huán)境的總和”。 這一學派試圖提出一個更全面的相的概念，他們這一學派試圖提出一個更全面的相的概念，他們的相概念中既包括環(huán)境的內(nèi)容，又包含沉積特征的內(nèi)的相概念中既包括環(huán)境的內(nèi)容，又包含沉積特征的內(nèi)容。容。 但在具體應用時怎樣把環(huán)境和沉積特征兩方面綜但在具體應用時怎樣把環(huán)境和沉積特征兩方面綜合起來，并沒有很好解決。合起來，并沒有很好解決。他們提出的相分類表實際上還是環(huán)境分類。他們提出的相分類表實際上還是環(huán)境分類。1、相標志、相標志facies markers相標志相標志最能反映沉積相的一些標志。最能反映沉積相的一些標志。巖性特征巖性特征：巖

8、石的顏色、成分、結(jié)構(gòu)、：巖石的顏色、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、巖石類型及其組合構(gòu)造、巖石類型及其組合古生物特征古生物特征：生物的種屬和生態(tài)：生物的種屬和生態(tài)地球化學特征地球化學特征沉積巖特征沉積巖特征沉積巖特征的這些要素是相應各種環(huán)境沉積巖特征的這些要素是相應各種環(huán)境條件的物質(zhì)記錄，通常也稱相標志。條件的物質(zhì)記錄，通常也稱相標志。注意：沉積巖特征與沉積環(huán)境的關(guān)系注意：沉積巖特征與沉積環(huán)境的關(guān)系2、巖相、巖相Lithofacies一定沉積環(huán)境中形成的巖石或巖石組合。一定沉積環(huán)境中形成的巖石或巖石組合。指古代的地理景觀，或古代環(huán)境。指古代的地理景觀，或古代環(huán)境。3、古地理、古地理Palaeogeograp

9、hy巖相古地理研究巖相古地理研究即指有關(guān)巖相和古環(huán)境方即指有關(guān)巖相和古環(huán)境方面的研究。面的研究。三、相序遞變規(guī)律三、相序遞變規(guī)律沉積相在時間上和空間上發(fā)展變化的有序性。沉積相在時間上和空間上發(fā)展變化的有序性。相序連續(xù)性原理相序連續(xù)性原理(相序遞變規(guī)律相序遞變規(guī)律) (Walther, 1894)只有那些沒有間斷的，現(xiàn)在能看到的只有那些沒有間斷的，現(xiàn)在能看到的相互鄰接的相和相區(qū)，才能重疊在一起相互鄰接的相和相區(qū)，才能重疊在一起。只有在橫向上成因相近且緊密相鄰而發(fā)育只有在橫向上成因相近且緊密相鄰而發(fā)育著的相，才能在垂向上依次疊覆出現(xiàn)而沒有間著的相，才能在垂向上依次疊覆出現(xiàn)而沒有間斷。斷。 沃爾索相

10、律示意圖沃爾索相律示意圖四、沉積相模式四、沉積相模式Sedimenary facies model以相序遞變規(guī)律為以相序遞變規(guī)律為基礎(chǔ)基礎(chǔ)，以現(xiàn)代沉積環(huán)境和沉，以現(xiàn)代沉積環(huán)境和沉積物特征的研究為積物特征的研究為依據(jù)依據(jù)，從大量的研究實例中，對沉，從大量的研究實例中，對沉積相的發(fā)育和演化加以高度的積相的發(fā)育和演化加以高度的概括概括，歸納出帶有普遍，歸納出帶有普遍意義的意義的沉積相的空間組合形式沉積相的空間組合形式。Potter和和Pettijohn(1963)認為認為“沉積模式實質(zhì)上沉積模式實質(zhì)上是描述了再現(xiàn)的沉積作用的面貌是描述了再現(xiàn)的沉積作用的面貌”。 Walker(1978)認為沉積相模式

11、乃是對沉積特征認為沉積相模式乃是對沉積特征的一種全面的概括。的一種全面的概括。劉寶珺等認為這種概括包括兩個方面：一是其劉寶珺等認為這種概括包括兩個方面：一是其特征的概括，二是對其形成機理的概括。因此，模式特征的概括，二是對其形成機理的概括。因此，模式是具有解釋性的。是具有解釋性的。古近系古近系相模式和相標志是相模式和相標志是恢復恢復和和再現(xiàn)再現(xiàn)古代沉積環(huán)古代沉積環(huán)境的境的兩個重要手段兩個重要手段和和鑰匙鑰匙。Walker(1976)認為，標準相模式應起到四方面認為，標準相模式應起到四方面的作用：的作用：從比較的目的來說，它必須起到一個從比較的目的來說，它必須起到一個標準的作用標準的作用對進一步

12、觀察來說，它必須起到對進一步觀察來說，它必須起到提綱和指南的作用提綱和指南的作用對新的研究地區(qū)來說，它必須起到對新的研究地區(qū)來說，它必須起到預測的作用預測的作用對于所代表的環(huán)境或系統(tǒng)的水動力學解釋來說，對于所代表的環(huán)境或系統(tǒng)的水動力學解釋來說，它必須起一個它必須起一個基礎(chǔ)的作用基礎(chǔ)的作用相模式的表示方法相模式的表示方法:直觀模式（直觀模式（visual models）實際模式（實際模式（actual models）靜態(tài)模式（靜態(tài)模式（static models）動態(tài)模式（動態(tài)模式（dynamic models）比擬實驗模式（比擬實驗模式（scaled models）數(shù)學模式（數(shù)學模式（math

13、ematical models）沉積相模式是沉積相模式是20世紀世紀60年代沉積學上的年代沉積學上的最大突破最大突破之一之一，沉積模式不僅很好地揭示了沉積作用的規(guī)律性，沉積模式不僅很好地揭示了沉積作用的規(guī)律性，而且可以預測礦床的分布，在石油勘探中有重要意義。而且可以預測礦床的分布，在石油勘探中有重要意義。五五 沉積體系（沉積體系（Depositional System） 沉積體系：沉積體系：成因上相關(guān)的沉積環(huán)境和沉積成因上相關(guān)的沉積環(huán)境和沉積體的組合，即受體的組合，即受同一物源同一物源和和同一水動力同一水動力系統(tǒng)控系統(tǒng)控制的、制的、成因上有內(nèi)在聯(lián)系成因上有內(nèi)在聯(lián)系的沉積體或沉積相在的沉積體或沉

14、積相在空間上有規(guī)律的組合，其基本單元是空間上有規(guī)律的組合，其基本單元是相相。主要的碎屑沉積體系（主要的碎屑沉積體系（Fisher和和Brown，1972）：）：l河流體系河流體系l三角洲體系三角洲體系l障壁壩障壁壩海岸平原體系海岸平原體系l潟湖、海灣、河口灣和潮坪體系潟湖、海灣、河口灣和潮坪體系l大陸和克拉通內(nèi)陸架體系大陸和克拉通內(nèi)陸架體系l大陸和克拉通內(nèi)斜坡和盆地體系大陸和克拉通內(nèi)斜坡和盆地體系l風成體系風成體系l湖泊體系湖泊體系l沖積扇和扇三角洲體系沖積扇和扇三角洲體系第二節(jié)第二節(jié) 沉積環(huán)境和沉積相的分類沉積環(huán)境和沉積相的分類一、一、沉積環(huán)境的分類沉積環(huán)境的分類按照大的自然地理區(qū)劃，可分出

15、按照大的自然地理區(qū)劃，可分出關(guān)于過渡環(huán)境有兩種解釋和劃分法：按位置關(guān)于過渡環(huán)境有兩種解釋和劃分法：按位置進行劃分，按作用營力進行劃分。進行劃分，按作用營力進行劃分。從沉積學的角度，當然應強調(diào)作用營力。從沉積學的角度，當然應強調(diào)作用營力。大陸環(huán)境大陸環(huán)境海陸過渡環(huán)境海陸過渡環(huán)境海洋環(huán)境海洋環(huán)境劉寶珺院士劉寶珺院士關(guān)于沉積環(huán)關(guān)于沉積環(huán)境的分類境的分類二、二、沉積相的分類沉積相的分類第二種學派第二種學派(物質(zhì)表物質(zhì)表現(xiàn)派現(xiàn)派)認為無法作出滿意的認為無法作出滿意的相的分類，因此他們只提出相的分類，因此他們只提出環(huán)境的分類表，而不對沉積環(huán)境的分類表，而不對沉積相進行分類，只是指出典型相進行分類，只是指出典型的相與環(huán)境的對應關(guān)系。的相與環(huán)境的對應關(guān)系。殘積相 山麓洪積相 河流相 湖泊相 沼澤相 沙漠相 陸相組 冰川相 三角洲相 海陸過渡相組 河口灣相 有障壁海岸相 無障壁海岸相 淺海陸棚相 半深海相 碎屑巖沉積相： 以陸源碎屑物質(zhì)為主，沉積介質(zhì)以深水為主，巖性以碎屑巖為主 海相組 深海相 沉積相的分類： 根據(jù)沉積巖的原始