沉1沉積結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

welcome現(xiàn)代沉積學現(xiàn)代沉積學參考書目任明達等：《現(xiàn)代沉積環(huán)境概論》科學出版社R.C.塞利（英）：《沉積學導(dǎo)論》煤炭工業(yè)出版社緒論沉積學：研究沉積物的科學沉積物的特征、成因、分布沉積物的形成環(huán)境｛二十世紀六十年代興起現(xiàn)代沉積學：新興的邊緣學科美國石油研究所“51號計劃”密西西比河三角洲找油方法的演變

原始→構(gòu)造→＋沉積（海、陸相）穹隆構(gòu)造／短背斜構(gòu)造天然氣石油粘土巖粘土巖砂巖港口建設(shè)

寶石砂礦一、基本概念★相：一種具有特定特征的沉積物或巖體?！锍练e相：沉積物特征及其生成環(huán)境的總和，是沉積物形成條件的物質(zhì)表現(xiàn)。例如：砂巖相—沖積相—河流相

產(chǎn)物過程環(huán)境★沉積環(huán)境——是指地球表面在物理、化學和生物方面與鄰區(qū)有顯著差異的部分一個獨特大小和形狀的地貌單元具有獨特的動力、生物和化學過程形成獨特的巖性、構(gòu)造和生物特征的沉積物五個限定參數(shù)◆沉積環(huán)境分類大陸陸地沙漠、冰川沖積、湖沼、洞穴水下過渡帶濱海、瀉湖、三角洲、港灣珊瑚礁、淺海、深海海洋★沉積模式根據(jù)現(xiàn)代沉積環(huán)境及古代沉積相的研究，對于古代沉積作用機理所作的一種成因解釋模型。——這實際上是描述了再現(xiàn)的沉積作用的面貌。模式：就是把復(fù)雜的現(xiàn)象與過程做理想簡化。◆建立沉積模式的依據(jù)①現(xiàn)代地表存在的沉積環(huán)境數(shù)目有限；◆解釋未知成因的古代沉積相的特點，可以根據(jù)現(xiàn)代已知環(huán)境的沉積推知，因而古代沉積相的沉積環(huán)境可以確定。②在地史中，在時間和空間上有可能重復(fù)出現(xiàn)的沉積相的數(shù)目有限。二、相關(guān)系只存在有限數(shù)目的其沉積可以作為沉積相特征的沉積環(huán)境，因此，可以劃分出不同的理想的體系式模式。◆結(jié)論★相組合：指一組一起產(chǎn)出的相，有成因或環(huán)境的聯(lián)系。例如：河床—邊灘—漫灘沉積★相序從一種相逐漸過渡到另一種相的一系列相，其頂部或底部是明顯的或侵蝕的接觸界面或沉積間斷。如：沖積相→風積相★瓦爾澤相律（Walther，1893）相的整合垂向?qū)有?，是由環(huán)境的側(cè)向?qū)有虍a(chǎn)生的。圖示海退砂質(zhì)泥質(zhì)Ca質(zhì)陸海層序砂巖粘土巖石灰?guī)r環(huán)境層序：淺?！鸀I?！０度?、主要內(nèi)容★第一篇沉積物分析★第二篇沉積環(huán)境識別★第三篇沉積學應(yīng)用§1沉積物分析§1－1沉積結(jié)構(gòu)與構(gòu)造★沉積結(jié)構(gòu)：沉積物各組分的形態(tài)特點（顆粒外形、大小、表面結(jié)構(gòu)等）；★沉積構(gòu)造：沉積物各組分的空間排列和排列方式。一、粒度分析（機械分析）★在沉積學研究中，把確定沉積物中不同大小碎屑的含量的方法稱為“粒度分析”。粒度分布：呈對數(shù)正態(tài)分布；受作用營力性質(zhì)控制?！镏饕治龇椒ā舻[石、粗砂：直接測量◆砂、粉砂：篩析上下震動＋圓周震動大小50—100g

干樣Stokes沉降公式密度差粒徑粘度沉降速率粒度分析儀◆砂、粉砂、粘土：沉降管測定20

g干樣量筒1000ml◆膠結(jié)成巖：薄片測定；◆粉砂、粘土：電子顯微鏡分析；◆粘土：X－射線分析；電子顯微鏡分析.1、粒級的劃分①真數(shù)值粒級（mm）②值粒級（粒徑的對數(shù)值）即：真數(shù)值粒級

值粒級直觀不直觀粒級不等距粒級等距不利作圖、計算有利作圖、計算Wentworth粒級粒級表真數(shù)值mm

值卵礫

32

2

5-5

……

2

2

1-1砂極粗

12

00粗

0.52

-11中

0.252

-22細

0.1252

-33極細

0.0632

-44粉砂粗

0.0322

-55中

0.0162

-66細

0.0082

-77極細

0.0042

-88粘土910沉積物三端元分類砂050100粉砂050100粘土05010080砂粉砂粘土粉砂質(zhì)砂砂質(zhì)粉砂80802、粒度分析的圖解含量％0－131－2192－3383－4224－5135－65例如：A樣品的數(shù)據(jù)見右表①直方圖

與頻率曲線01234561020304050含量％（A樣品）眾數(shù)3193822135◆偏態(tài)——眾數(shù)所在的位置確定著粒度分布的不對稱性，叫偏態(tài)。正態(tài)正偏負偏◆峰態(tài)單峰（尖窄）單峰（寬平）雙峰多峰②累積曲線表示大于（或小于）任一選定的粒徑的顆粒在樣品中的含量。012345620406080100累積含量％正偏負偏正態(tài)3226082951003、四個粒度參數(shù)①平均粒徑表示沉積物顆粒的粗細中值粒徑Md=50▲

特征值012345620406080100累積含量％50168416﹦1.8850﹦2.7584﹦4.13②標準離差：表示沉積物的分選程度分選性：風＞海灘＞河流＞洪流＞冰川沉積物分選性按分級分選性＜0.35分選很好0.35—0.50分選好0.50—1.00分選中等1.00—2.00分選差2.00—4.00分選很差＞4.00分選極差③偏度表示沉積物粗細分布的對稱程度SKI偏態(tài)–1.00——–0.30極負偏–0.30——–0.10負偏–0.10——+0.10近對稱+0.10——+0.30正偏+0.30——+1.00極正偏④尖度衡量頻率曲線尖峰凸起程度的參數(shù)Kg峰態(tài)＜0.67很寬平0.67——0.90寬平0.90——1.11中等1.11——1.56尖窄＞1.56很尖窄正態(tài)：＝1雙峰：＜1單峰：＞1峰越尖窄Kg值越大4、正態(tài)概率累積曲線圖

作圖用正態(tài)概率紙，橫坐標為

值粒徑，縱坐標是概率百分數(shù)；

沉積物的粒度成分，因應(yīng)其搬運方式的不同，分為推移、躍移、懸移等三個不同粗細的組分；

在每一種組分中，粒度分布都成對數(shù)正態(tài)分布，因而在正態(tài)概率紙上顯示為一個直線段。一般每個直線段要求有4個數(shù)據(jù)點以上。示意圖99.9912345999050101累積含量％0.10.0199.999.9999.99990501010.10.01推移躍移懸移截點···············斜率大小1.823.66二、顆粒形態(tài)與表面結(jié)構(gòu)1、礫石形態(tài)a軸—最大長度；b軸—最大寬度；

c

軸—最大厚度.河流礫石：扁平狀、長條狀和細棒狀；流速越高，礫石越大；海岸礫石：球形（高能）、扁平狀（低能），以中等大小礫石為主。蘇格蘭海邊的卵石雨花石（河流礫石）風棱石◆原生組構(gòu)（疊瓦狀構(gòu)造）洪水常態(tài)河水平面圖剖面圖河流、海岸，ab面向水流來向傾斜傾角∠15°—30°2、砂粒形態(tài)（磨圓度分級）高棱角狀次滾圓狀棱角狀滾圓狀次棱角狀高滾圓狀3、顆粒表面結(jié)構(gòu)

砂粒的表面特征可提供其生成環(huán)境的資料。

挑選樣品中的中砂—粗砂顆粒（2—0

），再經(jīng)過清洗、鍍金后，利用電子顯微鏡觀察和鑒定其三維表面特征、拍攝黑白照片。顆粒表面結(jié)構(gòu)

包括：凹坑、磨光、擦痕、刻痕、溶痕、沉淀、毛玻璃化…——每個樣品觀察和鑒定10顆以上砂粒，然后做統(tǒng)計分析，判斷其可能的形成環(huán)境。出現(xiàn)頻率特征V形坑因機械撞擊成因的V形坑。

×500碟形坑因機械撞擊而成的碟形坑。

×100新月形坑機械撞擊

而成的新

月形坑，

內(nèi)有SiO2

沉淀，邊

坡有溶蝕

痕跡。

×600三、沙波與層理

1、沙波（sandwave）波痕（ripple）：——外力（如流水、風、波浪）作用于非粘性的松散沉積（砂、粉砂）面上形成的波狀構(gòu)造?！锷巢ǖ男螒B(tài)LH上游坡下游坡波峰波谷RI（沙波指數(shù)）＝L／Hl1l2RSI（沙波對稱指數(shù)）＝l1／l2★沙波的移動上游下游侵蝕堆積★沙波的形成機理－v平均流速床沙剪切應(yīng)力12345F＜1F＞1Bedform1平床2小型沙波3大型沙波4過渡平床5逆行沙波6沖蝕坑槽6◆平床動力微弱，底形平坦，主要由粉砂、粘土層組成，可形成水平層理?！粜⌒蜕巢ㄐ∩巢ǎ簝善虏粚ΨQ，L＜30cm，H0.6—6cm，RI8—15；組成物質(zhì)主要是細砂－粉砂，少量中砂；可形成小型交錯層理。小沙波（微彎曲形）小沙波（彎曲形）小沙波（菱形）小沙波（舌形）◆大型沙波大沙波：兩坡不對稱，L

0.6—30m，H6—150cm，RI＞

15；組成物質(zhì)主要是中砂－粗砂，可形成大型交錯層理。大沙波（直峰形）◆過渡平床過渡流態(tài)，由水平的中砂－粗砂層組成，可形成平行層理?！裟嫘猩巢ㄉ喜苛鲬B(tài)：其波長L與流速的平方成正比，一般為幾厘米至幾米，波高H在1米以下。其層理難保存?！锷巢ㄅc逆行沙波異相位同相位★沙波的成因分類流成沙波——波峰形態(tài)多樣，不分叉，多不對稱，RI多為8—30；浪成沙波——直形峰，波峰可分叉，對稱或不對稱，RI多為6—8；風成沙波——直形峰，波峰可分叉，不對稱，RI達10—70；以沙波形態(tài)類型、出現(xiàn)頻率等作統(tǒng)計學上的分析，區(qū)分其形成環(huán)境。2、層理★（1）基本概念①層理：不同的巖礦成分、粒度大小、排列方位、顏色特征的沉積物在垂直剖面中更迭出現(xiàn)所表現(xiàn)出的成層性。是沉積層理的最小單位，其厚度＜1cm，紋層內(nèi)的成分和結(jié)構(gòu)較均勻?！诜€(wěn)定的環(huán)境條件下，由沉積動力的小規(guī)模速度脈動而形成。②紋層由一系列性質(zhì)相似的紋層所組成。厚度一般為幾～幾十cm，可達幾十m厚;◆層與層之間的界面稱為層面，它是由于沉積條件突然變化而形成的沉積物性質(zhì)的不連續(xù)面?！獙邮窃诨痉€(wěn)定的環(huán)境條件下形成的一個沉積單元。③層：一組在同一環(huán)境中基本連續(xù)沉積的層。這些層的成分、結(jié)構(gòu)和內(nèi)部構(gòu)造相似或雖不相似，但有成因上的聯(lián)系。

相似的——單一層組；不相似的——復(fù)合層組；◆層組之間是明顯的沉積間斷面，一般呈水平延伸，范圍較廣。④層組：示意圖板狀楔狀槽狀層層層層組（2）層理類型

①水平層理：是在水體中的懸浮物或溶解物發(fā)生沉淀，水體底部無劇烈擾動時形成的