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1、沉积相综合解释技术,课程介绍： 学时；内容；考核 教 师： Name：张 帆， Tel：2057/2041（O），2786（H）； Email：wpzhfan,主要参考书： 沉积环境与相，H.G.READING 沉积相模式，R.G.WALKER 地质历史中的碳酸盐相，J.L.WILSON 岩相古地理基础和工作方法，刘宝王君，曾永孚 测井地质学 地震地层学 现代地层学，吴瑞棠等 FACIES MODELS, R.G.WALKER & N.P.JAMES INTERPRETATIVE GEOLOGICAL SUBSURFACE MAPPING, D.F.MINKEN,沉积岩沉积相基础知识： 几个问
2、题： 沉积岩的定义？ 沉积物质的主要来源？ 简述沉积岩的形成过程。 简述沉积岩的分类。,沉积环境：在物理上，化学上及生物上有别于相邻地区的 地球表面。 相（facies）：某些可识别特征的综合 岩相沉积岩的岩石学特征综合， 如交错层砂岩相，笔石页岩相 生物相，遗迹相，地球化学相 沉积相沉积环境的物质表现描述性 即是沉积环境解释性 特定沉积环境及其在该环境中形成的沉积岩 （沉积物）特征的综合描述+解释,沉积相主要包括两部分沉积岩和沉积环境；而沉积岩最重要的是岩石类型，古沉积环境最核心的古地理特征，因此也有学者提倡用“岩相古地理”，以避免对沉积相概念理解上的差异。 沉积相的分类: 以沉积环境的分类
3、为基础 相组 相 亚相 微相 sets facies sub micro ,沉积相研究历史与进展 读书报告（3000字左右）,沉积相分析是利用各种资料分析沉积岩的形成作用和形成过程，并解释和重塑古沉积环境。 沉积相分析最基本的工具： 相律、相标志、相模式、 沉积相解释成果： 图件,相律（WALTHER 相律；相序递变律）: 在连续的没有间断的地层剖面中，垂向上有成因联系的相相互叠置出现的顺序与它们在横向上出现的顺序是一致的。 即只有在横向上彼此相邻且具有成因联系的相，才能在无间断的连续沉积的地层剖面中相互叠置。 反映沉积相在空间和时间上的有序性。,第一部分 相标志（沉积相鉴别标志） 能反映沉积
4、环境特征（物理的、化学的、生物的）及沉积作用过程的沉积岩的特征。 沉积流体种类，性质；流体动力条件；水体深度，浊度；Eh和Ph值；盐度；动植物种类，数量等 沉积环境标志 沉积相分析就是利用相标志来研究和解释沉积岩的形成（沉积）过程及沉积时环境的特征，以达到了解由此决定的沉积岩空间分布规律和其他性质，从而为油气勘探开发服务之目的。,岩石学特征岩石的成分、结构、构造、颜色、类型、 自生矿物等 沉积构造反映流体性质及特征。具有水力学意义的原 生沉积构造，如层理构造，层面构造变形构 造等 生物化石指示海陆环境,水体盐度,深度,浊度 遗体化石（实体化石，Body Fossils） （大化石，微体化石，超
5、微化石） 遗迹化石（Trace Fossils） 岩体(砂体)形态平面形态，剖面形态 古水流方向 剖面结构（沉积层序）一套有成因联系的沉积岩层的 岩石学特征在纵向上的变化规律。 测井响应 地震响应,1-1 岩石学标志 颜色：主要与矿物成分、变价元素价态、有机质含量 等有关。 原生色继承色：主要由碎屑物质所产生的颜色。 自生色：由自生矿物所产生的颜色。 次生色由原生色变化形成的颜色（表生或风化 作用）。 红色、黑色、绿色、灰色 ,自生矿物： 反映环境的物理化学条件温度、Ph、Eh、水体深度等 例如含铁自生矿物： 褐铁矿赤铁矿海绿石绿泥石菱铁矿黄铁矿 （ 氧化 弱氧化/弱还原 还原 强还原）,岩石
6、类型： 一般不是良好的相标志，但是某些特殊岩类形成条件比较局限，可以指示沉积环境。,岩石结构： 颗粒粒度与沉积流体性质和沉积作用有关 （问题：常用的粒度分级标准？粒度分级表） 沉积物（岩）的粒度资料取得筛析、薄片粒度分析 粒度概率累积曲线次总体代表搬运方式， 斜率反映分选性 粒度CM图反映搬运方式 C第一百分位数，代表最大搬运能力 M中值，代表平均搬运能力,颗粒支撑性反映流体性质 颗粒支撑牵引流沉积,颗粒支撑性反映流体性质 基质支撑重力流沉积,园度反映搬运介质性质（牵引流/重力流，大 气流）；搬运距离；沉积过程被改造程度 颗粒表面特征风成砂霜面，冰石责石有特殊 擦痕，海滩砂常有V形撞击痕等。,
7、1-2 沉积构造标志,层理反映沉积流体性质与流态 弗劳德数：FrV/（gD）1/2,波痕保存在层面上的床沙形体 交错层理保存在层内的床沙形体迁移痕迹,反映沉积流体类型： 巨型交错层理大气流 潮汐层理、羽状交错层理潮汐 浪成交错层理，丘状/洼层理（HCS/SCS）波浪 水平层理、沙纹层理、板/槽状交错层理单向水流 递变层理重力流 反映水动力条件： 水平层理沙纹层理板/槽状交错层理逆行沙波层理 （弱强）,1,1,1,1,1,Antidunes,层面构造：波痕层理在层面上的反映； 雨痕、雹痕、干裂极浅水/暴露,1,同生变形构造快速沉积（三角洲、浊流）,递变层理/粒序层理沉积物重力流沉积,1-3 生物
8、化石标志 生物是环境的重要组成部分，生物的生存生活过程就是对环境的适应过程；生物（特别是低等生物）对环境特别敏感。因此，生物化石是最重要的相标志之一。 （问题：广盐性生物/窄盐性生物）,1-3-1 遗体化石（实体化石） 包括大化石、微体化石、超微化石，反映海/陆环境、水体盐度、温度、深度、浊度、含氧状况等 指示水体氧化还原状况：缺乏底栖生物、生物种类单调还原 指示水体深度：松藻（10-50m水深）、水螅（潮间-50m）、珊瑚和苔藓虫（几米-50m米）、腕足（10-200m）、腹足（大陆-深海）、颗石藻（大于200m） 指示水体浊度：海绵、珊瑚、腕足、三叶虫大多是清水，瓣鳃、有孔虫、介形虫一般混
9、浊水 指示水体温度：珊瑚、海绵生活在温暖水区，硅藻主要是寒冷水区 指示盐度：,研究（古）生物的种属、骨骼成分、形态、生活习性等与环境的关系（古）生态学,1,1,相应地，不同的沉积环境有不同的生物化石组合,注意：利用生物化石进行沉积相分析（沉积环境解释）时，特别要注意区分原地化石与异地化石。异地化石不能反映其生活环境。,1-3-2 遗迹化石（痕迹化石）： 保存在岩石中的地史时期生物（主要是动物）生活活动（居住、运动、捕食、代谢等）的痕迹。 生物沉积构造遗迹化石遗迹化石学 特点：同时性与沉积物形成同时 同地性原地形成，未经搬运 其特征主要取决于环境，而不是取决于生物种类生态学研究表明，不同门类的生
10、物在相同的环境中有相似的生活习性和行为，产生相似的遗迹类型；同类生物在不同的环境有完全不同的生活习性和行为，产生不同的活动痕迹。,即生物遗迹是生物适应环境的产物，因此最能反映环境的特征。 分类： 形态分类垂直潜穴，U形潜穴，螺旋状迹、 网状迹 行为方式分类居住迹、爬行（行走）迹、 停息迹、觅食迹、啮食迹,反映沉积时底层水体含氧状况即使没有实体化石，但遗迹化石丰富，不缺氧；有实体化石，但无底栖生物化石和遗迹化石，缺氧。 反映沉积速率生活在沉积物内的底栖生物的位置会根据上覆沉积的多少发生变化，形成的遗迹的特征可反映沉积速率和沉积间断。 反映水体流动状况流动强弱，流动方向 反映水体深度不同类型遗迹化
11、石的形成深度不同；一般层面的痕迹是水愈深愈复杂，层内的痕迹是由浅水深水，垂直倾斜水平。 遗迹相（ichnofacies ）不同沉积环境的遗迹化石及其组合特征,大陆-潮上：陆生动物足迹为主 滨岸（潮间-浅潮下）：垂直潜穴，U形潜穴，钻孔，洞穴 浅海内陆棚：浅的、倾斜或水平状潜穴为主；停息迹，爬行迹等 浅海外陆棚斜坡：复杂觅食构造和潜穴系统 深海：沉积物表面复杂的网状、弯曲状、螺旋状觅食和啮食迹,1-4 古流向标志 反映与沉积环境有关的沉积流体流动方向和沉积盆地内古水流体系分布特征 指向构造：能指示古水流方向的原生沉积构造 1-4-1 常见指向构造的意义： 交错层理前积层倾向指下游 不对称波痕陡面
12、指下游 对称波痕水流方向垂直波脊 槽模钝端指上游 沟模、剥离线理平行流体流动方向 砾石叠瓦状排列最大扁平面倾向上游 长形生物化石定向排列长轴平行水流方向,1-4-2 古流向资料整理：测量，制图 局部古流向分布玫瑰图,单极向（一个优选方位）河流，洋流，重力流 双极向（两个优选方位）潮汐流，波浪 多极向（两个以上优选方位）滨湖、滨海复杂水流系统 风成沉积可以为各种类型,区域古流向分布图反映古水流体系 带状河流 扇状冲积扇、三角洲、海底扇 复杂/不规则状湖盆，浅海，半深海,1-5 岩体几何形态 岩体（砂体）几何形态指岩相或地层单元的空间展布特征，反映不同沉积作用类型及沉积环境。 剖面形态/平面形态
13、河道充填：顶平底凸的透镜状/带状 边 滩：板状/带状或团块状 湖 泊：蓆状或板状/环带状 滨 岸：蓆状或板状/带状 三 角 洲：透镜状或蓆状/扇状、鸟足状 浊 流：蓆状、板状/扇状、带状,1-6 沉积序列（剖面结构，相序） 在沉积剖面上，沉积特征（岩性、结构、构造、层厚、生物化石等）的组合及变化情况 反映沉积作用及环境特征随时间的演化 1-6-1 两种基本沉积序列类型： 向上变细变薄由下至上，粒度变细，层厚变薄 岩性由粗粒岩类逐渐变化为细粒岩类，层理由大型变小型，反映随沉积作用的进行，水动力条件逐渐变弱（水体由浅变深或由浅变暴露） 向上变粗变厚由下至上，粒度变粗，层厚变厚 岩性由细粒岩类逐渐变
14、化为粗粒岩类，层理由小型变大型，反映随沉积作用的进行，水动力条件逐渐变强（水体由深变浅或由陆上过渡为水下）,1-6-2 成因：海平面升降海进/海退，沉积充填/构造下沉 沉积作用水平迁移三角洲向海推进，河流侧向迁移,三角洲进积形成向上变粗剖面结构示意图,1-7 沉积岩（层）测井响应 测井（油气田地球物理测井）是应用物理方法研究钻井地质剖面和井的技术状况，为油气勘探和开发服务的一门应用技术。 沉积岩（层）有多种物理特性，如电化学、电导、声学、核、热、磁特性等，统称为地球物理特性。利用专门仪器沿井孔测量、记录这些特性测井，得到的结果测井响应。 由于沉积岩（层）的这些特性一般是随岩性、物性（孔隙性、渗
15、透性、密度等）及所含孔隙流体性质不同而变化的，因此测井曲线的特征（数值大小、形态、组合变化趋势）就间接反映岩石的特点，如岩石类型、矿物成分、结构、构造，及其变化趋势。 测井相反映沉积岩（层）的特征，并使其与其他沉积岩（层）区别开来的一组测井响应。,川东双家坝构造七里 8井三叠系飞仙关组测井解释成果图,1-7-1 不同测井类型的地质应用,1-7-2测井曲线形态的沉积环境意义 用于曲线形态分析的的测井类型： 自然电位以泥岩自然电位为基线，异常 幅度反映泥质含量 自然伽马泥质含量愈高，曲线幅度愈大。 声波时差反映岩石孔隙度和骨架密度。 岩石愈疏松、孔隙度愈高，则 时差愈大。一般煤层的声波时 差很大；
16、泥页岩大于砂岩和石 灰岩。,常见测井曲线形状的沉积环境意义：,柱 状无明显变化趋势，代表教均一的不含泥页岩的纯砂岩 或碳酸盐岩；风成、辫状河、碳酸盐岩陆棚、生物礁、 海底峡谷充填等沉积。 漏斗状向上变粗，顶部突变；冲溢扇、分流河口砂坝、碎屑 滨岸平原、障壁岛、浅海蓆状砂、碳酸盐浅滩化层序、 海底扇等沉积 钟 状向上变细，底部突变；河流、潮坪、海进陆棚砂沉积 对称状过渡的顶底部；滨外砂坝、某些海进陆棚砂、向上变 粗和向上变细的合并 不规则状无明显变化趋势，代表纯砂岩或碳酸盐岩类与泥页 岩混合混合沉积；河流泛滥平原、碳酸盐陆坡、碎 屑陆坡沉积,平落9井沙溪庙组曲流河沉积,平落9井沙溪庙组三角洲平原沉
