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1、含煤岩系层序地层学 -原理和应用 邵龙义 教授 主讲 中国矿业大学（北京） 资源与地球科学系 ShaoL 2007年10月28日 邵龙义全国煤炭资源潜力预测评价培训， 山东泰安，2007年10月28-30日 邵龙义云南煤勘院含煤沉积学讲座 讲座提纲讲座提纲 第1讲 沉积环境分析方法概述 第2讲 冲积体系与聚煤特征 第3讲 三角洲体系及聚煤特征 第4讲 层序地层学概念体系 第5讲 陆源碎屑层序地层格架 第6讲 碳酸盐岩层序地层学 第7讲 层序地层学工作方法 第8讲 层序地层格架中的聚煤模式研究 第1讲 沉积环境分析方 法概述 邵龙义 教授 主讲 中国矿业大学（北京） 资源与地球科学系 ShaoL
2、 2007年2月1日 邵龙义云南煤勘院含煤沉积学讲座 一、固体地球科学与社会 n21世纪人类面临的四大敌人： n人口过剩 n疾病 n环境恶化 n资源枯竭 地球科学家所面临的主要任务： n提供充足的资源 n对付灾害 n避免自然地质环境的破坏 n学会如何预测和调节全球环境 社会功能：资源开发、废物处理、环境保 护、减灾、土地利用。 地球科学的四个目标： n了解全球地球系统所涉及的过程； n维持充足的自然资源供给 n减轻地质灾害 n调节全球环境变化并使之降到最小 五个研究领域： n全球古环境和生物演化 n全球地球化学和生物地球化学循环 n地球内部及地球表面的流体 n地壳动力学（大洋的和大陆的） n地
3、核和地幔动力学 第一节 环境、相、模式的概念 第二节 相分析及古地理 第三节 沉积相的分类 第四节 岩相古地理的发展简史 第五节 沉积环境的识别标志 沉积环境和沉积相 概论 第一节 环境、相、模式的概念 一、沉积环境 1、自然地理环境 环境是从地理学中引进来的概念 ，地理学家把地球表面划分为若干不 同的地理景观单位，包山脉、河流、 湖泊、沙漠、海洋等。这就是所谓的 自然地理环境。 2、沉积环境 沉积学者所研究的是物质沉积时 的自然地理环境，称之为沉积环境。 3、沉积环境的概念 按照R. C塞利（R.C. Selley，1976）的 概念，沉积环境乃是“在物理学上、化学上和生物 学上均有别于相邻
4、地区的一块表面”。 我们一般的理解 沉积环境是物质沉积时的自然地理环境；它在 物理学上、化学上和生物学上均有别于相邻地区的 一块表面”。 4、划分沉积环境的标准 在划分环境单位时，可能是根据上述三 项标准中的一两个或几个条件，它们包括 ： 物理学的：风、波浪和流水的速度、方 向和变化，气候和风化作用，温度的变化 ，降雨量、降雪量。 化学的：覆盖着沉积环境的水的成分， 汇集区的岩石的地球化学性质。 生物的：包括动物和植物两类生物的作 用。 沉积学者所面临的是沉积岩（物） ，它是古代沉积环境的遗迹。 古代沉积环境已不能直接观察到， 因此，就引入了“相”和“岩相”的概 念。 二、沉积积相的概念 相概
5、念的提出 “相”这个术语虽然是早在1669年由丹麦地 质学家斯丹诺（N. steno）引入地质文献中的，但 是赋予沉积学的近代概念还是从格列斯利开始，因 为斯丹诺只是用“相”来表示“时期”和阶段。 瑞士地质学家格列斯利（A.Gressly，1838）在 阿尔卑斯的研究工作中亦获得同样的结论。他首先 采用“相”这个术语表示岩石的单位，并认为具有 相同的岩石特点和古生物学特点的岩石单位，才能 作为一个“相”。 格列斯利(1838）对于“相”的概念的说明 原文如下：“首先，有两个主要的事实可以标 示我所称之为地层单位的相和象的诸变化的总 和： 一方面是具有一定岩性特点的地层单位到处 都是与相同古生物
6、群相联系的； 另一方面常见于其它相中的化石属和种在这 个生物群中是没有的。 莫西索维克斯（Mojsisovics）早在1879年就写 到：“在格列斯利与奥佩尔（Oppel）之后，人 们现在习惯上用相这个术语表示在不同环境下 所形成的沉积”。 相的概念： 塞利（1970）提出从五方面来 限定“相”：沉积岩体的几何形态 、岩石学特点、古生物特点、沉积 构造特点和古流向特点。 因此，相的概念不应与环境等同 ，它是环境的物质表现，因之它主要 用于古代沉积。一定的环境有其特定 的物质表现。 “相”在生物学的综合表现即“ 生物相”， 在岩性方面的综合表现即“岩 相”。 此外还有测井相、地震相等 岩相是环境
7、的物质表现。 在碳酸盐岩或某些陆源沉 积岩中，也常把一些岩石的成 因类型称之为“相”或“微相 ”。 与相的概念同时存在的还有 沉积相、岩相等这些流行的术语 。我们认为，在沉积学中，相就 是沉积相，二者是同义语。 岩相是一定沉积环境中形成 的岩石或岩石组合，它是沉积相 的主要组成部分。岩相和沉积相 是从属关系而不是同义关系。 三、沉积积模式 波特和裴蒂庄（Potter and Pettijohn，1963）对沉积模式所 下的定义是： “沉积模式实质上是描述了再 现的沉积作用的面貌”, 沃克（R.Walker，1978）认为： 沉积模式乃是对沉积特征的一 种全面的概括。 这种概括应包括两方面，一是
8、 其特征的概括，二是对其形成机理 的概括，因之，模式是具有解释性 的。由此，模式可以用文字、公式 ，或用各种图件表示。 相模式本身除了一个环境的概括外 ，还必须起到下列四个方面的重要作 用： 1.对于比较的目的来说，它必须起一个标准的 作用； 2.对于进一步观察来说，它必须起提纲和指南 的作用： 3.在新的地质区，它必须起“预测”的作用； 4.对于所代表的环境或系统的水动力学解释来 说，它必须起一个基础的作用。 第二节节 沉积积相分析及古地理 相分析是通过研究沉积体的 形态和模式，对沉积剖面进行对 比分析，以及对沉积岩的成因标 志（包括生物的、化学的）进行 分析，最终得出相分析单位沉积 形成时
9、的古环境。 一、相分析 1、野外研究： 按精度要求布置控制性岩相分 析剖面。 逐层描述岩石的基本特征。 收集物理的、化学的和生物的 成因标志，并划分出微相。 剖面精度一般为1/200 或1/500 2、室内分析 薄片鉴定。 化学分析。 确定微相-亚相-岩相类型。 建立地方性沉积模式。 所谓的相分析，除了研究沉 积体的形态和模式，对沉积剖面 进行对比分析以外，还要对一些 沉积岩的具体的成因标志进行分 析，最终得出有关所研究的地层 单位（或相分析单位）沉积形成 时的古环境的概念。 相序 G.V.米德尔顿（1978）指出：“ 不用说，相最终可以作出环境解 释。”然而，在野外确定的相（或 许是大多数相
10、）都有许多在环境 解释上是含糊的。 沉积相在时间上和空间上发展变化的有序性 称为“相序递变”。瓦尔特（Walthcr，1894）曾 经指出：“只有那些没有间断的、现在能看到的相 互邻按的相和相区，才能重叠在一起”。换句话说 ，只有在横向上成因相近且紧密相邻而发育着的相 ，才能在垂向上依次叠覆出现而没有间断。这就是 通常所说的相序连续性原理或相序递变规律。有人 也称沃尔索相律。 瓦尔特相律 二、岩相古地理 古地理亦即指古代的地理景观，或古代环 境，“岩相古地理”一词在我国流传很广，泛 指有关相及古环境方面的内容。所谓岩相古地 理研究亦即指有关相和古环境方面的研究。 岩相古地理研究的内容和范围 在
11、小比例尺大面积范围内，详细研究岩相 不大可能，一般只作古地理研究。在大比例尺小面 积范围内，一般只能做岩相的研究，因为面积范围 很小，它可能完全处于一个地理景观单位内。但岩 性组合（岩相）则通常会有程度不等的差异性，亦 即在较小的范围内，岩相经常会有所变化的。 第三节 沉积相的分类 沉积相的分类通常以沉积环 境中占主导地位的自然地理条件 为主要依据，并结合沉积岩特征 及其他环境条件进行具体划分。 沉积积相分类类 相 组 陆相组海相组海陆过渡相组 相 1.残积相 2.坡积相 3.洪积相 4.河流相 5.湖泊相 6.沼泽相 7.沙漠相 8.冰川相 1.滨岸相 2.浅海陆棚相 3.半深海相 4.深海
12、相 1.三角洲相 2.泻湖相 3.障壁岛相 4.潮坪相 5.河口湾相 沉积相还可根据沉积岩原始物质的不 同，分为 碎屑岩沉积相和 碳酸盐岩沉积相。 前者以砂、粉砂、粘土等碎屑物质为主 ，沉积介质以浑水为特征，岩性以碎屑岩为主 ； 后者以化学溶解物质（尤以碳酸盐物质 ）为主，介质以清水为特征，岩性以碳酸盐岩 为主。 第四节节 沉积环积环 境的识别标识别标 志 (一) 地层学 (二) 原生沉积构造 (三) 岩石学特征 (四) 古生物学特征 (五) 地球化学 (六) 地球物理学(测井、地震) 一.物质成分 (一)主要组分:砾石、砂、粘土矿物、生物（植物 、大化石、海洋化石） (二)微量组分 1.微量
13、元素（地球化学特征）主要存在于 泥岩中 硼：海洋100ppm 大陆90ppm 锶/钡 1海洋；1大陆 铷和钾 铷/钾 正常海洋 0.006 微咸水 0.004 现代河流 0.0026 磷酸盐法(磷酸钙/(磷酸钙+磷酸铁) 海洋环境：高0.8-0.9 大陆环境：0.7 n2.重矿物：比重2.96陆源碎屑矿物，主 要用来化分对比地层，追溯母岩区，陆 源区 3.自生矿物：最有意义的是同生矿物 海绿石海洋 n二 .鉴定标志 （一）指示环境 1.海洋环境批；珊瑚、棘皮动物（海胆、海百合 ）、蜓科、腕足类、头足类、苔藓虫 2.基本是海洋环境：海绵，红藻、有孔虫 3.陆地；高等植物 （二）指示水深 050米 藻类、腹足类等 100200米 苔藓虫、海胆、海绵 200米 海百合、硅质海绵、腕足动物等 (三)指示含盐量 n 狭义：盐性生物：只生活在海水中和只 生活在淡水中 (四)遗迹化石 1.概念 生物在它生活的过程中，遗留 下来的一些痕迹，如足迹、爬痕等。 2.类型 觅食痕迹、觅食潜穴、爬行痕 迹、停息痕迹、居住潜穴
