《沉积环境分析》ppt课件

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1、矿物岩石学 大同煤炭职业技术学院 建筑工程系 吴雪峰,沉积环境分析 第十二章,第一节 沉积环境与沉积相的概念,一、沉积环境 环境是地理学中的概念，地理学把地球表面划分为不同的地理学单元，如山脉、河流、潮汐、沙漠、海洋等，这些就是自然地理环境（地貌单元）。沉积学是研究沉积物质沉积时的自然地理环境，称之为“沉积环境”。 沉积环境：发生沉积作用的、具有独特的物理、化学和生物特征的地貌单元（地点、场所），是沉积物质堆积时的物理、化学和生物特征的总和。（指的是位置和条件。条件包括物理、化学和生物条件三个方面。） (1)物理条件：温度、压力、引力、重力、风、波浪、潮汐、水流、海流、风暴流等。 (2)化学条

2、件：沉积介质（水、风、冰）化学成分、pH值、Eh值、溶解度、化学平衡程度、生物化学作用等。 (3)生物条件：生物的种属类型、生物物理、生物化学作用等。,二、沉积相：能够反映沉积环境条件的岩石特征和生物特征的总和。这种记录主要表现为岩石组分、几何形态、结构、构造、生物化石等方面的差异，即具有该环境的沉积特征。 术语使用中采取其词干相同，而词尾不同来区别“沉积相”与“沉积环境”，“河流环境”表示“沉积环境”；“河流相”表示“沉积相”。,三、沉积环境和沉积相的分类 依据自然地理条件和地貌特征进行划分。首先按一级地貌单位进行划分沉积环境，然后在每个环境内再根据次一级的地貌特征细分亚环境。,四、沉积环境

3、（或相）的识别标志 （一）沉积岩的颜色 （二）沉积岩的物质组成 （三）沉积岩的结构 （四）沉积岩的构造 （五）古生物化石 （六）接触关系和岩层厚度,第二节 大陆环境及其相,一、概述： 沉积条件复杂：介质包括水、大气和冰川，大陆沉积受地形和气候的影响很大。大陆沉积环境条件复杂，沉积物多样化。 沉积物多样化：时间上（纵向上）和空间上（横向上）相变快。因为地形多变，山麓、平原、沙漠、山间盆地、河流、湖泊、盐湖、沼泽等，各具不同的特点。气候明显控制了沉积物性质，如干燥区形成大量盐岩和风成沉积，寒冷区有冰川沉积，潮湿区有大量的沼泽沉积。大陆沉积以碎屑岩为主，而碳酸盐岩很少。 沉积物和生物特征明显：物源区

4、近，沉积物的横向变化大，不稳定组分多。多为氧化条件，沉积物常呈红色。生物为陆生脊椎动物、昆虫和植物，大量植物的出现是大陆环境所特有的。 大陆沉积环境的类型和分布：残积、坡积、冲积扇、河流、沼泽、湖泊。特殊的有沙漠、冰川。其中以冲积环境（冲积扇、河流）最为常见，其次为湖泊、沼泽、沙漠、冰川等环境。,二、冲积环境及其相： 1、 冲积扇环境及其相 （1）.冲积扇的一般特征 由洪水将沉积物从山区带出，在山口的山麓地带, 因坡降减小, 沉积物堆积而成。主要分布于干旱或半干旱气候区。在平面上呈扇形、辐向剖面呈下凹状，横向剖面呈上凸状。扇体坡度一般36(小于10), 扇体半径自几百米到几百公里。可由一系列冲

5、积扇体组成冲积扇体系。,冲积扇形成的条件： 1有充足的陆源碎屑物质。 2特殊的地理位置：被峡谷所限的山区河流携带着从源区剥蚀的大量碎屑物质，出谷口后，因地势变宽，坡降减缓，河道加宽变浅，流速降低，搬运能力减弱，大量底负载迅速堆积下来。 3主要形成于干旱和半干旱气候区，植被不发育，物理风化强烈，降雨量少，多降暴雨，洪水短暂而猛烈。在潮湿地区、极地地区发育较差。 冲积扇上发育有河道，在扇顶只有一、二条主河道，在扇中和扇缘则分支成辫状河；河道下切较深，但多为暂时性河道。河道之间则为树枝状浅水沟。 在扇缘有时还可发育有湖泊或干盐湖。冲积扇上洪水流动的性质主要为牵引流，但当物源区有大量泥质供给时（或洪水

6、强烈时）也可出现泥石流（重力流）。,（2）. 冲积扇相特点 冲积扇沉积物是大陆沉积中，颗粒最粗，分选最差的近源沉积（以砾岩、砂砾岩和砂岩为主）。有泥石流时，泥、粉砂、砂、砾、漂砾堆积在一起，由扇顶到扇缘粒度呈变细趋势。 岩石多为红色、常含有碳酸盐和盐类矿物。,冲积扇沉积物类型划分为四类： A泥石流沉积 B河道沉积 C河漫滩沉积 D筛积物,A泥石流沉积： 泥石流是一种含有大量粗碎屑和粘土（砾、砂、泥和水相混合）、呈涌浪状前进的粘稠流体（高密度流体）。含水量40-60%，密度为2-2.4。 产生泥石流的主要因素是： 坡度陡,植被不发育； 供应大量的碎屑物； 季节性洪水，干旱或半干旱气候。 沉积特征

7、：砾、砂、泥混杂，粒级大小相差悬殊，分选和磨圆极差。层理不发育。 泥石流顺水道轴向部分，在两侧可有天然堤。,B河道的沉积特征：以砾石和砂为主（中粗粒为主）、向扇端方向，沉积物变细，分选差，层理不发育，有时发育不明显的板状交错层理，或不明显的水平层理，具叠瓦状构造。典型的扇根河道直而深，至扇中和扇端地区则河道变浅，大多为辩状河道；在沙体平面形态上一般为窄而长。其单层厚度一般为560cm，有时可达200cm。有时在剖面中也可见到明显的河道冲刷一充填构造。,C河漫滩的沉积特征： 辫状河沉积的席状砂、粉砂和砾石。河流从冲积扇上的河道末端漫出，形成了宽阔的浅水带，水深一般不超过30cm。由于水深和水流速

8、度的同时减小，以及扇端地区坡度平缓，沉积物迅速地沉积下来。 浅的支流河道被很快地充填，然后向旁侧迁移，彼此相互叠加和切割，从而形成了席状的砂、砾沉积物。 砂、砾石为主，分选中等，块状层理、交错层理和水平层理。常与河道充填沉积物相伴生，与河道沉积物相比较，其粒度较细，分选性变好。,D筛积物的沉积特征： 是冲积扇沉积所特有。呈舌状的砾石沉积物，由棱角状次棱角状的单成分砾石组成，分选中等，砾石之间可充填有砂，成岩前孔隙中泥质及粉砂质基质较少，呈“筛状”。层与层之间的接触界线不清，故呈块状构造。筛积物只是局部的堆积现象。 机理：砾石层具有较好的渗透性，使洪水在冲积扇上完全渗漏到地下。因为水是从砾石层中

9、渗掉，而不是从上面流走，所以冲成了筛状砾石层，并阻止了砾石继续搬运并堆积下来，故称为筛积物。,（3）. 冲积扇的相模式 1扇头（扇根） 扇头的沉积物主要为泥石流沉积和河道充填沉积。 位于冲积扇的顶部地带的断崖处，沉积坡角最大，有单一的或2-3个直而深的主河道。由分选极差的，无组构的混杂砾岩或具叠瓦状的砾岩、砂砾岩组成。 无层理，块状构造，筛积物或砾石之间为粘土、粉砂和砂等基质所充填。 有时有不典型的平行层理、大型板状交错层理、递变层理。 2 扇中 位于冲积扇的中部，是扇的主体。坡度较平缓，发育辫状河道。由砂、含砾砂和砾组成。常见筛积物，与扇根相比，砂增多。砾石呈叠瓦状排列，交错层理较发育（平行

10、层理、板状交错层理、槽状交错层理、逆行沙丘交错层理。河道冲刷-充填构造较发育。与扇根相比，分选性相对较好，但仍属于分选差。 3扇端（扇缘） 在冲积扇的趾部，地形较平缓。由砂和含砾砂组成，夹粉砂和粘土。局部可见膏盐层。分选性好。可见平行层理、板状交错层理和冲刷-充填构造，细粒中可见块状层理、水平层理、变形构造和暴露构造。,2、河流环境及其相模式,河流的类型 大陆沉积环境中，河流作用是很重要的地质营力之一，它不仅是一种侵蚀和搬运的营力，而且是一种沉积营力。 在适宜的构造条件下，有时甚至可发育上千米厚的河流沉积，是陆相地层的主要组成部分。,河流的类型： 按位置分为：上游、中游、下游； 按河道的数量及

11、其弯曲程度分为：平直河、曲流河、辫状河、网状河。,曲流河的沉积模式 艾伦(1964)曾提出曲流河的沉积模式：边滩、牛轭湖、天然堤、决口扇、河漫滩等。,曲流河的沉积模式,曲流河沉积特征： （1）河道沉积：包括河床沉积和边滩沉积。 .河床沉积：由粗砾岩和底部河床滞留砾岩组成。在河流流量最高峰时（洪水期）作短距离搬运的产物，在正常期，由于流水冲刷与分选作用，细粒物质不断被带走，砾石则残留在河床底部。河床沉积位于河道沉积的底部，向上颗粒逐渐变细过渡为边滩沉积。 河床沉积有以下四方面的特点：A. 成分：砾石成分一般较复杂；B. 粒度：以粗砾岩和含砾粗砂岩为主，中细粒砂岩较少；C.结构构造：砾石呈叠瓦状定

12、向排列；D. 呈透镜状产出，位于河道沉积物的底部，底界与下伏地层之间为一个明显的侵蚀面。,.边滩沉积： 是河床侧向迁移作用的产物。随着河流不断迁移，浅滩不断增长，在河流内弯部分形成宽阔的边滩（外湾部分侵蚀）。底流在侧向运动中强度逐渐减弱，因而引起了碎屑的沉积分异作用。在边滩下部（靠近河心），沉积较粗的颗粒(以砂粒为主)；上部离河心较远，沉积较细物质。边滩沉积物厚度近似河床深度，其宽度取决于河流大小。 边滩沉积的特点如下： A.水介质条件：一般为中性或弱酸性、弱氧化条件，常生成高岭石，而不能形成海绿石、菱铁矿、绿泥石、伊利石。 B.沉积物特点：成分成熟度较低（岩屑砂岩和长石砂岩为主）。粒度变化范

13、围很大，可以由分选不好的砂、粉砂和泥等混合而成。分为两种:大型河流边滩沉积以砂为主，含少量砾石和粉砂(细边滩)；而较小河流则以砾石和砂沉积为主(粗边滩)。 C.层理特点：层理非常发育，主要以大中型槽状交错层理和板状交错层理为主，在较细的沉积物中也常出现各种中型交错层理。在垂向上，自下而上由大型交错层理逐渐变为小型交错层理。,（2）泛滥平原沉积 （河漫滩沉积、堤岸沉积、牛轭湖沉积） .河漫滩（湖）沉积：主要是泥岩、粉砂岩以及薄层泥质灰岩。层理一般不发育或水平层理。在气候干燥地区，可见泥裂、钙质结核；在潮湿条件下，可发育沼泽，形成泥炭或煤层。,.堤岸沉积： 属洪水期沉积，包括天然堤和决口扇。天然堤

14、是洪水期河水漫越河岸，流速降低时，携带的悬浮物质在岸边很快沉积下来，其沉积物比边滩细，主要是粉砂岩（几十厘米）和泥岩（几厘米到几十厘米）呈薄互层（透镜状）。,.牛轭湖沉积： 属废弃河道沉积，平面上牛轭形，沉积物小范围分布。主要是洪水期带来的细粒物质，如粉砂和泥质等。小型湖泊淤积产物。,河流沉积与油气资源的关系 河流沙体是油气储集层。河流沙体岩性变化大，内部储油物性的非均质性较为明显，河道、边滩、心滩的储油物性最好。横向上透镜体中部储油物性较好，向两侧变差。古河流沙体可形成岩性圈闭油藏、地层岩性圈闭油藏以及构造岩性圈闭油藏。 如美国怀俄明州下白垩统砂岩中的凯奥蒂溪油田、米勒溪油田，加拿大阿尔伯达

15、省贝尔希尔油田都为河流相的岩性油藏和地层岩性油藏。 我国鄂尔多斯盆地中生界的油田也属河流相成因；渤海湾盆地上第三系馆陶组相继发现了河流相沙体储集层的大型油气田，如胜利油田的孤岛和孤东油田，是上第三系馆陶组河流相沙体作为储集层的大型高产油田。,三、湖泊环境及相 湖泊在各大陆均有分布，总面积约占全球大陆面积的1.8%。湖泊可由几平方公里到十几平方公里（青海湖4583km2，鄱阳湖3583km2）。水深由几米至几百米（长白山天池373m），最深大1742m（贝加尔湖）。其水动力条件与海洋较相似，但有区别，以湖浪和湖流为主，没有潮汐作用，受河流流水影响明显。 湖泊由淡水到咸水，发育陆生生物。随着洪水期

16、和枯水期的变化，湖水水位和湖泊面积可有相当大的变化。,湖泊可按不同原则分类 按湖水盐度：淡水湖和盐湖 按沉积物类型：碎屑沉积的湖泊和化学沉积的湖泊 按地理位置：内陆湖和近海湖 常用分类是按盐度和沉积物性质，分为陆源碎 屑淡水湖和碳酸盐膏盐湖。,1、陆源碎屑淡水湖泊环境及其相： 陆源碎屑湖泊是最常见的湖泊类型，理想的湖泊沉积模式在平面上呈环带状分布，从边缘到中心，沉积物粒度由粗变细，但各带不一定很连续，分布亦不规则。 湖泊可分为几个亚环境： 滨湖区：洪水湖面与枯水湖面之间； 浅湖区：枯水湖面与浪基面之间； 深湖区：浪基面以下。,浪基面（wave base）又称浪底，是指波浪作用能波及的海、湖水深度，在此深度以下波浪的作用不再影响到沉积物表面颗粒的运动。浪基面的深度，浅海中通常20米左右，湖泊中通常510米。,湖泊可为几个亚相： 滨湖沉积（亚相）、浅湖