沉积岩与沉积相

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1、论述三角洲沉积的鉴别标志及其与油气关系(1) 岩石类型：以砂岩、粉砂岩、粘土岩为主，在三角洲平原沉积中常见有暗色有机质沉积，如泥炭、薄 煤层等，无或极少砾岩和化学岩，碎屑岩的成分、结构成熟度较河流相高。(2)粒度分布特征：三角洲由 陆向海方向，砂岩中的碎屑粒度和分选有变细变好的总趋势，在C-M图上，三角洲前缘具有QR和RS 段，并以RS段最发育。在概率图上，远砂坝沉积的粒度分布主要由细粒的单一悬浮总体组成，河口坝沉 积有三个次总体发育，以跳跃总体为主，分选好，其它两个总体含量少，分选差。(3)沉积构造：层理类型复杂多样，河流、海洋波浪、潮汐作用形成的各种构造同时发育，如砂岩中和 粉砂岩中见流水

2、波痕，浪成波痕，板状、槽状交错层理，泥岩中发育水平层理，此外还发育有波状、透镜 状层理、包卷层理、冲刷一充填构造、变形构造、生物扰动构造等。(4)生物化石：海陆混生，原地生长 的主要为广盐性生物，如瓣腮类、腹足类，介形虫等，异地搬运埋藏的主要为河流带来的陆生动植物碎片， 在一个完整的三角洲垂向层序中海生生物化石多出现于层序的下部，向上逐渐减少，但陆生生物化石向上 增多，甚至在顶部出现沼泽植物堆积而成的泥炭或煤层。(5) 沉积层序：垂向上出现下细上粗的反旋回层序，在层序顶部三角洲平原分支河道沉积为下粗上细的 正旋回，它反映三角洲在横向上的相序递变。其与河流相沉积的间断性正旋回有显著的不同。(6)

3、 砂体形态：在平面上呈朵状或指状，垂直或斜交海岸分布，剖面上呈发散的扫帚状，向前三角洲方 向插入泥质沉积之中，与前三角洲泥呈齿状交叉。与油气关系: 世界上许多油气田与三角洲相有关，其中有不少是大型和特大型油气田。如科威特的布尔干油田和委内瑞 拉马拉开波盆地玻利瓦尔沿岸油田，可采储量分别为94亿t和42亿t,为世界第2和第3特大型油田 前三角洲亚相是具有良好的生油条件的相带。三角洲前缘亚相是储集条件有利的相带。 圈闭条件好：滚动背斜、岩性圈闭、地层圈闭等。试比较石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩的物质组分特点，进而分析三者在形成时的母岩条件、构造条件及 气候条件等方面的差别。石英砂岩主要由化学性质稳定

4、抗风化能力强的石英组成 , 石英占砂岩 90% 以上，而抗风化能力差的长石、 岩屑极少，几乎没有，因此，石英砂岩为矿物成熟度高的砂岩。长石砂岩中虽然石英含量较多，但长石含量可 25% ，甚至可占主体组分，岩屑含量也高，重矿物含量 可 10% ，且有许多不稳定的重矿物，因此长石砂岩是矿物成熟度低的砂岩。岩屑砂岩含有丰富的岩屑，岩屑R25%，长石F25%，石英Q75%。岩屑成分复杂，有时在一种砂岩之 内岩屑可达20种之多，但一般只有几种是主要的。常见的可分三类：a各种隐晶质的喷出岩岩屑。b.板岩、 千枚岩及云母片岩等低级变质岩岩屑。 c. 粉砂岩、粘土岩、硅岩及燧石岩屑，以及灰岩、白云岩等沉积岩

5、岩屑。它们在形成条件方面的差别如下：(1) 母岩条件： 石英砂岩主要是由富含石英的母岩，这主要是先前存在的砂岩，尤其是经过长期的，多次 再沉积的石英砂岩，这种砂岩经过风化后可以提供大量石英；其次是富含石英的花岗岩质母岩。 长石砂岩主要是由富含长石的母岩，如花岗岩、花岗片麻岩，这些岩石风化后可提供大量长石。 岩屑砂岩的母岩比较广泛，沉积岩、岩浆岩、变质岩都可以。(2) 构造条件： 石英砂岩的形成要求有地壳活动性较小的大地构造环境 , 地壳较稳定，地形高差小，母岩 风化物可以长期处于风化状态，使不稳定矿物不断被排除，而稳定性强的石英则大量富集，此外地形坡度 小，搬运距离长，堆积速度慢，这些也有利于

6、石英的富集，所以石英砂岩的形成要求大地构造条件稳定的 环境。长石砂岩则要求地壳活动性大的大地构造环境，这样可以造成高差大的地形，这既有利于花岗岩、花岗片 麻岩的出露，也有利于这些岩石的快速剥蚀、快速搬运、快速沉积，这样使不稳定的长石得以保存。岩屑砂岩的形成条件与长石砂岩基本类似，需要有利于不稳定物质产生和沉积的条件，即：强烈的物理风 化和近源快速堆积。燧石岩屑砂岩则相反，它表示构造条件稳定，地形起伏小，长距离搬运及较彻底的风 化条件。（3）气候条件： 石英砂岩的形成要求有温暖潮湿的气候条件，因为温暖潮湿的气候条件有利于化学风化 作用的进行，这样母岩区可以提供大量矿物成熟度高的风化产物。长石砂岩

7、的形成则要求寒冷和干燥的气候条件。在这种气候条件下主要是进行物理风化，而化学风化作用 则很微弱，这样母岩风化主要提供破碎的原矿物，而矿物成分没有得大的改造，因此，不稳定的矿物可以 得大量的保存，这就有利于长石砂岩的形成。岩屑砂岩的形成则要求寒冷和干燥的气候条件。在这种气候条件下主要是进行物理风化。 白云岩的形成机理白云岩的成因问题，主要是白云岩的生成机理问题，是碳酸盐岩岩石学中最复杂的、争论时间最久的、 最难解决的问题之一。1）原生沉淀作用以化学沉淀的方式从水体中直接沉淀出来的白云石。 现在，在常温常压条件下，在实验室中沿未合成 出真正的、化学计量的白云石。实例（1）澳大利亚南部考龙泻潮中的白

8、云石该白云石是在水很咸、PH值很高、植物很茂盛的条件下形成的。（2）美国加利福尼亚州的一个盐湖深泉湖湖底沉积物中广泛分布着白云石2）毛细管浓缩作用准同生白云化作用在现代热带地区的潮上带，刚沉积不久的表层沉积物，主要是文石。这些沉积物还是疏松的，其粒间 充满着水。这些粒间水，在开始阶段是正常的海水。由于该地区气候干热，蒸发作用强烈，这些粒间水就 不断地向空气中散发。与此同时，海水又通过毛细管作用，源源不断地补充到这些疏松的沉积物的颗粒之 间。久而久之，这些粒间水的含盐度就变大了，正常的海水就变成了盐水。这种高镁的粒间盐水或表层水 经常与文石颗粒相接触，将不可避免地使文石被交代，被白云化，即使文石

9、转化为白云石。现代潮上地带 的白云石壳就是这样形成的。3）回流渗透白云化作用在潮上地带形成的高镁粒间盐水，当其对表层沉积的的白云化基本完了时，产生这种高镁盐水的地质 条件还仍然持续存在，那么多余的高镁盐水必然会向下回流。这种向下回流渗透的高镁盐水，在其穿过下 伏的碳酸钙沉积物或石灰岩时，必然会使它们发生白云石化；从而形成白云岩或部分白云化的石灰岩。4）混合白云化作用前述三种白云石生成的机理，都有一个共同点，即都需要干热的气候，都需要高Mg/Ca比率的盐水， 都把白云石当作一种蒸发矿物看待。还有一些白云岩，如广泛分布的与陆表海陆棚或构造高地共生的白云岩，并没有蒸发岩，也缺乏潮上 环境的成因标志。

10、巴迪奥札曼首先用实验方法证明大气水与正常海水的混合液对方解石和白云石的饱和程度的影响。 在海水为530%的混合液范围内，将发生方解石被白云石交代的作用，即白云化作用。5）调整白云化作用在大气水的影响下，原来的碳酸盐沉积物的成分，经过淋滤、溶解作用和交代作用，在化学成分及矿 物成分上进行重新组合或调整，使原来的碳酸盐沉积物发生白云化，从而生成白云岩的作用。当海平面下降使沉积物中的高镁方解石暴露于大气淡水中时，高镁方解石就会发生溶解，释放出 Mg2+， 使该处或下伏的碳酸盐沉积物发生白云石化。这种白云石化作用所需要的镁就来自沉积物本身，不需要另外的镁来源。 它所需要的条件主要是海平面相对下降，使原

11、生沉淀的不稳定的碳酸盐矿物暴露于大气水作用下，从 而使这些不稳定的碳酸盐矿物发生溶解作用和调整白云化作用。6）其他白云化作用a. 生物白云化作用b. 埋藏白云化作用c. 碎屑白云石d. 热液白云石和变质白云石拉波特（Lapor te,1967）的碳酸盐岩相带模式拉波特（Laporte,1967）曾对美国纽约州下泥盆统曼留斯组的碳酸盐岩进行研究，认为该组是在一个非常接 近海平面的环境中形成的。他根据该组岩性及古生物特征，以潮汐作用带为主要标志，划分出了三个相带， 即潮上带、潮间带和潮下带。（1）潮上带 位于平均高潮面以上几英寸到几英尺的地带。此带平时都在水面以上，只有在特大潮水或特大风暴时 才被

12、海水淹没。岩石类型主要是泥-粉晶白云岩、白云质泥质石灰岩、球粒泥晶石灰岩等。沉积构造有纹 理、藻纹层、干裂、鸟眼构造，化石少见。（2）潮间带位于平均高潮面与平均低潮面之间的地带。岩石类型主要为薄层的不含化石的球粒泥晶石 灰岩；砾石级的内碎屑及扁平状的竹叶状砾屑常见，也有鲕粒及砂级内碎屑，叠层石及藻灰结核也常见。 沉积构造有冲刷、干裂等。化石种类较单调，但数量却相当丰富，多呈杂乱堆积。（3）潮下带在平均低潮面以下。岩石类型主要是厚层至块状球粒泥晶石灰岩、含各种生物碎屑的石灰 岩以及富含层孔虫格架的礁石灰岩。1969 年，拉波特又把他的模式进行了修改，主要把潮下带进一步划分为上下两部（图12-3）

13、。 潮下带上部：位于浪底之上，为高能环境，为礁和滩的发育地带。潮下带下部：位于浪底之下，为低能环境，为泥晶石灰岩生成环境。 拉波特的模式是在继承了肖和欧文所建立的概念和模式的基础上，开创了以潮汐作用带为主要标志或形式 的划分碳酸盐岩沉积相的先例。直到现在，这种划分碳酸盐岩沉积相带的方法和原则还在被继续采用。所 以欧文的模式和拉波特的模式，只是划分相带的侧重点和形式有所不同，实质上是一致的，即拉波特的潮 上带、潮间带相当于欧文的z带，潮下带上部相当于欧文的Y带，潮下带下部相当于欧文的X带几十公里拓能浪底潮 卞:缘从此点起，波浪及潮汐作用声 因摩擦作用而大大地滅弱。水循环作用很弱向海方向 潮汐受限

14、制，向陆方向无潮汐 仅有局部的风暴波浪作用、波浪开始触及海底。 海底位于浪底以卜几白公里低能陆地边缘潮上及潮间 2受保护的潮F浪底以上波浪作用触 及海底，潮汐 作用强平均 海平面 3潮浪底以下，无陆源流入浪底以下,.有陆源流入几百公里低能开阔潮b 浪底以上杨等（Young et al.,1972）的碳酸盐岩相带模式杨等（Young et al.,1972）曾对于美国阿肯色的奥陶系碳酸盐岩进行了研究，他们根据该系的岩性及古生物 特征，拟定了一个以潮汐作用带为形式的相带模式，划分出了四个相带，即潮上带、潮间带、局限潮下带 和开阔潮下带1）潮上带：平均高潮面以上的向岸延伸的广阔平原。岩性为白云岩、白

15、云质泥晶石灰岩、球粒泥晶石 灰岩等。沉积构造有干裂、鸟眼等，生物化石少，主要藻席等。2）潮间带：平均高潮面和平均低潮面之间的地带。可分为两个潮间带上部和潮间带下部两个带：潮间 带上部类似潮上带，藻席发育，而潮间带下部主要发育内碎屑灰岩、生物碎屑灰岩，柱状叠层石等。该带 化石较多，虫孔也较常见。潮间带上部多为垂直虫孔，潮间带下部多为水平虫孔。3）局限潮下带：水体能量受到限制，为较低能环境。岩性主要有内碎屑生物屑灰岩，灰泥充填，亮晶 少。生物化石多见，在较浅部位可形成生物丘。4）开阔潮下带：平均低潮面以下，波浪、潮汐作用较强，高能环境。岩性主要为内碎屑石灰岩或生物 屑石灰岩，亮晶胶结，沉积构造上可

16、出现低角度斜层理，生物化石丰富。从岩性特征、形成机理、形成时间及环境等方面说明毛细管浓缩作用和回流渗透作用形成的白云岩两者 之间的异同？1）岩性特征：毛细管浓缩作用白云石以泥、粉晶为主， 呈薄层状，纹层发育。回流渗透作用形成的白云 岩为粗粉晶甚至晶体更大的白云石，呈中厚层，晶粒为“砂糖状”。2）形成机理：前者为毛细管浓缩作用，后者为回流渗透作用。3）形成时间：毛细管浓缩作用为准同生期。回流渗透作用形成的白云岩为准同生期以后，成岩期、后生 期。4）形成环境毛细管浓缩作用为潮上带表层沉积物 （可与大气直接接触）和回流渗透作用形成的白云岩 为潮上潟湖底部或潮上非表层沉积物及下伏石灰岩。福克的碳酸盐岩分