沉积特征分析方法毕业论文

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地层剖面的沉积相和沉积环境分析实际上是对单个地层剖面（或单井岩心）资料进行沉积特征及沉积相分析，是沉积古地理研究的基础，同时也是一项复杂的工作，必须熟悉各种环境沉积的主要特征，充分利用各种成因标志资料进行综合分析，以便尽可能地得出较为可靠的判断和解释。在野外露头剖面沉积相分析中要重点考虑地层中最直观、易收集的沉积环境标志，包括岩性特征、沉积构造、古生物标志等，同时还要注意运用瓦尔特相律，分析剖面的垂向序列、时空分布及演化规律，然后与典型的沉积环境（沉积相）模式和沉积特征（鉴别标志）相对比，进而确定研究对象的沉积相（亚相、微相）类型。

一、常见沉积环境的鉴别标志

依据自然地理条件或地貌特征及沉积物综合特征，可将沉积环境划分成三个组，即陆相组、海相组和海陆过渡相组。依据三个环境组中次级自然条件及沉积物特征划分至沉积环境类型（表3-1），沉积环境又可进一步细分为亚环境，亚环境还可以划分至微环境。在相分析时，应尽量划分至最小的级别。下面就常见沉积环境的鉴别标志做简要介绍。

表3-1 沉积环境（沉积相）分类体系

（一）冲积扇

（1）岩性。冲积扇沉积的岩性变化大，多数冲积扇以砾石沉积为主，砾石间充填砂、粉砂和黏土级碎屑。接近扇根处以砾、砂岩为主，至扇端，砂、粉砂和黏土的含量增高。在冲积扇沉积中，常有碳酸盐、硫酸盐等矿物，如方解石、石膏等。总体上看，沉积物颜色常偏红，尤其是其中的泥质沉积物。

（2）结构。沉积物粒度粗，以含大量砾石为特征，成熟度低。砾石磨圆一般较差，砾、砂、泥相互混杂接触。泥石流沉积物常呈基质支撑结构，筛积物、河床和片流沉积主要为颗粒支撑结构。

（3）沉积构造。层理发育程度较差，常显示块状层理或不显层理，细粒泥质沉积物可见薄的水平层理，粗碎屑沉积有时亦可见不太明显和不太规则的交错层理，细层倾向扇缘，倾角多为10°～15°。粗碎屑沉积中常见冲刷-充填构造，主要发育在扇根附近。砂质沉积局部可见水流波痕。砾石若有定向排列，则呈“向源倾斜”，倾角为30°～40°。泥岩可见干裂、雨痕、流痕等。

（4）生物。冲积扇中几乎不含动植物化石，也很少含有机质。

（5）垂向序列。扇向源区退积，形成下粗上细的退积正旋回层序（图3-1），否则相反。在扇体的不同部位，其沉积层序也不相同。

图3-1 冲积扇沉积的正旋回沉积序列

（二）河流

（1）岩性。以碎屑岩为主，次为黏土岩，碳酸盐岩较少出现。碎屑岩以砂岩和粉砂岩为主，一般不稳定组分高，成熟度低，以长石砂岩、岩屑砂岩为主，个别也出现石英砂岩，泥质胶结居多，间或有钙、铁质胶结。砾岩多出现在山区河流和平原河流的河床沉积中，多为复成分。黏土矿物以高岭石居多，伊利石较少。

（2）沉积构造。交错层理发育，以板状和大型槽状交错层理为特征。细层倾斜方向指向砂体延伸方向，倾角15°～30°，自下而上细层及层系的厚度变薄、粒度变细，细层具粒度正韵律，层系厚度很少超过1m，一般为30cm或更薄。在一期河流沉积中，大型板状、槽状交错层理发育在下部，小型的发育在上部，波状层理发育在顶部。常见不对称波痕，也可见砾石的叠瓦状排列，扁平面向上游倾斜，倾角为10°～30°。一期河流沉积的底部常具明显的侵蚀、切割及冲刷构造，并常含泥砾及下伏层的砾石。

（3）生物。化石少，并且一般保存不好，常是破碎的植物枝、干、叶等。硅化木为河床亚相的指相化石，河漫沼泽沉积中可见炭化植物屑或完整的植物化石。时代较新的河流相地层中可见到脊椎动物化石。

（4）垂向序列。具有特征的“二元结构”序列，自下而上表现为下粗上细的间断性正韵律或正旋回，每个旋回底部发育有明显的底冲刷、叠瓦状排列的砾石，下部具有大型板状、槽状交错层理及平行层理的砂岩，上部具有小型交错层理、波状层理、爬升层理，顶部常具暴露大气的标志，如钙结核、干裂等。曲流河垂向序列“二元结构”上、下部单元厚度近于相等（图3-2），而辫状河不仅沉积物粒度较曲流河沉积粗，而且下部单元厚度明显大于上部单元，甚至上部单元缺失（图3-3）。

图3-2 曲流河沉积层序

（据Klein，1972，Allen，1970；转引自《沉积构造与环境解释》编写组，1984，略修改）

（三）湖泊

（1）岩性。以黏土岩、砂岩和粉砂岩为主。砾岩少见，仅分布于滨湖区。砂岩一般比海相的复杂，各种类型都有出现；与河流沉积相比，成分成熟度高，石英含量可达70%以上。黏土岩分布广泛，由湖岸向湖心增多。形成于较深水还原环境的湖相黏土岩常含丰富的有机质。碎屑湖泊沉积中也可出现化学岩和生物化学岩，如灰岩、泥灰岩、硅藻土、油页岩等，其厚度及分布较为局限。

（2）沉积构造。以水平层理最为发育，有时亦见块状层理。在近岸区可见交错层理、爬升层理等。对称波痕发育，也见较多不对称波痕，波峰走向绝大多数与滨岸平行，不对称波痕的陡坡向岸倾斜。干裂、雨痕、生物扰动构造亦常见到。

（3）生物。化石丰富是碎屑湖泊沉积的重要特征。常见的生物化石种类有介形虫、双壳类、腹足类等，无海相化石。藻类也是湖泊中较常发育的生物。轮藻为淡水环境所特有，蓝绿藻、硅藻和部分绿藻也是常见的类型。其中蓝绿藻与海相见到的呈叠层状构造的不同，常呈树枝状或分离的结核团块状构造；红藻在湖相中未曾见到过。此外，陆生植物的根、干、叶、孢粉等的大量出现也是湖相的重要特征。

（4）垂向序列。多呈反韵律，多出现由深湖至滨湖的下细上粗的反旋回序列，以此区别于下粗上细的间断性正旋回河流相沉积。

图3-3 加拿大魁北克省泥盆系辫状河沉积的垂向层序

（据Cant ＆ Walker，1976）

（四）三角洲

（1）岩性。以砂岩、粉砂岩、黏土岩为主，在三角洲平原沉积中常见有暗色有机质沉积，如泥炭或薄煤层等。无或极少砾岩和化学岩。碎屑岩的成分成熟度和结构成熟度比河流的高。

（2）沉积构造。层理类型复杂多样，河流中沉积作用和海洋波浪、潮汐作用形成的各种构造同时发育。如砂岩和粉砂岩中见流水波痕、浪成波痕、板状和槽状交错层理，泥岩中发育水平层理。此外还发育有波状层理、透镜状层理、包卷层理、冲刷-充填构造、变形构造、生物扰动构造等。

（3）生物。海生和陆生生物化石的混生现象是三角洲沉积的重要特征，窄盐性生物极少，广盐性生物较多；陆生动植物碎片主要为异地搬运埋藏。一个完整的三角洲垂向序列中，海生生物化石多出现在下部，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岩或煤层。

（4）垂向序列。最常见的是下细上粗的反旋回层序（图3-4）。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，反映的是三角洲在横向上的相序递变，与河流相沉积的间断性正旋回有显著的不同。

（五）河口湾

（1）岩性。以分选、磨圆较好的细砂和泥质沉积为主。砂质沉积物中常夹有泥质薄层，代表停潮时流速最小时的沉积，是判别潮汐河口环境的重要标志之一。

（2）沉积构造。常发育多种层理构造，既有潮汐环境中常见的羽状交错层理、脉状、波状、透镜状层理，也可见到河流作用形成的板状交错层理、槽状交错层理等。同时层面发育各种类型的波痕，如削顶的、修饰的、双脊的、单峰的、对称和不对称的、小型和巨型的波痕等。波痕的走向受到干扰的现象极为普遍。生物扰动构造也较为发育，由陆向海数量和类型增多，尤其是在泥质沉积物中生物潜穴和寄居构造较为普遍。

图3-4 河控三角洲的沉积序列

（据孙永传和李蕙生，1986）

（3）生物。见较多的受限制的或半咸水动物群，常见介形虫、腹足类、双壳类等广盐性生物。生物个体由陆向海变多变大，并可见树干和植物碎片等。

（4）垂向序列。发育向上变细的沉积序列（图3-5）。层序下部由大型单向交错层理组成；中部由大型及小型双向交错层理构成；上部层系厚度明显减小，发育脉状、波状、透镜状层理及小型槽状交错层理。

（六）淡化潟湖

（1）岩性。以钙质粉砂岩、粉砂质黏土岩、黏土岩为主，粗碎屑岩极少见。可见方解石、铁锰结核、二氧化硅沉积矿物。当潟湖底部为还原环境时，可形成黄铁矿、菱铁矿等自生矿物。岩石常因分散状黄铁矿的浸染而呈暗色或黑色。若为碳酸盐沉积时，则以泥晶、微晶石灰岩及白云岩、含泥石灰岩为主，高能环境下形成的颗粒灰岩较少见。

（2）沉积构造。常见水平层理和块状层理，交错层理不发育。层面构造可见对称或不对称波痕，偶见干裂。虫孔少见。

（3）生物。化石种类单调，适应淡化水体的广盐性生物如腹足类、双壳类、苔藓类、藻类等数量大为增多。正常海相生物在淡化潟湖中常发生畸变，如出现个体变小、壳体变薄、具特殊纹饰等反常现象。

图3-5 砂质潮汐水道沉积序列

（据克利夫顿，1982；转引自孙永传和李蕙生，1986）

（七）咸化潟湖

（1）岩性。以粉砂岩、粉砂质泥岩为主，并可夹有盐渍化和石膏化的砂质黏土岩，几乎无粗碎屑岩沉积，可出现石膏、盐岩夹层。若为碳酸盐沉积时，则主要是灰岩、白云岩，并夹石膏及盐岩层，可出现天青石、硬石膏、黄铁矿等自生矿物。

（2）沉积构造。多见水平层理及逆性变形层理，交错层理不发育。盐类沉积中可见周期性溶解作用所引起的溶解面，可见盐类假晶及干裂。

（3）生物。属种单调，表现为分异度低而丰富度高。广盐性生物发育，特别是腹足类、双壳类、介形虫等；缺乏狭盐性生物。当盐度增高至一定限度时（一般不超过5%～5.5%），大部分生物即行灭绝。

（八）潮坪

（1）岩性。浑水潮坪以黏土岩、粉砂岩、细砂岩为主，砾岩极少见。潮下带的潮汐通道内以砂为主，形成水下沙坝、沙滩，并常富含生物介壳和泥砾。潮间带自下而上形成沙坪、混合坪和泥坪。潮上带发育沼泽，可有泥炭沉积；干旱气候下的潮上带可形成盐沼盐坪，有石膏等蒸发盐类沉积。

（2）沉积构造。层理类型多样。潮下带的潮汐通道内可见大型流水交错层理、羽状交错层理等。沙坪上常见羽状或人字形的双向交错层理；混合坪上多具有脉状、波状、透镜状层理；泥坪上多见水平纹层或水平波状纹层。在潮坪上，尤其是在沙坪和混合坪上常出现流水波痕和浪成波痕，以及由流水和波浪同时或先后作用而成的叠加类型和波痕。泥坪和混合坪可发育有透镜状层理、干裂、雨痕、冰雹痕、鸟眼、泥皮、足迹、爬痕、虫孔等。干燥气候条件下的泥坪上可见石膏及盐类晶体。再作用面也是潮坪沉积的重要沉积构造标志，尽管它也可出现在非潮汐环境，但仍是潮汐环境较为特征的构造标志。

（3）生物。以种类少而数量多、海相和陆相混生为特征，半咸水生物或广盐性生物大量发育，分异度低。潮上带常被植物覆盖，藻类生物较为发育，如藻叠层及藻席等。泥坪上生物较多，扰动强烈；混合坪上生物较少；沙坪上更少，偶尔可见生物粪粒聚集成层。

（4）垂向序列。以向上变细的海退（进积型）正旋回序列（图3-6）最为常见。

图3-6 进积型碎屑潮坪相模式

（据莱茵森，1979；转引自《沉积构造与环境解释》编写组，1984）

（九）无障壁海岸

（1）岩性。以质地较纯的石英砂最常见，稳定组分含量高，重矿物相对较富集，圆度、分选较好，成分成熟度和结构成熟度都较高。

（2）沉积构造。临滨带槽状和板状交错层理发育，临滨下部可见水平层理及生物潜穴。前滨带发育大型冲洗交错层理，为无障壁海岸沉积最典型的标志；沿层理面见有水流线理或剥离线理；并且层面上还常发育各种浪成波痕、菱形波痕、细流痕以及其他层面构造。

（3）生物。常见数量不等的各门类海相生物及碎片，有时在滨线一带可形成薄的介壳层，它们多属不同生态环境的生物所构成的生物组合，生物介壳一般都具有破碎、磨损和圆化现象。

（4）垂向序列。多为进积型下细上粗的反旋回沉积序列（图3-7）。

图3-7 进积型砂质海岸沉积序列模式

（据《沉积构造与环境解释》编写组，1984）

（十）浅海

（1）岩性。主要为黏土岩、粉砂岩、细砂岩，砾岩较少，不稳定成分少，具有较高成分成熟度和结构成熟度。沉积颗粒的圆度及分选较好，但比海岸相稍差，填隙物多为化学胶结物。除此外还有大量化学岩及生物化学岩，如碳酸盐岩，部分铁、锰、铝、磷沉积岩等。海绿石、鲕绿泥石等铁硅酸盐矿物是浅海陆棚的特征自生矿物。“竹叶状灰岩”为碳酸盐岩浅海特有岩性。

（2）沉积构造。可发育对称或不对称波痕及交错层理，丘状交错层理是浅海环境特有的沉积构造。水体较深处水平层理发育，尤其黏土岩中薄而清晰的水平层理发育。生物扰动构造、冲刷面、虫孔、虫迹常见，但没有干裂和雨痕。

（3）生物。发育种类和数量众多的狭盐性生物，如珊瑚、海绵、苔藓虫、层孔虫、藻类、腹足类、双壳类、腕足类、棘皮类、有孔虫、头足类等。

（4）垂向序列。浅海背景沉积形成的沉积序列以发育水平层理或块状层理的泥和粉砂为主。但事件水流可以暂时使静水沉积的面貌发生改变而形成强水动力事件沉积，从而在垂向序列中出现事件沉积穿插于背景沉积之中的特点。如果事件水流强度大且发生频繁，可以形成以事件沉积为主，背景沉积夹于其间的垂向序列。常见的事件水流有风暴流、潮汐流和海流，其中以风暴流形成的事件序列（图3-8，图3-9）最为常见。

图3-8 风暴流沉积的理想沉积序列模式

（据Kreisa ＆ Bambach，1982；转引自王良忱和张金亮，1996）

图3-9 具粒序层的风暴沉积层序

（据Brenchey，1985；转引自王良忱和张金亮，1996）

（十一）半深海

（1）岩性。主要为悬浮沉积物、浊积岩和等深积岩。悬浮沉积物主要是含浮游生物化石的泥岩、硅质岩和灰岩；浊积岩主要是具鲍马序列的碎屑岩和碳酸盐岩；等深积岩主要是砂岩。

（2）沉积构造。悬浮沉积物中生物扰动构造常见，泥质沉积不显层理，可见虫迹。在无生物扰动的情况下，可出现水平纹层。浊积岩中鲍马序列发育，可见粒序层理、平行层理、交错层理和水平层理及块状层理。等深积岩中可见交错层理，生物扰动构造。

（3）生物。化石主要以腹足类为主，还可见双壳类、腕足类、放射虫、有孔虫等。浊积岩中可见浅水底栖有孔虫、钙藻化石和大型介壳化石等。

（4）垂向序列。悬浮沉积形成的沉积序列以发育水平层理的泥岩、硅质岩和灰岩为主，浊积条件下常形成进积型反旋回沉积序列（图3-10），等深流沉积情况下常形成具逆-正递变层偶的等深积岩序列。

图3-10 海底扇反旋回的沉积序列

（据Walker，1984；转引自王良忱和张金亮，1996）

（十二）深海

（1）岩性。主要为富含浮游生物的硅质岩和黏土岩，常见锰结核、浊积砂岩和灰岩，偶见底流砂岩和冰积砾岩。

（2）沉积构造。以水平层理和块状层理为主，浊积岩中可见粒序层理、平行层理、交错层理和水平层理及块状层理。冰积物中可见落石构造。

（3）生物。以浮游生物为主，常见抱球虫、翼足虫、放射虫和硅藻。底栖生物稀少，种类单调，不能形成底栖生物的显著堆积。

（4）垂向序列。常见泥岩和硅质岩的加积序列，可有浊积序列、底流序列或冰积物等穿插其中。

（十三）碳酸盐岩

碳酸盐岩的沉积环境模式比较复杂，威尔逊模式（图3-11）是最常用的一种，该模式下各环境单元的鉴别特征见表3-2。

图3-11 威尔逊碳酸盐沉积相模式

（转引自刘宝珺等，1985）

二、实习内容

根据所提供材料，分析××地区上古生界××组剖面和××地区寒武系沉积剖面的沉积环境，并在图上合理表示。

三、实习目的与要求

（1）掌握地层剖面沉积环境的分析方法。

（2）识别和总结所分析剖面的各种沉积相特征。

（3）掌握沉积相剖面柱状图的表示内容和表示方法。

四、分析方法步骤与注意事项

（1）认真阅读并熟悉提供的资料，了解该剖面的相序单元及其构成。

（2）根据实际资料与各种沉积相模式特征的对比，确定各单元的沉积环境（沉积相），分析方法一是由大到小进行分析，即：

1）先由生物标志确定环境组，是属于陆相、海相、过渡相；

2）根据岩性特征、沉积构造等特征确定沉积相类型及其沉积环境，分析中要注意各单元的剖面结构特征（沉积单元是向上变细，还是向上变粗），并与各种沉积相模式特征进行对比，同时，还要注意能够反映沉积环境的成因标志的指相意义；

表3-2 碳酸盐沉积相带特征

3）确定沉积相后再根据其沉积特征综合分析确定沉积亚相和沉积微相。

（3）将分析结果表达在沉积柱状图上。

（4）在分析和做图的过程中要注意以下几个问题：

1）所给剖面柱状图（图3-12）中有2个沉积间断面，应将该剖面分为三段，分别进行分析；

2）所给剖面柱状图（图3-13）为连续沉积，应进行整体分析；

3）在分析过程中注意瓦尔特相律的运用；

4）注意图面表达的规范和清晰。

五、实习资料和作业

（一）实习资料

（1）××地区上古生界××组地层沉积剖面柱状图（图3-12）。

（2）××地区寒武系沉积剖面柱状图（图3-13）。

（二）作业

在剖面柱状图上分析沉积相和亚相（图3-12，图3-13），编写实习报告，要求阐明剖面涉及的各沉积环境的主要特征（即确定各种相、亚相、旋回性、沉积界面、沉积演化的依据）。

实习报告三 地层剖面沉积环境分析

学号______ 姓名______ 成绩______

1.在图3-12的剖面柱状图上分析沉积相和亚相

图3-12 ××地区上古生界××组地层沉积剖面柱状图

沉积学及古地理学实习指导书

2.在图3-13的剖面柱状图上分析沉积相和亚相

图3-13 ××地区寒武系沉积剖面柱状图

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