5 第三章 沉积环境与沉积相、古地理

Principles

相分析的基本方法：现实主义原理——即以现代地质作用 及其产物为基础，来分析地质时期沉积物的沉积环境，切 忌机械对比。 Principle of Uniformitarianism – ―The Present is the key to the past‖

Past Past
准同生变形构造： 主要有负载构造、包卷构造、滑塌构造等。

化学及生物成因的构造：

鸟眼构造（潮坪环境）、叠层状构造（潮坪等）
二、矿物标志
1）碎屑矿物 粗细混杂，分选较差的沉积类型一般反映高密度重力流 沉积作用，多形成于山麓、深湖盆、大陆斜坡等环境下。 有一定分选，多成板状或楔状，其中一般有层理的砂体多 为牵引流沉积作用，常见于冲积扇、河流、三角洲等环境。 岩屑可以解释母岩的性质，粗大的岩屑反映高峻的地 形，石英含量高的岩石反映搬运距离较远。大量的长石反 映干旱和寒冷气候带或高差大的近源区，纯净的石英砂岩 则是海浪反复冲洗的标志。孔隙式胶结是牵引流的标志， 基底式胶结是重力流的特征。
第二节 沉积相判别标志

岩石中能够反映沉积环境条件的原生的岩 性、古生物及地球化学等特征，都可以作 为相标志。可简单分为四类：
岩石标志 矿物标志 生物标志 地球化学标志

一、岩石标志
1.
2.
3.
岩石类型：岩石类型以及颜色不是很好标志。 岩石结构：碎屑物粗细与水动力 沉积构造：
层面构造：波痕、冲刷痕、压刻痕、各种暴露标志（干裂、雨痕、 古风化壳等 Subaerial, most likely semi-humid environment
•干旱气候区的湖泊沉积：一般为咸水湖，沉积物一般为粉砂、 泥和钙质，经常有膏盐沉积。 湖泊沉积的典型特征之一是，各种沉积相带一般成同心圆状 展布，具有陆生的植物及淡水动物化石。
（二）海陆过渡沉积环境
三角洲环境一般分为三角洲平原（顶积层：分枝河道等砂 质沉积，陆生生物化石丰富）；三角洲前缘（前积层：砂 和粉砂为主，发育大型斜层理含少量植物碎片和海相化石） 和前三角洲（底积层：悬浮搬运的粘土为主，具水平层理， 含海生生物）三个部分。
主要有三大类（陆地环境、海洋环境和海陆过渡环 境） （一）陆地沉积环境类型
1、冰川沉积：（大陆冰川、山岳冰川、冰湖和冰海沉积、 冰海砾泥沉积） 2、山麓沉积：由于地形高差大所以一般为快速的洪积形成 洪积扇或洪积裙。有时可以形成扇三角洲。 3、河流沉积：平原区河流（河道、砂坝、天然堤、泛滥平 原沉积、缺口扇、牛轭湖、沼泽等沉积）。山间河流（河 床沉积、冲击扇、阶地等）
1000Ma

层理构造：两层之间由于岩性、成分、颜色、 结构的变化显示的成层构造。
A.平行和水平层理：水平层理（细粒粉砂泥质）：反 映静水条件；平行层理（较粗粒一般为砂）：反映 高流态条件的沉积。
•
B.交错层理：河流一般单向板状或槽状交错层理；海滨一 般为大型板状和槽状交错层理；滨岸带一般为鱼骨状交错 层理；海滩一般为低角度板状、楔状交错层理；风成交错 层理一般角度大；三角洲一般也为大型交错层理。
2、浅水碳酸盐沉积



在碳酸盐潮坪背景下：干旱炎热气候条件下出现 萨勃哈沉积，白云岩化作用；温暖潮湿条件下， 往往为生物碎屑灰岩，向陆变细。 浅水碳酸盐的生物礁沉积体：可形成岸礁，障壁 礁（或堡礁）礁后往往形成顶部平缓的碳酸盐台 地，礁前形成礁前角砾岩，礁体部分形成骨架岩 （礁灰岩）。 陆棚碳酸盐沉积环境：主要形成含生物碎屑灰岩、 泥晶灰岩、泥灰岩和页岩互层。含有正常的生物 群组合，生物潜穴、结核和瘤状构造发育，生物 扰动作用强烈。
A palaeo-scene (the evidence)
Your interpretation:
They are dinosaur footprints and they can tell us about:
• • • • Group behavior; Seasonality & temperature; Food web & competition intensity; Their living environment
三、生物标志（环境生物学分析方法）
1）指相化石法和群落古生态分析方法
指相化石是指能够反映某种特定的环境条件的化石。
如造礁珊瑚只分布在温暖、清澈、正常盐度的浅海环境中，所以 如果在地层中发现了大量的造礁珊瑚，就可以用来推断这种特殊的环 境条件。再如舌形贝(Lingulla)一般生活在浅海潮间带或三角洲环境。
鲕状灰岩反映一种动荡的潮下带高能环境 泥状灰岩反映低能条件（陆棚或泻湖） 礁灰岩反映一种温暖、清澈的滨浅海高能环境； 竹叶状灰岩反映潮间带或潮上带的环境； 藻纹层灰岩反映一种静水低能环境； 渗滤角砾岩（反映暴露风化渗流作用） 含菊石或放射虫的硅质岩多数反映大洋环境 条带状硅铁沉积反映一种氧化还原处于一种均衡的状态； 煤的出现反映气候潮湿温暖多半是一种海陆交互的滨浅海环境 铝土矿反映一种长期剥蚀暴露的过程。 2)自生矿物：海绿石、磷灰石形成于浅海沉积环境，石膏岩盐 等蒸发岩形成于干旱条件。黄铁矿形成于缺氧还原环境
地层与古生物基础 （地层学）
长安大学资源学院 李相传 lixch05@
第四章 沉积环境与古地理
第一节 沉积环境、沉积相 第二节 沉积相判别标志 第三节 主要的沉积环境和沉积类型 第四节 地层形成的沉积作用

第一节 沉积环境、沉积相
1 沉积环境(sedimentary environment)— 一个具有独特的 物理、化学和生物 特征的自然地理单元。能形成各类 沉积物
Carbonate facies Shale facies Sandstone facies Shale & coal facies
Facies changes?
4.相分析(facies analysis)——综合地层的岩石特征和 生物特征，推断其成因（沉积环境和沉积作用）
相分析三要素
● Material（facies indicators） 相标志 ● Principles ● Methodology
多为砂泥质互层，海相 化石多，保存完好。可受 潮流、风暴、洋流作用， 潮流作用可形成潮沙脊 （上粗下细，砂为主，双 向交错层理，分选好）， 风暴潮可形成风暴沉积序 列（下部：具滞留的砾石 和介壳层，底可有槽模； 中部：丘状或浪成层理； 上部：泥质，生物潜穴、 扰动）。
风暴沉积（tempestite deposit）：是由风暴潮掀起陆架上的沉积物，及由 风暴潮的离岸流搅起海滩沙，形成向海方向流动的异重流，当风暴减弱 时，在风暴浪基面之下形成的沉积物或岩石称为风暴岩（tempestite）。
2 沉积相(Sedimentary facies)——反映沉积记录成因（环境、 条件和沉积作用）的岩石特征和生物特征的综合。即沉积记录 生物相(biofacies) 岩相(lithofacies, petrofacies) 成因的物质表现。 3 相变——地层的岩石特征和生物特征及其所反映的沉积环境 和沉积作用在空间（横向）上的变化。 和沉积作用在空间（横向）上的变化。相演化
曲流河沉积模式图：1、粒度递减；2、交错层理；3、交错纹层；4、平行层理
4、湖泊沉积： •潮湿气候区的湖泊沉积：为淡水湖泊，根据湖水的深浅，分 为滨湖、浅湖和深湖，由滨湖到深湖，一般随湖水的加深， 水动力逐渐减弱，沉积物有从粗到细的机械分异现象。层理
也由交错层理逐渐变为水平层理。底栖生物一般比较繁盛。
1、陆源碎屑滨浅海沉积： 海滩沉积：石英砂岩为 主； 潮坪沉积：潮上带常为
较细粒的沉积为主，常
见风成沉积。常见有陆 生生物化石及各种暴露 标志；潮间带和潮下带 常发育向海方向分枝的
潮沟（潮汐通道），常
见脉状层理；
潮坪沉积物粒度在平面上的分布
障壁砂坝和泻湖沉积体系模式图

浪基面以下的浅海陆 棚沉积
同心状大型槽状交错层理
单组低角度下切型板状交错层理 ——点坝沉积的和平行层理（右）；b、板状交错层理；c、楔状交错层理 （冲洗层理）；d、鱼骨状交错层理；e、槽状交错层理；f、波状交错层理
•C.均质层理和块状层理（无层理）：均质层理是粒度均一、 成分单一，反映快速堆积或具生物扰动破坏；块状层理是 指成分复杂，大小不均，反映快速堆积。 •D.递变层理：粒序递变：牵引流所致；粗尾递变：杂基自 底到顶均有分布，往上可变细，重力流所致。
将古论古-蜓
地史分布：始 现: C13, 极盛: P1, 衰退: P3,绝 灭: P末。
生态：浅海底栖 生活于100m左 右热带亚热带的 平静浅海环境。
蜓-Fusulinina
将今天论未来
How about regression?
transgression
●Stratigraphical conformities ● Gradual transgression
Sketch showing Walther’s law
瓦尔特相（定）律亦 称相对比原理(J Walther，1894) :只有 那些目前可以观察到 是相互毗邻的相和相 区，才能原生地重叠 在一起; 即在垂向上 整合叠置的相是在侧 向上相邻的沉积环境 中形成的。
Walther’s law (rule) or law of facies correlation : Only those facies and facies-areas can be superimposed primarily which can be observed beside each other at the present time (translated by Middleton, 1973); in other words, facies occurring in a conformable vertical sequence of strata were formed in laterally adjacent environments.