讲10 相分析和古地理重建

第二十三章
相、古地理重建
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地质学基础
第二十三章
第四节
古地理图及意义
相、古地理重建
一、基本概念 古地理图的定义：将某一地质历史时期的海陆位置及分界按 一定比例表示在地理图上的图件。 岩相古地理图的定义：将沉积岩相表示在古地理图上的图件。 二、岩相古地理图的编绘方法与步骤 在研究区，对某一年代的地层进行相分析（沉积物、古生物 特征等），将研究成果用规定的符号、花纹表示在相应的地理 图上。因此岩相古地理图的编绘可分为野外资料收集阶段与室 内资料整理分析阶段。 三、岩相古地理图的意义 对研究区各时代地层进行相分析并依次作出相应的岩相古地 理图，从而可以了解该地区古地理环境特征及演化特征。
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第三节 地史时期主要沉积环境与沉积相特征 河流（平原区）环境的主要特征： 1）地形特征—地形相对平坦，河岸两侧常有脊状突起称之为天然 堤，天然堤外相对低洼的地带称之为泛滥盆地或河漫滩。 2）水动力特征—河流的水动力相当较小，多为单向水流。其中河 道较河漫滩流速要大。 3）搬运物特征—河道中砾石、粗-中沙以推移滚动方式为主，细沙 以跳跃方式为主，粉沙以下的物质以悬运方式为主。河漫滩中 流速较低，搬运物以细-粉沙、泥质为主。 4）沉积物特征—河流沉积物在垂向上具明显的双元结构，即下部 的河道粗粒物质与上部的河漫滩细粒物质沉积。 河道沉积物分选、磨圆较好，物质成分以长石、石英、云母、 岩屑等为主，层理类型多，由下至上为平行层理、槽状斜层理、 楔状斜层理、板状斜层理。河道沉积与下伏沉积物多为冲刷接 触，平面上呈带状，剖面上呈透镜状。由于河道来回迁移造成 剖面上河道沉积成多个透镜重叠而具有多个韵律。
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第二节 相标志 由于生物的生存常以其它生物作为食物，在一特定的环境条 件下，某一种类的生物常与其它几种甚至几十种生物共同生活 在一起，这种生物组合同样随环境的不同而不同。所以也可以 根据地层中的古生物化石的组合特征，来分析其沉积环境。 （二）生物的保存状况 生物死亡后其残骸的的保存状态同样可以反映当时沉积环境 的水动力状况。例如我们可以通过地层中的古生物化石的破碎、 磨损程度以及是否原有生态，来判断当时的沉积环境水动力条 件。 二、岩矿标志 一定的沉积环境往往可以形成某一特定的矿物（自生矿物— 沉积盆地生成的矿物）及岩石。例如，黄铁矿为还原条件下的 产物，而卤化物（膏盐类）则代表了干旱气候环境条件下沉积， 煤层，炭质泥岩代表了温暖环境条件的湖泊——沼泽沉积等。
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第三节 地史时期主要沉积环境与沉积相特征 也有波浪、湖流产生的侵蚀作用、搬运作用，但规模要小得多。 因湖泊多为陆地内，陆源物质供给丰富而造成大量沉积，因此 湖泊以沉积作用为主。 潮湿区 湖泊环境的主要标志为：沉积物成环带状分布，中间 （湖心）粒度小，外侧（湖滨）粒度大。软体动物、脊椎动物、 植物、昆虫共生是湖泊环境的典型生物组合。沉积物颜色较深， 水平层理、波状层理、波痕发育。 干旱区湖泊环境的主要标志为：以化学沉积为主，化学沉积 物按溶解度的大小依次沉积（碳酸岩（白云石）—硫酸岩（石 膏）—卤化物（石盐）），碎屑沉积主要分布于边缘地带，以 红色沙砾为主。 5.其它沉积环境（自学）
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总结 再造地质时期地球表面的古地理环境，了解它们的空间分布 及演化是本章节的主要目的。 古地理重建的基础工作是相分析。有关相分析的基本概念即 为是我们主要应掌握的内容，它们包括沉积环境、沉积相、相 分析、“将今论古”原则、相变、相律等。 任何环境下形成的物质，必将在该物质中留下其反映当时环 境的标志，这些标志主要有生物、岩矿、物理等标志。 对现代沉积环境的研究，是了解地质历史时期沉积环境的基 本方法。现代沉积环境可以分为大陆沉积环境（山麓、河流、 湖泊等沉积环境）和海洋沉积环境（滨海、浅海、半深海—深 海等沉积环境）。 古地理重建的最终成果为岩相古地理图，因此也应了解相关 图件的制作。 思考题 1.举例说明“将今论古”的基本原则。 2.举例说明沉积环境与沉积岩相的概念。
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第一节 基本概念 的成分、粒度、分选、磨圆、层理等。为了更好地反映岩相与 环境的关系，常综合命名沉积相，例如浅海砂岩相，以示与河 流砂岩相区别。 二、相分析与现实主义原则 1.相分析：根据岩层的岩石结构、构造及生物特征，推论其生成环 境条件的方法。 2.现实主义原则—“将今论古” 对于人类来说，我们无法直接观察地质历史时期发生的各种 地质现象，但我们可以通过与现在正在发生的地质现象类比， 从而得出地质历史时期地质作用的形成原因。 “将今论古原则”是指通过研究现在正在发生的地质现象， 对其形成原因、条件及产物特征等进行观察研究，得出其规律。 再利用这种规律对地质历史时期同类地质现象进行类比，从而 得出地质历史时期同类地质现象的形成原因的原则，也称之为 现实主义原则。 见图
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第二节
相标志
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三、物理标志 能指示介质（水、冰、风）的性质、能量条件和介质中搬运 物的运动方式的标志称之为物理标志。 在介质运动速度一定的情况下介质的搬运能力与介质的密度 成正比。由于冰川、河流、风的密度不同，能量条件不同，其 搬运物的运动方式、特征也不同。当搬运物沉积后，这些特征 将被保留下来。因此我们可以地层中沉积物的以上特征推断当 时的介质性质、能量大小及搬运方式。 由于水是地质作用中最常见的一种介质，因而是我们重点讨 论的内容。 （一）搬运物的运动方式与粒度分析（以河流为例） 1.运动方式 河流在某一流速下，其搬运物的运动方式按其粒度的大小可 分为三种：推移滚动、跳跃、悬浮。随着流速的变化，同一粒 度的搬运物其运动方式也发生相应变化。见图
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第二节 相标志 地层是沉积环境的产物，它包含了形成时的各种信息，因此 我们将这种能反映原始沉积环境条件的原生生物特征和沉积特 征的标志称之为相标志。 相标志可分为三类：1.生物标志；2.岩矿标志；3.物理标志。 一、生物标志 在古生物一章中我们已经了解任何生物均只在特定的环境内 生存，虽然这个环境的范围不同。由于环境条件的不同，造成 了生物的习性、形态、及生物组合类型和生物死亡后的保存状 态的不同。因而我们可以根据生物的某些特征来判别环境条件。 （一）生物类别及组合 任一种类生物对其生活的环境均有一定的要求，例如气候、 地理、水介质条件、食物、天敌等。这些环境条件反过来又影 响着该种生物的数量及生物的形态、结构。因此我们可以根据 地层中的古生物的类别来判别当时的沉积环境。
第一节 基本概念 了解地球的历史主要从三个方面进行：1.地球的构造运动史； 2.沉积发展史；3.生物演化史。地层作为地球历史发展的物质记 录产物，因此了解地层的物质特点及成因是了解地球历史发展 演化的重要手段。 相分析与古地理重建的主要内容主要是通过对地层的详细观 察和综合分析，了解地层是在什么样的环境下形成的。 我们不仅要对地层的岩性、化石特点进行观察，确定其年代 及岩性地层单位，还要根据地层所呈现的各种特征分析其形成 环境及物化条件，从而了解当时的古地理境观，进而得出地质 历史的演化过程。 一、沉积相和沉积环境 1.沉积环境：在特定的自然气候、生物、物理、化学、条件下能形 成特定沉积物的场所（自然地理单元）。例如河流环境、湖泊 环境、浅海环境等。 2.沉积相（岩性相）：沉积环境中的岩性特征、古生物特征的总和。 它是沉积环境的物质表现。沉积相中的岩性特征应包括沉积物
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第三节 地史时期主要沉积环境与沉积相特征 一、大陆环境 1.山麓堆积（冲击扇）环境 山麓堆积发育于山口处，其主要特征表现为： 1）地形特征—该区地形坡度由陡到缓，从山区‘V’字型河道进入 较平坦的地区，河道的位置变化大，堆积物形成一楔状缓坡。 2）水动力特征—流速由高陡然降低，水的密度较大，特别在洪水 期常形成漫流。 3）搬运物特点—搬运物大小混杂，洪水期可搬运重达数十吨的巨 大岩块。 4）沉积物特征—该区的沉积属快速沉积，沉积物无分选，成分复 杂，无层理，扇根以粗大砾石为主，扇端以细粒的泥质-粉沙为 主。平面上成扇状，剖面上成楔状。 见图 2.河流沉积环境
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插图1 “将今论古”原则
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插图3 瓦尔特相律
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插图5 粒度累计曲线
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插图6 河道与滨海沙的粒度累计曲线
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插图8 山麓沉积示意图 平面形态
剖面形态
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插图9 河流沉积示意图
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第ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ节
古地理图及意义
相、古地理重建
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插图1 断
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第三节 地史时期主要沉积环境与沉积相特征 河漫滩沉积物以粉沙、泥质为主，常见波状层理、水平层理 等。层面构造发育，常见泥裂、雨痕、足迹等。河漫滩沉积常 呈席状覆盖于河道沉积之上。见图 3.沼泽沉积环境 沼泽沉积环境多分布于河漫滩、湖滨、河口区三角洲及滨海 地带。其主要特征为： 1）地形特征—地形相对平坦、水源充沛的低洼地带。 2）水动力特征—水体流动不畅，PH值弱酸性还原环境。 3）沉积物特点—泥质、粉沙质及大量的有机质和生物沉积，沉积 物颜色较深为其特征。生物以植物（草、木本）为主，可见大 量黄铁矿结核，层理不发育，可见水平层理及小型斜层理等。 4.湖泊沉积环境 湖泊作为陆地上的积水洼地，其沉积环境与海洋类似。虽然
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第二节
相标志
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2.粒度分析 对于同一条河流而言，不同河段（上、中、下游）的水介质 运动特征不同，因而推运滚动、跳跃、悬运组分的粒度大小、 百分含量也不同，故可以对地层中碎屑组分的粒度进行统计分 析，来判断其形成环境。 见图 （二）沉积岩的原生构造（基本概念前已述） 沉积岩的原生构造主要分为两种：层面构造与层内构造（层 理构造） 。 层理构造的类型、大小及组合特征与沉积环境的水介质条件、 水深等因素有关。