14-1碎屑岩沉积相-基本概念
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沉积岩与沉积相沉积岩与沉积相是沉积学的重要内容,它们反映了沉积物的形成环境、条件和特征,对于理解地质历史、恢复古地理、探索矿产资源等都有重要意义。
本文将从以下几个方面介绍沉积岩与沉积相的基本概念、分类、特征和应用。
沉积岩的概念和分类沉积岩是由沉积物经过压实、胶结、成岩作用等形成的一类岩石,它们占地壳上层的约75%的面积,但只占地壳总体积的约5%。
沉积岩的形成过程包括以下几个阶段:风化作用:指基岩在大气、水和生物等因素的作用下,发生物理破碎和化学分解,产生碎屑物质和溶解物质。
搬运作用:指风化产物被流水、风、冰川、重力流等流体或固体介质搬运到其他地方的过程。
沉积作用:指搬运介质的动力不足时,风化产物在一定区域内堆积或沉淀形成沉积物的过程。
成岩作用:指沉积物在地下受到压力、温度、流体和生物等因素的影响,发生压实、胶结、重结晶、置换等变化,最终转变为坚硬的岩石的过程。
根据沉积物的来源和成分,沉积岩可以分为以下三大类:碎屑岩:由碎屑物质(如砂砾、粘土等)组成的沉积岩,如砂岩、页岩、砾岩等。
化学岩:由溶解物质(如碳酸盐、硫酸盐等)在水中发生化学反应或生物作用而沉淀形成的沉积岩,如灰岩、白云岩、石膏岩等。
生物岩:由生物遗骸或分泌物(如碳酸钙、硅酸盐等)组成的沉积岩,如珊瑚礁、硅藻土、煤等。
沉积相的概念和分类沉积相是指具有相似生成环境和特征的一组或一套沉积物或沉积岩。
它是反映沉积环境和条件的综合标志,包括以下几个方面:沉积物组分:指沉积物中所含有的不同类型和比例的颗粒、杂基(基质)、胶结物等。
沉积物结构:指沉积物中颗粒或杂基之间的排列方式和联系方式,如层理、颗粒支撑性质、孔隙结构等。
沉积构造:指由于不同类型和强度的营力作用,在沉积过程中或之后形成的各种形态特征,如层面构造(波痕、槽模等)、变形构造(褶皱、断层等)、生物构造(生物遗迹、生物痕迹等)等。
沉积物组合:指在一定空间和时间范围内,不同类型和性质的沉积物或沉积岩的叠置关系和变化规律,如岩性组合、层序组合、相带组合等。
沉积相有关概念1. 4.1沉积作用(沉积)从供给区母岩的离解,碎屑物的搬运,到沉积场所的沉积和沉积物所发生的各种物理、化学作用,直到固结成岩的全过程称为沉积作用,简称沉积。
1.4.2沉积间断在沉积过程中,沉积作用停止期叫沉积间断,或称沉积的不连续性。
1.4.3 沉积环境指沉积物在沉积时所处的自然地理环境,包括地形、气候、水流、构造、生物、物源、物理及化学条件等。
1.4.4沉积相指在特定沉积条件下形成的具有某种特征的沉积体。
分海相、陆相、海陆交互相三大类,每一类中细分为:相、亚相、微相等不同级别。
沉积相的研究对石油勘探和油(气)田开发都有重要的指导意义。
1.4.5 沉积体系指在一定的沉积环境和沉积作用条件下形成的不同沉积相类型的组合体。
1.4.6 一级相(相组)与二级相(相)一级相(相组)是指按沉积物及其沉积环境所划分的沉积相最大单元,分为陆相组、海相组、海陆过渡相组三大类。
二级相(相)是相组中次一级相。
如陆相组可分为残积相、坡积相、山麓——洪积相、河流相、湖泊相、风成相、冰川相、沼泽相等;海相组可分为滨海相、浅海相、半深海相、深海相等;海陆过渡相组可分为三角洲相、(?)湖相、障壁岛相、潮坪相、河口湾相等。
1.4.7三级相(亚相)与四级相(微相)三级相(亚相)是二级相的细分。
如河流相可细分为河道亚相、河漫滩亚相、堤岸亚相等;湖泊相可细分为湖泊三角洲亚相、滨湖亚相、浅湖亚相、半深湖亚相、深湖亚相等。
四级相(微相)是三级相的进一步细分。
如河道亚相细分为边滩微相、心滩微相、滞留微相等;浅湖亚相细分为水下沙洲微相、席状砂微相、生物滩微相及泥坪微相等。
细分沉积相对油田开发过程中认识油层非均质性及地下油水运动规律有重要意义。
1.4.8 相序(相层序、沉积层序)亦称相层序或沉积层序,是指几种成因上有联系的沉积相(或环境)在垂向上的组合关系。
1.4.9 相变指沉积相在纵向上与横向上的变化。
它反映沉积环境及沉积体特征的改变。
(一)碎屑岩的成分1、碎屑岩由碎屑成分和填隙物成分(杂基、胶结物)组成。
2、碎屑岩的碎屑成分除陆源碎屑外还有岩石碎屑;岩石碎屑是以矿物集合体的形式出现的,它的成分反映着母岩的岩石类型。
3、碎屑矿物按密度可分为轻矿物和重矿物(>2.86)。
4、碎屑:是母岩岩石的碎块。
是保持着母岩结构的矿物集合体。
是提供沉积物来源区岩石类型的直接标志。
5、杂基:是碎屑岩中细小的机械成因组分。
以泥岩为主,次为细粉砂。
6、胶结物:充填于颗粒之间的起胶结作用的自生矿物。
7、按成熟度划分可将砂岩分为成熟砂岩和未成熟砂岩两类。
(二)碎屑岩的结构及粒度分析1、碎屑岩的结构:是指构成碎屑岩的矿物及岩石碎屑的大小、形状及空间组合方式。
碎屑岩的结构组合包括碎屑颗粒和填隙物(杂基、胶结物)。
2、碎屑颗粒的结构特征一般包括粒度、球度、形状、圆度及颗粒的表面特征。
3、粒度分级(直径):巨砾>1000mm 巨砂2-1mm 粉砂0.1-0.01mm粗砾1000-100mm 粗砂1-0.5mm 粘土<0.01mm中砾100-10mm 中砂0.5-0.25mm细砾10-2mm 细砂0.25-0.1mm4、球度:它是用来度量一个颗粒近于球体的程度。
是一个定量参数。
颗粒的形状是由ABC三个轴的相对大小决定的。
可分为四种形状:圆球体、椭球体、扁球体、长扁球体。
5、圆度:是指颗粒的原始棱角被磨圆的程度。
是碎屑的主要结构特征。
碎屑的圆度一方面取决于它在搬运过程中所受的磨蚀作用强度,另一方面也取决于碎屑本身的物理化学性质及其原始形状、粒度等。
碎屑的圆度划分为四个级别:棱角状、次棱角状、圆状、次圆状。
沉积产物不是化学沉淀组分。
从成分上看,杂基多为粘土矿物,有时为碳酸盐灰泥、云泥及一些细粉砂碎屑颗粒。
原始杂基和正杂基都可以作为沉积环境的标志。
8、结构成熟度:是指碎屑沉积物经风化、搬运和沉积作用的改造,使之接近终极结构特征的程度。
9、胶结物的结构类型:非晶质及隐晶质结构、显晶粒状结构、嵌晶结构、自生加大结构。
沉积相有关概念1. 4.1沉积作用(沉积)从供给区母岩的离解,碎屑物的搬运,到沉积场所的沉积和沉积物所发生的各种物理、化学作用,直到固结成岩的全过程称为沉积作用,简称沉积。
1.4.2沉积间断在沉积过程中,沉积作用停止期叫沉积间断,或称沉积的不连续性。
1.4.3 沉积环境指沉积物在沉积时所处的自然地理环境,包括地形、气候、水流、构造、生物、物源、物理及化学条件等。
1.4.4沉积相指在特定沉积条件下形成的具有某种特征的沉积体。
分海相、陆相、海陆交互相三大类,每一类中细分为:相、亚相、微相等不同级别。
沉积相的研究对石油勘探和油(气)田开发都有重要的指导意义。
1.4.5 沉积体系指在一定的沉积环境和沉积作用条件下形成的不同沉积相类型的组合体。
1.4.6 一级相(相组)与二级相(相)一级相(相组)是指按沉积物及其沉积环境所划分的沉积相最大单元,分为陆相组、海相组、海陆过渡相组三大类。
二级相(相)是相组中次一级相。
如陆相组可分为残积相、坡积相、山麓——洪积相、河流相、湖泊相、风成相、冰川相、沼泽相等;海相组可分为滨海相、浅海相、半深海相、深海相等;海陆过渡相组可分为三角洲相、(?)湖相、障壁岛相、潮坪相、河口湾相等。
1.4.7三级相(亚相)与四级相(微相)三级相(亚相)是二级相的细分。
如河流相可细分为河道亚相、河漫滩亚相、堤岸亚相等;湖泊相可细分为湖泊三角洲亚相、滨湖亚相、浅湖亚相、半深湖亚相、深湖亚相等。
四级相(微相)是三级相的进一步细分。
如河道亚相细分为边滩微相、心滩微相、滞留微相等;浅湖亚相细分为水下沙洲微相、席状砂微相、生物滩微相及泥坪微相等。
细分沉积相对油田开发过程中认识油层非均质性及地下油水运动规律有重要意义。
1.4.8 相序(相层序、沉积层序)亦称相层序或沉积层序,是指几种成因上有联系的沉积相(或环境)在垂向上的组合关系。
1.4.9 相变指沉积相在纵向上与横向上的变化。
它反映沉积环境及沉积体特征的改变。
沉积岩⽯学——碎屑岩沉积相第⼋章碎屑岩沉积相(Sedimentary facies of clastic rocks)第⼀节沉积相的概念及分类(Conception and Classification of Sedimentary Facies)学时: 1学时基本内容:沉积环境、沉积相、相标志、沃尔索相律及相模式的概念,标准相模式的作⽤,沉积相的分类。
重点与难点:沉积相、沃尔索相律及相模式的概念。
教学思路:从环境的讲解⼊⼿,逐步引⼊沉积环境、沉积相的概念,然后介绍与沉积相相关的概念如岩相、古地理、相标志、沃尔索相律及相模式等概念,以及标准相模式的作⽤,最后介绍沉积相的分类。
主要参考书:①冯增昭主编《沉积岩⽯学》下册第⼆⼗章第⼀节,⽯油⼯业出版社,1993②刘宝珺、曾允孚主编《岩相古地理基础和⼯作⽅法》第⼀章,地质出版社,1985③何幼斌编《Sedimentary Petrology》(英⽂辅助教材)第⼋章,江汉⽯油学院,2003.④Reading H G主编《Sedimentary Environments and Facies》,Blackwell Scientific Publication,Oxford,1986.复习思考题:①何谓沉积相?何谓沉积环境?⼆者关系如何?②何谓岩相古地理,试解释其含义?③何谓相序基本法则(或称相变规律、或沃尔索法则)?并说明它在相分析中的应⽤?④何谓相模式?它有哪四⽅⾯的作⽤?它是如何建⽴的?它与沉积环境、沉积相有何关系?⑤以⾃然地理环境为依据,可将沉积相划分出哪些相组和相?⑥沉积相划分⼏级?⽬前油⽓勘探与开发中重点是那级相?为什么?教学内容提要:⼀、基本概念1.环境(environment):⾃然地理环境、沉积环境、沉积环境的特征、古环境2.相(facies):相的概念及演化,包括三种学派:①相就是环境,②相是具有⼀定特征的岩⽯组合(物质表现派),③相是沉积特征及其⽣成环境的综合。
第五篇碎屑岩和碳酸盐岩沉积相第十六章沉积相概念及综合分类第一节沉积相概念一、沉积相概念及相序定律1、沉积相的概念相这一概念最早由丹麦地质学家斯丹诺(Steno,1669)引人地质文献,并认为相是在一定地质时期内地表某一部分的全貌,但是,真正在沉积学领域赋予沉积相概念的还是瑞士地质学家格列斯利(Gress1y,1838)。
他认为:“相是沉积物变化的总和、它表现为这种或那种岩性的、地质的或古生物的差异”。
自此以后,相的概念逐渐为地质界所接受和引用,同时,也成为重要的争论议题。
二十世纪初至近几十年来,相的概念随着沉积岩石学、古地理学的发展而广为流行,对相的概念的理解也随之形成了不同的观点和学派。
一派认为相是地层的概念,把相简单地看作“地层的横向变化”;另一派把相理解为环境的同义语,认为相即环境;还有一派认为相是岩石特征和古生物特征的总和。
塞利(Selly,1970)提出,应该从①沉积岩体几何形态、②岩石学特征、③古生物特征、④沉积物构造特征和⑤古流向特征来限定相或沉积相。
鲁欣(1953)将相定义为“相就是能表明沉积条件的岩性特征和古生物特征的有规律综合。
因此,相是沉积物形成条件的物质表现。
”油气田勘探及其他沉积矿产勘探事业的飞速发展。
促进了相的研究,使人们对相这一概念的认识更加深入。
目前较为普遍的看法是,相的概念中应包含沉积环境和沉积特征这两个方面的内容,而不应当把相简单地理解为环境,更不应当把它与地层概念相混淆。
鉴于上述,本教材把相定义为沉积环境及在该环境中形成的沉积岩(物)特征的综合。
这里所指的沉积环境系由下述一系列环境条件(要素)所组成:①自然地理条件,包括海、陆、河、湖、沼泽、冰川、沙漠等的分布及地势的高低;②气候条件,包括气候的冷、热、干旱、潮湿;③构造条件,包括大地构造背景及沉积盆地的隆起与坳陷;④沉积介质的物理条件,包括介质的性质(如水、风、冰川、清水、浑水、浊流)、运动方式和能量大小以及水介质的温度和深度;⑤介质的地球化学条件,包括介质的氧化还原电位(Eh)、酸碱度(pH)以及介质的含盐度。