沉积体系分析

2、冲积扇的空间形态
• 冲积扇单个扇体在平面上呈扇状，倾向剖 面上为楔状，走向剖面上为凸透镜状。多 个扇体在侧向上联结可以构成冲积扇裙。 冲积扇体的大小主要受气候、盆地流域面 积、流量、地形起伏和物源区岩性等因素 影响。如气候，在干旱区冲积扇坡度大、 扇体小：而在潮湿区冲积扇坡度小、扇体 大。又如在以泥岩、页岩为源区形成的冲 积扇往往要比以砂岩为源区形成的冲积扇 大得多(Bull，1962)。
3．冲积扇发育与产出背景
• 冲积扇的形成主要是由于坡度的突然减小 和河流搬运能量的降低，通常伴有重力的 不稳定性，也可能起因于陡坡上植被的破 坏或由海平面变化引起的基准面下降，或 者封闭湖盆中水位的下降等。 • 冲积扇大量地出现于构造活动区，拉裂谷 盆地、与走滑有关的拉张盆地、前陆盆地 的断裂边缘—侧。
第二章 沉积体系分析 第一节 概述
基本内容：包括：概念：沉积体系，成因相，沉积体 系域，地层成因增量(GJS)和地层成因序列(GSS)。 ①沉积体系分析方法和步骤。 ②冲积扇的类型及纵向演化，冲积扇的空间形态，冲 积扇发育与产出背景。 ③沉积作用过程及其沉积物类型（河川径流，泥石流， 筛积作用，风的作用，片流作用） ④湿地冲积扇实例(印度与泥泊尔接壤处的柯西扇) ⑤旱地冲积扇（实例美国死谷的冲积扇）
2．泥石流
• 泥石流是由重力推动的含有大量碎屑物质 的高密度流体。流体内部的颗粒是由粒间 的泥和水的混合物支撑，并在重力作用下 进行搬动，这种流体在流动过程中保持着 一定的整体性，从而显示了层流的特点。 泥石流的空间形态为两侧较平行的舌状体， 顶面较平整：边缘清楚。泥石流沉积的总 体特点是分选极差，有巨大的漂砾，一般 不具层理，呈块状构造。泥石流经常由暴 雨触发，持续时间较短。
（三）沉积体系域
• 同一时期发育形成的沉积体系彼此相联就构成了沉积体系 域（depositional aystemstracts）。在任何一个足够大 的沉积盆地中，沉积体系往往不是唯一的。一种沉积体系 沿着盆地的上倾和下倾方向以及沿走向通常可以过渡为另 一种沉积体系。沿沉积倾向最常见到的变化是冲积扇体 系——河流体系——三角洲体系——陆架体系——陆坡和 盆地体系；沿沉积走向的变化如三角洲体系——碎屑滨岸 体系的演变等。如美国海湾盆地始新世沉积体系域显示了 由Mt．Pleasant河流沉积体系——Rockdale三角洲沉积 体系的迅速演化(图3-2)。我国西南地区晚二叠世沉积体系 域模式从平面上显示了从盆地边缘向中心依次由冲积一湖 泊组合——三角洲组合、三角洲——障壁泻湖组合——碳 酸盐台地及边缘礁堆积一硅质碳酸盐和重力流沉积。
二、沉积体系分析法原理
• 沉积体系分析法从本质上讲属成因地层学。即 在认识沉积环境和控制沉积物形成的同沉积期大 地构造的基础上，解释大型沉积体的相互关系， 这一分析方法的基础是Walther相律和相模式概 念在整个沉积盆地范围内的应用与引伸。 Walther相律指出，在个整合的序列中，只有那 些在自然界相邻出观的相才能在垂向层序中出现。 一个进积三角洲是其良好的范例。进积的三角洲 在平面上包括了前三角洲、三角洲前缘和三角洲 平原，其相邻发育的顺序及其沉积物与在垂向序 列中的顺序相同。一个沉积体系就是这样一种完 整的环境与其产物的结合。
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2．岩心沉积学分析和地球物理测井曲 线解释
目的在于：a,识别地下沉积体系，并与露头区 进行对比；b，进行成因地层对比，建立沉积 盆地的沉积断面网络；c．系统对比和统计之 后，编制各成因地层单元平面图。
3．反射地震资料解释 • 4．比较沉积学研究 • 5．室内实验室研究
（二)沉积体系分析的内容与步骤
三、湿地冲积扇实例(印度与泥泊尔接壤处的柯西扇)
• 1．主要特点 • 受季节性洪水、冰融而发生季节性活动， 以终年泄水为特点。河流作用控制扇的几 乎整个表面，扇件表面坡度低，上扇区为 1—4m／km。沉积物粒度向下游方向有规 律性地减小，磨圆度增强。交互状构造发 育，具颗粒支撑特征。
• 2．内部构成 • 近端扇(扇顶)主要受暴雨型流量控制，河道 内主要发育沙丘，槽状交错层理发育。中 扇区(扇中)上部菱形坝(粗砾)发育，而在中 扇区下部纵向坝(细砾)发育。远端扇(扇尾) 的砂质底形如纵向坝、舌形坝、横向坝等 常见，板状交错层理、槽状交错层理发育 (图3—4)。
• 1、成因相识别及成因相内部构成分析 • 2、有成因联系的成因相三维组合，即沉积体系的 识别和划分 • 3、沉积体系的空间配制，即沉积体系域的重建 • 4、沉积体系的发育和分布与古构造、古气候、古 海平面变化等因素关系的研究 • 5、比较沉积学的宏观研究 • 6、沉积体系域的阶段性演化，即确定盆地的成因 地层格架 • 7、沉积体系与成矿规律的探讨。
(二)成因相
• 成因相是沉积体系内部构成的基本单位。同一 种成因相是在相同的环境、条件和作用控制下形 成的。这一术语的特定含意在于它强调地质体的 概念及其与沉积体系的构成关系。例如，障壁岛 沉积体系(Galloway，1986)包括了一系列的成因 相：滨面、障壁核部、进潮口充填、冲越扇及坝 后潮坪、涨潮三角洲和泻湖等(图3—1)。 • 沉积体系研究的优点首先在于强调环境与几何 态的统一，即把成因相和沉积体系都理解为三维 地质体，另一方面在于强调成因相在空间上的成 因联系，即一系列有成因联系的相是做为体系而 存在的。
三、沉积体系分析方法和步骤
(一)沉积体系分析方法
• 1．野外过程沉积学分析和相构成单位研究 • 目的在于识别和划分露头区的沉积体系，了解 其成因相构成，以便于指导地下沉积体系研究。 主要包括以下几方面的工作：1）详细观察，描述 岩石成岩标志，并分析其水动力学意义；2）沉积 体三维几何形态及其空间关系追索；3）沉积体内 部构成分析；4）野外大断面沉积写实及垂向层序 剖面；5）古流分析；6）古生物生态环境分析。
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地层成因增量是一个沉积体，其中包括了成因上有联 系的相或亚相。地层成因序列由几个相同的成因增量组成 （图3-3）。地层成因增量实际上是一个沉积体系域的一 个完整的、基本的单元。
• 沉积体系或体系域旋回性的成因有两种： • a．内因旋回机制——取决于沉积作用，是 一个沉积体系的组成部分。如河道或三角 洲朵伸因决口而造成的侧向迁移，因而不 能用于远距离对比； • b．外因旋回机制——受控于沉积体系外部 的更高级别的因素。如大地构造、古气候 和海平面变化等，因而可在大范围内保持 稳定(Selleg，1978：Vail，1990)。
• 河道沉积物由砾石、砂组成，分选差。砾 岩中叠互状构造发育，而砂岩中不同规模 的板状、槽状交错层理发育，最典型的是 具有冲刷充填交错层理。河道水流在间洪 期多数局限于河道内，而在洪泛期可能以 片流方式扩散于整个或部分扇面上。扇面 主河道具侧向迁移能力。如柯西扇1731年 以来的228年间，主河道向西摆动了 112km(图3-4)。而在特别泥石流多发育于 半干旱地区，潮湿扇上不很发育，也难于 保存。
二、沉积作用过程及其沉积物类型
• 它们在扇体中各自所占的比例随沉积物结构和气 候等因素的变化而不同。如印度与尼泊尔接壤处 的柯西扇及热带区的洪都拉斯扇，它们是单独的 河流作用的产物。在冲积扇的另一端，几乎完全 是由泥石流形成，这种冲积扇往往形成于干旱地 区。但大部分扇都反映出泥石流与河流的共同作 用。次要的作用如筛积作用、风的作用、渗透作 用等对冲积扇也有影响。
第二节 冲积扇沉积体系
• 一、概述
• 1、冲积扇的类型及纵向演化 • 冲积扇是由山前断崖向邻近低地延伸的主要由粗 碎屑物组成的扇形、圆锥形、舌形或弓形堆积体 (atloway等，1983)。冲积扇在植被贫乏的干旱或 半干旱区最发育．但并不局限于此气候带中，它 们也可以发育于地势和沉积物补给适宜的潮湿气 候区。因此，前者被称为旱地冲积扇，后者被称 为湿地冲积扇。冲积扇代表了陆上沉积体系粒度 最粗、分选最差的近源单元，通常在下倾方向上 变成相对细粒的河流体系。然而，有某些扇的前 端直接进入湖泊或海盆，则称为扇三角洲。
1．河川径流
• 在潮湿扇面上以常年性河川径流作用占优 势，如柯西扇等，而干旱扇面上则以季节 性河流为主。水系均为辫状型，河道之间 发育砂坝。这主要是由于出山口进入冲积 扇的水流，因为部分渗漏加之坡度变缓， 沉积物大量卸载、残余河水趋向围绕这些 堆积物流动而发生分叉形成辫状河道。 • 河道间砂坝自扇顶一扇远端的演化规律是： 扇顶——平坦的菱形席状坝；扇中——突 出的纵向坝：扇端——砂质横向坝。
第二章 沉积体系分析
第一节 概述
• 60年代以来，沉积地质学领域取得了若 干新进展，其中沉积体系分析方法的创立 与应用是最重要的突破之一，它是近代环 境分析与相模式研究的进一步发展。
一、概念与定义
(一)沉积体系
• 沉积体系(dcpositionalsystc)这一概念是在1967年由 Fisher和Mc Gowcn首次引入沉积学文献的，它“是三维 岩性相组合体，而且其中各岩相在沉积环境和沉积作用过 程方面具有成因联系”。Scott和Fisher(1969)在另一篇 文献中将其定义为“沉积体系是与作用过程有关的沉积相 的集合体”。鉴于以上定义中；“岩性相”和“沉积相” 的使用容易与其它“相”相混淆，Galloway建议使用 “成因相”以示区别。因此，将沉积体系可以理解为是在 沉积环境和沉积作用过程方面具有成因联系的一系列三维 成因相的集合体。 • 沉积体系是与地貌或自然地理单位相当的地层体，并以 其生成环境命名，如河流沉积体系、三角洲沉积体系、障 壁—泻湖沉积体系等。
• 3．筛积作用 干旱冲积扇上许多沉 积物表面是多孔的，而 在扇表面上形成了舌状 体(筛积体)。
• 4．风的作用 在干旱的冲积扇中， 中一细粒砂被风改造 和沉积的现象是常见 的。
5．片流作用 主要发育于洪水期，形成席状分布 的分选中等的砂、粉砂、砾石等。片流时间短、体 浅，能产生高流态，能量衰减快速。故平行层理、 逆行砂丘、递变层理发育。
• 教学思路：①对概念：沉积体系，成因相， 沉积体系域，地层成因增量(GJS)和地层成 因序列(GSS)有一定的基本认识。②从沉积 体系分析方法和步骤入手，结合实际研究 分析方法和步骤。③冲积扇的类型及纵向 演化，冲积扇的空间形态，冲积扇发育与 产出背景。④冲积扇的沉积作用过程及其 沉积物类型。