14-8浅海陆棚相(沉积岩与沉积相)

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。

1.沉积相的分类：陆相组：残积相、坡积——坠积相、沙漠（风成）相、冰川相、冲积扇相、河流像、湖泊相、沼泽相过渡相组：三角洲相、河口湾相海相组：滨岸相、浅海陆棚相、半深海相、深海相2.冲积扇的形成条件：明显变化的地形和大量沉积物供应——构造背景、母岩性质和气候条件3.冲积扇的类型：冲积扇的类型分为旱扇和湿扇旱扇(Arid Fan) 气候干旱扇形清楚主河道或单一河道间歇性水流或洪水以副砾岩为主, 分选差，混杂堆积. 纵向粒度变化快, 常见红层和膏盐类沉积. 无煤层，沉积构造类型少，碎屑流发育相带分布清晰4.湿扇(Wet or Humid Fan) 气候潮湿常年流水扇形不清叠加河道, 辫状平原, 正砾岩发育, 无副砾岩, 分选好. 纵向粒度渐变, 无红层或膏盐类沉积. 可见煤层，沉积构造发育缺少碎屑流, 可发育泥流相带分布不清5.冲积扇亚相的划分：扇根，扇中，扇缘扇根：1泥石流沉积：基质支撑的混杂堆积，块状构造（副砾岩）；2河道沉积：砂砾岩，砾石呈叠瓦状排列，发育不明显的交错层理、平行层理和递变层理；3筛析沉积：砂砾岩，粒度双峰分布。

扇中：1辫状水道沉积：砂砾岩，发育叠瓦状构造和不明显的递变层理、交错层理；2局部片流沉积：平行层理含砾砂岩、粉砂岩，呈透镜状。

扇端：水道不发育，以漫流活动为主，发育平行层理砂岩、粉砂岩，与泛滥平原或湖泊沉积物呈指状交互。

6.冲积扇中主要的沉积类型：1. 泥石流沉积形成:泥质母岩, 植被不发育, 地形较陡的地区, 遭受阵发性洪水侵蚀, 大量泥砂被携带流动。

流体性质:密度大粘度高, 可呈塑性——重力流。

形态:呈舌状或叶瓣状, 具有陡, 厚的清晰边界。

成分:砾, 砂, 泥混杂, 细粒成分占优势(主要由砂, 粉砂, 泥组成的泥石流称为泥流) 结构:分选极差构造:块状层理, 粒序层理, 一般层理不发育; 扁平砾石呈水平或叠瓦状排列2. 漫流沉积形成:携带沉积物的流水从冲积扇河床末端漫出, 流速和水深骤减, 携带的沉积物呈席状或片状沉积下来, 形成席状砂, 砾岩堆积体, 为浅的坡面径流(漫洪沉积, 片流沉积). 形态:呈透镜体状, 一系列透镜体组合形成席状或片状沉积体. 成分:主要由碎屑组成, 可含少量粘土和粉砂。

海相沉积与陆相沉积之辨任何一块由沉积而形成的岩石都凝聚着大量的信息，这些信息可以反映岩石形成时的沉积环境，被称为“沉积相”。

沉积相是指一定的沉积环境及在此环境中沉积的沉积岩（沉积物）特征的综合。

换言之，沉积相包括了沉积的自然地理条件，如海、陆、湖沼、冰川、沙漠等的分布和地势的高低，还包括气候的冷、热、干旱、潮湿等以及沉积时的构造背景是隆起还是坳陷（凹陷），沉积时期水介质，地球物理和地球化学条件。

由于这些条件的不同，沉积物就表现为不同的类型，为区别它们就引入沉积相概念，以便展现其在时间上和空间中的分布。

岩石的岩性特征（如岩石类型、颜色、成分、结构等）以及古生物、地球化学特征，它们被叫做相标志，用以区别不同的相类型。

“海相”是海洋环境中形成的沉积相的总称。

根据形成的海水深度与在海洋中的位置可以分为滨岸相、浅海陆棚相、半深海相和深海相。

“陆相”是在陆地的自然地理环境下形成的沉积相的总称，包括湖泊相、河流相、河湖过渡相、沼泽相以及火山沉积相。

一提到海相沉积，人们就想到浩瀚无边的大海。

的确，海的规模是湖无法相比的。

此外，海水的盐度高，是咸的；而地质历史中绝大多数湖泊盐度低，是淡水，只有少部分湖泊盐度较高。

海洋有潮汐作用，而湖泊没有。

湖与海的诸多差异导致了湖相沉积与海相沉积有很大的区别。

（1）沉积规模的差异：海相沉积的规模大，同一个相带分布范围一般都很大，例如奥陶纪的海相沉积分布在华北，其可对比性要比当地后来形成的湖相沉积地层大得多。

（2）湖相沉积以碎屑岩为主，碳酸盐岩沉积不到1%，而海相地层中碳酸盐岩的比例较大。

在我国华北地区广泛发育浅海碳酸盐岩沉积，范围可达几十万平方千米。

湖相沉积的规模小，相带分布范围窄，湖盆面积大者万余平方千米，小者不足数百平方千米。

（3）海相碎屑岩的成分较单一，结构较简单，以分选好的石英砂岩为主。

而湖相碎屑岩的成分复杂，结构差异大，既有分选好的石英砂岩，又有分选差的长石砂岩或岩屑砂岩。

海相中各种沉积相的主要鉴别标志滨岸相：岩石类型及成分：海岸沉积的砂质较纯，石英等稳定组分含量高，重矿物相对较富集，成分成熟度较高；结构：滨岸砂圆度、分选较好，结构成熟度高，粒度分布特征较均一，概率图上显示跳跃总体发育，斜率大，有时明显地存在着两个次总体，这是由于波浪的冲刷回流作用造成的；构造：近滨带槽状和板状交错层理发育，近滨下部可见水平层理及生物潜穴。

前滨带发育有大型海滩冲洗交错层理，沿层理面见有水流线理或剥离线理，沿层面还常发育有各种浪成波痕、菱形波痕、细流痕及其他层面构造。

其中大型冲洗交错层理是滨岸沉积最典型的标志；生物化石：滨岸沉积中常含有数量不等的各门类海相生物及其碎片,有时在滨线一带可形成薄的介壳层,它们多属于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；剖面结构：以进积型沉积层序最发育,呈现出下细上粗的反旋回特征。

自下而上依次出现滨外—近滨—前滨—后滨沉积；砂体形态：常平行于海岸线走向呈线状分布,往往成排出现,剖面上常呈下平上凸的透镜状或席状；浅海陆棚相：岩石类型及成分：主要为粘土岩、粉砂岩、细砂岩,砾岩较少,并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。

碎屑矿物成分成熟度高,不稳定成分少,海绿石、鲕绿泥石、胶磷矿是常见的自生矿物。

粘土岩可含有砂质、铝质、海绿石质、硅质、灰质、沥青质、黄铁矿等；结构：砂质沉积圆度及分选好,结构成熟度高,但比滨岸稍差,填隙物多为化学胶结物,杂基少,粒/基比高；构造：有对称或不对称浪成波痕。

交错层理也常见,水体较深处水平层理发育,尤其粘土岩中薄而清晰的水平层理发育。

其他还有生物搅动构造、底冲刷、虫孔、虫迹等,但没有干裂和雨痕；生物化石：陆棚区,特别是浅水陆棚区,生物大量繁殖,种类和数量均多,有底栖生物,也有浮游和游泳生物,如珊瑚、海绵、苔藓虫、层孔虫、藻类等造礁生物,也有腹足类、双壳类、腕足类、棘皮类、有孔虫、头足类等；半深海和深海相：岩石类型及成分：半深海中分布最广的是各种软泥,如蓝色软泥、红色软泥、绿色软泥,此外还有火山灰软泥和碳酸盐软泥；现代深海沉积物主要是各种软泥,如石灰质软泥(包括抱球虫软泥、翼足虫软泥等)、硅质软泥(包括放射虫软泥、硅质海绵骨针软泥、硅藻软泥)等。

沉积相研究（单井划相）沉积相研究的目的是分析油藏范围内储集体所属的沉积环境、沉积相和微相类型及其时空演化，进而揭露储集砂体的几何形态、大小、展布及其纵、横向连通性的非均质特征，建立沉积模式，并深入探讨沉积微相对油气的控制关系。

正确识别沉积相和微相类型及其相互关系，是进行油田勘探和开发研究的重要内容。

沉积相的概念沉积相是指沉积环境及其在该环境中所形成的沉积物（岩）特征的总和。

相和环境的含义是有区别的。

沉积相是特定沉积环境的产物，是沉积环境的物质表现。

沉积相研究的重要性在于，它可以根据某沉积物的空间分布情况判断其上下左右存在的沉积物类型及其储渗特征。

沉积物空间变化的这种规律性，称为“相序递变规律”。

沉积相的分类沉积相按其规模大小一般分为以下四级：一级相——相组：如海相、陆相、海陆交互相。

二级相——大相：如陆相中的河流相、湖泊相、三角洲相等。

三级相——亚相：如三角洲相中的三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相、前三角洲亚相等。

四级相——微相：如三角洲前缘亚相中的分支河道微相、河口砂坝微相等。

沉积相分为碎屑岩沉积相和碳酸盐沉积相。

由于碎屑岩储集层比较常见，因此，重点介绍碎屑岩沉积相的分类。

表1是冯增昭等（1993）的分类方案。

由于亚相和微相的划分方案比较复杂，在此不在一一介绍。

表1 碎屑岩沉积相的分类相分析就是根据“将今论古”的现实主义原则，运用比较岩石学的方法，根据沉积岩的各种特征即相标志来分析形成时的各种环境条件，从而最终达到恢复古地理的目的。

相分析的过程一般可以分为三个阶段：单井剖面相分析、剖面对比相分析和平面相分析。

由于相分析在地质研究中的重要性及复杂性，本期主要讨论单井剖面分析，剖面对比相分析和平面相分析将在后续的文章中进行讨论。

单井剖面相分析1．相标志的研究能够反映古代沉积条件和环境特征的标志，通常称为相标志或环境成因的标志。

沉积体系分析是从详细观察和描述相标志开始的。

确定沉积体系的标志主要包括：岩石学、沉积构造、剖面结构、古生物学、自生矿物、颗粒结构和测井相等标志作为沉积相划分的主要依据，地震相仅作为沉积相判别的辅助标志。

常见原生原生沉积构造：1）水平层理与平行层理；2）波状层理：纹层呈对称或不对称的波状，但总的方向平行于层面。

3）交错层理板状交错层理：层系界面为平面且彼此平行。

楔状交错层理：层系界面为平面但互不平行。

槽状交错层理：层系底界为槽状冲刷面，纹层在顶部被切割。

波状交错层理：层系界面为波状起伏的曲面，上下界面平行或相交。

（小型波状交错层理，大型波状交错层理）特殊形态及成因的交错层理：a.爬升波纹（沙纹）交错层理（上叠波纹交错层理）：沙波迁移同时有悬浮物供给。

同相位爬升波纹层理（波纹纹理基本平行）；【波纹＝沙纹】迁移爬升波纹层理（Ⅰ型：背流面与向流面均保存良好；Ⅱ型：仅保存背流面，向流面侵蚀）b.浪成波纹（沙纹）交错层理：c.冲洗交错层理d.丘状交错层理e.风成交错层理4）脉状层理、波状层理、透镜状层理5）替变层理6）韵律层理7）块状层理小水流交错层理，羽状交错层理，浪成波痕层理，沟槽充填交错层理，冲洗交错层理风成沙丘交错层理爬升波痕层理，递变层理（正向递变层理，反向递变层理）平行层理均匀层理（块状层理）：快速堆积，安静环境快速堆积，或原生层理破坏。

水平纹层：低能安静环境。

透镜状层理，波状层理，脉状层理：能量强弱交替环境下形成，发育于潮汐环境中，但不是潮汐环境特有产物，在滨湖、三角洲前缘、河流等环境中也常见到。

水平互层层理：近水平的不同成分的沉积层交互，形成于各种环境中。

韵律层理：成分、颜色、结构不同，厚度小于5mm的纹层重复交互。

叠瓦状构造生物礁：1、斑礁（点礁或补丁礁）：小而园的形态。

2、塔礁：锥形。

3、堡礁：有泻湖将其与海岸隔开。

4、岸礁：固着于海岸上。

5、环礁：包围一个泻湖。

生物丘：局部的原地生长生物；生物层：侧向广泛的原地生长生物。

根据生物特征不同分为3种岩石类型：骨架岩，障积岩，粘结岩。

碳酸盐岩台地边缘生物礁可分为：浅斜坡灰泥丘、园丘礁缓坡或台地、边缘骨架礁三种类型。

沉积岩与沉积相沉积岩：是在地壳表层的条件下，由母岩风化产物，火山质，有机质，宇宙物质等沉积岩的原始物质成分经过搬运作用，沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。

风化作用：是指地壳最表层的岩石在温度变化，大气，水，生物等因素作用下发生机械破碎和化学变化。

层理：岩石性质沿垂向变化的一种层状构造，它可以通过矿物成分，结构，颜色的变化和渐变而显现出来。

交错层理：在层系的内部有一组倾斜的细层（前沉积层）与层面或层系界面相交。

杂基：是碎屑岩中细小的机械成因组成，其；粒级是泥级的为主。

胶结物：是碎屑岩中以化学沉积方式形成于粒间空隙中自生矿物。

沉积相的分类：1，陆相组（残积相，坡积一坠积相，风成相，冰川相，冲积相，湖泊相，沼泽相）2河相组/(滨岸相，浅海陆棚相，半深海相，深海相)3过度相（三角洲相，河口湾相，泻湖相，障壁岛相，湖坪相）沉积构造：指沉积岩各组成部分的空间分布和排列方式，它是沉积物在沉积时期或沉积以后由物理作用，化学作用，生物作用在沉积物内部或沿着沉积物与流体的界面的形成的。

二元结构：底层沉积和顶层沉积的垂向叠置，构成了河流沉积的所谓“二元结构”。

化学风化作用：在水，氧和溶于水中的各种酸的作用下，母岩遭受氧化，水解等化学变化，使其分解而产生新矿物的过程。

重力流：是一种在重力作用下发生流动的弥散有大量沉积物由高密度流体。

沃尔索相律：只有在横向上成因相近且紧密相邻而发育着的相，才能在垂向上一次叠加出现而没有间断。

平行层理与水平层理的异同：水平层理产于西碎屑岩和微晶灰岩中，细层平直并与层面平行，细层可连续或断开，形成于弱的水动力条件下。

平行层理产于砂岩中，外貌与水平层理相近，形成于强的水动力条件。

相同点：平行层理与水平层理均属于层理结构，细层和层系平行并平行与岩层面。

不同点：平行层理是强水动力条件，主要是由中砂岩组成，水平层理是弱水动力条件，是由粉砂岩和泥组成。

叠层构造及其成因：是由蓝绿藻类分泌的粘液捕获粘结砂，粉砂，泥级颗粒或晶体组成的一种纹层构造。

第一阶段在线作业1．第1题单选题母岩风化的阶段性从早到晚包括：（C ）。

A、机械破碎阶段、酸性硅铝阶段、饱和硅铝阶段、红土阶段B、机械破碎阶段、铝铁土阶段、饱和硅铝阶段、酸性硅铝阶段C、机械破碎阶段、饱和硅铝阶段、酸性硅铝阶段、铝铁土阶段D、机械破碎阶段、酸性硅铝阶段、饱和硅铝阶段、铝铁土阶段2．第2题单选题一碎屑岩，粒度在1-0.5mm的碎屑占48%，0.5-0.25mm的占38%，0.25～0.1mm的占10%，BA、细砂质中粗砂岩B、含细砂中-粗砂岩C、中砂质粗砂岩D、含细砂中砂质粗砂岩3．第3题单选题一碎屑岩，粒度>2mm的碎屑占10%，2-0.5mm的碎屑占18%，0.5-0.25mm的占28%，0.25～0.1mm的占19%，0.1-0.01mm的占25%，该碎屑岩为（C ）。

A、细砂质中粗砂岩B、含细砂质中-粗砂岩C、含砾粉砂质砂岩D、含细砂中砂质粗砂岩4．第4题单选题按照原始物质来源，沉积岩可以分为（B）。

A、砾岩、砂岩、粉砂岩、粘土岩B、碎屑岩、化学岩、生物岩、火山碎屑岩C、碎屑岩、碳酸盐岩、生物岩、火山碎屑岩D、碎屑岩、化学岩、火山碎屑岩、碳酸盐岩5．第5题单选题颗粒粒度在0.5-0.25mm的占60%，0.1-0.25mm的占28%，0.01～0.1mm 的占10%，AA、含粉砂细砂质中砂岩B、细砂质中砂岩C、含细粉砂细砂质中砂岩D、含细砂中砂岩6．第6题单选题沉积岩的形成要经历那几个过程？（D ）A、搬运作用、沉积作用、沉积后作用B、沉积岩原始物质的形成、搬运作用、沉积作用C、母岩风化作用、搬运作用、沉积作用D、沉积岩原始物质的形成、沉积物搬运和沉积作用、沉积后作用7．第7题单选题母岩风化产物类型包括：（A ）。

A、碎屑残留物质、化学风化物质、溶解物质B、物理风化物质、化学风化物质、生物风化物质C、机械破碎产物、化学风化产物、生物化学产物D、碎屑物质、溶解物质、生物物质8．第8题单选题沉积岩的形成包括（B ）等三个阶段。