1、沉积古地理105沉积环境的主要判别标志沉积古地理课程o 第一章 绪论 o 第二章 沉积物的来源 o 第三章 沉积学相关的流体力学基本原理 o 第四章 沉积物的搬运和沉积作用 o 第五章 沉积环境的主要判别标志 o 第六章 大陆环境及相模式 o 第七章 海陆过渡环境及相模式 o 第八章 海洋环境及相模式 o 第九章 板块构造与沉积作用 o 第十章 沉积盆地及古地理分析 本章内容 o 第一节 沉积构造标志 o 第二节 岩石结构和粒度标志 o 第三节 岩矿成份和地球化学标志 o 第四节 判别沉积环境的生物标志 o 第五节 古水流的判别标志及其环境意义第五章沉积环境的主要判别标志第一节 沉积构造标志一
2、、沉积构造的概念及分类 沉积环境（相）分析:对指示环境的标志进行分析，与沉积环境模式进行比较，从而恢复古代沉积环境的方法。成因标志:指具有成因意义,能反映其形成环境条件的各种特征。包括沉积岩的颜色、成分、结构、构造、化石、古生态、接触关系、沉积序列（剖面）以及沉积岩体的形态分布等，但概括起来可归属为物理的、化学的、生物的三方面标志。沉积构造:由沉积物的颜色、成分、结构的不均一性而形成的岩石宏观特征。其规模一般较大，多在野外露头上及岩芯中可直接进行观察和测量。根据其形成时间划分为:原生沉积构造和次生沉积构造。根据沉积构造的成因性质可分为三类:物理成因的沉积构造化学成因的沉积构造生物成因的沉积构造
3、原生沉积构造：沉积物沉积时、沉积后不久、固结前形成的构造。能反映沉积时的沉积介质类型和能量条件。是判别沉积相（沉积环境）的重要标志。次生沉积构造：在沉积物压实或成岩过程中生成的沉积构造，它反映成岩环境。物理成因的沉积构造：在流体流动、重力等物理因素作用下而产生的沉积构造（原生）。化学成因的沉积构造：由结晶、溶解、沉淀等化学作用形成的沉积构造，其中，大多数是在沉积物压实和成岩过程中生成的, 属于次生沉积构造。生物成因的沉积构造：生物活动或生长而形成的构造（原生）。二、物理成因的沉积构造（一）流动构造（1）层面构造1. 波痕2. 细流痕3. 剥离线理4. 冲刷痕5. 压刻痕（2）层理构造1. 层理
4、构造的术语2. 层理构造的类型（3）再作用面构造（二）准同生变形构造（三）暴露构造 （一）流动构造是沉积物在搬运和沉积过程中，由于介质的流动而在沉积物表面或内部形成的构造。流动构造是最重要和最常见的沉积构造。(1)层面构造在沉积岩的顶面或底面上形成的构造。如：波痕、细流痕、剥离线理、冲刷痕、压刻痕。 1. 波痕由水流、波浪或风的作用，在沉积物表面形成的波状起伏痕迹。波痕形态要素脊点（C, D）：最高点谷点(A, B)：最低点向流面：面向流动方向的缓倾斜面背流面：背向流动方向的陡倾斜面波长（L）：相邻的两个脊点之间的水平距离波高（H）：波痕的脊点与谷点之间的垂直距离波痕指数（RI）：波长与波高之
5、比（L/H）对称指数（RSI）：向流面水平投影长度与背流面水平投影长度之比（L1/L2） 波痕的内部构造及形成机理及实例前积纹层形态及其控制因素随介质能量的减弱和悬浮载荷的增加，前积纹层形态：直线型切线型凹型S型波痕的类型:波痕的大小、形态、对称性、介质类型各有不同。按介质类型分为：A.水流波痕;B.波浪波痕;C.干涉波痕和改造波痕; D.弧立波痕;E.风成波痕 A. 水流波痕（由单向水流产生）按大小，分4类：小型水流波痕、大型水流波痕、巨型水流波痕、逆行砂丘。 按波脊形态，分为56类：随水深减小和流速增大，直线形波曲形链形舌形新月形菱形。 窗体顶端窗体底端水流波痕按大小分为：大型水流波痕：波
6、长6030cm,波高为61.5m，波痕指数大于15。主要产生于中、粗粒床沙中。巨型水流波痕：波长大于30m，波高可达数米，波痕指数大于30。波脊以直线形为主，多分布在较深的浅海和大型河流中。逆行砂丘：浅水急流(Fr1)，其水面波形与底形波痕一致（属同相波），与一般波痕形成作用相反，背流面一侧侵蚀，向流面一侧进行堆积。所以实际上它是向上游方向移动的，故称为逆行沙丘。它多见于海滩、潮坪、河流环境。B、波浪波痕 是由波浪作用于床沙表面而产生的波痕，据其对称程度可分为：对称波浪波痕和不对称波浪波痕。对称波浪波痕：是由水体振荡运动形成、流体质点在表面呈园形轨道，向下变为来回运动，反复作用结果形成“人”字
7、形内部构造和对称形态。 不对称波浪波痕：是由水体运动时往复速度不同而造成的。在滨岸地区，由于水体运动受海底摩擦作用的影响，波浪向陆的速度大于向海运动的速度，故波痕形成方式和单向水流的波痕相似，内部只有一个方向的前积层。可以按直线形流水波痕的描述方法进行。 不对称浪成波痕和水流波痕的区别： 浪成波痕的波脊多出现分叉与会合的特点,水流波痕波脊则多中断并被别的脊代替；浪成波痕的波长多小于4.5cm, 波痕指数（RI） 15,浪成波痕的对称指数RSI 3.8；浪成波痕的前积纹层往往表现为成束的分枝状, 并且通过波谷延伸到相邻波痕的翼部上。C.干涉波痕和改造波痕干涉波痕：浅水区不同方向的波浪或水流，同时
8、或基本同时地联合作用形成干涉波痕。由于作用强度、方向、先后不同，形成格子状、梯状、网格状状等干涉波痕 。改造波痕：在水流及浪基面变化的情况下，先生成的波痕受到改造而形成改造波痕，如双脊波痕，削顶波痕。干涉波痕和改造波痕常出现于前滨或潮间带。D.孤立波痕：在泥质物表面上由于沙供应不足而形成的不连续底形，弧立波痕与正常波痕相似，但它们发育不全，波高较低，因此波痕指数较大，构成透镜状层理。E. 风成波痕：有直、长而平行的脊，形态不对称。L=2.525cm,H=0.51cm,RI=1070。其内部构造和水流波痕相似，但内部构造不清楚（砂为主），粗颗粒分布在波脊。发育于沙漠、海岸、干旱半干旱气候下的河流
9、等环境。A-3(waverip,单向水流波痕作用).mov “见动画”2. 细流痕由细小水流的刻蚀作用所形成的表面侵蚀痕迹。当沉积物表面暴露时，水便从沉积物中溢出，形成细水流，侵蚀而形成细流痕。细流痕具有不同的形状，如树枝状、网状。指示沉积物表面间歇短期暴露。常见于潮间带、海滩、湖滨、泛滥平原。 3. 剥离线理彼此平行的线状浅沟和低脊或颗粒弱定向排列而成。与平行层理伴生出现，即分布在平行层理的层面上，是急流环境的良好标志。分布于海滨、湖滨、三角洲平原和浊流沉积中。4. 冲刷痕水流在泥质沉积物表面冲蚀出来的痕迹称为冲刷痕，风化露头上，在其上覆砂岩层的底面以凸起的铸型保留下来。包括槽铸型（槽痕）、
10、纵向脊（沟铸型）。槽铸型：由舌状突起体组成，突起的上游一端呈浑圆状，突起稍高，向下游端变宽和变缓。大量发育于浊流环境中，是良好的古流向标志。纵向脊（沟铸型）: 由一系列平行水流方向的紧密排列的连续低脊。 5. 压刻痕水流携带的物体在松软的沉积物表面运动时所刻蚀出来的痕迹（工具痕）。可分为：沟痕(铸型)、型痕(铸型)、戳痕(铸型)、弹跳痕(铸型)。最常见的是沟痕，它是物体在沉积物表面连续刻划而形成的沟，在上覆砂岩底面保存铸型。压刻痕主要见于河流环境。 （2）层理构造层理构造定义：垂直于层面方向，由沉积物的成分、颜色、粒度等显示出来的纹理特征。1. 层理构造的术语组成层理构造的单位包括：纹层（细层
11、）、层系（单层）、层系组（层组）纹层:最小单元，其上、下被纹层面所限，一个纹层有比较均一的成分和结构，厚度1mm到数毫米,纹层断面有直线形、切线形、凹形、S形，纹层与层面的关系可以是平行的，也可是斜交的。层系：基本单元，由形状相似的纹层组合而成。层系内成分和结构也较一致或具粒序。相邻的层系被层理面（或层面）分开。层理面代表最小级别的沉积间断面。层理面可以是平行的或倾斜的，层系厚度数毫米到数米，它们是在物理条件大致不变的情形下形成的。层系组：由2个或2个以上的层系组成，相邻层组以层系组面（岩层面）为界，代表比层理面间断面时间稍长的间断面。测量地层产状的面，分层面。2. 层理的分类按成分层和结构，
12、分为简单层理和复合层理简单层理 ：由2个或2个以上成份相似的层系（层理）叠置而成。如交错层理。复合层理：由2个或2个以上成份不同,但成因上有联系的层系（层理）组成。如脉状、波状、透镜状层理。按综合因素，分为：1）交错层理2）爬升波痕层理3）递变层理4）平行层理5）水平层理6）均匀层理7）脉状、波状、透镜状层理8）砂泥互层水平层理9）韵律层理 1）层理的分类交错层理由一系列与层理面斜交的纹层组成的沉积单元，主要见于碎屑岩和颗粒碳酸盐岩中，是高能的产物。交错层理的分类：根据交错层理单位大小（即层系厚度）分为：小型交错层理: 层系厚度小于5cm大型交错层理: 层系厚度5cm1m根据交错层理单位的界面
13、分为：板状、楔状、槽状、波状交错层理。板状交错层理：层系间界面呈平面，相互平行,层系内纹层倾向相同，大致反映单向水流，垂直水流方向剖面上，似“水平层理”(粒度、能量 )。（右图a）楔状交错层理：层系间界面呈平面，但其界面之间互不平行，使层系呈楔形。平行水流方向，纹层与界面斜交，垂直于水流方向，与界面大致平行或斜交。（右图b）槽状交错层理：层系界面为曲面，上下界面之间相互平行或斜交，层理本身为一槽状，纹层平行于层系面（弯曲）。平行水流方向，纹层呈较缓弧形，倾向一致，垂直水流方向上纹层呈槽状。（右图c） 波状交错层理：层系界面呈波状，层系内的纹层可与界面相交，也可与底面大致平行的波状面。属小型交错
14、层理。确定交错层理的类型，要在三度空间进行观察和描述，因同一类型的交错层理在不同断面上反映的形态是不同的。（下图）C-1(rswave, 板状交错层理).mov “见动画”C-2(rdune, 楔状交错层理).mov“见动画”C-3(rcflow,槽状交错层理).mov“见动画”窗体顶端窗体底端2）层理的分类爬升波痕层理由向上相互叠覆的波痕组成。条件是悬浮沉积物丰富，使波痕向前迁移，并向上相互叠覆。分为：同相位爬升波痕层理和迁移爬升波痕层理。同相位的爬升层理：纵向上叠置（像叠层石），表明 迁移不明显。迁移的爬升波痕层理：纵向上斜列（叠瓦状），表明 迁移不明显。 A-3(waverip,单向水流
15、波痕作用).mov “见动画”C-4(clmbrip,爬升波痕层理).mov “见动画”3）层理的分类递变层理也叫粒序层理。以粒度递变为特征。一组递变层的厚度几厘米几十厘米。可分为正向递变层理和反向递变层理。正向递变层理：下粗上细，常见于浊流、河流、海滩、三角洲环境。又细分为两种：粒序递变层理（A）和粗尾递变层理（C）。 1）交错层理2）爬升波痕层理3）递变层理4）平行层理5）水平层理6）均匀层理7）潮汐层理（脉状、波状、透镜状层理）8）砂泥互层水平层理9）韵律层理粒序递变层理（下部不含细粒基质，牵引流成因） 粗尾递变层理，（普遍含细粒基，浊流成因） 浊积岩中递变层理洪积物（泥石流）中的递变层
16、理(上)和风暴沉积的粒序层理（口袋状构造）（下） 4）层理的分类平行层理强水流条件，相互平行的、水平的、由中粗砂、砾石组成的层理。识别标志：纹层平行、颗粒粗、伴生剥离线理，与大型交错层理共生。见于河流、海滩、浊流环境。平行层理实例1）交错层理2）爬升波痕层理3）递变层理4）平行层理5）水平层理6）均匀层理7）潮汐层理（脉状、波状、透镜状层理）8）砂泥互层水平层理9）韵律层理5）层理的分类水平层理细粒沉积物的层理类型，纹层（12mm ）彼此平行，呈水平状。是低能或静水环境的标志之一。见于湖泊、河滩、潮坪、泻湖、浅海、半深海、浊流等环境。6）层理的分类均匀层理也称块状层理，用“肉眼甚至借助仪器”也
17、辨认不出纹理的沉积物，在砂砾岩和泥质岩中都有分布。不同的成因解释有3种：快速堆积无分选的沉积，如由洪水、浊流、液化沉积物流沉积形成；安静环境中沉积，如深海泥岩；生物扰动，使原始层理被破坏。 7）层理的分类脉状、波状、透镜状层理属于复合层理，也成为潮汐层理。这三种层理常共生在一起, 是在潮汐环境中，泥、砂都有供应。 在湖滨、三角洲前缘、河流等环境中也可见到。强动能时沉积具有前积纹层的砂层，强动能时沉积了悬浮的泥层。依据砂、泥层的比例和分布的连续性，分为：脉状层理、波状层理、透镜状层理三种。脉状层理：水动力强，砂充分，泥少，泥呈脉状分布于砂的波谷中，“砂包泥”。波状层理：介于脉状与透镜状层理之间的
18、过渡类型，是在泥砂都有供应，是砂层与泥层呈交替的波状连续层。透镜状层理：与脉状层理相反，水动力较弱，砂不足，泥多，砂质透镜体被包围在泥岩之中，“泥包砂”。脉状、波状、透镜状层理实例窗体顶端窗体底端8）层理的分类砂泥互层水平层理水平的砂质层和泥质层相间出现，单层厚度数毫米至数厘米，可以等厚也可不等厚，形成动力条件比波状层理弱，见于潮汐、三角洲、湖泊等。9）层理的分类韵律层理砂泥互层的水平层理中，单层厚度小于45mm时，则为纹层状互层，称为韵律层理。可由潮汐变化，季节性变化或基它原因（气候变化、冰川纹层）等形成。灰岩与泥灰岩韵律（L-M韵律）韵律层理实例最小的旋回：季候纹泥层对，为（美国）康涅狄格州冰期湖泊沉积，每一层对代表一年，浅色为夏季，深色为冬季(3)再作用面构造指交错层理中某些层组内的一个冲蚀成因的倾斜面。在此面的上、下相邻的前积纹层具有相同的倾向。再作用面的倾向与前积纹层相同，但倾角较小，而且一般较平滑。常见于潮汐和河流环境中。 思考：再作用面与层系面的区别？再作用面的形成示意图 A-由水位变化造成的再作用面；B-与潮流的时间-速度不对称性有关的再作用面
