沉积岩与沉积相：第五章沉积相的概念及研究方法

1、第五章 沉积相的概念及研究方法第一节 沉积相的概念及分类第二节 沉积相的识别标志第三节 沉积相的研究方法第一节 沉积相的概念及分类一、 沉积环境、沉积相、沉积模式 二、岩性相、岩性相组合 三、成因单位及沉积体系 四、“相序”定律 五、不同概念间相互关系六、沉积相的分类第一节 沉积相的概念及分类一、 沉积环境、沉积相、沉积模式1 沉积环境(sedimentary environment)：是在物理上、化学上和生物上不同于相邻地区的一块地球表面。它是以沉积为主的自然地理单元。按地质营力分大陆、海洋和过渡环境等。 2 沉积相 (sedimentary facies)：沉积环境及在该环境下形成的沉积物

2、(岩)特征的综合；沉积环境的产物或物质表现；沉积物(岩)所反映的形成环境 。 3 沉积模式(depositional models)或称相模式(facies models)：是指沉积相空间组合，它是在综合古代和现代沉积相特征基础上，结合模拟实验结果，对沉积相特征的高度概括。沉积模式可以是具有广泛代表性，也可以是地方性的。 第一节 沉积相的概念及分类相模式的作用必须起到作为对比标准的作用；必须起到进一步观察的提纲和指南的作用； 必须起到对新区地质环境的预测的作用； 必须起到水动力学解释的基础作用。 二、岩性相、岩性相组合第一节 沉积相的概念及分类岩性相(lithofacies)：是具有相同结构、

3、构造、颜色及生物特征的相对均一的岩石单位(Mia11, 1978)。是在同一水动力条件下形成的产物。如交错层理粗砂岩相。由于岩性相的成因具有多解性，因此在成因解释时往往以岩性相组合为对象。 岩性相组合(lithofacies association)：是一系列相对整合的具有成因联系的岩性相序列，具有相对确定的成因意义。 三、成因单位及沉积体系 第一节 沉积相的概念及分类成因单位(genetic unit)：是相对稳定或统一的沉积过程中形成的岩石单位(Siemers,1981)。它代表了一次沉积事件和单一的沉积演化过程。如单的浊流层序。 沉积体系(depositional system)：是成因

4、上被沉积环境和沉积过程联系起来的在同一物源控制下的有成因联系的岩性相的三维组合(Walker et al, 1992)。 四、“相序”定律第一节 沉积相的概念及分类只有现在看得到而彼此相邻的相或相区，才能在垂向上依次重叠而无间断 。沃尔索相律（Walther, 1894）五、不同概念间相互关系“相”，是使用最为广泛，并有多种理解。实际上，我国石油行业对沉积相有着较为统一的理解，形成了一套由“相”这个高级别概念统领的一套系统的概念体系，如河流相可划分出河道、堤岸、河漫和牛轭湖等亚相，在不同亚相进一步划分微相。这种对相的理解与国外普遍倡导的沉积体系是近于等同。 成因单位是沉积体系的基本组成单位，很

5、大程度上成因单位、岩性相组合和微相是近等的概念。岩性相组合是构成相的基本要素，一个相可由多个岩性相要素构成。岩性相与相不是同意语。 第一节 沉积相的概念及分类六、沉积相的分类第二节 沉积相的识别标志一、岩性标志 二、地球物理标志 三、古生物和古生态标志 四、地球化学标志 第二节 沉积相的识别标志一、岩性标志 1 颜色： 继承色：主要决定于陆源碎屑颗粒的颜色，一般不反映沉积环境。自生色：主要决定于岩石中含铁自生矿物及有机质的种类及数量，粘土岩、化学岩和生物化学岩的自生色对古水介质的物理化学条件有良好的反映，是良好的地球化学指标也是良好的划相标志。次生色：是在后生作用阶段或风化过程中，岩石的原生组

6、分发生次生变化所引起的，不能反映沉积条件， 第二节 沉积相的识别标志1 颜色灰色及黑色：含有机质或分散状黄铁矿，与还原环境有关；红色、褐红色、黄色：与高价铁的氧化物或氢氧化物有关，代表强氧化环境；绿色：与低价铁的硅酸盐矿物如海绿石、鲕绿泥石有关，代表弱氧化弱还原介质条件。一、岩性标志第二节 沉积相的识别标志一、岩性标志 2 岩石类型、自生矿物和重矿物组合： 岩石类型及其组合：不同大类、类及亚类的沉积岩均具一定的沉积相指示作用。不稳定矿物含量高，代表近源快速堆积的环境；成分成熟度高，代表搬运距离长，水动力条件相对较强。自生矿物及其组合：原生沉淀的自生矿物可指示沉积环境，如鲕绿泥石和海绿石不仅可以

7、指示海洋环境，而且可以判别水深和温度。鲕绿泥石产于热带地区水深9-150m的浅海中，称为“暖水矿物”。海绿石则在30-750m深的海洋中比较丰富，称为“冷水矿物”。它在温带海域中，出现在水较浅的地带。 重矿物组合：重矿物可指示来源区母岩的性质。岩石类型组合除了在一定程度上可以指示环境外，还可反映沉积盆地的构造状况和古气候条件。 第二节 沉积相的识别标志一、岩性标志 3 沉积岩的结构 ： 粒度、分选、磨圆、杂基等岩石结构特征具有重要的沉积相指示意义。如：结构成熟度高，代表搬运距离长，水动力条件较强。杂基含量可指示流体性质。但应用得更为广泛的是粒度分布特征。用粒度分析资料来解释沉积环境的方法很多，

8、常用的有概率累积曲线、粒度参数离散图、C-M图及判别分析、因子分析等。 第二节 沉积相的识别标志一、岩性标志 4 沉积构造 ： 沉积构造不仅能指示介质动力条件和流体性质，而且还能提供古流向资料。由于不同的自然地理环境可具有相同或类似的介质动力条件，因此根据沉积构造进行环境解释时，必须采用构造序列结合其它标志综合分析，切忌用单一构造确定环境。沉积构造中最有意义的是各类层理和层面构造。 第二节 沉积相的识别标志一、岩性标志 5 沉积序列 ： 垂向沉积序列通常简称沉积序列。是指几种成因上有联系的沉积相或沉积环境在垂向剖面中的相互组合关系。有时单纯研究岩石的成分、结构、构造特征，并不能明确揭示沉积环境

9、特征。如具交错层理的砂岩。可以形成在曲流河或辫状河中，也可形成于三角洲、潮道以及陆棚地区。解释环境的关键是从时间和空间关系方面分析所有的沉积序列，也就是说，从它们所出现的序列位置关系区别沉积环境则更为可靠。 第二节 沉积相的识别标志二、地球物理标志 1 测井曲线 ： 钻井剖面的相分析中，尤其无芯井段剖面相分析中用各种电测曲线就成为主要手段。电测曲线的幅度及形态特征是地下岩性特征及其组合的反映，不仅能作为地层划分和对比的标志，也可用于剖面相分析。相分析中首先对取芯井进行相、亚相和微相研究，进而与电测曲线对比，建立典型垂向正演层序模式，并以此模式用于无芯剖面相分析。其次在平面上经大量对比后，建立曲

10、线形态分区，以获得相带分布及砂岩体形态特征 。第二节 沉积相的识别标志二、地球物理标志2 地震信息 ： 和测井曲线一样，地震信息也逐渐成为划相的重要手段。特别是在勘探初期探井少或无探井的情况，而且近几年来发展很快，正由二维地震信息过渡向三维地震信息的应用。通俗地讲，地震相是沉积相在地震记录上的反映。地震相划分主要根据地震反射参数，如反射的振幅、连续性、反射丰度等。同时也要考虑几何参数，如地震相的形态及其内部结构等。一种地震参数在不同相带中常有不同或相似的特征。但在某一特定相带中，某种地震参数却显得特别突出，很易被人们发现，成为识别某种类型相带的标志，即地震相标志。因此，地震相标志对无探井或探井

11、少的地区进行相对比分析可起着重要作用。 29-4 工区任意线1S3m-L+TS3m-HT0:2.52.75sH:33003600m第二节 沉积相的识别标志三、古生物和古生态标志 古生物繁衍、生存、消亡和生长状态无不受沉积环境制约，因此，古生物或古生物组合和古生态资料不仅在确定沉积时的自然地理环境最有效，而且还可指标沉积时的水深、盐度和浊度。近年来不仅重视遗体化石，而且在用遗迹化石资料来解释沉积环境方面取得了很大进展。 第二节 沉积相的识别标志四、地球化学标志 1 微量元素： ： (1)Rb/K比值，正常海相粘土岩中Rb/K比值平均为0.006，微咸水粘土岩中平均为0.0004。 (2)B/Ga

12、比值，海相粘土岩中BGa比值大多在4.5以上，而淡水粘土岩中B/Ga比值为2-3左右。 (3)Sr/Ba比值，随盐度增高而增大，其比值1者为海洋沉积物，1者为陆地沉积物。 (4)海洋沉积物中B、Cr、Cu、Ga、Ni、V等含量均较淡水沉积物中高。 第二节 沉积相的识别标志四、地球化学标志2 稳定同位素 ： 碳氧的同位素的数值变化也能作为环境的标志。通过沉积物中的CaCO3测定其中的O18和C13判断沉积物的形成条件。浅海海水中沉淀的CaCO3，1324左右。淡水灰岩的O12和13均偏向负值，C12变化在218之间，O18大多为之间，部分为0左右，蒸发成因白云岩的O18在之间，C13在之间(据Minlliman，1974)。若有有机质参加，13呈较高的负值为2530，土壤中的13也有相似高负值。盐度、浊度的变化及生物作用者有可能影响O18、13作环境标志时，必须考虑和排除其它因素的影响，这一标志对确定海洋沉积相较为显著，而对确定陆相碎屑沉积相正在探讨。 第三节 沉积相的研究方法点、线、面、体整体研究，将