第二章沉积岩相和古地理

第二章沉积环境与沉积相一、沉积相的基本概念1.相(沉积相)

相是地层的沉积特征、生物特征及其所代表的沉积环境的总和。2.相变沉积相（沉积环境的岩性特征和生特物征）在横向和纵向上的变化。相变的研究是恢复古地理面貌的重要手段。3.相分析

根据地层的沉积特征和生物特征恢复沉积环境的研究过程称为相分析。相分析是地层工作重要的研究手段

4.相序在一定的条件下，相在时间上有一定规律的变化，这种变化可形成某种特有的相序列，这种序列称为相序。相序的类型很多，常见的有：海进序列海退序列火山喷发—沉积序列等5.瓦尔特相律瓦尔特最早发现了沉积相在空间及时间上的交替规律性。在海进和海退的影响下，古地理环境必然发生变化。当海陆发生空间位移时，沉积相及相的界线也发生变化，它们不论在横向还是在纵向序列上都是邻接的。即一个相区的不同沉积，在空间上是互相邻接的；而在地质剖面中它们是叠覆在一起的。海进时，同一等时范围内的沉积，由近岸至远岸，沉积物粒度由粗变细，而在纵向上，自下而上沉积物粒度亦由粗变细。海退时，横向与海进情况相似，而在纵向上，自下而上沉积物粒度亦由细变粗。瓦尔特相律必须在地层层序没有大间断的情况下应用二、主要沉积环境简介

(一)陆相沉积的主要类型1.风化壳(残积层)2.洪积扇洪积扇一般位于沟口处，是洪水期形成的特有的沉积地貌。随着距沟口距离的增加，沉积逐渐变宽，洪积扇地貌上一般呈扇形。地貌上自沟口向外微倾斜。沉积物的粒度在沟口较粗，向外逐渐变细3.河流沉积河谷内的沉积以机械沉积为主，几乎没有化学沉积。河谷内的机械沉积物颗粒较粗，多以粗沙和砾石为主，常具斜层理。心滩和江心岛：河流变宽、河底局部障碍物引起流速减少形成边滩：位于河流的凸岸河漫滩：边滩扩大而成，具二元结构图2-5河流沉积模式的地貌及其沉积物（据Allem，1964）4.湖泊的沉积作用湖泊的机械沉积作用以细沙、粉沙和泥质为主。具水平层理。碎屑以粒度和密度呈同心圆状分布。在湖口常发育三角洲。湖泊的化学沉积作用淡水湖：主要是较难溶盐类（如Fe、Mn、Al等)咸水湖：碳酸盐、硫酸盐、卤化物。沉积物以溶解度大小呈同心状分布。湖泊的生物沉积作用湖底若是一个缺氧的环境，湖中大量的低等生物死亡后，在厌氧细菌的作用下，这些生物的遗体被分解为含水很高的沥青质分散在湖泥中形成腐泥。再经过进一步的变化形成腐泥煤、油页岩、石油和天然气。5.沼泽地区的沉积作用沼泽地区的沉积作用可分为机械沉积作用、化学沉积作用和生物沉积作用三种类型。①机械沉积作用沼泽中的机械沉积物一般都较细，常为粉沙和泥质沉积。②化学沉积作用沼泽为典型的还原环境，其中的化学沉积物皆为该环境中稳定的矿物。大量硫化氢的存在常形成金属硫化物，如黄铁矿就是最常见的矿物之一。

③生物沉积作用

沼泽中生活着大量的生物，它们的遗体在沼泽还原的环境中，形成甲烷、CO2气体和泥炭，并进一步形成褐煤、烟煤。(二)海陆过渡相--河口三角洲沉积河流注入湖海时，流速突然减小，河水的搬运能力突然丧失，其中除少量极细粒的碎屑外，绝大多数碎屑均沉积在河口附近。河水中呈溶解状态的物质（粘土、Si、Al、Fe、Mn等的氧化物和氢氧化物）与湖海中的电解质作用也会凝聚出来和碎屑物质一起沉积在河口。(二)海陆过渡相--河口三角洲沉积河口沉积物在河口附近堆积时常呈近三角形，三角形的顶端指向河流，一般被称为三角洲。三角洲有以下特点：①表面平坦，微向湖海倾斜②表面沼泽广布③三角洲地区生物繁盛，常产丰富的石油和天然气④典型的三角洲具三层构造（底积、前积和顶积三角洲沉积物的特点和形成条件三角洲是河流和海洋共同形成的。沉积物为河流自大陆带来，以泥沙为主，碎屑较为单一，分选磨圆良好，反粒序。三角洲的形成必须具备以下条件：①河流带来大量泥沙②河口坡度平缓③潮汐作用较弱图2-6三角洲构造及层序（据，1976）1-水上平原沉积；2-水下平原沉积；3-前缘斜坡沉积；4-前三角洲沉积图2-1现代海洋环境分区示意图

(三)海相沉积的主要类型海洋环境可划分为滨海区、浅海区、半深海区、深海区。1.滨海带的沉积滨海带海水动荡剧烈，除了一些硬壳和钻孔生物外，其他生物不易生存。除特殊环境外化学物质很难沉积。因之以机械沉积为主。（1）滨海机械沉积以粗沙和砾为主，只在平缓的海岸地区以细纱和泥为主，又称潮坪沉积。图2-2潮坪沉积物粒度在平面上的分布（据Reineek等，1971）（2）滨海带的化学和生物沉积化学沉积只发育在滨海泻湖之中。根据水体的特征可将泻湖分为以下两种类型：淡化泻湖咸化泻湖淡化泻湖

淡化泻湖发育在气候湿润的地区。该地区降水量大于蒸发量，使流入泻湖中的淡水不断把泻湖中的海水冲淡。淡化作用在泻湖的表层开始，这时泻湖中的水常被分为两层，上部为密度小的淡水，下部为密度较大的海水。碎屑以沙砾为主；常有碳酸钙夹层，并含黄铁矿、菱铁矿；无底栖生物。淡化泻湖最终会被沉积物淤塞变为滨海沼泽和三角洲平原。咸化泻湖在干旱地区，降水少，流入泻湖中的淡水少，湖面常低于海平面，涨潮时常有海水不断补给，盐度不断提高。化学沉积与内陆的咸化湖相似，常有各种盐类：

碳酸盐、硫酸盐、卤化物只有适应咸水的生物生存，当盐度过高时仅有个别细菌可生活在其中。2.浅海带的沉积

位于滨海带与大洋之间浅海带的机械沉积浅海带的化学沉积浅海带的生物沉积图2-3两类浅海特征示意图（据P.H.赫克尔，1972）浅海带的机械沉积海水中的泥沙到达浅海时，由于随着海水的加深，流速减缓，这些碎屑会依照密度和大小依次沉积下来，这种现象叫机械分异作用。一般由海岸到海的方向逐渐变细。浅海带的化学沉积浅海带的化学沉积包括无机化学沉积和生物化学沉积两种，一般很难把他们分开，单纯的无机化学沉积很少存在，浅海带的化学沉积一般都是两者综合作用的结果。化学沉积作用形成的各种盐类依照溶解度的大小从海岸向海中依次沉积的现象叫化学沉积分异作用。它们的顺序为：Al2O3、Fe2O3、MnO2、SiO2、P2O5、CaCO3、CaSO4、NaCl、MgCl2

浅海带的生物沉积浅海生物极其繁盛，它们死后遗体的硬质部分直接堆积下来形成生物堆积。还常形成生物礁堆积。该带的大量低等生物死亡后，经过复杂的变化，可形成石油和天然气。现代5.7%的浅海地区发现了石油和天然气。3.半深海带的沉积该带为黑暗环境，水深，水压大，生物稀少。碎屑物质一般为泥质、火山喷发物和星际物质。当发生滑坡和浊流时可形成较粗的碎屑沉积，一般称为复理石沉积。该带的沉积物有含黄铁矿的兰泥和灰泥。图2-4大陆斜坡与浊流沉积（据Selley，1976）①陆棚沉积；②海底峡谷；③海底扇浊流沉积；④坡上滑塌沉积；⑤深海底远洋沉积浊流的地质作用浊流虽然分布较为局限，但其剥蚀、搬运能力较强，能把大量浅水的粗碎屑搬到大陆坡脚附近的洋盆中。浊流在运动过程中，对大陆坡形成强烈的切割作用，在大陆坡上形成许多“v”形沟槽。4.深海带的沉积深海沉积主要是各种生物软泥。如抱球虫软泥、硅藻软泥、放射虫软泥等。在深海的一些地区还发现了大量铁锰结核沉积。最近在深海的某些地段还发现了呈特殊状态的天然气沉积。各种形态的放射虫骨壳三、古气候与古地理1.反映气候条件的生物特征现代大陆表面可分为热带、温带和寒带三个气候带。并且在赤道两侧15~45°之间有两个干燥带。这种现象称为气候的水平分带。在高山地区还存在着气候的垂直分带现象。(1)气候分带对生物生态分布的影响大陆上的气候分带对生物特别是植物的生态分布有着极为明显的控制作用。古生物学中常利用植物化石的组合特征来确定气候带的特点。如在热带雨林地区，热带植物茂盛，种属繁多，木本植物茎干不具年轮。温带地区四季变化明显，茎干年轮明显。寒带地区种类稀少，植物体微小。(2)海洋生物生态在海洋生物中，成礁藻类、海绵、大型有孔虫仅分布在热带浅海地区，分布范围在35~40°之间。生物的多样性和属种总数从寒带到热带有明显的增加，同一时代的各地化石群中属种的相对丰度是确定纬度重要的参数之一。(3)干燥气候带中沉积物的特征干燥气候带的沉积以风成作用为主。风成沙的特点是成分均一，分选和磨圆好，具大型楔形交错层理。风成沉积物分布在大型干燥山间盆地的中心。在边部形成由高山溶雪间歇性水流形成的洪积扇和洪积裙。湖泊中以红层和石膏、岩盐沉积常见；没有铁、锰和铅的沉积。2.古地理图的基本概念(1)古地理图对地史时期形成的地层