第五岩相古地理剖析课件

第五章岩相古地理沉积相工作方法野外剖面观察（钻井）岩芯观察室内单井沉积相剖面分析室内井间沉积相对比室内地震相分析沉积相平面展布分析－有利储集区带预测“将今论古”的原则和比较地质学研究方法沉积环境、相基本概念沉积环境：物质沉积时的自然地理环境，在物理学上、化学上和生物学上均有别于相邻地区的一块地球表面(R.C.Selley1976)。在划分环境单位时，往往考虑的是上述三个标准中的一个或几个条件。相：古代沉积环境的物质表现，包括沉积环境和沉积特征两个方面的内容。诸如沉积岩体的几何形态、岩石学特征、古生物特征、沉积构造、古流向等均属于沉积特征方面的研究内内容。沉积环境的组成要素（条件、参数）：

1）构造条件：包括大地构造条件和所处的沉积盆地的位置。

2）自然地理条件：包括地貌单元、动植物发育情况等。3）气候条件：包括温、湿度条件等。4）沉积介质的物理条件：包括介质的类型、运动方式和动能大小。5）沉积介质的地球化学条件：包括介质的的氧化还原电位、酸碱度、含盐度等。1、沉积相（简称相）：可理解为：

“沉积环境及其在该环境中形成的沉积物（沉积岩）特征的总和”。

2、岩相：反映沉积环境的岩性特征。

3、生物相：反映沉积环境的生物学特征。现代沉积相研究的主要内容是：

研究沉积物（岩）的形成过程及发生此过程的环境。相模式

以相序递变规律为基础，以现代沉积环境和沉积物特征研究为依据，从大量的研究实例中对沉积相的发育和演化加以高度的概括，归纳出带有普遍意义的沉积相的空间组合形式。相模式可作为立体图、平面图、剖面图、相序图和表格等形式来表示。在沉积相的研究中，相模式可起到标准、指南、预测和解释的作用。

沉积相分析和岩相古地理各种条件分析中必须遵循一些法则。基本原理相序递变法则沉降补偿原理地层等时旋回对比法则在一连续地层剖面中出现的沉积相排列称为相序瓦尔特相律示意图

相序递变有两种基本类型：

由于海平面上升(或海进)所形成的退积型相层序，相剖面自下而上由陆相—海陆过渡过相—海相叠覆组成。

由于海平面下降(或海退)所形成的进积型相层序，相剖面自下而上由海相—海陆过渡过相—陆相叠覆组成。

沉积盆地的沉降和补偿可概括为下述四种情况。沉降—补偿原理快速沉降、快速补偿快速沉降、缓慢补偿缓慢沉降、快速补偿沉降—补偿原理缓慢沉降、缓慢补偿沉积相判别标志颜色岩矿标志粒度概率图C-M图沉积构造古生物特征地化特征测井相地震相砂体位置和特征相层序类型相带组合及上下层接触关系常见沉积环境识别标志及分析1、岩石学标志分析：岩石类型及矿物组合沉积构造沉积岩结构2、古生物与古生态标志3、地球化学标志4、相序递变（沉积层序变化）

相序递变（相序）：沉积相特征在时间上和空间上发展变化的有序性。

相序递变律：

“只有那些没有间断的，现在能看到的相邻的相和相区，才能重叠在一起。”

它是相分析应遵循的原则。

5、砂体分布及形态标志其它沉积环境识别标志及分析

测井曲线及地震相标志区域背景、构造背景分析第一节相标志——一、岩性标志岩性标志颜色岩石类型自生矿物碎屑颗粒的结构填隙物的类型阴极发光原生沉积构造岩性组合及其韵律电测曲线地震信息第一节相标志——一、岩性标志1、颜色——粘土岩颜色分区图颜色是沉积岩最直观、最醒目的标志。按成因可分为继承色、自生色和次生色。继承色：主要取决于碎屑颗粒颜色——碎屑岩继承的母岩的颜色自生色：决定于沉积物沉积及早期成岩过程中自生矿物的颜色继承色和自生色是碎屑岩的原生色，可判断沉积环境红色、黄色反映氧化环境；绿色反映半氧化环境；灰色、黑色反映还原环境。次生色：后生作用阶段或风化作用阶段碎屑岩原生组分发生次生变化，由新生成的次生矿物造成的颜色

——不能作为相标志。第一节相标志——一、岩性标志2、岩石类型——岩石类型图与陆源碎屑岩共生的碳酸盐岩、硅岩、蒸发岩、红色岩层具有一定的指向性特定环境中形成的岩石（如浊积岩等）具有良好的指相性。第一节相标志——一、岩性标志第一节相标志——一、岩性标志3、自生矿物（沉积、同生、成岩）鮞绿泥石（暖、浅）、海绿石（冷、深）自生磷灰石、锰结核与隐晶质胶磷矿——海相黄铁矿——深水还原环境高岭石（陆）、伊利石、蒙皂石（海）大量锰结核主要分布在深海和开放大洋洋底环境第一节相标志——一、岩性标志第一节相标志——一、岩性标志

4、碎屑颗粒结构粒度参数

判别函数粒度概率特征（累积曲线）

C-M图颗粒的形态和圆度颗粒定向支撑结构颗粒表面特征第一节相标志——一、岩性标志

碎屑颗粒结构之粒度参数第一节相标志——一、岩性标志

碎屑颗粒结构之粒度参数概率图一段式以悬浮总体为主，斜率低简单二段式悬浮总体和单个跳跃总体有时有过渡区具冲刷－回流分界点的二段式悬浮总体和具冲刷－回流分界点的两个跳跃次总体三段式悬浮总体－跳跃总体－滚动总体第一节相标志——一、岩性标志

碎屑颗粒结构之粒度参数第一节相标志——一、岩性标志

碎屑颗粒结构之粒度参数第一节相标志——一、岩性标志

碎屑颗粒结构之粒度参数第一节相标志——一、岩性标志

碎屑颗粒结构之沉积环境与粒度概率特征

特征

种类跳跃组分（A）悬浮组分（B）滚动组分（C）主要特征百分含量(%)分选C.T.(φ)F.T.(φ)百分含量(%)分选A.B.混合F.T.(φ)百分含量(%)分选C.T.(φ)A.C.混合风成砂丘97～98很好1.2～2.03.0～4.01～3中等中等4.0～＞4.50～2差1.0～0少跳跃组分含量较高,分选极好海滩50～99很好0.5～2.03.0～4.250～10中好少3.5～＞4.50～50中－1.0～无极限中等跳跃组分含量高,分为二段直线波浪带浅海35～90好很好2.0～3.03.0～4.55～70中等差多3.75～＞4.50～10差0～无极限少三种组分都有,三段直线,以跳跃组分为主河流(河床)65～98中－1.5～－1.02.75～3.52～3.5差少＞4.5变化差无极限少单一悬浮组分天然堤0～30中2.0～1.02.0～3.560～100差多＞4.50～5

无常只有悬浮组分,层内有递变现象浊流0～70中差1.0～2.50～3.530～100差多＞4.50～40中差无极限多

第一节相标志——一、岩性标志

碎屑颗粒结构之粒度参数第一节相标志——一、岩性标志

碎屑颗粒结构之粒度参数

牵引流重力流总体形态具N－O－P－Q－R－S段的“S”形点群平行于C＝M基线具体特征NO段：滚动颗粒OP段：滚动颗粒与悬浮颗粒混合PQ段：悬浮颗粒为主QR段：递变悬浮沉积为主RS段：均匀悬浮沉积为主点群平均线与C＝M基线距离为Im；Im愈小，反映颗粒分选越好；冲积扇Im>>远岸和滑塌湖底扇第一节相标志——一、岩性标志

碎屑颗粒结构之颗粒定向第一节相标志——一、岩性标志

碎屑颗粒结构之支撑结构结构组分胶结物类型胶结类型支撑类型碎屑颗粒填隙物泥质胶结化学胶结基底式孔隙式接触式镶嵌式杂基支撑颗粒支撑超孔隙压力支撑湍流支撑胶结物杂基第一节相标志——一、岩性标志

碎屑颗粒结构颗粒之表面结构冰川砂：平行擦痕、丁字痕、贝壳状断口风成砂：风棱石；磨圆度好，弱凸起的脊梁滨海石英砂：高能急流——V形刻痕低能缓流——雁行凹形刻痕成岩作用：压实、溶蚀第一节相标志——一、岩性标志

5、阴极发光判断母岩类型及古沉积环境辨别石英岩质岩屑

紫色——岩浆岩

棕色——变质岩

不发光——沉积岩对成岩交代作用定量评价研究石英形成温度并推断沉积后的地质历史第一节相标志——一、岩性标志

6、原生沉积构造沉积构造层理交错层理分类沉积环境与层理关系波痕准同生变形构造结核生物成因构造其它表面构造第一节相标志——一、岩性标志

原生沉积构造层理确定地层顶底，划分对比地层，恢复地层产状交错层理可确定古水流方向、强度和水深推断沉积环境波痕波痕类型——岩石的形成条件不对称波痕——介质的流动方向浪成波痕——地层的顶底海、湖波痕——平行于滨岸线泥裂、雨痕、晶痕——干旱槽模、沟模、锥模——浊积相渠模、钵模、截切——风暴沉积冲刷—充填——河道沉积主要层理类型第一节相标志——一、岩性标志

原生沉积构造第一节相标志——一、岩性标志

原生沉积构造沉积环境水流层理特征水流层理方向网状河冲积层槽形层理,呈大倾角伸展单向大型的，分散的（90°）一般指向古斜坡下方，向着砂体延伸方向蛇曲河点砂坝槽形层理,底部高角度,顶端低角度或板状单向、严格分散状（180°）一般指向古斜坡下方，向着蛇曲河砂体排列方向风成砂丘板状、高角度（30°）,特别密集,倾角在底部变缓单向少量分散状(180°）,与古斜坡无关,垂直砂体延长方向三角洲分流河道槽形、板状,底部高角度,中等伸展单向中等分散,向着海的方向,沿着砂体延长方向分流河口砂坝板状、中等角度（＞10°）.顶端高角度,中等伸展单向、放射状,向着海的方向，但受海岸流的影响沿砂体延长方向（呈舌状）河口湾和潮汐水道板状、低角度（10°）,底部高角度,顶部低角度双向（180°）或点状分布,垂直海岸线,沿砂体延伸方向海滩和砂坝板状,低角度向海的一侧（＜10°＝,高角度向泻湖的一侧（＞20°）

单向、也可能为双向，通常朝古斜坡下方，但也可能反向，垂直砂体延伸方向浅海陆棚砂板状，特定的低角度较普遍多向或杂乱无章浊流沉积板状或不存在,特定的低角度较普遍实际上很少观察到单向也可能为双向,指向古斜坡下方沿砂体延长方向第一节相标志——一、岩性标志

原生沉积构造第一节相标志——一、岩性标志

原生沉积构造第一节相标志——一、岩性标志

原生沉积构造第一节相标志——一、岩性标志

相层序沉积剖面上各种成因标志有规律地重复出现——沉积作用的韵律性或旋回性。相层序第一节相标志——一、岩性标志

7、电测曲线第一节相标志——一、岩性标志

电测曲线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，也可以用于相分析方面。用高分辨率的倾角测井和反映沉积构造的处理方法所得到的倾角矢量图可划分砂岩中的层理构造。第一节相标志——一、岩性标志

测井曲线地层倾角矢量图（diparrowplot）红：倾向相对一致，倾角随深度增加而增加——断层、不整合面、砂坝、河道沉积、礁附近……蓝：倾向相对一致，倾角随深度增加而减小，断层、不整合及水流层理……绿：倾角大小和方向基本一致，反映构造倾角，其某一深度的突然变化为角度不整合……沉积背景地震相名称地震相外形地震相内部结构顶底关系横向关系其它地震信息沉积相解释顶底陡岸环境斜方形地震相斜方形各种杂乱/空白削截/平行不清晰的上超向凹中变为席状地震相振幅多变，层速度较高冲积扇、水下扇等，砂砾岩为主丘状地震相陡丘状陡丘形杂乱/空白为主常见上超多变向两侧尖灭顶界同相轴凸凹不平，倾角大水下塌积锥缓丘状缓丘形杂乱/空白为主常见上超多变向两侧尖灭顶界同相轴平缓光滑冲积扇洪积锥缓坡及沿岸齿状披盖地震相不规则饼状不规则叠瓦、杂乱与上下反射呈一定角度相变向凹中变为席状地震相振幅强，低频，不连续角砾岩、砾岩、斜坡席状披盖地震相无特异外形平行结构平行或亚平行层层上超上超尖灭向凹中渐变中等振幅为主，连续性较好砂泥岩互层席状强振幅地震相无特异外形平行或亚平行平行平行向两侧振幅变弱振幅强，连续性好，层速度高生物滩等生物化学岩层三角洲高斜交地震相厚楔形,丘状斜交反射，倾角陡顶超明显下超清楚楔形指向凹中尖灭中振幅,较连续,幅度大，频率高，层速度高陡侧偏砂三角洲低斜交地震相长楔形斜交倾角缓顶超明显底超清楚楔形指向凹中弱振幅背景中突出几个强反射凹陷长轴方向的偏泥三角洲迭瓦状地震相尖楔形迭瓦状顶超较明显底超较清楚楔形指向凹中中振幅,连续性较好，频率相对较高缓坡浅水三角洲深湖席状强振幅空白地震相无特异外形空白不清不清;渐变

大套泥岩席状强振幅地震相无特异外形平行平行平行渐变振幅强，连续性好砂泥岩互层稳定分布叠瓦状地震相楔形叠瓦顶超底超向两侧变为平行反射振幅中等浊积透镜状地震相透镜形空白/其它渐变渐变两侧尖灭一般不甚清楚浊积砂盐湖席状强振幅地震相

平行或亚平行整合/不整合一般整合两侧渐变连续性好，层速度高盐膏类地层与砂泥岩互层第一节相标志——一、岩性标志

8、地震信息地震信息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（如地震反射的振幅、连续性、反射强度等）。

地震相在某些情况下并不相当或不完全相当第一节相标志——一、岩性标志

层序地层学层序顶、底以不整合或与这些不整合可对比的整合为界的、成因上有联系的一套地层。低水位体系域海进体系域高水位体系域陆架边缘体系域海进体系域高水位体系域Ⅰ型层序Ⅱ型层序第一节相标志——二、古生物标志指示盐度——反映沉积环境软体动物——瓣腮（双壳）类、腹足类有孔虫介形虫（叶肢介、昆虫——陆相）藻类

硅藻、颗石藻、轮藻孢子花粉生物成因构造

第一节相标志——二、古生物标志

确定古盐度的古生物标志

第一节相标志——二、古生物标志

介形虫化石组合

淡水湖泊相内陆盐湖相泻湖相河口淡化海相河口湾相内海陆棚相外陆棚相大陆斜坡相玻璃介丽星介土星介沼泽拟星介湖花介土星介中华丽花介洁面介弯贝介陈氏介新单角介玻璃介等陆相中华丽花介等海相豆艳花介耳形介拟博斯凯介库土曼介穆赛介小花形介翼花介戳花介鱼尾介克利特介棘艳花介第一节相标志——二、古生物标志

藻类化石组合

叠层石的形态与水动力条件有关第一节相标志——二、古生物标志

藻类化石第一节相标志——二、古生物标志

藻类化石第一节相标志——二、古生物标志

孢粉组合第一节相标志——二、古生物标志

生物成因的沉积构造

生物遗迹生物扰动构造生物生成构造：藻叠层石植物根迹足迹爬迹停息迹潜穴钻孔简单管状潜穴U形潜穴Y形潜穴水平潜穴

潜穴系统第一节相标志——二、古生物标志

遗迹相模式第一节相标志——二、古生物标志

遗迹相模式斯戈阳迹(Scoyenia)相滨海(潮汐带)以上的非海相沉积地带，多为红层；系陆生脊椎动物脚印。针管迹(Skolithos)相滨海潮间带，温度、盐度变化大，波浪或潮汐作用强烈，多垂直或“U”形潜穴，潜穴深(比浅海地区的潜穴深三倍)。舌形菌迹(Glossifungites)相滨海沿岸侵蚀地区，多为古海岸侵蚀面，仅有钻孔和洞穴。克鲁兹迹(Cruziana)相浅海内缘，有波浪影响，环境较滨海稳定。栖息痕迹和爬行觅食痕迹，潜穴较浅，倾斜或近水平。螺旋潜迹(Zoophycus)相在浅海外缘或迅速沉积的浅海环境中,觅食构造和潜穴系统痕迹。类沙蚕迹(Nereifes)相半深海和深海区。网状、螺旋状、弯曲状、树枝状等表层啮食痕迹。第一节相标志——二、古生物标志遗迹化石类型第一节相标志——二、古生物标志遗迹化石类型第一节相标志——二、古生物标志第一节相标志——二、古生物标志第一节相标志——三、地球化学标志微量元素

硼、Sr/Ba、Sr/Ca、Th/U、Mn/Fe、Fe黄铁矿/C有机稳定同位素

δ18O/δ16O、δ13C/δ12C、δ34S/δ32S有机组分

植烷——陆相姥胶烷——海相第一节相标志——三、地球化学标志

判断古盐度的微量元素法与同位素法微量元素和同位素标志淡水（湖泊、河流）海水超盐度B微量200~300ppm（半咸水）300~400ppm>400ppmSr/Ba<1>1

Sr/Ca低高

Mn/Fe低高

Fe黄铁矿/C有机0.03~0.060.5~0.8

B2O3<0.025%0.025~0.035%（半咸水）>0.035%

13C-15‰-10~1‰（半咸水）-5‰~5‰

δ13C/12C低高

Z=2.048*(δ13C+50)+0.498*(δ18O+50)<120>120

δ34S/32S变化大稳定

第一节相标志——三、地球化学标志第二节剖面相分析通过对沉积剖面岩性、古生物及地球化学等相标志的研究，恢复地质时期沉积环境及其演变规律第二节剖面相分析标准相模式四个方面作用（Walker，1976）：

1.比较——标准

2.进一步观察——提纲和指南

3.新的研究地区——预测

4.环境或系统的水动力学解释——基础相模式图——相层序、平面图、剖面图、立体图某一地区的研究结果——地区性相模式。第二节剖面相分析第二节剖面相分析——

相分析流程维谢尔（G.S.Visher,1972）建立的流程表（P226）要特别重视沉积层序深刻理解标准相模式注重宏观观察具体研究对象与标准相模式仔细、反复对比局部地区的证据＋相模式的指导↓局部地区的相模式第二节剖面相分析单剖面相分析——岩相柱状剖面图

判定剖面中各组、段、亚段、层的相类型剖面对比相分析——同一时期，不同地区沉积相的变化

定时、穿时、相变

层序地层学原理平面剖面相分析——

运用相剖面研究区域岩相古地理

——古构造特征、岩相古地理特征、生储条件第二节剖面相分析第二节剖面相分析第二节剖面相分析环境组(一级)

环境(二级)大陆环境组（陆相）残积带环境（相）坡积带环境（相）沙漠环境（相）冰川环境（相）冲积扇环境（相）河流环境（相）湖泊环境（相）沼泽环境（相）海陆过渡环境组（海陆过渡相）三角洲环境（相）滨岸环境（相）潮坪环境（相）障壁岛环境（相）海洋环境组（海相）浅海陆棚环境组半深海环境（相）深海环境（相）生物礁环境（相）第三节沉积环境及沉积相的类型1、沉积环境分类：

按自然地理单元划分的沉积环境

2、沉积相划分：

1）可按沉积环境划分，且有级别之分：

一级相---相组如大陆相组；

二级相----相如海陆过渡相组三角洲相

三级相----亚相如海陆过渡相组三角洲相三角洲平原亚相；四级相----微相如大陆相组河流相河漫滩亚相河漫沼泽微相

2）沉积相还可按岩性划分之后，再按沉积环境划分：

陆源碎屑岩相碳酸盐岩相第三节沉积环境及沉积相的类型3、恢复重建古代沉积环境的方法

沉积相模式的概念：演化和分布规律的总结。可理解为：沉积环境中各种沉积特征（相特征）的全面总结。

沉积相模式的建立依据：

相律（相序递变律）为基础，现代沉积为依据，经大量的现代与古代研究的实例中对沉积相的发展和演变加以高度规律性的概括与比较，得出的沉积相在空间上的空间组合形式。

“只有那些没有间断的各沉积环境或相在空间上（三度空间）的，现在能看到的相邻的相和相区，才能重叠在一起。”

它是相分析应遵循的原则。在一连续地层剖面中出现的沉积相排列称为相序瓦尔特

以上工作由点---面，得出一个地区不同时代古环境的分布或沉积相的分布（以图件和文字表示）。反映一个地区某一时期古地理面貌和沉积物分布的一种图件称为岩相古地理图或沉积相图

沉积相模式在古代沉积环境识别上（沉积相研究）的应用思路：

记住相模式--实际观察、分析相标志等---与相模式进行比较---沉积环境--应用于实际（预测沙体和布井等）第四节岩相古地理条件分析沉积物来源分析砂砾岩组构特征及分布碎屑重矿物组合及其分布：ZTR指数物源综合分析

母岩性质物源方向及母岩区位置物源类型（主、次、推测）第四节岩相古地理条件分析第四节岩相古地理条件分析古水动力条件分析定向构造结构及成分变化孢粉资料厚度变化编制水流体系图第四节岩相古地理条件分析第四节岩相古地理条件分析水体深度及古地形分析沉积物分布规律岩石构造特征古生物和遗迹化石地层厚度变化地层接触关系古地形与相特征第四节岩相古地理条件分析第四节岩相古地理条件分析古气候条件分析岩性特征古生物及古生态稳定同位素古地磁法第四节岩相古地理条件分析第四节岩相古地理条件分析第四节岩相古地理条件分析第四节岩相古地理条件分析水介质物化条件分析还原程度酸碱度古盐度第三节岩相古地理条件分析岩相古地理条件的基本控制因素地壳活动＋全球性古气候周期性变化第三节岩相古地理条件分析第三节岩相古地理条件分析碎屑盆地岩相古地理图的编制基础资料的收集和整理制图单位的划分和比例尺的确定（大比例尺：>1/50万）主要基础图件综合柱状剖面图粒度分布曲线图地层厚度图、砂岩厚度图、砂泥比图、泥岩颜色图重矿物图岩石类型图电测曲线划相图砂体几何形态图第四节岩相古地理条件分析——基础图件第三节岩相古地理条件分析——基础图件第三节岩相古地理条件分析——基础图件第三节岩相古地理条件分析——基础图件第四节岩相古地理条件分析——沉积相图第五节沉积相的综合判断一、根据海（湖）平面判断陆上或水下沉积体1.海（湖）平面以上：河流、冲积扇、（扇）三角洲平原亚相；

2.海（湖）平面以下：水下冲积扇、（陡岸/缓坡）湖底扇、浊积扇、（扇）三角洲前缘亚相、前（扇）三角洲亚相。二、根据水位线判断各类沉积体1.特大高潮线附近，平均高潮线以上：冲积扇

2.特大高潮线以下，波基面以上：（扇）三角洲、水下冲积扇

3.波基面以下：深水浊积岩（各种成因、各种位置的湖底扇、沟道浊积岩）第五节沉积相的综合判断S(L)B——海(湖)平面；WB——波基面；AF——冲积扇；FD——扇三角洲；SAF——水下冲积扇；Tfa——陡坡湖底扇；TFb——海底扇；TFs——缓坡湖底扇；D——三角洲第五节沉积相的综合判断沉积扇型式与海平面升降和波基面位置之间的相互关系AF——冲积扇；FD——扇三角洲；D——三角洲；SAF——水下冲积扇；TF——浊积扇；XHTL——特大高潮线；MHTL——平均高潮线；MSB——