2023年电大《沉积学》考试复习最全面精品资料.pdf

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1、 沉积作用(Sedimentary Processes)1.物 理 作 用(Physical Processes),2.生物作用(Biological Processes),3.化 学 作 用(Chemical Processes)沉积构造(Sedimentary Structure)1.物 理构造(Physical Structure),2.生物构造(Biological Structure),3.化 学 构 造(Chemical Structure)流态（Flow Regime)弗 劳 德 常 数 Froude number(F):F =V g.d v:流速（velocity of flo

2、w）g:重力加速度（gravitational acceleration）d:水 深（depth of water）低 流 态（Lower flow regime），F1，即是一种水浅流急的流动状态，水体搬运能力大，水面波动和沉积物表面的起伏同相。底形（Bedforms)底形是水流作用在水底沉积物表面所形成的各种外形。底形与流态之间有密切的关系，随水流动态的变化，底形发生有规律的变化。大部分沉积构造（各种波痕、层理）是由于底形的迁移而形成的。低流态下，随着水流动态变强（F 值增加），底形出现的次序为：下平底（lower plane bed，没有颗粒移动)小波痕（small ripples）小波

3、痕叠加的大波痕（megaripples superimposed）大 波 痕（mega ripples）随着水流动态变强（F 值增加），波痕的脊由直线变为波状和舌形。过度流态下，底形不稳定，主要是被冲刷的大波痕。高流态下，常见的底形为上平底（upper plane bed）和逆行沙丘(antidunes）。重力流（Gravity Flow）通常称为高密度流(dense flow),在重力作用下，沉积物不稳定而移动 带动水介质运动 水介质与沉积物充分混合，进而形成富含沉积物的流体 按照沉积物的支撑机理，重力流可分为四种类型：浊流（Turbidity current）：流体内的沉积物由湍流的向上分

4、力所支撑，并使沉积物持续地悬浮于流体中。液 化 流（Liquefied flow）：沉积物颗粒间孔隙流体的向上流动而支撑沉积物。在富含液体（水）的松散沉积物中，当孔隙流体压力超过静水压力时，颗粒保持悬浮状态，就象流沙一样。颗粒流（Grain flow）：由于沉积物颗粒之间的相互碰撞作用而支撑颗粒呈悬浮状态，在重力作用下流动。碎屑流（Debris flow）:基质支撑沉积物颗粒，使砂、砾级悬浮于其中而在重力作用下进行搬运。碎屑流颗粒流液化流浊流基质力颗粒相互作用液体向上流动湍流末端浊积岩 根部浊积岩再沉积砾岩 某些滑塌浊积岩砾状泥岩 重力流类型（按颗粒支撑机理）重力流的形成与演化示意图 沉积物颗

5、粒（Sediment grains）当流体流动所产生的上举力与牵引力超过沉积物颗粒的重力和吸附力时，颗粒开始移动。在细粒沉积物中，颗粒主要受吸附力的作用；在粗粒沉积物中，颗粒主要受重力的作用。细粒沉积物中颗粒的启动速度比粗粒沉积物中颗粒的启动速度大；但细粒颗粒的沉降速度比粗颗粒的沉降速度小。沉积物颗粒侵蚀、搬运与沉积间的关系 波痕（Ripple marks）对 称 指 数（symmetry index）：向流面与背流面水平投影之比。波 痕 指 数（ripple index）：波长与波高之比。波痕内部构造（Internal structure of a ripple）:底积层（Bottomset

6、）；前积层（Foreset）；向流面纹层 波痕内部结构 波痕的分类：波痕按成因分为：水流波痕、波浪波痕、风成波痕、干涉波痕与孤立波痕；按规模可分为：小型波痕、大型波痕与巨型波痕。成因类型：羽状交错层理（Herringbone cross bedding）：相临单层内的纹层倾向相反，这种层理是潮坪环境的典型标志。点 坝（边 滩）交 错 层 理（Channel bar cross-bedding）：曲流河道内由点沙坝迁移所形成的交错层理。水 道 充 填 交 错 层 理（Channel-fill cross bedding）：小型水道充填所形成的交错层理。海滩冲刷交错层理（Beach cross b

7、edding）：由于海滩倾 斜面的迁移和冲刷所形成的，纹层倾角小，沉积物的分选、磨圆好，富含介壳碎片。沙丘交错层理（Sand dune cross bedding）：由沙丘的迁移和崩塌所成，纹层倾角大，可达 3040o。丘状交错层理（Hummocky cross bedding)：纹层向上凸，倾角很小，多见于浅海环境，属风暴成因。逆 行 沙 丘 交 错 层 理（Antidune cross bedding)：纹层倾角小，与上下岩层中其它类型层理的纹层倾向相反，多与平行层理伴生。水 流 波 痕 交 错 层 理（Current-generated cross bedding）：由于水流波痕迁移而成

8、，包括各种类型的交错层理，如大型、小型波状、槽状、板状及楔状交错层理。波 浪 波 痕 交 错 层 理（Wave-generated cross bedding）：由波浪波痕迁移而成，主要包括小型波状、槽状交错层理。遗迹（Traces）：由于动物活动在沉积物表面形成的痕迹，如 停 息 迹（resting traces）、爬行迹（crawling traces）、寻食迹（browsing traces）、足迹（foot marks）（足迹指示水上环境）等。钻孔（Borings）：生物在坚硬岩石内所形成的孔洞。潜穴（Burrow）：生物在坚硬岩石内所形成的孔洞。生物扰动构造（Bioturbation

9、 Structures）：由于生物活动所形成的变形构造。根痕（Root marks）：指示水上环境。生物生长构造（Growth structure)：如叠层石纹层 生物构造与环境关系 a:与水深关系 浅水环境：垂直潜穴和简单潜穴系统 深水环境：水平潜穴和复杂的潜穴系统 b:与颗粒大小关系 在高能环境，水动力强度大，沉积物较粗，生物与生物构造不发育。c:与沉积速率关系 在快速堆积环境中，不利于生物的繁衍，也不利于生物扰动构造的发育；在缓慢堆积环境，有利于生物扰动构造的发育和生物遗迹的保存。d：与水体含氧度关系 富氧水体中，有利于生物繁衍，生物扰动构造发育。滨 岸 带分选好沙与粉沙纯净沙与粉沙深海

10、泥侵蚀面食悬浮物动物食沉积物动物 潜穴与水深的关系 化学作用主要涉及到一些成岩现象，如溶解、沉淀等，其中大部分与沉积环境无关，但有些溶解、沉淀现象与特定的环境有关。另外，一些典型矿物也可指示沉积环境的气候及水介质性质。1、溶 解、沉 淀 现 象（Dissolution and Precipitation)膏盐矿物溶解及碳酸盐岩矿物溶解形成孔洞；矿物晶体溶解后被其他物质充填，形成假晶；上述现象多与干旱气候条件有关。2、标 型 矿 物（Index Minerals)赤铁矿（Hematite）指示氧化环境。硫化铁（Iron sulfides）指示还原或缺氧环境。粘土矿物（Clay mineral）可

11、 以 指 示 水 介 质：高 岭 石（Kaolinite）多形成于酸性水介质中；伊利石（Illite）则发育在碱性水介质中。鲕绿泥石（Chamosite）：在现代沉积物中，鲕绿泥石多出现在热带浅海中，水深不超过 60米。3、典 型 构 造（Typical Structures)鸟 眼 构 造（Birdeye structure）：发育于干旱潮坪环境。4、重矿物（Heavy Minerals)稳定类型：石榴子石、电气石和锆石 沉积相的构成 在远离物源方向，冲积扇可以划分为扇根、扇中与扇端。扇根(Fanhead or Upper fan)：泥石流沉积物，基质支撑的混杂堆积，块状构造（副砾岩）；主水

12、道沉积物，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；筛析沉积物，砂砾岩。扇中（Midfan）：辫状水道沉积物，砂砾岩，发育叠瓦状构造和不明显的递变层理、交错层理；局部片流沉积物，平行层理含砾砂岩、粉砂岩，呈透镜状。扇端（Lower fan）：水道不发育，以片流活动为主，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 扇根扇中扇端 沉积物（Sediments）：粗，分选、磨圆极差，以砾石为主，有少量的砂、粉砂，缺少化石，富含云母等不稳定矿物，有时发育副砾岩(基质支撑)。沉积构造（Structure）：块状构造为主，发育不明显的交错层理、平行层理和递变层理，粒

13、度具双峰分布。冲积扇各沉积相的沉积序列 S:弯曲度，河道长度与河谷长度之比 BP:分叉指数，单位波曲波长河道中沙坝的数目 河道类型及其流态和负载特征示意图 不同类型河道环境特征对比 曲流河的经典曲流沙坝模式 点沙坝垂直相序列 扇三角洲体系 定义（Definition）：由于冲积扇直接提供物源，在盆地边缘的水上和水下部分所形成的碎屑沉积体。近源短程河流供给；直接与冲积扇过渡；水上部分为冲积扇。扇三角洲的识别标志 A.扇三角洲通常发育在盆地陡坡带或同沉积边界断裂的下降盘；B.扇三角洲一般沿沉积盆地的短轴方向生长（即垂直盆地的长轴方向；C.重力流沉积较为普遍，近物源发育碎屑流沉积，洪水浊流和滑塌重力

14、流沉积靠近盆地内部；D.扇三角洲沉积物通常较粗，分选、磨圆较差；扇三角洲沉积物可以直接与深水泥岩和烃源岩相接 河流作用和海水作用与三角洲形态 三角洲的垂向层序 河控三角洲层序较为典型和完整，明显表现为一个反旋回序列，即向上变粗的沉积序列。下部（Lower part）：即底积层（前三角洲），由深灰色水平纹理、块状层理泥岩与粉砂岩组成，发育丰富的生物潜穴和生物扰动构造。中部（Middle part）：即前积层（三角洲前缘），主要由河口坝和远沙坝组成，此外还发育水下分支流河道与席状砂。自下而上由水平纹理、波状交错层理粉砂岩与泥岩（远沙坝沉积物）、板状交错层理砂岩、平行层理砂岩、“S”形纹层砂岩（河口

15、坝沉积物）组成 上部（Upper part）：即顶积层（三角洲平原），由分支流河道、沼泽、分支流间湾沉积组成。总体上表现为多个正旋回复合序列。沉积环境的识别标志 沉积岩石学标志：岩石类型和矿物成分：自生矿物、重矿物，反映构造状况和古气候条件 沉积结构：杂基，粒度分布特征概率累积、离散图，C-M图 沉积构造：介质动力条件和流体性质，层理与层面构造 古生物和古生态标志：确定沉积时环境、水深、盐度，生物遗迹化石资料 地球化学标志：岩石或生物介壳中的的微量元素、同位素以及有机地化资料解释环境 其它环境识别方法 剖面层序分析：综合研究岩性、粒度、沉积构造在剖面上的变化序列是环境分析最重要的方法。不同沉积

16、环境产物在剖面上的变化序列不同，河流粒度向上变细，大型交错层理和平行层理为主向上变为沙纹层理及水平波状层理，三角洲沉积恰恰相反。大陆环境的一般特征 大陆环境的沉积条件比较复杂，沉积物多样化，在时间上和空间上相变也快。沉积介质：水、大气和冰川；介质动力条件：单向流水为主，风、冰川和波浪 沉积物：碎屑岩为主，自砾岩到泥岩均有，而碳酸盐岩及其它内源岩相对较少。大陆沉积区距物源区较近，与母岩关系密切，搬运不远，故不稳定组分较多 生物化石：陆上动物、淡水动物和植物，大量植物是大陆环境所特有 沉积环境：冲积环境最常见，其次湖泊环境，再次为沼泽、沙漠、冰川环境 海洋陆源碎屑沉积环境 一般特征 介质动力条件以

17、波浪、潮汐和海流为主，水单向和振荡运动 分四种沉积环境：(1)海岸环境位于浪基面以上的陆棚最上部；(2)浅海陆棚环境浪基面到陆棚边缘，水深小于200m；(3)半深海环境大致相当于大陆坡，水深为2002500m；(4)深海(大洋盆地)环境水深超过 2500m 辫状河Braided Stream（多河道，低曲度 BP1,S1.5)网状河Anastomosing Stream（多河道，高曲度 BP1,S1.5）河流体系Fluvial System对比参数 辫状河 曲流河 网状河 河道稳定性 不稳定、游荡 较稳定、逐渐迁移、裁弯截直 稳定 河道弯曲度 低弯曲 高度弯曲 中等弯曲 河道宽深比 最大（宽而

18、浅）较小 最小（窄而深）河道坡降 最大 较小 最小 流量变化 最大 较大 较小 负载类型 底负载为主 混合负载 悬浮负载 沙坝类型 心滩发育 边滩发育 沙坝不发育 天然堤 不发育 发育 极发育 洪泛盆地 不发育 较发育 极发育（沼泽）海洋陆源碎屑沉积环境 海岸沉积环境分类 根据海岸地貌可分为无障壁海岸和有障壁海岸两大类 沿岸是否发育有障壁地形，岛屿、沙坝、介壳摊、生物礁等 有障壁海岸可划分：障壁岛及其后方的泻湖和潮坪，障壁岛外的海滩以及河口等亚环境 无障壁海岸：沿岸海底坡度较陡时会出现海滩，海底坡度很缓时出现潮坪，具有河口亚环境 海滩是波浪起主导作用，潮坪是潮汐起主导作用的海岸环境 河口为河流

19、作用较弱而潮汐作用较强的沉积环境 障壁岛由海滩沉积物加积而成 泻湖为与广海连通性很差的水体 灰泥含量颗粒含量(%)颗粒晶粒生物格架内碎屑生物颗粒鲕粒球粒石灰岩藻粒颗粒灰泥石灰岩(1颗粒石灰岩(2)颗粒石灰岩10 9025 7550 5075 2590 10内碎屑石灰岩生粒石灰岩鲕粒石灰岩球粒石灰岩藻粒石灰岩晶粒石灰岩生物格架礁石灰岩含灰泥颗粒石灰岩含灰泥内碎屑石灰岩含灰泥生粒石灰岩含灰泥鲕粒石灰岩含灰泥球粒石灰岩含灰泥藻粒石灰岩灰泥质颗粒石灰岩灰泥质内碎屑石灰岩灰泥质生粒石灰岩灰泥质鲕粒石灰岩灰泥质球粒石灰岩灰泥质藻粒石灰岩颗粒质石灰岩颗粒质灰泥石灰岩内碎屑质灰泥石灰岩生粒质灰泥石灰岩鲕粒质灰

20、泥石灰岩球粒质灰泥石灰岩藻粒质灰泥石灰岩含颗粒石灰岩含颗粒灰泥石灰岩含内碎屑灰泥石灰岩含生粒灰泥石灰岩含鲕粒灰泥石灰岩含球粒灰泥石灰岩含藻粒灰泥石灰岩无颗粒石灰岩灰泥石灰岩灰泥石灰岩灰泥石灰岩灰泥石灰岩灰泥石灰岩灰泥石灰岩 石灰岩的结构分类 灰泥石灰岩 以灰泥组分为主。沉积水动力条件很弱 常与球粒石灰岩、粉屑石灰岩共生 白云化交代结构及交代成因白云石的特点（一）白云化（交代）结构 后来的白云石晶体交代原先的各种结构组分，如交代内碎屑、鲕粒、生粒等。（二）交代成因白云石的特点 1.晶粒较粗，多在粉晶以上；2.晶形较好，多呈半自形或自形；3.晶体较污浊，有较污浊的核心，有时具环带 4.清洁的白云石

21、菱形晶体常出现在岩石的孔隙中或裂隙中 5.部分白云化石灰岩中，白云石呈斑状云斑石灰岩 碳酸盐岩岩相古地理 一、碳酸盐沉积物产生的条件 温暖、清洁的浅海海域。在现代主要分布于南北纬 30之间。生物是地史中碳酸盐沉积物最主要的来源。碳酸盐颗粒 碳酸盐骨架 碳酸盐泥（机械的、化学的、钙藻、钙质超微生物）二、碳酸盐沉积物的搬运和沉积 碳酸盐颗粒、泥 同陆源碎屑一样，可以遭受水体的搬运 和簸选。形成各种沉积构造、滑塌、重力流。1.大部分粗碳酸盐沉积物的搬运距离都不远。2.颗粒间灰泥基质的多少、颗粒的填集特点是判断水体能量的标志。3常在大面积上垂向加积，侧向加积少。潮汐相带模式 拉波特（Laporte 1967)的潮汐相带模式（1）.潮上带：蒸发作用强。白云岩、云质灰岩、叠层构造、干裂、鸟眼构造等。（2）.潮间带：潮汐作用强。颗粒灰岩、叠层石、泥晶灰岩、冲刷、干裂等。（3）.潮下带上部：浪底之上，高能，发育礁、滩。（4）.潮下带下部：浪底之下，低能，泥晶灰岩。