沉积相及微相划分.ppt
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1、沉积相及微相划分2015年3月21日河流相、冲积扇相、三角洲相、扇三角洲相目前比较普遍的认识是沉积相应包含沉积环境和沉积特征这两方面的内容,把沉积相理解为沉积环境及在该环境中形成的沉积岩(物)特征的总和。沉积环境是沉积岩特征的决定因素,沉积岩特征是沉积环境的物质表现。沉积岩特征包括:岩性特征(岩石的颜色、物质成分、结构、构造、岩石类型及组合)、古生物特征(生物的种属和生态)以及地球化学特征。此处涉及另外一个概念,岩相(lithofacies),一定沉积环境中形成的岩石或岩相组合,因此,岩相是构成沉积相的主要组成部分。沉积相沉积相(sedimentary facies)的概念的概念相序递变规律(
2、Walther 相律)1 相序定律:只有那些没有间断的,现在能看到的相互邻接的相和相区,才能重叠在一起”,或者说,只有在横向上成因相近且紧密相邻而发育着的相,才能在垂向上依次叠覆出现而没有间断。2.相模式(Sedimenary facies model)以相序递变规律为基础,以现代沉积环境和沉积物特征的研究为依据,从大量的研究实例中,对沉积相的发育的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。是某种沉积环境中 各种沉积特征的全面概括。沃尔索相律示意图沃尔索相律示意图沉积相的分类沉积相的分类按沉积环境可以划分为三个相组陆相组、海相组和海陆过渡相组。然后根据次级环境和沉积物特征划
3、分相、亚相、微相。相 组 I.陆相组II.海相组III.海陆过渡相组相1.残积相2.坡积坠积相3.山麓洪积相4.河流相5.湖泊相6.沼泽相7.砂漠相8.冰川相1.滨岸相2.浅海陆棚相3.半深海相4.深海相1.三角洲相2.泻湖相3.障壁岛相4.潮坪相河口湾相河流相河流相河流相河流相河流类型:河流类型:平直河、曲流河、辫状河和网状河1、曲流河:发育于河流的中、下游,地势平坦地区;曲流河特点:1)河道较稳定,天然堤发育;2)河道深、弯、坡降小;3)水流缓、水量变化小;4)心滩不发育,边滩、漫滩发育。辫状河特点:1)河道迁移迅速,稳定性差,时而分叉,时而合并;2)河道浅、宽、直、坡降大,水流急、水量变
4、化大,沉积物粗、砾砂含量高;3)载荷量大;4)心滩发育、边滩、漫滩、堤岸、决口扇等不发育。河流相河流相2、辫状河:发育于河流的中、上游的冲积平原靠山麓带;冲积扇中部;扇三角洲平原。辫状河沉积模式图河流相河流相河流相沉积的一般特征 1、岩石组合1)河流沉积由砾、砂、粉砂和粘土等各类碎屑沉积物组成。2)上游偏粗,下游偏细。砾石成分复杂,有比较多的陆源砾石。3)底部冲刷面、之上的泥砾,是河流相的重要鉴定标志之一。2、结构 1)河流沉积的分选差到中等,分选系数一般大于1.2,粒度频率曲线常为双峰,正偏态;2)粒度概率图上、常表现明显两段性,且以跃移总体为特征。河流相河流相3、沉积构造 1)层理类型多样
5、,以反映单向水流的大型槽状和板状交错层理为特征,斜层倾角为1530,层系厚度一般为30cm或更薄,一般不超过1m。还有平行层理和上攀波纹状层理,以及包卷层理等。2)河流中常见流水不对称波痕,有时可见砾石的叠瓦状排列,扁平面倾向上游,倾角1030。3)河漫沉积可见钙质结核和泥裂,以及碳化植物屑及立生植物根。4、生物化石 河流相生物化石一般保存不好,通常较难见到动物化石及较完整的植物化石,所见者常是破碎的植物枝、干、叶,在时代较新的河流相地层中可见到脊椎动物化石。河流相沉积的一般特征 河流相河流相河流相沉积的一般特征 5、横向和垂向变化在横向上,河流相相变较快,砂岩多呈透镜状;垂向上常出现自下而上
6、由粗变细的间断性岩性正韵律,每个韵律底部发育有明显的底冲刷现象。6、相组合 在横向上,河流相向上游方向与山麓洪积相衔接,向下游方 向上与湖泊、三角洲、海岸相相邻。在垂向上,向上可演变为三角洲相等相类型。河流相河流相河流相沉积微相及特征河床滞留沉积(lag deposit)边滩沉积(point bar)天然堤(natural levee)决口扇(crevasse splay)河漫滩(flood bank)河漫湖泊(flood lake)河漫沼泽(swap)河床亚相堤岸亚相河漫亚相(泛滥平原亚相)曲流河微相曲流河微相泥石流(debris flow)河道间/河间地(interchannel area
7、)废弃河道(abandoned chan-nel)河床亚相河道间亚相辫状河微相辫状河微相辫状河道(braided channel)或心滩河流相河流相砾石为主,成分复杂,源区砾石居多,也有河床下部基岩砾石,常叠瓦状定向排列。砾石呈透镜状分布于河床最底部,向上过渡为心滩相和边滩相的下部。与下部为冲刷接触。无层理构造。河床滞留沉积特点:河流相河流相边滩沉积特点:砂岩为主,成分复杂,长石含量高;由下往上出现由粗至细的粒度或岩性韵律。边滩下部一般为粗、中砂为主,形成于洪水退去时期,位于河水较深处,水流为缓流,出现槽状或板状交错层理;边滩中部或上部,有时在低处或较高处,水体变浅,水流变急,Fr(弗劳德系数
8、)=1,可出现平行层理。平行层理与大型(或小型)槽状交错层理交替出现是边滩层理的组合特征。边滩上部为细砂和粉砂沉积,以小型交错层理和爬升层理为特征,有时有平行层理边滩顶部为泥和粉砂沉积,是洪水期的侧向加积产物,属于河漫滩沉积河流相河流相主要由细砂岩、粉砂岩、泥岩组成,沉积物较边滩沉积细,比河漫滩沉积粗。垂向上突出的特点是位于河床沉积之上,细砂、粉砂、泥组成的薄互层。以具有小型波状、交错层理为特征。天然堤沉积特点:天然堤层理构造垂向序列天然堤层理构造垂向序列1、无内部构造的砂和粉砂,分选差,偶有波状层理;2、大型交错层理;3、水平层理;、小型波状交错层理;5、叠瓦状波状层理;6、水平层理的粉砂质
9、粘土天然堤沉积是曲流河顶层的特征性组合,辫状河剖面中天然堤沉积不发育。主要发育在曲流河的凹岸一侧,在凸岸一侧常为边滩的上部或顶部。剖面上呈楔形,远离河床方向厚度变薄,粒度变细,过渡为河漫滩。天然堤的形成是由于洪水期河水漫过河岸,当河水变浅,留宿降低时,大量河水携带的悬移物质在岸边沉积下来,形成天然堤。河流相河流相决口扇沉积物的粒度比河道的细,比天然堤的粗,由细砂、粉砂组成。厚度不大,十几厘米到几米。有小型波状、交错层理和水平层理,冲蚀与充填构造,见植物碎片。岩体形态呈舌状,向河漫平原方向变薄、尖灭,剖面上呈透镜状。决口扇沉积特点:在高水位时,过量的洪水冲决天然堤,并在堤岸靠平原一侧的斜坡上形成
10、舌形堆积物,称为决口扇,它附属于河床之侧,与天然堤共生。河流相河流相河漫滩沉积特点:粉砂、粘土沉积为主。波状层理和洪水层理为主,可见水平层理。具有不对称波痕、干裂、雨痕、植物碎片。河漫湖泊沉积特点:粘土沉积为主,有粉砂出现是河流相中最细的沉积。河漫沼泽沉积特点:粘土沉积为主,有粉砂出现,具泥炭沉积。河漫沉积整体表现出如下特征河漫沉积整体表现出如下特征 1)沉积类型简单:为粉砂岩和粘土岩为主;2)粒度细:粒度是河流沉积中最细的;3)层理类型单调:主要为波状层理和水平层理;4:分布面积广泛:垂向上位于河床或堤岸亚相之上、属河流顶层。心滩沉积特点:心滩沉积是辫状河的典型特征,心滩沉积比边滩沉积粗,宽
11、度变化大河流相河流相砂岩为主,具由下往上粒度变细的垂向层序,底冲刷构造极发育,层理类型多从大型交错层理到小型交错层理、叠瓦式波状层理及水平层理叠加的河道充填(无粗砂)叠加的河道充填(含粗砂)辫状河沉积模式叠加的砂坝(含粗砂)单一砂坝(含粗砂)河流相河流相河流沉积的“二元结构”是河流相沉积的重要特征 在河流相的垂向剖面中,下部为河床亚相,常为河流相沉积的主体,一般厚度较大,主要由河床滞留砾岩、砂岩(边滩或心滩)组成,也称为底层沉积;剖面上部为堤岸亚相与河漫亚相,称为河流相的顶层沉积,主要由粉砂岩、粘土岩等细粒沉积组成 底层沉积和顶层沉积的组合,称之为河流沉积的“二元结构”。在一个地区河流沉积剖面
12、上,若二元结构重复出现,就可形成河流沉积相的间断性正旋回,岩性上出现间断性粒度正韵律,每一个旋回即由一个二元结构所组成,通常也称为河流沉积的一个“阶”。河流沉积的多阶性有两种成因:由区域性地壳振荡运动所造成,称为构造多阶,其特征是分布范围广,具区域性,韵律和旋回性明显,最底部具明显的冲刷侵蚀界面,韵律间自下而上无粒度由粗变细的总趋势;由于河床在河谷中侧向迁移的结果,称为迁移多阶,其特点是分布范围相对较小,横向较易变化,韵律间自下而上粒度具有由粗变细的总趋势。河流沉积的另一重要特征:多阶性 冲刷面,滞留沉积(砾石)大型槽状交错层理砂岩 边滩上部发育小型槽状交错层 理,在边滩中部可发育平行层理 边
13、滩顶部具有上攀波纹交错层理的粉砂岩 泥岩,具水平层理,常有泥裂、钙质结核及陆生植物的根河流相河流相 1、曲流河相层序河流相河流相底部为冲刷面、滞留沉积,过渡为砂岩,具不清晰的槽状交错层理粗砂岩中有大型槽状交错层理中砂岩中有板状交错层理细砂岩中有小型槽状交错层理粉砂岩和泥岩中有水平层理2、辫状河相层序与曲流河相比,辫状河在垂向层序上的特点:1)河流二元结构的底层沉积发育良好、厚度较大,而顶层沉积不发育或厚度较小。2)底层沉积的粒度粗,砂砾岩发育,3)由河道迁移形成的各种层理类型发育,如块状或不明显的水平层理、巨型槽状交错层理、单组大型板状交错层理等。(扇)三角洲沉积体系不同沉积体系组合关系图1
14、1、沉积物源及沉积模式分析、沉积物源及沉积模式分析各类三角洲沉积模式图扇三角洲扇三角洲辫状河平原三角洲辫状河平原三角洲辫状河三角洲辫状河三角洲三角洲三角洲不同类型三角洲的比较旱地型扇三角洲湿地型扇三角洲扇三角洲扇三角洲辫状河平原扇三角辫状河平原扇三角洲洲辫状河三角洲辫状河三角洲洪积扇:干旱、半干旱气候区出现季节性暴雨时,山区河流携带大量的碎屑物质进入平原,在出口处,碎屑物堆积下来,形成的半圆锥形沉积体。冲积扇:泛指山区河流携带碎屑物质进入平原,在出口处,碎屑物堆积形成的半圆锥形或扇形沉积体。(没有限定干旱气候)山麓洪积相冲积扇的一般特点冲积扇的一般特点 1、岩石一般为红色,可见盐类(石膏、方解
15、石)等(干旱气候下)2、岩石粒度差别大,主要由砂、砾级碎屑物,可有漂 砾级(64cm)或含有机质的粉砂、泥质物;无海相生物化石 3、层理一般不发育,可见粒序层理和交错层理 4、可划分为扇根、扇中和扇端 亚相 冲积扇5、物源充足时,形成向上变粗变厚的相序6、平面相组合:物源区残积、坡积物相-扇-沉积区冲积平原或湖海区7、砂体平面上为扇形、横剖面为透镜状,纵剖面为顶面下凹的透镜型 (一)泥石流沉积-冲积扇沉积的主体 泥石流:山区发生的,泥、砂、砾与水混合而成的在重力作用下进行搬运的高密度流体。泥石流沉积特点:常出现在冲积扇根部。形态为:长舌状。沉积物为:泥、砾、砂,粗碎屑分布不均,成分复杂;砾石分
16、选、磨圆差;杂基支撑;沉积体内成层性不明显,多呈块状。(二)辫状河道沉积辫状河道沉积特点:出现在冲积扇中部、也可发育在根部;砂体平面形态为辫状,纵剖面为长条形,横剖面为透镜状;沉积物 为:砾砂;具大型斜层理及明显的切割-充填构造,常见洪积层理。冲积扇沉积微相及特征冲积扇(三)片流(漫流)沉积片流(漫流)沉积特点:分布于扇末端及辫状河道之间,呈片状,沉积物较细-粉砂或泥 ,具水平层理(四)筛余沉积(筛积)筛余沉积(筛积)特点:多分布于扇中部,由次棱角状粗块砾石组成;分选较好;粒间主要由砂粒物;颗粒支撑;岩体呈块状,无明显成层界限冲积扇沉积微相及特征冲积扇扇根靠近山口,多为混杂砾岩或含砾泥岩,杂乱
17、块状构造和 洪积层理。由粒级变化而微显平行层理,但无明显层面。扇中为辫状河发育区,见大型的多层序的交错层理和洪积层 理,砂层厚度变薄。扇端主要为洪水漫沉积的砂、粉砂、泥质沉积物,可见波状水平层理和块状层理,砂层厚度变薄。三角洲的主要类型 三角洲是河流与海洋(湖泊)相互作用的结果,两者的作用强度不同以及沉积物粗细的差异,就形成了不同类型的三角洲。Scott and Fisher 等(1969)曾根据河流、潮汐、波浪作用的强弱,将三角洲分为建设性的和破坏性的两种类型。建设性三角洲是在以河流作用为主、泥砂在河口区堆积的速度远大于波浪所能改造的速度的条件下形成的。其特点是增长速度快、沉积厚、面积大、向
18、海突出、砂泥比低。大型河流入海多形成此类三角洲。当海洋作用增强而超过河流作用时,波浪、潮汐、海流的能量等于或大于河流输入泥砂的能量,河口区形成的泥砂堆积经海洋水动力的改造、加工和破坏,就形成了破坏性三角洲。这类三角洲形成时间短、分布面积小,多为中、小型河流入海所形成。三角洲三角洲 Galloway(1976)根据上述三种作用的相对关系,分析了世界上一些代表性三角洲,提出了三角洲的三端元分类。三角形三个端元分别代表了以河流、波浪、潮汐作用为主的三角洲类型,分别称为河控三角洲、浪控三角洲和潮控三角洲。前者属于建没性三角洲,后两者属于破坏性三角洲。三角洲三角洲河流波浪潮汐三角洲的主要类型三角洲三角洲
19、三角洲的主要类型根据水动力条件的三角洲分类三角洲三角洲河流作用和海洋作用与三角洲形态之间的关系三角洲三角洲三角洲发育过程 Galloway和薛良清合作(1988),建立了一个包括扇三角洲、辫状河三角洲和正常三角洲(曲流河三角洲)在内的三角洲扩展分类。三角洲三角洲尽管三角洲的沉积物粒度可粗可细,三角洲中河流、波浪和潮汐相互作用的能量不同,但总的来说,一个三角洲可以根据其沉积环境和沉积相特征,被划分成三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲三个亚相及多个微相:三角洲类型亚 相微 相扇三角洲扇三角洲平原分流河道、漫滩沼泽扇三角洲前缘水下分流河道、水下分流河道间、河口坝、前缘席状砂前扇三角洲前三角洲辫状河三角
20、洲辫状河三角洲平原辫状河道、越岸沉积辫状河三角洲前缘水下分流河道、水下分流河道间、河口坝、远砂坝前辫状河三角洲前三角洲正常三角洲三角洲平原分支河道、天然堤、决门扇、沼泽、淡水湖泊三角洲前缘水下分支河道、水下天然堤、支流间湾、河口坝、远砂坝前三角洲前三角洲泥、滑塌浊积扇三角洲三角洲1河控三角洲形态 河控三角洲是在河流输入泥砂量大,波浪、潮汐作用微弱,河流的建设作用远远超过波浪、潮汐破坏作用的条件下形成的。按照三角洲的形态,可进一步可分为鸟足状三角洲和朵状三角洲两种类型。(1)鸟足状三角洲 是以河流作用为主的极端类型,是最典型的高建设性三角洲。(2)朵状三角洲 朵状三角洲形态呈向海突出的半圆状或朵
21、状,与鸟足状三角洲相比,此类三角洲在形成时泥砂输入量相对较少,砂泥比值较高,波浪作用有所增强,但河流输入沉积物的数量仍高于波浪和潮汐作用改造的能力。河控三角洲河控三角洲河控三角洲河控三角洲河控三角洲立体模式河控三角洲河控三角洲鸟足状三角洲沉积模式河控三角洲河控三角洲密西西比河朵状三角洲(据斯考特,1969)三角洲沉积亚相特征 根据沉积环境和沉积特征,可将三角洲相分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲三个亚相 三角洲平原亚相 为三角洲沉积的陆上部分,其范围包括从河流大量分叉位置至海平面以上的广大河口和与河流有关的沉积体系在海滨区的延伸。三角洲平原的沉积环境和沉积特征与河流相有较多的共同之处,在一定
22、程度上为河流相的缩影。岩体呈透镜状,横向变化大。分支河道和沼泽沉积构成该亚相的主体,这是与一般河流的重要区别。岩性:主要为砂岩、粉砂岩、泥岩(包括泥炭、褐煤等)。砂质沉积与泥炭、褐煤共生是该亚相的重要特征。层理和构造:层理构造复杂,视环境不同而异,见雨痕、干裂、足迹等层面构造。含有物:生物化石少,且多为淡水动物化石和植物残体。微相:分流河道、天然堤、决口扇、沼泽、淡水湖泊等几个沉积微相。河控三角洲河控三角洲河控三角洲河控三角洲1)分流河道微相:其沉积特征与河流体系的河床沉积基本相同,构成了三角洲平原亚相沉积的骨架,可发育边滩或心滩。横剖面呈透镜状,沿河床呈长条状,故又称为河道砂坝。岩性:以砂质
23、沉积为主,粒度比邻近的微相稍粗,分选差。垂向:垂向上具下粗上细的间断性正韵律。构造:常发育板状、槽状交错层理,具有不对称波痕及冲刷一充填构造。含有物:化石少见,最底部可见植物碎片。2)天然堤微相:发育在分流河道两侧,岩性:以细砂和粉砂沉积为主,远离河床沉积物变细,泥质增多。层理:常见各种波状层理及流水波痕。含有物:可见铁质结核和碳酸盐结核,少见植物碎片。3)决口扇微相:洪水漫溢河床,冲破天然堤形成决口扇滩,可形成较大面积的席状砂层,但比河床沉积细,与河流相决口扇沉积类似。河控三角洲河控三角洲陕北清涧河刘家湾长陕北清涧河刘家湾长6-6-长长7 7三角洲露头剖面实例三角洲露头剖面实例三三角角洲洲平
24、平原原三三角角洲洲前前缘缘分流河道正韵律沉积相互叠置的分流河道河口坝液化变形构造浅湖泥及席状砂沉积长长长长6 6 6 63 3 3 3长长长长7 7 7 7SB-冲刷侵蚀面冲刷侵蚀面最大洪泛面最大洪泛面4)沼泽微相:位于三角洲平原分流河道间的低洼地区,其表面接近平均高潮线。沼泽中植物繁茂,排水不良,为一停滞的还原环境。岩性:深色有机质粘土、泥炭、褐煤,夹有洪水成因的纹层状粉砂。含有物:富含保存完好的植物碎片,并含有丰富的黄铁矿自生矿物。当排水通畅时,粘土中的有机质不发育,并可见昆虫、藻类、介形虫、腹足类等化石。沼泽沉积约占三角洲平原亚相沉积的90%,故有人把分流河道沉积形象地比喻为三角洲平原的
25、“骨架”,把沼泽沉积比喻为三角洲平原的“肉”。广泛而稳定分布的层状有机质沉积可作为三角洲平原地层对比的标志层,根据其分布范围,可圈定三角洲平原的大致轮廓。5)淡水湖泊微相:三角洲平原亚相的湖泊面积小,水体浅,通常为34m。岩性:主要为暗色有机粘土物质,并夹有泥砂透镜体。层理:粘土沉积物显示极好的纹理。含有物:可见黄铁矿、蓝铁矿,但不成结核,多见原地生长的软体动物贝壳。虫孔发育。河控三角洲河控三角洲三角洲前缘亚相 三角洲前缘亚相位于三角洲平原外侧的向海方向,处于海平面以下,为河流和海水的剧烈交锋带,沉积作用活跃,是三角洲砂体的主体。微相:水下分流河道、水下天然堤、分流间湾(静水泥、席状砂、浊流、
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