14-1碎屑巖沉積相-基本概念

1、14.1 思考題思考題 1、何謂沉積相？何謂沉積環(huán)境？二者關(guān)系如何？、何謂沉積相？何謂沉積環(huán)境？二者關(guān)系如何？ 2、何謂巖相古地理，試解釋其含義？、何謂巖相古地理，試解釋其含義？ 3、何謂相序基本法則、何謂相序基本法則(或稱相變規(guī)律、或沃爾索法或稱相變規(guī)律、或沃爾索法 則則)？并說明它在相分析中的應(yīng)用？并說明它在相分析中的應(yīng)用？ 4、何謂相模式？它有那四方面的作用？它是如何建、何謂相模式？它有那四方面的作用？它是如何建 立的？它與沉積環(huán)境、沉積相有何關(guān)系？立的？它與沉積環(huán)境、沉積相有何關(guān)系？ 5、沉積相以自然地理環(huán)境為依據(jù)，劃分出哪些相組、沉積相以自然地理環(huán)境為依據(jù)，劃分出哪些相組 和相？和相

2、？ 6、沉積相劃分幾級？目前油氣勘探與開發(fā)中重點是、沉積相劃分幾級？目前油氣勘探與開發(fā)中重點是 那級相？為什么？那級相？為什么？ 第十四章第十四章 碎屑巖沉積相碎屑巖沉積相 Sedimentary facies of clastic rocks 教材第教材第1622章章 劉寶珺、曾允孚主編，劉寶珺、曾允孚主編，1985，巖相古巖相古 地理基礎(chǔ)與工作方法地理基礎(chǔ)與工作方法，地質(zhì)出版社。，地質(zhì)出版社。 第一節(jié)第一節(jié) 沉積相的概念及其分類沉積相的概念及其分類 Concepts and classification of sedimentary facies 教材第教材第16章，章，P 229233

3、一、基本概念一、基本概念 1、環(huán)境、環(huán)境environment 自然地理環(huán)境自然地理環(huán)境地球表面劃分出的不同的地球表面劃分出的不同的 地理景觀單位，如山脈、河流、湖泊、沙漠、地理景觀單位，如山脈、河流、湖泊、沙漠、 海洋等。海洋等。 沉積環(huán)境沉積環(huán)境物質(zhì)沉積時的自然地理環(huán)境。物質(zhì)沉積時的自然地理環(huán)境。 塞利塞利(Selly, 1976)的定義是：的定義是：“在物理上，在物理上， 化學(xué)上和生物學(xué)上均有別于相鄰地區(qū)的一塊表化學(xué)上和生物學(xué)上均有別于相鄰地區(qū)的一塊表 面面”。 沉積環(huán)境示意圖沉積環(huán)境示意圖 沉積環(huán)境的特征包括下列方面：沉積環(huán)境的特征包括下列方面： 自然地理條件自然地理條件：海、陸、河、

4、湖、沼澤、冰：海、陸、河、湖、沼澤、冰 川、沙漠等。川、沙漠等。 氣候條件氣候條件：干、濕、冷、熱等。：干、濕、冷、熱等。 大地構(gòu)造條件大地構(gòu)造條件：大地構(gòu)造位置、構(gòu)造運動強：大地構(gòu)造位置、構(gòu)造運動強 度等。度等。 沉積介質(zhì)的物理條件沉積介質(zhì)的物理條件：介質(zhì)的性質(zhì)、運動方：介質(zhì)的性質(zhì)、運動方 式、能量大小、水介質(zhì)的溫度、深度等。式、能量大小、水介質(zhì)的溫度、深度等。 沉積介質(zhì)的地球化學(xué)條件沉積介質(zhì)的地球化學(xué)條件：鹽度、：鹽度、Eh、PH值值 等。等。 古環(huán)境古環(huán)境古代曾經(jīng)出現(xiàn)過的環(huán)境古代曾經(jīng)出現(xiàn)過的環(huán)境(地球的一塊表面地球的一塊表面) 2、相、相facies 相相最早由丹麥地質(zhì)學(xué)家最早由丹麥地質(zhì)

5、學(xué)家斯丹諾斯丹諾(N.Steno, 1669)引引 入地質(zhì)文獻，認為相是一定地質(zhì)時期內(nèi)地表某一部分入地質(zhì)文獻，認為相是一定地質(zhì)時期內(nèi)地表某一部分 的全貌。的全貌。 1838年瑞士地質(zhì)學(xué)家年瑞士地質(zhì)學(xué)家格利斯利格利斯利(A. Gressly)在阿在阿 爾卑斯的研究中，首先采用爾卑斯的研究中，首先采用“相相”表示表示巖石單位巖石單位，他，他 認為具有相同的巖石學(xué)特點和古生物學(xué)特點的巖石單認為具有相同的巖石學(xué)特點和古生物學(xué)特點的巖石單 位，才能作為一個相。位，才能作為一個相。 一百多年來，相的含義有過許多變化，學(xué)者一百多年來，相的含義有過許多變化，學(xué)者 們對相有著各自不同的理解，至今沒有統(tǒng)一起來。們

6、對相有著各自不同的理解，至今沒有統(tǒng)一起來。 關(guān)于相的定義，歸納起來主要有關(guān)于相的定義，歸納起來主要有三種三種理解。理解。 相就是環(huán)境相就是環(huán)境 這種觀點，以前蘇聯(lián)學(xué)者任竹日尼科夫為代表這種觀點，以前蘇聯(lián)學(xué)者任竹日尼科夫為代表 (1957)，他的定義是：，他的定義是：相乃是一定巖層的生成和沉積相乃是一定巖層的生成和沉積 環(huán)境環(huán)境，這個環(huán)境是根據(jù)巖性特征、生物化石、地球化，這個環(huán)境是根據(jù)巖性特征、生物化石、地球化 學(xué)差異和其它特征推斷出來的。學(xué)差異和其它特征推斷出來的。 按照這種理解，可把相劃分為按照這種理解，可把相劃分為“海相海相”、“陸陸 相相”、“三角洲相三角洲相”等。等。 目前采用這種用法

7、的人比較少。目前采用這種用法的人比較少。 相是具有一定特征的巖石組合相是具有一定特征的巖石組合 這種觀點接近于格列斯列的原意。這種觀點接近于格列斯列的原意。 布拉特布拉特(Blatt, 1972)將相定義為將相定義為“具有某些特征具有某些特征 的沉積物組合的沉積物組合”。 塞利塞利(Selly, 1976)把相定義為把相定義為“沉積環(huán)境的古代沉積環(huán)境的古代 產(chǎn)物，亦即專指環(huán)境的產(chǎn)物，亦即專指環(huán)境的”物質(zhì)表現(xiàn)。物質(zhì)表現(xiàn)。 魯欣魯欣(1953)“相就是能表明沉積條件的巖性特征相就是能表明沉積條件的巖性特征 和古生物特征的有規(guī)律綜合。因此，相是沉積物形成和古生物特征的有規(guī)律綜合。因此，相是沉積物形成

8、 條件的物質(zhì)表現(xiàn)。條件的物質(zhì)表現(xiàn)。 成都地質(zhì)學(xué)院成都地質(zhì)學(xué)院曾允孚教授曾允孚教授等認為等認為“沉積相即沉沉積相即沉 積環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)積環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)”。 相是沉積特征及其生成環(huán)境的綜合相是沉積特征及其生成環(huán)境的綜合 以以石油大學(xué)石油大學(xué)為代表。把為代表。把相相理解為理解為沉積環(huán)境及在沉積環(huán)境及在 該環(huán)境中形成的沉積巖該環(huán)境中形成的沉積巖(物物)特征的綜合特征的綜合。 魯欣魯欣1958年的定義為年的定義為“相是沉積物特征及其生成相是沉積物特征及其生成 環(huán)境的總和環(huán)境的總和”。 這一學(xué)派試圖提出一個更全面的相的概念，他這一學(xué)派試圖提出一個更全面的相的概念，他 們的相概念中既包括環(huán)境的內(nèi)容，又包含沉

9、積特征的們的相概念中既包括環(huán)境的內(nèi)容，又包含沉積特征的 內(nèi)容。內(nèi)容。 但在具體應(yīng)用時怎樣把環(huán)境和沉積特征兩方面但在具體應(yīng)用時怎樣把環(huán)境和沉積特征兩方面 綜合起來，并沒有很好解決。綜合起來，并沒有很好解決。 他們提出的相分類表實際上還是環(huán)境分類。他們提出的相分類表實際上還是環(huán)境分類。 關(guān)于關(guān)于相的命名相的命名原則，里丁原則，里丁(H.G.Reading, 1978)等認為，相的名稱可根據(jù)不同情況，分等認為，相的名稱可根據(jù)不同情況，分 別按沉積環(huán)境、沉積特征或沉積作用來命名。別按沉積環(huán)境、沉積特征或沉積作用來命名。 按環(huán)境命名按環(huán)境命名的很多，如的很多，如“海相海相”、“河河 流相流相”、“湖泊相

10、湖泊相”等。等。 按沉積特征命名按沉積特征命名，如，如“交錯層砂巖相交錯層砂巖相”、 “筆石頁巖相筆石頁巖相”等。等。 按沉積作用命名按沉積作用命名的有的有“濁積相濁積相”、“沖沖 積相積相”等。等。 3、相標(biāo)志、相標(biāo)志facies markers 相標(biāo)志相標(biāo)志最能反映沉積相的一些標(biāo)志。最能反映沉積相的一些標(biāo)志。 巖性特征巖性特征：巖石的顏色、成分、結(jié)構(gòu)、：巖石的顏色、成分、結(jié)構(gòu)、 構(gòu)造、巖石類型及其組合構(gòu)造、巖石類型及其組合 古生物特征古生物特征：生物的種屬和生態(tài)：生物的種屬和生態(tài) 地球化學(xué)特征地球化學(xué)特征 沉積巖特征沉積巖特征 沉積巖特征的這些要素是相應(yīng)各種環(huán)境沉積巖特征的這些要素是相應(yīng)各

11、種環(huán)境 條件的物質(zhì)記錄，通常也稱相標(biāo)志。條件的物質(zhì)記錄，通常也稱相標(biāo)志。 注意：沉積巖特征與沉積環(huán)境的關(guān)系注意：沉積巖特征與沉積環(huán)境的關(guān)系 4、巖相、巖相Lithofacies 一定沉積環(huán)境中形成的巖石或巖石組合。一定沉積環(huán)境中形成的巖石或巖石組合。 前述第二學(xué)派的前述第二學(xué)派的“相相” 前述第三學(xué)派前述第三學(xué)派“沉積相沉積相”的主要組成部分的主要組成部分 指古代的地理景觀，或古代環(huán)境。指古代的地理景觀，或古代環(huán)境。 5、古地理、古地理Palaeogeography 巖相古地理研究巖相古地理研究即指有關(guān)巖相和古環(huán)境方即指有關(guān)巖相和古環(huán)境方 面的研究。面的研究。 6、相序遞變、相序遞變 沉積相在

12、時間上和空間上發(fā)展變化的有序沉積相在時間上和空間上發(fā)展變化的有序 性。性。 相序連續(xù)性原理相序連續(xù)性原理(相序遞變規(guī)律相序遞變規(guī)律) (Walther, 1894)只有那些沒有間斷的，現(xiàn)在能看到的只有那些沒有間斷的，現(xiàn)在能看到的 相互鄰接的相和相區(qū)，才能重疊在一起相互鄰接的相和相區(qū)，才能重疊在一起。 只有在橫向上成因相近且緊密相鄰而發(fā)育只有在橫向上成因相近且緊密相鄰而發(fā)育 著的相，才能在垂向上依次疊覆出現(xiàn)而沒有間著的相，才能在垂向上依次疊覆出現(xiàn)而沒有間 斷。斷。 沃爾索相律示意圖沃爾索相律示意圖 7、沉積相模式、沉積相模式Sedimenary facies model 以相序遞變規(guī)律為以相序遞

13、變規(guī)律為基礎(chǔ)基礎(chǔ)，以現(xiàn)代沉積環(huán)境和沉，以現(xiàn)代沉積環(huán)境和沉 積物特征的研究為積物特征的研究為依據(jù)依據(jù)，從大量的研究實例中，對沉，從大量的研究實例中，對沉 積相的發(fā)育的演化加以高度的積相的發(fā)育的演化加以高度的概括概括，歸納出帶有普遍，歸納出帶有普遍 意義的意義的沉積相的空間組合形式沉積相的空間組合形式。 Potter和和Pettijohn(1963)認為認為“沉積模式實質(zhì)上沉積模式實質(zhì)上 是描述了再現(xiàn)的沉積作用的面貌是描述了再現(xiàn)的沉積作用的面貌”。 Walker(1978)認為沉積相模式乃是對沉積特征認為沉積相模式乃是對沉積特征 的一種全面的概括。的一種全面的概括。 劉寶珺等認為這種概括包括兩個方

14、面：一是其劉寶珺等認為這種概括包括兩個方面：一是其 特征的概括，二是對其形成機理的概括。因此，模式特征的概括，二是對其形成機理的概括。因此，模式 是具有解釋性的。是具有解釋性的。 相模式和相標(biāo)志是相模式和相標(biāo)志是恢復(fù)恢復(fù)和和再現(xiàn)再現(xiàn)古代沉積環(huán)古代沉積環(huán) 境的境的兩個重要手段兩個重要手段和和鑰匙鑰匙。 Walker(1976)認為，標(biāo)準(zhǔn)相模式應(yīng)起到四方面認為，標(biāo)準(zhǔn)相模式應(yīng)起到四方面 的作用：的作用： 從比較的目的來說，它必須起到一個從比較的目的來說，它必須起到一個標(biāo)準(zhǔn)的作用標(biāo)準(zhǔn)的作用 對進一步觀察來說，它必須起到對進一步觀察來說，它必須起到提綱和指南的作用提綱和指南的作用 對新的研究地區(qū)來說，它

15、必須起到對新的研究地區(qū)來說，它必須起到預(yù)測的作用預(yù)測的作用 對于所代表的環(huán)境或系統(tǒng)的水動力學(xué)解釋來說，對于所代表的環(huán)境或系統(tǒng)的水動力學(xué)解釋來說， 它必須起一個它必須起一個基礎(chǔ)的作用基礎(chǔ)的作用 相模式的表示方法相模式的表示方法: 直觀模式（直觀模式（visual models） 實際模式（實際模式（actual models） 靜態(tài)模式（靜態(tài)模式（static models） 動態(tài)模式（動態(tài)模式（dynamic models） 比擬實驗?zāi)Ｊ剑ū葦M實驗?zāi)Ｊ剑╯caled models） 數(shù)學(xué)模式（數(shù)學(xué)模式（mathematical models） 沉積相模式是沉積相模式是60年代沉積學(xué)上的年代沉積

16、學(xué)上的最大突破之一最大突破之一， 沉積模式不僅很好地揭示了沉積作用的規(guī)律性，而且沉積模式不僅很好地揭示了沉積作用的規(guī)律性，而且 可以預(yù)測礦床的分布，在石油勘探中有重要意義?？梢灶A(yù)測礦床的分布，在石油勘探中有重要意義。 二、沉積環(huán)境和沉積相的分類二、沉積環(huán)境和沉積相的分類 1、沉積環(huán)境的分類沉積環(huán)境的分類 按照大的自然地理區(qū)劃，可分出按照大的自然地理區(qū)劃，可分出 關(guān)于過渡環(huán)境有兩種解釋和劃分法：關(guān)于過渡環(huán)境有兩種解釋和劃分法：按位置按位置 進行劃分，進行劃分，按作用營力進行劃分。按作用營力進行劃分。 從沉積學(xué)的角度，當(dāng)然應(yīng)強調(diào)作用營力。從沉積學(xué)的角度，當(dāng)然應(yīng)強調(diào)作用營力。 大陸環(huán)境大陸環(huán)境 海陸過渡環(huán)境海陸過渡環(huán)境 海洋環(huán)境海洋環(huán)境 劉寶珺院士劉寶珺院士 關(guān)于沉積環(huán)關(guān)于沉積環(huán) 境的分類境的分類 2、沉積相的分類沉積相的分類 第二種學(xué)派第二種學(xué)派(物質(zhì)表物質(zhì)表 現(xiàn)派現(xiàn)派)認為無法作出滿意的認為無法作出滿意的 相的分類，因此他們只提出相的分類，因此他們只提出 環(huán)境的分類表，而不對沉積環(huán)境的分類表，而不對沉積 相進行分類，只是指出典型相進行分類，只是指出典型 的相與環(huán)境的對應(yīng)關(guān)系。的相與環(huán)境的對應(yīng)關(guān)系。 殘積相 山麓洪積相 河流相 湖泊相 沼澤相 沙漠相 陸相組 冰川相 三角洲相 海陸過渡相