《湖泊相唐讲解》PPT课件.ppt

第十九章 湖泊相,第一节 环境特点和沉积作用 湖泊是大陆上地形相对低洼和流水汇集的地区。现在大陆表面上湖泊总面积只有25Okm2，占全球陆地面积的18，我国目前也仅有1的陆地面积被湖水所覆盖。然而在中一新生代时期，湖泊是非常发育的。湖泊是沉积物沉积的重要场所，也是油气聚集的重要场所，我国现已发现的石油绝大部分是湖泊成因的。,1湖泊的分类 按照含盐度分可将湖泊分为淡水湖泊和咸水湖泊，并以正常海水的含盐度3.5作为它们的分界限；另一方案分四类（吴萍、杨振强等，1979）：淡水湖(含盐度3.5)。,一、环境特点和湖泊分类,按照沉积物特征分碎屑沉积湖泊和化学沉积湖泊。前者以陆源碎屑沉积为主，后者以化学盐类沉积为主。两者之间亦常有许多过渡类型。按照湖泊所处的地理位置：可分为近海湖泊和内陆湖泊，按地貌分：高原湖和平原湖。按照湖泊成因构造湖（断陷湖、拗陷湖）；河成湖（如鄙阳湖、洞庭湖）；火山湖（如长白山的天池）；岩溶湖；冰川湖等。,太湖,青海湖,芬兰湖泽,火山口湖,高原湖泊,近海湖泊,多因素分类（吴崇筠，1992）：中国石油工作者最常采用的湖泊分类方案是综合考虑构造作用、气候和地理位置及含盐度所划分的湖泊类型，例如近海断陷淡水湖、内陆拗陷盐湖等。按控制因素分库卡尔（Kukal，1971）等根据气候干旱程度、地理环境、沉积物类型及其供应的充分程度，划分出永久性（稳定性）湖泊和暂时性（间歇性）湖泊。永久性:陆源碎屑沉积型、化学沉积型、生物沉积型、湖沼沉积型等四种湖泊类型。暂时性:干盐湖沉积型、盐沼沉积型两类。,2、湖泊的水动力特征 作用于湖泊内水动力类型主要有湖浪、湖流（岸流）、湖震及温度分层和化学分层等，但湖泊缺乏潮汐作用，这是与海洋的重要区别之一。,（1）湖浪的作用 湖浪是一种风成浪，由于风作用湖面所形成的一种水质点周期性起伏的运动。湖浪作为一种侵蚀和搬运的动力在湖滨浅水区非常活跃。,湖浪所引起的水体波动的振幅随水体深度的增加而减小，当达到湖浪波长12的水深时，水体质点运动几乎等于零，故常把相当于湖浪波长12的水深界面称为“浪基面”。浪基面以下的湖水成为静水环境。风暴浪活动期间，浪基面要比平时低得多，这一浪基面可称为”风暴浪基面”。,当湖浪的推进方向与湖岸斜交时，可形成沿岸流。湖浪作为一种侵蚀和搬运的动力，在浪基面以上的滨浅湖地区表现得尤为明显。湖浪和沿岸流的冲刷和搬运作用可形成各种侵蚀地形和沉积砂体，如浪蚀湖岸以及湖滩、砂坝、砂嘴、堤岛等。（3）河流的作用在河流入湖的河口地区，不仅有湖浪的作用，还有河流的影响，河流的作用往往超过湖浪和岸流的作用。,（2）岸流的作用：,（4）湖流 湖流是湖水水团大规模的、有规律的、流速缓慢的流水。按其成因可分为定向风持续作用产生风生流和河水注入作用引起的河水穿流；地球自转、密度、温度等引起的湖流。（5）湖震 由于强风应力和强气压梯度力引起湖水整体发生的周期性摆动或振荡运动，也称假潮或湖波等。,较大湖中，水体分层是湖泊体系重要特点之一。（1）、温度、密度分层：上部为湖面温水层（表温层），下部为较冷的、密度较大的湖底静水层（下温层），这两者之间由温跃层隔开。水的密度在4时最大（2）、盐度分层作用（3）、当河流流入分层湖泊中时，原先存在的水体分层现象就受到扰乱，从而形成复杂的循环型式。,3、湖泊的物理化学条件,（4）化学成分差异明显且变化较大：湖泊汇集了来自不同源区河流的流水，故湖水的化学成分变化较大。湖泊中的稳定同位素、稀有元素、微量元素B，Li，F，Sr等与海洋也有一定差别。,（5）生物学特征 湖泊环境中常有发育良好的淡水生物群，生物的种类和数量与气候条件有关。,二、湖泊的碎屑沉积作用1深水沉积作用（1）悬浮物的沉积作用湖盆深部的碎屑几乎都是以悬浮方式沉积的。（2）重力流的沉积作用：河水密度大于湖水条件下可形成沉积物重力流。重力流可散布于全部湖底，也可在河口前沿形成水下浊积扇，水下扇也具有河道、天然堤及朵体等部分。在湖泊里，还会形成滑塌成因的浊流。重力流是湖泊深水区的事件性沉积，悬浮物的沉积是正常沉积,（3）深水沉积的基本特征悬浮沉积常具有水平层理(纹层)及韵律层理；这是物源受季节控制或可能是由于浮游植物尤其是硅藻生产力的变化所引起的，洪水的周期性产生也可形成韵律层。,还原状态时，沉积物可以有较高的有机质含量，同时可有硫化物矿物的沉积(或由于硫化物还原细菌的作用沉淀下来)。含氧的底层沉积物的纹理可能受到掘穴生物的扰动。递变层是重力流的常 见层理；,2边缘的沉积作用 河流三角洲：沉积湖泊边缘的沉积作用，集中在河口的周围，形成湖泊三角洲。滨浅湖滩坝沉积：在其他地方是湖浪及其所派生沿岸流的作用，可形成湖滩、砂嘴及障壁，这些过程和产物与海洋的相应过程和产物略有不同。扇三角洲：在地形起伏大的地方，冲积扇可能直接插入湖里形成扇三角洲。,三、化学和生物沉积作用 湖泊的化学和生物沉积作用与气候条件密切相关。1高纬度地区的湖泊 高纬度地区一般寒冷而干燥，因此其化学和生物沉积作用均十分微弱。,湿润温暖的温带湖泊中，当陆源物贫乏且盐度不高时，生物常繁茂生长，主要发育生物沉积作用及与生物有关的化学沉积作用(清水碳酸盐沉积作用)。常见的是钙质沉积物(岩)；某些大型植物的叶和茎能沉淀出由低镁方解石组成的表层包壳；蓝藻的活动有很强的沉淀和粘结碳酸钙的作用，可发育成核形石。较深的湖底，常形成泥灰岩层与富含有机质层成纹层状互层；在许多温带的湖泊里，发现有厘米级大小的铁锰结核，很典型的是结核与砂砾底质相伴生。,2、温带地区的湖泊,3干旱地区的湖泊 干旱地区内陆水系的湖泊，通常是大量化学沉积物的沉淀场所，常形成蒸发盐岩的沉积，盐的种类与湖泊的化学成分、蒸发条件及湖泊演化有关,盐类的沉积顺序一般遵循化学分异规律。按盐湖的演化特征可分为干盐湖和多年盐湖。后者可能是较浅的，例如犹他州的大盐湖(约12m)；也可能是较深的，例如死海(约400m)。如果气候发生变化，较浅的盐湖也可能很快变成干盐湖。,第二节 湖泊沉积模式,根据沉积岩的颜色、成分、结构、沉积构造、厚度等沉积标志以及洪水面、枯水面、浪基面的位置，将湖泊划分为深湖和半深湖、滨浅湖、扩张湖等亚相类型。,一、亚相类型及沉积特征（一）、亚相类型,滨湖相带 滨湖相带位于洪水岸线与枯水岸线之间，其宽度决定于洪水位与枯水位的水位差和滨湖湖岸坡度。滨湖相带是湖泊沉积物堆积的重要地带，主要沉积物有砾、砂、泥和泥炭。,浅湖相带 指枯水期最低水位线至浪基面深度之间的地带。该相带水体循环良好，氧气充足，透光性好，各种生态的水生生物繁盛。,半深湖相带 位于波基面以下水体较深部位，地处乏氧的弱还原一还原环境，是浅湖相带与深湖相带的过渡地带。沉积物主要受湖流作用的影响，波浪作用已很难影响沉积物表面。,深湖相带 位于湖盆中水体最深部位，波浪作用已完全不能涉及，水体安静，地处还原环境，底栖生物完全不能生存。,?,位于湖盆中水体最深部位，波浪作用已完全不能涉及,水体安静,地处还原环境，底栖生物完全不能生存。（1）岩性：粒度细、颜色深、有机质含量高。泥岩、页岩为主，并可发育有灰岩、泥灰岩、油页岩。黄铁矿菱铁矿是常见的自生矿物。（2）结构构造：多泥质结构；层理发育，水平层理和细水平纹层常见，缺少浅水暴露构造。（3）生物：无底栖生物，常见介形虫等浮游生物化石，保存完好。（4）岩层分布：横向分布稳定，沉积厚度大，是最有利于生油的地带。（5）在许多深湖相带中，都有湖泊浊流的形成，可以形成浊积扇。,1、深湖沉积亚相沉积,（二）亚相沉积特征,2 半深湖沉积位于波基面以下水体较深部位，地处乏氧的弱还原-还原环境，是浅湖相带与深湖相带的过渡地带。沉积物主要受湖流作用的影响，波浪作用已很难影响沉积物表面。（1）岩性特征：以粘土岩为主，常具有粉砂岩(或含粉砂)、化学岩的薄夹层或透镜体，粘土岩常为有机质丰富的暗色泥、页岩或粉砂质泥、页岩。（2）结构构造：泥质结构和含粉砂泥质结构；水平层理发育，间有细波状层理。（3）生物特征：化石较丰富，浮游生物为主，保存较好，底栖生物不发育，可见菱铁矿和黄铁矿等自生矿物。当湖盆面积较小，常将二者合称深湖或半深湖深湖。,3浅湖(亚相)沉积浅湖沉积位于滨湖亚相内侧至浪基面以上的浅水地带，水体比滨湖区深，沉积物受波浪和湖流作用的影响较强，一般为氧化环境，少见菱铁矿、鲕绿泥石等弱还原条件下的自生矿物。(1)岩性：以粘土岩和粉砂岩为主，可夹有少量化学岩薄层或透镜体。陆源碎屑供应充分时，可出现较多的细砂岩，砂岩胶结物以泥质、钙质为主；(2)结构构造：分选和圆度较好；层理类型多以水平、波状层理为主，水动力强度较大的浅湖区具小型交错层理，砂泥岩交互沉积时，可形成透镜状。有时层面可见对称浪成波痕。(3)生物：化石丰富，保存完好，以薄壳的腹足、瓣鳃类等底栖生物为主,亦有介形虫和鱼类等。,(4)分布形态：若湖底地形平缓，砂质供应充分，在宽阔的浅湖地带可形成具席状展布的砂质浅滩或局部砂质堆积加厚的砂坝沉积。它们常出现于湖成三角洲的两侧，沿湖岸呈线状分布，多是由于湖流对三角洲的改造使碎屑物质沿岸再分配形成的，构成三角洲一滩坝沉积体系。,滩、坝沉积也可分布于水下隆起和岛屿的周围。在沉积层序上常呈现为下细上粗的反旋回沉积。,4、滨湖沉积 沉积环境水动力特点是：1）距岸最近，接受来自湖岸的粉碎屑物质。2）水动力条件复杂，击岸浪和回流的冲刷、淘洗对沉积物的改造作用强烈。3)水位较浅，沉积物接近水面，有时出露水面，氧化作用强烈。,(1)岩性：沉积物类型多样。一般陆源碎屑物质供应充分，可形成砂质湖滩沉积。若湖岸较陡、滨湖水动力作用较强，击岸浪对湖岸的侵蚀产生粗碎屑，或近物源河流有粗碎屑物质的充分供应，则滨湖地区也可形成砾质湖滩沉积。若湖滨地形平缓，水动力较弱，波浪作用不能波及岸边，物质供应以泥质为主，则可形成滨湖泥滩或泥坪。其沉积以泥岩和粉砂岩为主。,(2)结构构造：碎屑物质成熟度增高，分选、圆度好，由岸边向粒度由粗边细；沿湖岸附近常出现重矿物富集带；砂岩中可出现倾角平缓向湖倾斜的中小型交错层理。,在泥坪内常发育水平层理及季节性韵律层理和块状层理，并见有泥裂、雨痕、垂直潜穴、生物扰动构造，以及植物的根、叶、枝干等化石碎片。,(3)生物化石：经常出现由湖浪从浅水地带搬运来的底栖生物化石碎片，有时可集中而形成生物介壳滩。注意：在研究古代湖相沉积时，由于浅湖和滨湖往往缺乏明显的亚相鉴别标志而难于区分，故通常也可笼统地称为滨浅湖亚相（如图198所示）。,5扩张湖沉积扩张湘或称为洪水漫湖亚相，是指枯水期湖面与洪水期湖面之间的沉积地带。?,湖湾是指湖泊近岸地区因受某种阻隔而与湖内广大湖区的湖水交流不畅而呈半封闭水体的地带。湖湾的形成常是因为近岸砂坝、砂嘴的生长，三角洲砂体向前延伸，水下隆起遮挡等作用造成的。（1）岩性：暗色粉砂质泥页岩，中夹薄层白云岩或油页岩；可发育成泥炭沼泽，形成炭质页岩和薄煤层；气候干旱地区，也可发育膏盐和白云岩等沉积。（2）构造：水平层理和季节性韵律层理发育;（3）特殊浅水生物，如渤海湾盆地早第三纪潮湾沉积中出现有拟田螺、土星介、轮藻等化石。,6 湖湾沉积,7滩坝沉积类型及其沉积模式,湖岸线拐弯处的砂质滩坝及生物滩、鲕粒滩水下古降起处的滩坝及生物滩三角洲侧缘滩坝（砂质滩坝、鲕粒滩）开阔浅湖砂质滩坝（砂质滩坝、生物滩、鲕粒滩）,（1）湖岸线拐弯处滩坝沉积模式 形成条件：湖盆周缘母岩区的地势高差较大，湖盆岸线多拐弯、岬角和湖湾，湖浪和沿岸流能力较大，碎屑物质供应较充分；,沉积特征：岩性:成分和结构成熟度均高的砂岩和粉砂岩以及砂质泥岩组成；构造:多种浪成斜层理、生物钻孔以及植物根等沉积构造；砂体形态:平面上呈长条状平行岸线展布，剖面上呈透镜状；旋回特征:下细上粗的反韵律，下部为滩坝外缘沉积，由粉砂岩和砂质泥岩不等厚互层组成，具有水平纹理和波状交错层理；中部为滩坝主体，由分选、磨圆好的中细砂岩组成，具有大型低角度交错层理；上部为滩坝内缘沉积，由粉砂岩和灰绿色泥岩互层构成，具有水平纹理。,（2）水下古隆起处滩坝沉积模式 形成条件：因构造活动、火山喷发或持续继承性古地形在湖盆内形成孤立的隆起；湖浪和岸流的作用较强；气候温湿，生物较繁茂；,沉积特征岩性:多为鲕粒灰岩和生物(屑)灰岩，构成鲕粒滩和生物滩；正常鲕和表鲕的核心多为陆源碎屑，生物灰岩多含螺化石和介形虫化石(碎屑);构造:波状层理及斜层理；滩坝的形态与古隆起形状有关；在垂向上，多下伏浅灰色砂岩、粉砂岩，上覆灰色泥岩，整体构成湖进序列。,（3）三角洲侧缘滩坝沉积模式 形成条件：有河流入湖并形成小型三角洲，湖浪及岸流的能量较大，岸坡坡度较缓；,沉积特征岩性:多由灰绿色粉、细砂岩及泥质粉砂岩构成。结构与构造:粉细砂岩成分和结构成熟度均高，常含有鲕粒，发育波状交错层理和小型槽状交错层理。概率图为跳跃总体含量达70以上的两段式。自然电位曲线多为齿化漏斗形和宽幅对称指形，在地震剖面上多响应丘形反射。此滩坝平面上呈长条形，位于湖泊三角洲的两侧，平行岩线展布，剖面上呈透镜状；这种滩坝的垂向序列整体显示下细上粗的反韵律，其中砂岩厚度可占整个韵律厚度的7080。,（4）开阔钱湖滩坝沉积模式 形成条件：湖底较平缓，陆源碎屑供应充分，湖浪能力较大，流底较深；,沉积特征多由浅灰色粉、细砂岩及泥质粉砂岩构成；砂粒分选和磨圆均较好，有时可见一些鲕粒；常有多种层理类型；在湖退序列中开阔浅湖滩坝自下而上总体显示泥岩颜色由灰色变为棕褐色、粒度由细变粗再变细、砂岩厚度由薄变厚再变薄的复合反韵律。可细分出近岸滩、坝、远岸滩等三个次级单元。近岸滩临近湖平面，薄层砂岩中发育浪成交错层理，在垂上，与棕褐色泥岩薄层间互，构成厚0.42m的反韵律。坝砂以发育厚层槽状交错层理、平行层理为特征，在垂向上常与灰绿色块状泥岩构成下泥上砂、厚约3m的反韵律。远岸滩靠近浪基面分布，发育透镜状层理、砂泥间互层理及丰富的生物扰动构造，自在垂向上与灰色、灰绿色泥岩互层，构成厚约2m的反韵律。,二、湖泊沉积序列1、湖泊沉积的平面序列 典型的坳陷湖盆从盆地边缘至湖盆中央，沉积相序的组合大致是依次出现冲积扇、河流-湖成三角洲、滨湖和浅湖一半深湖一深湖和重力流沉积。但由于受湖盆的构造背景、湖底地形、陆源物质供应的充分程度等多种因素的影响,沉积相序常不完整.对断陷湖盆尤为明显.,对断陷湖盆：缓坡一侧，或沿湖盆长轴，常构成河流三角-深水浊积扇沉积体系。在广阔的滨浅湖地带，沿三角洲侧缘或平行湖岸可发育滩坝沉积,形成三角洲-滩坝沉积体系。在断陷湖盆陡坡-侧或沿湖盆短轴，陆上和水下地形坡度大，近物源，滨浅湖相带较窄，不出现三角洲和滩坝沉积，河流相缺失或很少，有时冲积扇直接入湖形成扇三角洲或形成近岸浊积扇。,2、湖泊沉积的垂向序列湖泊相沉积的垂向组合受地壳升降运动的控制。任何湖泊不论其发育的背景如何，其发展的总趋势在多数情况下都是以退缩、充填而告终。因此，湖泊相的垂向组合，往往是以较深湖或深湖亚相开始，向上递变为滨湖和河流相沉积，构成下细上粗的反旋回垂向层序。当然自下而上出现河流相-湖泊相-河流相这样完整旋回的垂向组合也是有的。但不论是哪种情况，其总的趋势是以滨湖和河流沉积作用作为旋回的结束。在湖盆发展演化过程中，在湖盆下陷扩张期，半深湖、深湖亚相及重力流沉积最为发育；在湖盆抬升收缩期，滨浅湖、三角洲及滩坝沉积发育。在一个地质时期内湖盆多次地沉降和抬升，构成了湖泊相发育的多旋回性，而且在每个一级旋回的背景上还可发育次级旋回。因此，湖泊沉积的垂向序列以向变粗变厚的反旋回最常，也常有自下而上为细-粗-细的完整旋回及多旋回。,第三节 古代湖泊鉴别标志及其与油气关系 一、湖泊沉积鉴别标志,1岩石类型多样、泥岩砂岩粉砂岩为主，结构细、成熟度相当高以粘土岩、砂岩和粉砂岩为主，砾岩少见。砂岩与河流相相比矿物成熟度高、石英含量可达70以上；与海相相比成分较复杂，成熟度较低。砂岩的粒度比河流相的细，分选也较好，因而与海相较难区分，其粒度概率曲线也与海相成因的近似。,粘土岩在碎屑湖泊中广泛分布，且向湖中心增多。深水还原环境的湖相粘土岩常富含有机质，成为良好的生油岩系。我国油气田的生油岩系大多为湖相成因的粘土岩。碎屑湖泊沉积中也可出现类型多样的化学岩和生物岩，如石灰岩、泥灰岩、硅藻土、油页岩等，其沉积厚度及分布范围较为局限。,2沉积构造多样 层理类型多样，但以水平层理最为发育。由于湖泊的范围有限，浪基面深度小，湖泊广大地区多处于浪基面以下，故在此地区的粘土岩多发育水平层理，有时亦为块状层理。在近岸地区可见交错层理、斜波状层理等。湖泊沉积可有较发育的波痕。以往认为对称波痕是湖泊与河流相区别的一种标志，但根据皮卡德（Picard）等人的研究，波痕的对称性并非为湖泊所独有。而且湖泊亦发育不对称波痕，但其波峰的走向绝大多数与滨岸平行，不对称波痕的陡坡向岸方向倾斜。泥裂、雨痕、搅混构造亦常见到。,3生物化石丰富,生物化石丰富是碎屑湖泊沉积的重要特征。常见的生物种类有介形虫、瓣鳃类、腹足类等，没有海相生物化石。藻类也是湖泊中较常发育的生物。轮藻为淡水环境所特有，蓝绿藻、硅藻和部分绿藻也是常见的类型。其中蓝绿藻与海相见到的呈叠层状构造的不同，常呈树技状或分离的结核团块状构造；红藻在湖相中未曾见到过。此外，陆生植物的根、干、叶、抱子花粉等大量出现也是湖相重要特征。尽管海相也出现植物化石，但可以其种属和数量远离滨岸越来越少这种梯度变化来加以鉴别。,4垂向层序多反韵律碎屑湖泊沉积多出现由深湖至滨湖的下细上粗的反旋回层序，以此区别于下粗上细的间断性正旋回的河流相沉积（如图198图1910所示）。5分布范围及沉积厚度 湖泊相沉积的分布范围比河流相大，比海相小，相带、岩性和厚度大致呈环带状分布，而且岩性和厚度横向变化比河流相稳定，但稳定程度比海相差。,二、湖泊沉积与油气关系 碎屑湖泊相常具有油气生成和储集的良好条件。目前我国发现的绝大多数油气田都分布在碎屑湖泊相沉积中。就生油条件而论，深湖和半深湖亚相水体深，地处还原或弱还原环境，适于有机质的保存和向石油的转化，是良好的生油环境。如我国的松辽盆地、渤海湾盆地和苏北盆地的生油岩系就分别是白委系和下第三系半深湖一深湖亚相的暗色泥岩，其厚度可达千米以上。碎屑湖泊沉积中发育各种类型的砂体，如三角洲砂体。深水浊积扇砂体、滨浅湖滩坝砂体等，它们常因具有分布广、厚度大、近油源、粒度适中、生储盖组合配套等特点而成为油气储集的良好场所。,从湖泊的发育和演化来看，湖泊下陷扩张期，湖盆大幅度持续稳定下沉，有利于深湖。半深湖亚相的发育，即有利于以粘土岩为主的生油岩系及盖层的形成；湖盆的抬升和收缩，有利于三角洲、滨浅湖滩坝等储油砂体的形成。若湖泊的发育具有多旋回性，在垂向剖面上可出现多个生储盖组合，而且第一个组合的盖层即为第二个组合的生油层，从而造成生储盖组合的垂向叠合（如图1910所示）。目前勘探结果表明，潮湿气候区多旋回近海湖盆的中部旋回生储盖组合最发育，油气资源最丰富。,