《海相组沉积相》PPT课件.ppt

1,第二十二章 海相组沉积相,2,3,4,5,6,7,第一节 海洋沉积环境与沉积特征,一、海洋沉积环境 1海水的物理、化学条件 海水的温度受纬度、深度和海流等因素的影响，不同海域有所不同。海水的压力变化范围较大，从海水表面的latm（1atm=101.325kPa），到深达10km的海底，其压力可增至 1000atm。海水的平均含盐度为3.5，其中溶解了约80多种元素所组成的盐类。,8,2海洋的水动力状况 海水的运动可概括为波浪、潮汐和海流三种形式。海洋的波浪与湖泊的湖浪不同之处在于海洋水域辽阔，风的吹程长，波浪规模巨大。海洋有潮汐作用，这是与大陆水体的又一重要区别。潮汐引起海面水位的垂直升降称为潮位，引起海水的水平移动称为潮流。地球重力场或海水温度、盐度分布不均产生密度梯度而引起的海水流动，称为海流。其搬运作用要比波浪、潮汐大得多，尤其对粘土等细粒沉积物，可进行长达数百至数千千米的长途搬运。,9,3海底地形与海水深度 海底地形可分为陆棚、大陆坡、大洋盆地三个地貌单。陆棚又称为大陆架，平均坡度为0.1；宽度为01500km，平均为74km；水深为20550m，绝大部分陆棚水深在200m以内，是海洋沉积最集中和最活跃的地区。,大陆坡是接续陆棚并向大洋倾斜的部分，坡度为47，最大可达20以上，宽度为2090km，深度为2002450rn。大洋盆地占海洋面积的23，主要为水深达45km的深海盆地，最平坦的部分。,10,4海洋沉积环境及海相组划分 根据海底地形和海水深度，可将海洋沉积环境细分为滨海、浅海、半深海和深海四种环境;滨岸相又称为海岸相或海滩相，位于潮上至波基面之间;浅海陆棚相:位于波基面以下的陆棚区，向陆方向与滨岸相衔接，向海与半深海相毗邻,2000m;.,11,12,二、海相组沉积的一般特征,1岩石类型 岩石类型极为多样，如砾岩、砂岩、粉砂岩、粘土岩、碳酸盐岩等在海相组中广为分布。厚度大、分布广、岩性稳定，碎屑岩的结构成熟度和成分成熟度高、圆度及分选好。2沉积构造 海相组沉积中发育有各种类型的层理、波痕、雨痕、泥裂及其他沉积构造。低角度的交错层理、滑动及流动构造在海相组中发育；,13,3自生矿物 海绿石、鲕绿泥石、自生磷灰石 4生物化石 不同种类的生物对水体含盐度的适应能力不同。耐盐度有限的生物称为狭盐性生物，属于典型的海相狭盐性生物有：红藻、绿藻、放射虫、球石藻、有孔虫、钙质及硅质海绵、珊瑚、腕足类、棘皮类、苔藻类、头足类，以及现代已灭绝的生物，如古杯类、层孔虫、软舌螺、三叶虫、锥石、竹节五、牙形石、笔石等，这些生物的化石为海相组所特有。,14,根据波浪、潮汐及沿岸流等对滨海环境影响的相对重要性，将滨海环境区分为以下三种类型。1）浪控型滨海环境（或称海滩型滨海环境）：通常发育在面向开阔大洋的滨海带。无障壁、坡度较大，大洋波浪可直接到达滨海区，为无障壁型海岸。,2）潮控型滨海环境（或称潮坪型滨海环境）：多发育在海湾、泻湖的近岸带，没有直接来自开阔大洋的强波浪冲击，多为中一大潮差海岸，潮汐活动是主要控制因素。,15,3）障壁岛一泻湖型滨海环境：是受波浪、潮汐以及沿岸流综合影响的滨海环境，地形分异明显，为障壁岛、泻湖、海滩、潮坪、进潮口、潮汐三角洲等多种亚环境组成的复合体系。,16,17,18,19,第二节 海相碎屑岩沉积模式,一、水动力特点,20,21,22,23,当水深为波高的2倍时，波浪开始倒卷和破碎，称为“破浪”，此地带亦称为“破浪带”。此带内波浪变形厉害，对海底的冲刷及对碎屑物质的簸选、淘洗强烈，较粗的碎屑向海岸方向运动，堆积成沿岸（远岸）砂坝。沉积物粗，可产生新月形和平坦床沙形态;,24,从破浪带再向岸方向，深度相当于一个波高，波峰发生完全倒转和破碎，称为“碎浪”或“涌浪”，此带亦称为“碎浪带”或“涌浪带”。海底坡陡，不形成碎浪带，破浪发生在岸边，形成拍岸浪；海底坡度平缓，可形成较宽的碎浪带；中等坡度的海底，除高潮时无碎浪带外，其他时间都有碎浪带存在。碎浪作用使波浪能量消失达90以上，所以波浪破碎以后，除破浪向海岸产生的一种涌浪搬运较粗粒沉积物外，其他沉积物的运动是很少的;,25,当碎浪或涌浪进入前滨带后，海水借惯性力冲向海岸，形成“冲浪”，称为“冲浪带”或“冲流带”。冲流带波浪反复地冲刷、淘洗，形成了成分成熟度和结构成熟度都较高的砂质海滩堆积。风暴浪时期，海水携带碎屑物质进入后滨带，在海滩外侧形成平行于海岸的连续的线状砂脊，称为“滩脊”。,26,当波浪与海岸斜交时，在海岸坡度平缓的碎浪带，将产生与海岸几乎平行的沿岸流，沿着沿岸砂坝及海滩脊间的沟槽系统流动，经数米或数十米后，至沟槽末端则改变方向，近乎垂直地向海方向流去，形成所谓的裂流或离岸流。沿岸流和裂流在海滩和沟槽中可形成各种形状和大小的波痕。,27,二、滨岸相沉积模式,根据波浪的变形体制和平均高潮线、平均低潮线，可将海滩环境从海向陆依次划分为近滨带（亚相）、前滨带（亚相）、后滨带（亚相）和风成沙丘带（亚相）。无障壁滨岸相。,（一）、浪控滨岸亚环境划分,28,29,30,（1）临滨带位于平均低潮线至波基面之间的广阔海域。临滨带全部处于水下环境，是浅水波浪作用带，沉积物始终遭受着波浪的冲洗、扰动。（2）主要形成砂质的沉积，上部砂质较粗，为细砂至中砂，伴有较大规模的交错层理；下部砂质粒度较细，多为粉砂并夹含粉砂泥质，交错层理规模较小，而生物扰动构造增多，且出现水平纹层。（3）砂质沉积常发育成水下沿岸砂坝，波能较强时可有多条砂坝。,1、临滨带（shore face）,（二）亚相沉积特征,31,2、前滨带,（1）前滨带位于海滩剖面近上部的平均高潮线与平均低潮线之间的地带，相当于冲流带。地势一般平坦而微向海倾斜。一般为2-3，高波能砾质海滩可达 2030。坡度受波浪强度和沉积物粒度控制（2）岩性：常为成熟度极好的纯净石英砂。,32,（3）结构构造：磨圆和分选均好；层系平直，低角度相交的交错层理冲洗层理发育；对称和不对称波痕以及菱形波痕大量出现。极浅水的其他标志如冲刷痕、流痕、变形波痕、流水波痕、生物搅动构造亦常见到；（4）生物化石缺乏，但可见破碎贝壳及生物扰动构造。并含有大量贝壳碎片和云母等，贝壳排列凸面朝上。属于不同生态环境的贝壳大量聚集，也可以作为鉴别古代海滩砂体的标志；,33,34,3、后滨带,（1）位于平均高潮水位与风成沙丘之间，通常都暴露在大气中，仅在特大高潮和风暴潮时才被海水淹没，属于潮上带。（2）岩性：砂质为主，常成薄层状，石英砂岩。（3）结构构造：水平纹砂层，并常伴有小水流波痕形成的小型交错层理。坑洼表面因风吹走了细粒物质而遗留和堆积了大量生物介壳，其凸面向上。（4）风成作用很明显，常见富集有介壳的风蚀地面。潜穴和遗迹化石也常见。,35,4、风成沙丘带,（1）被风暴浪搬运到后滨的砂长期暴露在地表，受风的不断改造可形成风成沙丘。这种风成沙丘主要分布在与后滨相连的海岸带的向陆侧。当条件适合时，海岸沙丘沿海岸可占据一个相当宽的地带，如美国西海岸的海岸风成沙丘带宽度可达459km。（2）主要由石英组成。石英砂分选极好，大多数为细到中粒级。颗粒磨圆度是海滩砂中最好的。可有特征的风成沙丘交错层理。,36,（3）在最大高潮线附近出现的线状沙丘称为海滩脊，可以单个或成群出现。成群出现的海滩脊多平行排列，使海岸平原呈波状起伏状。海滩脊由砾石，砂及介壳碎屑等粗碎屑沉积物组成，单个海滩脊一般高数米，宽几十米，长达几百米至几公里。内部具复杂的大型交错层理构造。向海侧的前积纹层倾角平缓向海倾斜，与前滨常有一滩肩相接；近顶部为平缓的向陆倾斜的前积纹层；滩脊后为近地面的冲流层理超覆在向海倾斜的海滩交错层理上。,37,（三）碎屑滨岸相的主要鉴别标志,（1）岩矿物特征：一般说海岸沉积的砂质较纯，石英含量高，重矿物相对较富集，圆度、分选较好，成分成熟度和结构成熟度较高。(2)结构特征:海岸砂的粒度分布特征较均一，分选好。(3)沉积构造：临滨带槽状和板状交错层理发育，近滨下部可见水平层理、生物潜穴。前滨发育特征的冲洗交错层理，沿层面可见水流线理、各种浪成波痕、菱形波痕、细流痕等层面构造。,38,39,40,(4)生物特征：常含有数量不等的各门类生物碎片，有时可形成薄的介壳层，它们多属于不同生态环境的生物所构成的组合。(5)垂向沉积层序：以进积型沉积层序最发育，自下而依次出现滨外沉积近滨沉积前滨沉积后滨沉积海岸砂丘沉积，沉积物粒度自下而上惭粗，沉积构造也呈现有规律的变化(6)砂体形态：海岸砂体常平行于海岩线走向呈线状分布，并往往成排出现，剖面上常呈下平上凸的透镜状或席状。,41,42,43,44,45,二 浪控陆棚环境沉积特点,陆棚环境划分为：内、外陆棚内陆棚：平均风暴浪基面平均晴天浪基面外陆棚：平均风暴浪基面200m左右，受风暴浪的影响程度低。,46,（一）现代陆棚环境的沉积特征1、泥质沉积 陆源的，通过河流搬运。水平层理发育；水体正常时，大量的海相生物化石组合及丰富的遗迹化石。2、砂质沉积 浅滩后退形成块状砂体、线状砂脊、大型床砂形体单元.,47,48,3、陆棚相的鉴定标志（1）含正常浅海生物化石组合，泥质沉积物可有丰富的遗迹化石。（2）砂岩从薄层到厚层都有，成熟度高，可含绿泥石、海绿石。厚层砂岩具有大型巨型交错层理。（3）泥岩常具有规则的水平层理，夹风暴岩或具浪成层理的薄粉砂、细砂岩。（4）缺乏暴露标志,49,（二）风暴沉积层序及风暴岩 风暴沉积是一个时间过程，在风暴活动的不同阶段，发生着不同的沉积作用，形成不同的结果。一次完全的风暴过程可以形成具有一定规律的垂直层序，一个理想的风暴层序自下而上依次出现侵蚀的底面，粗粒滞留层，粒序层，纹层段，泥质段。,50,51,52,53,1）侵蚀底面 是在风暴高峰期由风暴浪产生的涡流侵蚀而成。一般为平滑或不规则状。与下伏好天气时细粒的陆架沉积物突变接触，并常保留在风暴沉积层底面形成各种工具痕、渠痕等底部印模。这些印模可以指示风暴流的流向。,54,2）粗粒滞留层 一般多为大的介壳和粗的内碎屑和砾石，它们是风暴簸选滞留物。介壳层常具有优选方位，多数呈凸面向上平行层理排列的组构，但也有呈垂直的或叠瓦状排列。介壳层一般都是经过原地簸选、改造和扰动，但未经长距离搬运。贝壳常保留有泥晶包裹的痕迹。由于风暴衰减时细粒物质的沉积，在介壳层中可形成渗滤组构。,55,56,3）粒序层 在有些剖面中，介壳层不发育或没有，侵蚀面上直接出现的是粒序层块状砂岩，尤其是在风暴浪基面以下的剖面中非常普遍。粒序层是由风暴回流形成的浊流沉积而成的，皆为向上变细的正粒序。,57,58,4）纹层段 主要由细砂及粉砂组成,风暴流能量逐渐减弱，细粒物质沉积而成。纹层有序层理：板状或丘状交错层理向上逐渐过渡为爬升波纹层理，最后风暴停止水流更为缓慢，风暴流携带的悬浮物质最终成雾状沉积下来，形成水平纹层。在这些纹层中，以丘状交错层理最具代表性，是风暴浪的最好证据。在纹层段内已开始出现底栖生物的活动，逃逸迹比较常见。,59,60,61,5）泥岩段 风暴完全停息后，陆架已恢复到正常天气时的沉积状况，沉积物主要是泥岩。这时底栖生物又重新定居在海底，对底质强烈扰动。原生层理多被破坏。生物扰动构造、内栖生物的潜穴、表生生物的遗迹非常发育。,62,63,64,65,远基风暴岩和近源风暴岩,66,（三）浅海相主要鉴别标志,除了沉积相标志，例如沉积结构、构造、砂体形态等，识别古代浅海沉积物最可靠的标志是那些受海水盐度和深度控制的海相化石和地球化学参数特征。（1）受盐度和盐度变化控制的无脊椎动物化石是区分古海洋环境和非海洋环境最可靠的手段。浅海环境多生活狭盐性生物种属，且生物种的分异度低。（2）陆棚环境特有的遗迹化石主要是记录了从悬浮物中摄食的动物活动遗迹。（3）浅海陆棚最特征的自生矿物是海绿石、鲕绿泥石等铁硅酸盐类和一些磷酸盐类矿物。（4）浅海陆棚沉积物具有较高的成分和结构成熟度。,67,三、半深海及深海沉积特征,（1）一般特点 半深海相沉积主要由泥质、浮游生物和碎屑三部分沉积物组成。其来源主要是陆源物质和海洋浮游生物，其次为冰川和海底火山喷发物。泥质沉积物所占比重最大；,1、半深海,68,69,70,生物群以腹足类为主，还可见瓣鳃类、腕足类、放射虫、有孔虫等。由于生物搅动，泥质沉积不显层理，可见有虫迹。,风暴浪对海底的扰动或重力滑动，沉积于半深海而成为半深海相碎屑沉积物。海底洋流或顺陆坡等深线流动的等深流也可搬运粉砂物质，并在陆坡或陆隆上堆积成透镜状粉砂质砂体。,71,（2）沉积类型 1）蓝色软泥：是现代半深海相中分布最广的类型，成分以陆源粉砂质粘土为主；2）红色和黄色软泥：以粉砂质粘土为主，含有碳酸盐 3）绿色软泥：因含海绿石而呈绿色，其成分为粘土；4）碳酸盐软泥和砂：碳酸钙含量可达1890，浮游生物含量高，砂粒为细砂和粉砂。5）珊瑚泥和珊瑚砂：在珊瑚礁形成的岛屿周围的陆坡上，堆积了因礁体的破坏而形成的钙质碎屑和钙质软泥；6）火山泥：系火山爆发形成的火山灰堆积于半深海区而形成的；7）冰川海洋沉积：邻近冰川发育区的半深海中可见冰川沉积物，成分主要为粘土和分选很差的砂、砾，多发育在两极附近的半深海中。,72,（3）等深流沉积,一种底流，在大陆坡或陆隆带沿等深线流动的洋流，是由于大洋水团的温、盐度的变化而形成的一种环流体系。冈兹尔等认为，等深岩相的层序没有浊积岩那样规则，其突出的特点是具有一个向上变粗的反递变和一个向上变细的正递变序列，这两个序列共厚1O1OO厘米，它们可以单独出现，也可以同时出现形成逆一正递变单元。根据沉积物不同分为：泥质等深岩相、粉砂质砂质等深岩相。,73,74,自下而上依次为：泥质等深岩、斑状粉砂质和泥质等深岩、具有粉砂岩层的斑状等深岩。粉砂质一砂质等深岩、具有粉砂岩层的斑状等深岩、斑状粉砂质和泥质等深岩。泥质等深岩,75,76,2深海相,（1）一般特点：水深在2000m以下，平均深度为4000m。底栖生物稀少，种类单调；现代深海沉积物主要为各种软泥，其中大部分属于远洋沉积物；即多半是繁殖于大洋上层的微小浮游生物的钙质和硅质骨骼下沉堆积而成的软泥，另一部分为底流活动、冰山搬运、浊流、滑坡作用形成的陆源沉积物，以及局部地区各种矿物的化学和生物化学沉淀作用形成的锰、铁。磷等沉积物，此外尚有少量风吹尘、宇宙物质等。,77,（2）沉积类型 谢泼德（1963）曾对深海沉积物进行过分类。现将其主要类型分述如下：1）棕色粘土（红色粘土）：约占深海沉积的38.l，大多数深海底大面积覆盖着红色或棕色粘土；2）抱球虫软泥：3）翼足虫软泥 4）放射虫软泥：5）硅藻软泥 6）锰结核 7）浊流沉积：在深海相中常发育有重力作用形成的浊流沉积，它可形成较大的厚度和较广的面积，而且现在所见到的古代深海沉积也主要是浊流沉积。,78,四、海相组沉积与油气的关系,据世界大陆架油田开发资料统计，现今大陆架总面积的 75为沉积盆地所占据，而它们的绝大多数是中、新生代开始沉降和发育的年轻沉积盆地，沉积厚度巨大，有的可达万米以上。由于大陆架地区适于有机物的大量堆积和埋藏，并有利于储集岩的发育，从而为油气的生成和聚集提供了良好的条件。在碎屑岩发育的滨岸相中，各种类型的砂体非常发育，是油气储集的良好场所，如塔里木盆地滨岸相东河砂岩优质储层。目前尚不清楚半深海沉积是否也有油气的聚集，但半深海和深海浊流沉积具有油气生成和聚集的条件，这已被近年来的油气勘探所证实，如美国洛杉矶盆地第三系深海浊流沉积。,79,五、本章重点,1、滨岸和浅海相主要鉴别标志；2、风暴岩的概念及垂向特征；3、等深流的概念及垂向特征；4、了解正常半深海、深海相沉积特征；,