沉积体系分析.ppt

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1、第二章 沉积体系分析第一节 概述,基本内容：包括：概念：沉积体系，成因相，沉积体系域，地层成因增量(GJS)和地层成因序列(GSS)。沉积体系分析方法和步骤。冲积扇的类型及纵向演化，冲积扇的空间形态，冲积扇发育与产出背景。沉积作用过程及其沉积物类型（河川径流，泥石流，筛积作用，风的作用，片流作用）湿地冲积扇实例(印度与泥泊尔接壤处的柯西扇)旱地冲积扇（实例美国死谷的冲积扇）,教学思路：对概念：沉积体系，成因相，沉积体系域，地层成因增量(GJS)和地层成因序列(GSS)有一定的基本认识。从沉积体系分析方法和步骤入手，结合实际研究分析方法和步骤。冲积扇的类型及纵向演化，冲积扇的空间形态，冲积扇发育

2、与产出背景。冲积扇的沉积作用过程及其沉积物类型。,教学重点与难点：重点是：概念：沉积体系，成因相，沉积体系域；冲积扇的类型及纵向演化，冲积扇的空间形态，冲积扇发育与产出背景。难点是：沉积作用过程及其沉积物类型（河川径流，泥石流，筛积作用，风的作用，片流作用）,第二章 沉积体系分析第一节 概述,60年代以来，沉积地质学领域取得了若干新进展，其中沉积体系分析方法的创立与应用是最重要的突破之一，它是近代环境分析与相模式研究的进一步发展。,一、概念与定义(一)沉积体系,沉积体系(dcpositionalsystc)这一概念是在1967年由Fisher和Mc Gowcn首次引入沉积学文献的，它“是三维岩

3、性相组合体，而且其中各岩相在沉积环境和沉积作用过程方面具有成因联系”。Scott和Fisher(1969)在另一篇文献中将其定义为“沉积体系是与作用过程有关的沉积相的集合体”。鉴于以上定义中；“岩性相”和“沉积相”的使用容易与其它“相”相混淆，Galloway建议使用“成因相”以示区别。因此，将沉积体系可以理解为是在沉积环境和沉积作用过程方面具有成因联系的一系列三维成因相的集合体。沉积体系是与地貌或自然地理单位相当的地层体，并以其生成环境命名，如河流沉积体系、三角洲沉积体系、障壁泻湖沉积体系等。,(二)成因相,成因相是沉积体系内部构成的基本单位。同一种成因相是在相同的环境、条件和作用控制下形成

4、的。这一术语的特定含意在于它强调地质体的概念及其与沉积体系的构成关系。例如，障壁岛沉积体系(Galloway，1986)包括了一系列的成因相：滨面、障壁核部、进潮口充填、冲越扇及坝后潮坪、涨潮三角洲和泻湖等(图31)。沉积体系研究的优点首先在于强调环境与几何态的统一，即把成因相和沉积体系都理解为三维地质体，另一方面在于强调成因相在空间上的成因联系，即一系列有成因联系的相是做为体系而存在的。,（三）沉积体系域,同一时期发育形成的沉积体系彼此相联就构成了沉积体系域（depositional aystemstracts）。在任何一个足够大的沉积盆地中，沉积体系往往不是唯一的。一种沉积体系沿着盆地的上

5、倾和下倾方向以及沿走向通常可以过渡为另一种沉积体系。沿沉积倾向最常见到的变化是冲积扇体系河流体系三角洲体系陆架体系陆坡和盆地体系；沿沉积走向的变化如三角洲体系碎屑滨岸体系的演变等。如美国海湾盆地始新世沉积体系域显示了由MtPleasant河流沉积体系Rockdale三角洲沉积体系的迅速演化(图3-2)。我国西南地区晚二叠世沉积体系域模式从平面上显示了从盆地边缘向中心依次由冲积一湖泊组合三角洲组合、三角洲障壁泻湖组合碳酸盐台地及边缘礁堆积一硅质碳酸盐和重力流沉积。,(四)地层成因增量(GJS)和地层成因序列(GSS),沉积体系与沉积体系域这两个概念既有沉积学意义，又有地层学意义。一方面，它们被赋

6、于沉积环境和沉积作用的解释；另一方面，它们又是一个三维地层体，是一种成因地层单位(genetic stratigraphic unit)。沉积体系域是具有等时意义的地质体。在盆地演化过程中，沉积体系和沉积体系域随区域构造背景、古气候和海平面变化等因素的改变而改孪，废弃与增生并存，因此有必要将盆地充填划分为一系列的成因地层单位，并需引入Busch(1960，1983)的两个成因地层的概念，即地层成因增量(GISgeneti；incrementofsr Fgga)和地层成因序列(GSSgenetic sequences of strata)，用以描述沉积体系或沉积体系域的阶段性演化。,地层成因增量

7、是一个沉积体，其中包括了成因上有联系的相或亚相。地层成因序列由几个相同的成因增量组成（图3-3）。地层成因增量实际上是一个沉积体系域的一个完整的、基本的单元。,沉积体系或体系域旋回性的成因有两种：a内因旋回机制取决于沉积作用，是一个沉积体系的组成部分。如河道或三角洲朵伸因决口而造成的侧向迁移，因而不能用于远距离对比；b外因旋回机制受控于沉积体系外部的更高级别的因素。如大地构造、古气候和海平面变化等，因而可在大范围内保持稳定(Selleg，1978：Vail，1990)。,二、沉积体系分析法原理,沉积体系分析法从本质上讲属成因地层学。即在认识沉积环境和控制沉积物形成的同沉积期大地构造的基础上，解

8、释大型沉积体的相互关系，这一分析方法的基础是Walther相律和相模式概念在整个沉积盆地范围内的应用与引伸。Walther相律指出，在个整合的序列中，只有那些在自然界相邻出观的相才能在垂向层序中出现。一个进积三角洲是其良好的范例。进积的三角洲在平面上包括了前三角洲、三角洲前缘和三角洲平原，其相邻发育的顺序及其沉积物与在垂向序列中的顺序相同。一个沉积体系就是这样一种完整的环境与其产物的结合。,三、沉积体系分析方法和步骤(一)沉积体系分析方法,1野外过程沉积学分析和相构成单位研究 目的在于识别和划分露头区的沉积体系，了解其成因相构成，以便于指导地下沉积体系研究。主要包括以下几方面的工作：1）详细观

9、察，描述岩石成岩标志，并分析其水动力学意义；2）沉积体三维几何形态及其空间关系追索；3）沉积体内部构成分析；4）野外大断面沉积写实及垂向层序剖面；5）古流分析；6）古生物生态环境分析。,2岩心沉积学分析和地球物理测井曲线解释 目的在于：a,识别地下沉积体系，并与露头区进行对比；b，进行成因地层对比，建立沉积盆地的沉积断面网络；c系统对比和统计之后，编制各成因地层单元平面图。3反射地震资料解释4比较沉积学研究5室内实验室研究,（二)沉积体系分析的内容与步骤,1、成因相识别及成因相内部构成分析2、有成因联系的成因相三维组合，即沉积体系的识别和划分3、沉积体系的空间配制，即沉积体系域的重建4、沉积体

10、系的发育和分布与古构造、古气候、古海平面变化等因素关系的研究5、比较沉积学的宏观研究6、沉积体系域的阶段性演化，即确定盆地的成因地层格架7、沉积体系与成矿规律的探讨。,第二节 冲积扇沉积体系,一、概述1、冲积扇的类型及纵向演化 冲积扇是由山前断崖向邻近低地延伸的主要由粗碎屑物组成的扇形、圆锥形、舌形或弓形堆积体(atloway等，1983)。冲积扇在植被贫乏的干旱或半干旱区最发育但并不局限于此气候带中，它们也可以发育于地势和沉积物补给适宜的潮湿气候区。因此，前者被称为旱地冲积扇，后者被称为湿地冲积扇。冲积扇代表了陆上沉积体系粒度最粗、分选最差的近源单元，通常在下倾方向上变成相对细粒的河流体系。

11、然而，有某些扇的前端直接进入湖泊或海盆，则称为扇三角洲。,2、冲积扇的空间形态,冲积扇单个扇体在平面上呈扇状，倾向剖面上为楔状，走向剖面上为凸透镜状。多个扇体在侧向上联结可以构成冲积扇裙。冲积扇体的大小主要受气候、盆地流域面积、流量、地形起伏和物源区岩性等因素影响。如气候，在干旱区冲积扇坡度大、扇体小：而在潮湿区冲积扇坡度小、扇体大。又如在以泥岩、页岩为源区形成的冲积扇往往要比以砂岩为源区形成的冲积扇大得多(Bull，1962)。,3冲积扇发育与产出背景,冲积扇的形成主要是由于坡度的突然减小和河流搬运能量的降低，通常伴有重力的不稳定性，也可能起因于陡坡上植被的破坏或由海平面变化引起的基准面下降

12、，或者封闭湖盆中水位的下降等。冲积扇大量地出现于构造活动区，拉裂谷盆地、与走滑有关的拉张盆地、前陆盆地的断裂边缘侧。,二、沉积作用过程及其沉积物类型,它们在扇体中各自所占的比例随沉积物结构和气候等因素的变化而不同。如印度与尼泊尔接壤处的柯西扇及热带区的洪都拉斯扇，它们是单独的河流作用的产物。在冲积扇的另一端，几乎完全是由泥石流形成，这种冲积扇往往形成于干旱地区。但大部分扇都反映出泥石流与河流的共同作用。次要的作用如筛积作用、风的作用、渗透作用等对冲积扇也有影响。,1河川径流,在潮湿扇面上以常年性河川径流作用占优势，如柯西扇等，而干旱扇面上则以季节性河流为主。水系均为辫状型，河道之间发育砂坝。这

13、主要是由于出山口进入冲积扇的水流，因为部分渗漏加之坡度变缓，沉积物大量卸载、残余河水趋向围绕这些堆积物流动而发生分叉形成辫状河道。河道间砂坝自扇顶一扇远端的演化规律是：扇顶平坦的菱形席状坝；扇中突出的纵向坝：扇端砂质横向坝。,河道沉积物由砾石、砂组成，分选差。砾岩中叠互状构造发育，而砂岩中不同规模的板状、槽状交错层理发育，最典型的是具有冲刷充填交错层理。河道水流在间洪期多数局限于河道内，而在洪泛期可能以片流方式扩散于整个或部分扇面上。扇面主河道具侧向迁移能力。如柯西扇1731年以来的228年间，主河道向西摆动了112km(图3-4)。而在特别泥石流多发育于半干旱地区，潮湿扇上不很发育，也难于保

14、存。,2泥石流,泥石流是由重力推动的含有大量碎屑物质的高密度流体。流体内部的颗粒是由粒间的泥和水的混合物支撑，并在重力作用下进行搬动，这种流体在流动过程中保持着一定的整体性，从而显示了层流的特点。泥石流的空间形态为两侧较平行的舌状体，顶面较平整：边缘清楚。泥石流沉积的总体特点是分选极差，有巨大的漂砾，一般不具层理，呈块状构造。泥石流经常由暴雨触发，持续时间较短。,5片流作用 主要发育于洪水期，形成席状分布的分选中等的砂、粉砂、砾石等。片流时间短、体浅，能产生高流态，能量衰减快速。故平行层理、逆行砂丘、递变层理发育。,3筛积作用 干旱冲积扇上许多沉积物表面是多孔的，而在扇表面上形成了舌状体(筛积

15、体)。,4风的作用 在干旱的冲积扇中，中一细粒砂被风改造和沉积的现象是常见的。,三、湿地冲积扇实例(印度与泥泊尔接壤处的柯西扇),1主要特点受季节性洪水、冰融而发生季节性活动，以终年泄水为特点。河流作用控制扇的几乎整个表面，扇件表面坡度低，上扇区为14mkm。沉积物粒度向下游方向有规律性地减小，磨圆度增强。交互状构造发育，具颗粒支撑特征。,2内部构成近端扇(扇顶)主要受暴雨型流量控制，河道内主要发育沙丘，槽状交错层理发育。中扇区(扇中)上部菱形坝(粗砾)发育，而在中扇区下部纵向坝(细砾)发育。远端扇(扇尾)的砂质底形如纵向坝、舌形坝、横向坝等常见，板状交错层理、槽状交错层理发育(图34)。,四

16、、旱地冲积扇（实例美国死谷的冲积扇),1主要特点间歇性河流发育，扇体规模小，呈锥形。由泥砾双叶状体构成。2内部构成 泥石流具陡的边缘叶状体，叶状体可以叠覆，也可以充填于河道中。叶状体向下游方向厚度减小。它具有棱角状碎屑、分选差、层理不明显及基质支撑留特点。筛积物很少被保存，由碎屑支撑的砾石组成，与下伏单元为渐变过渡。形态狭窄，倾向上呈断续的带状，横剖面呈椭圆形。远端扇为砂质沉积物漫洪沉积由平行纹层砂组成，其特殊的沉积构造组合有高流态。,课后小结：宏观沉积特征分析，宏观分析包括对地表露头和钻孔岩心的最基本的沉积特征的描述。微观沉积特征分析，具体研究内容主要包括；碎屑成分、自生矿物和特殊岩石类型、

17、碎屑结构特征、生物碎屑成分及结构特征。地球物理测井分析，用于解释沉积环境的曲线类型有电阻率曲线、自然电位曲线、天然放射性曲线以及人工放射性曲线等。盆地构造分析，具体包括地质观察和填图、物探、航片与卫星照片判释、构造岩石学以及数学和物理模拟等多种方法。,思考练习题（讨论题，练习题）：概念：沉积体系，成因相，沉积体系域，地层成因增量(GJS)和地层成因序列(GSS)?冲积扇的类型及纵向演化?沉积作用过程及其沉积物类型?,河流沉积体系与三角洲沉积体系,基本内容：包括：河流沉积体系:河道类型,沉积作用过程(河道水流作用,漫滩流作用,河道废弃作用),河流体系的内部构成(高弯度曲流河,富砂的低弯度辫状河,

18、富泥的低弯度网状河).三角洲沉积体系:三角洲沉积作用类型,三角洲体系的分类,三角洲沉积体系的内部构成(扇三角洲体系,辫状三角洲体系,普通三角洲体系).,教学思路：河流沉积体系:河道类型,沉积作用过程,河流体系的内部构成。三角洲沉积体系:三角洲沉积作用类型,三角洲体系的分类,三角洲沉积体系的内部构成。教学重点与难点：重点是：河流体系的内部构成：高弯度曲流河,富砂的低弯度辫状河,富泥的低弯度网状河。三角洲沉积体系的内部构成：扇三角洲体系,辫状三角洲体系,普通三角洲体系。难点是：曲流河、辫状河、网状河的区别。扇三角洲体系、辫状三角洲体系、普通三角洲体系的区别。,第三节 河流沉积体系,“河流”是人们比

19、较熟悉的一种地貌单元，它的主要作用是把沉积物汇集起来，输送到大的湖盆或海盆。在陆相沉积盆地中，河流沉积体系是盆地充填中最为主要或占优势的组份，许多燃料及沉积矿产与其关系密切。,一、河道类型,河流沉积体系的主体是河道，自然界的河道类型是多样的，常见的河道分类方案有两种。,1弯曲度和分岔性分类方案(Rust；197g),弯曲度用深泓线长度与河谷长度的比来表示。深泓线是指河道最深处各点连线的长度，河谷长度是指测量深泓线长度的河谷部分的直线距离。当弯曲度大于1.5时，为高弯度河流：当它小于1.5时，为低弯度河流。分岔性参数是一个河曲波长范围内的沙坝或岛屿的数目。当分岔参数小于1时，为单河道河流：而当其

20、大于1时，为多为曲流河。据上述两个指标，可以确定四种主要的河道类型(表3-1)。,2沉积物搬运方式分类方案(Schumm，1978),与沉积物搬运有关的概念有三个；推移质在河流中，沉积物以单个颗粒沿着河床滚动，滑动或跳跃的方式进行搬运。这种扭运物递常由砂和砾组成，其粒度分布受水流搬运的起动能量控制。它们是无粘性的，并且被水流塑造成各种各样的沙坝和底形；悬移质沉积物(泥和粉砂)呈悬浮状态搬运。它们通常在泛滥盆地中沉积；混合搬运述两种搬运用时存在的一种搬运方式。根据河流搬运的沉积物负载类型，可以把河道分为底负载型、混合负载型和悬浮负载型三大类(表32)。,二、沉积作用过程,（一）河道水流作用流速和

21、紊流的分布决定了河道内水流的性质和它对沉积物的侵蚀、搬运和沉积的影响。在流速和紊流发育的地区，通常是侵蚀区和沉积物旁通区。相反，则可能是河床的稳定区和沉积区。,1流速,在枯水期的弯曲河道中，主流线紧靠凹岸，并且沿着对角线方向斜着通过相邻两个河曲之间的河段。由于主流线在河道中的摆动，以及主流线的位置靠近水面，从而导致了次级螺旋流的形成，它穿过河底向倾斜的凸岸上方运动，即可进入相对低流速区而导致沉积作用的发生(图3-5)。在洪水期，水流趋向取直，主流线向凸岸方向偏移，并且可能掠过已沉积的凸岸沙坝。在相对直河段中，主流线始终位于河道中央顶部附近(图3-6)。,2紊流,在河道的弯曲部分，量大紊流区主要

22、位于紧靠凹岸的河道底部附近。而在相对直河段中，紊流区位于河道两侧(图3-5)。紊流区的侵蚀作用最强，因而通常伴随有河岸崩塌，下切作用是河流拓宽的主要动力。,河曲中的流速和紊流的不对称分布使河道曲度不断增大成为曲流河。侵蚀作用主要发生于凹岸一侧的河床和河岸上，而沉积作用则集中于低流速、少紊流、坡度平缓的凸岸上，这些过程使河曲不断侧向迁移。从凹岸侵蚀下米的沉积物沿河道向下游移动，在下一个曲流点(凸岸)上沉积。在相对的直河段中，主流线位于河道中央顶部附近，沿强紊流的河道两岸可能发生侵蚀作用。由此可见，在低弯度河段中河道两岸受冲刷并由此导致河道的不断拓宽；相反，河道加深和侧向迁移往往是高弯度河道的特征

23、。,(二)漫滩流作用,洪水季节，携带沉积物的洪水可以越过天然堤进入泛滥盆地，而发生垂向加积作用。水流一旦越过河岸就不再受到限制，如果受到植物的阻挡影响，其流速会很快减慢，从而使沉积物快速沉积砂和粉砂沉积于河道边缘，泥则沉积在远离河岸的地方。其最终结果是在河道边缘形成天然堤，而在河道间地区形成泛滥盆地；当洪水通过较薄弱的天然堤时有可能发生决口作用。决口作用可以加深决口水道，从而使其与主干水逆接通，而起到分流作用。决口水流迅速分散成分流或片流，沉积物迅速沉积，这就是决口扇形成的主要作用过程。决口扇沉积物粒度向远端逐渐变小(图36)。,(三)河道废弃作用,河道的废弃通常起因于两种事件：河曲中流速与紊

24、流的不对称分布使河道弯曲度不断增加，最终被截弯取直，从而使原来河道段废弃形成牛轭湖；突发性的冲裂作用(包括决口作用)，可以使下游大规模的河道段废弃。废弃河道段成为泛滥平原上的洼地，它们接受小支流或者是越岸洪水所带来的沉积物，因而其粒度较细，并通常富含有机质.,三、河流体系的内部构成,河流沉积体系是由呈镶嵌状的各种成因相构成的，但都可以归纳为河道充填、河道边缘和泛滥盆地三大沉积组合。其中，河道充填组合是最具特色的组分，对它的识别是解释各种河道类型的关键。,(一)高弯度曲流河,高弯度曲流河主要由910种成因相构成，其沉积物或模式如图37所示。1河道充填组合 河道充填沉积是河流体系中粒度最粗、砂质含

25、量最高的部分，因此它构成了河流体系的骨架(图37)。,河道底沉积位于河道最底部的冲刷面或冲蚀坑之上，为滞留沉积(泥砾、树干、砾石和粗砂等)。河床上移动的水下砂丘形成了中型、大型槽状交错层理，这是河道底沉积物的特征构造。随着河道的侧向迁移，不同时期的河道底沉积会连成一片。,点坝是曲流河体系的最重要最特色的部分，也是区别于其它河道类型的关键。点坝位于曲流河凸岸，向河心凸出。完整的点坝厚度与河流的深度相当，其表面发育沟脊地形。点坝的发育受曲流河道中螺旋流的控制，沉积物总是由河道下部沿点坝表面向上搬运并堆积。因此，点坝垂向序列具有向上变细的特征；点坝沉积表现出侧向加积的特点(图38)；点坝的沉积构造具

26、有规律递变性。即点坝中、下部为大型中型槽状交错层理(砂丘)，上部发育板状交错层理、攀升层理及小型水流波痕纹理。宏观上，点坝的侧向加积作用可以形成S层理或称S形侧向加积层理曲流河的特征及沉积构造。,流槽和流槽坝是在洪水期主流线取直后在点坝表面作用的结果。流槽位于点坝上游顶部，其底部具下凹弧形冲刷面，流槽中含有与主河道相似的粗粒滞留沉积物。在流槽水道的上游部分有叠互状的砾石层、平行层理和泥透镜体，在流槽末端和边缘为槽状交错层理。流槽坝位于点坝下游顶部，它由较粗的沉积物组成，主要发育板状和槽状交错层理。,2河道边缘组合,天然堤位于河道两岸，高于河道井分隔泛滥盆地(图37)。它是在洪水期由洪水中携带的

27、沉积物在河岸堆积而成。其沉积物总体以细砂、粉砂为主靠河道一侧沉积物厚而粗。远离河道一侧沉积物薄而细，其特征的沉积构造是攀升层理。由于洪水呈周期性发育，所以它具有周期性暴露的特征，泥裂和雨痕是常见的，后期根系穿插破坏现象明显。,决口扇位于河道边缘，平面上呈扇状(图37)，其沉积构造在宏观上表现为具大型底超前积层。其沉积物既有负载型、又有悬浮负载型。当决口扇发育于泛滥平原小型湖泊中时，则称其为决口三角洲。持续的决口作用会在扇项面发育决口河道，决口河道以沉积粒度粗、几何形态呈半透镜状为特征。,3泛滥盆地组合,泛滥平原主要接受洪水期越岸带来的悬移质沉积物。在气候潮湿情况下，可发育沼泽。所以沉积物中，植

28、物扰动构造发育，有机质丰富。泛滥平原小型湖是泛滥平原上的长期积水区。其沉积物由洪水的悬移质提供，因而水平纹理发育。沉积物中发育有丰富的动物化石(如双壳)和动物遗迹。废弃河道中或者以决口沉积物占优势，或者以悬移质沉积物占优势，或者二者皆有，它保存了原始河道的真实形态(图39)。,(二)富砂的低弯度辫状河,辫状河同样包含有河道充填、河道边缘和泛滥盆地沉积三大组合。1河道充填组合辫状河道以其极大的宽深比及发育各种类型的沙坝为特征，水流因沙坝的存在而频繁分岔和合并(图3-10)。,侧向坝沿河道边缘发育，间洪期露出水面，洪水期被淹没。在洪水期，粗粒沉积物通过沙坝表面，在沙坝下游方向的边缘不断沉积从而促使

29、了侧向坝的发育。横向坝是辫状河中最典型、最特征的一类沙坝。它位河心，其沙坝轴线与水流垂直。在洪水期，沉积物沿向流面向上运动，而后堆积到背流面，从而促使沙坝向下游方向增长，并形成崩塌或板状交错层理。在间洪期，横向坝将被切割。,纵向坝是辫状河中最常见的一类沙坝，它亦位于河心，但沙坝长轴与水流方向平行。洪水期，浅水流经过沙坝表面，形成大量的平行层理，而沿坝的边缘和下游方向由于加积作用而形成中叫视倾角的交错层理。间洪期，沙坝边缘受到冲刷。沙坝间水道透镜体位于沙坝间的河道深部。为滞留沉积物及一些粗粒底负载沉积物。通常为块状构造，当有水下沙丘时，将显示槽状交错层理。,2河道边缘及泛滥盆地组合,由于河道经常

30、迁移，加之洪水期，河流可以重新利用废弃河道，因而天然堤、泛滥盆地很不发育。沉积的是一些具有小型交错层理和水平层理的粉砂岩和泥岩。泥裂、雨痕和生物扰动构造很发育。,(三)富泥的低弯度网状河,1河道充填 在平面上是由多条河道一起构成的网状结构(图3-11)。河道充填具有较小的宽深比，砂体厚而窄，具多层垂向叠置的特点，缺少侧向迁移的能力。河道底部一般具有阶梯状的底冲刷面，内冲刷面多平坦。河道充填物由含大量粉砂和泥的极细砂组成，粗粒物质很少，但可能含砾石、内碎屑和植物屑等。沉积物构造主要以大型小型槽状交错层理为主。向上层理规模变小，也可能不明显，变形层理常见。河道中局部可发育点坝(图3-12)。,2河

31、道边缘组合,加拿大不列颠哥伦比亚Columbia网状河航空照片(转引自Smith，1983)天然堤呈上凸状位于河道充填体两侧，与河道砂体相连。主要由粉砂组成，含大量植物根。由于决口扇通常离河道较近，其数量较曲流河多。决口扇为席状砂质沉积，垂向上有向上变细或先变粗后变细的特点。向上、向下以及横向上过渡为泛滥盆地沉积。,3泛滥盆地(湿地环境),包括了沼泽、泥炭沼泽和小型湖泊，湿地被图312网状河道砂体综合剖面图(据Rust等，1984修改)天然堤沉积所包围，占据了网状河体系的最广泛地区，而河道、天然堤和决口扇的分布要局限得多。湖泊相由纹层状粘土和粉砂质粘土组成，含少量植物根。沼泽相由粉砂质泥和泥质

32、粉砂组成，含不同数量的有机质碎屑，植物根系穿插扰动现象常见。,第四节 三角洲沉积体系,三角洲沉积体系主要发育于蓄水盆地的边缘，它们是由源于河流、冲积扇或辫状平原的陆上部分和与其相连接的水下部分所构成，这种水体可以是海水也可以是湖水。由于三角洲体系是主要的能源矿产(石油、天然气和煤)的储蓄主体，因而对其研究历史久远，研究程度较高。近年来一些学者对粗粒三角洲及湖泊三角洲的详细研究，使人们对三角洲体系的认识和分类更加全面和系统化。,如Nemec和Seel(1988)，McPherson等(1988)，Galloray和薛良清(1988)等在粗粒沉积物中识别出两种三角洲(图3-13)，即扇三角洲是由冲

33、积扇提供物质并沉积在活动扇与静止水体分界面处的，全部或大部分位于水下的沉积体(Nemec和Steel，1988)。辫状三角洲是辫状冲积体系进积到稳定水体中形成的以砾石和粗砂为主的粗粒三角洲，其辫状分流平原是由源于单条底负载河流形成，在此未考虑辫状河或辫状平原的最终来源(Mc.Pherson等，1988)。,普通三角洲是人们早已熟悉的一种沉积体系，它是一种由河流补给的沉积体系，它使滨线不规则地向水体中推进(Fisher等，1969)，显然这个定义仅指滨海三角洲，如密西西比河三角洲等(图3-14)。我国学者通过对鄂尔多斯盆地的研究，识别和建立了一种由河流进积于湖泊之中而形成的湖泊三角洲沉积体系，引

34、起了国内及国际同行的重视(李思田等，1990；焦养泉等，1992；王龙樟，1992)。另一个比较成功的实例则是由Ayers和Kaiser(1984)报导的美国保德河盆地尤宁堡组的湖泊三角洲体系。,一、三角洲沉积作用类型,三角洲体系是在冲积扇或河流体系的建设性沉积作用与蓄水体对沉积物的再改造、再分配的破坏性作用的相互竞争下产生的。(一)建设作用过程 扇三角洲的建设作用过程包括了冲积扇的所有过程，如碎屑流、河川径流、片流和筛状沉积；辫状三角洲由限定性差的底负载辫状分流河道控制；普通三角洲由限定性差的混合负载分流河道控制。冲积扇及河流的沉积作用过程前已述及，此处不再重复。本节仅介绍属于三角洲体系特色

35、的沉积物输入量、河口沉积作用、碎屑流和决口作用。,沉积物输入量 扇三角洲的沉积物输入量展现出一种瞬时的、甚至是突变性的沉积事件，它们以最短的沉积时间、最大的流量与最大的可变性为特征。辫状三角洲通常是由季节性的、湍急性的洪水沉积作用控制。普通三角洲由相对连续的终年性河流沉积作用控制。,河口沉积作用 当水流从一个受限制的河道或扇表面流入如蓄水体时，水流将散布开并与蓄水水体相混合。在以河流作用为主的三角洲中，河流注入海洋的水动力类似湍流通过一个稳定不变的孔口喷射卸载，根据喷射流密度与蓄水体的密度对比可分别出三种喷射流类型，当高密度流体注入蓄水体时，具较高密度得主入流沿盆地底部流动，推移质沉积部位取决

36、于注入流的速度与搬运能力：相反，当低密度流体注入蓄水体时，注入流将在蓄水体上部流动，推移质将在河口处沉积形成河口坝，悬移质将在河口外沉积;当注入流体密度与海洋或湖泊水的密度几乎相等 时，产生轴向喷射流。据认为这种喷射流在湖泊中常见，并认为正是这种喷射流形成了具顶积层、前积层和底积层结构的“吉尔伯特三角洲”。,碎屑流是冲积扇和扇三角洲的重要沉积作用。扇三角洲的碎屑流，通常由陆面进积到停滞水体中，在水下它们的流动性不断增强，随后并演化为较稀释的密度流。决口作用 通常发生于洪水期，决口扇和决口三角洲是其主要的沉积单元。决口作用使三角洲平原的负地貌得以充填。位于三角洲平原顶端的长期决口作用会使原来三角

37、洲朵体废弃而形成新的三角洲朵体。,(二)破坏作用,使三角洲沉积物遭受再改造；再分布的各种蓄水体作用都可以归为破坏作用，它包括了波浪、潮汐、入浸的洋流、风吹飘流以及由盆地边缘与盆地之间高度差产生的重力势能等。河口沉积作用使推移质进入波浪和潮汐改造作用的最佳位置。波浪在河口沙坝上产生紊流并在沿岸漂流的方向上搬动并沉积，使砂子在侧向上重新再分布；潮流在河口的流入和流出，使河水水流交替地增强和减弱，重新活动的沙子在倾向方向上移动并形成狭长形的沙坝。波浪和潮汐对三角洲沉积物的改造改善了沉积物的分选。,恒定的入侵洋流可以有效地再分布前三角洲环境的沉积物，这种洋流主要作用于悬浮沉积物。河口沉积物及其海洋改造

38、过的三角洲前缘沉积物，位于由重力势能改变、破坏和重新活动的理想位置。由于沉积物的快速堆积加之三角洲前缘固有的地形坡度，它们在沉积物负荷引起的差异压实作用下发生形变作用和断裂作用。,二、三角洲体系的分类,三角州体系的分类主要依据其沉积作用类型。首先根据陆上的沉积作用过程将三角洲分为三大类，即扇三角洲、辫状三角洲和普通三角洲。其次再根据河流作用与蓄水体改造作用的相对强度将每一大类再划分为三种类型，这样三角洲体系共有九种类型（表3-3）。这个分类方案强调扇三角洲、辫状三角洲与普通三角洲实际上是一个连续谱系的组成部分(图315)。湖泊三角洲实际上属于河控三角洲系列，只不过其蓄水盆地是相对较浅的湖水而已

39、。,表3-3 三角洲体系的分类（据Galloway和薛良清，1988修改）,三、三角洲沉积体系的内部构成,(一)扇三角洲体系 扇三角洲体系的成因相可分为三大组合，即扇三角洲平原组合、扇三角洲前缘组合和前三角洲沉积。许多古代和现代的实例都赞同三分法。由Marzo和Anadon(1988)提供的西班牙Ebro盆地始新世扇三角洲体系是一个比较典型的实例。,扇三角洲平原的成因相组合类似于冲积扇体系，主要的成因相有：1）碎屑流沉积体以极差的分选和磨圆，以及杂基支撑的块状构造为特征，其空间形态为具陡边缘的舌状体，2）辫状河道充填它有时可以控制几乎整个扇三角洲平原，其纵向坝和横向坝较发育。底部冲刷面，砾石的

40、叠瓦状构造、冲刷充填交错层理以及正递变粒序是其特征构造。河道可以是单个的，也可以是多个透镜体的有序叠置。平面上通常向盆地方向分叉。3）越岸沉积所占比例较少，比较多地发育于扇三角洲平原拒近蓄水体地区。通常很薄，呈席状分布；以粒度细、具小型波痕纹理和攀升纹理，并与背景沉积呈互层为特征。4）泛滥盆地及沼泽沉积通常出现于体系废弃阶段，以相对细粒的沉积物为主，有比较广泛的分布面积。,在扇三角洲前缘组合中，河口坝沉积和水下重力流沉积是比较重要的成分：1）近端河口坝呈席状分布，厚度多数在1m。既有牵引流成因，更普遍的是重力流成因；或者二者兼有。它向上与扇三角洲平原碎屑体相连，向盆地中心可过渡为远端河口坝沉积

41、。2）远端河口坝其分布和成因与近端口坝相同，但单层厚度明显减薄，粒度变细，前缘背景沉积比例增加。此处重力流可演变为浊流。3）浅水重力流沉积当大规模的高密度流体注入蓄水盆地时，可以在水下形成重力流的沉积夹层，厚度可以达几米几十米。浅水重力流按其成因可分为两类，即洪水性水下重力流和滑塌性水下重力流，二者在沉积物粒度、沉积构造和内部构成上都有明显区别。前三角洲沉积通常位于三角洲层序的最底部，可以是开阔海，或者是开阔湖的细粒沉积，其中浊流沉积是常有的。,(二)辫状三角洲体系,辫状三角洲体系的平原组合以辫状分流河道充填为骨架，它具有与辫状河道相似的内部构成。其次为泛滥盆地、越岸沉积和决口扇，但河道常所占

42、比例较少。辫状三角洲前缘是由牵引流所形成的近端河口坝和远端河口坝组成。前三角洲的细粒沉积受蓄水体性质而定。,(三)普通三角洲体系,普通三角洲属于细粒沉积体系，在以往的文献中，更多的是对滨海三角洲的详细解剖(图3-14)，这里着重介绍具有浅水性质的湖泊三角洲沉积体系内部构成(图3-16)。湖泊三角洲亦可分为三大组合，成因相达16种之多(图316)，图3-17是典型垂向序列之一，各种成因相在垂向上有序出现，显示了湖泊三角洲体系的明显进积过程。各种成因相的识别标志与沉积特征列于表3-4中。在河控三角洲体系中，沉积物输入速率超过了盆地能量对三角洲的再改造能力，河流作用占统治地位。因而河控扇三角洲在形状

43、上为扇形：而河控辫状三角洲为舌状到轻度的伸长状；河控普通三角洲的几何形态从高度伸长状到鸟足状(图314)。,在浪控三角洲体系中，大多数最先沉积在分流河口附近的沉积物受到波浪的改造，并沿沿岸流方向搬运，在三角洲前缘方向再沉积，从而导致很发育的、聚结滩脊的形成，显然在浪控三角洲的前缘沉积物中一定包含有大量的波浪改造的痕迹。浪控三角洲体系的平面几何形态为弓形或尖头状。在潮汐能量占优势的三角洲中，分流河口坝受到潮流的再改造。与波浪改造相反，沉积物搬运主要在倾向方向上进行。河口坝被改造成一系列平行于河口的沙坝。其几何形态为不规则的或河口湾状。实际上，大多数三角洲体系表现为波浪和潮汐过程的混合影响。,课后

44、小结：河流沉积体系:河道类型,沉积作用过程,河流体系的内部构成(高弯度曲流河,富砂的低弯度辫状河,富泥的低弯度网状河).三角洲沉积体系:三角洲沉积作用类型,三角洲体系的分类,三角洲沉积体系的内部构成(扇三角洲体系,辫状三角洲体系,普通三角洲体系).,思考练习题（讨论题，练习题，作业题）：曲流河、辫状河、网状河的区别是什么?扇三角洲体系、辫状三角洲体系、普通三角洲体系的区别是什么?试述曲流河、辫状河、网状河与油气地质勘查专业的关系?试述扇三角洲体系、辫状三角洲体系、普通三角洲体系与油气地质勘查专业的关系?,碎屑滨岸沉积体系陆源陆架沉积体系,基本内容：包括：碎屑滨岸沉积体系：沉积作用，海滩面，体系

45、内部构成，潮坪体系内部构成，障壁岛一泻湖沉积体系的内部构成。陆源陆架沉积体系：陆架作用，陆源陆架沉积体系的内部构成。,教学重点与难点：重点是：海滩面(海滩面临滨)体系内部构成，潮坪体系内部构成，障壁岛一泻湖沉积体系的内部构成；陆源陆架沉积体系的内部构成。难点是：潮道沉积、潮下带沉积、潮间带沉积、潮上带沉积的区别，障壁岛、冲越扇、入潮口、潮汐三角洲、泻湖、泻湖三角洲、潮坪和沼泽的区别。,教学思路：碎屑滨岸沉积体系：沉积作用（波浪表面波，潮汐，），海滩面(海滩面临滨)体系内部构成（临滨沉积，前滨沉积，后滨沉积，海滩面体系各成因相时空分布规律），潮坪体系内部构成（潮道沉积，潮下带沉积，潮间带沉积，潮

46、上带沉积，潮坪体系各成因相时空分布规律），障壁岛一泻湖沉积体系的内部构成（障壁岛、冲越扇、入潮口、潮汐三角洲，泻湖、泻湖三角洲、潮坪和沼泽）。陆源陆架沉积体系：陆架作用（潮流，波浪作用，风暴作用，风成海流，密度流，半永久性洋流），陆源陆架沉积体系的内部构成（陆架沙波，陆架沙脊，风暴沉积，陆架泥）。,第五节 碎屑滨岸沉积体系,碎屑滨岸带是指不包括三角洲在内的，由浪基面向上延伸到冲积海岸平原，阶地、陡岸边缘的这样一个狭窄的高能过渡环境。尽管在特定的时间内，碎屑滨岸带的宽度是有限的，但由于岸线的侧向迁移，可以形成广布的碎屑滨岸沉积.碎屑滨岸带沉积物的补给有多种方式:1）河流沉积物入海后的沿岸搬运；2

47、）陆架沉积物的向岸搬运；3）局部的陆峡侵蚀：4）残留物的富集：5）小型的沿岸水系。,滨岸带的特征取决于两个基本的能量因素，即波浪和潮汐，它们都与剐差有直接的关系(Hayes和Kana，1967)。波浪的效率与潮差成反比关系，因为在每个潮汐周期中，随着潮差的增加，滨岸带变宽，从而使波能分散。滨岸带的地形与三种潮差类型有关(图3-18)：小潮差(潮差02m)地区，发育浪控海岸，较长的不中断的障壁岛与有关的环境所占比例最大;中潮差(潮差24m)地区，发育低矮短小的障壁岛和广阔的潮坪或沼泽，入潮口和涨退潮三角洲发育；大潮差(潮差大于4m)地区，为沼控海岸，潮汐能量阻碍了蹄壁的发育，代之以宽广的潮坪和盐

48、沼，并被活跃的潮道所切割(Hayes，1976).,一、沉积作用,修饰滨岸带的沉积作用有潮汐、波痕、风生海流和沿岸流。除此之外，还有风暴作用，它对滨岸带的影响主要是破坏性的。1波浪表面波 在海洋中常见两种类型的波浪，一种发育于海水深处，是由于密度差或温度差等因素引起的内波：另一种是形成于海水表面的表面波。由于本节研究的范围限于滨岸带，故仅论述表面波的沉积作用过程。,波浪一旦离开其生成区而不再受其它因素影响时，它们就会在传播中自己进行分选而转变成规则的深水涌浪，深水涌浪的削面形态十分接近正弦曲线，水质点只是围绕一个近封闭或椭圆运动，并无明显的前后移动。当逼近海滨的深水涌浪在水深大约是波长的12处

49、“触及海底”时就演化为浅水波和孤波。孤波属浅水推移波，其波谷平坦，仅有波峰单突起于水面上，孤波的水质点仅朝波浪传播方向运动而没有回流。当HL=078于波浪破碎形成破波，玻波是波峰处水质点向前的轨道速度超过波浪速度的结果。破波区水流具环流性质(图3-19),破波向岸进一步演化为激浪和高出静水位的冲流。当其能圾耗尽后，即形成离岸流。,与沉积物搬运和沉积关系最密切的是：中等水深度的波和浅水波近底面处水质点运动的最大水平分速度，孤波近底面处水质点的运动速度，破波区水流中的环流,冲流和离岸流的能迟。,孤波、破波区的波痕轨迹运动及冲流把砂粒向陆搬运，离岸流则相反，它们向海搬运沉积物。波浪摆动形成的波痕有长

50、的脊线，它们或者分叉或者以单线型式中止，波痕剖面是对称又圆滑的，极少是尖的，随着水深变浅，定向水流与波痕运动叠加，使波脊变得弯曲和不连续。至冲流离岸流带，砂受到良好的分选，并形成典型的低角度冲洗交错层理。,2潮汐,潮汐运动具有周期性，其能量大小取决于潮差，潮差越大潮汐能量越强。潮流中水质点运动的最大特点是具有双向性和周期性(图320)。涨潮时，潮水向岸运动，当潮水上涨达到最高潮时，产生高潮贫潮期(憩水期)。随后的落潮时朋，潮水向海运动，落到最低水位时产生落潮平潮期。潮汐涨落总有一主(能量强的)一次(能较弱的)，每次运动都有a-高潮期；b一高潮平潮期：c落潮期;d低潮平潮期，但搬运方向和沉积物厚