沉积相作为沉积物生成环境、
生成条件和其特征的总和,
对研究地层地貌学、岩石学以及
进行油气勘探开发工作等
有着重要的指导作用。
分布广阔,形态各异,
地球上的沉积相有着
属于其自身的
充满特色的壮观景象!
(图源@oceanbites.org) (图源@Syed Mehdi Bukhari) (图源@NASA) 那么经典的沉积相 都是什么样? 又有什么特征? 01 山麓—洪积相
山麓一洪积相由
众多冲积扇和充填其间的
山麓坡积、坠积物组合而成。
一般出现于大陆地区的山前带,
常环绕山脉沿
山麓大面积分布。
坡积堆积物(图源@维基百科)
冲积扇在空间上是一个
沿山口向外伸展的
巨大锥形沉积体,
锥体顶端指向山口,
锥底向平原延伸,
长度可达数百米至百余公里。
冲积扇(图源@www3.nd.edu) 根据现代冲积扇地貌及 沉积物的分布特征, 可将冲积扇相划分成扇根(顶)、 扇中和扇缘(端)3个亚相。 (图源@文献[1]) 冲积扇上的沉积物按成因 可分为水携沉积物和 泥石流沉积物两种类型。 前者可进一步按沉积的位置和 沉积物特征划分为河道沉积、 漫流沉积和筛状沉积。 冲积扇(图源@World History Encyclopedia) 河道沉积指暂时切入 冲积扇内的河道的充填沉积。 主要由砾、砂沉积物组成, 粒度粗,分选差,成层性不好, 向下游方向可见交错层理。 河道沉积(图源@Geological Digressions) 携带沉积物的流水从 冲积扇河床末端漫出, 流速和水深骤减使 携带的沉积物呈 席状或片状沉积下来, 形成席状砂岩、 砾岩和泥岩堆积体, 称为漫流沉积。 片流沉积(图源@UNIVERSITY OF MARYLAND) 当源区供给 冲积扇的陆源物质 主要为砾石而无或 极少有其他粒级的物质时, 在冲积扇的表层便堆积了 舌状砾石层即筛状沉积。 它虽较为少见, 但却是冲积扇上 最富特色的沉积。 筛状沉积(图源@UNIVERSITY OF MARYLAND) 大量碎屑物质在泥石流中 呈块状整体悬浮搬运, 在扇体上堆积后, 形成泥石流沉积。 泥石流常发育在 扇体根部和中部, 其特点是砾砂泥混杂, 分选极差。 泥石流通道及沉积(图源@AZGS) 根据气候条件不同, 可将冲积扇划分为 湿润型和干旱型两种类型。 润湿型冲积扇(湿地扇) 单个扇体大, 表面积可为干早型冲积扇 (旱地扇)的数百倍。 (图源@文献[1]) 泥石流沉积是 干旱型冲积扇的重要组成部分, 特别是在扇根处, 沉积厚度大,向下游方向 沉积厚度急剧减薄, 粗碎屑含量降低, 但粘土含量相对不变。 泥石流沉积(图源@The University of Arizona) 湿地扇可有较发育 植被和河流作用。 自扇根到扇缘的沉积特征 具有较明显变化, 即河流能量降低、 河道变浅、碎屑粒径变小、 席状沙坝经过渡带变化为 远端纵向沙坝等。 湿地扇(图源@文献[8]) 02 河流相
根据河道分岔弯曲情况,
可将河流分为
顺直河、曲流河、辫状河和
网状河四种。
其中曲流河作为
最常见最重要的河流类型,
是目前研究程度最详细的。
曲流河相可划分出
河床、堤岸、河漫、
牛轭湖4个亚相。
其中河床亚相的岩石类型以
砂岩为主,其次为砾岩,
碎屑粒度是河流相中最粗的。
曲流河沉积
河流可搬运携带
各种粒级沉积物。
粉砂和粘土呈悬浮状,
易于被带至远处,
或漫出堤岸沉积在泛滥平原内。
而砾石等粗碎屑物质
留在河床底部,
形成河道(床)滞留沉积。
边滩(点砂坝、曲流砂坝)
(point bar)是曲流河中
主要的沉积单元,
是河床侧向迁移和
沉积物侧向加积的结果。
(图源@文献[7]) 平面上,堤岸亚相发育在 河床沉积侧面。 垂向上,堤岸沉积常发育在 河床沉积上部。 与河床沉积相比, 其岩石类型简单,粒度较细, 发育小型交错层理。 天然堤(图源@SlideShare) 堤岸亚相可进一步分为 天然堤和决口扇微相。 天然堤主要由细砂、 粉砂和泥岩组成; 决口扇沉积主要由 细砂和粉砂岩组成, 粒度比天然堤沉积物稍粗。 决口扇示意图(图源@文献[3] ) 河漫亚相位于天然堤外侧, 地势低洼平坦,是洪水泛滥期, 水流漫溢天然堤后, 降低流速导致河流悬浮沉积物 大量堆积而成。 河漫滩(floodplain) 是河床外侧河谷底部 较平坦的部分。 洪水期水漫溢出河床, 淹没平坦河谷谷底, 形成了河漫滩沉积。 该沉积以粉砂岩为主, 亦有粘土岩沉积。 河漫滩形成动画 弯曲河流的截弯取直作用 使被截掉的弯曲河道废弃, 形成牛轭湖。 截弯取直作用可有两种情况: “颈项截直”和“冲 (串)沟取(截)直”。 (图源@文献[1]) 牛轭湖主要发育 砂岩及粘土岩沉积, 砂岩中具交错层理, 粘土岩中发育水平层理, 其沉积序列取决于 河流截直的方式。 牛轭湖形成 03 湖泊相河漫亚相的3个主要微相
湖泊是大陆上地形相对低洼 和流水汇集的地区。 不仅有大量碎屑物质倾入湖盆, 且河道在湖底可以继续延伸, 从而改变湖泊砂体分布状况。 根据沉积岩颜色、沉积构造、 厚度等沉积标志以及 洪水面、枯水面、浪基面位置 可将湖泊划分为深湖和半深湖、 滨浅湖、扩张湖等亚相类型。 (图源@文献[1]) 深湖和半深湖亚相位于 浪基面以下的水体较深部位, 为缺氧还原坏境。 岩性以灰黑色、 深灰色泥页岩为特征, 常见油页岩、薄层泥灰岩或 白云岩夹层。 泥页岩(图源@douglasfossils.com) 在长期稳定持续下降、 沉积中心与沉降中心 吻合的大型湖盆中, 深湖亚相沉积厚度大、分布广, 面积甚至超过整个湖盆的60%。 San Nicandro Fm厚粉质矿床剖面(深湖相)(图源@文献[4]) 浅湖沉积位于 滨湖亚相内侧至 浪基面以上的地带, 水体较滨湖区深, 基本位于水下, 沉积物受波浪和 湖流作用的影响较强。 (图源@文献[1]) 岩石类型以浅灰色、 灰绿色粘土岩和粉砂岩为主。 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。 湖相交错层理(图源@Outside The Interzone) 滨湖亚相位于湖盆边缘, 水位较浅, 常接受来自湖岸的粗碎屑物质。 其水动力条件复杂, 击岸浪和回流的冲刷、 淘洗对沉积物的改造作用强烈。 地形坡度决定了 滨湖沉积宽度, 若地形陡,则宽度窄。 对于古代湖相沉积来说, 很难将其与浅湖亚相完全分开, 故经常合称滨一浅湖亚相。 (图源@文献[1]) 扩张湖是指枯水期湖面与 洪水期湖面之间 宽缓的沉积地带。 扩张湖沉积物主要在 气候较干旱的洪水期发生堆积, 此时河水能量大, 输入大量泥砂沉积物。 (图源@Syed Mehdi Bukhari) 当湖水收缩至枯水期, 扩张期沉积物暴露于地表 受暴晒形成泥裂 并氧化成红色。 因此地层剖面上表现为 河流砂砾岩、泥质岩与 分布稳定的湖相杂色泥岩、 泥灰岩的频繁互层。 湖相泥岩与灰岩(图源@文献[5] ) 04 三角洲相
三角洲是河流与
海洋(湖泊)相互作用的结果。
河流、波浪、湖汐对
三角洲的形成起控制作用,
依据三种作用的相对强度
可对三角洲进行三端元分类。
三角形三个端元分别代表
以河流(河控三角洲)、
波浪(浪控三角洲)、
潮汐作用(潮控三角洲)
为主的三角洲。
前者属建设性三角洲,
后两者属破坏性三角洲。
(图源@文献[1]) 一个三角洲可以根据其 沉积环境和沉积相特征, 划分出三角洲平原、 三角洲前缘和前三角洲 3个亚相及多个微相。 三角洲平原是 三角洲的陆上沉积部分, 它与河流体系的分界是从 河流大量分叉处开始, 至海平面以上的广大河口区。 勒拿河三角洲(图源@NASA) 三角洲平原沉积 (delta plain) 的亚环境多种多样, 以分支流河道为格架, 分支流河道的两侧有 天然堤、决口扇, 而分支流间地区常发育有 沼泽、湖泊和分支间湾等。 三角洲前缘 (delta front)亚相 处于海平面以下, 呈环带状分布于 三角洲平原向海洋一侧边缘, 为河流和海水的剧烈交锋带。 (图源@scialert.net) 三角洲前缘是三角洲 最活跃的沉积中心。 进一步可划分出 水下分支河道、水下天然堤、 支流间湾、分支河口沙坝、 远沙坝、三角洲前缘席状砂等 沉积微相。 现代水下分流河道河流类型及划分(图源@文献[5]) 前三角洲(prodelta) 位于三角洲前缘前方, 是河控三角洲体系中 分布最广、沉积最厚的地区。 沉积物大部分在 波基面以下深度范围内形成。 (图源@Wiley Online Library) 岩性主要由暗灰色粘土和 粉砂质粘土组成, 常发育水平层理及 块状层理, 并常见有广盐性的生物化石, 如介形虫、瓣鳃类等。 前三角洲沉积实例(图源@文献[6]) 05 障壁岛、潟湖、潮坪和河口湾相
障壁岛、潟湖、潮坪和
河口湾属于海陆过渡相组。
障壁岛海滩体系沉积亚环境与
无障壁海岸相似,
发育临滨、前滨、后滨沙丘以及
越过障壁岛的漫冲积坪。
障壁岛海滩体系(图源@google.com) 障壁岛岩体形态呈 与海岸平行的狭长带状。 其长度一般 几公里至几十公里, 宽数百米至数千米, 厚数米至数十米, 剖面上呈底平顶凸的透镜状。 障壁岛(图源@维基百科) 潟湖是为海岸所限制、 被障壁岛所遮拦的浅水盆地。 它以潮道与广海相通或 与广海呈半隔绝状态。 法国维克海岸潟湖(图源@SIEL) 潟湖中波浪作用较弱, 其环境相对安静低能, 沉积物以细粒陆源物质和 化学沉积物质为主。 含盐度高于或低于正常海水, 这是潟湖环境的一个重要特点。 潟湖(图源@eatsleepcruise.com) 潮坪多发育在波浪能量低、 具明显潮汐周期(大中潮差)的 平缓倾斜的海岸地区, 或形成于潟湖周缘、 河口湾和受潮汐影响的 三角洲沉积地区。 潮坪沉积的理想层序(图源@文献[1]) 一般来说,潮坪由 被潮道和潮沟 所切割的平原组成, 可分为潮上带、 潮间带和潮下带。 其中构成潮坪的主要部分是 潮间带,也称为潮间坪。 (图源@image.baidu.com) 河口湾发育于 潮汐作用强烈的海岸河口地区。 当海水大规模入侵, 海岸下沉,河流下游河谷 沉溺于海平面下, 在海岸河口区形成向海扩展的 漏斗或喇叭状狭长海湾,即河口湾。 河口的四种主要类型 06 海相组沉积相
滨岸相根据海岸环境特征,
可划分为障壁型和
无障壁型两类。
无障壁滨岸相的沉积环境是
无障壁岛遮挡、
海水循环良好的开阔海岸带。
进一步按照海岸水动力状况和
沉积物类型分为
砂质或砾质高能海岸及
粉砂淤泥质低能海岸两种类型。
高能海岸带(上)(图源@Andrew / CC BY);低能海岸带(下)(图源@ Brian Spittles / CC BY)
浅海陆棚相
(shallow sea shelf facies)
与滨岸相相邻,
位于正常浪基面与陆架
(continental shelf)边缘之间,
深度一般10-200m,
宽度由数公里至百公里。
大陆边缘(图源@Britannica)
古代陆棚沉积多属
水体较浅、海底地形平缓的
陆表海沉积,
现代陆棚多属陆缘海性质。
现代陆棚沉积物主要是
粉砂质粘土或粘土质粉砂。
非洲东南部海流控制的陆棚沉积(图源@文献[1])
半深海对应大陆坡沉积环境,
陆棚边缘坡折带沉积
水深一般为90~180m,
大陆坡底水深一般为2000m,
深者达3700m。
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,
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。
半深海相沉积
深海相(abyssal facies )
是海相沉积类型之一。
形成于大洋底部,
海水深度>2000--3000米。
海深相中的主要沉积物是
含抱球虫的石灰质软泥、
含硅藻和放射虫的
硅质软泥、红色软泥等。
深海沉积物(图源@smithsonian)
参考资料: [1]朱筱敏. 沉积岩石学.第4版[M]. 石油工业出版社, 2008. [2] 赵澄林, 朱筱敏. 沉积岩石学 (第三版)[M]. 石油工业出版社, 2001. [3] Burns C E , Mountney N P , Hodgson D M , et al. Anatomy and dimensions of fluvial crevasse-splay deposits: Examples from the Cretaceous Castlegate Sandstone and Neslen Formation, Utah, USA[J]. Sedimentary Geology, 2017, 351(APR.15):21-35. [4] Cosentino D , Giaccio B , Gliozzi E , et al. Lacustrine deposits of the late Piacenzian-Gelasian L'Aquila intermontane basin (central Italy)[M]// Field Trips - GUIDE BOOK, 34th IAS Meeting of Sedimentology, Rome (Italy) September 10-13 2019. 2019. [5]马世忠, 张永清. 应用遥感信息图像研究现代水下分流河道河流类型[J]. 地学前缘, 2012(02):28-35. [6] Birgenheier, Lauren & Horton, Brendan & McCauley, Andrew & Johnson, Cari & Kennedy, Angela. (2017). A depositional model for offshore deposits of the lower Blue Gate Member, Mancos Shale, Uinta Basin, Utah, USA. Sedimentology. 64. 10.1111/sed.12359. [7] Cardenas B T , Mohrig D , Goudge T A , et al. Anatomy of exhumed river-channel belts: Reconstructing bedform- to belt-scale kinematics from the Cretaceous Cedar Mountain Formation, Utah, USA. 2019. [8] Song F , Su N , X Kong, et al. Sedimentary characteristics of humid alluvial fan and its control on hydrocarbon accumulation: A case study on the northern margin of the Junggar Basin, west China[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2019, 187:106729. YouTube、NASA、BBC、GEOLOGY、维基百科、搜狐、百度百科等
来源: 桔灯勘探
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