Question

沉积环境、沉积相的定义

Answer 1

1.沉积环境

沉积环境就是发生沉积作用的一个地貌单元，按塞利(R.C.Selley，1970)的定义，沉积环境是“在物理上、化学上和生物上均有别于相邻地区的一块地球表面”。故环境的划分标志有三个方面:

物理标志 主要指搬运和沉积介质的动力条件，如介质的性质(水、空气或冰川)、流体的流动性质(流水、波浪、潮汐或风)、流动速度、方向和稳定性、流体的密度、黏度和能量、水深等，以及气候、雨量、湿度等。

化学标志 主要指沉积环境介质的pH、E_h、盐度等条件。

生物标志 包括动物或植物的门类、种属和生态特征等各个方面，也包括生物的生命活动留下的各种痕迹。

2.沉积相和沉积相的分类

人们很早就认识到沉积物(岩)特征与沉积环境有着密切的关系，一定的沉积环境形成一定特征的岩石类型和古生物组合。故沉积环境或相的概念，就是为了反映沉积物和沉积环境的关系而提出来的。按鲁欣(1953)的定义:“相就是能表明沉积条件的岩性特征和古生物特征的、有规律的综合，因此，相是沉积物形成条件的物质表现。”也即沉积相是特定沉积环境的物质表现，或者说“相就是沉积环境的古代产物”。

沉积学者研究的是现代沉积物或古代沉积岩，沉积岩是古代沉积环境的产物或遗迹，而古代沉积环境已不能直接观察到，只能根据其沉积物或沉积岩特征间接推断。由此可知，沉积环境和沉积相的定义虽有不同，但却有因果关系和相似之处，故沉积环境和沉积相的分类基本上是一致的。

沉积相的分类主要根据自然地理条件进行的，可分为大陆相、海相及海陆过渡相，它们属于一级相，或叫相组。再根据自然地理条件的局部变化划分出二级相，或叫相，如大陆相组中可分出河流相、湖泊相等。二级相之下又可分出三级相，或叫亚相，如在湖泊相的内部可分出滨湖亚相、浅水湖泊亚相、深水湖泊亚相等。还可根据微地貌或岩性、古生物特征细分出四级相(微相)和五级相(相素)，但一般只划分到相或亚相。本教材采用的分类如表6－1所示。

表6－1 沉积环境和沉积相、亚相、微相综合划分表

3.沉积相的鉴定标志

沉积相的鉴定标志或古代沉积环境的判别标志，可归纳为以下几方面。

(1)岩石学标志

岩石的颜色和化学成分(包括微量元素) 如陆相，过渡相岩层多为黄、红等浅色，海相深水者多为灰、黑灰等深色，不同相的岩石中所含微量元素和色素元素也不相同。

矿物成分和岩石类型 岩石类型在一定程度上可指示沉积环境，如原生的自生矿物可指示沉积环境，重矿物组合和某些轻矿物特征，以及成分成熟度等不仅可指示陆源区母岩性质，同时可反映沉积盆地的构造状况和古气候条件。

岩石结构 不同沉积环境下形成的岩石结构是有差异的，如颗粒类型、大小及含量、支撑性、杂基含量和粒度分布特征等均可反映沉积环境的水动力状况和流体性质。

岩石构造 原生的层理和层面构造是最重要的沉积相标志(参看第四章)。

剖面结构 剖面结构亦可称之为剖面层序，是综合分析岩性、粒度、沉积构造在剖面上的变化序列，是沉积相分析最重要和最有效的技术方法之一。不同的沉积相类型在剖面上的沉积层序是不一样的，如向上变细的剖面结构见于河流相、潮坪相、河口湾相、浊积岩相等;而向上变粗的剖面结构见于三角洲相、湖泊相、无障壁海岸海滩相等。

沉积岩产状 沉积岩产状(如砂体形状、生物礁和滩体的形态)、接触关系等也是沉积相的重要标志。

瓦尔特相律 瓦尔特(J.Walther，1894)指出:“只有在横向上成因相近且紧密相邻而发育着的相，才能在垂向上依次叠覆出现而没有间隔。”这一规律通称为相序递变规律或相序递变法则，即瓦尔特相律(图6－1)，是相序分析中应遵守的基本法则。该相律对在剖面上和平面上进行沉积相分析是很重要的准则，当然会有一些与突发性事件有关的例外现象。

图6－1 瓦尔特相律

(2)古生物和古生态标志

古生物的种类、生态和形态特征，不仅可确定海相和非海相沉积环境，而且还可指示水介质的深度、盐度、温度和浊度等，如叠层石形态的宏观特征与沉积环境和水动力条件关系(图6－2)，可直接用于沉积环境的判断。

(3)地球化学标志

应用岩石或生物介壳中的微量元素(如B、B/Ga、Sr/Ba、Br、10³Br/Cl等)、同位素(O、C、S、H、Sr)及有机地球化学资料来判断沉积相。

应该指出，上述三方面的判别标志，应综合考虑，不能仅看某一点就作结论，因某些不同的相可出现一些相似的特征，相同的相在不同地区的表现会有所差异。沉积相的研究对了解各地质时代的地表古地理特征和地壳地质历史的演变有着重大的理论意义，而且对沉积矿产的普查勘探，对查明含油气和含水层的分布规律、对规划和设计工程建设等都具有重要的实际意义。

图6－2 海进和海退序列中叠层石形态与沉积环境和水动力条件的关系