第2章 沉積相標(biāo)志b.ppt

中國礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院,郭英海,沉積學(xué)與古地理學(xué),E-mail: gyhai guoyh,研究思路,沉積學(xué),第二章 沉積相標(biāo)志,沉積相標(biāo)志 古地理重建 綜合圖件編制,第一節(jié) 古沉積環(huán)境恢復(fù)的基本思路,“將今論古”“現(xiàn)在是了解過去的鑰匙” 現(xiàn)實(shí)主義原則 “以古論今、論未來”,一、基本思想,二、基本理論,“沃爾特（Walther）相律”沉積相變規(guī)律：“只有那些相鄰發(fā)育的相才能重疊地產(chǎn)出”，即只有順序發(fā)展著的相才能上下重疊；一定的相在水平飛行上必與有關(guān)的相相鄰。,根據(jù)研究的目的和獲取資料的精度不同，研究的方法有一定的差異。 沉積巖石學(xué)方法 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)方法 地球物理學(xué)方法 沉積地球化學(xué)方法 但不論哪種方法，首先要獲取相標(biāo)志。,第一節(jié) 古沉積環(huán)境恢復(fù)的基本思路,三、基本方法,沉積相標(biāo)志,沉積學(xué),第六單元 沉積相研究方法,研究思路 古地理重建 綜合圖件編制,第二節(jié) 沉積相標(biāo)志,沉積相的鑒定標(biāo)志 1.沉積巖的巖性標(biāo)志(沉積標(biāo)志) (1)沉積巖的顏色 (2)沉積巖的碎屑成分和巖石類型 (3)沉積巖的結(jié)構(gòu) (4)沉積巖層的構(gòu)造 2.古生物、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志 3.沉積地球化學(xué)標(biāo)志 4.地球物理學(xué)標(biāo)志 5.沉積體形態(tài)標(biāo)志,第二節(jié) 沉積相標(biāo)志,1.巖性標(biāo)志（沉積標(biāo)志） (1)沉積巖的顏色：主要反映沉積環(huán)境的古氣候和氧化還原性質(zhì)。 (2)沉積巖的碎屑成分和巖石類型：如原生的自生礦物可指示沉積環(huán)境，碎屑巖的巖屑可直接看出陸源區(qū)的母巖性質(zhì)，重礦物組合和某些輕礦物特征也可指示母巖性質(zhì)。巖石類型在一定程度上可指示沉積環(huán)境，還可反映陸源區(qū)或沉積盆地的大地構(gòu)造狀況和古氣候條件等。 (3)沉積巖的結(jié)構(gòu)：不同沉積環(huán)境下形成的巖石結(jié)構(gòu)是有差異的，如巖石的支撐性、雜基及顆粒的含量、顆粒的分選磨圓、粒度分布特征等，均可反映沉積環(huán)境的某些特征。 (4)沉積巖層的構(gòu)造：主要是原生的層理和層面構(gòu)造，是不同沉積相最重要的標(biāo)志。 2.古生物、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志 古生物的種類和生態(tài)不僅可確定海相與非海相，而且還可指示水域的深度、鹽度、溫度和濁度等。近年來不僅重視遺體化石，而且還用遺跡化石資料來判斷沉積環(huán)境。,第二節(jié) 沉積相標(biāo)志,3.沉積地球化學(xué)標(biāo)志 應(yīng)用巖石中或生物介殼中的微量元素(如B、B/Ga、Sr/Ba、Br、Br/Cl)、同位素(O、C、S、H等)及有機(jī)地球化學(xué)資料來判斷沉積環(huán)境。 4.地球物理學(xué)標(biāo)志 包括地球物理測(cè)井(自然電位、自然伽瑪、視電阻率等)曲線和地震地層學(xué)(地震相)標(biāo)志。 5.沉積巖層體的形態(tài)標(biāo)志 包括地層厚度、巖體形態(tài)、接觸關(guān)系及剖面結(jié)構(gòu)(即剖面層序)、相序相模式等方面來判斷沉積相。其中，最重要的是剖面結(jié)構(gòu)它是綜合研究巖性、粒度、沉積構(gòu)造和厚度等在剖面上的變化層序。不同沉積相在剖面上的變化層序是一樣的，如向上變細(xì)的剖面結(jié)構(gòu)見于河流相、潮坪相、河口灣相、濁積巖相、風(fēng)暴巖相等。而向上變粗的剖面結(jié)構(gòu)見于三角洲相、湖泊相、無障壁海岸相、海灘亞相等。 應(yīng)該指出，以上幾方面的判別標(biāo)志，應(yīng)綜合考慮，不能僅據(jù)某一點(diǎn)作結(jié)論，因某些不同的相可出現(xiàn)一些相似的特征。,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,(1)沉積巖的顏色 (2)沉積巖的碎屑成分和巖石類型 (3)沉積巖的結(jié)構(gòu) (4)沉積巖層的構(gòu)造,顏色也是沉積巖的個(gè)重要待征。對(duì)沉積巖顏色的研究有助于推斷沉積巖形成的環(huán)境和物質(zhì)來源。根據(jù)沉積巖顏色的不同成因，可將其顏色分為下列幾種： 繼承色：碎屑巖的顏色常取決于其中碎屑顆粒的顏色。碎屑物質(zhì)是母巖的機(jī)械風(fēng)化產(chǎn)物，其顏色是繼承了原生母巖的顏色，所以又稱繼承色。例如長(zhǎng)石砂巖常呈肉紅色，這是由于其中的長(zhǎng)石顆粒來自原生花崗巖中的肉紅色長(zhǎng)石的結(jié)果。 原生色：粘土巖和化學(xué)巖的顏色主要取決于在沉積物成巖階段形成的礦物及其它雜質(zhì)。例如，作為煤層夾矸或頂?shù)装宓捻搸r或泥巖往往是黑色成深灰色，這是由于富含碳質(zhì)的緣故。有些石灰?guī)r由于富含瀝育質(zhì)，所以常呈黑色、灰黑色。,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,一、沉積巖的顏色,次生色：沉積巖形成之后，如果長(zhǎng)期暴露在地表環(huán)境經(jīng)受風(fēng)化，某些成分發(fā)生變化、形成新的礦物(又稱次生礦物)，也會(huì)導(dǎo)致巖石的顏色發(fā)生改變，這種顏色稱為次生色。 在對(duì)沉積巖的顏色進(jìn)行觀察時(shí)，應(yīng)該尋找?guī)r石的新鮮斷面，這樣才能觀察到巖石的原生色。描述巖石的顏色時(shí)，如果用種顏色無法恰當(dāng)?shù)乇硎?，則可采用復(fù)合色，如灰綠色、灰黃色等，其中后者為巖石的主要顏色色調(diào)。此外還應(yīng)指出，巖石表面受濕后，其顏色較干燥狀態(tài)時(shí)深得多。,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,一、沉積巖的顏色,沉積巖的物質(zhì)成分包括化學(xué)成分和礦物成分。 組成沉積巖的物質(zhì)主要是母巖(主要是巖漿巖)的風(fēng)化產(chǎn)物，因此，沉積巖的化學(xué)成分和礦物成分與母巖有著不可分割的聯(lián)系。但經(jīng)過風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積和成巖等一系列地質(zhì)作用對(duì)母巖物質(zhì)的改造，沉積巖的化學(xué)成分和礦物成分具有自己的特征。,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,二、沉積巖的碎屑成分和巖石類型,二、沉積巖的碎屑成分和巖石類型,礦物成分標(biāo)志的研究主要是用顯微鏡和其它方法對(duì)巖石或礦物進(jìn)行顯微研究，提供環(huán)境分析、物源特征等標(biāo)志，主要包括以下幾個(gè)方面：陸源碎屑成分、自生礦物、特殊巖石類型等。,1、陸源碎屑成分 根據(jù)碎屑成分和礦物標(biāo)型特征來研究沉積物來源方向及物源區(qū)巖石類型。陸源碎屑成分主要包括石英、長(zhǎng)石、巖屑及各種輕重礦物。它們實(shí)質(zhì)上是巖層物理風(fēng)化和化學(xué)分解作用的殘余物，同時(shí)也是分析物源區(qū)巖石類型的直接依據(jù)。陸源碎屑成分研究的任務(wù)就是通過鑒定分析沉積物中的石英、長(zhǎng)石、巖屑及各種輕、重礦物標(biāo)型組合特征，研究它們的含量變化，以確定物源方向、源區(qū)的大致位置、搬運(yùn)距離及母巖類型等。利用礦物的標(biāo)型特征分析母巖類型、利用碎屑礦物組合分析母巖類型。,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,1、陸源碎屑成分,（1）利用礦物的標(biāo)型特征分析母巖類型 礦物標(biāo)型特征是指不同成因的同種礦物，由于形成時(shí)物理、化學(xué)條件的不同，因而在化學(xué)組成、晶形和物性上就存在差異，其中具明顯特征并可作為成因標(biāo)志者即為礦物標(biāo)型特征。如沉積巖中最豐富的礦物石英，可以據(jù)其包裹體、消光類型、晶體形態(tài)和多晶現(xiàn)象等標(biāo)志區(qū)分母巖類型。陰極發(fā)光顯微鏡的發(fā)明和應(yīng)用，使原來認(rèn)為是無標(biāo)型特征的單晶石英顆粒，也可確定其成因類型。 （2）利用碎屑礦物組合分析母巖類型 每一類巖石都有其特定的礦物組合，經(jīng)風(fēng)化剝蝕、搬運(yùn)、沉積成巖，故在形成的碎屑中，仍然保留其組合特征。,二、沉積巖的碎屑成分和巖石類型,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,(1)海綠石：現(xiàn)代海綠石主要形成于遠(yuǎn)離大河口的陸棚區(qū)，其介質(zhì)條件為弱咸性(pH=7-8)和弱氧化弱還原(Eh=0)的正常海水，水溫10-15左右，形成深度大于125m，在寒冷地區(qū)，水深30m就可形成。大量原生海綠石的形成主要與海水有密切關(guān)系。 (2)鮞綠泥石：據(jù)現(xiàn)代沉積學(xué)研究，它也屬海洋自生礦物，但和海綠石的形成溫度和深度不同，鮞綠泥石形成于較溫暖的淺海，水溫大于20，其分布深度小于60m。 (3) 粘土礦物：粘土礦物可以反映介質(zhì)的pH值。高嶺石形成于酸性介質(zhì)中，一般為大陸環(huán)境；伊利石、蒙脫石形成于中性或堿性介質(zhì)中，多為海洋環(huán)境。,2、自生礦物,二、沉積巖的碎屑成分和巖石類型,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,(1)碳酸鹽巖：盡管在海洋和湖盆中均可產(chǎn)生出，但兩者的特征不同，前者常大量產(chǎn)出，而后者常呈夾層或透鏡體產(chǎn)出，生物成因的可依據(jù)生物化石區(qū)別海相與陸相沉積，碳酸鹽巖沉積反映介質(zhì)為弱堿性，某些特殊的碳酸鹽巖的巖性可指示環(huán)境或介質(zhì)條件。如：藻疊層石碳酸鹽巖一般形成于潮坪環(huán)境，鮞?；?guī)r形成于濱海或碳酸鹽臺(tái)地的高能帶，具水平紋層的泥晶灰?guī)r形成于靜水環(huán)境。 (2)紅層：一般是大陸沉積物含鐵礦物在潮濕干燥的溫暖氣候條件下風(fēng)化后成赤鐵礦而顯紅色，可通過化石與海相紅色頁巖相區(qū)別。,3、特殊巖石類型,二、沉積巖的碎屑成分和巖石類型,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,(3)蒸發(fā)鹽：是含鹽度較高的溶液或鹵水通過蒸發(fā)作用產(chǎn)生的化學(xué)沉積物，它們的出現(xiàn)一般反映氣候干燥和閉塞環(huán)境。內(nèi)陸鹽湖或半封閉的濱海瀉湖是形成蒸發(fā)鹽的有利環(huán)境。 (4)磷塊巖：磷塊巖并非是區(qū)別海洋與大陸沉積的特征礦物，在大陸地層中，自生磷酸鹽礦物也較常見，但大量的磷質(zhì)在海洋，大量形成磷酸鹽的環(huán)境是淺海。大量磷塊鹽出現(xiàn)可指示海洋環(huán)境，特別是50-200m海區(qū)更有利于其形成。 (5)錳結(jié)核：錳結(jié)核中微量元素的濃度隨著環(huán)境的改變而發(fā)生有規(guī)律的變化，因而其比值具有指示環(huán)境的意義。如在湖泊和淺海中形成的鐵錳結(jié)核中Co、Ni、Zn、Pb等元素要比大洋中少的多。 (6)礁灰?guī)r：是由固著的造礁生物形成的一種突起的抗浪構(gòu)造，造礁生物主要有珊瑚、層孔蟲、苔蘚蟲、海綿等，是淺海環(huán)境的良好標(biāo)志。,3、特殊巖石類型,二、沉積巖的碎屑成分和巖石類型,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,包括粒度、分選度、形狀、圓度、球度、石英表面結(jié)構(gòu)、支撐類型、結(jié)構(gòu)成熟度等。 1、粒度分選及粒度結(jié)構(gòu)反映了水動(dòng)力條件、流體力學(xué)性質(zhì),粒度大小是受流水作用營力強(qiáng)度控制的，與沉積物形成的環(huán)境關(guān)系極為密切，碎屑巖的粒度特征是判斷自然地理環(huán)境和水動(dòng)力條件的良好標(biāo)志之一。因此，粒度分析的資料廣泛地運(yùn)用來研究沉積巖的成因，作為研究沉積環(huán)境的方法之一。50年代末期以來，應(yīng)用粒度分析解釋成因環(huán)境的方法很多，比較有效的是概率成因圖解、CM圖、粒度參數(shù)離散圖以及因子分析、判別分析等方法。 值得指出的是，利用粒度分析資料分析沉積環(huán)境的方法，目前還不夠完善，有些問題還存在多解性。因此，必須同其它地質(zhì)資料，如沉積構(gòu)造、剖面成因?qū)有虻认嗯浜?，才能得出比較符合實(shí)際的結(jié)論。,三、沉積巖的結(jié)構(gòu),第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,常用的碎屑顆粒粒度分級(jí)表,粒度十進(jìn)制與2的幾何級(jí)數(shù)制的關(guān)系： = -log2h,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,1、粒度分選及粒度結(jié)構(gòu)反映了水動(dòng)力條件、流體力學(xué)性質(zhì),三、沉積巖的結(jié)構(gòu),第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,2、形狀、圓度、球度,三、沉積巖的結(jié)構(gòu),第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,2、形狀、圓度、球度,三、沉積巖的結(jié)構(gòu),第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,3、支撐類型、結(jié)構(gòu)成熟度 顆粒的支撐類型判斷介質(zhì)水體的流動(dòng)性質(zhì)：顆粒支撐牽引流；雜基支撐密度流、重力流。,碎屑顆粒支撐,泥質(zhì)雜基支撐,三、沉積巖的結(jié)構(gòu),第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,三、沉積巖的結(jié)構(gòu),第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,4、粒度分析,1）粒度分析方法直接測(cè)量、篩析、薄片測(cè)量 2）粒級(jí)劃分伍登-溫特沃思標(biāo)準(zhǔn) 3）粒度曲線直方圖、頻率圖、累積曲線圖、概率累積曲線圖 4）粒度參數(shù)平均粒度、標(biāo)準(zhǔn)偏差、偏度、峰態(tài) 5）粒度參數(shù)散點(diǎn)圖 6）C-M圖 7）粒度參數(shù)的環(huán)境判別公式,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,三、沉積巖的結(jié)構(gòu),第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,4、粒度分析,三、沉積巖的結(jié)構(gòu),第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,4、粒度分析,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志, 84累積曲線上84%處對(duì)應(yīng)的顆粒直徑，以值為單位,標(biāo)準(zhǔn)偏差,偏度,峰度,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,1）機(jī)械成因構(gòu)造流水成因、同生變形、暴露成因 層理構(gòu)造交錯(cuò)層理與古流向恢復(fù) 層面構(gòu)造波痕、雨痕 底面構(gòu)造溝模、槽模 沖刷充填構(gòu)造、侵蝕面構(gòu)造 2）生物成因構(gòu)造疊層石、 3）化學(xué)成因構(gòu)造結(jié)核 4）復(fù)合成因構(gòu)造瀉水構(gòu)造,四、沉積巖的構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,沉積巖成層性，即層狀構(gòu)造是沉積巖最主要要的構(gòu)造特征，是區(qū)別于巖漿巖、變質(zhì)巖的主要標(biāo)志之一。,沉積巖的成層性,1、機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,（1）層理構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,四、沉積巖的構(gòu)造,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,水平層理 南京東郊湖山地區(qū) 三疊系下青龍組,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,交錯(cuò)層理 青海湖現(xiàn)代濱岸湖灘沉積,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,板狀交錯(cuò)層理 寧夏烏?？ú计湎率凶咏M,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,板狀交錯(cuò)層理 山西臨縣招賢太原組,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,板狀交錯(cuò)層理 山西保德扒樓溝太原組,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,板狀交錯(cuò)層理,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,板狀交錯(cuò)層理，美國大峽谷(劉煥杰攝，1989),機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,板狀交錯(cuò)層理，美國大峽谷(劉煥杰攝，1989),機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,交錯(cuò)層理,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,楔狀交錯(cuò)層理 內(nèi)蒙阿拉善左旗呼魯斯太山西組,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,交錯(cuò)層理，美國大峽谷(劉煥杰攝，1989),機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,交錯(cuò)層理，美國大峽谷(劉煥杰攝，1989),機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,交錯(cuò)層理，美國大峽谷(劉煥杰攝，1989),機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,槽狀交錯(cuò)層理 山西柳林成家莊山西組,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,向湖方向,沖洗交錯(cuò)層理 青海湖現(xiàn)代湖灘沉積,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,沖洗交錯(cuò)層理 重慶石柱打風(fēng)撬小河壩組,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,波痕,1、機(jī)械成因的沉積構(gòu)造,（2）層面構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造層面構(gòu)造,流水波痕 青海湖現(xiàn)代濱岸湖灘沉積,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,流水波痕 重慶武隆縣江口龍馬溪組,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造層面構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,流水波痕 內(nèi)蒙烏達(dá)五虎山羊虎溝組,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造層面構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,浪層對(duì)稱波痕，日本九州島(劉煥杰攝，1992),機(jī)械成因的沉積構(gòu)造層面構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,流水波痕 山西柳林縣成家莊，山西組,機(jī)械成因的沉積構(gòu)造層面構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,四、沉積巖的構(gòu)造 古水流向判別與恢復(fù) 1、指向構(gòu)造交錯(cuò)層理、波痕、礫石的組構(gòu)、碎屑成分粒度圓度的空間變化等。 2、古流向恢復(fù)野外測(cè)量法,縫合線構(gòu)造 壓溶構(gòu)造 結(jié)核構(gòu)造 晶體印痕與鹽巖假晶 泥裂構(gòu)造 鳥眼構(gòu)造,2、化學(xué)成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,四、沉積巖的構(gòu)造,化學(xué)成因的沉積構(gòu)造,縫合線構(gòu)造 陜甘寧氣田,疊錐構(gòu)造 山西保德橋頭太原組,化學(xué)成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,鈣質(zhì)結(jié)核 山西保德縣扒摟溝太原組,化學(xué)成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,菱鐵礦結(jié)核，日本九州島(劉煥杰攝，1992),化學(xué)成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,化學(xué)成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,化學(xué)成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,泥裂 青海湖現(xiàn)代河流沉積,化學(xué)成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,泥裂 青海湖現(xiàn)代河流沉積,化學(xué)成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,第三節(jié) 巖性（沉積）標(biāo)志,鳥眼構(gòu)造（窗格構(gòu)造） 出現(xiàn)在泥晶、粉晶石灰?guī)r或白云巖。 （1）收縮作用 （2）氣泡作用 （3）藻類腐爛分解作用,2、化學(xué)成因的沉積構(gòu)造,四、沉積巖的構(gòu)造,硅化木 疊層石,第三節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,3、生物成因的沉積構(gòu)造,四、沉積巖的構(gòu)造,生物成因的沉積構(gòu)造,炭化植物樹干，日本九州島第三系(劉煥杰攝，1992),第三節(jié) 沉積巖的構(gòu)造,植物樹干，山西保德扒樓溝山西組,生物成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 沉積巖的構(gòu)造,疊層石,生物成因的沉積構(gòu)造,第三節(jié) 沉積巖的構(gòu)造,一、古生物學(xué)標(biāo)志,1、生物化石及組合類型：生物化石不僅可以鑒定地層的地質(zhì)年代，而且是進(jìn)行沉積環(huán)境分析的重要標(biāo)志。根據(jù)對(duì)現(xiàn)代沉積環(huán)境中生物的觀察，生物群的分布及其生態(tài)特點(diǎn)嚴(yán)格地受環(huán)境控制，在一定的沉積環(huán)境內(nèi)均有與之相適應(yīng)的特殊的生物組合。 2、生物對(duì)環(huán)境的指示意義：指示沉積水體介質(zhì)的溫度、深度、壓力、光照度、渾濁度、水體流動(dòng)性質(zhì)、基底性質(zhì)、水體所處位置等。書87,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,二、遺跡化石及組合,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,遺跡化石也稱痕跡化石，是地史時(shí)期生物生活活動(dòng)的遺跡和遺物的總稱。也可以說是生物成因的各種構(gòu)造，反映生物的存在。包括生物生存期間的居住、運(yùn)動(dòng)、捕食、代謝、生殖等行為所遺留下來的痕跡。 從某種意義上講，遺跡化石是生物適應(yīng)環(huán)境的物質(zhì)記錄，在一定程度上，能夠反映當(dāng)時(shí)生物的生活環(huán)境。,二、遺跡化石及組合,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,根據(jù)對(duì)現(xiàn)代海洋生物(蠕形動(dòng)物、軟體動(dòng)物、甲完綱等)的活動(dòng)痕跡研究表明：“不同門類的生物在相同的生活環(huán)境里，由于有相似的習(xí)性和行為，可以產(chǎn)生相似的活動(dòng)痕跡類型，而同一類的生物在不同的生活環(huán)境，可以產(chǎn)生不同的活動(dòng)痕跡類型”。同樣，在各地史時(shí)期不同門類的生物在相同的生活環(huán)境，可以產(chǎn)生大致相似的遺跡化石類型。,遺跡化石形態(tài)分布與沉積環(huán)境關(guān)系（Seilacher，1967）,遺跡化石組合類型分布與沉積環(huán)境關(guān)系,許多遺跡化石分布的范圍郎比較狹窄，因而對(duì)巖相分析和古生態(tài)的研究，甚至對(duì)小區(qū)域內(nèi)的地層劃分對(duì)比都有一定的意義。,二、遺跡化石及組合,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,1遺跡化石形態(tài)類型 非連續(xù)性足跡，分布在層面排狀排列：塔斯曼跡。束狀排列：古拖拉跡。連續(xù)性的爬跡，分布在層面自由彎曲形態(tài)：?jiǎn)我恍螤畹呐累E，戈迪跡。 二分形狀的爬跡，類沙蠶跡。曲線相互連續(xù)形態(tài)：呈迷路形的爬跡，蠕蟲跡 放射狀對(duì)稱酌遺跡，分布在層而上五角形狀(中心無構(gòu)造)，似海足跡； 花辯形狀(小心有構(gòu)造)，輪葉跡。 通道及縱孔，分布在層內(nèi)和層面上 直徑不變與層面垂直，呈直管形，針管跡；呈U字形，似海蚯蚓跡； 直徑有變化與層面平行：呈Y字形，似海藻跡。 橫摸構(gòu)造通道(通道之間且有相同形狀的連續(xù)頁理）， 與層面垂直：U字型，雙杯跡； 與層面平行；U宇型，舌形菌跡 與層面垂直一料交一平行：螺旋潛穴，裳狀的遺跡，分布在層面上。 單個(gè)袋狀：洛克跡； 雙個(gè)袋狀：躺跡 網(wǎng)格狀遺跡，分布在層面上。六邊形：古網(wǎng)跡,二、遺跡化石及組合,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,2遺跡化石行動(dòng)方式類型 根據(jù)生物生活習(xí)性特征確定出五種行動(dòng)方式遺跡類型： 停息跡：游動(dòng)生物生活在漏水環(huán)境中停息時(shí)，或側(cè)面的一部分形蕊其凹形跡有明顯的傾斜方向性時(shí)，為逆水流的方向。 爬行跡：底棲生物生活在潑水環(huán)境中，在沉積物表面上移動(dòng)時(shí)，形成了呈連續(xù)性線形或斷續(xù)性點(diǎn)形跡。 居住構(gòu)造跡：在沉積物表面上移動(dòng)時(shí)，形成了呈連續(xù)性線形或斷續(xù)性 底棲生物生活在濱海地帶環(huán)境中，為保護(hù)生存兔道水流波浪沖擊，種長(zhǎng)期永久性通道潛穴，呈直管形、分岔形、u字形等通道潛穴跡。 覓食構(gòu)造跡：底棲生物生活在淺海環(huán)境中，為了攝食而在沉積物中挖掘的通道。 嚙食跡：底棲生物生活在較深水環(huán)境中，為了攝食在沉積物表面上有規(guī)律地食泥痕迅呈卷曲形、蛇曲彩排列。,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,3遺跡化石環(huán)境意義 生物不論有無硬體骨舵，都能形成遺跡化石。尤其是上述形態(tài)類型中的各種遺跡化石，都是動(dòng)物為適應(yīng)特定環(huán)境，在沉積層表面或內(nèi)部所留下或構(gòu)筑的構(gòu)造，并隨沉積物固結(jié)成巖，都是原地形成不會(huì)被遷移，能夠反映動(dòng)物生存期間的原始環(huán)境。因此，遺跡化石是判斷沉積環(huán)境的良好標(biāo)志。,二、遺跡化石及組合,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,3遺跡化石環(huán)境意義 (1)判斷沉積時(shí)期水體底層的氣體狀況 如在沉積層內(nèi)非常缺乏實(shí)體化石而有遺跡化石，特別是有豐富的遺跡化石時(shí)，說明當(dāng)時(shí)水體底層有較多的生物存在，并非缺氧環(huán)境。只是這些生物不具有硬體，或是由于種種原因這些生物硬體不易形成實(shí)體化石。相反，如在沉積層內(nèi)既沒有底棲生物的實(shí)體化石也非常缺乏遺跡化石時(shí)，就可能說明當(dāng)時(shí)水底底層是缺氧環(huán)境。,二、遺跡化石及組合,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,3遺跡化石環(huán)境意義 (2)判斷沉積時(shí)期的沉積速度 某些底埋底棲生物生活于沉積表層以下一定深度，隨著沉積速度或加積的快慢，或者侵蝕，其居住位置在垂直方向上，可向上或向下移動(dòng)，這些都可根據(jù)潛穴內(nèi)部構(gòu)造來判明。當(dāng)潛穴頂部被截去只留下潛穴下部時(shí)，表明侵蝕作用加強(qiáng)甚或有侵蝕間斷；大量出現(xiàn)鉆蝕底棲生物的鉆孔遺跡時(shí)，往往也表明有侵蝕間斷的存在。,二、遺跡化石及組合,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,3遺跡化石環(huán)境意義 (3)判斷水體流動(dòng)與否及水流方向 許多底棲動(dòng)物部有向流性的特點(diǎn)。因?yàn)樗骺蓴y帶來豐富的懸浮物，所以食懸浮物的底棲動(dòng)物的潛穴、棲息印痕等多有向流性。在地層中也常常可以見到成行成排的潛穴、孔道和棲息印痕等遺跡化石。,二、遺跡化石及組合,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,3遺跡化石環(huán)境意義 (4)判斷沉積底層性質(zhì) 富含水分的松軟底層，是大量潛穴動(dòng)物的生活場(chǎng)所。沉積物成巖后，潛穴周圍常有變形帶；堅(jiān)硬底層不適宜潛穴動(dòng)物生存，往往只有鉆蝕底棲動(dòng)物所留下的鉆孔，孔道周圍無變形帶。,二、遺跡化石及組合,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,3遺跡化石環(huán)境意義 (5)判斷沉積環(huán)境 在不同沉積環(huán)境中，由于環(huán)境因素的差異，底棲動(dòng)物為了適應(yīng)環(huán)境，也具有不同的生態(tài)特點(diǎn)。在濱海地區(qū)，影響環(huán)境的因素變化大(溫度、鹽度變化大，潮汐和波浪作用大)，生活在這里的絕大多數(shù)底棲動(dòng)機(jī)不是挖掘很深的近垂直的潛穴，就是在巖底或巖岸上鉆孔；在淺海地區(qū)，影響環(huán)境的因素變化小，底埋底棲動(dòng)物的潛穴較沒多傾斜或水平；在半深海地區(qū)，由于環(huán)境安定，底棲動(dòng)物不再需要簡(jiǎn)單的潛穴或鉆孔來保護(hù)，而是需要系統(tǒng)地尋找食蜘因而留下各種彎曲的、網(wǎng)狀的、樹枝狀的或螺旋狀的覓食和嚙食痕跡及復(fù)雜的潛穴系統(tǒng)。,二、遺跡化石及組合,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,3遺跡化石環(huán)境意義 (5)判斷沉積環(huán)境 遺跡化石的分布，主要由底棲動(dòng)物食物的不同所決定。水流強(qiáng)的淺海砂相，濾食動(dòng)物居住通道多呈垂直形或“U”字形；水流弱的泥相，主要有食泥動(dòng)物的攝食痕跡；陸相瀉徹相的泥質(zhì)巖中，以爬跡、足跡為特征。隨著海水深度的增加，宜立的通道或覓食構(gòu)造，明顯地依次為水平蜿蜒的食迎所代替。,二、遺跡化石及組合,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,4遺跡相模式 賽拉赫(Seilacher)、赫克爾(Hekel)等人先后根據(jù)不同環(huán)境中的遺跡，劃分出下述各種遺跡相: 斯戈陽跡相：分布于濱海(期間帶)以上的非海相沉積地帶，多為紅層；系陸生脊椎動(dòng)物腳印。 針管跡相：分布于濱海期間帶，溫度、接度變化允波浪或潮汐作用強(qiáng)烈，沉積或侵蝕作用迅速，通道多垂直或“U”形潛穴，而潛穴深比淺海地區(qū)的潛穴灤三倍) 舌形菌跡相：在濱海巖岸侵蝕地區(qū)，多為古海岸的侵蝕面，環(huán)境惡 劣，僅有鉆蝕生物留下的鉆孔利洞穴。 克魯茲跡相：淺海內(nèi)線，有波松影響，環(huán)境較濱海穩(wěn)定。生物種類多， 可形成各種棲息痕跡和爬行覓食痕跡。潛穴較淺，傾斜或近水平。 螺旋潛跡相：在淺海外線或迅速沉積的淺海環(huán)境中常有各類食沉積物 生物的覓食構(gòu)造和潛穴系統(tǒng)痕跡。 類沙蠶跡相：半深海和深海區(qū)，有遠(yuǎn)洋和濁流沉積物。常有食沉積物生物的網(wǎng)狀、螺旋狀、彎rb狀、樹枝狀等女層曬食痕跡。,二、遺跡化石及組合,遺跡相模式（Seilacher、Hekel等),恐龍足跡,生物成因的沉積構(gòu)造,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,遺跡化石，美國西部綠河組(劉煥杰攝，1989),生物成因的沉積構(gòu)造,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,遺跡化石 寧夏烏?？ú计涮M,生物成因的沉積構(gòu)造,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,生物成因的沉積構(gòu)造,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,遺跡化石 重慶南川三泉小河壩組,生物成因的沉積構(gòu)造,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,遺跡化石動(dòng)藻跡 山西保德扒樓溝太原組,生物成因的沉積構(gòu)造,第四節(jié) 古生物學(xué)、古生態(tài)學(xué)標(biāo)志,地球化學(xué)在古環(huán)境分析中的應(yīng)用，主要包括元素地球化學(xué)和穩(wěn)定同位素地球化學(xué)原理的應(yīng)用。 1、元素地球化學(xué)在沉積環(huán)境分析中的應(yīng)用 沉積巖中的元素含量取決于下列因素：陸源區(qū)性質(zhì)(母巖成分)、古氣候、沉積環(huán)境(包括水體等介質(zhì)性質(zhì))、沉積巖的成分、生物作用、成巖及后生因素等，因此研究它就可以對(duì)再造古地理環(huán)境提供信息。目前，元素地球化學(xué)在劃分海陸相地層，分析物源區(qū)巖石成分，恢復(fù)沉積古氣候條件，確定沉積水介質(zhì)地球化學(xué)環(huán)境，劃分地球化學(xué)相(氧化與還原、水盆深度、鹽度、離岸距離等)等方面都能取得較滿意成果。,第五節(jié) 沉積地球化學(xué)標(biāo)志,1）水體古鹽度的測(cè)定 主要有硼含量法、微量元素比值法、沉積磷酸鹽法、自生鐵礦物法等等。 （1）硼含量方法 硼含量與巖石中的伊利石有關(guān)，并反映古水介質(zhì)的古鹽度。一般認(rèn)為，正常海水中B的含量大于300-400ppm，淡水環(huán)境中小于100ppm；半咸水環(huán)境100-200ppm，超過400ppm為超咸水。,1、元素地球化學(xué)在沉積環(huán)境分析中的應(yīng)用,第五節(jié) 沉積地球化學(xué)標(biāo)志,1）水體古鹽度的測(cè)定 （2）微量元素比值法,1、元素地球化學(xué)在沉積環(huán)境分析中的應(yīng)用,B/Ga：海水7；近岸5-6；半咸水1.5-4；淡水1.5； Sr/Ba：海水1；淡水1 Sr/Ca : 海相 高；陸相 低 Th/U : 2 海相； 2 陸相； Mn/Fe:海相 高；陸相 低 Rb/K、V/Ni、Mg/Ca、Mg/Ca Fe黃鐵礦/C有機(jī):海相0.5-0.8；陸相0.03-0.06 煤層的全硫（St.d）及各種形態(tài)硫（包括黃鐵礦硫Sp.d、硫酸鹽硫Ss.d和有機(jī)硫So.d）的含量可以區(qū)分煤層的形成環(huán)境，全硫含量對(duì)水體的水介質(zhì)條件有很好的指示作用。,第五節(jié) 沉積地球化學(xué)標(biāo)志,1）水體古鹽度的測(cè)定 （3）沉積磷酸鹽法,1、元素地球化學(xué)在沉積環(huán)境分析中的應(yīng)用,第五節(jié) 沉積地球化學(xué)標(biāo)志,2)氧化還原條件的標(biāo)志 判斷沉積環(huán)境的氧化還原條件主要是根據(jù)同生礦物組合，如對(duì)介質(zhì)Eh值高低反映靈敏的鐵、錳礦物組合。 鐵在海盆中沉積具有明顯的規(guī)律性，隨著pH值的增大，Eh值的降低，鐵礦物呈不同的相依次分布，鐵的化合價(jià)態(tài)也相應(yīng)變化，因而可用來反映環(huán)境的地球化學(xué)相。,1、元素地球化學(xué)在沉積環(huán)境分析中的應(yīng)用,第五節(jié) 沉積地球化學(xué)標(biāo)志,3)離岸距離（古水深）標(biāo)志 近些年對(duì)現(xiàn)代沉積物元素地球化學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，元素的聚集和分散與水盆地深度也有一定的關(guān)系。這一性質(zhì)主要是元素在沉積作用中所發(fā)生的機(jī)械分異作用、化學(xué)分異作用和生物、生物化學(xué)分異作用的結(jié)果。 4)源區(qū)分析 母巖巖性基本決定了風(fēng)化產(chǎn)物的元素組成。所以母巖成分還是能在某些特征元素含量的變化上體現(xiàn)出來。,1、元素地球化學(xué)在沉積環(huán)境分析中的應(yīng)用,第五節(jié) 沉積地球化學(xué)標(biāo)志,1）古鹽度測(cè)定,13C 和14C 、16O和18O Keith和Weber(1964)根據(jù)504個(gè)灰?guī)r和化石樣品的分析。一般認(rèn)為，海相灰?guī)r13C平均值為-55，18O平均值為-10-2。 Keith和Weber(1964)提出的區(qū)分侏羅紀(jì)以來的海相灰?guī)r和淡水灰?guī)r的公式： Z=2.048(13C+50)+0.498(18O+50) Z120為海相灰?guī)r，Z120時(shí)為淡水灰?guī)r,2、穩(wěn)定同位素在沉積環(huán)境分析中的應(yīng)用,第五節(jié) 沉積地球化學(xué)標(biāo)志,2、穩(wěn)定同位素在沉積環(huán)境分析中的應(yīng)用,2)古溫度測(cè)定 長(zhǎng)期以來，人們一直不斷地研究碳酸鹽和海水之間的氧同位素的分餾作用，利用海水沉積碳酸鹽和海水之間氧同位素的分餾作用解釋古溫度。 碳酸鹽巖的18O隨水溫增高而降低。Craig (1965)提出了計(jì)算古水體溫度的經(jīng)