沉積巖與沉積相

1、論述三角洲沉積的鑒別標(biāo)志及其與油氣關(guān)系巖石類型：以砂巖、粉砂巖、粘土巖為主，在三角洲平原沉積中常見有 暗色有機質(zhì)沉積，如泥炭、薄煤層等，無或極少礫巖和化學(xué)巖，碎屑巖的成分、結(jié) 構(gòu)成熟度較河流相高。(2)粒度分布特征：三角洲由陸向海方向，砂巖中的碎屑 粒度和分選有變細(xì)變好的總趨勢，在C-M圖上，三角洲前緣具有QR和RS段， 并以RS段最發(fā)育。在概率圖上，遠(yuǎn)砂壩沉積的粒度分布主要由細(xì)粒的單一懸浮總 體組成，河口壩沉積有三個次總體發(fā)育，以跳躍總體為主，分選好，其它兩個總體 含量少，分選差。(3)沉積構(gòu)造：層理類型復(fù)雜多樣，河流、海洋波浪、潮汐作用形成的各 種構(gòu)造同時發(fā)育，如砂巖中和粉砂巖中見流水波痕

2、，浪成波痕，板狀、槽狀交錯層 理，泥巖中發(fā)育水平層理，此外還發(fā)育有波狀、透鏡狀層理、包卷層理、沖刷一充 填構(gòu)造、變形構(gòu)造、生物擾動構(gòu)造等。(4)生物化石：海陸混生，原地生長的主 要為廣鹽性生物，如瓣腮類、腹足類，介形蟲等，異地搬運埋藏的主要為河流帶來 的陸生動植物碎片，在一個完整的三角洲垂向?qū)有蛑泻Ｉ锘喑霈F(xiàn)于層序的 下部，向上逐漸減少，但陸生生物化石向上增多，甚至在頂部出現(xiàn)沼澤植物堆積而 成的泥炭或煤層。沉積層序：垂向上出現(xiàn)下細(xì)上粗的反旋回層序，在層序頂部三角洲平 原分支河道沉積為下粗上細(xì)的正旋回，它反映三角洲在橫向上的相序遞變。其與河 流相沉積的間斷性正旋回有顯著的不同。砂體形態(tài)：在

3、平面上呈朵狀或指狀，垂直或斜交海岸分布，剖面上呈 發(fā)散的掃帚狀，向前三角洲方向插入泥質(zhì)沉積之中，與前三角洲泥呈齒狀交叉。與油氣關(guān)系:世界上許多油氣田與三角洲相有關(guān)，其中有不少是大型和特大型油氣田。如 科威特的布爾干油田和委內(nèi)瑞拉馬拉開波盆地玻利瓦爾沿岸油田，可采儲量分別為 94億t和42億t，為世界第2和第3特大型油田前三角洲亞相是具有良好的生油條件的相帶。三角洲前緣亞相是儲集條件有利的相帶。圈閉條件好：滾動背斜、巖性圈閉、地層圈閉等。試比較石英砂巖、長石砂巖、巖屑砂巖的物質(zhì)組分特點，進而分析三者在形 成時的母巖條件、構(gòu)造條件及氣候條件等方面的差別。石英砂巖主要由化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定抗風(fēng)化能力強的石英

4、組成，石英占砂巖90% 以上，而抗風(fēng)化能力差的長石、巖屑極少，幾乎沒有，因此，石英砂巖為礦物成熟 度高的砂巖。長石砂巖中雖然石英含量較多，但長石含量可25%，甚至可占主體組分， 巖屑含量也高，重礦物含量可10%，且有許多不穩(wěn)定的重礦物，因此長石砂巖是 礦物成熟度低的砂巖。巖屑砂巖含有豐富的巖屑，巖屑R25%，長石F25%，石英Q75%。巖屑成分 復(fù)雜，有時在一種砂巖之內(nèi)巖屑可達(dá)20種之多，但一般只有幾種是主要的。常見 的可分三類：a各種隱晶質(zhì)的噴出巖巖屑。b.板巖、千枚巖及云母片巖等低級變 質(zhì)巖巖屑。c.粉砂巖、粘土巖、硅巖及燧石巖屑，以及灰?guī)r、白云巖等沉積巖巖 屑。它們在形成條件方面的差別如

5、下：母巖條件：石英砂巖主要是由富含石英的母巖，這主要是先前存在的砂 巖，尤其是經(jīng)過長期的，多次再沉積的石英砂巖，這種砂巖經(jīng)過風(fēng)化后可以提供大 量石英；其次是富含石英的花崗巖質(zhì)母巖。長石砂巖主要是由富含長石的母巖，如花崗巖、花崗片麻巖，這些巖石風(fēng)化 后可提供大量長石。巖屑砂巖的母巖比較廣泛，沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖都可以。構(gòu)造條件：石英砂巖的形成要求有地殼活動性較小的大地構(gòu)造環(huán)境， 地殼較穩(wěn)定，地形高差小，母巖風(fēng)化物可以長期處于風(fēng)化狀態(tài)，使不穩(wěn)定礦物不斷 被排除，而穩(wěn)定性強的石英則大量富集，此外地形坡度小，搬運距離長，堆積速度 慢，這些也有利于石英的富集，所以石英砂巖的形成要求大地構(gòu)造條件穩(wěn)定的環(huán)

6、 境。長石砂巖則要求地殼活動性大的大地構(gòu)造環(huán)境，這樣可以造成高差大的地 形，這既有利于花崗巖、花崗片麻巖的出露，也有利于這些巖石的快速剝蝕、快速 搬運、快速沉積，這樣使不穩(wěn)定的長石得以保存。巖屑砂巖的形成條件與長石砂巖基本類似，需要有利于不穩(wěn)定物質(zhì)產(chǎn)生和沉 積的條件，即：強烈的物理風(fēng)化和近源快速堆積。燧石巖屑砂巖則相反，它表示構(gòu) 造條件穩(wěn)定，地形起伏小，長距離搬運及較徹底的風(fēng)化條件。氣候條件：石英砂巖的形成要求有溫暖潮濕的氣候條件，因為溫暖潮濕 的氣候條件有利于化學(xué)風(fēng)化作用的進行，這樣母巖區(qū)可以提供大量礦物成熟度高的 風(fēng)化產(chǎn)物。長石砂巖的形成則要求寒冷和干燥的氣候條件。在這種氣候條件下主要是進

7、 行物理風(fēng)化，而化學(xué)風(fēng)化作用則很微弱，這樣母巖風(fēng)化主要提供破碎的原礦物，而礦物成分沒有得大的改造，因此，不穩(wěn)定的礦物可以得大量的保存，這就有利于長 石砂巖的形成。巖屑砂巖的形成則要求寒冷和干燥的氣候條件。在這種氣候條件下主要是進 行物理風(fēng)化。白云巖的形成機理白云巖的成因問題，主要是白云巖的生成機理問題，是碳酸鹽巖巖石學(xué)中最 復(fù)雜的、爭論時間最久的、最難解決的問題之一。1）原生沉淀作用以化學(xué)沉淀的方式從水體中直接沉淀出來的白云石。現(xiàn)在，在常溫常壓條件 下，在實驗室中沿未合成出真正的、化學(xué)計量的白云石。實例（1）澳大利亞南部考龍瀉潮中的白云石該白云石是在水很咸、PH值很高、植物很茂盛的條件下形成的

8、。（2）美國加利福尼亞州的一個鹽湖一一深泉湖湖底沉積物中廣泛分布著白云石2）毛細(xì)管濃縮作用一一準(zhǔn)同生白云化作用在現(xiàn)代熱帶地區(qū)的潮上帶，剛沉積不久的表層沉積物，主要是文石。這些沉 積物還是疏松的，其粒間充滿著水。這些粒間水，在開始階段是正常的海水。由于 該地區(qū)氣候干熱，蒸發(fā)作用強烈，這些粒間水就不斷地向空氣中散發(fā)。與此同時， 海水又通過毛細(xì)管作用，源源不斷地補充到這些疏松的沉積物的顆粒之間。久而久 之，這些粒間水的含鹽度就變大了，正常的海水就變成了鹽水。這種高鎂的粒間鹽 水或表層水經(jīng)常與文石顆粒相接觸，將不可避免地使文石被交代，被白云化，即使 文石轉(zhuǎn)化為白云石。現(xiàn)代潮上地帶的白云石殼就是這樣形成

9、的。3）回流滲透白云化作用在潮上地帶形成的高鎂粒間鹽水，當(dāng)其對表層沉積的的白云化基本完了時， 產(chǎn)生這種高鎂鹽水的地質(zhì)條件還仍然持續(xù)存在，那么多余的高鎂鹽水必然會向下回 流。這種向下回流滲透的高鎂鹽水，在其穿過下伏的碳酸鈣沉積物或石灰?guī)r時，必 然會使它們發(fā)生白云石化；從而形成白云巖或部分白云化的石灰?guī)r。4）混合白云化作用前述三種白云石生成的機理，都有一個共同點，即都需要干熱的氣候，都需 要高Mg/Ca比率的鹽水，都把白云石當(dāng)作一種蒸發(fā)礦物看待。還有一些白云巖，如廣泛分布的與陸表海陸棚或構(gòu)造高地共生的白云巖，并 沒有蒸發(fā)巖，也缺乏潮上環(huán)境的成因標(biāo)志。巴迪奧札曼首先用實驗方法證明大氣水與正常海水的混

10、合液對方解石和白云 石的飽和程度的影響。在海水為530%的混合液范圍內(nèi)，將發(fā)生方解石被白云石交代的作用，即白 云化作用。5）調(diào)整白云化作用在大氣水的影響下，原來的碳酸鹽沉積物的成分，經(jīng)過淋濾、溶解作用和交 代作用，在化學(xué)成分及礦物成分上進行重新組合或調(diào)整，使原來的碳酸鹽沉積物發(fā) 生白云化，從而生成白云巖的作用。當(dāng)海平面下降使沉積物中的高鎂方解石暴露于大氣淡水中時，高鎂方解石就 會發(fā)生溶解，釋放出Mg2+，使該處或下伏的碳酸鹽沉積物發(fā)生白云石化。這種白云石化作用所需要的鎂就來自沉積物本身，不需要另外的鎂來源。它所需要的條件主要是海平面相對下降，使原生沉淀的不穩(wěn)定的碳酸鹽礦物 暴露于大氣水作用下，

11、從而使這些不穩(wěn)定的碳酸鹽礦物發(fā)生溶解作用和調(diào)整白云化 作用。其他白云化作用生物白云化作用埋藏白云化作用碎屑白云石熱液白云石和變質(zhì)白云石拉波特(Laporte,1967)的碳酸鹽巖相帶模式拉波特(Laporte,1967)曾對美國紐約州下泥盆統(tǒng)曼留斯組的碳酸鹽巖進行研 究，認(rèn)為該組是在一個非常接近海平面的環(huán)境中形成的。他根據(jù)該組巖性及古生物 特征，以潮汐作用帶為主要標(biāo)志，劃分出了三個相帶，即潮上帶、潮間帶和潮下 帶。(1)潮上帶位于平均高潮面以上幾英寸到幾英尺的地帶。此帶平時都在水面以上，只有 在特大潮水或特大風(fēng)暴時才被海水淹沒。巖石類型主要是泥-粉晶白云巖、白云質(zhì) 泥質(zhì)石灰?guī)r、球粒泥晶石灰?guī)r等

12、。沉積構(gòu)造有紋理、藻紋層、干裂、鳥眼構(gòu)造，化 石少見。潮間帶位于平均高潮面與平均低潮面之間的地帶。巖石類型主要為薄層 的不含化石的球粒泥晶石灰?guī)r；礫石級的內(nèi)碎屑及扁平狀的竹葉狀礫屑常見，也有 鮞粒及砂級內(nèi)碎屑，疊層石及藻灰結(jié)核也常見。沉積構(gòu)造有沖刷、干裂等?；N 類較單調(diào)，但數(shù)量卻相當(dāng)豐富，多呈雜亂堆積。潮下帶在平均低潮面以下。巖石類型主要是厚層至塊狀球粒泥晶石灰 巖、含各種生物碎屑的石灰?guī)r以及富含層孔蟲格架的礁石灰?guī)r。1969年，拉波特又把他的模式進行了修改，主要把潮下帶進一步劃分為上下 兩部(圖12-3)。潮下帶上部：位于浪底之上，為高能環(huán)境，為礁和灘的發(fā)育地帶。潮下帶下部：位于浪底之下

13、，為低能環(huán)境，為泥晶石灰?guī)r生成環(huán)境。拉波特的模式是在繼承了肖和歐文所建立的概念和模式的基礎(chǔ)上，開創(chuàng)了以 潮汐作用帶為主要標(biāo)志或形式的劃分碳酸鹽巖沉積相的先例。直到現(xiàn)在，這種劃分 碳酸鹽巖沉積相帶的方法和原則還在被繼續(xù)采用。所以歐文的模式和拉波特的模 式，只是劃分相帶的側(cè)重點和形式有所不同，實質(zhì)上是一致的，即拉波特的潮上 帶、潮間帶相當(dāng)于歐文的Z帶，潮下帶上部相當(dāng)于歐文的Y帶，潮下帶下部相當(dāng)于 歐文的X帶楊等(Young et al.,1972)的碳酸鹽巖相帶模式楊等(Young et al.,1972)曾對于美國阿肯色的奧陶系碳酸鹽巖進行了研究， 他們根據(jù)該系的巖性及古生物特征，擬定了一個以潮汐作用帶為形式的相帶模式， 劃分出了四個相帶，即潮上帶、潮間帶、局限潮下帶