邵龍義第1講沉積環(huán)境分析方法概述

含煤巖系層序地層學(xué)

-原理和應(yīng)用邵龍義教授主講中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與地球科學(xué)系ShaoL@2007年10月28日邵龍義全國(guó)煤炭資源潛力預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)培訓(xùn)，山東泰安，2007年10月28-30日邵龍義云南煤勘院含煤沉積學(xué)講座講座提綱第1講沉積環(huán)境分析方法概述第2講沖積體系與聚煤特征第3講三角洲體系及聚煤特征第4講層序地層學(xué)概念體系第5講陸源碎屑層序地層格架第6講碳酸鹽巖層序地層學(xué)第7講層序地層學(xué)工作方法第8講層序地層格架中的聚煤模式研究第1講沉積環(huán)境分析方法概述邵龍義教授主講中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與地球科學(xué)系ShaoL@2007年2月1日邵龍義云南煤勘院含煤沉積學(xué)講座一、固體地球科學(xué)與社會(huì)21世紀(jì)人類(lèi)面臨的四大敵人：人口過(guò)剩疾病環(huán)境惡化資源枯竭地球科學(xué)家所面臨的主要任務(wù)：提供充足的資源對(duì)付災(zāi)害避免自然地質(zhì)環(huán)境的破壞學(xué)會(huì)如何預(yù)測(cè)和調(diào)節(jié)全球環(huán)境社會(huì)功能：資源開(kāi)發(fā)、廢物處理、環(huán)境保護(hù)、減災(zāi)、土地利用。地球科學(xué)的四個(gè)目標(biāo)：了解全球地球系統(tǒng)所涉及的過(guò)程；維持充足的自然資源供給減輕地質(zhì)災(zāi)害調(diào)節(jié)全球環(huán)境變化并使之降到最小五個(gè)研究領(lǐng)域：全球古環(huán)境和生物演化全球地球化學(xué)和生物地球化學(xué)循環(huán)地球內(nèi)部及地球表面的流體地殼動(dòng)力學(xué)（大洋的和大陸的）地核和地幔動(dòng)力學(xué)第一節(jié)環(huán)境、相、模式的概念第二節(jié)相分析及古地理第三節(jié)沉積相的分類(lèi)第四節(jié)巖相古地理的發(fā)展簡(jiǎn)史第五節(jié)沉積環(huán)境的識(shí)別標(biāo)志沉積環(huán)境和沉積相概論第一節(jié)環(huán)境、相、模式的概念一、沉積環(huán)境1、自然地理環(huán)境環(huán)境是從地理學(xué)中引進(jìn)來(lái)的概念，地理學(xué)家把地球表面劃分為若干不同的地理景觀單位，包山脈、河流、湖泊、沙漠、海洋等。這就是所謂的自然地理環(huán)境。

2、沉積環(huán)境沉積學(xué)者所研究的是物質(zhì)沉積時(shí)的自然地理環(huán)境，稱之為沉積環(huán)境。

3、沉積環(huán)境的概念按照R.C塞利（R.C.Selley，1976）的概念，沉積環(huán)境乃是“在物理學(xué)上、化學(xué)上和生物學(xué)上均有別于相鄰地區(qū)的一塊表面”。

我們一般的理解沉積環(huán)境是物質(zhì)沉積時(shí)的自然地理環(huán)境；它在物理學(xué)上、化學(xué)上和生物學(xué)上均有別于相鄰地區(qū)的一塊表面”。4、劃分沉積環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)在劃分環(huán)境單位時(shí)，可能是根據(jù)上述三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中的一兩個(gè)或幾個(gè)條件，它們包括：

物理學(xué)的：風(fēng)、波浪和流水的速度、方向和變化，氣候和風(fēng)化作用，溫度的變化，降雨量、降雪量。

化學(xué)的：覆蓋著沉積環(huán)境的水的成分，匯集區(qū)的巖石的地球化學(xué)性質(zhì)。

生物的：包括動(dòng)物和植物兩類(lèi)生物的作用。

沉積學(xué)者所面臨的是沉積巖（物），它是古代沉積環(huán)境的遺跡。古代沉積環(huán)境已不能直接觀察到，因此，就引入了“相”和“巖相”的概念。

二、沉積相的概念相概念的提出

“相”這個(gè)術(shù)語(yǔ)雖然是早在1669年由丹麥地質(zhì)學(xué)家斯丹諾（N.steno）引入地質(zhì)文獻(xiàn)中的，但是賦予沉積學(xué)的近代概念還是從格列斯利開(kāi)始，因?yàn)樗沟ぶZ只是用“相”來(lái)表示“時(shí)期”和階段。瑞士地質(zhì)學(xué)家格列斯利（A.Gressly，1838）在阿爾卑斯的研究工作中亦獲得同樣的結(jié)論。他首先采用“相”這個(gè)術(shù)語(yǔ)表示巖石的單位，并認(rèn)為具有相同的巖石特點(diǎn)和古生物學(xué)特點(diǎn)的巖石單位，才能作為一個(gè)“相”。格列斯利(1838）對(duì)于“相”的概念的說(shuō)明原文如下：“首先，有兩個(gè)主要的事實(shí)可以標(biāo)示我所稱之為地層單位的相和象的諸變化的總和：一方面是具有一定巖性特點(diǎn)的地層單位到處都是與相同古生物群相聯(lián)系的；另一方面常見(jiàn)于其它相中的化石屬和種在這個(gè)生物群中是沒(méi)有的。

莫西索維克斯（Mojsisovics）早在1879年就寫(xiě)到：“在格列斯利與奧佩爾（Oppel）之后，人們現(xiàn)在習(xí)慣上用相這個(gè)術(shù)語(yǔ)表示在不同環(huán)境下所形成的沉積”。相的概念：塞利（1970）提出從五方面來(lái)限定“相”：沉積巖體的幾何形態(tài)、巖石學(xué)特點(diǎn)、古生物特點(diǎn)、沉積構(gòu)造特點(diǎn)和古流向特點(diǎn)。

因此，相的概念不應(yīng)與環(huán)境等同，它是環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)，因之它主要用于古代沉積。一定的環(huán)境有其特定的物質(zhì)表現(xiàn)。

“相”在生物學(xué)的綜合表現(xiàn)即“生物相”，在巖性方面的綜合表現(xiàn)即“巖相”。

此外還有測(cè)井相、地震相等巖相是環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)。在碳酸鹽巖或某些陸源沉積巖中，也常把一些巖石的成因類(lèi)型稱之為“相”或“微相”。

與相的概念同時(shí)存在的還有沉積相、巖相等這些流行的術(shù)語(yǔ)。我們認(rèn)為，在沉積學(xué)中，相就是沉積相，二者是同義語(yǔ)。巖相是一定沉積環(huán)境中形成的巖石或巖石組合，它是沉積相的主要組成部分。巖相和沉積相是從屬關(guān)系而不是同義關(guān)系。

三、沉積模式波特和裴蒂莊（PotterandPettijohn，1963）對(duì)沉積模式所下的定義是：“沉積模式實(shí)質(zhì)上是描述了再現(xiàn)的沉積作用的面貌”,

沃克（R.Walker，1978）認(rèn)為：沉積模式乃是對(duì)沉積特征的一種全面的概括。這種概括應(yīng)包括兩方面，一是其特征的概括，二是對(duì)其形成機(jī)理的概括，因之，模式是具有解釋性的。由此，模式可以用文字、公式，或用各種圖件表示。

相模式本身除了一個(gè)環(huán)境的概括外，還必須起到下列四個(gè)方面的重要作用：1.對(duì)于比較的目的來(lái)說(shuō)，它必須起一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的作用；2.對(duì)于進(jìn)一步觀察來(lái)說(shuō)，它必須起提綱和指南的作用：3.在新的地質(zhì)區(qū)，它必須起“預(yù)測(cè)”的作用；4.對(duì)于所代表的環(huán)境或系統(tǒng)的水動(dòng)力學(xué)解釋來(lái)說(shuō)，它必須起一個(gè)基礎(chǔ)的作用。

第二節(jié)沉積相分析及古地理相分析是通過(guò)研究沉積體的形態(tài)和模式，對(duì)沉積剖面進(jìn)行對(duì)比分析，以及對(duì)沉積巖的成因標(biāo)志（包括生物的、化學(xué)的）進(jìn)行分析，最終得出相分析單位沉積形成時(shí)的古環(huán)境。

一、相分析1、野外研究：◎按精度要求布置控制性巖相分析剖面。◎逐層描述巖石的基本特征?！蚴占锢淼摹⒒瘜W(xué)的和生物的成因標(biāo)志，并劃分出微相?！蚱拭婢纫话銥?/200或1/5002、室內(nèi)分析◎薄片鑒定。◎化學(xué)分析?！虼_定微相-亞相-巖相類(lèi)型。◎建立地方性沉積模式。

所謂的相分析，除了研究沉積體的形態(tài)和模式，對(duì)沉積剖面進(jìn)行對(duì)比分析以外，還要對(duì)一些沉積巖的具體的成因標(biāo)志進(jìn)行分析，最終得出有關(guān)所研究的地層單位（或相分析單位）沉積形成時(shí)的古環(huán)境的概念。

相序G.V.米德?tīng)栴D（1978）指出：“不用說(shuō)，相最終可以作出環(huán)境解釋?！比欢?，在野外確定的相（或許是大多數(shù)相）都有許多在環(huán)境解釋上是含糊的。沉積相在時(shí)間上和空間上發(fā)展變化的有序性稱為“相序遞變”。瓦爾特（Walthcr，1894）曾經(jīng)指出：“只有那些沒(méi)有間斷的、現(xiàn)在能看到的相互鄰按的相和相區(qū)，才能重疊在一起”。換句話說(shuō)，只有在橫向上成因相近且緊密相鄰而發(fā)育著的相，才能在垂向上依次疊覆出現(xiàn)而沒(méi)有間斷。這就是通常所說(shuō)的相序連續(xù)性原理或相序遞變規(guī)律。有人也稱沃爾索相律。瓦爾特相律二、巖相古地理古地理亦即指古代的地理景觀，或古代環(huán)境，“巖相古地理”一詞在我國(guó)流傳很廣，泛指有關(guān)相及古環(huán)境方面的內(nèi)容。所謂巖相古地理研究亦即指有關(guān)相和古環(huán)境方面的研究。

巖相古地理研究的內(nèi)容和范圍在小比例尺大面積范圍內(nèi)，詳細(xì)研究巖相不大可能，一般只作古地理研究。在大比例尺小面積范圍內(nèi)，一般只能做巖相的研究，因?yàn)槊娣e范圍很小，它可能完全處于一個(gè)地理景觀單位內(nèi)。但巖性組合（巖相）則通常會(huì)有程度不等的差異性，亦即在較小的范圍內(nèi)，巖相經(jīng)常會(huì)有所變化的。第三節(jié)沉積相的分類(lèi)

沉積相的分類(lèi)通常以沉積環(huán)境中占主導(dǎo)地位的自然地理?xiàng)l件為主要依據(jù)，并結(jié)合沉積巖特征及其他環(huán)境條件進(jìn)行具體劃分。

沉積相分類(lèi)相組陸相組海相組海陸過(guò)渡相組相1.殘積相2.坡積相3.洪積相4.河流相5.湖泊相6.沼澤相7.沙漠相8.冰川相1.濱岸相2.淺海陸棚相3.半深海相4.深海相1.三角洲相2.瀉湖相3.障壁島相4.潮坪相5.河口灣相沉積相還可根據(jù)沉積巖原始物質(zhì)的不同，分為 碎屑巖沉積相和 碳酸鹽巖沉積相。

前者以砂、粉砂、粘土等碎屑物質(zhì)為主，沉積介質(zhì)以渾水為特征，巖性以碎屑巖為主； 后者以化學(xué)溶解物質(zhì)（尤以碳酸鹽物質(zhì)）為主，介質(zhì)以清水為特征，巖性以碳酸鹽巖為主。第四節(jié)

沉積環(huán)境的識(shí)別標(biāo)志(一)地層學(xué)(二)原生沉積構(gòu)造(三)巖石學(xué)特征(四)古生物學(xué)特征(五)地球化學(xué)(六)地球物理學(xué)(測(cè)井、地震)一.物質(zhì)成分(一)主要組分:礫石、砂、粘土礦物、生物（植物、大化石、海洋化石）(二)微量組分1.微量元素（地球化學(xué)特征）——主要存在于泥巖中硼：海洋〉100ppm大陸〈90ppm鍶/鋇〉1海洋；〈1大陸銣和鉀銣/鉀正常海洋0.006微咸水0.004現(xiàn)代河流0.0026磷酸鹽法(磷酸鈣/(磷酸鈣+磷酸鐵)) 海洋環(huán)境：高0.8-0.9大陸環(huán)境：〈0.72.重礦物：比重〉2.96陸源碎屑礦物，主要用來(lái)化分對(duì)比地層，追溯母巖區(qū)，陸源區(qū)

3.自生礦物：最有意義的是同生礦物海綠石——海洋二.鑒定標(biāo)志（一）指示環(huán)境1.海洋環(huán)境批；珊瑚、棘皮動(dòng)物（海膽、海百合）、蜓科、腕足類(lèi)