《现代沉积学进展》全册配套完整教学课件.pptx

1、现代沉积学进展现代沉积学进展全册全册配套完整教学课件配套完整教学课件现代沉积学进展现代沉积学进展概概 述述 沉积学发展简史沉积学发展简史 5050年代以前，沉积岩石学阶段年代以前，沉积岩石学阶段 50507070年代，沉积学阶段年代，沉积学阶段 8080年代以来，沉积地质学阶段年代以来，沉积地质学阶段沉积岩石学阶段沉积岩石学阶段 积累资料的阶段，此间在沉积岩的岩类学和岩积累资料的阶段，此间在沉积岩的岩类学和岩理学方面已有了全面的研究和系统的论述。理学方面已有了全面的研究和系统的论述。 岩类学：岩类学： Pettijohn(1949)的的沉积岩石学沉积岩石学巨巨著首次出版。著首次出版。 岩理学：

2、岩理学： Twenhofel W.H.1935年的年的沉积作用沉积作用原理原理著作出版著作出版; 30年代初年代初沉积岩石学杂志沉积岩石学杂志(Journal of sedimentary petrology)的创刊。的创刊。 此间的历史大地构造观是以槽、台理论为指导此间的历史大地构造观是以槽、台理论为指导的。的。沉积学阶段沉积学阶段 沉积学的形成：沉积学的形成：Kuenen和和Miglioroni（1950）“浊流是递变层理的成因浊流是递变层理的成因”的划时代论文揭开了后的划时代论文揭开了后来被誉为沉积学的第一次革命来被誉为沉积学的第一次革命浊流革命浊流革命的序幕，的序幕，它打破了传统的单纯

3、机械分异理论对沉积作用的支它打破了传统的单纯机械分异理论对沉积作用的支配观点，此后在重力流研究领域发生了突破性进展。配观点，此后在重力流研究领域发生了突破性进展。A.H.Bouma(1962)在在Kuenen的指导下，研究并提的指导下，研究并提出了出了Bouma序列。序列。70年代年代R.G.Walker和和E. Mutti、Piper等在浊积岩和海底扇研究方面作出了巨大贡等在浊积岩和海底扇研究方面作出了巨大贡献献。沉积学阶段沉积学阶段 沉积学的若干革命 1966年的等深积岩革命.Hezen等(1966) 1975年的风暴岩革命.G. Kelling和 P R. Mullin (1975)和

4、T. Aigner(1979) 1978年的泥质浊积岩革命. Hesse(1975); Stanley&Kelling(1978) 碳酸盐岩研究进展、沉积相模式 活动论全球构造引发的地学革命及其对沉积学的影响沉积地质学阶段沉积地质学阶段 新的学科点和学科前沿的形成新的学科点和学科前沿的形成 板块沉积学（宏观沉积学）板块沉积学（宏观沉积学） 沉积盆地分析。沉积盆地分析。Potter and Pittijohn(1963,1967)、Miall(1984,1990)、李思田等（、李思田等（1983，1988，1989等）。等）。 古海洋学和大洋沉积学。古海洋学和大洋沉积学。DSDP（1968198

5、3）、）、ODP（19852002）、）、IODP(2003-至今）至今） 新灾变论，事件沉积学和事件地层学新灾变论，事件沉积学和事件地层学 地震地层学和层序地层学地震地层学和层序地层学 旋回地层学旋回地层学 造山带沉积地质学造山带沉积地质学非史密斯地层学、沉积学、古地理和古海非史密斯地层学、沉积学、古地理和古海洋学、非威尔逊旋回的思想洋学、非威尔逊旋回的思想 动力沉积学动力沉积学5050年代以来沉积学领域全面进步年代以来沉积学领域全面进步 现代沉积和沉积相模式现代沉积和沉积相模式 碳酸盐岩成因碳酸盐岩成因 板块沉积学（宏观沉积学）板块沉积学（宏观沉积学） 沉积盆地分析沉积盆地分析 古海洋学和

6、大洋沉积学古海洋学和大洋沉积学 事件沉积学和事件地层学事件沉积学和事件地层学 地震地层学和层序地层学地震地层学和层序地层学 旋回地层学旋回地层学 造山带沉积地质学造山带沉积地质学 动力沉积学动力沉积学现代沉积和沉积相模式现代沉积和沉积相模式 现代沉积学研究是建立沉积相模式现代沉积学研究是建立沉积相模式的基础的基础 沉积相模式的概念沉积相模式的概念 70年代末期相模式全部建立年代末期相模式全部建立 80年代碳酸盐岩等相模式的补充完年代碳酸盐岩等相模式的补充完善（善（Read,1985,Turck,1985）碳酸盐岩成因碳酸盐岩成因 Folk(1959),Ham(1962)碳酸盐成因分类。碳酸盐成

7、因分类。 碳酸盐沉积环境碳酸盐沉积环境(浅水浅水,深水深水,暖水暖水,冷水冷水) Wilson(1975),Flugel(1982)的碳酸盐微相。的碳酸盐微相。 Pray(1965),Chilingar(1967),Bathurst (1971)Blatt(1972)的碳酸盐成岩作用。的碳酸盐成岩作用。 Shaw(1964),Iwin(1965),Laporte(1967, 1969),Yang(1972),Wilson(1975),Read(1985),Turck(1985)的相模式。的相模式。板块沉积学板块沉积学( (宏观沉积学宏观沉积学) ) 板块沉积学的主要分支：板块沉积学的主要分支：

8、 沉积建造和历史大地构造沉积建造和历史大地构造 沉积作用和大地构造沉积作用和大地构造 沉积盆地与沉积大地构造沉积盆地与沉积大地构造沉积盆地分析沉积盆地分析 盆地与古流分析盆地与古流分析(Potter & Pittijohn, (Potter & Pittijohn, 1963,1967),1963,1967),沉积盆地分析原理沉积盆地分析原理(Miall , (Miall , 1984,1990)1984,1990)、李思田等、李思田等(1983, 1988, 1989).(1983, 1988, 1989). 沉积盆地分析的指导思想：整体分析、综合分析、沉积盆地分析的指导思想：整体分析、综合

9、分析、背景分析、演化分析背景分析、演化分析 沉积盆地分析的主要内容：构造格局、地层格架、沉积盆地分析的主要内容：构造格局、地层格架、沉积构型、充填序列、热演化史、盆地动力学等沉积构型、充填序列、热演化史、盆地动力学等古海洋学和大洋沉积学古海洋学和大洋沉积学 DSDP（1968-1983）和）和ODP（1985- 2002）、）、IODP(2003-至今）至今）对大洋沉积对大洋沉积学的贡献。学的贡献。 大洋深部温、盐环流的发现。大洋深部温、盐环流的发现。 等深流和等深积岩。等深流和等深积岩。 上升流。泥质浊积岩。上升流。泥质浊积岩。 OCD和和CCD界面界面 陆地上的古海洋学陆地上的古海洋学大西

10、洋温度大西洋温度- -密度环流密度环流事件沉积学和事件地层学事件沉积学和事件地层学 陆地上的重力流沉积泥石流。陆地上的重力流沉积泥石流。 水下重力流碎屑流、浊流、颗粒流、液化流。水下重力流碎屑流、浊流、颗粒流、液化流。 地震沉积与海啸沉积震积岩、海啸岩。地震沉积与海啸沉积震积岩、海啸岩。 风暴沉积风暴岩。风暴沉积风暴岩。 火山事件。火山事件。 外星撞击事件星际物质沉积层。外星撞击事件星际物质沉积层。 缺氧事件缺氧沉积。缺氧事件缺氧沉积。 冰川事件冰川沉积。冰川事件冰川沉积。地震地层学和层序地层学地震地层学和层序地层学 高分辨地震地层技术和全球海平面变高分辨地震地层技术和全球海平面变化思想的结合

11、层序地层学的兴起化思想的结合层序地层学的兴起 型层序界面和型层序界面和型层序界面，型层序界面，型型层序和层序和型层序及其内部组成型层序及其内部组成 中国显生宙层序地层研究的主要成就中国显生宙层序地层研究的主要成就 层序地层的应用层序地层的应用华南泥盆纪层序地层华南泥盆纪层序地层云南中元古代层序地层云南中元古代层序地层旋回地层学旋回地层学 地球圈层耦合、地球天文周期与地内沉积韵律的成因联系旋回地层学的兴起 米兰科维奇旋回偏心率（地球公转的赤道半径与极半径之差与赤道半径之比）周期：0.1Ma；斜度（黄、赤道交角）周期：0.04Ma; 岁差（回归年短于恒星年的现象）周期：0.02Ma造山带沉积地质学

12、和动力沉积学造山带沉积地质学和动力沉积学非史密斯地层学非史密斯地层学造山带沉积学造山带沉积学造山带古地理和古海洋学造山带古地理和古海洋学造山带层序地层学造山带层序地层学非威尔逊旋回的思想非威尔逊旋回的思想非威尔逊旋回非威尔逊旋回 多岛洋多岛洋西太平洋型、大西洋型、西太平洋型、大西洋型、地中海型地中海型 软碰撞软碰撞碰撞不造山、造山不成熟碰撞不造山、造山不成熟 多旋回多旋回多期次多期次“开、合开、合” 斜向碰撞和不规则边缘碰撞斜向碰撞和不规则边缘碰撞 实例实例华夏陆块群和古特提斯洋华夏陆块群和古特提斯洋巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造古大陆再造的主要依据：古大陆再造的主要依据

13、：1 1、古地磁（古磁极和古纬度，极移、古地磁（古磁极和古纬度，极移曲线）曲线）2 2、沉积古地理、沉积古地理3 3、古生态和生物古地理、古生态和生物古地理4 4、古气候、古气候5 5、其他地质依据（造山带和沉积盆、其他地质依据（造山带和沉积盆地的关系等）地的关系等）巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大

14、陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆再造巨域和全球古地理古大陆

15、再造加勒比海型多岛洋加勒比海型多岛洋主要内容主要内容2.1 概念与定律概念与定律2.2 生物标志生物标志2.3 物理标志物理标志2.4岩石矿物、地球化学标志岩石矿物、地球化学标志2.4 相标志组合与相模式相标志组合与相模式沉积环境沉积环境沉积相沉积相相变和相分析相变和相分析瓦尔特相律瓦尔特相律均变论与现实类比均变论与现实类比沉积环境沉积环境(sedimentary environment) 一个一个具有独特的具有独特的 特特征的自然地理单元征的自然地理单元(沉积沉积)相相(facies)反映反映沉积环境的岩沉积环境的岩石特征和生物特征的综合。即沉积环石特征和生物特征的综合。即沉积环境的物质表现

16、。境的物质表现。岩相岩相(lithofacies, petrofacies)反映反映沉沉积环境和沉积作用的岩石特征积环境和沉积作用的岩石特征生物相生物相(biofacies)反映反映沉积环境和沉积环境和沉积作用的生物特征沉积作用的生物特征 沉积相沉积相这个概念最早由丹麦学者这个概念最早由丹麦学者N. Steno (1669)提出，用来表示地层的形成时期提出，用来表示地层的形成时期或阶段。最早赋予或阶段。最早赋予相相沉积学含义的是瑞沉积学含义的是瑞士学者士学者A. Gressly (1838), 用来表示瑞士用来表示瑞士西北部侏罗纪地层在岩性和古生物方面西北部侏罗纪地层在岩性和古生物方面存在的巨

17、大差异。目前对相的理解和使存在的巨大差异。目前对相的理解和使用有多种，用有多种， 如交错层砂岩相、笔石页岩如交错层砂岩相、笔石页岩相，浊积岩相，河流相，复理石相等。相，浊积岩相，河流相，复理石相等。 岩相岩相 描述性的描述性的 生物相生物相沉积相沉积相 环境相环境相 解释性的解释性的 作用相作用相 大地构造相大地构造相环境相环境相反映反映沉积环境的岩石特征和生沉积环境的岩石特征和生物特征的综合。即沉积环境的物质表现物特征的综合。即沉积环境的物质表现.作用相作用相反映反映沉积作用的岩石特征和生沉积作用的岩石特征和生物特征的综合。即沉积作用的物质表现物特征的综合。即沉积作用的物质表现.大地构造相大

18、地构造相反映大地构造反映大地构造环境和性质环境和性质的岩石特征和生物特征的综合。的岩石特征和生物特征的综合。但三者的时空尺度不同但三者的时空尺度不同Carbonate faciesShale faciesSandstone faciesShale & coal facies地层地层的岩石特征和生物特征及其所反映的的岩石特征和生物特征及其所反映的沉积环境和沉积作用在空间上的变化。沉积环境和沉积作用在空间上的变化。相分析相分析: :综综合地层的合地层的岩石特征岩石特征和生物特和生物特征，推断征，推断其成因其成因（沉积环（沉积环境和沉积境和沉积作用）作用）And HOW?HOW?生物生物物理物理化学

19、化学综合地层的岩石特征和生物特征，综合地层的岩石特征和生物特征，推断其成因（沉积环境和沉积作用）推断其成因（沉积环境和沉积作用）沉积环境沉积环境沉积相沉积相相变和相分析相变和相分析瓦尔特相律瓦尔特相律均变论与现实类比均变论与现实类比亦称亦称相对比原理相对比原理(J Walther，1894) 只有那些目前可以观察到是相互只有那些目前可以观察到是相互毗邻的相和相区，才能原生地重毗邻的相和相区，才能原生地重叠在一起叠在一起; 即在垂向上整合叠置即在垂向上整合叠置的相是在侧向上相邻的沉积环境的相是在侧向上相邻的沉积环境中形成的。中形成的。瓦尔特相（定）律瓦尔特相（定）律law of correlat

20、ion of facies (Johannes Walther(German)，1894) Only those facies and facies-areas can be superimposed primarily which can be observed beside each other at the present time (translated by Middleton, 1973); in other words, facies occurring in a conformable vertical sequence of strata were formed in lat

21、erally adjacent environments. Walthers law(rule)Sketch showing Walthers lawStratigraphical comformities Gradual transgression海进海进Stratigraphical comformities 沉积环境沉积环境沉积相沉积相相变和相分析相变和相分析瓦尔特相律瓦尔特相律均变论与现实类比均变论与现实类比均变论（均变论（Uniformitarianism）: 现在或地现在或地史中，地质营力、过程和产物之间的相史中，地质营力、过程和产物之间的相互关系在原则上和质的方面都是不变的互关系

22、在原则上和质的方面都是不变的（J Hutton，1795，Theory of the Earth） 现实主义原理（现实主义原理（Actualism）或）或“将今论将今论古古”现代可见的地质作用和产物，现代可见的地质作用和产物，完全可用以说明和研究地质时期的地质完全可用以说明和研究地质时期的地质作用及其物质纪录作用及其物质纪录（C Lyell， 1830， Principles of Geology）均变论均变论 “The past history of our globe must be explained by what can be seen to be happening now” (J

23、ames Hutton) It was named Uniformitarianism by Charles Lyell类比分析类比分析将今论古将古论古以古示今第第2 2章章 相标志与相模式相标志与相模式2.1 2.1 概念与定律概念与定律2.2 2.2 生物标志生物标志2.3 2.3 物理标志物理标志2.4 2.4 岩石矿物、地球化学标志岩石矿物、地球化学标志2.5 2.5 相标志组合与相模式相标志组合与相模式1.岩性标志岩性标志颜色：原生色与次生色颜色：原生色与次生色层厚：块层厚：块-厚厚(10050cm)-中中-薄薄(101cm)-纹层纹层成分：陆源，内源，火山源和混源成分：陆源，内源，

24、火山源和混源结构：粒度，分选，圆度，球度，形结构：粒度，分选，圆度，球度，形 貌，杂基含量貌，杂基含量沉积物颜色原生色：原生色：继承色：继承色：取决于碎屑物质的颜色，如纯石英砂岩取决于碎屑物质的颜色，如纯石英砂岩白色；白色；长石砂岩长石砂岩肉红色。肉红色。自生色：自生色：取决于原生矿物或成岩矿物或色素，如海绿石砂取决于原生矿物或成岩矿物或色素，如海绿石砂岩。岩。原生色往往侧向稳定原生色往往侧向稳定次生色：次生色：在后生作用或风化作用中形成，如当在后生作用或风化作用中形成，如当Fe2+被风化被风化为为Fe3+时，岩石成红色。时，岩石成红色。常呈斑点状分布，或沿裂隙、孔洞分布，可以切割层理常呈斑点

25、状分布，或沿裂隙、孔洞分布，可以切割层理继承色继承色次生色次生色原生色同喷发火山风暴岩，下泥盆统， 北塔山，新疆原生色（自生原生色（自生色）：火山灰色）：火山灰水解水解绿泥石绿泥石次生色层厚块块-厚厚(20050cm)；中中-薄薄(101cm)；纹层纹层成分成熟度、结构成熟度成分成熟度、结构成熟度分选不好，成分复杂分选不好，成分复杂结构结构粒度统计分析粒度统计分析郑浚茂郑浚茂,1982.陆源碎屑沉积环陆源碎屑沉积环境的粒度标志境的粒度标志.武汉地质学院北武汉地质学院北京研究生部京研究生部.教材教材:陈建强等陈建强等,1998,66-72岩性、结构（鲕状灰岩，滇西，（鲕状灰岩，滇西，P）Sydn

26、ey basin, P Sydney Basin, P云南保山，丁家寨组云南保山，丁家寨组2矿物标志Ikaite (Sydney Basin, P)3地球化学标志1 溶解、结晶、充填标志：如，鸟眼构溶解、结晶、充填标志：如，鸟眼构 造，石盐假晶，晶洞构造等造，石盐假晶，晶洞构造等2 化学元素的含量和比值化学元素的含量和比值3 碳、氧、氮、锶、硫、氢等稳定同位素碳、氧、氮、锶、硫、氢等稳定同位素石膏石盐假晶石盐假晶古盐度古盐度如何确定？目前仍然缺乏直接的或者不具多解性的间接测如何确定？目前仍然缺乏直接的或者不具多解性的间接测试手段。常用试手段。常用间接手段间接手段包括：包括：1）Mg/Ca比值比

27、值2）粘土矿物中粘土矿物中B含量含量(海相海相100ppm，陆相，陆相2.0、Mn300 10-6及及Rb/Sr0.001时，反时，反映灰岩样品没有受后期改造或污染的影响。映灰岩样品没有受后期改造或污染的影响。单个识别方法有其各自缺陷，需要综合考虑。单个识别方法有其各自缺陷，需要综合考虑。实际操作中，在岩石变形弱（弱变形域）处采新鲜岩样，用干净塑实际操作中，在岩石变形弱（弱变形域）处采新鲜岩样，用干净塑料袋和包装纸包装；室内检查岩石有无重结晶、次生矿物、化石料袋和包装纸包装；室内检查岩石有无重结晶、次生矿物、化石壳体溶蚀和变形现象等；当确定未发现上述现象时，再用阴极发壳体溶蚀和变形现象等；当确

28、定未发现上述现象时，再用阴极发光检验；最后取少量岩块和化石壳体、胶结物分别测量其微量元光检验；最后取少量岩块和化石壳体、胶结物分别测量其微量元素来证实，当素来证实，当87Sr/86Sr比值在胶结物、化石壳体（牙形石）和在比值在胶结物、化石壳体（牙形石）和在粗颗粒灰岩中的测试数值一致或非常相近时，说明灰岩未受后期粗颗粒灰岩中的测试数值一致或非常相近时，说明灰岩未受后期改造或污染影响。改造或污染影响。如果遭如果遭受了后期成岩改造，灰岩的不同部位的受了后期成岩改造，灰岩的不同部位的87Sr/86Sr比值应该出现明显差异。比值应该出现明显差异。 氧同位素氧同位素二氧化碳二氧化碳-水水-碳酸盐系统的氧同

29、位素分馏与水温之间存在相关关系，碳酸盐系统的氧同位素分馏与水温之间存在相关关系，当碳酸钙从水溶液中沉淀出来进入生物壳体时：当碳酸钙从水溶液中沉淀出来进入生物壳体时：1/3CaCO316+H2O181/3CaCO318+H2O16当反应平衡时，其平衡常数与温度间有确定关系，即碳酸钙的氧同当反应平衡时，其平衡常数与温度间有确定关系，即碳酸钙的氧同位素组成是温度的函数。位素组成是温度的函数。当温度升高时，相对较轻的当温度升高时，相对较轻的16O由于活由于活性高易于迁移，被优先吸收进生物壳体，致使其性高易于迁移，被优先吸收进生物壳体，致使其18O含量相对减含量相对减少，少， 因而壳体中因而壳体中d d

30、18O值随温度的上升而下降值随温度的上升而下降。常用中生代的箭石，新生代的软体动物、颗石藻及有孔虫。但不是常用中生代的箭石，新生代的软体动物、颗石藻及有孔虫。但不是所有生物壳体均能进行这种测定，如棘皮类、珊瑚类及介形虫等，所有生物壳体均能进行这种测定，如棘皮类、珊瑚类及介形虫等，因为其前提是该生物壳体能随温度变化始终与海水溶液保持同位因为其前提是该生物壳体能随温度变化始终与海水溶液保持同位素的平衡状态，也就是说，碳酸盐物质只有在与海水呈同位素平素的平衡状态，也就是说，碳酸盐物质只有在与海水呈同位素平衡状态下沉淀时，碳酸盐与海水的衡状态下沉淀时，碳酸盐与海水的18O/16O比值的差值才会严格地比

31、值的差值才会严格地是温度的函数。是温度的函数。T=16.9-4.4(d ds-d dw)+0.10(d ds-d dw)2T古海水温度，古海水温度，d ds壳体中的氧同位素值，壳体中的氧同位素值，d dw水体中氧同位素值。水体中氧同位素值。一般氧稳定同位素测温只限于中、新生代范围。一般氧稳定同位素测温只限于中、新生代范围。碳同位素碳同位素碳同位素碳同位素沉积地质学中碳同位素的意义沉积地质学中碳同位素的意义1 示踪大气示踪大气CO2浓度的变化浓度的变化2 示踪生物圈的兴衰和更替示踪生物圈的兴衰和更替3 示踪环境的变迁示踪环境的变迁沉积地质学中碳同位素的载体沉积地质学中碳同位素的载体生物体（树木的

32、年轮、叶、骨骼等）生物体（树木的年轮、叶、骨骼等）冰雪、黄土、泥炭冰雪、黄土、泥炭其他沉积物和沉积岩其他沉积物和沉积岩碳同位素碳同位素碳硫锶同位素演化碳硫锶同位素演化绝灭绝灭成煤成煤物源分析1.重矿物在物源分析中的应用2.沉积物地球化学分析在物源分析中的应用3.同位素测年技术在物源分析中的应用 含铀微相(锆石、独居石) 的U/Pb 法、碎屑沉积岩的Rb/Sr 法及Sm/Nd 法等。离子探针质谱法(SHRIMP) 和激光探针等离子质谱法(LP-ICP2MS)Roser B P , Korsch R J ，1986Bhatia, 1983Bhatia M R , 1983Bhatia M R ,

33、Crook K A W，1986Roser , Korsch ，1988Dickinson，1979，1980，1983硅质岩地球化学研究现状与进展实例：北祁连寒武系-奥陶系硅质岩1、北祁连的地质背景2、寒武系-奥陶系硅质岩野外产状和特征3、寒武系-奥陶纪硅质岩的地球化学特征4、讨论和结论硅质岩沉积地球化学 沉积岩的地球化学特征可以帮助恢复其形成环境及其各种背景。近年来，硅质岩的常量、微量和稀土元素分析已成为古海洋分析的重要手段。Murray等收集了世界各地已发表的有代表性的硅质岩地球化学资料，样品时代为早古生代至晚第三纪，包括陆源和DSDP、ODP样品，总结出一广泛适用于各种沉积环境的地球化

34、学判别标志。 硅质岩中的SiO2主要来自生物和海底火山作用，由于大多数硅质岩都含有硅质微生物体，因此生物来源可能更为重要。硅质岩地球化学研究现状与进展 常量元素Fe、Mn、Al的含量对于区分热液成因硅质岩与生物成因硅质岩具有重要意义。硅质岩中Fe、Mn的富集主要与热液的参与有关，而Al的富集则与陆源物质的介入有关。Al/(Al+Fe+ Mn)比值是判断硅质岩成因的重要参数，该比值随着远离扩张中心距离的增大而增高，并与热液系统的影响有关。Bostrom等提出，海相沉积中Al/（Al+Fe+Mn）值以0.4为界，小于0.4为热液成因，大于0.4反映碎屑来源。Adachi和Yamamoto指出该比值

35、在0.01（纯热液成因）到0.60（纯生物成因）之间变化。常量元素 Murrary等研究证明，Mn是硅质岩形成过程中分离出来的，Mn 和Al的比值不能反映沉积物的沉积环境，建议用Al/Al+Fe比值判断沉积环境。洋中脊Al/Al+Fe值平均为0.12，北太平洋硅质岩的Al/Al+Fe比值0.32。日本中部的三叠纪大陆边缘的层状硅质岩Al/Al+Fe为 0.6，DSDP62的白垩纪硅质岩Al/Al+Fe值为0.62。Bostrom和Yamamoto还拟定了AlFeMn三角图解进行判别，发现所有热液成因硅质岩比值均落于图解富Fe端，生物成因硅质岩比值均落于图解富Al端。常量元素常量元素构造环境Al

36、/（Al+Fe+Mn）Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）MnO/TiO2背景值Bostrom,1969Gromet,1984Murray, 1994 ；王安东，1995大陆边缘0.4（0.619）0.50.9（0.6）0.5洋盆（ 0.4）0.40.7（0.32）0.53.5洋中脊（0.01）0.4（0.12）常量元素图3-1 硅质岩AlFeMg三角图（据W.Adachi，1986）A非热液成因硅质岩区 B热水沉积硅质岩区常量元素现代海洋沉积物Fe/Ti-Al/（Al+Fe+Mn）A-生物成因硅质岩, B-平均远洋粘土, C-海渊热水沉积物, D、E-热水粘土, F-西太平洋沉积物, EP

37、R-热液单元沉积物, TM-陆缘物质单元沉积物, BM-生物物质单元沉积物常量元素硅质岩的稀土元素总量（REE）规律不明显，在受陆源影响的环境中含量较高（如大陆边缘盆地），但在远离陆源的远洋和深海盆地中，沉积速率越低，硅质岩在海水中吸附的稀土元素越多。稀土元素稀土元素硅质岩中的硅质岩中的CeCe异常异常（CeCe）受介质性质、陆源供）受介质性质、陆源供给、沉积速率影响。现代环境研究表明，河水中给、沉积速率影响。现代环境研究表明，河水中CeCe与与其它轻稀土元素没有发生分馏，其它轻稀土元素没有发生分馏，ElderfieldElderfield等报道了等报道了4040条河流中条河流中（CeCe）介

38、于）介于0.7-1.20.7-1.2之间，之间，（CeCe）平）平均值为均值为1.01.0。海湾与河流具有相似的。海湾与河流具有相似的CeCe异常特征，近异常特征，近岸海水的岸海水的REEREE含量与主要河流的流量、注入淡水的体含量与主要河流的流量、注入淡水的体积以及沿岸海水与开放洋盆间的水循环状况有关，沿积以及沿岸海水与开放洋盆间的水循环状况有关，沿岸海水中岸海水中（CeCe）与海湾水相似）与海湾水相似, , 在页岩标准化模式在页岩标准化模式图上没有明显的图上没有明显的CeCe异常，异常，（CeCe）=0.8-1.2=0.8-1.2。开放洋。开放洋盆中海水具有极低的盆中海水具有极低的（CeC

39、e）值介于）值介于0.2-0.30.2-0.3之间。之间。稀土元素沉积物中沉积物中CeCe异常与沉积介质中的异常与沉积介质中的CeCe异常相关。大陆边异常相关。大陆边缘水体中缘水体中CeCe异常亏损不明显，异常亏损不明显， MurrayMurray等统计大陆边等统计大陆边缘的硅质岩的缘的硅质岩的（CeCe）平均为）平均为0.67-1.35, 0.67-1.35, 受陆源物受陆源物质影响，局限海盆或洋盆（如地中海、红海）也没有质影响，局限海盆或洋盆（如地中海、红海）也没有明显的明显的CeCe负异常显示。但典型开放洋盆中海水的负异常显示。但典型开放洋盆中海水的CeCe极极度亏损。深海沉积物表面度亏

40、损。深海沉积物表面CeCe异常明显亏损，异常明显亏损，（CeCe）=0.25=0.25左右，如东太平洋洋隆左右，如东太平洋洋隆2000-3000m2000-3000m深处的海水深处的海水（CeCe）为）为0.040.04。由此可以看出，。由此可以看出，CeCe的明显负异常特的明显负异常特征可指示远洋环境。征可指示远洋环境。稀土元素北祁连的地质背景北祁连的地质背景据冯益民,1996修改 寒武系寒武系-奥陶系地层和硅质岩产状和特征奥陶系地层和硅质岩产状和特征北祁连寒武系-奥陶系硅质岩发育，主要夹于基性火山岩或火山碎屑岩中。其中奥陶系硅质岩多位于枕状熔岩之上。硅质岩以薄层、灰黑色为主。上述硅质岩风化

41、后显红色，反映岩石中铁质较高，与深海硅质岩类似。北祁连寒武系奥陶系划分简表南石门子组奥陶系上统 中堡群中统下统阴沟组 车轮沟群寒武系中统香毛山组 大黄山组黑茨沟组下统天祝组扣门子组 斜壕组 南石门子组斯家沟组妖魔山组 常量元素常量元素 构造环境产地样品数（个）Al/（Al+Fe+Mn）Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）MnO/TiO2中心式火山裂谷石青硐甘露池130.550.91（0.80）0.440.88（0.74）0.050.38（0.20）裂隙式火山裂谷向前山30.500.62（0.57）0.390.51（0.47）0.250.50（0.33）被动大陆边缘崔家墩40.290.79（0

42、.56）0.220.71（0.47）0.080.12（0.10）洋中脊大克岔90.630.90（0.82）0.530.86（0.75）0.130.36（0.36）岛弧石灰沟110.430.84（0.67）0.350.80（0.45）0.043.25（0.66）弧后盆地毛毛山黑茨沟老虎山1320.550.78（0.63）0.390.70（0.50）0.151.70（0.49）背景值Bostrom,1969Gromet,1984Murray, 1994 ；王安东，1995大陆边缘0.4（0.619）0.50.9（0.6）0.5洋盆（0.4）0.40.7（0.32）0.53.5洋中脊（0.01）0.

43、4（0.12）常量元素常量元素 常量元素常量元素 常量元素常量元素 常量元素常量元素 常量元素常量元素 稀土元素稀土元素北祁连寒武纪硅质岩的（Ce）反映的Ce副异常不明显。（Ce）值4个样品介于0.71之间，其它样品均大于1，不具备Ce副异常，明显不同于大洋盆地的明显的Ce负异常，接近于大陆边缘盆地的Ce异常特征。甘露池、石青洞两地平坦状，即不同于大陆边缘的明显轻稀土元素富集的配分模式，也不同于开放洋盆的重稀土富集的配分模式。天祝向前山的硅质岩以北美页岩标准化的稀土元素配分模式图呈重稀土富集的配分特征，接近于大洋盆地的重稀土富集的配分模式。反映北祁连寒武纪总体处于距离陆源较远的大陆边缘及远洋盆

44、地的构造背景。稀土元素稀土元素稀土元素稀土元素北祁连奥陶纪硅质岩的（Ce）反映的Ce副异常不明显。其中15个样品（Ce）值大于1，不具备Ce副异常。其它样品均介于0.6-1之间，明显不同于大洋盆地和洋中脊的明显的Ce负异常，接近于大陆边缘盆地的Ce异常特征。从北美页岩标准化的稀土元素配分模式图可以看出，天祝大克岔、景泰崔家墩、永登石灰沟、古浪老虎山的样品和肃南大岔大坂、百泉门、九个泉的大部分样品稀土配分模式呈平坦状，景泰崔家墩稀土配分模式略呈右倾的轻稀土元素富集的配分模式，肃南边马沟、九个泉、玉门肮脏购和肃南大岔大坂、百泉门的少部分样品略呈左倾的重稀土元素富集的配分模式。这种稀土配分模式即不同

45、于大陆边缘的明显右倾的轻稀土元素富集配分模式，也不同于开放洋盆的明显左倾的重稀土富集配分模式，反映北祁连奥陶系主要处于远离陆源区的大陆边缘和深海盆地背景。稀土元素稀土元素讨讨 论论奥陶纪志留纪泥盆纪讨讨 论论讨讨 论论讨 论The EndThanks第第2 2章章 相标志与相模式相标志与相模式2.1 概念与定律概念与定律2.2 生物标志生物标志2.3 物理和化学标志物理和化学标志2.4 相标志组合与相模式相标志组合与相模式什么是相模式相模式：是对相标志、沉积作用和沉积环境相模式：是对相标志、沉积作用和沉积环境条件三者关系的描述和理论概括。它的通常条件三者关系的描述和理论概括。它的通常表现形式是

46、典型相标志及其沉积作用和沉积表现形式是典型相标志及其沉积作用和沉积环境条件的垂向组合序列，它的环境条件的垂向组合序列，它的理论基础理论基础来来源于现代相关沉积环境和沉积作用的研究源于现代相关沉积环境和沉积作用的研究现实类比现实类比。2020世纪世纪60-7060-70年代是相模式建立的年代是相模式建立的鼎盛时期鼎盛时期潮坪相模式浊流相模式的作用第第3章章 河流沉积河流沉积中国地质大学(武汉)地学院杨江海 杜远生气候地形第第3章章 河流沉积河流沉积1 概述及河流分类概述及河流分类2 曲流河沉积曲流河沉积3 辫状河沉积辫状河沉积4 网状河沉积网状河沉积5 河流沉积对比河流沉积对比1 概述及河流分类

47、概述及河流分类u河流是陆相环境中最常见的一种环境和主河流是陆相环境中最常见的一种环境和主要营力，是陆相地层的重要组成部分。在区要营力，是陆相地层的重要组成部分。在区域构造背景稳定或沉降的条件下，河流环境域构造背景稳定或沉降的条件下，河流环境可以形成厚的沉积记录，理想条件下可以形可以形成厚的沉积记录，理想条件下可以形成良好的油气藏和各类砂矿。成良好的油气藏和各类砂矿。u河流沉积主要受气候（降雨量）、构造、河流沉积主要受气候（降雨量）、构造、地貌、基岩类型和植被控制。地貌、基岩类型和植被控制。u河流可划分为不同的类型，在现代和地层河流可划分为不同的类型，在现代和地层记录中占主导地位的是曲流河。记录

48、中占主导地位的是曲流河。河流分类河流分类顺直河顺直河辫状河辫状河网状河网状河曲流河曲流河 边滩（河漫滩）、心滩（江心洲）、河床边滩（河漫滩）、心滩（江心洲）、河床 点沙坝、点沙坝、 河道沙坝、河道沙坝、 河床沉积河床沉积河道决口发育形式河道决口发育形式 废弃河道废弃河道 天然堤天然堤 洪泛平原洪泛平原 决口扇决口扇河漫滩沉积Overbankdeposits曲流的裁弯取直牛轭湖形成第3章 河流沉积1 概述及河流分类2 辫状河沉积3 曲流河沉积4 网状河沉积5 河流沉积对比2 辫状河沉积辫状河沉积河道宽、砂坝多、辫状分布河道宽、砂坝多、辫状分布河道不固定、常移动河道不固定、常移动形成于大坡降地区（

49、上游和扇上）形成于大坡降地区（上游和扇上）分为河道和心滩（砂坝）分为河道和心滩（砂坝）河漫滩不发育河漫滩不发育A network of small channels separated by small and often temporary braid bars. Highly mobileHigh slope and/or large sediment load(0.016ft/ft for 0.0042 cu.m/s)The proportion of suspended load to bed load sediment. White River, Washington, US, Tr

50、ansport a large sediment loadFrom the Emmons Glacier of Mount. Rainer-a young, rapidly eroding volcano辫状河沉积辫状河沉积Braided Stream: These streams move tremendous amounts of gravel but usually look low or even empty Tanana River, Fairbanks, Alaska, USA砾质辫状河沉积砾质辫状河沉积河道河道/纵向沙坝纵向沙坝心滩心滩/席状砂坝席状砂坝河漫滩不发育河漫滩不发育砾