沉积作用与沉积相 第四讲 牵引流和浊流沉积作用

随着对碎屑岩石日益深入的研究,发现仅用普斯托瓦洛夫机械沉积分异理论来解释碎屑岩的形成和分布规律是不够的。並且认识到,服从机械沉积分异作用规律的碎屑物质搬运和沉积作用,主要是以牵引流为动力     

火山碎屑岩的碎屑粒度分析及其应用

由于常见的火山碎屑物大多经过大气、流水、波浪、底流及重力等的搬运、分选及改造。故火山碎屑岩(物)的粒度分布规律与其火山碎屑物的搬运方式及沉积环境有关。大量火山碎屑物的粒度分布都服从正态分布规律,其粒度分析方法与正常沉积碎屑岩的粒度分析方法基本一样.     

珠江口盆地惠州凹陷南部珠江组混合沉积作用

珠江口盆地惠州凹陷南部珠江组下部广泛发育陆源碎屑岩与碳酸盐岩的混合沉积。通过测井、地震和岩心等资料综合研究了工区混合沉积的岩石学特征、沉积模式和分布规律。研究认为工区混合沉积可分为相缘混合和原地混合,相缘混合主要是在浅海三角洲相和碳酸盐岩台地相边界的结合部位、在低能水动力环境下的细粒陆源碎屑与泥晶碳酸盐的混合沉积,原地混合主要是在三角洲前缘高能水动力条件下的砂级硅质碎屑颗粒与碳酸盐生物碎屑的混合沉积。原地混合沉积对储层的储集性能和渗流特征有显著影响。描述了原地混合沉积的泥岩—碳酸盐岩—砂岩—碳酸盐岩—泥岩相层序,并讨论了陆源碎屑注入、古地形、海平面升降及三角洲迁移等影响透光带范围的因素是如何控制研究区的混合沉积分布的。     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷南一段物源-沉积体系与构造背景

海拉尔盆地乌南凹陷南一段时期断裂和火山作用强烈, 导致岩石碎屑组成具有多样性。碎屑成分有火山碎屑、变质岩碎屑和其他剥蚀碎屑。碎屑多样性使本区岩性及其分区具有鲜明的特色。岩性丰度、矿物组合、阴极发光及其重矿物组合研究显示, 区内存在4个单岩性区和2个混合区。单岩性区是变质岩碎屑岩区、火山碎屑沉积岩区、熔结火山碎屑岩区和火山碎屑岩区。根据岩石中各碎屑组成的体积分数可将混合区分为正常沉积碎屑占优势的混合区和火山碎屑占优势的混合区。各单岩性区与构造单元相符合, 变质岩碎屑岩区对应乌西断阶带, 火山碎屑沉积岩区和熔结火山碎屑岩区对应巴彦塔拉构造带, 火山碎屑岩区为乌东弧形构造带的一部分。地球化学数据显示本区源岩岩浆属于壳源花岗质岩浆, 同时受到明显的幔源岩浆影响, 重稀土较富集。乌西断阶带具有高的稀土总量和不明显的Eu负异常, 变质源岩岩浆壳幔混染程度高;巴彦塔拉构造带具有低的稀土总量和明显的Eu负异常, 源岩岩浆壳幔混染程度中等;乌东弧形构造带具有高的稀土总量和明显的Eu负异常, 源岩岩浆壳幔混染程度低。Dickinson图解显示, 乌东弧形构造带源区没有深切割, 而巴彦塔拉构造带源区经过了深切割。德尔布干断裂的正滑移导致嵯岗构造片麻岩发育和嵯岗隆起相对隆升, 为乌西断阶带提供变质碎屑沉积物, 形成扇三角洲沉积体系;同时断裂又为幔源岩浆的上升提供了通道。巴彦塔拉断裂的伸展走滑使得幔源岩浆上升发生壳幔混染并发生火山喷发, 在巴彦塔拉构造带发育熔结火山碎屑岩-火山碎屑沉积岩, 塑造了火山碎屑扇三角洲沉积体系。巴彦山隆起区壳幔混染程度低, 但幔源岩浆的底垫作用导致壳源岩浆的强结晶分异作用、火山活动和地表隆升, 在乌东弧形构造带发育火山碎屑岩, 塑造了火山碎屑三角洲沉积体系。     

陆表海碎屑岩—碳酸盐岩混积层系沉积相研究——以鄂尔多斯东北部大牛地气田为例

陆源碎屑岩和碳酸盐岩的混合沉积是陆表海重要的沉积现象,反映了其沉积特征。鄂尔多斯东北部大牛地气田本溪组和太原组是典型的陆表海碎屑岩—碳酸盐岩混积层系。结合区域地质研究,建立了陆表海碎屑岩—碳酸盐岩混积层系的沉积相模式。根据华北晚古生代聚煤盆地的地质背景和沉积演化过程,认为大牛地气田本溪组、太原组是陆表海碎屑滨岸—碳酸盐岩台地混积体系和海岸平原沉积体系：本溪组下段为碎屑滨岸相局限浅海亚相,上段为碳酸盐岩台地相和碎屑滨岸相;太原组下段为三角洲相和碎屑滨岸相→碎屑滨岸相;中段为盆控型泥炭沼泽相→碳酸盐岩台地相和碎屑滨岸相;上段为三角洲相和碎屑滨岸相→碳酸盐岩台地相和碎屑滨岸相→三角洲相和碎屑滨岸相→碳酸盐岩台地相和碎屑滨岸相。     

四川盆地北部二叠系栖霞组陆源碎屑岩的发现及其指示意义

在四川盆地北部旺苍双汇剖面二叠系栖霞组碳酸盐地层中发现了陆源碎屑岩沉积,其区内对二叠纪瓜德鲁普世早期古地理演化及二叠系油气勘探具有重要的指示意义。本文通过沉积学和锆石U- Pb年代学的方法,对碎屑岩的沉积环境和物源条件进行了分析。栖霞组陆源碎屑岩的沉积特征表明其形成于滨岸沉积环境,指示区内经历过短暂的海平面下降。岩石学及锆石形态特征表明其具有较高的成分成熟度和结构成熟度,碎屑锆石U- Pb测年结果显示年龄主要集中在2600~2400 Ma、1800~1200 Ma、1000~700 Ma和500~400 Ma 4个峰值区间,反映物源成分较为复杂,指示碎屑颗粒经历了较长距离搬运或再旋回。通过对比锆石年龄频谱发现,栖霞组碎屑岩与扬子地块志留系—二叠系碎屑岩及前寒武系基底岩体均具有相似的锆石年龄分布特征。结合区域构造演化,认为扬子地块前寒武系结晶基底是碎屑锆石的初始来源,上扬子北缘志留系—泥盆系可能为栖霞组碎屑岩的形成提供了直接的物源供给。栖霞组碎屑岩的出现指示研究区在瓜德鲁普世早期由于海平面的下降,局部水下隆起短暂暴露形成了海岛或古陆并遭受剥蚀,为碎屑岩形成提供物源。基于栖霞组碎屑岩所指示的沉积环境和物源条件,恢复了研究区瓜德鲁普世早期的古地理格局。栖霞组陆源碎屑岩的发现对揭示四川盆地北部瓜德鲁普世早期地貌分异及古地理格局转换提供了新的证据,为区内下一步油气勘探提供重要指示。     

大别山东南缘侏罗系磨山组沉积环境及地质意义

侏罗纪是大别造山带与周缘盆地盆山关系研究的一个重要时期,分布在大别造山带周缘的侏罗纪地层为大别山的造山过程以及深俯冲岩石的折返、剥蚀提供了很好的约束。本文选取大别造山带东南缘安庆月山地区侏罗系磨山组为研究对象,对磨山组碎屑岩进行了详细的粒度分析、碎屑组分分析、重矿物分析和碎屑锆石年代学分析。碎屑岩岩石、沉积特征和粒度分析都指示早侏罗世磨山组为三角洲前缘水下分流河道沉积。碎屑组分分析、重矿物分析结合碎屑锆石年代学分析指示磨山组碎屑岩物源主要来自南侧的华南板块,大别造山带宿松杂岩可能为其提供了少量物源,但碎屑物源中未见石榴子石和典型的三叠纪变质锆石,说明此时大别高压-超高压榴辉岩可能仍未折返至地表。     

华南地区主要沉积环境及沉积岩组合

<正> 华南及陆缘地带自元古宙以来沉积岩分布十分广泛,出露面积约占全区陆地的60%以上。其主体为陆源碎屑沉积、碳酸盐沉积、震旦纪冰成地层以及东南沿海中、新生代火山碎屑岩,后者构成滨太平洋陆缘陆相火山碎屑沉积岩系,故岩类复杂。在沉积环境方面主要以海洋,特别是滨浅海沉积     

关于陆源沉积岩的分类

中国地质学会和中国煤炭学会的煤田地质专业委员会于1982年4月上旬在西安召开了“陆源沉积岩分类学术讨论会”。代表们认为,沉积岩按物质来源划分为火山物源沉积岩,陆源沉积岩、内源沉积岩和生物源沉积岩四大类是可取的。由于陆源沉积岩主要是由陆源碎屑物质组成的,而这些物源碎屑物质在其搬远和沉积过程中主要遵循机械沉积分异作用,而其中又以碎屑的粒径大小来作为判断搬运、沉积介质性质和沉积盆地能量的主要标志。因此,陆源沉积岩的分类首先应是粒度分类。     

关岭地区领组的沉积特征及环境解释

关岭地区上二叠统领组系一套巨厚的陆源碎屑沉积。本文在分析几条典型剖面的地层结构基础上，论述了该地区领养组与龙潭组的相交关系和叠覆规律，并根据领虽组的沉积巨厚特点及其碎屑成分、沉积构造、粒度分异和分布特征等认为，关岭地区领组的主体是海滩近滨断陷带的产物，并且，原ＮＥ向展布的碳酸盐台地于白层─紫云─带被该断陷带穿切。     

湘中-南地区二叠系沉积相的分异及成因

二叠纪湘中南区出现了明显的沉积相分异。相分异受多种因素控制:古陆和水下古隆起的存在影响了原始基底地形和陆源碎屑的分布,从而导致了沉积差异;沉积物厚度和性质的差异形成同沉积断层;沉积作用和构造作用的综合导致沉积基底的地势差异;沉积基底的地势差异和同沉积断层又进一步产生沉积物性质和厚度的分异;而这一切又和盆地的演化密切相关。沉积相分异是伴随盆地的演化发生的,其实质是克拉通内盆地演化与造山过程间的耦合关系。     

华南地区主要沉积环境及沉积岩组合

华南及陆缘地带自元古宙以来沉积岩分布十分广泛,出露面积约占全区陆地的60％以上。其主体为陆源碎屑沉积、碳酸盐沉积、震旦纪冰成地层以及东南沿海中、新生代火山碎屑岩,后者构成滨太平洋陆缘陆相火山碎屑沉积岩系,故岩类复杂。在沉积环境方面主要以海洋,特别是滨浅海沉积为主,沉积作用均很复杂。这里是我国沉积建造研究的重要地区之一。华南地区的主要沉积环境及沉积岩组合见表1。     

先锋盆地超厚优质煤层的异地成因模式

云南先锋盆地赋存有超厚的优质褐煤。煤层中发育有着丰富的异地成因的沉积学标志。这些成因标志揭示了一种新的异地堆积亚模式,即“腐植型植物碎屑河流远源搬运→植物碎屑扇三角洲沉积+湖滨泥炭沼泽植物碎屑沉积+泥质碎屑沉积→洪水或水下重力流的混合和搬运作用→有机碎屑与无机碎屑的机械分异和再沉积”,简称为“湖相植屑扇三角洲-水下重力流二次堆积”,或者“先锋亚模式”。这种亚模式补充了作者原先所建立的中国中、新生代内陆断陷盆地超厚煤层的成因模式——“阜新亚模式”和“抚顺亚模式”,可以统称为“异地-微异地湖泊二次复合堆积模式”。     

关岭地区领Hao组的沉积特征及环境解释

关岭地区上二叠统邻Ｈａｏ组系一套巨厚的陆源碎屑沉积。本文在分析几条典型剖面的地层结构基础上，论述了该地区邻Ｈａｏ组与龙潭组的相变关系和叠覆规律，并根据邻Ｈａｏ组的 积巨厚特点及其碎屑成分，沉积构造，粒度分异和分布特征等认为，关岭地区领Ｈａｏ组的主体是海滩近滨断陷带的产物，并且，原ＮＥ向展布的碳酸盐台于白层一紫云－被该断陷带穿切。     

碎屑岩沉积从源到汇的“物-坡”耦合效应*

碎屑岩沉积体系的三维展布特征及其成因机制是建立沉积模式与预测其砂体分布的关键,更是沉积学研究的关键性科学问题。国内外绝大多数学者认为其平面形态和剖面充填型式均与其沉积的地形坡度、粒度粗细有密切的联系,但其定量关系并不清楚。建立不同类型沉积体中粒度和坡度之间的定量关系,对于预测沉积体中不同颗粒的运动方式及其分布至关重要。应用“源-汇”系统研究的思路,分析了供源区、搬运(输送)区及汇积区各自的地质特点,从单向水流对不同质量颗粒在静止/运动中的受力分析与沉积前总体地形斜坡设定2个角度,系统分析、推导并模拟了不同碎屑颗粒在纵向剖面上的运动轨迹,其表现为随着设定的坡型呈抛物线变化,反映出沉积物输送营力的变换及其随坡度变化的响应特征。建立了陆相碎屑岩沉积体系纵向剖面的流速与坡度的计算方程,明确指出沉积物的流速或流态决定其沉积方式,阐述了汇积区碎屑颗粒的加积型式与沉积物分布上的总体规律,由此提出碎屑岩沉积体系的“物-坡”耦合效应及其主要内涵,并从多个维度与源-汇的各区段,阐述了“物-坡”耦合效应在各种沉积体系的沉积物类型及其空间形态特征上的地质响应。     

阿尔泰哈巴河群的沉积时代及其构造背景

北疆阿尔泰造山带的哈巴河群变质碎屑岩分布广泛,其沉积时代和构造环境对于认识中亚造山带的演化历史有重要意义。早期研究认为哈巴河群沉积于震旦纪—中奥陶世时期,形成于被动大陆边缘构造环境。而最近有学者根据中亚造山带的地质演化背景提出,阿尔泰形成于活动陆缘构造环境。对哈巴河群中碎屑锆石的年代学研究表明,不同岩性或变质程度不同的样品碎屑锆石主要类群具有相似的年龄分布特征,其~(206)Pb/~(238)U 年龄主要介于463～542Ma 之间。在这些样品中, 最年轻的碎屑锆石年龄均集中于470Ma 左右,代表了碎屑沉积的时代下限。而哈巴河群混合岩样品中碎屑锆石增生边形成于中泥盆世晚期(384±6Ma),与侵入该群的早古生代花岗岩的年龄十分接近,大致反映了哈巴河群碎屑岩沉积时代的上限,因此哈巴河群的沉积时代应在早泥盆世—中奥陶世之间。锆石的形态和内部结构特征显示哈巴河群的年轻碎屑锆石类群(463～542Ma)主要为岩浆锆石,其磨圆度较差,而且在比例上远高于前寒武纪碎屑锆石。上述特点与活动大陆边缘碎屑锆石类群分布特征完全一致,反映阿尔泰在中奥陶世至早泥盆世可能处于活动大陆边缘构造环境。     

青海格尔木市黑海地区三叠系巴颜喀拉山群变质碎屑岩地球化学特征及物源分析

巴颜喀拉地块位于青藏高原东北部,是古特提斯的主体,对其进行深入的研究不仅对确定古特提斯的演化过程与方式具有重要意义,而且对探讨该地区与古板块演化有关的成矿地质作用和矿产分布规律具有重要的现实意义。巴颜喀拉山群位于巴颜喀拉地块,对其物源研究较为薄弱。碎屑岩中的碎屑组分特征和地球化学特征可以反映物源区和沉积盆地的构造环境。本文通过对三叠系巴颜喀拉山群变碎屑岩岩相学特征、沉积结构特征、地球化学判别参数以及地球化学判别图解的研究,结合前人在这一地区所做的如古水流等相关工作,认为巴颜喀拉沉积盆地是在古老基底裂解的基础上形成的,存在裂陷扩张、海水加深的过程,具有大陆岛弧和活动大陆边缘型物源的特征,接受其北部东昆仑造山带碎屑的沉积,沉积物来自亲上地壳长英质源区。     

火山碎屑岩分类评述及火山沉积学研究展望

火山碎屑岩是介于熔岩和沉积岩之间的过渡类型岩石，岩类复杂。长期以来，火山碎屑岩的分类研究受到了国内外学者的重视，先后提出了火山碎屑物、火山碎屑岩岩性和火山碎屑岩成因分类。虽然目前国际地科联火成岩分类命名委员会确定的火山碎屑物和火碎屑岩岩性分类已得广泛推广，但此分类尚有不足之处。中国学者提出的火山碎屑岩分类时间较早，有自己特色，在一定的范围得到了应用。在此基础上，本文提出了新的火山碎屑物、火山碎屑岩岩性和火山碎屑岩成因分类。火山沉积作用是介于火山学和沉积学之间的边缘研究领域。近20年来，火山沉积作用研究在理论和方法上得到了深化，火山喷发和沉积的物理作用及实验和数值模拟已经成为未来发展的趋势。尽管这样，野外地质和火山碎屑岩的岩性特征，仍是火山碎屑岩成因研究的基础。     

柴达木盆地北缘晚石炭世构造环境及物源——以石浅1井为例

在沉积学、地球化学、大地构造学等理论的指导下,对柴达木盆地北缘石灰沟地区石浅1井克鲁克组-扎布萨尕秀组钻井岩心样品进行了系统的测试分析。主量、微量元素含量及相关判别图解表明,石浅1井克鲁克组-扎布萨尕秀组碎屑岩形成于被动大陆边缘盆地,同时体现出与其他构造背景碎屑岩差别极大的地球化学特征,克鲁克组及扎布萨尕秀组砂砾岩具有较高程度的沉积再循环(或源区岩浆岩高程度分异)及中等偏高的风化程度,碎屑物质来自于以酸性岩浆岩为主的后太古宙大陆上地壳。在碎屑岩地球化学研究的基础上,结合前人研究成果认为,柴北缘地区晚石炭世沉积盆地类型为受北侧宗务隆海槽扩张控制的被动大陆边缘克拉通盆地,碎屑物质来源于由酸性岩浆岩组成的柴北缘古生代造山带基底部分,海侵自北向南、沉积体系自南向北展布,总体呈现南山-北海的盆山格局。     

金沙江下游白鹤滩水电站岩体结构的建造特征

拟建的白鹤滩水电站的坝基为峨眉山玄武岩。峨眉山玄武岩由火山熔岩类、火山碎屑熔岩类、火山碎屑岩类和沉积火山碎屑岩类所组成。火山熔岩又可划分为斜斑玄武岩、块状玄武岩和杏仁状玄武岩;火山碎屑岩包括集块岩、火山角砾岩以及凝灰岩;而沉积火山碎屑岩类则由沉火山角砾岩和沉凝灰岩所组成。不同类型岩石的结构构造、矿物成分和形成环境不同,导致它们的岩石力学性质和工程性能也不相同。块状玄武岩、斜斑玄武岩和沉积火山碎屑熔岩的抗压强度和抗风化能力都比较大,因而具有很好的工程地质稳定性;杏仁状玄武岩、火山碎屑熔岩的抗压强度稍低,但抗风化能力很好,因此也具有较好的工程地质稳定性;而火山碎屑岩包括火山角砾岩、凝灰岩的抗压强度和抗风化能力都很低,往往形成岩体中的软弱夹层,工程地质稳定性较差。