沉积岩石学复习资料(8)

2019-06-11 18:02

般>30°。塌积碎块、滑塌堆积物、碎屑流、浊积流与悬浮沉积物共存,是礁前斜坡沉积物的主要特征。

7)盆地边缘环境及其沉积特征

指陆棚与深海盆地之间的陆坡地带,作为一种碳酸盐斜坡环境,主要是指迅速产生碳酸钙沉积的浅海与缓慢沉积远洋灰泥的深海之间的斜坡地带。沉积特征:短期的由重力流引起的崩塌作用与长期的比较宁静的远洋沉积相互交替出现,沉积物主要为深灰色泥晶灰岩,岩崩、滑动、滑塌、远源钙屑浊流沉积。

8)远洋碳酸盐沉积环境及其沉积特征 远洋碳酸盐沉积是开阔海中,由垂直沉降作用形成的碳酸盐沉积物,沉积物主要来源于栖息在上覆水层中微体-超微体浮游生物骨骼物质。岩石主要成份为浮游生物组合;具有若干个小间断面的压缩层序;成层性良好、侧向延伸稳定并逐渐相变的细粒沉积物;生物遗迹化石以蠕虫迹、古网格迹和螺旋潜迹、均分潜迹为特征。

7、试述重力流形成的基本条件和重力流沉积物(岩)的基本特征

(1)重力流形成的基本条件

沉积物重力流主要指海洋或湖泊中,在重力的作用下,沿水下斜坡或峡谷流动的,含大量泥砂并呈悬浮状态搬运的高密度底流,其形成条件主要包括四个方面:

1)足够的水深:足够的水深是重力流沉积物形成后不再被冲刷破坏的必要条件,重力流形成深度必须在风暴浪基面以下。

2)足够的坡度角和密度差:适当的坡度角是造成沉积物不稳定和易受触发而作块体运动的必要条件,一般认为,最小坡度角为3~5°。重力流密度对坡度有明显的补偿作用,只要重力流与湖水之间有足够密度差,就具备了形成重力流的充分条件,形成重力流的最小坡度角2~3°即可。

3)充沛的物源:充沛的物源也是形成沉积物重力流的必要条件。洪水注入的碎屑物质和火山喷发—喷溢物质、浅水的碎屑物质和碳酸盐物质发生滑坡、垮落以及由于风暴浪作用等,都可为沉积物重力流提供物质来源。

4)一定的触发机制:洪水、地震、海啸巨浪、风暴潮和火山喷发等原因造成大规模水下滑坡,使沉积物在滑动和流动过程中不断与水体混合,并在重力作用推动下不断加速,同时掀起和裹胁周围的水底沉积物增大自身体积,逐渐形成一泻千里的、携带砂和卵石的沉积物重力流。

(2)重力流沉积物(岩)的基本特征

①岩石学特征:重力流沉积物(岩)常见以下几种岩石类型:a.典型浊积岩:是指具有不同段数鲍玛层序或序列的浊积岩,典型的鲍马序列自下而上包括:A底部递变层段、B下平行纹层段、C流水波纹层段、D上平行纹层段、E泥岩段。b.块状砂岩:是指层内结构均一的砂岩或含砾砂岩。c.叠复冲刷粗砂岩,常表现为“A、A、A”序,此处“A”是指一个递变层或一次重力流事件,有时演变为“ABABAB”序。每一个递变层之上均连续沉积有厚薄不等的平行层理砂岩。d.卵石质砂岩:是一种厚度较大,显叠覆递变的砾质砂岩层,每个递变层的下部含砾多,向上逐渐减少。e.颗粒支撑砾岩:以再沉积砾石为主,细粒充填孔隙,并构成支撑,随细粒物质增加,可过渡为卵石质砂岩。f.杂基支撑的岩层:由粉砂和粘土组成的杂基含量一般为25~50%,可细分为杂基支撑砾岩,杂基支撑砂砾岩和杂基支撑砂岩等,有时显递变现象。g.滑塌岩:是指泥砂混杂并且有明显同生变形构造的岩层,随着砂的减少可过渡为具变形层理的页岩。

②成分特点:在矿物成分上和化学成分上都复杂,以复成分砾岩和杂砂岩为特征。成分成熟度和结构成熟度都较低。

③结构特点:颗粒杂基比值低,分选性很差到较好,概率图上只有一条斜度不大的较平

的直线或微向上凸的弧线,粒度范围分布很广,分选差。在C-M图上,点的分布平行于C=M线。总体上反映悬浮或递变悬浮沉积为主的特点。

④沉积构造特征:以递变层理或叠覆递变层理为其最主要的鉴定标志,其次还有平行层理,波状层理,旋涡层理,滑塌变形层理等。此外,诸如槽模、沟模、重荷模、撕裂屑、旋涡层、变形砾、直立砾、漂浮砾、碟状构造,水下岩脉等,也具良好的指相性。

⑤生物化石特征:可见指示深水环境的有孔虫、放射虫、钙质超微化石外,深水的遗迹化石如平行层理的爬迹,网状迹,平行潜穴等也具有良好的指相性。

⑥微观下所见的再沉积组分诸如破碎鲕粒,化石碎片,晶体碎屑和植物屑,以及泥晶包壳等也在一定程度上反映重力流沉积作用。

8、试术陆源碎屑岩各组成部分的特征及沉积学意义。(20分)

碎屑岩包括四种基本组成部分:碎屑颗粒、杂基、胶结物和孔隙。(4分)

1)碎屑颗粒:碎屑岩的颗粒或碎屑是母岩机械风化的产物,包括陆源矿物碎屑和各种岩石碎屑。后者是以矿物集体体的形式出现的,其成分直接反映着母岩的岩石类型。

矿物碎屑(3分):碎屑矿物按相对密度可分为轻矿物和重矿物两类。轻矿物主要为石英、长石;重矿物主要为岩浆岩中的副矿物(如榍石、锆石)、部分铁镁矿物(如辉石、角闪石)、以及变质岩中的变质矿物(如石榴石、红柱石)。利用重矿物组合恢复母岩性质。

岩石碎屑(3分):岩屑是母岩的碎块,又叫岩块,是保持着母岩结构的矿物集合体。因此,岩屑是提供沉积物来源区的岩石类型的直接标志。包括变质岩、岩浆岩、沉积岩岩屑。

碎屑颗粒的沉积学意义:①通过岩屑类型、矿物组合及特征恢复母岩性质;②成分成熟度和结构成熟度反映搬运距离远近、水动力条件和物源方向等

2)杂基和胶结物

碎屑岩中杂基和胶结物都可作为碎屑颗粒间的填隙物。 杂基(3分):分布于碎屑颗粒之间的,以与颗粒同时沉积的,粒径一般小于0.03mm的,机械成因的细碎屑沉积物。

胶结物(3分):碎屑岩在沉积、成岩阶段,以化学沉淀方式从胶体或真溶液中沉淀出来,充填在碎屑颗粒之间的各种自生矿物。包括碳酸盐、硅质、铁质、泥质等类型。

填隙物的沉积学意义:根据杂基含量判断搬运介质的流动性质、沉积物的沉积速率;根据杂基(M)和胶结物(C)的比值判断结构成熟度。(牵引流杂基含量低;沉积速率大杂基含量低;M/C低,结构成熟度高)

3)孔隙(4分)

岩石中未被固体物质(不包括沥青质)充填的空间叫孔隙或裂缝,是油(含沥青质)、气、水的赋存场所。孔隙可以分为原生孔隙和次生孔隙两类,原生孔隙主要是粒间孔隙,即碎屑颗粒原始格架间的孔隙;次生孔隙绝大多数是形成于成岩中期之后及后生期,一般都是岩石组分发生溶解作用的结果,此外,由于岩石的破碎和收缩也可以产生次生的储集空间-裂缝。

孔隙的沉积学意义:可以作为流体(油、气、水)的赋存场所和流体运移的通道,在油气成藏中储集空间和运移通道的作用。

9、试述陆源碎屑湖泊的一般特征及其与油气的关系。(25)

碎屑湖泊相包括滨湖、浅湖、半深湖、深湖、湖湾等亚相类型。滨湖亚相位于洪水期岸线与枯水期岸线之间,属周期性暴露环境;岩性以砂、泥和泥炭为主,主要成分为石英和长石,成熟度高,分选、磨圆较好;沉积构造主要为各种类型的水流交错层理和波痕,常见泥裂、雨痕、脊椎动物的足迹等暴露构造,可见植物碎屑、鱼的骨片、介壳碎屑、生物潜穴等化石。浅湖亚相位于枯水期最低水位线至正常浪基面深度之间的地带,属浅水—氧化环境;岩性由浅灰、灰绿色泥岩与砂岩组成,常见鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩;砂岩结构成熟度较高;

沉积构造主要有平行层理、浪成沙纹层理和中—小型交错层等,常见浪成波痕、虫孔、水下收缩缝等沉积构造;炭化植物屑,藻类、水草、腹足、双壳、鱼类、昆虫、节肢等化石常见。半深湖亚相位于正常波基面以下,风暴浪基面以上的湖底范围,属于缺氧的弱还原—还原环境;岩石类型以粘土岩为主,有机质丰富;水平层理发育;浮游生物化石丰富,可见菱铁矿和黄铁矿等自生矿物。深湖亚相位于湖盆中水体最深部位,为缺氧的还原环境;岩性以质纯的泥岩、页岩为主,颜色深、有机质含量高,常见黄铁矿;层理主要为水平层理和细水平纹层;常见介形虫游生物化石。湖湾亚相沉积物以细粒的泥页岩为主,可见油页岩、白云岩甚至膏盐,颜色混杂;水平层理和季节性韵律层理发育,泥裂、雨痕,虫孔普遍;植物化石及碎屑发育,可见土星介、轮藻等化石。(5分)

综上所述,碎屑湖泊的一般特征可归纳如下:

1)岩性:主要为粘土岩、粉砂岩、砂岩,砾岩少见,可见少量灰岩、泥灰岩、硅藻土等。(2分)

2)成分:主要为长石质/岩屑质石英砂岩,半深湖/深湖泥岩富含有机质。(2分) 3)结构:粒度较河流相砂岩细,成熟度高,分选、磨圆较好。(2分) 4)构造:发育各种层理、浪成和流水波痕、暴露构造、生物扰动构造等。(2分)

5)生物化石:主要有藻类、双壳、鱼类、叶肢介、轮藻等生物化石,陆生植物根、茎、叶、孢子花粉等生物化石,以及各种生物遗迹化石等。(2分)

6)垂向层序:湖泊扩张期形成下粗上细的反旋回;湖泊收缩期形成下细上粗的反旋回。(2分)

7)横向上:由湖泊边缘向中心总体上粒度变细。

8)平面上:相带、岩性、沉积厚度大致呈环带状分布。 碎屑湖泊常具有油气生成和储集的良好条件。深湖和半深湖亚相水体深,处于还原或弱还原环境,有利于有机质的保存和向油气转化,是良好的生油环境,在这种环境中形成的暗色粘土岩可成为良好的生油层,也可以作为盖层。碎屑湖泊沉积中发育各种类型的砂体,如滨浅湖滩坝砂体、三角洲砂体、扇三角洲砂砾岩体及深水浊积岩砂体等往往成为油气有利的储集相带。

10、试述碎屑岩与碳酸盐岩在成因、结构组分、构造和沉积后作用等方面的异同。(20分)

1)同属沉积岩,均为主要由母岩风化产物组成的沉积岩类。(2)

2)成因(5分):

陆源碎屑岩是指主要由陆源碎屑物质组成的沉积岩,包括砾岩、砂岩、粉砂岩和粘土岩,它是陆源碎屑物质(各类岩石风化的产物)经过搬运、沉积以及沉积后作用而形成的,是外源沉积岩。

碳酸盐岩是指主要由沉积的碳酸盐矿物(方解石、白云石等)组成的沉积岩主要的岩石类型为石灰岩和白云石,绝大部分的碳酸盐岩是在浅海环境中经过化学作用、生物作用、生物化学作用形成的,同时还有受机械作用或重力作用形成的碳酸盐岩,为内源沉积岩。

3)成分:

陆源碎屑岩的化学成分主要是SiO2、Al2O3、K2O等及其他一些金属氧化物,矿物成分主要是石英、长石以及一些重矿物,陆源碎屑岩还有一些粘土矿物、硅质、碳酸盐等的杂基和胶结物。

碳酸盐岩的化学成分主要有CaCO3、MgCO3及其他一些氧化物和微量元素,矿物成分主要有碳酸盐矿物方解石、白云石以及一些非碳酸盐的自生矿物和陆源矿物的混入物。

4)结构组分(5分) 陆源碎屑岩主要由颗粒、填隙物和孔隙组成,颗粒包括矿物碎屑(石英、长石、重矿物)

和岩屑,填隙物包括杂基和胶结物(硅质、碳酸盐、铁质、泥质等)。

碳酸盐岩主要由颗粒、灰泥、亮晶、晶粒、生物格架、孔隙组成,颗粒包括内碎屑、鲕粒、球粒、豆粒、生物颗粒和藻粒;灰泥又称微晶灰泥、泥,是盆地内形成的细小的碳酸盐泥屑,具有泥晶或微晶结构;亮晶是充填于原始颗粒之间起胶结作用的化学沉淀物质,包括粒状亮晶胶结物、新月型亮晶胶结物、重力型亮晶胶结物、渗流砂型亮晶胶结物、再生边胶结物、世代型亮晶胶结物、等厚边片状亮晶胶结物;晶粒是结晶碳酸盐岩的主要结构组分;生物格架主要是指原地生长的群体生物以及其坚硬的钙质骨骼所形成的骨骼格架。

两者结构组分的关系:颗粒与颗粒、杂基与泥、胶结物与亮晶、孔隙与孔隙相当,但在成分来源方面存在区别。晶粒、生物格架是碳酸盐岩所独有的。

5)沉积构造(3分)

陆源碎屑岩主要有流动成因构造、同生变形构造、暴露成因构造、化学成因构造、生物遗迹构造。流动成因的构造包括层理(块状层理、韵律层理、粒序层理、水平层理、平行层理、交错层理、波状层理等)、波痕(流水波痕、浪成波痕、风成波痕、修饰波痕、叠加波痕)、原生流水线理、冲刷面、侵蚀模-槽模、刻蚀模等;同生变形构造包括包卷构造、重荷模、滑塌构造、砂火山、砂球及沙枕构造、碟状构造、砂岩脉及岩床等;暴露成因构造包括干裂、雨痕及冰雹痕、流痕、泡沫痕、冰成痕;化学成因构造包括结核、缝合线;生物成因构造包括居住迹、爬行迹、进食迹、觅食迹等各种生物遗迹以及生物扰动构造。

碳酸盐岩几乎具有全部沉积岩的构造类型,其特有的构造主要包括缝合线构造、帐篷构造、鸟眼构造、叠层石构造、示顶底构造、硬地面构造、古岩溶。

6)沉积后作用(5分)

陆源碎屑岩的沉积后作用类型主要有机械压实及压溶作用、胶结作用、交代作用、重结晶作用及溶解作用、粘土矿物的转化作用及脱水作用等。压实压溶作用在细粒碎屑岩固结成岩过程中起主要作用;胶结作用是粗粒碎屑岩沉积物固结成岩的主要成岩作用。

碳酸盐岩沉积物的沉积后作用类型很多,重结晶和矿物的多形转变、溶解作用、方解石矿物体系、白云石矿物体系、硫酸盐矿物体系间的交代作用较之在碎屑岩中更重要。生物成岩作用更是碳酸盐岩所独有而及其重要的。

11、试比较曲流河、辫状河沉积环境及沉积特征方面的主要差别。(15分)

1)沉积环境的差异:

辫状河

河道的稳定性 极不稳定,迅速迁移 河道弯曲度 低弯度 河道宽深比 宽而浅 坡降 较大 流量变化 最大 负载类型 底负载为主

河道砂体类型 河道砂坝(心滩)发育 废弃河道特点 无牛轭湖 洪泛盆地特点 不发育 天然堤 不发育 2)沉积特征的差异

沉积特

曲流河

辫状河

曲流河

逐渐侧向迁移 高弯度 较小 较小 较大

底负载及悬移负载 边滩(点砂坝)发育 牛轭湖发育

发育,细,粉砂及粘土土壤化 发育

征 岩石类型 结构粒度 概率图 C-M图 沉积构造 沉积层序 平面形态 相带特征

发育河床亚相、堤岸亚相、河漫亚相和牛轭湖亚相,边滩沉积是其区别辫状河的典型特征。

发育河床沉积完整,心滩沉积发育、天然堤、决口扇、泛滥平原、牛轭湖不发育是与曲流河的重要区别

弯曲状,条带状

直线稍弯曲的带状

具有典型的“二元结构”:底层为河床亚相的滞留沉积和边滩沉积,顶层为堤岸亚相和河漫亚相。

“二元结构”的底层发育良好,厚度大,而顶层不发育或厚度较小,形成“砂包泥”的正旋回。

层理类型多样,并构成特征组合,常见泥砾

以槽状交错层理为主,偶见块状和水平层理,泥砾少见

以QRS段为主

以QRS段为主

以两段式为主

以三段式为主,其中跳跃总体不发育;或三个总体分界不明显,且斜率低

较细,分选中等

较粗,分选差

砂岩、粉砂岩、泥岩为主,

砾岩,含砾砂岩,砂岩为主,粉砂岩及泥岩少见

12、试述威尔逊碳酸盐标准相带模式并与欧文的陆表海清水沉积模式相对比

1)威尔逊碳酸盐标准相带模式:威尔逊(1969,1975)按照沉积环境的潮汐、波浪、氧化界面、盐度、水深及水循环等因素的控制,建立了综合的碳酸盐沉积模式,划分出九个标准相带:1A-浊积岩和窄地槽深水相,1B-盆地相(克拉通内部深盆及克拉通边缘冒地槽盆地);2-广海陆棚相;3-盆地边缘或深陆棚边缘相;4-碳酸盐台地前缘斜坡相;5-台地边缘生物礁相;6-台地边缘浅滩相;7-开阔台地相;8-局限台地相;9-台地蒸发相。

2)欧文陆表海清水沉积模式:欧文根据陆表海的水动力条件,主要是波浪及潮汐作用的能量,划分出了三个能量带,即远离海岸的X带,稍近海岸的Y带和靠近海岸的Z带。这三个带由于水能量条件不同,所以其沉积物特征也各不相同。①X带(低能带):沉积物主要为灰泥,多呈暗色,有利于生油。各种底栖生物和藻类都不发育。可见来自高能带的大量有机物质以及浮游和自游生物。②Y带(高能带):沉积物主要为碳酸盐,如生物礁和各种颗粒石灰岩。颗粒的分选、磨圆良好,粒间孔隙度高,是良好的油气储集岩。③Z带(低能带)沉积物主要为白云石及各种盐类矿物的沉积,形成的岩石主要是泥晶石灰岩、泥晶白云岩以及蒸发岩。但叠层藻席却相当发育。

3)两者对比:因地质历史中的碳酸盐岩,绝大部分是陆表海清水沉积作用的产物,所以欧文的以水动力能量为依据而划分的三个能量带就具有普遍意义,并为后来他人建立相带模式奠定了理论基础。

虽然欧文(1965),威尔逊(1975)的碳酸盐沉积相带模式的形式不同,使用的名称或术语不同,但其基本观点理论基础以及模式的基本格局是相同或相近的,如:第一,能量特征(水动力条件)均被反映在各种模式中;第二,各种相带模式都遵循着低能-高能-低能的基本格局。

两者的对应关系如下: (欧文,1965) 按海水能量划分 Z(低能带) Y(高能带) X(低能带)

(威尔逊,1975) 按地理位置分布划分 9.台地蒸发岩8.局限台地相7.开阔台地相 6.台地边缘浅滩相5.台地边缘生物礁相4.台地前缘斜坡相 3.盆地边缘相2.开阔陆棚相1.盆地相


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