经典沉积相，原来这样理解！|沉积物|三角洲|冲积扇

　　沉积相作为沉积物生成环境、

　　生成条件和其特征的总和，

　　对研究地层地貌学、岩石学以及

　　进行油气勘探开发工作等

　　有着重要的指导作用。

　　分布广阔，形态各异，

　　地球上的沉积相有着

　　属于其自身的

　　充满特色的壮观景象！

　　（图源@oceanbites.org）

　　（图源@Syed Mehdi Bukhari）

　　（图源@NASA）

　　那么经典的沉积相

　　都是什么样？

　　又有什么特征？

　　山麓—洪积相

　　山麓一洪积相由

　　众多冲积扇和充填其间的

　　山麓坡积、坠积物组合而成。

　　一般出现于大陆地区的山前带，

　　常环绕山脉沿

　　山麓大面积分布。

　　坡积堆积物（图源@维基百科）

　　冲积扇在空间上是一个

　　沿山口向外伸展的

　　巨大锥形沉积体，

　　锥体顶端指向山口，

　　锥底向平原延伸，

　　长度可达数百米至百余公里。

　　冲积扇（图源@www3.nd.edu）

　　根据现代冲积扇地貌及

　　沉积物的分布特征，

　　可将冲积扇相划分成扇根(顶)、

　　扇中和扇缘(端)3个亚相。

　　（图源@文献[1]）

　　冲积扇上的沉积物按成因

　　可分为水携沉积物和

　　泥石流沉积物两种类型。

　　前者可进一步按沉积的位置和

　　沉积物特征划分为河道沉积、

　　漫流沉积和筛状沉积。

　　冲积扇（图源@World History Encyclopedia）

　　河道沉积指暂时切入

　　冲积扇内的河道的充填沉积。

　　主要由砾、砂沉积物组成，

　　粒度粗，分选差，成层性不好，

　　向下游方向可见交错层理。

　　河道沉积（图源@Geological Digressions）

　　携带沉积物的流水从

　　冲积扇河床末端漫出，

　　流速和水深骤减使

　　携带的沉积物呈

　　席状或片状沉积下来，

　　形成席状砂岩、

　　砾岩和泥岩堆积体，

　　称为漫流沉积。

　　片流沉积（图源@UNIVERSITY OF MARYLAND）

　　当源区供给

　　冲积扇的陆源物质

　　主要为砾石而无或

　　极少有其他粒级的物质时，

　　在冲积扇的表层便堆积了

　　舌状砾石层即筛状沉积。

　　它虽较为少见，

　　但却是冲积扇上

　　最富特色的沉积。

　　筛状沉积（图源@UNIVERSITY OF MARYLAND）

　　大量碎屑物质在泥石流中

　　呈块状整体悬浮搬运，

　　在扇体上堆积后，

　　形成泥石流沉积。

　　泥石流常发育在

　　扇体根部和中部，

　　其特点是砾砂泥混杂，

　　分选极差。

　　泥石流通道及沉积（图源@AZGS）

　　根据气候条件不同，

　　可将冲积扇划分为

　　湿润型和干旱型两种类型。

　　润湿型冲积扇（湿地扇）

　　单个扇体大，

　　表面积可为干早型冲积扇

　　（旱地扇）的数百倍。

　　（图源@文献[1]）

　　泥石流沉积是

　　干旱型冲积扇的重要组成部分，

　　特别是在扇根处，

　　沉积厚度大，向下游方向

　　沉积厚度急剧减薄，

　　粗碎屑含量降低，

　　但粘土含量相对不变。

　　泥石流沉积（图源@The University of Arizona)

　　湿地扇可有较发育

　　植被和河流作用。

　　自扇根到扇缘的沉积特征

　　具有较明显变化，

　　即河流能量降低、

　　河道变浅、碎屑粒径变小、

　　席状沙坝经过渡带变化为

　　远端纵向沙坝等。

　　湿地扇（图源@文献[8]）

　　河流相

　　根据河道分岔弯曲情况，

　　可将河流分为

　　顺直河、曲流河、辫状河和

　　网状河四种。

　　其中曲流河作为

　　最常见最重要的河流类型，

　　是目前研究程度最详细的。

　　曲流河相可划分出

　　河床、堤岸、河漫、

　　牛轭湖4个亚相。

　　其中河床亚相的岩石类型以

　　砂岩为主，其次为砾岩，

　　碎屑粒度是河流相中最粗的。

　　曲流河沉积

　　河流可搬运携带

　　各种粒级沉积物。

　　粉砂和粘土呈悬浮状，

　　易于被带至远处，

　　或漫出堤岸沉积在泛滥平原内。

　　而砾石等粗碎屑物质

　　留在河床底部，

　　形成河道（床）滞留沉积。

　　边滩（点砂坝、曲流砂坝）

　　（point bar）是曲流河中

　　主要的沉积单元，

　　是河床侧向迁移和

　　沉积物侧向加积的结果。

　　（图源@文献[7]）

　　平面上，堤岸亚相发育在

　　河床沉积侧面。

　　垂向上，堤岸沉积常发育在

　　河床沉积上部。

　　与河床沉积相比，

　　其岩石类型简单，粒度较细，

　　发育小型交错层理。

　　天然堤（图源@SlideShare）

　　堤岸亚相可进一步分为

　　天然堤和决口扇微相。

　　天然堤主要由细砂、

　　粉砂和泥岩组成；

　　决口扇沉积主要由

　　细砂和粉砂岩组成，

　　粒度比天然堤沉积物稍粗。

　　决口扇示意图（图源@文献[3] ）

　　河漫亚相位于天然堤外侧，

　　地势低洼平坦，是洪水泛滥期，

　　水流漫溢天然堤后，

　　降低流速导致河流悬浮沉积物

　　大量堆积而成。

　　河漫亚相的3个主要微相

　　河漫滩（floodplain）

　　是河床外侧河谷底部

　　较平坦的部分。

　　洪水期水漫溢出河床，

　　淹没平坦河谷谷底，

　　形成了河漫滩沉积。

　　该沉积以粉砂岩为主，

　　亦有粘土岩沉积。

　　河漫滩形成动画

　　弯曲河流的截弯取直作用

　　使被截掉的弯曲河道废弃，

　　形成牛轭湖。

　　截弯取直作用可有两种情况：

　　“颈项截直”和“冲

　　（串）沟取（截）直”。

　　（图源@文献[1]）

　　牛轭湖主要发育

　　砂岩及粘土岩沉积，

　　砂岩中具交错层理，

　　粘土岩中发育水平层理，

　　其沉积序列取决于

　　河流截直的方式。

　　牛轭湖形成

　　湖泊相

　　湖泊是大陆上地形相对低洼

　　和流水汇集的地区。

　　不仅有大量碎屑物质倾入湖盆，

　　且河道在湖底可以继续延伸，

　　从而改变湖泊砂体分布状况。

　　根据沉积岩颜色、沉积构造、

　　厚度等沉积标志以及

　　洪水面、枯水面、浪基面位置

　　可将湖泊划分为深湖和半深湖、

　　滨浅湖、扩张湖等亚相类型。

　　（图源@文献[1]）

　　深湖和半深湖亚相位于

　　浪基面以下的水体较深部位，

　　为缺氧还原坏境。

　　岩性以灰黑色、

　　深灰色泥页岩为特征，

　　常见油页岩、薄层泥灰岩或

　　白云岩夹层。

　　泥页岩（图源@douglasfossils.com）

　　在长期稳定持续下降、

　　沉积中心与沉降中心

　　吻合的大型湖盆中，

　　深湖亚相沉积厚度大、分布广，

　　面积甚至超过整个湖盆的60%。

　　San Nicandro Fm厚粉质矿床剖面（深湖相）（图源@文献[4]）

　　浅湖沉积位于

　　滨湖亚相内侧至

　　浪基面以上的地带，

　　水体较滨湖区深，

　　基本位于水下，

　　沉积物受波浪和

　　湖流作用的影响较强。

　　（图源@文献[1]）

　　岩石类型以浅灰色、

　　灰绿色粘土岩和粉砂岩为主。

　　层理类型多以水平、

　　波状层理为主，

　　水动力强度较大的浅湖区

　　具小型交错层理。

　　湖相交错层理（图源@Outside The Interzone）

　　滨湖亚相位于湖盆边缘，

　　水位较浅，

　　常接受来自湖岸的粗碎屑物质。

　　其水动力条件复杂，

　　击岸浪和回流的冲刷、

　　淘洗对沉积物的改造作用强烈。

　　地形坡度决定了

　　滨湖沉积宽度，

　　若地形陡，则宽度窄。

　　对于古代湖相沉积来说，

　　很难将其与浅湖亚相完全分开，

　　故经常合称滨一浅湖亚相。

　　（图源@文献[1]）

　　扩张湖是指枯水期湖面与

　　洪水期湖面之间

　　宽缓的沉积地带。

　　扩张湖沉积物主要在

　　气候较干旱的洪水期发生堆积，

　　此时河水能量大，

　　输入大量泥砂沉积物。

　　（图源@Syed Mehdi Bukhari）

　　当湖水收缩至枯水期，

　　扩张期沉积物暴露于地表

　　受暴晒形成泥裂

　　并氧化成红色。

　　因此地层剖面上表现为

　　河流砂砾岩、泥质岩与

　　分布稳定的湖相杂色泥岩、

　　泥灰岩的频繁互层。

　　湖相泥岩与灰岩（图源@文献[5] ）

　　三角洲相

　　三角洲是河流与

　　海洋(湖泊)相互作用的结果。

　　河流、波浪、湖汐对

　　三角洲的形成起控制作用，

　　依据三种作用的相对强度

　　可对三角洲进行三端元分类。

　　三角形三个端元分别代表

　　以河流（河控三角洲）、

　　波浪（浪控三角洲）、

　　潮汐作用（潮控三角洲）

　　为主的三角洲。

　　前者属建设性三角洲，

　　后两者属破坏性三角洲。

　　（图源@文献[1]）

　　一个三角洲可以根据其

　　沉积环境和沉积相特征，

　　划分出三角洲平原、

　　三角洲前缘和前三角洲

　　3个亚相及多个微相。

　　三角洲平原是

　　三角洲的陆上沉积部分，

　　它与河流体系的分界是从

　　河流大量分叉处开始，

　　至海平面以上的广大河口区。

　　勒拿河三角洲（图源@NASA）

　　三角洲平原沉积

　　（delta plain）

　　的亚环境多种多样，

　　以分支流河道为格架，

　　分支流河道的两侧有

　　天然堤、决口扇，

　　而分支流间地区常发育有

　　沼泽、湖泊和分支间湾等。

　　三角洲前缘

　　（delta front）亚相

　　处于海平面以下，

　　呈环带状分布于

　　三角洲平原向海洋一侧边缘，

　　为河流和海水的剧烈交锋带。

　　（图源@scialert.net）

　　三角洲前缘是三角洲

　　最活跃的沉积中心。

　　进一步可划分出

　　水下分支河道、水下天然堤、

　　支流间湾、分支河口沙坝、

　　远沙坝、三角洲前缘席状砂等

　　沉积微相。

　　现代水下分流河道河流类型及划分（图源@文献[5]）

　　前三角洲（prodelta）

　　位于三角洲前缘前方，

　　是河控三角洲体系中

　　分布最广、沉积最厚的地区。

　　沉积物大部分在

　　波基面以下深度范围内形成。

　　（图源@Wiley Online Library）

　　岩性主要由暗灰色粘土和

　　粉砂质粘土组成，

　　常发育水平层理及

　　块状层理，

　　并常见有广盐性的生物化石，

　　如介形虫、瓣鳃类等。

　　前三角洲沉积实例（图源@文献[6]）

　　障壁岛、潟湖、潮坪和河口湾相

　　障壁岛、潟湖、潮坪和

　　河口湾属于海陆过渡相组。

　　障壁岛海滩体系沉积亚环境与

　　无障壁海岸相似，

　　发育临滨、前滨、后滨沙丘以及

　　越过障壁岛的漫冲积坪。

　　障壁岛海滩体系（图源@google.com）

　　障壁岛岩体形态呈

　　与海岸平行的狭长带状。

　　其长度一般

　　几公里至几十公里，

　　宽数百米至数千米，

　　厚数米至数十米，

　　剖面上呈底平顶凸的透镜状。

　　障壁岛（图源@维基百科）

　　潟湖是为海岸所限制、

　　被障壁岛所遮拦的浅水盆地。

　　它以潮道与广海相通或

　　与广海呈半隔绝状态。

　　法国维克海岸潟湖（图源@SIEL）

　　潟湖中波浪作用较弱，

　　其环境相对安静低能，

　　沉积物以细粒陆源物质和

　　化学沉积物质为主。

　　含盐度高于或低于正常海水，

　　这是潟湖环境的一个重要特点。

　　潟湖（图源@eatsleepcruise.com）

　　潮坪多发育在波浪能量低、

　　具明显潮汐周期(大中潮差)的

　　平缓倾斜的海岸地区,

　　或形成于潟湖周缘、

　　河口湾和受潮汐影响的

　　三角洲沉积地区。

　　潮坪沉积的理想层序（图源@文献[1]）

　　一般来说，潮坪由

　　被潮道和潮沟

　　所切割的平原组成，

　　可分为潮上带、

　　潮间带和潮下带。

　　其中构成潮坪的主要部分是

　　潮间带，也称为潮间坪。

　　（图源@image.baidu.com）

　　河口湾发育于

　　潮汐作用强烈的海岸河口地区。

　　当海水大规模入侵，

　　海岸下沉，河流下游河谷

　　沉溺于海平面下，

　　在海岸河口区形成向海扩展的

　　漏斗或喇叭状狭长海湾，即河口湾。

　　河口的四种主要类型

　　海相组沉积相

　　滨岸相根据海岸环境特征，

　　可划分为障壁型和

　　无障壁型两类。

　　无障壁滨岸相的沉积环境是

　　无障壁岛遮挡、

　　海水循环良好的开阔海岸带。

　　进一步按照海岸水动力状况和

　　沉积物类型分为

　　砂质或砾质高能海岸及

　　粉砂淤泥质低能海岸两种类型。

　　高能海岸带（上）（图源@Andrew / CC BY）；低能海岸带（下）（图源@ Brian Spittles / CC BY）

　　浅海陆棚相

　　（shallow sea shelf facies）

　　与滨岸相相邻，

　　位于正常浪基面与陆架

　　（continental shelf）边缘之间，

　　深度一般10-200m，

　　宽度由数公里至百公里。

　　大陆边缘（图源@Britannica）

　　古代陆棚沉积多属

　　水体较浅、海底地形平缓的

　　陆表海沉积，

　　现代陆棚多属陆缘海性质。

　　现代陆棚沉积物主要是

　　粉砂质粘土或粘土质粉砂。

　　非洲东南部海流控制的陆棚沉积（图源@文献[1]）

　　半深海对应大陆坡沉积环境,

　　陆棚边缘坡折带沉积

　　水深一般为90~180m,

　　大陆坡底水深一般为2000m，

　　深者达3700m。

　　半深海相沉积主要由

　　泥质、浮游生物和

　　碎屑三部分沉积物组成,

　　来源主要是陆源物质和

　　海洋浮游生物,

　　其次为冰川和海底火山喷发物。

　　半深海相沉积

　　深海相（abyssal facies ）

　　是海相沉积类型之一。

　　形成于大洋底部，

　　海水深度>2000--3000米。

　　海深相中的主要沉积物是

　　含抱球虫的石灰质软泥、

　　含硅藻和放射虫的

　　硅质软泥、红色软泥等。

　　深海沉积物（图源@smithsonian）

　　参考资料：

　　[1]朱筱敏. 沉积岩石学.第4版[M]. 石油工业出版社, 2008.

　　[2] 赵澄林, 朱筱敏. 沉积岩石学 (第三版)[M]. 石油工业出版社, 2001.

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　　[4] Cosentino D , Giaccio B , Gliozzi E , et al. Lacustrine deposits of the late Piacenzian-Gelasian L'Aquila intermontane basin (central Italy)[M]// Field Trips - GUIDE BOOK, 34th IAS Meeting of Sedimentology, Rome (Italy) September 10-13 2019. 2019.

　　[5]马世忠, 张永清. 应用遥感信息图像研究现代水下分流河道河流类型[J]. 地学前缘, 2012(02):28-35.

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　　[7] Cardenas B T , Mohrig D , Goudge T A , et al. Anatomy of exhumed river-channel belts: Reconstructing bedform- to belt-scale kinematics from the Cretaceous Cedar Mountain Formation, Utah, USA. 2019.

　　[8] Song F , Su N , X Kong, et al. Sedimentary characteristics of humid alluvial fan and its control on hydrocarbon accumulation: A case study on the northern margin of the Junggar Basin, west China[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2019, 187:106729.

　　YouTube、NASA、BBC、GEOLOGY、维基百科、搜狐、百度百科等

　　来源：桔灯勘探