含油气盆地沉积学 沉积相部分的重点.doc

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第二部分碎屑岩沉积学与沉积相•碎屑岩岩石学•沙漠•冲积扇与扇三角洲体系•河流体系•三角洲体系第一章碎屑岩岩石学一、碎屑岩的分类、组成及结构：四大组成、砂岩结构与胶结类型碎屑岩的组成1、碎屑颗粒(ClasticGrain)：包括各种矿物颗粒和岩屑，如长石、石英、云母、重矿物颗粒、岩屑等。2、基质（Matrix)：与碎屑颗粒同时形成的细粒成分，<2µm，通常为粘土与粉砂。3、胶结物(Comment)：碎屑颗粒沉积后，从水介质中沉淀的矿物，对碎屑颗粒起粘结作用，如方解石、二氧化硅等。4、孔隙(Pore)：岩石中未被固体物质占据的部分。砂岩的结构成分成熟度（MaturityofComposition)：组成砂岩的矿物接近最终稳定组分的程度。最终稳定矿物：轻矿物—石英、高岭石重矿物—锆石、电气石、金红石常用指标：石英+燧石/长石+岩屑单晶石英/多晶石英锆石+电气石+金红石/总重矿物结构成熟度（MaturityofTexture）：砂岩在沉积过程中接近无杂基、分选与磨圆极好的程度。 胶结类型：基底式胶结：基质含量多，颗粒呈漂浮状(A)孔隙式胶结：颗粒为点接触，胶结物充填在孔隙中(B)接触式胶结：胶结物仅分布于孔隙接触处(C)镶嵌式胶结：颗粒呈凹凸接触和缝合线状接触，胶结物充填在孔隙中(D)胶结结构非晶质—微晶质结构：为均质体或具有微弱光性(A)结晶粒状结构：等轴粒状晶体(B)丛生结构—栉壳状结构：胶结物垂直颗粒表面生长，当晶体呈柱状时，呈栉壳状结构(C)嵌晶结构：胶结物晶体较大，包围碎屑颗粒(D)加大边：胶结物围绕碎屑颗粒共轴生长，形成光性一致的胶结物(E)二、砂岩分类：基质>15%，杂砂岩；基质<15%，用长石、石英、岩屑相对含量做三角图。三、其它碎屑岩：泥岩、砾岩、火山碎屑岩Ø冲积扇体系：干旱型与潮湿型 类型指标干旱型冲积扇潮湿型冲积扇规模较小较大沉积坡度陡缓沉积作用碎屑流阵发性水流碎屑流一、沉积物分区：扇根、扇中、扇端1、平面上（Inplaneview）远离物源方向，冲积扇可以划分为扇根、扇中与扇端。扇根(FanheadorUpperfan)：泥石流沉积物，基质支撑的混杂堆积，快状构造（副砾岩）；主水道沉积物，砂砾岩，砾石呈叠瓦状排列，发育不明显的交错层理、平行层理和递变层理；筛析沉积物，砂砾岩，其粒度具双峰分布。扇中（Midfan）：辫状水道沉积物，砂砾岩，发育叠瓦状构造和不明显的递变层理、交错层理；局部片流沉积物，平行层理含砾砂岩、粉砂岩，呈透镜状。扇端（Lowerfan）：水道不发育，以片流活动为主，发育平行层理砂岩、粉砂岩，与泛滥平原或湖泊沉积物呈指状交互。2、剖面上（Inprofile）冲积扇在发育过程中，由于沉积速率、盆地沉降速率的变化，使冲积扇体发生进积、退积或侧向移动。进积扇（Progradingfan）： 呈反旋回序列，即扇根叠置在扇中之上，扇中叠置在扇端之上。退积扇（RetrogradingFan）：呈正旋回序列，即扇端叠置在扇中之上，扇中叠置在扇根之上。加积扇（AggradingFan）：旋回性不明，反映物源供给和盆地沉降之间处于平衡状态。二、沉积作用：泥石流、阵发性水流、片流1、泥石流（Mudflow）：塑性流体—砾石等粗碎屑颗粒漂浮在基质（泥）中。泥石流主要发育在扇根和干旱型冲积扇中。2、阵发性水流（FlashStream）水道（Channelflow）：辫状水道，向下切割较深，主要发育在冲积扇的中上部。片流（Sheetflood）：非限制性流体，在水道的末端活动。筛析作用（Sievedeposition）：当洪水流经高渗透砾石区时，水流速度迅速降低，沙质颗粒堆积在砾石的缝隙中。三、沉积特征：粗、分选、磨园差、缺化石冲积扇的识别1、沉积物（Sediments）：粗，分选、磨圆极差，以砾石为主，有少量的砂、粉砂，缺少化石，富含云母等不稳定矿物，有时发育副砾岩。2、沉积构造（Structure）：基质支撑，快状构造为主，发育不明显的交错层理、平行层理和递变层理，粒度具双峰分布。 3、位置（Position）：冲积扇往往发育于不稳定构造环境，山前斜坡带。Ø河流体系：辫状河与曲流河（水动力特征）曲流河沉积序列（点砂坝）、亚环境一、辫状河道：河流上游，河道不稳定辫状河道（BraidedStream）：分布于上游河段，河道不稳定，平面形态呈辫状，水流变化大，沉积物呈底负载搬运，所以又称为“底负载型河道”。※砂坝：纵向砂坝、横向砂坝、斜向砂坝纵向沙坝（Longitudinalbars）：平行水流方向展布，呈长条形，主要分布于砾石质辫状河道中，沙坝主要由平行层理、底角度板状交错层理砂砾岩构成。横向沙坝（Transversebar）：垂直水流方向，呈舌状，通常发育在沙质辫状河道中，沙坝内发育高角度板状交错层理砂砾岩。斜向沙坝（Diagonalbar）：与水流方向斜交，断面呈三角形，沙坝内发育平行层理、底角度板状交错层理砾岩。点沙坝（PointBar）：分布于河道边缘，主要见于蛇曲河道中。※正旋回：大型交错、平行或不明显层理，沉积物粗、分选、磨园差沉积物特征沉积物较粗，分选、磨圆较差，以砾石和粗沙为主；砾石发育块状、槽状和面状交错层理，砾石呈叠瓦状排列，向上游方向倾斜；沙质发育槽状、面状、波状交错层理和平行层理，局部发育冲刷—充填构造。二、曲流河道：河流中下游，河道稳定曲流河道（MeanderingStream）：分布于中下游河段，河道稳定，较弯曲，水流稳定，沉积物呈底负载和悬浮负载搬运，又呈“混合负载型河道”。☻水动力特征：螺旋状水流与辫状河道相反，曲流河道较稳定，河道内水流也较稳定，关于曲流河道内水流样式的研究成果较成熟。螺旋状环流（Helicalflow）是曲流河道内典型的水流样式。在蛇曲河道，由于受惯性影响，主流线向凹岸偏移，水流产生一个与凹岸垂直的流体分量，使凹岸水面升高，并侵蚀凹岸；同时，形成指向凸岸的底流。上述表流和底流构成一环流，并与纵向水流叠加，共同形成向下游方向移动的螺旋状环流。由于受摩擦力的影响，底流向凸岸流动过程中，流速降低，搬运能力下降，把沉积物搬运到下一个凸岸堆积下来。 ☻亚环境：河道、河道两侧、泛滥平原河道（Singlechannel）：较弯曲，剖面上不对称：凹岸(ConcaveBank)较陡，凸岸（ConvexBank）较缓。点沙坝（Pointbar）：又呈曲流沙坝或沿岸沙坝，沿曲流河道的凸岸分布。天然堤（Naturallevee）：分布于河道两侧，是曲流河内最高的地貌单元。决口扇（Crevassesplay）：沿天然堤分布扇形体。洪泛盆地（Floodplain）：河道间宽广的低地。☻沉积特征：泥包砂点砂坝：表现为典型的正旋回序列，自下而上依次为：底部滞留沉积→大型槽状交错层理、槽状交错层理中细砂岩、局部夹平行层理细砂岩→小型槽状交错层理细砂岩→波状交错层理粉砂岩及水平纹理→块状层理泥岩 Ø扇三角洲体系：发育位置、沉积特征、相构成一、发育位置：扇三角洲通常发育在盆地陡坡带或同沉积边界断裂的下降盘；二、沉积特征：扇三角洲平原，水上部分（冲积扇）→扇三角洲前缘，前缘水道与河口坝砂与泥岩互层→前扇三角洲，泥岩夹薄层砂岩三、识别标志：盆地陡坡带，砂岩与深水泥岩互层，重力流沉积发育A扇三角洲通常发育在盆地陡坡带或同沉积边界断裂的下降盘；B扇三角洲一般沿沉积盆地的短轴方向生长（即垂直盆地的长轴方向）；C重力流沉积较为普遍，近物源发育碎屑流沉积，洪水浊流和滑塌重力流沉积靠近盆地内部；D扇三角洲沉积物通常较粗，分选、磨圆较差；F扇三角洲沉积物可以直接与深水泥岩和烃源岩相接。G砂岩与深水泥岩互层Ø三角洲体系一、亚环境☻三角洲平原：分支流河道、天然堤、沼泽、分支流间湾☻三角洲前缘：河口坝、远河口坝、席状砂、水下分支流河道☻前三角洲：泥岩夹薄层砂课本p1801三角洲平原亚相：水面以上至分流河口。相当于河流相在三角洲上的延续。包括：分流河道、天然堤、决口扇、沼泽。2三角洲前缘亚相：海（湖）平面以下，浪基面以上，三角洲沉积的主体地带。包括：水下分流河道、水下天然堤、分流间湾、分流河口砂坝、远砂坝、席状砂（1）水下分流河道水下，向前逐渐变浅消失具河道沉积特征。但 较平原的分流河道沉积物细，可有复杂水流形成的不规则小型交错层理。湖泊泥岩顶部常具有冲刷，变形发育。砂体周围是水下沉积的泥岩、粉砂岩。（2）水下天然堤微相天然堤的水下延伸。沉积物：极细砂、粉砂，少有粘土构造：小型流水层理、流水与波浪共同形成的复杂交错层理，变形构造发育，无陆上暴露构造。生物：含水下生物化石。（3）分流间湾分流河道之间水体受限所形成的海（湖）湾。较静水。沉积物：泥，含洪水期泛滥沉积的粉细砂薄层。构造：水平层理为主。生物化石：广盐度生物。垂向上：发育在前三角洲泥岩或三角洲前缘砂体之上。（4）分流河口砂坝微相河口处，新月型、朵状、条状等。三角洲最主要的砂体类型。沉积物：中厚层--厚层砂、粉砂。因底形不稳，生物少。结构：分选较好构造：（向河口）槽状交错层理、砂纹层理；向海）浪成砂纹层理（5）远砂坝微相河口砂坝前方靠海的部分，水体较深，近浪基面。沉积物：粉砂，含细砂、粘土。构造：韵律层理、波状层理、浪成交错层理、生物扰动构造、变形层理。向层序：前三角洲泥质沉积之上，口砂坝沉积之下。（6）三角洲前缘席状砂河口砂坝受波浪、沿岸流的改造，围绕三角洲前缘呈席状、带状展布。沉积物：分选很好的砂。构造：浪成交错层理、低角度交错层理二、河控三角洲沉积序列：反旋回河口坝：垂向上表现为一反旋回序列，自下而上水平纹理泥岩与粉砂岩→波状交错层理砂岩→交错层理与平行层理砂岩，顶部被粉沙和泥覆盖，其中同生变形构造和重力断层较发育。Ø断陷湖泊沉积体系分布模式：陡坡带（扇三角洲）、缓坡带（三角洲）、沉积中心（重力流）断陷湖盆分3带：陡坡带，扇三角洲砂体、重力流砂体与深水泥岩；中央带，深水沉积，黑色、深灰色泥岩、油页岩与浊积砂岩；缓坡带，浅水泥岩、浅滩沙坝与三角洲砂体。 第二章海相碎屑体系Ø滨岸碎屑岩体系：类型，地貌、水动力特征（浪控海岸与潮控海岸的区别）一、浪控海岸：海岸沙丘→沙滩（后滨、海滩脊、前滨）→临滨（上临滨、下临滨）障壁坝：海岸沙丘、沙滩、临滨泻湖：通过潮道与浅海沟通海岸沙丘（Coastaldunes）：被风改造的水上沙滩，发育风成交错层理。沙滩（Beach）：后滨（Bachshore），海滩上部，位于平均高潮面之上，海滩脊（beachridge）为前滨与后滨的分界线；前滨（Foreshore），位于平均高潮面与平均低潮面之间，发育海滩冲洗交错层理；海滩脊（Beachridge），向陆地倾斜，平行海岸分布；海沼沙岭（Cheneir），孤立的海滩脊，周围为泥坪。临滨（Nearshore）：位于平均低潮面与平均浪基面之间，上临滨（Uppernearshore）发育大型交错层理中细砂岩；下临滨（Lowernearshore）发育水平纹理粉砂岩，生物扰动构造发育。障壁岛（BarrierIsland）：平行海岸的长形砂体，与陆地之间以泻湖相隔，之上发育沙丘、海滩与临滨。泻湖（Lagoon）：位于陆地与障壁岛之间的半封闭水体。潮道（TidalInlet）：切割障壁岛的潮汐水道。潮汐三角洲（Tidaldelta）：潮道两侧的扇形砂体，位于泻湖一侧的为涨潮三角洲（Flooddelta）；位于开阔浅海一侧的为退潮三角洲（Ebbdelta）。冲越扇（WashoverFan）：发育在泻湖一侧的扇形沉积体，由台风（hurricane）形成。滨海平原（StrandPlain）：一系列平行的海滩脊。二、潮控海岸：潮上带、潮间带、潮下带潮上带：位于平均高潮面之上，发育纹层状泥、沼泽，生物扰动和直根发育。潮间带：亦称潮坪，位于平均高潮面与平均低潮面之间。高潮面（High-tideflat），又称泥坪，仅大潮才被淹没；中潮坪（Middleflat），混合坪，间歇性淹没，发育复合层理；低潮坪（Lowflat），又称沙坪，大部分时间位于水下，发育潮汐水道砂岩。潮下带：位于平均低潮面与浪基面之间，发育大型交错层理砂岩与双向交错层理砂岩。总之，从潮上带到潮下带，水由浅变深，水动力由弱变强，沉积物粒度由细变粗。 Ø浅海碎屑岩体系：海平面变化、残留沉积、现代沉积（风暴）残留沉积物（Relicsediment）：更新世海侵前，在其它环境中形成的沉积物，其沉积特点与现代浅海环境不匹配。如古代的沙滩、障壁岛等，由于海侵而被淹没于现代浅海之下，在海底保存为沙山（sandmassifs）和沙脊（sandridges）。现代沉积物（Modernsediment）：在现代浅海环境中形成的沉积物，可以由潮汐、风暴、密度流、生物等作用形成，如浅海泥岩、自生矿物、生物碎片等。风暴砂岩（stormsand）是现代浅海中最典型的沉积物，主要为丘状交错层理与递变层理砂岩，底部发育冲刷面、泥质碎片与生物贝壳。浅海泥或陆架泥（shelfmud）是现代浅海中分布最广的现代沉积物，其中海相化石、生物扰动构造发育。 Ø半深海—深海体系：包马序列、海底扇一、包马序列：二、海底扇：海底扇：可分为扇根、扇中与扇端，其上发育水道、重力流与重力滑塌，与深海泥岩互层或含深水化石，通常发育两种类型的海底扇：砂质扇与泥质扇。沉积物分布：从扇根到扇端为滑塌沉积物→碎屑流沉积物→液化流、颗粒流沉积物→近端浊流（高密度浊流）→末梢浊积岩（低密度浊流） 第三章碳酸盐岩岩石学与沉积体系Ø碳酸盐岩沉积学与沉积体系：一、碳酸盐岩岩石学：颗粒组成、岩石命名☻颗粒组成：五类生物碎屑、内碎屑、鲕粒、团粒和藻粒生物碎屑（Bioclast）：不同程度搬运与磨蚀的生物硬体（壳体）。自形：具有生物的总体形态特征；半自形：保存有生物的特殊形态；沙砾级他形：壳体破碎强烈，但可鉴定出大门类；粉沙级他形：壳体破碎强烈，难以识别生物门类。内碎屑（Intraclast）：不同程搬运和磨蚀的盆内沉积的碳酸盐岩沉积物颗粒。砾屑：>2mm，竹叶状，波浪与风暴成因砂屑：2~0.05mm粉屑：0.05~0.005mm，低能环境泥屑：<0.005mm，与泥晶基质不易区分鲕粒（Ooid）核心：生物碎屑、石英、长石等同心层：方解石、文石真鲕：同心层多，且其厚度大于核心半径薄皮鲕：同心层厚度小于核心半径复鲕：包含两个以上的小鲕粒的复合鲕负鲕：无核鲕假鲕：外形与鲕粒相似，但无同心层和核心放射状鲕：具放射状结构鲕粒成因：核心扰动è进入表层海水（饱和CaCO3）è核心表面发生沉淀，形成同心层è再沉入海底è再进入表层海水，形成同心层。团粒（Pellet）<0.02mm，球形或卵形，粪团粒，藻团粒，低能环境藻粒（AlgalGrain）与藻类有成因联系的碳酸盐岩颗粒核形石（Oconlite）：核心+藻菌类形成的同心层凝块石（Clot）：藻凝聚的颗粒 ☻岩石命名：颗粒>50%：泥晶（亮晶）+颗粒名+灰岩25-50%：颗粒名+泥晶（亮晶）+灰岩5-25%：含颗粒名+泥晶（亮晶）+灰岩<5%：泥晶灰岩或结晶灰岩☻白云岩成因1、咸水白云岩成因薄层状形成条件：高盐度，高Mg/Ca比，高温，如潮上带萨布哈（Sebkha）①毛细管浓缩潮上带蒸发è海水向上运移è温度、盐度升高，文石、石膏沉淀èCa2+被消耗，Mg2+浓度升高è白云石沉淀②渗透回流蒸发è表层海水浓缩，密度增加，沿斜坡下沉è较轻的底层水上浮，接受蒸发浓缩è上述过程反复进行，导致泻湖盐度生高，石膏沉淀èCa2+被消耗，Mg2+浓度升高并发生白云石沉淀。2、混合水白云岩（doragdolomitization）成因①同生期混合：泻湖内，高MG/Ca比的淡水与湖底沉积物作用，发生白云岩化；②准同生期：沉积物上升脱离海水，直接受大气降水的影响，孔隙中残留海水与淡水混合，发生白云岩化；③后生—成岩作用：在海水—淡水的混合带内，发生白云岩化，交代白云岩。3、典型白云岩同生白云岩：潮上带、泻湖藻白云岩：震旦系叠层石成岩白云岩：与灰岩呈过度关系后生白云岩：与断层、褶皱有关 二、碳酸盐台地亚环境☻潮上带：沼泽（潮湿气候）、萨布哈（干旱气候）☻潮间带：潮间坪（藻席）、潮道、天然堤、塘、沙滩脊。☻潮下带：泥质砂沉积（高能陆架）、灰泥沉积（低能陆架）。台地边缘沉积—滩、礁：☻滩—鲕粒滩与非鲕粒滩；☻礁—后礁、礁核、前礁1、潮上带（Supratidalzone）：位于平均高潮面之上。宽窄差异大，如Bahamas台地，较缓，宽几公里；Shark湾，较窄。在潮湿气候带，发育藻—红树林沼泽，常见鸟眼构造（birdeye）、根痕和倒“V”形构造（tepees）；在干旱气候带，发育蒸发岩，常见混合白云岩化（doragdolomitization）。2、潮间带（Intertidalzone）：潮间坪（intertidalflat）、潮道（tidalchannel）、天然堤（levee）、塘（pond）、沙滩脊（beachridge）。潮间坪（Intertidalflat）：藻席（algalmats）、球粒灰泥（pelletallimemud），生物扰动（bioturbation）和植根（rootofmangrove）发育。潮道（Tidalchannel）：底捕侵蚀面上发育贝壳（shells）和内碎屑（intraclasts），向上为球粒（pellets）。天然堤（Levee）：位于平均高潮面之上30CM左右，发育纹层状球粒，常见鸟眼构造。塘（Pond）：被天然堤包围，其内发育盐水和细粒沉积物。3、潮下带（subtidal）：沙滩脊（Beachridges）：沿天然堤外侧分布，沉积纹层状球粒和交错层理沙屑。4、陆架（shelves），在高能陆架（窄，无障壁），发育灰泥质沙沉积；在低能陆架（宽、有障壁）发育灰泥沉积。5、台地边缘（Platformmargin）：①滩：鲕粒滩（ooidbeach）和非鲕粒滩（non-ooliticgrainbeach），非鲕粒包括内碎屑（intraclast），生物碎屑（bioclast）、球粒（pellet）和藻粒（algal）。②礁（Reefs）：前礁（forereef）、礁前（reeffront）礁坪（reefflat）和后礁（backreef）。前礁（Forereef）：倒石锥（talus），同生角砾岩（碎块灰岩、漂砾灰岩）礁核（reefcore）：礁前（Frontreef）：造礁生物，粘结岩（Boundstone）与障积岩（Bafflestone）；礁顶（Crest）：结壳灰岩；礁坪（reefflat）：碎块灰岩。后礁（backreef）：灰泥夹滞积灰岩