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沉积相

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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海相沉积与湖相沉积的特征及其经济意义摘要:一个地区的沉积层受到该区物理、化学和生物等方面的综合影响,使其具有独特的特征。由于环境和外营力作用有序地变化,沉积物的综合特征也随之发生变化,称为相变。早在 1894 年,德国 相的连续定律”来阐述沉积相在横向上变化与垂向上变化的关系。他指出:垂向上所见到的沉积相序列也可在横向上见到。在连续沉积的情况下,只有那些现在并列出现的相和相区,才能在垂向剖面中互相叠置,而没有间断。这种相序关系使人们在勘探中,可以从垂向上出现的沉积相序列来推断相邻地区横向上的类型和系列,为勘探油气、 煤炭、地下水和其他沉积矿床服务。沉积相的研究,也能推动地貌学、古地理学和沉积学研究的深入。不同的沉积相的经济和工程意义不经相同,近期阅读了一些关于海相沉积和湖相沉积的文章,故本文将叙述一下两者的特征及其对人类的经济意义。关键词:海相沉积;湖相沉积;特征;经济意义1 海相沉积海相沉积指海洋环境下,经海洋动力过程产生的一系列沉积,包括来自陆上的碎屑物,海洋生物骨骼和残骸,火山灰和宇宙尘等。具有海洋环境的一系列岩性特征和生物特征。其特点是颗粒较细而分选好,且在海水温度比大陆温度低而变化小的环境下沉积。海相沉积易产石油,生成的石油十分广泛,一般情况下也最丰富。海相沉积又可细分为:滨海相沉积(水深 0~20 米) ,又称海岸带沉积,位于正常浪基面以上,沉积成分中粘土占 80%。浅海相沉积(水深 20~200 米) ,有的达 500m,主要为陆架环境下陆源型沉积,又分大陆架滩、大陆架盆、递变大陆架、碳酸盐大陆架与礁、蒸发盆等沉积环境,其成分主要为砂、软泥、生物与碳酸盐,沉积结构具有斜层理和冲蚀、生物碎屑等海水剧烈运动的痕迹,以及鲕粒结构和周期性多变的沉积层。半深海相沉积(200~2000 米) ,又称大陆坡沉积,基本以陆源物质沉积终点为界,沉积物为蓝色、红色等暗色软泥及灰质软泥。深海相沉积(水深>2000m) ,主要为抱球虫软泥、红色粘土、硅藻软泥、放射虫软泥,沉积速度仅 1~米/年。海相沉积另一特点是化学沉积比例较大,尤其碳酸盐沉积。相沉积的一般特征(一)岩石类型海相沉积的岩石类型极为丰富,如砾岩、砂岩、粉砂岩、粘土岩、碳酸岩盐等在海相沉积中广为分布,尽管他们在陆相组中都有出现,但其发育特征仍有不同。一般来说,海相组中各类岩石的厚度大、分布广、岩性稳定;碎屑岩的结构成熟度和成分成熟度高、圆度及分选好。(二)沉积构造海相沉积中发育有各种类型的层理、波痕、雨痕、泥裂及其他沉积构造,由于各类沉积构造在判断沉积环境时的多解性,很难确定哪种构造在海相沉积中是最特征的。然而某些构造组合可能在海相沉积或海相沉积的某些部分发育是较为特征的。例如低角度交错层理、槽状印模、滑动及流动构造在海相沉积中发育,而水平层理等在深海盆地中发育,冲洗层理、槽状交错层理、波痕、雨痕、泥烈在滨岸地区发育。(三)自生矿物海绿石是海相沉积中常见的特征自生矿物,常与碎屑岩、颗粒石灰岩共生,纯泥岩中罕见。一般认为它在弱碱性、弱还原、盐度正常的海水中缓慢形成,强氧化、强还原环境和快速沉积作用对其形成不利。海绿石形成的深度范围 20以 30佳;形成所需要的温度一般在15鲕绿石也是海相沉积的特征自生矿物,多形成于温度 20℃的较暖的浅海中,分布局限于水深 60m 以内的热带浅海。自生磷灰石也是海相沉积中常出现的自生矿物,形成深度范围一般在30陆沉积中也可出现自生磷灰石,但是数量少,且主要是由脊椎动物的骨骼组成,故可与海相成因者分开。(四)生物化石不同种类的生物,对水的含盐度的适应能力不同。耐盐度有限的生物称狭盐性生物,属于典型的海相狭盐性生物有:红藻、绿藻、放射虫、球石藻、有孔虫、钙质海绵、珊瑚、腕足类、棘皮类、苔藓类、头足类,以及现代已灭绝的生物,如古杯类,层孔虫、软舌螺、三叶草、笔石等,这些生物化石为海相沉积所持有。海洋中的生物分布与海水的深度有密切关系。海洋中生物按其生活方式分为浮游生物、游泳生物、底栖生物三类。底栖生物的生活范围可从高潮线至深海海底,但以 100m 以上的海底最集中,100海下部分大为减少,半深海至深海底则就更少了。【1】相沉积的经济意义浅海之中生活着极小的动物——“浮游生物” ,每年都有大量的浮游生物死去并且沉到海底。河流又把大量枯萎的植物和淤泥带到海洋,植物和浮游生物混合在一起,然后淤泥和盐分又把它们覆盖起来,于是在海底形成一种沉积物。淤泥沉积物越积越厚。海水加在淤泥上的压力很大,这时候,淤泥沉积物结晶成岩——海相沉积岩后,深埋地下一定深度,就开始生成油气。这一过程不断地进行着。根据这一理论,欧洲、美洲、中东等许多地区,都找到了海洋环境生成的大量石油。 海相盆地含油区的石油产量、储量规模及其丰富程度,在全世界石油分布中占有绝对优势,因此研究海相沉积对寻找石油天然气资源具有重要意义,另外,将陆相沉积与海相沉积对比,也对勘探油气田具有参考意义。【2】2011 年 9 月,中石化勘探南方分公司发现气藏最大埋深 6950 米的大型海相天然气田——元坝气田,正式通过国土资源部的审定,第一期探明天然气地质储量 1592 亿立方米,探明含气面积 155 平方千米,这是截止2011 年为止国内埋藏最深的海相大气田。 【3】2 湖相沉积湖相沉积,形成于湖泊中,具有湖泊环境下原生沉积特征的沉积物。决定湖相沉积特征的主要因素是气候,通过雨量、蒸发量、温度控制风化作用的性质以及汇水区的土壤与植被的性质。此外,进入湖盆的碎屑物数量、类型也取决于河流流量的季节性变化。湖相沉积分为两个基本类型:①碎屑湖相沉积。1932 年特温霍费尔(出湖泊中碎屑沉积物的标准图式,从湖盆边缘向湖心依次为湖滨砾外带、砂带、砂质泥灰质内带、中心部分的泥带。这与湖水能量从湖岸向湖心逐渐减小相一致。因湖水主要是静水环境,扰动不大,且湖中富含各种水生生物,故碎屑湖相沉积常具有下述特征:薄而均匀的水平层理,包括纹层状层理、交错层理、递变层理、薄互层层理和扩散层理等,有时也具有波痕层理;深浅相间的颜色,是漂浮生物和沉积碎屑物含量季节性变化的结果,夏季沉积颜色较深,冬季较浅;富含有机质,特别是在湖的中心,长期淹没于水下,处于还原状态,沉积物一般呈较深的灰蓝色和蓝色,多锈斑和生物残骸,有的地方还有较多的泥炭分布。此外,在河流注入湖盆的地方,发育入湖三角洲,沉积物呈三角洲相;②化学湖相沉积。由干燥气候环境下,注入湖水中的盐分因化学作用和生物作用而沉淀形成。按盐分性质分成 3 类:碳酸盐湖和苏打盐湖,为淡水湖向咸水湖的过渡性形态;硫酸盐湖,也称苦湖;氯化物湖,即咸湖。化学湖相沉积特征是水平层理,不具交错层,常成为有价值的盐类矿床。究湖相沉积意义现代陆地上发育着许多大小和类型不同的湖泊,是研究古代湖相沉积的最好借鉴。在地质历史记录中,中、新生代有不少湖相沉积的分布,中、新生代湖泊是中国主要的油气聚集场所。湖泊沉积物具有重要的经济价值,除了富含油气资源外,也是油页岩、蒸发矿物以及铁矿的沉积场所。以美国大盐湖为例,它涉及到犹他州、科罗拉多州与怀俄明州的古湖泊,湖泊的时代是始新世早期,约 45百万年。当时该地区是一个封闭的内陆盆地,所有流入湖泊里的水都没有什么别的出口。这对于研究水与岩石之间的作用是很有利的,我们研究了所有类型的水(包括雨水、河水、热泉水和湖水等)。由于该地区含有一些碳氢化合物,还有规模较大的油页岩与含有机质丰富的岩石共生,所以具有很重要的经济意义。中国的青海湖或许也有相同的价值所在,需要学者进一步探讨。 【2】3 湖相沉积与海相沉积的区别(1)沉积规模的差异:海相沉积的规模大,同一个相带分布范围一般都很大,例如奥陶纪的海相沉积分布在华北,其可对比性要比当地后来形成的湖相沉积地层大得多。(2)湖相沉积以碎屑岩为主,碳酸盐岩沉积不到 1%,而海相地层中碳酸盐岩的比例较大。在我国华北地区广泛发育浅海碳酸盐岩沉积,范围可达几十万平方千米。湖相沉积的规模小,相带分布范围窄,湖盆面积大者万余平方千米,小者不足数百平方千米。 【4】(3)海相碎屑岩的成分较单一,结构较简单,以分选好的石英砂岩为主。而湖相碎屑岩的成分复杂,结构差异大,既有分选好的石英砂岩,又有分选差的长石砂岩或岩屑砂岩。(4)海相沉积受全球海平面变化影响,即海相沉积全球具有可对比性。湖泊沉积不受全球海平面变化的影响,而受构造、气候、物源供给的控制,地层仅在湖盆内可以对比,与其他湖盆的可对比性很差。 【5】参考文献【1】朱筱敏 沉积岩石学 石油工业出版社 【2】相沉积:从油页岩到蒸岩【3】郎鸿儒 浙江第四纪泥质海相沉积层的形成和鉴别标志 浙江地质【4】刘焕杰 海相成煤论进展 沉积学报【5】贾承造等 中国海相盆地的形成与演化 科学通报
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