沉積相的成因標志綜述

李振

【摘 要】沉積環(huán)境是一個發(fā)生沉積作用的、具有獨特的物理化學和生物特征的地貌單元，并以此與相鄰的地區(qū)相區(qū)別。沉積相一般被理解為沉積環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)，即沉積環(huán)境中所有的原生沉積特征的總和，包括巖石、古生物和巖石地球化學等特征。判別沉積相涉及許多方面的知識。沉積相分析是對具有指示環(huán)境意義的成因標志進行綜合分析，然后與沉積環(huán)境模式進行比較，從而恢復古代沉積環(huán)境的方法。沉積相成因標志是指具有成因意義、能反映其形成條件的各種標志。這些特征一般都是沉積巖的原始特征，其中包括沉積巖的顏色、類型、結構和構造、新生礦物和巖石、沉積地球化學和同位素地球化學、生物化石和古生態(tài)、接觸關系、沉積序列以及沉積巖體的形態(tài)分布等，概括起來可歸屬為物理的、化學的和生物的三方面標志。

【關鍵詞】沉積環(huán)境；沉積相；成因標志

中圖分類號： P618.13 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）12-0216-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.101

沉積相成因標志是指具有成因意義、能反映其形成條件的各種標志。這些特征一般都是沉積巖的原始特征，其中包括沉積巖的顏色、類型、結構和構造、新生礦物和巖石、沉積地球化學和同位素地球化學、生物化石和古生態(tài)、接觸關系、沉積序列以及沉積巖體的形態(tài)分布等，概括起來可歸屬為物理的、化學的和生物的三方面標志。

沉積相的判別標志主要有以下幾種標志：沉積構造標志；巖石結構和粒度標志；巖礦成分和地球化學標志；生物標志及古河流的判別標志。分述如下：

1 沉積構造標志

沉積構造是沉積物中最常見的宏觀特征之一，是由沉積物的成分、結構、顏色的不均一性而形成的巖石宏觀特征。根據(jù)其形成時間可劃分為原生沉積構造和次生沉積構造。

原生沉積構造是指在沉積物沉積時或者沉積后不久，即在其固結以前所形成的構造。它保存了能反映有關沉積時期的沉積介質(zhì)性質(zhì)和能量條件等方面的信息。原生沉積構造是劃分沉積相、判別沉積環(huán)境的重要標志。

次生沉積構造是指在沉積物壓實或成巖過程中形成的的沉積構造，它可以反映成巖環(huán)境。

根據(jù)沉積構造的成因性質(zhì)可分為三類：物理成因的沉積構造；化學成因的沉積構造；生物成因的沉積構造。

1.1 物理成因的沉積構造

物理成因的沉積構造包括流動構造、準同生變形構造和暴露構造

1.1.1 流動構造

流動構造是最重要和最常見的沉積構造，是指沉積物在搬運和沉積過程中由于介質(zhì)的流動在沉積物表面及內(nèi)部形成的各種構造現(xiàn)象。它包括層面構造、層理構造、再作用面構造。

（1）層面構造是保存在沉積巖層面（頂面或底面）上的各種特征，主要有波痕、細流痕、剝離線理、沖刷痕、壓刻痕。

（2）層理構造是沉積物的最重要的特征之一，它是沉積物的成分、顏色、粒度在垂直于沉積物表面的方向上顯示出來的特征。它包括紋層、單層、層組。層理的構造類型：根據(jù)層理的形態(tài)和成因類型，包括成分、內(nèi)部構造、紋理與單層的形態(tài)等將層理的構造劃分為交錯層理、爬升波痕層理、遞變層理、平行層理、水平層理、均勻?qū)永怼⒚}狀、波狀、透鏡狀層理、砂泥互層水平層理、韻律層理。

（3）再作用構造是指交錯層理中某些層組內(nèi)的一種沖蝕成因的局部性傾斜面。主要出現(xiàn)在流水成因的交錯層理內(nèi)，表現(xiàn)為分隔交錯層系的傾斜面，在此面的上、下相鄰的前積紋層具有相同的傾向。再作用面的傾向與前積紋層相同，但傾角較小，且一般較平滑。常見于潮汐和河流環(huán)境中。

1.1.2 準同生變形構造

準同生變形構造指沉積物在沉積之后到固結成巖之前（即沉積物還處于塑性狀態(tài)時）受局部物理作用而發(fā)生不同程度變形的構造。它包括負載構造、球枕狀構造、包卷構造、滑塌構造、砂巖巖墻和巖床、碟狀構造。

1.1.3 暴露構造

暴露構造是指沉積的沉積物表面間歇性地暴露于大氣中所形成的沉積構造，主要包括干裂、雨痕、冰雹痕。

1.2 化學成因的沉積構造

化學成因的沉積構造是指沉積時期和沉積期后由結晶、溶解、沉淀等化學作用在沉積物中所形成的沉積物構造，大多數(shù)是在沉積物壓實和成巖過程中生成的，屬于次生沉積構造。常見的有晶體印痕、假晶、鳥眼構造、帳篷構造等。

1.2.1 晶體印痕與假晶

在適宜條件下，鹽類礦物的晶體可以在松軟的沉積物表面上結晶生長，如果這些晶體后來因溶解而消失，就留下了具有晶體形態(tài)的特征印痕。這種印痕經(jīng)沉積物充填后，就形成晶體假象即假晶。

1.2.2 鳥眼構造

在泥晶、粉晶白云巖或灰?guī)r中，常見有直徑1-3mm，多平行層理排列，似鳥眼狀、被方解石或石膏等礦物充填或未充填的構造稱為鳥眼構造。

1.2.3 帳篷構造

是一種碳酸鹽潮坪環(huán)境形成的脊型背斜構造。

1.3 生物成因的沉積構造

生物成因的沉積構造是指由生物活動或生長在沉積物表面或內(nèi)部遺留下來的各種痕跡，包括生物遺跡構造、生物生長構造、植物根痕跡等。

1.3.1 生物遺跡構造

生物遺跡構造是指生物生活期間因運動、居住、覓食、攝食等功能行為而在沉積物中遺留下來的痕跡，又稱遺跡化石，包括足跡、爬跡、停息跡、潛穴、鉆孔等。

1.3.2 生物生長構造

有生物本身的生長和捕獲沉積物所產(chǎn)生的一種具有層理的生物沉積構造。一般來說這種構造與藻類的生長有關。

1.3.3 生物擾動構造

是指生物在沉積物中活動，使原生沉積構造遭到破壞或變形而產(chǎn)生的構造。

1.3.4 植物根跡

當植物死亡后，它們的根遺留在沉積物中成為植物根跡。

2 巖石結構和粒度標志

2.1 巖石結構標志

碎屑巖的結構包括碎屑顆粒的特點（粒度、形狀及顆粒表面結構）、填隙物（包括雜基和膠結物）特征以及碎屑顆粒與填隙物之間的關系（即膠結和支撐類型）。

2.1.1 碎屑顆粒特征

碎屑顆粒特征包括圓度、球度、粒度、分選性以及顆粒的表面結構。

圓度是指碎屑顆粒的原始棱角被磨圓的程度。圓度取決于粒度的大小、物理性質(zhì)及磨蝕歷史。

球度是指顆粒近于球體的程度。球度與顆粒本身的性質(zhì)有關。

顆粒表面結構是顆粒表面的形態(tài)特征。主要觀察表面的磨光程度及表面刻蝕痕跡。

2.1.2 填隙物特征

填隙物包括雜基和膠結物。由于成因不同，因此在結構上也表現(xiàn)出各自的特點。雜基是碎屑巖中與粗碎屑巖一起沉積下來的細粒填隙組分，他們是機械沉積產(chǎn)物，不是化學沉淀組分。

2.1.3 膠結類型和支撐結構

在碎屑巖中，膠結物與碎屑顆粒的接觸關系稱為膠結類型。膠結類型包括基底式膠結、孔隙膠結、接觸膠結和鑲嵌膠結。

支撐結構可分為雜基支撐結構和顆粒支撐結構。

2.2 粒度的分布特征

粒度的分布特征可反映沉積介質(zhì)的流體力學性質(zhì)和能量，故是判別沉積環(huán)境及水動力條件的一個重要物理標志。

3 巖礦成分和地球化學標志

3.1 巖礦成分標志

巖礦成分包括陸源碎屑成分、自生礦物和特殊巖石類型。

3.1.1 陸源碎屑成分

根據(jù)碎屑成分和礦物標型特征可以研究沉積物來源方向及物源區(qū)巖石類型。陸源碎屑成分主要包括巖屑及各種輕重礦物。它們是巖層物理風化和化學分解作用的殘余物，同時也是分析物源區(qū)巖石類型的直接證據(jù)。

3.1.2 自生礦物和特殊巖石類型

自生礦物是指沉積或同生期形成的原生礦物，可以用來說明沉積時期水體介質(zhì)的物理、化學條件及特殊環(huán)境類型。

3.2 地球化學標志

地球化學主要包括元素地球化學和穩(wěn)定元素同位素地球化學兩個方面。

3.2.1 元素地球化學

沉積巖中的元素含量取決于陸源區(qū)性質(zhì)、古氣候、風化程度、沉積環(huán)境、沉積巖的成分、生物作用、成巖作用、后生作用等。因此，可以對再造古地理環(huán)境提供信息。元素地球化學在劃分海陸交互相地層、分析物源區(qū)巖石成分，恢復沉積區(qū)古氣候條件、確定沉積水介質(zhì)地球化學環(huán)境及劃分地球化學相等方面有很好的作用。

3.2.2 穩(wěn)定元素同位素地球化學

穩(wěn)定元素同位素地球化學是通過元素同位素相對豐度在地球中的相對穩(wěn)定性來分析古環(huán)境的方法。

4 判別沉積環(huán)境的生物標志

生物化石不僅可以鑒定地層的地質(zhì)年代，而且是進行沉積環(huán)境分析的重要標志。因此，利用地層中生物化石的組合面貌和生態(tài)特征可以分析其沉積環(huán)境，主要包括鹽度、古水深、底層性質(zhì)、海水濁度等。

4.1 生物對鹽度的指示

各種生物對鹽度的適應能力是不同的，有的生物對生活環(huán)境的鹽度要求嚴格，鹽度稍微改變，生物就會死亡，這種生物稱為狹鹽度生物。狹鹽度生物是判別水體鹽度、區(qū)別海洋和非海洋環(huán)境的可靠標志。

4.2 生物對水體深度的指示

隨著水體的深度變化，生物群落不同，因此，通過生物化石的組合，可區(qū)別不同深度的環(huán)境。

4.3 生物對底質(zhì)的指示

沉積環(huán)境底質(zhì)的堅硬程度可以通過研究底棲生物是固著還是移動的生活方式加以判別。

4.4 生物對海底濁度的指示

通過研究底棲生物的攝氏類型，可以幫助確定是清水還是濁水。

5 古水流的判別標志

古水流是指沉積時期的水流體系，古水流體系的分析研究是識別沉積環(huán)境和古地理重建的重要內(nèi)容和有效手段之一，它有助于確定古盆地的邊緣和物源區(qū)的位置、古岸線的方向、盆地沉積物充填的布局、古斜坡方向以及砂巖體的形態(tài)和延伸方向。保存于沉積巖中的許多流動構造中的指向構造和顆粒的組構是古水流搬運沉積物的遺跡，都可作為指示古水流方向的直接標志。

5.1 指向構造和組構與古水流

指向構造和組構主要是指那些因沉積介質(zhì)流動而產(chǎn)生的具有指示水流方向意義的原生沉積構造和組分顆粒的定向性排列，其中包括交錯層理、底痕、波痕、水流線理、沖刷—充填構造以及生物化石和碎屑顆粒的定向性排列等。

5.1.1 交錯層理和波痕

各種類型和規(guī)模的交錯層理都可用來測量古水流方向，大型板狀和楔狀交錯層理的意義更大。波痕方位對確定古水流方向也具有一定的意義。

5.1.2 底痕

底痕常復理石或濁流沉積中。他們的方向性在區(qū)域上是比較穩(wěn)定的，其總體方向平行于水流分布。

5.1.3 組構

組構系指組分顆粒的空間排列和方位。如果他們是順水流方向定向排列的，就可成為古水流的指示標志。

綜上所述：沉積相的成因標志很多也很紛雜，要具體問題具體分析，綜合考量，綜合分析，結合標準沉積相特點進行對比論證，才能更充分，更有依據(jù)。