1、2010-6-4,第三章 地层的沉积方式及沉积环境,2010-6-4,垂向加积也称纵向堆积作用，是最早被人们认识的地层形成方式，是指沉积物在地球重力场作用下从沉积介质中自上而下的降落和堆积。通常形成“千层糕式”的地层记录。,第一节、地层的沉积方式,2010-6-4,3,2010-6-4,垂向加积作用主要发生在悬浮沉积的情况下，深湖及远洋悬浮沉积、火山灰沉积等是垂向加积的主要盛行场所。垂向加积形成的地层通常具有三方面的特征：原始沉积的地层水平或近水平、侧向连续和上新下老。 地层学三定律的沉积学基础是垂向加积作用；垂向加积作用形成的地层时间界面水平或近水平，与岩性界面一致或平行。 垂向加积作用形成
2、的地层通常粒度细(细砂泥级)，层厚薄(薄层纹层状)，侧向延伸远，空间上变化小，沉积速率低。,4,2010-6-4,5,原始沉积的地层既不水平，侧向延伸也不远，并非在任何时空尺度上都服从上新下老的原则。,2010-6-4,侧向加积作用也称横向堆积作用，是指碎屑颗粒在搬运过程中沿搬运方向移动，随着搬运介质的能量衰减而沉积下来，即沉积物从一个点开始，沿着侧向逐渐沉积。,8,2010-6-4,侧向加积作用是沉积地层形成的主要方式。沉积物是否原始水平与盆地底盘的地形尤其是地层的沉积方式有关。滨海、滨湖、河流、三角洲和大陆斜坡等是侧向加积的主要盛行环境。侧向加积作用形成地层的特征：地层岩性界面通常与时间界
3、面不一致或斜交。 穿时普遍性原理：在所有侧向堆积作用过程中形成的岩石地层必然是穿时的。,9,在曲流河的发展过程中，河道受侧向侵蚀向凹岸迁移并在凸岸沉积，导致凸岸点沙坝向凹岸方向迁移，同时天然堤、洪泛平原等也随之迁移，造成沉积物的时间界面倾斜、与岩性界面有一定的角度。,2010-6-4,14,2010-6-4,17,（3）生物沉积与地层形成 生物筑积作用：是生物礁地层形成的一种特殊形式。原地生物形成生物格架，之后别的填隙物充填。 地层特征：地层一般呈丘状隆起，岩层多具块状构造。在形式上，可以表现为侧向加积或垂向加积。 生物筑积作用主要受海平面变化、生物礁增长速度、沉积基地的构造沉降等因素控制。
4、地层界面与时间界面关系不定。,当海平面相对下降时，生物要正常生长，必然向深水区迁移以保持适当的水深，造成生物礁向深水区侧向加积。,当海平面相对稳定时，生物要持续生长，也必然向深水区侧向加积。,这两种情况形成的地层岩性界面和时间界面都不一致（具有穿时性）。,当海平面相对上升时，生物为了维持生存，要向上生长，从而进行垂向加积，此时地层的时间界面和岩性界面基本一致。,（4） 旋回沉积作用 旋回沉积作用：一定的沉积环境中由于环境单元的变迁，或在一定的沉积作用过程中由于作用方式的变化导致地层沉积单元纵向上规律重复的沉积作用。 旋回沉积作用形成的旋回沉积序列不仅是确定地层层序、建立地层单位的重要基础，也是
5、沉积相分析的重要依据。 不同环境的水动力条件及其变化规律不同，形成的旋回沉积序列也不同。,控制地层旋回沉积作用的因素主要有环境单元变化造成的水动力条件、物理化学条件、生物条件的变化、海平面升降、沉积物源性质、盆地基底的构造活动、古气候的变化等。 根据成因，旋回沉积作用可分为不同的类型，例如生物筑积作用等沉积体自身作用为主的旋回沉积作用、曲流河的侧向加积作用、三角洲等由于沉积盆地内环境单元变迁形成的旋回沉积作用等。,曲流河,河流作用为主的三角洲,海滩,碎屑岩潮坪,第二节 沉积相有关概念及主要相标志,一、沉积环境和沉积相,沉积环境：具有独特的物理、化学和生物条件的自然地理单元（河流环境、湖泊环境、
6、滨海环境等） 沉积相：特定的沉积环境中形成的岩石特征和古生物特征的综合(沉积记录的物质表现）,碳酸盐岩相,页岩相,砂岩相,页岩或煤相,相 变,相变：沉积相在横向或纵向上的变化。,相分析：综合地层的岩石特征和生物特征，推断其成因（沉积环境和沉积作用）。,陆上、半干旱环境,相分析的基本思路,“将今论古”“现在是了解过去的钥匙”现实主义原理（莱伊尔）现实主义原理是相分析的主要理论依据。为了要对地层进行相分析，首先必须了解现代沉积的不同结构、构造及其形成的环境条件，然后以历史比较的观点，对古代地层的相应特征作出环境条件的推论。,注意：地质作用赖以进行的环境条件是随时间的推移不断变化的，在运用现实主义原
7、理进行相分析时，不可机械的套用现代模式，不仅要注意古、今地质作用的相似性，还要考虑其差异性，而且距今年代越久远，差异越大。,瓦尔特相律（相序递变规律） (J Walther，1894) :只有那些彼此毗邻的相和相区，才能原生地重叠在一起; 即可以根据相邻沉积相在纵向上或横向上的变化预测其在横向上或纵向上的变化。,transgression,时间上的相随反映空间上的并列 指导和检验相分析工作,如陆相、滨海相、浅海相、深海相可以在平面上依次出现，在垂向上他们也可以依次出现。 （覆盖区）,瓦尔特相律,Vertical sequences of sedimentary facies result fr
8、om superposition of laterally adjacent depositional environments,灰岩,页岩,泥质粉砂岩,砂岩,泻湖,近滨,海滩,礁,海侵（Marine Trangression）,Walthers Law,陆,海,泻湖,近滨,海滩,礁,海退（Marine Regression）,陆,海,相模式,以相序递变规律为基础，以现代沉积环境和沉积特征的研究为依据，从大量的研究实例中，对沉积相的发育和演化加以高度概括，归纳出带有普遍意义的沉积相空间组合，称为相模式。相模式可以起到标准和预测的作用，将地层剖面与相模式比较，即可推断其为何种沉积相乃至亚相和微相
9、。,二、沉积环境的主要 识别标志 相标志：一定沉积环境内独特的物理、化学和生物作用形成的能反映沉积环境条件的沉积特征。,沉积环境（相）研究方法,岩石 的颜色,矿物成分 和岩石类型,岩石 的结构,沉积岩层 的构造,岩性标志,古生物、古生态标志,古生物的种类和生态不仅可确定海相与非海相，而且还可指示水域的深度、盐度、温度和浊度等。近年来不仅重视遗体化石，而且还用遗迹化石资料来判断沉积环境。,沉积环境（相）研究方法,沉积地球化学标志,应用岩石或生物介壳中的微量元素(如B、B/Ga、Sr/Ba、Br、Br/Cl)、同位素(O、C、S、H等)及有机地球化学资料来判断沉积环境。,沉积环境（相）研究方法,包
10、括地球物理测井(自然电位、自然伽玛、视电阻率等)曲线和地震地层学(地震相)标志。应该指出，以上几方面的判别标志，应综合考虑，不能仅据某一点作结论，因某些不同的相可出现一些相似的特征。,地球物理学标志,沉积环境（相）研究方法,包括地层厚度、岩体形态、接触关系及剖面结构(即剖面层序)、相律、相模式等方面来判断沉积相。其中最重要的是剖面结构它是综合研究岩性、粒度、沉积构造和厚度等在剖面上的变化层序。不同沉积相在剖面上的变化层序是一样的，如向上变细的剖面结构见于河流相、潮坪相、河口湾相、浊积岩相、风暴岩相等。而向上变粗的剖面结构见于三角洲相、湖泊相、无障壁海岸相、海滩亚相等。,沉积岩层的产状标志,沉积
11、环境（相）研究方法,沉积环境（相）研究方法,岩性标志-颜色,沉积岩的颜色是沉积岩最醒目的标志，它反映了岩石的成分、结构和成因等。地质工作者对颜色比较重视，描述岩石时总把颜色放在最前面，并把它作为分层、对比和推断古地理条件的重要标志之一。,浅色岩石有机质含量低，多形成于浅水、动荡和氧化条件下，如海滩沉积的砂岩； 暗色岩石形成于深水或净水和还原环境中，如沼泽和深海沉积； 岩石中含有Fe2O3时，呈红色，反映强氧化环境，如红层；岩石中含少量FeO，呈现绿色，反映还原环境,颜色,Fe2+和Fe3+含量比例不同，可以出现不同颜色。Fe3+Fe2+3.0，则岩石显红色。Fe3+Fe2+=3-1.6，呈紫色
12、、砖红色、棕色等。Fe3+Fe2+1.6，呈浅绿灰色或灰色。Fe3+Fe2+近于0，则呈黑色。,白色：一般不含色素，如质纯的碳酸盐岩、盐岩、石英砂岩、高岭土、蛋白石等。 灰色、黑色：由于含有机质(炭质、沥青质)、分散状硫化铁(黄铁矿、白铁矿)，这些物质含量愈高，颜色就愈深。并表明岩石形成于还原或强还原条件下。 红色、紫红色、褐红色、黄棕色：由于含有铁的氧化物或氢氧化物之故。表明当时沉积介质为氧化及强氧化条件，其中黄色常见于炎热干燥气候条件下的陆相沉积物中，而红色常见于炎热潮湿气候条件下的陆相或海相沉积物中。,绿色：由于含Fe2+和Fe3+的硅酸盐矿物(海绿石、鲕绿泥石)。代表弱氧化或弱还原介质
13、条件。碎屑岩中若含角闪石、绿帘石、绿泥石等碎屑矿物多时也可呈绿色。 蓝色、青色：是硬石膏、天青石、石膏、石盐等特有的颜色。有时蓝色是由蓝铁矿和蓝铜矿引起的。 紫色：与氧化铁或氧化锰有关，有时则由含土状萤石之故。岩石的颜色除与成分有关外，还与粒度、干湿情况有关：粒度愈细则相应的颜色要显得深一些；湿的标本比干的颜色要深些。,渭南黄土剖面,结构,粒度 圆度 分选性 定向性 支撑类型,沉积岩的结构是指沉积岩组成物质的形状、大小、结晶程度。可分为碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构。,粒度分选及粒度结构反映了水动力条件、流体力学性质,分选好水动力较强的环境 分选差较低能的水体中,磨圆度：颗粒原始棱角被
14、磨圆的程度。取决于粒度大小、物理性质及磨蚀历史。在一定距离内，较大的颗粒一般较小颗粒圆化得好；硬度较小的颗粒比大的颗粒圆化好；经长距离（或长时间）搬运的颗粒比短距离（或短时间）搬运的颗粒磨圆度好。另外, 搬运介质和搬运方式对颗粒圆度也有影响,如颗粒在风中搬运要比在水中更容易磨圆，而冰川的搬运则不易发生圆化作用。球度: 颗粒近于球体的程度。取决于粒度大小、物理性质及磨蚀历史。石英无解理，故搬运愈远，球度愈大; 云母虽经远距离搬运，其球度也可能较低。颗粒表面结构: 是颗粒表面的形态特征。主要包括颗粒表面磨光程度和刻蚀痕迹。,形状、圆度、球度,圆度高水动力较强的环境,形状、圆度、球度,支撑类型、结构
15、成熟度 颗粒的支撑类型判断介质水体的流动性质： 颗粒支撑牵引流，水动力较强的环境； 杂基支撑密度流、重力流。,碎屑颗粒支撑,泥质杂基支撑,粒度大小是受流水作用营力强度控制的，与沉积物形成的环境关系极为密切，碎屑岩的粒度特征是判断自然地理环境和水动力条件的良好标志之一。因此，粒度分析的资料广泛地运用来研究沉积岩的成因，作为研究沉积环境的方法之一。50年代末期以来，应用粒度分析解释成因环境的方法很多，比较有效的是概率成因图解、CM图、粒度参数离散图以及因子分析、判别分析等方法。,利用粒度分析资料分析沉积环境的方法，目前还不够完善，有些问题还存在多解性。因此必须同其它地质资料，如沉积构造、剖面上的成
16、因层序等相配合，才能得出比较符合实际的结论。,沉积构造,沉积物在搬运和沉积过程中，以至固结成岩以前，在层面和层内所形成的一些沉积构造，它们能够较好地反映沉积物沉积时的水动力条件，故这些沉积构造是识别环境的良好标志。,沉积构造的几种主要类型 ：()层理： 由于季节性气候的变化，沉积环境的改变，使先后沉积的物质在颗粒大小、排列方式、形状、颜色和成分上发生相应变化，从而在垂向上显示出来的成层现象。大都与沉积同时形成，所以能很好地反映水动力条件。,多数层理由牵引流形成。即水在流动过程中使水底松散的颗粒产生波痕，并因波痕的移动而形成各种层理，主要有交错层理，水平层理和平行层理。牵引流:由于水的流动而引起
17、沉积物颗粒运动的形式。,交错层理: 可有多种形态，有的形态可在多种环境中形成，但不同环境常具不同的形态特征。如河流环境，因水呈定向流动，常形成单向斜层理；海洋环境由于潮汐来回作用，形成鱼骨状交错层理；海滩环境的冲洗层理以大型，倾角小(30)，分选好及磨圆度高为特征。陆棚浅海中的风暴流则可以形成特殊的丘状层理。,交错层理,交错层理,交错层理,水平层理及平行层理: 在水体平静的环境中，呈悬浮状态搬运的粘土和细粉砂缓慢沉积，具有水平层理(或纹理)。在水浅流急的条件下，细砂、中砂、粗砂甚至细砾也可形成水平状层理，为了和上述水平层理区别，称为平行层理。,砂岩的水平层理（湖相）,平行层理（多见于河床、湖岸
18、、海岸）,递变(粒级)层理：是重力流形成的。由于重力分异作用，粗粒物质下沉，在同一层沉积物中显示自下而上从粗到细的粒序变化现象，称为递变（粒级）层理。另一种情况由于来不及分异而不显任何层状构造的沉积物，称为块状层理，它可产生在任何粒级的沉积物中，如块状砾岩、块状砂岩、块状泥岩。但块状泥岩也可在平静环境中由悬浮物质迅速堆积而成。,递变(粒级)层理和块状层理,粒序递变：沉积物从底到顶逐渐变细，牵引流形成,风成交错层理,巨型斜层理,层面构造：在沉积岩层面上保留的自然作用产生的一些痕迹，它不仅标志着岩层的某些特性，而更重要的记录了岩层沉积时的古地理环境。 有的与沉积同时形成，如波痕；有的在层面形成之后
19、形成，如爬痕、足迹、泥裂、雨痕和冲刷痕等。,一般情况，波痕的出现说明存在着水流或波浪的作用，水体较浅。但近年在深水沉积中也发现了波痕，这说明深海中也有洋流运动。,爬痕、足迹、泥裂和雨痕都属于暴露标志，即沉积物停止沉积后，曾暴露于地表。,北戴河潮坪,干裂有指示气候和沉积相的意义：只有干燥气候条件下才易产生干裂；干裂常出现于陆相（河漫相、湖滨相）及海岸沉积的潮上带或潮间带的沉积物中。,准同生变形构造：沉积物沉积之后、固结成岩之前处于塑性状态时发生变形所形成的构造。发生于快速堆积（沉积物来不及脱水)或具有原始倾斜的沉积层中。这类构造通常是局部分布的，基本上局限于上、下未变形层之间的一个层内。 常见的
20、准同生变形构造有负载构造、包卷层理、滑塌构造等。,负载构造,也称负荷构造、重荷模。是指差异压实及构造不稳定所导致的上覆粗粒层（砂岩）下沉或下陷到下伏松软沉积层（泥质岩）中，所形成的瘤状突起。,它是由于下伏的含水塑性软泥承受了不均匀的负载，使上覆砂质物陷入下伏泥质物中而产生的。,形状很不规则，一般不对称，排列杂乱，大小不一，可从几厘米几十厘米，突起高度几毫米十几厘米。,负载构造多在浊积岩中保存良好。（浊积岩：泛指各种重力流成因的沉积物所形成的沉积岩）,软沉积物变形砂岩球和砂岩枕,砂岩球和砂岩枕发育全过程,在差异负荷状态下覆于塑性泥质层之上的砂质层，会因震动等触发而断开并下陷至泥质层中，形成砂球或
21、砂枕。这类砂球或砂枕相连或孤立产出。其周围的泥质层常绕砂球或砂枕弯曲。砂岩球和砂岩枕的凹面指向岩层顶面。,滑塌构造：指沉积物还处于塑性状态时，在重力作用下沿斜坡发生移动而产生的各种变形构造。沉积物顺坡滑动，除有复杂的褶曲外，还常伴随着小型断裂，甚至使岩石破碎，岩性混杂，形成滑动角砾岩。往往斜坡上方地层变薄，下方地层加厚。滑塌构造一般伴随着快速沉积而产生，是水下滑坡的良好标志。,包卷层理：上、下沉积层未变形，而夹在其中的沉积层明显的变形，如盘回褶曲或复杂揉皱。与滑塌构造不同的是旋卷纹层的纹层虽然强烈褶皱但仍非常连续，无断层、滑动及角砾化现象，而且仅限于一个层内，不涉及上下层。其成因主要是由于沉积
22、物的液化作用和液化层的侧向流动的结果。（上下层、无断层、连续、成因）,卷曲,滑塌,包卷层理,滑塌构造,准同生变形构造：发生于快速堆积（沉积物来不及脱水)或具有原始倾斜的沉积层中。根据准同生变形构造的类型和强度可以认识沉积盆地性质及堆积速度、构造活动性等。,生物成因的构造与生物作用有关的沉积构造可以分为生物生长构造(如叠层构造)以及生物遗迹构造。,生物生长构造叠层构造 常见于碳酸盐岩，它是由蓝藻等生物分泌粘液质粘结细粒沉积物形成的一种生物沉积构造。具有叠层构造的岩石称叠层石。由两种基本层组成： (1)富藻纹层，又称暗层，藻类组份含量多； (2)富屑纹层，又称亮层，藻类组份含量小。,叠层石,生物成
23、因的沉积构造,叠层石的形态变化多样，明显地受环境因素的制约。基本形态有层状、波状、柱状及锥状。,山东汶南寒武系,安徽淮南寒武系,叠层石的形态与水动力条件有关,不同水深发育不同形态的叠层石，所以据叠层石的形态可推测古水深。现代叠层构造发育于潮坪环境，推测地史时期的叠层构造也发育于潮坪等浅水环境。,生物遗迹构造生物遗迹构造是指生物生活期间因运动、居住、觅食、摄食等功能行为而在沉积物表面或内部所遗留下来的、并具有一定形态的痕迹，又称遗迹化石，包括足迹、爬迹、停息迹、潜穴、钻孔等。生物遗迹构造是原地形成并随沉积物固结成岩而保存下来，不会再被搬运转移，是判别沉积环境的良好标志。,(1)爬行迹构造：活动的
24、生物在沉积物表面移动时形成的轨迹，有足迹及移迹之分。足迹是有足的生物移走时在沉积物表面留下的浅坑，具有一定的大小、形态、方向的特征。 ,爬行迹构造,(2)停息迹构造：由活动的生物暂时停息在沉积物表面形成的浅坑，坑的形态与生物的腹面形态一致，凹凸相反。,第二章 沉积环境（相）研究方法,岩性标志-沉积构造,(3)居住迹构造：主要是底栖生物为了避免水流的冲刷及食肉动物的袭击，为了食悬浮物而挖掘一种管状居住穴，管具有方向性及形态特征。,(4)觅食迹构造：由固着底栖觅食动物向沉积物内部进行挖掘形成的通道，通常有分枝状及辐射状，如均分潜迹、螺旋潜迹等。,第二章 沉积环境（相）研究方法,岩性标志-沉积构造,
25、(5)啮食迹构造：通常为食泥的生物在沉积物的表面吞食有机物时造成，有方向性，不分枝，作规则的旋卷弯曲的移动，如类沙蚕迹、旋圈迹、蠕虫迹等。,叠层石凸向顶面；根系向上收敛，贝壳凸向顶面，虫穴开口向上，爬行觅食迹为顶等。,顶面,顶面,纹层凸出方向即指示岩层的面向。,鸟眼构造 (窗孔构造),主要指在石灰岩或白云岩中的蠕虫状等形状不规则的矿物充填体。,一般出现在潮坪环境中。由藻类腐解留下空隙或气泡，被亮晶方解石或硬石膏充填而成。,沉积环境（相）标志,岩性标志-岩石组分及岩石类型,岩石组分：成岩过程中形成的自生矿物可反映沉积介质的物理化学条件，对相分析颇为重要。岩石类型：可反映物源及沉积介质等沉积环境条
26、件。,海绿石：现代海绿石主要形成于远离大河口的陆棚区，其介质条件为弱咸性(pH=7-8)和弱氧化弱还原(Eh=0)的正常海水，水温10-15左右，形成深度大于125m，在寒冷地区，水深30m就可形成。大量原生海绿石的形成主要与海水有密切关系。鲕绿泥石：据现代沉积学研究，它也属海洋自生矿物，但和海绿石的形成温度和深度不同，鲕绿泥石形成于较温暖的浅海，水温大于20，其分布深度小于60m。粘土矿物：粘土矿物可以反映介质的pH值。高岭石形成于酸性介质，一般为大陆环境；伊利石、蒙脱石形成于中性或碱性介质，多为海洋环境。,岩石组分：成岩过程中形成的自生矿物可反映沉积介质的物理化学条件，对相分析颇为重要。,
27、岩盐、石膏形成于干旱气候区盐度过饱和的泻湖、盐湖环境,柴达木 茶卡盐湖,乌恰石膏矿,岩石类型：可反映物源及沉积介质等沉积环境条件。,如长石杂砂岩、岩屑杂砂岩为未经远距离搬运、未经充分筛选的快速沉积。 纯净的石英砂岩形成于海滩等高等环境。 鲕粒灰岩形成于洁净的动荡浅水环境。 冰碛岩反映寒冷气候、煤反映潮湿气候、蒸发岩反映干热气候。,稳定同位素在沉积环境分析中的应用同位素地球化学标志可以确定古温度、古气候、古盐度。应用较多、效果也较好的是O、C、S同位素。碳同位素国际标样采用PDB（美国南卡罗来纳州白垩纪Pee Dee组的箭石。 ；氧同位素国际标样采用SMOW（标准平均大洋水），在与古温度有关的碳
28、酸盐样品的氧同位素分析中习惯采用PDB 。硫同位素国际标样采用CDT（铁陨石中的陨硫铁）。 (1)古气候测定氧同位素（18O）海洋沉积物中 18O与气温负相关极地冰盖中 18O与气温正相关,Zachos et al., 2001,南极冰盖形成,北极冰盖形成,冰室地球,温室地球,印欧板块碰撞,高原强烈隆起,东南极冰盖扩展,西宁盆地谢家剖面新生代沉积物13C和植物记录与深海碳氧同位素、中欧碳同位素、澳大利亚碳同位素、全球大气CO2浓度综合对比。(Chi et al., 2013),碳 同 位 素,(2)古盐度测定海水中O、C同位素高于淡水，主要由于蒸发时16O容易逸出，海水中 18O/ 16O值高
29、，陆地海水主要来于大气降水，故18O/ 16O值低，海水与淡水氧。计算公式：大于120时为海相灰岩，小于120时为淡水灰岩。但由于成岩作用中同位素置换作用会使碳酸盐的原始同位素组成发生变化，特别是氧同位素随成岩及后期变化较明显，故应用时应予以注意。,1）水体古盐度的测定主要有硼含量法、微量元素比值法、沉积磷酸盐法、自生铁矿物法等等。 硼含量方法 硼含量与岩石中的伊利石有关，并反映古水介质的古盐度。一般认为，正常海水中B的含量大于300-400ppm，淡水环境中小于100ppm；半咸水环境100-200ppm，超过400ppm为超咸水。,元素地球化学在沉积环境分析中的应用,微量元素比值法,B/G
30、a：海水7；近岸5-6；半咸水1.5-4；淡水1.5； Sr/Ba：海水1；淡水1 Sr/Ca : 海相 高；陆相 低 Th/U : 2 海相； 2 陆相； Mn/Fe:海相 高；陆相 低 Rb/K、V/Ni、Mg/Ca、Mg/Ca Fe黄铁矿/C有机:海相0.5-0.8；陆相0.03-0.06 煤层的全硫（St.d）及各种形态硫（包括黄铁矿硫Sp.d、硫酸盐硫Ss.d和有机硫So.d）的含量可以区分煤层的形成环境，全硫含量对水体的水介质条件有很好的指示作用。,氧化还原条件的标志判断沉积环境的氧化还原条件主要是根据同生矿物组合，如对介质Eh值高低反映灵敏的铁、锰矿物组合。铁在海盆中沉积具有明显
31、的规律性，随着pH值的增大，Eh值的降低，铁矿物呈不同的相依次分布，铁的化合价态也相应变化，因而可用来反映环境的地球化学相。Eh：通称氧化还原电位，氧化还原反应强度的指标。Eh值越高，则氧化的强度越大。反之，则还原性越强。,粘粒分子率:Fe2O3/FeO： 温度高氧化增强比值高SiO2/Al2O3、SiO2/Fe2O3比值低湿热、比值高干冷 CaCO3含量：黄土中：冰期CaCO3高，间冰期CaCO3低,粒度：粗 冷干细 暖湿磁化率：磁化率大 暖湿磁化率小 干冷矿物 碎屑矿物：暖湿 不稳定矿物含量少干冷 不稳定矿物含量高粘土矿物：湿热 高岭石多干冷 伊利石,地貌标志,在不同的气候条件下可以形成不
32、同的地貌类型 温暖气候：岩溶、河流、湖泊地貌 干旱气候：风蚀、风积地貌 寒冷气候：冰川、冻土地貌,相标志古生物化石,原理：生物绝大多数为现生种类的同种或亚种，因此,可以利用生物化石与现代生物的对比，根据现代相似种的生存条件, 推测化石埋藏时的古环境。 植物化石： 哺乳动物化石：,指相化石：能够指示沉积环境的古生物化石。底栖生物化石往往是良好的指相化石。根据化石推断沉积环境常常用“将今论古”和“形态功能分析法”。如现代珊瑚是海生的，由此推断含有珊瑚化石的地层形成于海洋之中。“形态功能分析法”即根据生物的形态、构造及其功能分析推断该生物化石所在地层的形成环境。如鲸的身体呈流线型，说明其游泳生活于水
33、中。,植物化石,植物大化石：植物的枝干和叶子化石孢粉：植物种子的孢子和花粉孢子：是菌藻类、蕨类等孢子植物的生殖 细胞，藏于孢子囊中。花粉：是种子植物的雄性生殖细胞，藏于裸子植物的雄球花和被子植物雄蕊的花药中。孢粉组合优势植物种恢复古环境,植物化石的研究内容,a.生态分析 b.叶片形态分析 c.孢子花粉 d.年轮分析,孢粉水平图式,孢粉联合图式 （据.，略改）,年轮宽湿热 年轮窄干冷,B 哺 乳 动 物 化 石,利用相标志时应注意的问题,单一的标志常有多解性利用化石推断沉积环境时，要注意再沉积化石、混入（渗入）化石、异地埋藏化石,沉积环境（相）的研究方法,一、岩性特征 1、沉积物的颜色 2、结构
34、：磨圆度、分选性、支撑性、粒度等 3、构造：层面构造：波痕、泥裂、爬痕、足迹、雨痕等层理构造：交错层理、平行层理、水平层理、块状层理、递变层理等准同生变形构造：负载构造、滑塌构造、包卷层理等生物及化学成因构造：叠层构造、遗迹化石、鸟眼构造等 4、岩石组分和岩石类型岩石组分（矿物）：如海绿石、粘土矿物、石膏、岩盐、含铁矿物、稳定和不稳定矿物等岩石类型：蒸发岩、煤、杂砂岩、石英净砂岩等 二、地球化学特征 1、同位素地球化学特征：如氧同位素、碳同位素等 2、元素地球化学特征：如元素的比值、氧化物的比值、碳酸盐含量等 三、地貌学标志：如风沙地貌、岩溶地貌、冰川地貌、湖泊地貌等 四、生物学标志： 1、植
35、物化石：如植物大化石、孢粉等 2、动物化石： 五、其他标志：如岩层的产状等,植物在沉积环境分析中的作用 根据孢粉组合等生物指标重建古环境演化过程以西宁盆地为例,西宁盆地区位优势,西宁盆地概况：,（据Dai et al., 2006 修改）,研究剖面地层特征及古地磁年代结果：,祁家川组,洪沟组,马哈拉沟组,谢家组,车头沟组,咸水河组,谢家剖面,（引自 Dai et al.，2006）,谢家剖面磁性地层年代,样品采集与实验方法,采 样：据岩性主要进行0.5-1m间隔。采样要求：新鲜，岩性较细；下部石膏层采集夹层，上部采 集颜色较深（ 灰绿色）部分。前处理：称样-洗样-碎样-HCI处理-水洗-HF处
36、理-（HCI+HF混合液）-水-超声波 振荡样品分析处理与鉴定照相：使用Olympus显微镜及其数码照相系统。共处理样品近300个，其中180余块样品样品中含孢粉数量达到或超过100粒，样品处理成功率较高。整个剖面中共鉴定出56科79属植物孢粉类型。,西宁盆地38-17Ma孢粉记录,西宁盆地谢家剖面主要裸子植物和被子植物种类,西宁盆地孢粉记录从下往上, 喜暖份子逐渐减少, 指示了气候的长期变冷趋势.,(据陈传飞,2009),研究剖面地层特征及古地磁年代结果：,马哈拉沟组下部主要为洪泛平原红色含膏泥岩、粉砂岩夹少量干盐湖相薄层石膏组成,谢家组为颜色稍浅的洪泛平原褐红色泥岩、粉砂岩, 偶夹几层薄层
37、石膏,车头沟组为颜色更浅（褐黄色）的洪泛平原粉砂岩、泥岩夹细砂岩沉积,咸水河组为颜色进一步偏黄（浅褐黄色）的洪泛平原粉砂岩和泥岩沉积,沉积物颜色 从下往上的变化规律 是从褐红色到褐黄色到浅褐黄色， 颜色总体上是变浅的, 是气候长期变冷的结果.,38-32.5Ma 高温及逐步降温阶段,38-32.5Ma 高温并逐步降温,32.5-25Ma 低温阶段,在约32.5 Ma, 该区温度快速降低,32.5-25Ma 低温阶段,32.5-25Ma 为稳定的低温环境,25-22Ma 增温阶段,在约25Ma开始, 该区气候经历了一个快速的回暖的过程. 直至约22Ma期间，该阶段区内总体温暖的气候环境。,25-
38、22Ma 增温阶段,在约23Ma时, 13Corg记录了一次快速明显的负偏移变化，在很短的时间内快速降低了1左右, 之后又快速的升高，揭示了西宁盆地在25-22Ma期间整体温暖湿润的大环境下发生的一次快速降温过程.,22-17Ma 相对低温阶段,13Corg表现为相对的低值区, 指示区域温度较前期相对较低,在约21.5 和18Ma, 13Corg发生明显的负偏移，在很短的时间内快速降低了1左右, 指示了盆地内温度的快速降低.,在约18 Ma后13Corg有一个小的回升趋势, 至17Ma时, 达到了该阶段的小峰值, 之后开始下降, 这个小峰值可能对应于全球17-15Ma的晚中中新世气候的最佳期(Zachos et al., 2001)。,全 球 气 候 变 化,全球气候变化和青藏高原隆升,
