含油气盆地沉积学 沉积相部分的重点之欧阳育创编.docx
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含油气盆地沉积学沉积相部分的重点之欧阳育创编
第二部分碎屑岩沉积学与沉积相
•
时间:
2021.02.04
创作:
欧阳育
•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;ƒ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p180
1三角洲平原亚相:
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
时间:
2021.02.04
创作:
欧阳育