第六章陆相层序地层学
盆地演化中期:即中期坳陷阶段,盆地基底沉降速率明显 降低,沉降幅度变小;
盆地演化晚期:即晚期萎缩消亡阶段,盆地基底沉降作用 趋于停止,盆地萎缩直至消亡。。
4)盆地构造演化对层序发育的控制作用
•构造作用从根本上控制了可容空间的产生和消亡 没有构造沉降就没有沉积盆地
•盆地构造演化往往被认为是形成陆相层序的一种主控 因素。
例如,东濮凹陷始新统沙四段为干热气候、沙三 段为温暖气候,气候周期为百万年级。另外,通过对 塔里木盆地陆相三叠系米兰科维奇旋回的周期分析发 现,米氏周期的沉积厚度为24.8~73.7m,周期频率为 0.298~0.776 Ma,相当于米兰科维奇地球偏心率的长 周期。
二、湖平面升降变化
湖平面升降变化的确定依据: 湖相层序中的湖岸上超和顶超现象, 湖平面相对上升:湖岸上超向陆的迁移; 湖平面相对静止:湖岸沉积物的顶超现象; 湖平面相对下降:湖岸上超向湖盆中央的迁移。 湖盆缓坡高分辨率地震剖面是确定湖岸上超、湖 岸沉积物顶超迁移规律的最好资料。
陆相断陷盆地的拉张裂陷作用具有阶段性、旋回 性的特点,是一个不连续的幕式沉降过程,这个阶段 沉降作用控制了盆地充填物的旋回性。
2) 陆相湖盆结构特征
根据盆地构造成因,可将沉积盆地划分成三种类型,
挤压性沉积盆地:主要分布在贺兰山、六盘山以西,如塔 里木、准噶尔、柴达木盆地;基底断裂发育,盆地均具有明显 的断陷—坳陷双层结构。
1、湖泊的水动力条件 2、湖水的温度分层 3、湖泊的水化学条件 4、湖泊的生物作用
1、湖泊的水动力特征
波浪、岸流、河流、潮汐作用很弱
湖浪:浪基面-1/2波长的水深,一般小于20米。 湖浪的大小与湖泊的规模和风的吹程有关。在较浅 的湖区,风暴浪改造近岸沉积,可以产生类似于陆 棚的风暴沉积
岸流:湖浪的推进方向与湖岸斜交时产生岸流
2. 气候对陆相盆地层序的控制作用
气候的变化对陆相层序的影响是多方面的。
首先是一种间接的影响,气候的变化会造成植被 和降雨量的改变。若气候温暖潮湿,则植被发育、降 雨量多,母岩的风化作用较显著,网状河流发育,沉 积物供源较多且湖平面易于上升,利于陆相盆地层序 的发育;反之,气候干旱炎热,植被不发育,降雨量 少,辫状河系较发育,粗粒物源短距离供给,湖平面 易下降,不利于层序的发育。
当气候由干旱向潮湿转化时期,湖平面快速上升, 水体加深,沉积了湖泊扩张体系域;在潮湿期湖平面 达到最高最大时形成最大湖泛面,之后形成了高位体 系城。
全球气候变化具有周期性或旋回性,前人曾就 层序中地质周期的天体成因和演化特性做过系统研究, 可将天文地质成因周期划分成6个级次。在陆相层序 地层研究中,与气候相关的三级、四级和五级周期控 制或影响了层序的形成发育。
件 稳定同位素:18O/16O ,13C/12C 比海洋低
34S/32S 不稳定(海洋较为稳定) 微量元素:B、Li、F、Sr比海洋少,Sr/Ba 小于1 PH值等:变化很大(2-12)
4.湖泊的生物作用
(1)直接作用-遗体和痕迹
淡水生物群:底栖生物腹足类、瓣鳃类,游泳生物介形 虫、叶肢介、鱼等,低等植物轮藻、蓝藻等
河流:河流的注入改变水动力特征和沉积物分 布特征
湖浪
2、湖水的温度分层
湖泊对大气的温度变化较为敏感。由于水的密度在4℃时 最大,气温的变化使处于此温度的水体沉降至湖底,湖水 出现温度分层现象。
(1)随着深度的增加,温度 将逐渐降低,当达到某一深度 时,水温降低很快,这个水温 突然变化的水层称为温跃层
三、湖盆的沉积旋回特征
在本世纪70年代,Vail等人将沉积旋回的形成与 海平面的相对变化联系起来,并且认为,海平面变化 旋回在全球可以对比,也就是说,海平面变化旋回并 不是由局部构造事件引起的,而是全球海平面变化的 结果。
实际上,中国中新生代陆相湖盆沉积物的垂向演 化存在明显的旋回性,这些沉积旋回主要受控于盆地 构造活动的多期性、阶段性,受控于海平面相对变化
第六章 陆相湖盆层序地层学
第一节陆相湖盆地质特征 第二节陆相湖盆层序界面及样式
补充:
湖泊--是陆地上稳定的天然蓄水盆地,也是沉积物堆积的 重要场所。
湖盆本身的性质是周围被较高地区团团围绕的地形低处 现代湖泊约占大陆表面1.8%,其中60%为淡水湖(Reeve, 1968)。大小从几十平方米到几十万平方公里。
具有不同的盐度:从淡水到非常高的盐度 与不同的沉积体系过渡:冰川、沙漠、三角洲等 地史时期湖泊沉积记录较少而现代湖泊面积大, 显生宙多,前寒武纪少
湖泊沉积研究的意义
理论意义: 湖泊作为研究沉积作用的一个大实验场,现代沉积
的许多概念,如三角洲沉积、滨海、浊流作用以及蒸发成 因等,都是从湖泊开始研究的。但研究还不够,因而没有 理想模式。
• 气候的变化也会导致河流地貌的巨大变化,地貌 变化又使得河流系统处于不均衡状态,而不均衡条件 是以快速地形变化为特征的。
• 因而保存的河流沉积可解释为代表稳定的地形变 化,而层序边界的存在则代表了快速的地形变化。
气候变化对形成陆相层序的直接影响是湖平面的 变化。气候影响了湖泊的蒸发量和注入量,进而影响 了湖平面的升降变化,湖平面的升降变化控制了地层 的叠置样式和沉积相的分布。
—、湖盆构造作用和气候变化
1.湖盆构造作用及其对层序的控制
1) 陆相湖盆成因机制
陆相湖盆成因机制以及盆地演化史的研究 一直是人们长期讨论的主要课题。人们提出了 多种陆相湖盆成因机制的观点,但较为人们普 遍接受的有两种沉积盆地形成机制。
第一种:洼地内沉积物按地形法则发生堆积 成因:由于岩石圈的负载作用,岩石圈发生弹性变形。岩石 圈凭借其弹性可承受宽度等于其深度量级的负载。 特点:这种均衡下沉可以导致沉积物的总厚度达到初始地形 异常的2-3倍。
碎屑湖泊的沉积模式
沉积物围绕湖盆呈环带状分布,但实际情况要复杂的多。
子长南家咀煤矿长1半深湖相沉积
深湖泥岩
深湖泥岩
第一节 陆相湖盆地质特征
陆相湖盆特征: • 受构造和气候作用影响大 • 盆地类型和结构复杂 • 湖盆水域浅小 • 近物源和多物源供源方式 • 湖平面升降变化频繁 • 沉积体系类型多且相变快 • 湖盆缺少明显的地形坡折等
•根据构造沉积幕的概念,构造层序与构造沉积幕基本相当
即代表在基本相同的构造机制作用下形成的一组相关的层序, 指示盆地的一个构造演化阶段。
•沉积盆地充填演化受控于不同序次的幕式构造运动。
直接控制盆地形成和消亡的一级和二级构造运动具有持续时间 长、波及范围广的特点,控制了构造层序的形成。导致沉降速 率变化的三级构造运动(百万年级)控制了盆地范围的层序的形 成。
•海平面升降变化曲线对湖泊层序研究无指导意义,控制地层 构型的主要因素是构造活动和气候的变化。
• 研究表明要成功地在陆相地层中运用层序地层学的基本概 念,就必须要对陆相盆地构造活动、气候变化以及基准面和沉 积物的供给进行全面了解和研究,这样才能根据陆相湖盆的地 质特征,作出能反映陆相盆地地质特征的层序地层研究成果。
•坳陷型湖泊水域整体特征明显,湖泊面积大,深湖 区位于坳陷湖泊的中央,虽湖泊深度不及断陷型湖泊, 但深湖区面积大,例如松辽盆地白垩系青山口组一段 深湖沉积面积占整个湖泊总面积的80%,湖水深度一 般为30m。
1.坳陷湖泊层序界面特征
确定坳陷型湖盆层序地层样式的关键是如何准确 地将相互嵌套的不同级次层序界面划分开来。
三、湖泊的分类
(1)按湖水盐度将湖泊分为淡水湖、咸水湖和盐湖。盐度< 0.1%者称为淡水湖,盐度>3.5%者称为盐湖,介于二者之
(2)按湖泊的沉积物类型分为以陆源碎屑沉积为主的碎屑沉
(3)按湖盆的成因分为构造湖(断陷湖泊、坳陷湖泊)、河 成湖、火山湖、岩溶湖和冰川湖等 (4)按地理位置分为近海湖泊和内陆湖泊
世界最大:里海——436400km2
我国最大:太湖——245240km2(淡水湖)
青海湖—4450km2(咸水湖)
世界最深:贝加尔湖—31500 km2,最大水深1620m,平 均水深740m
湖泊分布广: 不同构造环境:大陆内部、裂谷、大陆边缘、碰撞带等 不同地理环境:冰川、山谷、沙漠、平原、海岸平原等 不同气候条件:从冷到热,从干旱到潮湿
(2)池、太湖的治理) 在温暖潮湿气候区的淡水湖中,生物的繁殖率很高。当 这些生物死亡后沉积于湖底,可使湖底的游离氧消耗贻 尽,造成无氧带。这种湖泊称为富营养湖泊,其沉积物 主要为黑色的富含硫化物的有机质组成的腐殖泥。
贫营养的湖泊-如果生物繁殖率低,或者水体保持良好的 氧化条件,那么水体中因含游离氧较多,只能沉积黄灰 色的含植物和藻类的软泥。软泥中可以见到底栖动物化 石。这种湖泊称为贫营养的湖泊
和沉积物供给的周期性。
第二节 陆相湖盆层序地层学
根据湖泊层序地层主控因素分析,构造作用和气 候变化是控制湖泊生成发展的最主要因素。
所以应在充分考虑控制层序地层主要控制因素的 基础上,结合盆地结构和充填物的特征,研究不同类 型湖泊的层序地层样式 。
一、坳陷湖泊层序地层样式
坳陷型湖盆特点:
•坳陷湖泊盆地地形较为平缓和简单,盆地边缘斜坡 缺少活动性同生断层,地形较缓,盆地长轴端常发育 规模较大的宽缓斜坡,使湖区相对远离物源区。
中国东部中新生代构造演化史分析表明,盆地构造 演化具有明显的阶段性,也就是说,盆地的形成和演 化不是连续的,是间歇的或幕式的。正是这种幕式的 盆地构造旋回控制了某些陆相盆地的层序地层模式。
因此盆地范围的阶段性构造作用控制了沉积层序的 形成,该层序的边界往往是在盆地范围内可追踪对比 的构造不整合界面。
中国中新生代陆相盆地受基底性质,断裂构造运 动的影响,盆地结构类型多样且复杂。
根据盆地基底差异沉降的特点,可将中国中新生 代陆相盆地结构划分成三种类型,即单断箕状盆地、 双断裂陷盆地和断层活动很弱的坳陷盆地。
3) 陆相湖盆的构造演化特征