沉积相的成因标志综述

李振

【摘 要】沉积环境是一个发生沉积作用的、具有独特的物理化学和生物特征的地貌单元，并以此与相邻的地区相区别。沉积相一般被理解为沉积环境的物质表现，即沉积环境中所有的原生沉积特征的总和，包括岩石、古生物和岩石地球化学等特征。判别沉积相涉及许多方面的知识。沉积相分析是对具有指示环境意义的成因标志进行综合分析，然后与沉积环境模式进行比较，从而恢复古代沉积环境的方法。沉积相成因标志是指具有成因意义、能反映其形成条件的各种标志。这些特征一般都是沉积岩的原始特征，其中包括沉积岩的颜色、类型、结构和构造、新生矿物和岩石、沉积地球化学和同位素地球化学、生物化石和古生态、接触关系、沉积序列以及沉积岩体的形态分布等，概括起来可归属为物理的、化学的和生物的三方面标志。

【关键词】沉积环境；沉积相；成因标志

中图分类号： P618.13 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）12-0216-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.101

沉积相成因标志是指具有成因意义、能反映其形成条件的各种标志。这些特征一般都是沉积岩的原始特征，其中包括沉积岩的颜色、类型、结构和构造、新生矿物和岩石、沉积地球化学和同位素地球化学、生物化石和古生态、接触关系、沉积序列以及沉积岩体的形态分布等，概括起来可归属为物理的、化学的和生物的三方面标志。

沉积相的判别标志主要有以下几种标志：沉积构造标志；岩石结构和粒度标志；岩矿成分和地球化学标志；生物标志及古河流的判别标志。分述如下：

1 沉积构造标志

沉积构造是沉积物中最常见的宏观特征之一，是由沉积物的成分、结构、颜色的不均一性而形成的岩石宏观特征。根据其形成时间可划分为原生沉积构造和次生沉积构造。

原生沉积构造是指在沉积物沉积时或者沉积后不久，即在其固结以前所形成的构造。它保存了能反映有关沉积时期的沉积介质性质和能量条件等方面的信息。原生沉积构造是划分沉积相、判别沉积环境的重要标志。

次生沉积构造是指在沉积物压实或成岩过程中形成的的沉积构造，它可以反映成岩环境。

根据沉积构造的成因性质可分为三类：物理成因的沉积构造；化学成因的沉积构造；生物成因的沉积构造。

1.1 物理成因的沉积构造

物理成因的沉积构造包括流动构造、准同生变形构造和暴露构造

1.1.1 流動构造

流动构造是最重要和最常见的沉积构造，是指沉积物在搬运和沉积过程中由于介质的流动在沉积物表面及内部形成的各种构造现象。它包括层面构造、层理构造、再作用面构造。

（1）层面构造是保存在沉积岩层面（顶面或底面）上的各种特征，主要有波痕、细流痕、剥离线理、冲刷痕、压刻痕。

（2）层理构造是沉积物的最重要的特征之一，它是沉积物的成分、颜色、粒度在垂直于沉积物表面的方向上显示出来的特征。它包括纹层、单层、层组。层理的构造类型：根据层理的形态和成因类型，包括成分、内部构造、纹理与单层的形态等将层理的构造划分为交错层理、爬升波痕层理、递变层理、平行层理、水平层理、均匀层理、脉状、波状、透镜状层理、砂泥互层水平层理、韵律层理。

（3）再作用构造是指交错层理中某些层组内的一种冲蚀成因的局部性倾斜面。主要出现在流水成因的交错层理内，表现为分隔交错层系的倾斜面，在此面的上、下相邻的前积纹层具有相同的倾向。再作用面的倾向与前积纹层相同，但倾角较小，且一般较平滑。常见于潮汐和河流环境中。

1.1.2 准同生变形构造

准同生变形构造指沉积物在沉积之后到固结成岩之前（即沉积物还处于塑性状态时）受局部物理作用而发生不同程度变形的构造。它包括负载构造、球枕状构造、包卷构造、滑塌构造、砂岩岩墙和岩床、碟状构造。

1.1.3 暴露构造

暴露构造是指沉积的沉积物表面间歇性地暴露于大气中所形成的沉积构造，主要包括干裂、雨痕、冰雹痕。

1.2 化学成因的沉积构造

化学成因的沉积构造是指沉积时期和沉积期后由结晶、溶解、沉淀等化学作用在沉积物中所形成的沉积物构造，大多数是在沉积物压实和成岩过程中生成的，属于次生沉积构造。常见的有晶体印痕、假晶、鸟眼构造、帐篷构造等。

1.2.1 晶体印痕与假晶

在适宜条件下，盐类矿物的晶体可以在松软的沉积物表面上结晶生长，如果这些晶体后来因溶解而消失，就留下了具有晶体形态的特征印痕。这种印痕经沉积物充填后，就形成晶体假象即假晶。

1.2.2 鸟眼构造

在泥晶、粉晶白云岩或灰岩中，常见有直径1-3mm，多平行层理排列，似鸟眼状、被方解石或石膏等矿物充填或未充填的构造称为鸟眼构造。

1.2.3 帐篷构造

是一种碳酸盐潮坪环境形成的脊型背斜构造。

1.3 生物成因的沉积构造

生物成因的沉积构造是指由生物活动或生长在沉积物表面或内部遗留下来的各种痕迹，包括生物遗迹构造、生物生长构造、植物根痕迹等。

1.3.1 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中遗留下来的痕迹，又称遗迹化石，包括足迹、爬迹、停息迹、潜穴、钻孔等。

1.3.2 生物生长构造

有生物本身的生长和捕获沉积物所产生的一种具有层理的生物沉积构造。一般来说这种构造与藻类的生长有关。

1.3.3 生物扰动构造

是指生物在沉积物中活动，使原生沉积构造遭到破坏或变形而产生的构造。

1.3.4 植物根迹

当植物死亡后，它们的根遗留在沉积物中成为植物根迹。

2 岩石结构和粒度标志

2.1 岩石结构标志

碎屑岩的结构包括碎屑颗粒的特点（粒度、形状及颗粒表面结构）、填隙物（包括杂基和胶结物）特征以及碎屑颗粒与填隙物之间的关系（即胶结和支撑类型）。

2.1.1 碎屑颗粒特征

碎屑颗粒特征包括圆度、球度、粒度、分选性以及颗粒的表面结构。

圆度是指碎屑颗粒的原始棱角被磨圆的程度。圆度取决于粒度的大小、物理性质及磨蚀历史。

球度是指颗粒近于球体的程度。球度与颗粒本身的性质有关。

颗粒表面结构是颗粒表面的形态特征。主要观察表面的磨光程度及表面刻蚀痕迹。

2.1.2 填隙物特征

填隙物包括杂基和胶结物。由于成因不同，因此在结构上也表现出各自的特点。杂基是碎屑岩中与粗碎屑岩一起沉积下来的细粒填隙组分，他们是机械沉积产物，不是化学沉淀组分。

2.1.3 胶结类型和支撑结构

在碎屑岩中，胶结物与碎屑颗粒的接触关系称为胶结类型。胶结类型包括基底式胶结、孔隙胶结、接触胶结和镶嵌胶结。

支撑结构可分为杂基支撑结构和颗粒支撑结构。

2.2 粒度的分布特征

粒度的分布特征可反映沉积介质的流体力学性质和能量，故是判别沉积环境及水动力条件的一个重要物理标志。

3 岩矿成分和地球化学标志

3.1 岩矿成分标志

岩矿成分包括陆源碎屑成分、自生矿物和特殊岩石类型。

3.1.1 陆源碎屑成分

根据碎屑成分和矿物标型特征可以研究沉积物来源方向及物源区岩石类型。陆源碎屑成分主要包括岩屑及各种轻重矿物。它们是岩层物理风化和化学分解作用的残余物，同时也是分析物源区岩石类型的直接证据。

3.1.2 自生矿物和特殊岩石类型

自生矿物是指沉积或同生期形成的原生矿物，可以用来说明沉积时期水体介质的物理、化学条件及特殊环境类型。

3.2 地球化学标志

地球化学主要包括元素地球化学和稳定元素同位素地球化学两个方面。

3.2.1 元素地球化学

沉积岩中的元素含量取决于陆源区性质、古气候、风化程度、沉积环境、沉积岩的成分、生物作用、成岩作用、后生作用等。因此，可以对再造古地理环境提供信息。元素地球化学在划分海陆交互相地层、分析物源区岩石成分，恢复沉积区古气候条件、确定沉积水介质地球化学环境及划分地球化学相等方面有很好的作用。

3.2.2 稳定元素同位素地球化学

稳定元素同位素地球化学是通过元素同位素相对丰度在地球中的相对稳定性来分析古环境的方法。

4 判别沉积环境的生物标志

生物化石不仅可以鉴定地层的地质年代，而且是进行沉积环境分析的重要标志。因此，利用地层中生物化石的组合面貌和生态特征可以分析其沉积环境，主要包括盐度、古水深、底层性质、海水浊度等。

4.1 生物对盐度的指示

各种生物对盐度的适应能力是不同的，有的生物对生活环境的盐度要求严格，盐度稍微改变，生物就会死亡，这种生物称为狭盐度生物。狭盐度生物是判别水体盐度、區别海洋和非海洋环境的可靠标志。

4.2 生物对水体深度的指示

随着水体的深度变化，生物群落不同，因此，通过生物化石的组合，可区别不同深度的环境。

4.3 生物对底质的指示

沉积环境底质的坚硬程度可以通过研究底栖生物是固着还是移动的生活方式加以判别。

4.4 生物对海底浊度的指示

通过研究底栖生物的摄氏类型，可以帮助确定是清水还是浊水。

5 古水流的判别标志

古水流是指沉积时期的水流体系，古水流体系的分析研究是识别沉积环境和古地理重建的重要内容和有效手段之一，它有助于确定古盆地的边缘和物源区的位置、古岸线的方向、盆地沉积物充填的布局、古斜坡方向以及砂岩体的形态和延伸方向。保存于沉积岩中的许多流动构造中的指向构造和颗粒的组构是古水流搬运沉积物的遗迹，都可作为指示古水流方向的直接标志。

5.1 指向构造和组构与古水流

指向构造和组构主要是指那些因沉积介质流动而产生的具有指示水流方向意义的原生沉积构造和组分颗粒的定向性排列，其中包括交错层理、底痕、波痕、水流线理、冲刷—充填构造以及生物化石和碎屑颗粒的定向性排列等。

5.1.1 交错层理和波痕

各种类型和规模的交错层理都可用来测量古水流方向，大型板状和楔状交错层理的意义更大。波痕方位对确定古水流方向也具有一定的意义。

5.1.2 底痕

底痕常复理石或浊流沉积中。他们的方向性在区域上是比较稳定的，其总体方向平行于水流分布。

5.1.3 组构

组构系指组分颗粒的空间排列和方位。如果他们是顺水流方向定向排列的，就可成为古水流的指示标志。

综上所述：沉积相的成因标志很多也很纷杂，要具体问题具体分析，综合考量，综合分析，结合标准沉积相特点进行对比论证，才能更充分，更有依据。