沉積模式

沉積模式是指在對一定環境中的現代沉積物的物理、化學、生物特徵綜合研究的基礎上概括出的沉積環境及其沉積物的物化模型。

基本介紹

• 中文名：沉積模式
• 外文名：Depositional Model
• 屬性：物化模型
• 表現：圖形或文字
• 提出時間：1963年
• 學科：沉積學

定義

是對沉積環境的發展特徵、發展演化及其空間組合形式的全面概括，以圖形或文字方式表現的一種理想的、概括的沉積相格局，並能有助於了解複雜的自然現象及其作用過程。包括沉積體的空間形態、岩性組合、沉積結構、生物特徵、動力狀況、構造背景等要素。

認識過程

在沉積學中還常用沉積模式(Depositional Model)這一術語。通常人們所說的模式是指幫助人們認識複雜自然現象和過程所理想的簡化形式。沉積模式則有它特定的含義，1963年，F. J. Pettijohn與P. E. Potte:對沉積模式所下的定義是:“沉積模式實質上是描述和再現沉積作用的面貌。”1978年，Roger G. Walker認為沉積模式乃是對沉積特徵的一種全面概括，更確切地說沉積模式“是對沉積環境的綜合地質特徵、發展演化及其空間組合形式進行的全面概括。”

這種概括通常應包括兩個方面的內容:一是其沉積特徵的總結;二是對其形成機理的概括。因此，沉積模式是對沉積環境下形成的沉積產物的綜合解釋，具有解釋性的成因意義。

作用

沉積模式的作用是幫助人們去發現各種環境之間的內在聯繫，描繪人們預期可以在這些環境中發現的地質過程及所形成的產物。1984年，Roger G. Walke:以濁流模式為例，指出相模式可以起到四個方面的作用:

①在對比中起到標準的作用;②在觀察中起到提綱與指導的作用;

③在新區起到預測作用;

④在水動力解釋中起到基礎作用。因此，建立和掌握不同環境下的沉積模式，不僅有助於對各種古代沉積物進行成因解釋，而且在油氣和其他沉積礦產的勘探與開發中具有預測礦產分布規律的指導作用。

沉積模式分類

沖積扇

沖積扇，是山麓—洪積相的組成部分之一。沖積扇在空間上是一個沿山口向外伸展的巨大錐形沉積體，椎體頂端指向山口，錐底向著平原，其延伸長度可達數百米至百餘公里。沖積扇可以單個出現，但大多數情況下也可由多個沖積扇沿著山系的前緣在橫向上彼此聯結，形成沖積扇複合體系，其延伸可達數百公里。

根據氣候條件的不同，可以將沖積扇劃分為濕潤型和乾旱型兩種類型。濕潤性沖積扇單個扇體大，表面積可為乾旱型沖積扇的數百倍山體中河流作用較明顯，發育河流作用產生的沉積結構和構造。乾旱型沖積扇呈面積較小的錐形體，山根處沉積厚度大，向扇緣處沉積厚度快速減薄。

沖積扇上的沉積物按成因可分為水攜沉積物和土石流沉積物兩種類型。前者可進一步按沉積的位置和沉積物特徵劃分為河道沉積、漫流沉積和篩狀沉積。

按照現代沖積扇地貌特徵和沉積特徵，可將沖積扇相進一步劃分為扇根、扇中和扇緣三個亞相或稱為近端扇、中扇和遠端扇。

乾旱型沖積扇的沉積特徵:

扇根: 沉積寬度小、坡度陡。主要沉積物為土石流沉積和河道沖天沉積。岩石類型為成分複雜、分選差、無組構的混雜礫岩、具疊瓦狀構造的礫岩和砂礫岩。

扇中:發育河道沉積和漫流沉積。主要成分為複雜、分選差的砂岩、礫質砂岩和礫岩，砂岩和礫質砂岩可具有不明顯的平行層理和交錯層理。

扇緣: 位於沖積扇周邊，缺少明顯河流沖刷作用，沉積範圍擴大、沉積物變細，主要沉積物為砂岩、粉砂岩和泥岩，分選相對較好，具有平行層理和交錯層理。

濕潤型沖積扇的沉積特徵:

扇根: 由若干單元厚層格架礫岩組成。沉積單元呈長條狀，與水流方向平行，兩側為具交錯層理的砂岩。礫石主要為巨礫粒級，碎屑呈疊瓦狀且磨圓良好。

扇中: 底部發育沖刷面，沉積物含礫不多，上部或過渡帶為粗礫的斜長方形沙壩；下部為縱向沙壩。在壩的側方或下游一側，砂楔具板狀交錯層理，河道砂質礫石中具槽狀交錯層理。

扇緣: 礫石僅分散在具槽狀、板狀交錯層理的一些薄層砂岩和透鏡體砂岩中。遠端扇中辮狀河道發育。沙壩類型包括縱向、舌型、和橫向形式。常見構造為板狀交錯層理和波紋層理。

曲流河

曲流河又稱蛇曲河，為單河道，河道較穩定，寬深比低.河水側向侵蝕作用使河床向凹岸遷移，側向加積作用在凸岸形成點沙壩。由於河道的不斷彎曲，常發生河道截彎取直作用，形成牛軛湖和泛濫平原沉積。

根據環境和沉積物特徵可將曲流河相劃分為河床、堤岸、河漫、牛軛湖4個亞相。

河床是河谷中經常流水的部分，岩石類型以砂岩為主，其次是礫岩，碎屑粒度是河流相中最取得。可發育多種類型沉積構造，缺少動物化石，可見破碎的植物枝幹等殘體。

河床又可分為兩個微相：河床滯留沉積和邊灘沉積。

河床滯留沉積以礫石等粗碎屑物質為主，砂粉極少。一般呈透鏡狀分布於河床最底部，向上過度為邊灘沉積。

邊灘沉積的砂體為透鏡狀，中，細砂岩，向上變細。

堤岸亞相發育在河床沉寂的側方，平行河流方向延伸。其岩石類型簡單，粒度較細，發育小型交錯層理。

堤岸亞相可分為兩個微相即天然堤和決口扇。

天然堤沉積微相：岩性細（粉，砂，泥岩）呈薄互層狀，多為水平層理和爬升交錯層理，常位於邊灘底部。

決口山沉積微相：其岩性細（細沙，粉砂）呈扇狀，厚度小（<5mm）具有小型交錯層理，水平層理。

河漫亞相：類型簡單，主要為粉砂岩和粘土岩，沉積物粒度最細，層理類型簡單主要為波狀層理和水平層理。河漫亞相可以分為3個沉積微相分別是河漫灘，河漫湖泊，河漫沼澤。

河漫灘是河床外側河谷底部較平坦的部分。沉積特徵以粉砂岩為主，少量粘土岩沉積。粒度較細，以波狀層理和斜波狀層理為主，也有水平層理。

河漫湖泊以粘土岩沉積為主，可見粉砂岩出現，是河流相中最細的沉積類型。課件薄的水平層理。

河漫沼澤是在潮濕氣候條件下，河漫灘上低洼積水地帶植物生長繁殖並逐漸淤積而成。

牛軛湖亞相是由截彎取直一部分河道廢棄蓄水而形成。沉積特徵為暗色泥岩，泥質粉砂岩，透鏡狀直接覆蓋於喝道砂岩之上。

河控三角洲

河控三角洲是在河流輸入泥沙量大，波浪、潮汐作用微弱，河流的建設作用遠遠超過波浪、潮汐破壞作用下形成的。按照三角洲的形態進一步可分為鳥足型三角洲和朵狀三角洲。

根據沉積環境和沉積特徵可將三角洲相分為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲3個亞相。

1、三角洲平原亞相

三角洲平原亞相範圍包括河流大量分岔位置至海平面以上的廣大河口區，是與河流有關的沉積體系在海濱區的延伸。岩性主要為砂岩、粉砂岩、泥岩。沙質沉積與泥炭、褐煤共生是該亞相的重要特徵。層理構造複雜，視環境不同而異。見雨痕、乾裂、足跡等層面構造。

三角洲平原亞相可進一步劃分為分支河道、陸上天然堤、決口扇、沼澤、湖泊等沉積微相。

2、 三角洲前緣亞相

三角洲前緣亞相位於三角洲平原外側的向海方向，處於海平面以下，為河流和海水的劇烈交鋒帶，是三角洲沉積作用最為活躍的地帶和三角洲砂體的主體。

三角洲前緣亞相可進一步劃分出水下分支河道、水下天然堤、支流間灣、分支河口砂壩、遠砂壩、三角洲前緣席狀砂等6個沉積微相。

3、前三角洲亞相

前三角洲亞相位於三角洲前緣的前方，是河控三角洲沉積最厚的地區。主要由暗色粘土和粉砂質粘土組成，可含少量細砂。常發育水平層理及塊狀層理，常見廣鹽性的生物化石。可作為良好的生油層。

潮坪相

潮坪又稱為潮灘，潮坪的陸源沉積物供應少，地處平緩，相帶較寬。潮坪是有被潮道和潮溝鎖切割的平原組成的。可分為朝上帶，潮間帶，朝下帶。構成潮坪的主要是潮間帶，也稱潮間坪。潮坪環境中能量較高。潮坪沉積也分為渾水和清水兩種沉積類型。前者以陸源趁機為主，後者以碳酸鹽沉積為主。

沉積特徵：渾水潮坪以粘土岩，粉砂岩，細砂岩為主，極少見礫岩。潮流作用強，能量高，沉積物以砂為主，形成水下沙壩，沙灘。

沉積構造：層理類型多樣，多見水平紋層或水平波狀紋層，混合坪上多具有脈狀，波狀透鏡狀層理。沙坪上常出現有多次漲潮造成的預裝或人字形狀交錯層理，這是潮坪沉積交錯層理的重要標誌之一;在潮下帶的潮汐通道內可見中-大型流水交錯層理，羽狀交錯層理。

粒度特徵：粒度偏細，分選好，環境能量低，水介質的流動與停滯狀況周期性交替。

濱岸相

濱岸相位於浪基面及最高潮線之間。根據海洋環境特徵可分為障壁型和無障壁型。無障壁型按照海岸水動力狀況和沉積物類型分為砂質或礫質高能海岸及粉砂淤泥質低能海岸。沉積物以粉砂為主，過渡帶的外側為濱外陸棚環境。物理化學環境是暴露的強氧化環境，波浪淘洗，剝蝕，改造作用強。

沉積特徵：：砂岩、粉砂岩夾礫岩、泥岩，紫紅、暗紫色、成熟度高，具強烈暴露標誌，泥裂、雨痕、氣泡。底棲生物難於生長，常有淺湖來的介殼形成灘、脊。

按照地貌特點、水動力狀況、沉積物特徵，可將濱岸相劃分為海岸沙丘、後濱、前濱、臨濱4個亞相。

1、海岸沙丘亞相

海岸沙丘亞相位於潮上帶的向陸一側，即特大風暴時潮水所到達的最高水位，它包括海岸沙丘、海灘脊、沙崗等沉積單元。

海岸沙丘中沉積物呈細—中粒，成熟度高，圓度和分選好，重礦物富集。具大型槽狀交錯層理。

海灘脊可呈平行海岸的單脊或成組出現，常由較粗的砂、礫石和介殼碎片組成，底部具沖刷面和平行層理，上部具交錯層理。

2、後濱亞相

後濱亞相沉積物為具平行層理的砂，粒度較沙丘帶粗，圓度及分選較好。平行層理砂岩可被小型交錯層理中斷。當後濱中有較淺的窪地並被充填時，可形成低角度的交錯層理。

3、前濱亞相

前濱亞相位於平均高潮線與平均低潮線之間的潮間帶，地形平坦，起伏較少。沉積物以中砂為主，分選較好。層系平直，沖洗層理髮育。

4、臨濱亞相

臨濱亞相位於平均低潮線至浪基面之間的潮下帶。臨濱亞相常發育沿岸沙壩，波能越弱，沿岸沙壩越少。臨濱上部發育有大量沙質沉積物，並發育較大規模的交錯層理，越向岸越多，越向海的深水部位交錯層理越漸少，而生物攪動構造增多，且出現水平紋層。

5、垂向層序

隨著海進、海退的發生，可形成進積型和退積型的海岸垂向沉積層序。砂質高能海岸的垂向沉積層序特點：自下而上呈由細變粗的反旋迴。

重力流

沉積物重力流是指泥，砂，礫混雜的，重力驅動的，懸浮搬運的高密度底端。

沉積物重力流是陣發性，短暫性快速沉積，含大量懸浮物質的高密度流體，顆粒依賴於雜基支撐，成整體塊狀運動並對斜坡河峽谷產生侵蝕作用。形成沉積物重力流一般需要具備諸如構造背景，物源供給，沉積水深和地形坡度。即較大的水深，足夠的坡度角和足夠的密度差，充沛的物源，一定的觸發機制。

沉積物重力流的類型：按沉積物支撐機理把重力流劃分為四個類型，即：

土石流（或碎屑流），顆粒流液化，沉積物流，濁流；

土石流：粘土雜基支撐的塊體流，可發育于山麓，也可分布在深水地區，多呈厚層塊狀，單期厚幾-幾十米，粒徑範圍變化大、雜基多、磨圓差，礫石直立或懸浮於雜基中；

顆粒流：含水砂級顆粒碰撞支撐的塊體流，維持顆粒流流動需要較大的斜坡角（18 °），多見於沙丘、沙壠背流面，具有塊狀層理、底模，反向遞變層理（動力篩）；

液化流：超孔隙壓力支撐砂級顆粒的流體流粒間流，顆粒呈懸浮狀態，具塊狀構造、流體逃逸構造、底模構造、沙火山和包卷層理，無牽引流沉積構造；

濁流 ：水泥砂近於均勻混合，由湍流支撐的水體底部渾濁流；由5個層段組成——鮑瑪序列。

岩石類型：（1）經典濁積岩（鮑瑪層序）（2）塊狀砂岩（3）疊復沖刷粗砂岩（4）卵石質砂岩（5）顆粒支撐礫岩（6）雜基支撐的岩層（7）滑塌岩。

鮑瑪序列的結構特徵：

1、 遞變層理段（ A段）：底部含礫石，底面有槽鑄型、溝鑄型構造，沖刷侵蝕接觸。

2、 平行層理段（B段）：

3、 交錯層理段（C段）：、

4、 水平層理段（D段）：

5、塊狀泥岩段（E段）：塊狀泥岩，為濁流之後的懸浮沉積。可含深水有孔蟲化石和遺蹟化石。

重力流的結構特徵：搬運方式：濁流——懸浮搬運或遞變懸浮搬運；沉積方式：懸浮沉降；粒度：分布範圍很廣；分選：很差-較差。

構造特徵：以遞變層理或疊覆遞變層理為主要鑑定標誌。

重力流的沉積相模式：典型濁積岩相模式－鮑瑪層序；非典型濁積岩相模式－海底扇相模式。

亞相類型：1、內扇（上部扇）亞相2、中（部）扇亞相3、外扇（下部扇）亞相

內扇亞相：位於大陸斜坡根部的狹谷出口處。發育滑塌層和紊亂層的土石流、碎屑流沉積物。在水道堤或階地外緣，由於漫溢作用可形成不同序次的典型濁積岩。內扇沉積物分布嚴格受地形、水道的限制。由於水道的遷移和加積作用可使砂礫質濁積岩分布的寬度和厚度更大。

中扇亞相：常呈疊覆舌狀體，突出的地貌特徵是辮狀分支水道發育。

辮狀溝道：卵石質砂岩（或含礫砂岩）和塊狀砂岩為主，有時見顆粒流和液化流沉積。辮狀溝道間：以不同序次典型濁積岩分布的特徵。辮狀水道：遷移和加積作用，卵石質砂岩和塊狀砂岩連續，優質厚層油氣儲集層。

外扇亞相：地形平坦，基本無水道，沉積物分布寬闊而層薄，典型沉積是C-E序列和B一E序列的末梢相典型濁積岩和深水泥頁岩。

陸表海沉積相模式

碳酸鹽沉積物主要發育與海洋環境，少見於非海洋環境。

碳酸鹽岩沉積作用總體有如下特點：

1、溫暖的氣候，清潔並具有較高鹽度的淺水動盪水體。

2、機械作用

3、碳酸鹽岩沉積物在正向地貌區最發育。

4、現代碳酸鹽岩沉積作用主要發生在兩種類型台地，即與大陸毗連的鑲邊台地和孤立於大海中的淺水台地。

5、碳酸鹽沉積沉積作用一方面速率較快，另一方面易受諸多因素抑制因而沉積作用具有間歇性。

6、半深海-深海環境的海底也發育著各種碳酸鹽軟泥和各種重力流沉積。

7、在古湖泊碳酸鹽岩中，白雲岩較發育。

8、白雲岩的成因問題主要是白雲石的形成機理問題。

礁相

礁主要有礁核和礁翼組成，有時還有礁間。按形態礁可分為點礁，寶塔礁，馬蹄形礁，環礁，丘礁，層狀礁，岸礁，堡礁，邊緣礁。

礁相主要分為礁骨架相，礁頂相，礁坪相，礁後砂相，瀉湖相，礁斜坡相，近側塌積岩相，遠側塌積岩相。

礁的典型特徵：各類岩石和動物群落在礁塊中有規律地分布，造成生物礁體岩相上的明顯分帶性，為礁相帶的劃分和模式的建立奠定了基本輪廓。

礁複合體或礁組合，是生物礁不同相的總稱包括：礁骨架、礁頂、礁坪、礁後、瀉湖、斜坡和塌積沉積。