野外地质工作方法以沉积岩为例.ppt

沉积岩野外地质工作方法,报告人：王 剑,中国地质调查局成都地调中心2012.02.11,目 的 以沉积岩地区工作为例，介绍野外地质工作的基本要求与方法，怎样鉴别常见的基本岩石类型，测量、描述、记录沉积岩的成份、结构、构造及几何形态；介绍野外沉积相与沉积环境分析的最基本方法。,主 要 参 考 资 料的选定,沉积物 sediments,沉积岩 Sedimentary rocks,沉积学 sedimentology,沉积岩石学 Sedimentary petrology,侧重机理 mechanism,侧重岩类lithology,趋于统一,成岩,风化,成因,意义,开 首 语地层就像一本博大精深的天书,沉 积 学 研 究 的 方 法 原 理 流体动力学 1、流体性质与沉积物的搬运 2、流体性质与沉积物的沉积 3、流体性质与沉积岩的结构构造 4、流体性质与沉积岩的分布规律,主 要 思 路 1、点描述 2、剖面相序 3、平面岩相古地理 4、盆地演化 5、沉积大地构造,提 纲一、野外前的准备工作二、野外工作方法与资料的采集 1.野外观察内容 2.野外观察方法 3.记录方法与内容三、沉积岩的类型四、岩相古地理编图 1.野外沉积相分析 2.剖面相序 3.岩相古地理分析与编图 4.盆地演化与沉积大地构造,一、野外前的准备工作1、资料的收集与科学目标的制定2、野外工作方案的制定3、野外专业工具的准备4、野外后勤保障与安全保障准备,1、资料的收集与科学目标的制定,对科学问题、目标任务要十分明确：Addressing specialized probleems with well-formulated question in mind-Western Proverb.全面了解熟悉资料，充分利用网络：主题词、关键词、地区等等。,野外准备工作,南方油气项目为例（1）目标：找油气（2）思路：构（造）控盆（地）控岩相（古地理）控石油地质条件,野外准备工作,一、野外前的准备工作1、资料的收集与科学目标的制定2、野外工作方案的制定3、野外专业工具的准备4、野外后勤保障与安全保障准备,野外准备工作,一、野外前的准备工作1、资料的收集与科学目标的制定2、野外工作方案的制定3、野外专业工具的准备4、野外后勤保障与安全保障准备,野外准备工作,野外专业工具的准备记录簿、钢笔、铅笔、钢卷尺等“三大件”、GPS、照相机等地形地质图、剖面及柱状图等样品袋（瓶）、标签、记号笔等小刀、比例尺（中心已制定统一的比例尺）等稀盐酸及其它常用试剂,野外准备工作,一、野外前的准备工作1、资料的收集与科学目标的制定2、野外工作方案的制定3、野外专业工具的准备4、野外后勤保障与安全保障准备,野外准备工作,提 纲一、野外前的准备工作二、野外工作方法与资料的采集 1.野外观察内容 2.野外观察方法 3.记录方法与内容,1、野外观测内容（1）颜色（2）岩性（3）结构（4）沉积构造（5）厚度及几何形态（6）生物化石与生物遗迹,野外工作方法,1、野外观测内容（1）颜色：颜色能提供岩性、沉积环境和成岩作用等的有关信息。颜色主要取决于两个因素：铁的氧化态与有机质含量。原生色与次生色 颜色与环境、岩性、物源 颜色与韵律,野外工作方法,1、野外观测内容（1）颜色,野外工作方法,原生色：原生色又包括继承色与自生色、继承色：取决于碎屑物质的颜色，常为碎屑岩所特有，如长石砂岩呈红色。、自生色：由沉积物堆积过程中及成岩作用形成的自生矿物所呈的颜色，如含海绿石或鲕绿泥石的岩石常呈绿色和黄绿色。,沉积岩的颜色与沉积环境密切相关灰色及黑色：含有机质或分散状黄铁矿，与还原环境有关；红色、褐红色、黄色：与高价铁的氧化物或氢氧化物有关，代表强氧化环境；绿色：与低价铁的硅酸盐矿物如海绿石、鲕绿泥石有关，代表弱氧化弱还原介质条件。,1、野外观测内容（1）颜色：重要意义 典例：（1）华南白垩系与南华系红色沉积层（2）颜色与环境羌塘冰碛岩为例,野外工作方法,1、野外观测内容（1）颜色：重要意义 典例：（1）华南白垩系与南华系红色沉积层（2）颜色与环境羌塘冰碛岩为例,野外工作方法,颜色与环境,野外工作方法,颜色与环境,野外工作方法,颜色与环境,野外工作方法,颜色与岩性、物源,野外工作方法,1、野外观测内容（1）颜色:重要意义 典例：韵律（颜色）层与沉积环境,野外工作方法,颜色与韵律,野外工作方法,湖相韵律层羌塘雀莫错组,湖相韵律层广丰新元古代罗村组,1、野外观测内容（1）颜色：重要意义 典例：（1）华南白垩系与南华系红色沉积层（2）湖相韵律层（3）碳酸盐次生色,野外工作方法,羌塘碳酸盐岩次生色,羌塘碳酸盐岩次生色,羌塘碳酸盐岩次生色,羌塘碳酸盐岩次生色,羌塘碳酸盐岩次生色,1、野外观测内容（2）成份（矿物成份）,野外工作方法,矿物成分、沉积岩矿物成份极其简单，常见的只有几种、岩浆岩中常见,但沉积岩中罕见的矿物，如暗色矿物、岩、沉、变中均常见的矿物，如石英、长石、云母等、沉积岩中特有的矿物，如盐类矿物，粘土矿物等,橄榄石 钙长石 辉石 角闪石 黑云母 钠长石 钾长石 白云母 石英,各类造岩矿物在风化作用中的稳定性,1、野外观测内容（3）结构 颗粒的粒度及其分布、颗粒形态及其表面特征、沉积物组构、分选性与结构成熟度。颗粒形态：球度与园度 粒度与分选：注意测量粒度变化及其与厚度的关系 组构：排列方向及填集方式,（a)优选方位；(b)叠瓦排列；(c)基质与颗粒关系 结构成熟度：分选、园度、和基质含量,野外工作方法,1、野外观测内容（3）结构 颗粒形态：球度与园度,野外工作方法,例：,1、野外观测内容（3）结构 粒度与分选：注意测量粒度变化及其与厚度的关系,野外工作方法,上,下,例：,沙坝、浅滩等,海侵层序、河流等,1、野外观测内容（3）结构 组构：排列方向及填集方式,（a)优选方位；(b)叠瓦排列；(c)基质与颗粒关系,野外工作方法,例：流体性质、古流向、水动力条件、沉积物特征,1、野外观测内容（3）结构 关于成分成熟度与结构成熟度：分选、园度、和基质含量,野外工作方法,例：关于结构退变（冰碛岩、滩后沙）,1、野外观测内容（4）沉积构造及沉积体的几何形态 颗粒的粒度及其分布、颗粒形态及其表面特征、沉积物组构、分选性与结构成熟度。顶面构造：波痕、泥裂等 底面构造：槽模、构模、压刻痕 层内构造：两大类层理,野外工作方法,沉积构造的分类,1、野外观测内容（4）沉积构造 颗粒的粒度及其分布、颗粒形态及其表面特征、沉积物组构、分选性与结构成熟度。顶面构造：波痕、泥裂、雨痕、剥离线理、足迹与遗迹等,野外工作方法,顶面构造：波痕、泥裂、雨痕、剥离线理、足迹与遗迹等例：顶面构造与沉积环境、水深水浅,野外工作方法,野外工作方法,顶面构造：波痕、泥裂、雨痕、剥离线理、足迹与遗迹等例：波痕与古流向测定方法（判别前积层）,野外工作方法,古流向,试判别古流向,古流向,古流向的野外测量方法：现场测定,只能判别流向的走向,1、野外观测内容（4）沉积构造 颗粒的粒度及其分布、颗粒形态及其表面特征、沉积物组构、分选性与结构成熟度。底面构造：槽模、沟模、压刻模、重荷模等,野外工作方法,例：浊积岩与槽模、沟模压刻痕与古流向、重荷模与快速堆积,沟模(groove casts)：砂质岩层底面上一些微突起的直线形的平行脊状构造,1、野外观测内容（4）沉积构造 颗粒的粒度及其分布、颗粒形态及其表面特征、沉积物组构、分选性与结构成熟度。层内构造：两大类层理牛顿流体与非牛顿流体,野外工作方法,波浪作用沉积构造为主,暴露沉积构造为主,非牛顿流体沉积构造及小型沙纹层理、水平层理等,浪基面,海平面,沉积构造与沉积环境,1、野外观测内容 层内构造：以牛顿流体为主条件下的沉积构造,板状交错层理江西广丰新元古代,楔状交错层理羌塘雀莫错组,楔状交错层理羌塘雀莫错组,潮汐成因的交错层理脉状层理：粉砂与泥互层，砂为主，泥分布于波谷中。透镜状层理：粉砂与泥互层，泥为主，粉砂呈透镜状断续分布于泥中波状复合层理：粉砂与泥呈波状薄互层。,1、野外观测内容 层内构造：重力流沉积鲍马层序、粒序层理,沉积物重力流,浊流,液化沉积物流,颗粒流,泥石流,低密度浊积岩,高密度浊积岩,再沉积砾岩,砾质泥岩,某些滑动浊积岩,1、野外观测内容（5）生物化石与生物遗迹 通过生物化石组合，判断沉积环境。,野外工作方法,2、野外观察与测量方法（1）点距与密度要求（2）由远及近的原则（如水道等不易识别）（3）近看岩性与结构（4）利用沉积构造判别岩层上下关系（5）野外相与环境分析（6）沉积层序与综合理解,野外工作方法,古流向与线理构造测量方法1）古流向2）线理的测量3）线理的统计,野外工作方法,3、野外记录方法（1）野外记录簿文字描述（2）记录图表（3）GPS与 PRB 记录（4）样品登记与图注,野外工作方法,提 纲一、野外前的准备工作二、野外工作方法与资料的采集三、沉积岩的类型四、野外沉积相分析与岩相古地理编图,沉积岩的类型陆源碎屑岩：泥（页）、砂(2-0.0625 mm)、砾生物化学岩与生物有机岩：灰、白、燧、磷、煤化学岩：铁质岩、蒸发岩火山碎屑岩：凝灰岩、集块岩,碳酸盐岩分类表（结构-成因分类）,砂岩分类图,另外2种为过渡类型：长石石英砂岩岩屑石英砂岩,主要为3种：石英砂岩长石砂岩岩屑砂岩,提 纲一、野外前的准备工作二、野外工作方法与资料的采集三、沉积岩的类型四、野外沉积相分析与岩相古地理编图 1.野外沉积相分析 2.剖面相序 3.岩相古地理分析与编图 4.盆地演化与沉积大地构造,（一）野外沉积相分析相分析因素：岩性、结构、沉积构造、化石、颜色、几何形态、古流向等水动力条件与相分析：成因相与相组合Walther 相序定律：沉积旋回：各种相规律重复相的描述：野外应尽可能客观特征描述，而成因与环 境解释可晚一些,（一）野外沉积相与环境分析 河流相：湖相：（油页岩）风成相：纯净的、无基质富石英砂岩（350）冰川相：,（一）野外沉积相与环境分析 三角洲相：（三元结构：顶、底、前积层，潮汐弱、海退、物源等）宾浅海相：（波浪作用为特征）碳酸盐台地相：纯净的、无基质富石英砂岩 深海欠补偿盆地相:(重力流、洋流为特征)火山碎屑岩相：,（二）剖面相序,地层,组(米),新 元 古 界,震旦系,南 华 系,寒武系,老堡组167,陡山沱129,南沱组157,富禄498,长安1870,拱洞884,三门街847,合桐320,白竹503,剖面,SB,SB,SB,SB,Sqs1,Sqs2,Sqs3,Sqs4,Fl,Ns,CP,Ba-SB,MV,Sh-Ba,GDF,Sh-Ns,Gsh,G,PB,岩 性 描 述,相,结构构造,体系域,层序,康滇次级盆地,中扬子,湘桂次级盆地,江南隆起,浙北次级盆地,A滇中,B川西南,C峡东,D桂北,E湘中,F赣北,G皖南,H浙北,80312Ma,8197Ma,74821Ma,820Ma,7618,Ca.780,81911Ma,77911Ma,79711Ma,？,？,？,？,？,？,Pt2 t,Pt3 w,Siltstone and mudstone,Tianli Schist(Pt2 t),Wengjialing Fm.(Pt3 w),Pt3w 1 Alluvial/fluvial facies association,Erosional surface(unconformity)Low conpositional maturityLow texture maturityInverse grading,横 剖 面 图,Tianli Schist(Pt2 t),Wengjialing Fm.(Pt3 w),Taoyuan Fm.(Pt3 ty),Wengjialinb Fm.(Pt3 w),Wengjialinb Fm.(Pt3 w),（三）岩相古地理分析与编图1、编图思路：点分析 剖面相序分析 岩相古地理分析2、表现形式：结构成因编图法,3、编图单元与编图比例尺类 型：概略、小、中、大比例尺：800万、200400万、50100万、520万编图单元：统、统组、组段、段相与环境：海陆、相亚相、亚相微相、微相,（三）岩相古地理分析与编图(1)概略性沉积古地理图 比例尺：小于1:800万 科学目标：阐明地层的沉积建造和分布规律，探索大区域构造格局，确立地层区划和构造分区，探讨大区域的构造发展史(2)小比例尺岩相古地理图 比例尺：1:200万1:400万 科学目标：开展跨区域研究，探讨和阐明区域沉积环境和古地理、古构造背景,（三）岩相古地理分析与编图(3)中比例尺岩相古地理图 比例尺：1:50万1:100万 科学目标：在具有成矿远景的地区选择各重要目的层首先开展工作，研究区域沉积物的空间分布和时间演化及沉积环境特征(4)大比例尺沉积相或岩相古地理图 比例尺：1:5万1:20万 科学目标：直接服务于矿产或含油气盆地生储盖条件分析，为矿产资源勘探提供较准确的预测资料(5)特殊目的层岩相古地理图 特殊要求确定1:5万以上比例尺 科学目标：准确标出“微相”一级古地理单元,4、编图单元的确定地层图法：纪、世、期、时等时面作图法：等时面所夹的地层优势相法：层序等时面法：,5、结构成因编图法:,5 cm，50%,4 cm；2550%,3 cm，25%,(1)上、中、下位置(2)单元的宽度：3cm、4cm、5cm(3)岩性花纹,6、室内资料的收集、整理与分析7、建立完整系统的卡片档案8、野外系统调查（1）剖面布置的要求与原则：控制性相剖面23条 辅助性24条 路线观测点较多（2）剖面比例尺：5001000（3）分层厚度：10m，一般在5米以内,（三）岩相古地理分析与编图编图资料收集与处理:(1)全面收集各种资料 收集地层剖面资料，以各省1:20万及1:5万区调成果资料为主，并应收集石油、地质普查勘探区的地层剖面及各类钻孔、石油探井岩心剖面、岩屑录井和测井剖面资料（包括电测井、放射性测井等）(2)认真分析、整理所收集的各种资料 a：剖面分类；b：填制资料卡片和表格(3)进行统一的地层划分对比，确定编图的地层单元,（三）岩相古地理分析与编图沉积相剖面测量:(1)相剖面类型 a：控制性相剖面 选择地层层序完整、顶底界线清楚、相标志明显、后期构造简单、露头连续性好，尽可能穿越主要目的层和各代表性相单元 b：辅助性相剖面 选定条件是主要层位界线准确无误，露头基本连续，便于沉积相类型观察即可 c：路线观测点 针对编图区内无剖面控制的某些相段存在的问题，适当沿沉积相分界线布置少量观察点进行追索,（三）岩相古地理分析与编图沉积相剖面测量:(2)相剖面部署原则 a：中小比例尺 每一相区控制性相剖面不少于12条，辅助性相剖面不少于23条，并应有适量路线观测点予以补充控制 b：中比例尺 每一相区控制性相剖面不少于23条，辅助性相剖面不少于34条，并应有适量路线观测点予以补充控制 c：路线观测点 每一相区控制性相剖面不少于3条，辅助性相剖面不少于4条，并应有较多的路线观测点予以补充控制,（三）岩相古地理分析与编图沉积相剖面测量:(3)相剖面测量程序 a：相剖面踏勘 初步确定剖面中各种明显的标志层和岩层的剥蚀面（沉积间断面）、不整合面；初步确定岩石的分层界线 b：相剖面测制 对剖面进行详细的分层、分层观察描述、逐层丈量及必要的素描、照相，并按要求系统或针对性地采集各类典型标本和样品 c：野外相分析 根据所取得的各种资料，分段研究相剖面结构、沉积序列特征，进行初步的沉积相（亚相、微相）划分和环境分析,（三）岩相古地理分析与编图沉积相剖面测量:(4)相剖面观测内容 a：沉积相观察内容 分层与厚度、岩性、指相矿物、颜色、结构、构造、古流向、古生物、成岩后生变化及其横向变化特征 b：剖面结构及剖面垂向演化特征 根据岩性、结构、构造、生物、层面特征及沉积韵律层等组合顺序特点，分段进行综合分析 c：样品采集 岩石薄片样；古生物化石样；粒度分析样等,（三）岩相古地理分析与编图编图程序与方法:(1)基础图件 a：实际材料图 标示主要内容包括岩相卡片、路线、剖面及钻井等及其位置 b：柱状图 包括地层系统、岩性结构柱、沉积构造、岩石结构及古生物相标志、分层描述、沉积相（亚相、微相）划分、相旋回曲线等 c：横剖面图 一般是一条，如果穿越主要相带的横剖面相变较大，则需要绘制2-3条沉积相横剖面图，地层柱状对比横剖面图,（三）岩相古地理分析与编图编图程序与方法:(1)基础图件 d：典型相特征相序图 包含了沉积结构、沉积构造、沉积岩性、古生物及古流向等包括“结构成因”含义在内的连续的相演化纵剖面结构图 e：地层等厚图 成图底图用地理图，把选用的剖面首先按实际材料位置投点并编号，标明厚度，然后按插入法勾绘等厚线 f：岩性组合图 编图的方法有厚度法、岩石百分率法、岩石比率法、岩比法、岩比三角相图法、百分率三角相图法、三角熵比率法、岩相偏离图法、沉积类型图法,（三）岩相古地理分析与编图编图程序与方法:(1)基础图件 g：古生物相图 表现不同古生物组合类型的区域分布 h：沉积相标志图 主要表示各种层面标志和层理标志 i：矿产点（油气点）显示分布图 表示油气（苗）显示的时空分布 j：其他基础图件 生物礁平面分布图、生物礁纵横剖面图、生物礁发育横式图、沉积相模式图等,地层等厚图,特 殊 图 件,白云岩分布图,生物礁分布图,（三）岩相古地理分析与编图编图程序与方法:(2)综合性图件 a：结构成因岩相古地理图 反映不同相（亚相或微相）单元的“结构成因”特征 b：古构造图 在厚度分析、岩相古地理分析、沉积建造分析、接触关系及接触类型分析等基础上所编制的综合图件 c：特殊目的层古地理图 包括烃源岩、储层、盖层及某些特殊岩类（如生物礁、白云岩、膏盐层、古风化壳等）等特殊目的层的岩相古地理图 d：其它图 古水动力图、地球化学图、古地质图等,结构成因岩相古地理图,（四）盆地演化与沉积大地构造盆地分析方法:（1）区域构造背景（2）深部地球物理资料与区域断裂体系和构造变形分析（3）沉积充填过程、沉积相与沉积体系、古流向等研究（4）古生态、古气候、古地理环境分析（5）盆地结构和构造沉降分析（6）火山岩及其构造环境分析（7）沉积格架与原型盆地实体、复合与叠加过程分析,1 区域背景,2）深部地球物理资料与区域断裂体系和构造变形分析,2）深部地球物理资料与区域断裂体系和构造变形分析,2）深部地球物理资料与区域断裂体系和构造变形分析,古生代构造层？,中新生代构造层,基底构造层,2）深部地球物理资料与区域断裂体系和构造变形分析,3）火山岩及其构造环境分析,玄武岩柱状节理,玄武岩构造背景判断,综 合 分 析 综合上述区域构造背景、地球物理资料、火山岩构造环境，以及之前我们所讲到的：沉积充填、沉积相、盆地构造沉降和沉积格架，对盆地进行分析。,谢 谢,