粒度结构特征

如题所述

(1)粒度分布特征

沉积物或沉积岩的碎屑颗粒的大小,称为粒度,包括粒度的大小、分选性、磨圆度和粒度分布状况等,沉积岩的粒度分布主要受搬运介质、搬运方式及沉积环境的因素控制,即使是同种介质条件下形成的,随着水动力条件的由强变弱,沉积物颗粒也会出现由粗到细的变化。另外,沉积速度快慢、遭受改造时间的长短在沉积物结构方面也有反映。反之,这些成因特点必然会在沉积岩的粒度性质中得到反映,因此粒度分析是确定沉积环境的一个重要指标,已广泛应用于沉积相的研究中,而粒度概率累积曲线分析则是最常用的沉积相分析手段。由于粒度概率曲线有很强的可比性,通过粒度曲线分析可以提供水动力条件,因此可以作为沉积相分析的重要标志。

本次研究主要在是野外剖面观察的基础上,利用岩石薄片粒度分析资料,绘制了大量的粒度概率累积曲线,总结了川东南-湘西地区的志留系小河坝组砂岩主要粒度概率累积曲线类型(图4.6;表4.2),分析了每种粒度概率累积曲线的特征及可能反映的沉积环境。

图4.6 川东南小河坝组粒度概率累积曲线(一)

图4.6 川东南小河坝组粒度概率累积曲线(二)

表4.2 川东南-湘西地区小河坝组砂岩概率累积曲线类型及反映的主要环境

①Ⅰ类概率曲线(两段式)

一跳一悬式:这是本区最常见的曲线类型之一,如宣恩板竂、武隆江口、南川三泉等地。曲线由两段直线组成,分别代表跳跃和悬浮2个次总体,缺乏滚动次总体(图4.6A,B)。以跳跃总体为主(占60%~75%),跳跃组分与悬浮组分的交截点在4.5~5!左右,跳跃总体斜率较高,倾角为55°~65°分选相对较好;悬浮总体含量低,分选相对较差,截点为突变式。该曲线通常见于水下分流河道、河口坝、席状砂等微相,有时整个粒级更细的二段直线型也可出现于堤岸沉积中,是较强水流水道沉积反映,悬浮总体倾角约为6°。

一跳一悬夹过渡式:具过渡段的两段直线型曲线特征与上述两段直线型类似,曲线主要由跳跃总体和悬浮两段式组成,区别在于悬浮总体与跳跃间存在一个过渡段,即细截点并非突变型,而是具有一个直线段或曲线段的过渡区(图4.6C,D,E)。如湖南花垣等地可见到。对于过渡段的解释,Glaister et al.(1974)认为,粒度曲线细截点的过渡性质是河口沙坝粒度分布的最大鉴定特征,也是区分河口沙坝最可靠的方法。对于过渡段Glaister等作了水动力条件解释:当河流入海(湖)时,流速减慢,造成悬浮负载中较粗的颗粒快速分离,快速沉积。因此在沉积物与水的界面附近,颗粒浓度骤增,上述较粗的悬浮负载并入沉积物中,从而提高了较细悬浮物组分的比例,反映在粒度概率累积曲线上形成悬浮总体的粗端向下弯曲。这类曲线可作为河口沙坝沉积的重要标志之一。

②Ⅱ类概率曲线(三段式)

滚动、跳跃加悬浮式:曲线特点是有三个直线段组成,三个直线段分别代表沉积物的三种搬运方式,即滚动次总体、跳跃次总体和悬浮次总体组成(图4.6F,H)。整个曲线为上、下两段斜率较小,滚动总体的斜率较大。整体呈现三级阶梯状。跳跃组分与悬浮的交截点在4~5!之间。滚动总体的含量较低;跳跃总体的含量70%~80%,分选性较好;悬浮组分的含量较少,分选较差。岩性为细砂岩、细砂质粉砂岩,反映中等-较强的水动力特点。三段型见于研究区的湖南的花垣、贵州道真忠信镇等地的水下分流河道沉积。此类型曲线是分流河道、水下分流河道的典型曲线。但由于研究区的粒级整体偏细,与典型河道沉积有所不同,三角洲前缘水下分流河道沉积物的滚动总体不是十分发育,但仍可作为分流河道、水下分流河道砂体的标志之一。

一悬两跳式:具两个跳跃总体的三段直线型曲线,此类型以具有两个跳跃总体为特征,与悬浮总体组成三段直线型曲线(图4.6G),不发育滚动总体。两段跳跃总体斜率的差异,主要与波浪化水流向岸及回流作用有关。向岸时,湖浪携带粗粒多,回流时,粗粒沉积之后以细粒为主,细粒经受长期动荡与簸选,分选好,而粗粒分选差,该类型可作为席状砂、远沙坝的标志,见于贵州道真县忠信镇等地。

③Ⅲ类概率曲线(多段式)

多跳一悬式:本类曲线由四条直线段组成,由三段跳跃总体与一段悬浮总体组成(图4.6J),跳跃总体含量80%~90%,直线倾角为30°~70°,分选较好,与悬浮总体交截点!值为4.5~5之间。悬浮总体含量为10%~20%,分选差。本类曲线反映多组水流影响较强和分选较好的特征,如风暴沉积的末期能量变弱的牵引流沉积,滩坝早中期跳跃总体含量高时发育,以及三角洲前缘河口坝沉积等。

滚动、多跳一悬式:此类曲线由滚动总体、多段跳跃总体和悬浮总体组成(图4.6I)。滚动总体含量小于3%,斜率很小,分选差,粒度区间在3~4!,与跳跃总体交截点的!值为3.5~4.5之间;跳跃总体含量大于90%,斜率较大,分选好;悬浮总体含量小于5%,与跳跃总体交截点!值为4.5~5.5之间。此类曲线反映高能多组水流综合作用的水动力特征,主要出现在三角洲水下水分流河道、河口坝等沉积环境。

(2)粒度参数特征

研究区沉积物粒度较细,分选性较好,偏太为正态分布,峰度很尖锐,主要反映了牵引流沉积的特点(表4.3)。

表4.3 川东南-湘西地区小河坝组砂岩粒度参数特征

续表

萨胡(1964)在碎屑沉积物研究中应用了判别分析。他利用大量的碎屑沉积物样品,其中有砾石,砂以及粉砂,采样的环境类型有:河流、泛滥平原、三角洲,海滩,风坪、风成沙丘、浅海以及浊流。求得了各类沉积环境判别函数及判别值:Y浅海与河流(三角洲)=0.2852MZ-8.7604σ2-4.8932SK1+0.0482KG,Y浅海>Y浅海>-7.4190,Y河流<-7.4190;Y河流(三角洲)与浊流=0.7215MZ-0.4030σ2+6.7322SK1+5.2927KG,Y河流>9.8433,Y浊流<9.8433。据上述函数计算,结合沉积特征,判断研究区主要为三角洲沉积。

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