『壹』 實習六 沉積古地理研究與編圖
沉積古地理研究與編圖是一項理論性、綜合性和實用性很強的基礎地質工作。它是以沉積學理論為基礎，通過對沉積作用的研究，重塑沉積環境，分析不同沉積環境下沉積物的特徵及其分布規律，總結不同地史時期海陸變遷、古氣候變化、古地理景觀特徵，為闡明地球表面的環境變遷和大地構造演化等重大問題提供依據，為查明沉積礦產和油氣資源的形成條件和分布規律提供基礎資料和理論依據。
沉積相古地理編圖是古地理研究的重要組成部分。常根據不同的目的、任務，編制不同類型和不同比例尺的沉積古地理圖，把豐富的實際資料和通過研究所取得的科學認識直觀地反映出來。沉積古地理研究中的編圖通常是指基礎圖件和綜合圖件的編制。基礎圖件是描述性的，以反映某個方面或某個因素的客觀實際材料為主，是編制綜合圖件的基礎。常見的有沉積相柱狀圖、沉積相聯合剖面圖、地層等厚圖、古生物相圖或生物古地理分區圖、重礦物分布圖，以及各種岩性圖、等值線圖或分區圖等。綜合圖件是根據基礎圖件以及其他參數經過綜合分析後所得的最終成果，是解釋性的圖件。它所表現的是某一時期的自然地理面貌、構造背景、沉積環境、沉積條件和沉積物的分布規律等，包括沉積古地理圖、構造古地理圖、古構造圖等。
一、沉積古地理編圖方法
沉積古地理研究的關鍵是編制沉積古地理圖，但如何編制沉積古地理圖，要收集和整理哪些資料，先編哪些基礎圖件，如何進行分析，對於不同地區、不同層位、不同的研究目的，也不盡相同。「單因素分析多因素綜合編圖法」是目前普遍使用的一種定量沉積古地理編圖方法，這種方法的核心是「定量」，即以各剖面的定量單因素資料為基礎，從各單因素圖（屬基礎圖件）的分析入手，再通過各單因素圖的疊加和綜合分析判斷，最後做出定量的沉積古地理圖。
「單因素」指的是能獨立地反映某一地區、某一地質時期、某一沉積層段沉積環境某些特徵的因素，它的有無或含量的多少均可獨立地反映該地區、該層段沉積環境的某些特徵，如沉積環境水體的深淺、能量大小、性質等。選定沉積層段的厚度、岩石類型、結構組分、礦物成分、化學成分、化石及其生態組合等，均可作單因素圖件。
單因素分析多因素綜合作圖方法可分三步：
第一，對各剖面尤其是各基幹剖面進行認真的地層學和定量岩石學研究，取得各種第一手的定性和定量資料，尤其是定量資料，了解各剖面各沉積層段的沉積環境特徵。
第二，在已取得的各剖面的定量資料中，按要求的作圖單位，選擇出那些能獨立地反映其沉積環境特徵的因素，即單因素；並把全區各剖面各作圖單位的各種單因素的百分含量都統計出來，做出各種相應的單因素圖，主要是等值線圖。這些單因素圖可以從不同的側面定量地反映該地區該沉積層段的沉積環境，即為單因素分析。
第三，把這些定量的單因素圖疊加起來，並結合該地區該沉積層段的其他定量和定性資料，去粗取精，去偽存真，全面分析，綜合判斷，編制出該地區該沉積層段的定量沉積古地理圖。
在這種沉積古地理圖中，各古地理單元的確定都有確切的定量資料和單因素圖為依據，使得沉積古地理圖成為一種定量化的圖件。
二、沉積古地理研究與編圖步驟
沉積古地理研究大致可分為三個階段：基礎資料收集和整理階段、基礎圖件的編制階段和沉積古地理圖編制及綜合分析階段。
（一）基礎資料收集和整理
基礎資料是進行沉積古地理研究的基礎，基礎資料的豐富程度和精度決定了沉積古地理編圖的精度與可靠性。基礎資料收集實際上也是沉積相標志的收集，對於沉積盆地來說，可以分為地質露頭剖面資料和盆地覆蓋區的鑽井資料、測井資料和地震資料。這些資料有的是現成的，只要到有關單位收集即可，有的資料需要到野外進行觀察、描述，或進行取樣分析獲得。
基礎資料的整理是一個復雜、細致的過程，須根據不同的研究目的進行歸類、整理，有的還需進行計算和進行相關分析。
（二）基礎圖件的編制
在基礎資料收集和整理、確定編圖單元和比例尺的基礎上，須編制一系列基礎圖件，以反映沉積盆地的沉積條件、沉積特徵。在岩相古地理研究中，編制圖件的類型、數量，須根據研究目的以及基礎資料的豐富程度而定。一般在沉積古地理研究中，多採用點一線一面分析的思路方法進行研究，代表性圖件為剖面沉積學分析圖、聯合剖面沉積相分析圖、平面沉積相或沉積體系分布圖。
1.剖面沉積學分析
剖面沉積學分析實際上是對單個地層剖面（或單井岩心）資料進行沉積特徵及沉積相分析，是沉積古地理研究的基礎。具體剖面沉積學分析的方法可參見教材和實習三的有關內容。剖面沉積學分析的主要成果在剖面沉積學（柱狀）分析圖上表示。
2.聯合剖面沉積相分析
聯合剖面沉積相分析是在單個地層剖面（或單井）沉積學分析基礎上完成的，其目的是為了了解沉積相縱橫向展布特徵。但進行剖面沉積相分析之前，等時性對比是關鍵，即建立等時性地層格架。這也是決定區域性沉積古地理研究成功的關鍵。
在聯合剖面沉積相分析中，一定要注意「同期異相」和「異期同相」問題。同期異相指同一沉積時期，但沉積相類型不同，這主要由於沉積盆地的構造背景、沉積條件在不同地區存在差異，也就決定了沉積相的差異性。通過剖面沉積相分析，確定相變界線。異期同相指不同的沉積期，但沉積環境相同，即具有相同的岩相，這需要在進行沉積相對比分析之前，確定等時性地層界線，而不能以岩相劃分界線。
聯合剖面相分析的成果是編制聯合剖面沉積相分析圖（或稱為沉積相聯合剖面圖）。在編圖過程中須注意以下幾個問題：
（1）在進行剖面相分析圖時，盡量選用已進行詳細單剖面（或單井）沉積學分析的地層剖面（即主幹剖面或單井）。
（2）編圖剖面方嚮往往根據研究區的沉積和構造特徵及研究目的而定，對於區域性研究往往遵循跨構造帶、跨沉積相帶的原則；對於單一沉積體系來說，往往選擇順物源方向和垂直物源方向的剖面。
（3）為了清晰地反映沉積演化和相帶展布，對比剖面圖中所用的單剖面（或單井或單孔）的比例尺（縱向比例尺）要統一，同時，井（孔）間距離也須按統一的比例（橫向比例），但縱向比例與橫向比例可不相同。
（4）為了更好地確定橫向變化，在編制沉積相聯合剖面圖時，如有可能，應結合地震資料、區域性地質資料等進行綜合分析。
3.沉積特徵平面分布圖件（單因素圖）的編制
包括在平面圖上表示的各種沉積特徵（或要素）的各種單因素基礎圖件。以反映某個方面或某個因素的客觀實際材料為主，是編制綜合圖件的基礎。常見的有地層等厚圖、各種岩性等值線圖或岩性分區圖、古生物相圖或生物分區圖、重礦物分布圖等。具體分析和做圖的方法可參見教材和實習四的有關內容。
（三）沉積古地理圖編制及綜合分析
沉積古地理圖編制及綜合分析實際上是對沉積古地理研究的總結和歸納，通過單剖面（單井或單孔）及聯合剖面沉積相分析，在編制地層等厚圖、砂岩等厚度圖、泥岩等厚度圖等有關平面基礎圖件（單因素圖）的基礎之上，結合區域地質和沉積盆地的構造特徵研究，進行綜合分析後才能編制出平面沉積相分布圖和古地理圖（沉積古地理圖）。它是沉積古地理研究的最終成果，沉積古地理圖表示的主要內容有：
（1）海陸分布及其特點；
（2）不同級別的沉積相及沉積環境間的界線；
（3）岩石組合與古生物組合；
（4）古水流方向、海侵方向及沉積物來源方向；
（5）厚度變化，利用厚度與岩相結合分析盆地中心、沉積中心與沉降中心的位置；
（6）不同古地理單元及沉積相區的名稱。
三、實習內容
在對所給研究區的相關資料進行沉積學分析的基礎上，進行沉積相古地理研究，並編制有關基礎圖件和綜合圖件。
四、實習目的與要求
（1）掌握沉積古地理研究中有關基礎圖件和綜合圖件的編圖的方法及步驟。
（2）初步了解沉積古地理研究報告的編寫方法。
五、實習資料和作業
（一）實習資料——××地區古生代××時期地層和沉積資料
1.主幹剖面資料
（1）P3主幹剖面由下向上分層描述
1層：灰色中-薄層泥質粉砂岩、粉砂岩和細砂岩互層，發育砂泥互層水平層理和小型交錯層理，有腕足、珊瑚等化石，化石保存較完整。生物擾動強烈，潛穴發育。8m
2層：淺灰色中-厚層中、粗粒石英砂岩和細砂岩互層，中、粗粒砂岩中以大型楔狀或板狀交錯層理為主，細砂岩中發育小型浪成交錯層理。發育水流波痕及浪成波痕。26m
3層：淺灰色中-厚層中、粗粒石英砂岩，分選和磨圓極好，發育平行層理和沖洗交錯層理，多向波痕和干涉波痕發育。有腕足化石碎片，生物潛穴和擾動構造發育，一般為垂直潛穴和U形潛穴。20m
4層：淺灰色中-薄層泥質粉砂岩、粉砂岩和細砂岩互層，發育砂泥互層水平層理和小型交錯層理，有腕足、珊瑚等化石，化石保存較完整。生物擾動強烈，潛穴發育。6.3m
5層：淺灰色中-厚層中、粗粒石英砂岩和細砂岩互層，構成多個向上變厚變粗的小旋迴，單個小旋迴厚度為1.5～3.5m。小旋迴下部為粉砂岩和細砂岩，發育小型交錯層理，有腕足、珊瑚等化石，化石保存較完整。生物擾動強烈，小旋迴上部淺灰色中-厚層中、粗粒石英砂岩，分選和磨圓極好，發育平行層理、沖洗交錯層理、大型楔狀和板狀交錯層理，多向波痕和干涉波痕發育。310m
有腕足化石碎片。
（2）P9主幹剖面由下向上分層描述
1層：暗灰色泥岩和粉砂質泥岩。主要為水平層理和塊狀層理，發育有生物擾動構造，含四射珊瑚、腕足類及介形蟲、雙殼類化石，化石保存完整。6m
2層：灰色中-厚層細砂、粉砂岩，分選較好，發育有小型楔狀交錯層理或浪成交錯層理，偶見水流波痕和波浪波痕等層面構造。主要為含廣鹽度的化石，如介形蟲、雙殼類等，化石保存較完整。12m
3層：灰色中-厚層中-細砂岩，常構成向上逐漸變細的序列特徵。底界與下伏岩層常呈沖刷侵蝕接觸，單個小旋迴厚度為0.5m左右。具有槽狀或板狀交錯層理和波狀交錯層理。15m
4層：灰色中-厚層砂岩，單個旋迴向上逐漸變細。底界與下伏岩層常呈沖刷侵蝕接觸，一般底部為中—細粒砂岩，常含泥礫、植物莖乾等殘留沉積物。向上變為細砂岩、粉砂岩等。具有槽狀或板狀交錯層理和波狀交錯層理，單個小旋迴厚度為1m左右。常為多個旋迴疊置，有時夾有黑色、灰黑色碳質泥岩或褐煤沉積。120m
5層：暗灰色泥岩和粉砂質泥岩。主要為水平層理和塊狀層理，發育有生物擾動構造，含四射珊瑚、腕足類及介形蟲、雙殼類化石，化石保存完整。6m
6層：灰色中-厚層中、細粒砂、粉砂岩，分選較好，發育有小型楔狀交錯層理或浪成交錯層理，偶見水流波痕和波浪波痕等層面構造。主要為含廣鹽度的化石，如介形蟲、雙殼類等，化石保存較完整。15m
7層：灰色中-厚層砂岩，單個旋迴向上逐漸變細。底界與下伏岩層常呈沖刷侵蝕接觸，一般底部為中—細粒砂岩，常含泥礫、植物莖乾等殘留沉積物，具有槽狀、板狀交錯層理。向上變為細砂岩、粉砂岩等，具波狀交錯層理，單個小旋迴厚度為0.8～1.5m。常為多個旋迴疊置，有時旋迴間夾有厚度0.5m左右黑色、灰黑色碳質泥岩或褐煤沉積。338m
2.輔助剖面資料
輔助剖面地層厚度數據及簡明沉積特徵見表6-1。
3.底圖
（1）××地區古生代××時期地層等厚圖（底圖）（圖6-1）
（2）××地區古生代××時期砂岩等厚度圖（底圖）（圖6-2）
（3）××地區古生代××時期沉積古地理圖（底圖）（圖6-3）
（二）作業
本實習要求編制出以下圖件，並完成綜合分析報告。
1.剖面沉積學分析圖
根據所給的P3、P9的剖面描述資料，分別編制該兩剖面沉積學分析圖（比例尺1：300）。
2.沉積相聯合剖面圖
在單剖面沉積學分析的基礎上，編制剖面P3-P31-P38方向和P9-24-33方向的沉積相聯合剖面圖。將所給的剖面資料作為古生代××時期同一時間單元內形成的產物。
3.地層等厚度圖和砂岩等厚度圖
編制地層等厚圖和砂岩等厚度圖（底圖見圖6-1，圖6-2），地層厚度數據見表6l，砂岩厚度用地層厚度和砂泥比計算。等值線間距為50m。圖6-1中剝蝕區邊界線為目前無該時期地層，即地層等厚圖為0。
4.沉積古地理圖
本實習要求充分利用有關基礎圖件、資料，編制該沉積期的沉積古地理圖（底圖見圖6-3）。該圖上須表示下列內容：①海陸分布及其特點；②古水流方向、海侵方向及陸屑供給方向；③岩石組合、古生物組合；④有特殊意義的地質體（生物礁、礦層等）；⑤不同級別的沉積相界線；⑥厚度變化；⑦不同古地理單元及沉積相區的名稱；⑧圖切沉積相剖面圖。
5.綜合分析報告
對研究區沉積古地理研究和編圖過程中獲得的主要認識進行總結，應包括以下內容：
（1）確定沉積相和沉積環境類型及其界線的依據。
（2）確定主要物源的依據。
（3）地層等厚圖和沉積相特徵，分析該沉積期的沉積中心和沉降中心的分布。
表6-1 ××地區古生代××時期地層厚度及沉積特徵匯總簡表
續表
續表
實習報告六 沉積古地理研究與編圖
沉積學及古地理學實習指導書
沉積學及古地理學實習指導書
3.編制地層等厚度圖
圖6-1 ××地區古生代××時期地層等厚圖（底圖）
4.編制砂岩等厚度圖
圖6-2 ××地區古生代××時期砂岩等厚度圖（底圖）
5.編制沉積古地理圖
圖6-3 ××地區古生代××時期沉積古地理圖（底圖）
沉積學及古地理學實習指導書