04第四纪沉积物的研究方法

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 第四纪沉积物的研究方法,第四章 第四纪沉积物的研究方法,一、,第四纪沉积物的特征,二,、第四纪沉积物的成因研究方法,三,、各种成因沉积物的野外鉴定,一、第四纪沉积物的特征,1,、基本特征,2,、第四纪沉积物的命名,3,、第四纪沉积物与地貌的相关性,4,、第四纪沉积物时空分布规律,一、,第四纪沉积物的特征,1,、基本特征,（,1,）岩性松散,是确定第四纪沉积物的重要特征。除海滩岩、火山岩、强钙质胶结的沉积物外。,（,2,）成因多样,几乎包括了所以外力成因的沉积物。,1,、基本特征,el,dl,pl,al,all,l,（,3,）岩性岩相变化快,1,、基本特征,（,4,）厚度差异大,厚度从,0,米到数百米。,1,、基本特征,北京平原区第四系厚度等值线图,（,5,）不同程度地风化,早更新世：全风化到半风化,中更新世：半风化,晚更新世：薄的风化皮,全新世：未风化,1,、基本特征,（,6,）含哺乳动物化石和古人类,尤其洞穴堆积。,1,、基本特征,2,、第四纪沉积物的命名,砾石、砂、粘土。,进一步细分采取二元法命名。,例如：据砂和粘土的含量划分,砂、亚砂土、亚粘土、粘土。,2,、第四纪沉积物的命名,第四纪沉积物的二元法命名,（砂砾沉积物）,第四纪沉积物的三元法命名,（砂、粉砂、粘粒沉积物）,3,、第四纪沉积物与地貌的相关性,剥蚀区地貌发展的同时在相邻的堆积区一定有相应的堆积。,如何证明相关性？,（,1,）岩性成分是否来自供源区；,（,2,）看每期沉积物的粒度变化；,4,、第四纪沉积物时空分布规律,受气候、地形和构造运动等因素影响,受,气候,地带性规律控制，中国第四纪沉积物沉积有明显纬向和经向地带性；,地貌,三大阶梯：纬向分布受干扰，而经向地带性得到加强；,新构造运动,与沉积物分布：第四纪沉积物在时间上有继承性。,二、第四纪沉积物的成因研究方法,第四纪沉积物的成因类型,（,genetic type),指在第四纪时期，由于某一种地质动力所造成的特有的沉积物。,1,、,第四纪沉积物的成因类型标志,2,、第四纪沉积物成因类型确定的原,则和方法,3,、第四纪沉积物成因分析及其分类,1,、第四纪沉积物的成因类型标志,能明显反映沉积物成因的标志，叫,成因类型标志,。包括以下三个方面的标志：,（,1,）沉积学标志,（,2,）地貌标志,（,3,）环境标志,1,、第四纪沉积物的成因类型标志,（,1,）沉积学标志,A,、,岩性,B,、,结构,C,、,构造,D,、,产状,E,、,沉积体形状,（,1,）沉积学标志,A,、,岩性,a,、砾石,砾性 岩性单一,/,复杂？ 近源,/,远缘？,砾径 （,a,、,b,、,c,轴）, ,砾向 （,ab,面,a,轴）, ,砾态（圆度 球度 扁平度）, ,砾石表面特征（擦痕 擦口 压痕 撞痕 砸痕）,风化程度 （全风化 半风化 未风化,砾性：不同成因的沉积物砾石的岩性不同。,砾性,冰川漂砾,洪流,河流,冰川,重力,片流,较简单,最简单,复杂,较简单,简单,21,（,1,）沉积学标志,砾径,小,大,泥石流堆积,洪积物,冲积物,湖积物,风积物,冰碛物,风成沙,冰碛物,好,差,分选,砾径,砾态,圆度,23,砾态,圆度,海滩砾石,河流砾石,洪积砾石,冰碛砾石,24,砾态,扁平度,球度,K,（,a,b,）,/2c,注意：圆度与球度不完全对应,25,砾石的,a,轴排列及,ab,面特征,砾向,砾石的推移,水流方向,砾石表面特征（擦痕 擦口 压痕 撞痕 砸痕）,冰川成因：,条状擦痕、压痕、三角面,河流成因：,溶蚀坑、光滑点状坑,泥石流成因：,点状撞击坑,重力成因：,点状坑、贝壳状坑,（,1,）沉积学标志,表面特征,擦痕、压痕、磨光面、熨斗状等,风棱石,点状、纺锤状擦痕,29,砾石统计,判断古水流的流向,研究不同阶地之间的关系：,砾石组成 水流动力条件,长江三峡何时切开？ 砾石统计,大砾岩山三好砾岩成因,（,1,）沉积学标志,A,、,岩性,b,、,砂和粘土,(21,水动力条件：,123,水动力稳定性：,321,不同成因介质：,3,：河流,2,：片流,1,：重力、冰川,不同沉积物的几种概率曲线图,（,P11,）,粗三段型,-,河流,粗二段型,-,河流、洪流、风力、或海浪,细一段或细二段,-,片流,一段式曲线,-,滑塌浊积砂,高角度的直线型,-,风暴浊积砂,(,约,45,度,),分选性,峰值高低,平均粒度,粗、细含量,（,b,）砂和粘土的成因标志,粒度分析,粒度参数,标准差,偏度,峰态,值,等级,Sk,值,等级,Kg,值,等级,0.35,0.35,0.5,0.5,0.7,0.7,1.0,1.0,2.0,2.0,4.0,4.0,分选极好,分选好,分选较好,分选中等,分选较差,分选很差,分选极差,+1.0,+0.3,+0.3,+0.1,+0.1,-0.1,-0.1,-0.3,-0.3,-1,很细偏,细偏,近于对称,粗偏,很粗偏,3.00,很宽,宽,中等,窄,很窄,非常窄,粒度分析,判别风和海滩环境公式,Y=-3.5688M,Z,+3.7016,2,-2.0766S,K,+3.1135K,G,当,Y -2.7411,时，属海滩环境,判别冰碛和冰水沉积环境公式,Y=-00256M,Z,+0.03501,2,+0.02578S,K,-0.01549K,G,当,Y 0.8133,时，属冰碛环境,应用,石英砂表面微结构分析,石英砂的选择,选取,0.5-0.25mm,的中、细砂,石英砂的处理,筛分，选所需粒级，取,3-5g,样于浓盐酸中，煮沸,10,分钟，蒸馏水洗净、烘干,制样,任选,15-20,颗石英砂（能概括反映样品的全部颗粒形态特点），固定在样品托上，镀一层厚,200,的金钯合金。,石英砂表面微结构分析,原理：,高倍放大,基本原则：,环境因素是沉积物上机械、化学、物理和生物等影响反映的总体，各种因素互相作用、干扰，改变颗粒的原始特征（原生形），使颗粒获得特定区域逗留的典型形状（它生形），故需研究每种类型迹象、互相影响和颗粒表面形态之间的联系。,结合野外标志，运用统计方法，依据表面特征组合解释沉积环境。,扫描电镜下石英砂的观察,扫描电镜下石英砂的观察,石英砂表面微结构分析,石英砂粒的外形特征,磨圆度、扁平度等,石英砂的表面特征,原形特征：,结晶条件直接遗留的一切迹象。,包括：颗粒的形态、结晶体生长形态、火山玻璃壳、包裹体及作用、贝壳状断口、熔融痕迹,它形特征：,受结晶条件和沉积环境的双重影响产生的一切迹象。必须系统观察：顶端、凹坑、平坦面,晶面微生物,扫描电镜下石英砂的观察,石英砂表面微结构分析,它形特征,机械作用迹象,贝壳状断口,磨擦痕,碟形,月牙形（新月形）,撞击,V,形坑,过渡形,化学成因特征,溶蚀痕,沉淀形态（球状、花状、薄片状等）,各种环境下石英砂表面微结构特征,石英砂表面微结构分析,残坡积,新鲜，与母岩中的极相似,冰川环境下,常有贝壳状断口和不规则断块，平摊的解理面常组成一系列的阶梯状特征，具深而直、不平整的冰川擦痕和其他刻蚀形态,洪积石英砂,磨圆差，具不规则外形，贝壳状断口，锯齿状脊线和方向紊乱、无一定规律的擦痕和沟槽，有,V,形撞击坑,各种环境下石英砂表面微结构特征,石英砂表面微结构分析,河流环境,距离短或上游：,具有尖棱锐角的不,规则状，表面有三角形的机械撞击痕,距离长或中下游：,磨圆度高，边棱次圆状，具洁净的表面和水下磨光面，有浅碟形凹面，,V,形坑（三角形撞击坑）、假擦痕和沟槽,海洋环境下,海滩砂：,V,痕、,V,坑呈等腰且大致为同一方向，刮痕线、弯曲钩，磨圆度高，表面具贝壳状断口和,SiO,2,沉淀、具有方向性的溶蚀沟和溶蚀坑,大陆架砂：,磨圆度好，溶蚀孔，,Si,质沉淀物，具明显的成岩作用标志,各种环境下石英砂表面微结构特征,石英砂表面微结构分析,风成环境下,风成砂：,次圆状，不透明毛玻璃状，,圆形坑，浅碟状凹坑。,风成黄土：,表面被一层,SiO,2,包裹，棱形、纺锤形、流线形和不规则状颗粒，贝壳状断口,喀斯特环境,强溶蚀形态，酷似地表石灰岩表面的小溶沟，也常有,SiO,2,的再沉淀,被磨蚀贝壳断口，海滩,V,形撞击坑，海洋,V,形撞击坑，海滩,溶蚀沟，岩溶,V,套,V,形态，河流,贝壳断口，坡积,碎屑矿物分析,轻矿物：比重,2.9,对碎屑矿物研究的意义：,通过分析和鉴定，确定矿物组合，判断沉积物来源、搬运途径，对地层的分析和对比、重建古地理环境有着重要的意义,碎屑矿物分析,轻矿物：比重,2.9,对碎屑矿物研究的意义：,通过分析和鉴定，确定矿物组合，判断沉积物来源、搬运途径，对地层的分析和对比、重建古地理环境有着重要的意义,碎屑矿物分析,分析流程,洗泥,缩分,烘干,筛分,淘洗,镜下鉴定,磁选、重液分离、电磁选,强、弱、非磁选矿物分离，轻重矿物分离,碎屑矿物分析,晶形,颜色,条痕,光泽,解理,断口,硬度,透明度,粒度,包裹体,连生体,延展性,脆性,颗粒形状与大小,突起,折光率,镜下鉴定,消光,干涉色,延性,双目显微镜,单偏光显微镜,正交偏光光镜,碎屑矿物分析,成果图件：,轻重矿物百分含量分布图,单矿物百分含量分布图,矿物组合分布图,分析成果应用,矿物组合,追溯物源和供源方向,碎屑矿物分析,分析成果应用,矿物颗粒的形态特征：在某种程度上标志着搬运情况，如磨圆度、球度、晶形等，可作为划分地层和对比地层的一种依据,矿物颗粒的表面特征：磨损痕迹、次生变化等反映沉积环境,特征矿物（指示矿物）：划分沉积区，推测物源,B,、,沉积结构,-,营力结构,叠瓦式 离散式 弥散式 充填式,冰楔式 多边形式 架堆式 层间式,（,1,）沉积学标志,a,、流动营力结构,定向结构 叠瓦,式,河流,非定向结构 离散式,（无定向结构）急流快速堆积 弥散式 无数细小角砾弥散分布在砂土中 充填式,巨砾间充填无数后续水流的细砾,河流和洪流,b,、,非流动营力结构,定向结构,冰楔式 冻融作用挤压,多边形式 冻融作用,非定向结构,架堆式 重力堆积 以点接触,层间式,C,、沉积构造,层理,（,c,）沉积构造,层理,河流砂砾,风成砂,水平层理,第四纪沉积物中几种主要楔状体沉积图,第四纪沉积物中的沙楔类型,第四纪沉积物的多边形构造,网纹,构造（蠕虫构造）,中国南方亚热带第四纪红土中的一种普遍次生构造。,是亚热带湿热气候（间冰期）条件下强氧化的湿热化作用形成的。,图,2,网纹白色部分的中心含有根系中柱,(Stele),遗迹根据实物绘制,图中标尺为,1 cm,样品采自江西九江,. (a), (b),为纵切面, (c),为横切面,图,1,剥离红土后的网纹显示出根系特征根据照片绘制,图中标尺为,10 cm. (a),九江, (b),赣州, (c),宣城,1,、第四纪沉积物的成因类型标志,(2),地貌标志,a.,直接地貌标志 河流阶地,洪流洪积扇,b.,间接地貌标志,相关沉积：地貌与沉积物的相关性,海成阶地,河流阶地,洪积扇,泉华沉积,洪 积 扇 及 其 形 态,b.,间接地貌标志,-,相关沉积图,（,3,）环境标志（,The environment marks,),A,、,有机环境标志,a.,海相化石,b.,淡水化石,c.,其他陆相生物化石,B,、,无机气候标志,a.,黄土、岩盐、石膏干旱,b.,红土风化壳温暖、潮湿,c.,粘土矿物,2,、,第四纪沉积物成因类型确定的原则和方法,（,1,）原则：,根据所造成沉积物的主要动力条件。,单一成因 一种动力,al,复合成因 两种以上动力,dlp,、,alp,、,pld,成因不明,pr,（,2,）,方法：,A,、,综合分析法,；,B,、,比较分析法；,C,、,数学地质定量法,。,3,、第四纪沉积物成因分析及其分类,（,1,）第四纪沉积物成因类型分析过程图,对成因标志观察摄影制图统计采样,样品分析、沉积成因分析、编制图件,第四纪沉积物成因类型分类,第四纪沉积物成因类型分类,续,1,第四纪沉积物成因类型分类,续,2,1,、坡积物,2,、洪积物和泥石流沉积物,3,、冲积物,4,、冰碛物和冰水沉积物,5,、重力堆积物,6,、洞穴堆积物,7,、湖积物,8,、风积物,三、各种成因沉积物的野外鉴定,1,、坡积物,（,1,）分布：,山坡坡脚。形成坡积裙,（,2,）岩性：,以,砂、粉砂和亚粘土为主。角细砾以棱角次棱角状为主，成分与斜坡上基岩一致。,（,3,）结构与构造：,平面上,近坡部分,以粗粒为主，夹细粒碎石砂土透镜体，宽 度和厚度不大。,中部,以亚砂土或亚粘土为主，夹少量碎石透镜体，宽度和厚度最大。,近谷底部,为亚粘土，厚度不大；有时过渡为坡积,冲积层。,垂直坡面上,：形成自下而上由碎石,亚砂土,亚粘土构成的韵律层。表面常发育古土壤。,坡积物层理与坡面倾向、倾角大体一致，岩屑扁平面多顺坡向排列，长轴与坡向近垂直。,（,3,）,厚度,与斜坡形态和坡面流速有关。,1,、坡积物,（,1,）分布：,冲沟口。形成洪积扇；泥石流的扇形地貌不明显，冲沟中堆积物较多。,注意与冲积扇的区别,2,、洪积物及泥石流沉积物,2,、洪积物及泥石流沉积物,（,2,）岩性：,主要是砾石、砂、粘土混合物，很少发现化学沉积物。砾石的磨圆差，粒径大小悬殊。,泥石流的砾石悬殊更大，表面泥质更多。,洪积物具有相带性，泥石流沉积物不具有相带性。,泥石流携带的大砾石,洪积扇岩相分带结构示意图,2,、洪积物及泥石流沉积物,（,3,）结构与构造：,具“,多元结构,”：槽洪相粗粒沉积物成条状由扇顶伸入，剖面上呈各种透镜状，常与细粒沉积物交互，呈现不连续层状，称“多元结构”。砾石透镜体代表古河道位置。,砾石,ab,面逆指上游,。,洪积物的磨圆度较低,一般介于次圆状和次棱角状之间。,洪积物的层理不发育,3,、冲积物,（,1,）分布：,河谷及谷坡。形成台阶地貌。,3,、冲积物,（,2,）岩性：,主要是砾石、砂、粘土。具有明显的分层特征。砾石层、砂层、粘土层分开。,砾石成分复杂,往往具叠瓦状排列。砂和粉砂的矿物成分中不稳定组分较多。,碎屑物质的分选性较好。,碎屑颗粒的磨圆度较高。,3,、冲积物,（,3,）结构与构造：,冲积物层理发育，类型丰富，层理一般倾向河流下游。,冲积物常呈透镜状或豆荚状，少数呈板片状,冲积物往往具有二元结构，下部为河床沉积，上部为河漫滩沉积。,河床沉积,河漫滩沉积,4,、冰碛物和冰水沉积物,（,1,）分布：,冰碛物比较复杂。冰水沉积物多分布在低处。,4,、冰碛物和冰水沉积物,（,2,）岩性：,主要是砾石和粘土。杂乱堆积。具有,泥包砾,现象。,砾石大小相差悬殊。,磨圆和分选多很差。,砾石的表面具有压坑、擦痕、磨光面。,五角状、三角状、熨斗状,4,、冰碛物和冰水沉积物,（,3,）结构与构造：,无层理，杂乱堆积。,砾石的,a,轴平行冰川运动方向。野外需要测量,a,轴的方向。,4,、冰碛物和冰水沉积物,冰水沉积物特征,相似于河流沉积物特征。,不具有二元结构,5,、重力堆积物,（,1,）分布：,陡壁下。形成倒石锥或倒石堆。,5,、重力堆积物,（,2,）岩性：,主要是角砾石。粘土极少,砾石大小相差悬殊。,磨圆和分选多很差。,具有撞击痕迹。,5,、重力堆积物,（,3,）结构与构造：,无层理，杂乱堆积。,无磨圆和分选性。,砾石之间为架状接触。,6,、洞穴堆积物,（,1,）分布：,岩溶洞穴或裂隙,应区分洞穴堆积和裂隙堆积,洞穴堆积分布溶洞中。,裂隙堆积分布裂隙中。,第,4,地点洞穴堆积,第,12,地点裂隙堆积,6,、洞穴堆积物,（,2,）岩性：,主要是砾石、角砾石、粘土、钙板、钟乳石。,流水沉积：砾石层、粘土层,重力堆积：角砾石,化学沉积：钙板、钟乳石,6,、洞穴堆积物,（,3,）结构与构造：,流水沉积：,层理发育，砾石磨圆和分选性较好。,重力堆积：,无层理，砾石棱角状。,化学沉积：,发育纹层层理。,7,、湖积物,湖积物：指原湖泊底部的沉积物质，以后由于湖水位的下降或陆地上升而出露的一种母质。,（,1,）分布：,在湖泊底部，或者湖泊周围，环形或者半环形绕湖分布。形成湖阶地和湖积平原。,青海湖,(,青海,),喀纳斯湖,(,新疆,),纳木错,(,西藏,),长白山天池,(,吉林,),西湖,(,浙江,),（,2,）岩性,（,3,）结构和构造,淡水湖碎屑沉积：,湖滨带、过渡带、湖心带；,同心环带状分布，薄层水平层理。,淡水湖化学沉积：,水平层理发育，形成灰泥层,8,、风积物,（,1,）分布：,范围广，连续沉积,（,2,）岩性：,主要是,0.25-0.1,面膜的细沙，粉沙、粘土含量,10%,，在粒度曲线上为单峰态。,世界第一沙漠,撒哈拉沙漠,世界第二沙漠,塔克拉玛干沙漠,（,3,）结构和构造,通常发育,3,种层理构造：,A.,近水平层理,-,沙丘的顶部、两翼及迎风坡处，单个纹层仅几毫米；,B.,斜层理,-,背风坡，倾角较大，弧形层面。,C.,交错层理,-,双向风作用，迎风坡与落沙坡层理交替，形成微微上凸的楔状交错层理。,风成大型交错层理,