陸相沉積盆地巖相古地理圖編制準則及其方法概述

陳戴生，蔡煜琦，宋繼葉

（核工業(yè)北京地質研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京100029）

陸相沉積盆地巖相古地理圖編制準則及其方法概述

陳戴生，蔡煜琦，宋繼葉

（核工業(yè)北京地質研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京100029）

在強調陸相沉積盆地巖相古地理圖件編制重要性的基礎上，著重提出若干編圖準則： （1）編圖對象必須是 “同時相”的地層，亦即同一時期內沉積作用的產物；（2）所取地層間隔（作用單元）原則上是越短，越接近真實情況，具體比例尺選擇應根據任務而定；（3）要嚴格遵循瓦爾特相律，沉積相在剖面上的變化序列應與沉積相在平面上的展布相一致；（4）必須綜合分析各類沉積相標志，充分利用地質、地球物理、地球化學和古生物等多方面的信息，準確開展沉積相類型的劃分；（5）圖面上各類沉積相要配套，形成一個沉積體系。編圖具體方法首先必須要有完備而可靠的第一手素材，然后按照先剖面圖，后平面圖；先基礎性圖件，后綜合性圖件的步驟有序地進行。

陸相沉積盆地；巖相古地理圖；編制準則

1 編圖目的和意義

巖相古地理圖件是陸相沉積盆地礦床資源預測及礦床研究必不可少的基礎性圖件（含我國中新生代盆地砂巖型鈾礦）［1-2］。目的是為恢復（或重建）某個沉積時期的巖相古地理面貌，這有助于闡明沉積盆地構造演化歷史及其與成礦作用的關系，因而編圖的重要性不言而喻［3-4］。

2 編圖準則

（1）編圖對象必須是 “同時相”的地層，即在同一時期內沉積作用的產物，如 “××盆地早白堊世沉積相古地理圖”或 “××盆地中侏羅世沉積相古地理圖”，切忌將不同時期的沉積相進行對比和綜合。

（2）所取地層間隔（作圖單元）越短，越接近真實情況，這一原則涉及編圖精度（比例尺）。編圖比例尺的選擇取決于以下兩點：①根據工作任務需求選擇小比例尺、中比例尺或大比例尺；②根據資料提取的可能性，亦即資料的占有程度編圖。

（3）要嚴格遵循瓦爾特相律

Walther（1984）提出一種沉積相空間展布規(guī)律： “在沒有大的沉積間斷的情況下，只有互相鄰接的相才能在縱向上疊置在一起。相的縱向相序也是它的橫向相帶”。遵照瓦爾特定律（相律），沉積相在剖面上的變化序列應與沉積相在平面上的展布相一致。

（4）各類相標志必須進行綜合分析，充分利用地質、地球物理、地球化學和古生物等多方面信息，準確開展沉積相類型（含亞相、微相）的劃分。

（5）圖面上各類沉積相要配套，形成一個體系。陸相沉積盆地沉積體系可概括為以下體系（相序）：沖積扇（濕地扇或干旱扇）→河流（辮狀河、曲流河與網結河）→三角洲 （扇三角洲、辮狀河三角洲和曲流河三角洲）→湖泊 （含沼澤）。

3 編圖方法

編圖首先要有完備而可靠的第一手素材，即相標志。圖件編制應先剖面圖后平面圖，先基礎性圖件后綜合性圖件。一般應按上述步驟有序進行。

3.1 相標志

關于 “相素”有關書籍已有詳細論述，在此不再贅述。

3.1.1 巖石的顏色

需區(qū)別所觀察巖石的顏色是原生色還是次生色。其中，原生色代表沉積成巖時的沉積環(huán)境，如深灰色、灰色砂巖代表巖石形成于相對還原的環(huán)境，而紅色（雜色）泥巖代表巖石形成于相對氧化的環(huán)境。次生色形成于沉積成巖后，因氧化作用或深部油氣作用影響而形成的氧化色或原巖的褪色現(xiàn)象。

在野外，如何判別巖石的原生色或次生色？一般認為，原生色色調均勻，分布范圍較廣；次生色常呈黃褐色、褐黃色，色調不均勻，分布范圍較局限，常保留原巖顏色的殘留斑點。如松遼盆地上白堊統(tǒng)姚家組地層區(qū)域上大面積分布為棕紅色砂巖、泥巖，為松遼盆地晚白堊世姚家組沉積期干旱—半干旱氣候的反映。伊犁盆地水西溝群煤系地層及煤層間砂巖夾層為灰色、深灰色，為典型的潮濕氣候條件下形成的原生色。但砂巖層中因層間氧化而形成的黃褐、褐黃色巖石為次生氧化色（Fe3＋明顯高于Fe2＋）。 新疆巴什布拉克含鈾地瀝青型鈾礦床賦存在下白堊統(tǒng)地層中，因深部油氣還原作用，使上部紅層褪色為灰-灰綠色，但是在某些地段仍殘留著原巖的紅色斑點，這是一個后生色的典型實例。

3.1.2 巖石類型及其組合

野外工作時大致確定巖石的物質成分、粒度大小、顆粒分選性及磨圓度等。如果是礫巖，則要研究礫石的種類及含量 （有利于推斷物源區(qū)母巖成分）。此外，對于特殊的巖類及標型礦物應予以注意，如石膏、菱鐵礦等。在上述描述基礎上給巖石初步定名。

3.1.3 層理類型及沉積構造

區(qū)別所見的層理類型是屬于高能水動力條件下產生的層理類型，還是低能水動力條件下產生的層理類型。前者如大型槽狀交錯層理、板狀交錯層理及平行層理等；后者如波紋層理、水平層理等。也要注意同生變形構造，如泄水構造、枕狀構造等。

3.1.4 沉積韻律及接觸關系

沉積韻律反映沉積作用的周期性變化，是地殼構造變動的結果。陸相地層中存在3種沉積韻律：（1）正韻律（或稱完全韻律）。該韻律存在于湖相較平靜的水流狀態(tài)下，剖面上粒度呈現(xiàn)自下而上為粗—細—細—粗的變化（圖1-a）。（2）半韻律。常見于河道砂體中，每個韻律剖面上為下粗上細，且單個韻律發(fā)育不全，兩韻律間為沖刷接觸關系（圖1-b）。（3）倒韻律（反韻律）。常見于三角洲相，剖面上粒度變化為下細上粗（圖1-c）。

陸相巖層接觸關系較為突出的是沖刷面，即沖刷接觸關系。沖刷面是沉積間斷的重要標志，是地殼升降運動所引起的一種同生侵蝕現(xiàn)象，即在地殼上升時，河流下切已沉積的泥質或砂質物質，形成起伏不平的表面，常存在于某一個沉積韻律的底部，是劃分韻律的重要依據。對沖刷面應進行以下工作：研究沖刷面的形態(tài)；沖刷面的上覆及下伏巖系；沖刷面的尖滅與復合；沖刷面所形成蝕填構造及其與砂巖鈾礦化的關系等（圖2）。

圖1 陸相地層中的3種沉積韻律示意圖Fig.1 Diagram showing three sedimentary rhythms in terrestrial strata

3.1.5 砂體形態(tài)及其空間展布

砂體是沉積相研究的主要對象和沉積實體，因而要研究砂體的空間展布，包括砂體厚度、規(guī)模、形態(tài)及其在縱向、橫向的變化。由于砂體內常是砂巖與泥巖互層產出，因而砂體中砂－泥比值的收集與分析判斷十分重要，是沉積相劃分的重要依據，如辮狀河砂/泥比常＞1，曲流河砂/泥比?！?。

3.1.6 巖石物質組分的野外觀察描述

除采集樣品進行室內鑒定外，野外要對巖石的某些物質組分進行必要的資料收集，如：（1）有機質——應描述其形態(tài)（分散狀、均勻狀或條帶狀和碎片狀等），有機質 （或含炭組分）在巖石及剖面中的百分含量；（2）黃鐵礦等硫化物的含量多少，有無晶形、氧化程度等。

圖2 幾種沖刷接觸關系（巴基斯坦上新世希瓦利克巖系）Fig.2 Several relationships on scouring contact （Siwalik rock series in Pliocene Epoch in Pakistan）

3.1.7 動植物化石及遺跡化石

3.1.8 古流向、測井相及各種相的共生關系

各種相的共生關系包括相的漸變或突變關系。

3.1.9 各類測井資料的綜合利用分析

目前測井資料的綜合分析已在核工業(yè)地勘部門廣泛應用，并逐步建立了 “測井相”，應視為一種重要的沉積相劃分的相素。

以下僅以河流相的測井曲線為例，說明其劃分和應用現(xiàn)狀（圖3～5）。

圖3 砂質辮狀河沉積的電測響應（彩參 2 井）（據西北大學，1998）Fig.3 Electric logging response on sandy braided stream sedimentation（Caican well No.2） （After Northwest University，1998）

圖4 礫質辮狀河沉積的電測響應（彩參 5 井）（據西北大學，1998）Fig.4 Electric logging response on gravelly braided stream sedimentation（Caican well No.5） （After Northwest University，1998）

圖5 河漫灘亞相電測曲線形態(tài)（據長慶油田，1998）Fig.5 Electric logging curves on flood land subfacies （After Changqing oil field， 1998）

3.2 相剖面圖及相剖面對比圖

在地層柱狀對比圖基礎上，編制相應的相剖面對比圖。編制此圖時，首先要選定研究區(qū)內一個最穩(wěn)定的標準巖層。根據綜合對比分析幾個不同方向的相剖面圖，可以判斷沉積相的性質，圈定沉積盆地的界限和大小范圍，以及古地形、古構造、沉積間斷性質和砂體形態(tài)等，為下一步編制相平面圖作好準備（圖 6～8）。

3.3 相平面圖

在編制相平面圖以前，需先編制基礎性相平面圖，然后編制綜合性相平面圖。

3.3.1 基礎性平面圖

根據工作任務及占有資料程度可以制作各類基礎性圖件，如目的層頂（底）板等高線圖、目的層砂體等厚圖、目的層砂/泥比值圖、目的層棕（紅）色層/淺色層比值圖等。以下展示伊犁盆地及吐哈盆地的基礎性平面圖（圖 9～10）。

3.3.2 綜合性圖件

根據資料掌握程度，在基礎性圖件基礎上，開展沉積相劃分，編制相應的巖相古地理綜合性圖件。伊犁盆地、吐哈盆地、衡陽盆地和廣西壯族自治區(qū)十萬大山盆地找鈾目的層巖相古地理圖為圖11～14，它們均為陸源碎屑沉積盆地沉積相圖，也是砂巖型鈾成礦作用的重要基礎條件。

圖6 川北4210地區(qū)巖性-巖相剖面柱狀對比示意圖 （據陳戴生等，1972）Fig.6 Columnar contrast profile of lithologies and lithofacies in region No.4210 in the north of Sichuan Province （After Chen Daisheng， et al.， 1972）

圖7 伊犁盆地南緣水西溝群柱狀對比圖 （據陳戴生等，1995）Fig.7 Columnar contrast profile on Shuixigou Group at the southern margin of Yili Basin（After Chen Daisheng， et al.， 1995）

圖8 伊犁盆地南緣水西溝群（J1-2sh）相剖面圖 （據陳戴生等，1995）Fig.8 Facies section of Shuixigou Group at the southern margin of Yili Basin（After Chen Daisheng， et al.， 1995）

圖9 吐哈盆地中侏羅統(tǒng)西山窯組（J2x）砂/泥比值圖（據蔡煜琦，2006）Fig.9 Contour of sand to mud ratio of Xishanyao Formation（J2x）， Middle Jurassic in Tuha Basin（After Cai Yuqi， 2006）

圖10 伊犁盆地南緣中段扎吉斯坦—蒙其古爾礦床J1s砂體厚度等值線圖 （據陳戴生等，2005）Fig.10 Thickness contour map of sand bodies of J1s in Zajistan-Mengqiguer deposit in the middle part of the southern margin of Yili Basin（After Chen Daisheng， et al.， 2005）

圖11 伊犁盆地南緣三工河期（J1s）沉積巖相示意圖（據陳戴生等修改，1996）Fig.11 Schematic diagram of Sedimentary lithofacies of Sangonghe Age（J1s）at the southern margin of Yili Basin（Modified after Chen Daisheng， et al.， 1996）

圖12 吐哈盆地中侏羅統(tǒng)西山窯組（J2x）沉積巖相古地理圖 （據蔡煜琦，2006）Fig.12 Sedimentary Lithofacies palaeogeographic map of Xishanyao Formation（J2x）in Middle Jurassic in Tuha Basin（After Cai Yuqi， 2006）

圖13 衡陽盆地東北部東塘組沉積期古地理景觀示意圖 （據陳戴生等，1980）Fig.13 Palaeogeographical landscape of Dongtang Formation in the northeastern Hengyang Basin（After Chen Daisheng， et al.,1980）

4 結論與展望

賦存于中、新生代陸相沉積盆地中的砂巖型鈾礦床是我國當前鈾資源總量及鈾資源量增長速度均占首位的礦床類型。巖相古地理圖件是該類型礦床研究和擴大勘探的基礎性圖件，因而編圖必須嚴格遵循相關準則，并在實踐中不斷完善編圖方法，不斷總結適用于某個地區(qū)相應的編圖比例尺，只有與區(qū)域構造演化密切結合，才能較為準確地闡明研究區(qū)的沉積-構造演化史及其與鈾成礦的關系，以使砂巖型鈾礦找礦工作出現(xiàn)新的突破，為核工業(yè)地質事業(yè)做出應有的貢獻。

圖14 十萬大山盆地375礦床中侏羅統(tǒng)那蕩組沉積期巖相古地理圖 （據高春云等，1980）Fig.14 Sedimentary lithofacies-palaeogeographic map of Nadang Formation in Middle Jurrasic for Uranium deposit No.375 in Shiwandashan Basin（After Gao Chunyun， et al.， 2006）

［1］孫 樞，王成善. “深時”（Deep Time）研究與沉積學［J］.沉積學報， 2009， 27（5）:792-809.

［2］何起祥.沉積地球科學的歷史回顧與展望［J］.沉積學報， 2003， 21（1）:10-18.

［3］馮增昭.沉積巖石學［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1994.

［4］陳戴生，李勝祥，蔡煜琦.我國中、新生代砂巖型鈾礦沉積環(huán)境研究概述［J］.沉積學報，2006，24（2）:223-228.

Compilation guidelines and methods on lithofacies and palaeogeographic map for terrestrial sedimentary basin

CHEN Dai-sheng， CAI Yu-qi， SONG Ji-ye
（CNNC Key Laboratory of Uranium Resources Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

The significances of compiling lithofaciespalaeogeographic map are emphasized for the study on terrestrial sedimentary basin，and the compilation guidelines are proposed as the following:1） the compiling objects must be the layers in ‘spontaneous phases’， i.e.the products of sedimentation at the same phases； 2） the layer intervals （sedimentation units） are principally as short as possible，so as to close the real situation and the compiling scales should be decided by the tasks； 3） Walter’s law of facies should be strictly followed.The changing succession of sedimentary facies on the profile should be consistent to their extension sequences on the plane；4） all kinds of sedimentary facies indication such as information from geology， geophysics， geochemistry and paleontology should be fully used and analyzed，so as to comprehensively summarize out the criteria for the correctclassification of sedimentary facies； 5） all kinds of sedimentary facies in the mapshould be integrated to form a sedimentary system.To compile，the first important thing is to get the full and reliable first-hand material.Then，the compilations shall be carried out from the section to plane，the basic maps first and comprehensive map second by following the above steps orderly.

terrestial sedimentary basin； lithofacies palaeogeographic map； compilation guideline

P619.14；P598

A

1672-0636（2011）04-0194-08

10.3969/j.issn.1672-0636.2011.04.002

2011-03-31

陳戴生（1936—），男，浙江海鹽人，高級工程師（研究員級），長期從事我國中新生代盆地砂巖型鈾礦成礦規(guī)律研究。

E-mail:Chends_1936@126.com