陆相沉积盆地岩相古地理图编制准则及其方法概述

陈戴生，蔡煜琦，宋继叶

（核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京100029）

陆相沉积盆地岩相古地理图编制准则及其方法概述

陈戴生，蔡煜琦，宋继叶

（核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京100029）

在强调陆相沉积盆地岩相古地理图件编制重要性的基础上，着重提出若干编图准则： （1）编图对象必须是 “同时相”的地层，亦即同一时期内沉积作用的产物；（2）所取地层间隔（作用单元）原则上是越短，越接近真实情况，具体比例尺选择应根据任务而定；（3）要严格遵循瓦尔特相律，沉积相在剖面上的变化序列应与沉积相在平面上的展布相一致；（4）必须综合分析各类沉积相标志，充分利用地质、地球物理、地球化学和古生物等多方面的信息，准确开展沉积相类型的划分；（5）图面上各类沉积相要配套，形成一个沉积体系。编图具体方法首先必须要有完备而可靠的第一手素材，然后按照先剖面图，后平面图；先基础性图件，后综合性图件的步骤有序地进行。

陆相沉积盆地；岩相古地理图；编制准则

1 编图目的和意义

岩相古地理图件是陆相沉积盆地矿床资源预测及矿床研究必不可少的基础性图件（含我国中新生代盆地砂岩型铀矿）［1-2］。目的是为恢复（或重建）某个沉积时期的岩相古地理面貌，这有助于阐明沉积盆地构造演化历史及其与成矿作用的关系，因而编图的重要性不言而喻［3-4］。

2 编图准则

（1）编图对象必须是 “同时相”的地层，即在同一时期内沉积作用的产物，如 “××盆地早白垩世沉积相古地理图”或 “××盆地中侏罗世沉积相古地理图”，切忌将不同时期的沉积相进行对比和综合。

（2）所取地层间隔（作图单元）越短，越接近真实情况，这一原则涉及编图精度（比例尺）。编图比例尺的选择取决于以下两点：①根据工作任务需求选择小比例尺、中比例尺或大比例尺；②根据资料提取的可能性，亦即资料的占有程度编图。

（3）要严格遵循瓦尔特相律

Walther（1984）提出一种沉积相空间展布规律： “在没有大的沉积间断的情况下，只有互相邻接的相才能在纵向上叠置在一起。相的纵向相序也是它的横向相带”。遵照瓦尔特定律（相律），沉积相在剖面上的变化序列应与沉积相在平面上的展布相一致。

（4）各类相标志必须进行综合分析，充分利用地质、地球物理、地球化学和古生物等多方面信息，准确开展沉积相类型（含亚相、微相）的划分。

（5）图面上各类沉积相要配套，形成一个体系。陆相沉积盆地沉积体系可概括为以下体系（相序）：冲积扇（湿地扇或干旱扇）→河流（辫状河、曲流河与网结河）→三角洲 （扇三角洲、辫状河三角洲和曲流河三角洲）→湖泊 （含沼泽）。

3 编图方法

编图首先要有完备而可靠的第一手素材，即相标志。图件编制应先剖面图后平面图，先基础性图件后综合性图件。一般应按上述步骤有序进行。

3.1 相标志

关于 “相素”有关书籍已有详细论述，在此不再赘述。

3.1.1 岩石的颜色

需区别所观察岩石的颜色是原生色还是次生色。其中，原生色代表沉积成岩时的沉积环境，如深灰色、灰色砂岩代表岩石形成于相对还原的环境，而红色（杂色）泥岩代表岩石形成于相对氧化的环境。次生色形成于沉积成岩后，因氧化作用或深部油气作用影响而形成的氧化色或原岩的褪色现象。

在野外，如何判别岩石的原生色或次生色？一般认为，原生色色调均匀，分布范围较广；次生色常呈黄褐色、褐黄色，色调不均匀，分布范围较局限，常保留原岩颜色的残留斑点。如松辽盆地上白垩统姚家组地层区域上大面积分布为棕红色砂岩、泥岩，为松辽盆地晚白垩世姚家组沉积期干旱—半干旱气候的反映。伊犁盆地水西沟群煤系地层及煤层间砂岩夹层为灰色、深灰色，为典型的潮湿气候条件下形成的原生色。但砂岩层中因层间氧化而形成的黄褐、褐黄色岩石为次生氧化色（Fe3＋明显高于Fe2＋）。 新疆巴什布拉克含铀地沥青型铀矿床赋存在下白垩统地层中，因深部油气还原作用，使上部红层褪色为灰-灰绿色，但是在某些地段仍残留着原岩的红色斑点，这是一个后生色的典型实例。

3.1.2 岩石类型及其组合

野外工作时大致确定岩石的物质成分、粒度大小、颗粒分选性及磨圆度等。如果是砾岩，则要研究砾石的种类及含量 （有利于推断物源区母岩成分）。此外，对于特殊的岩类及标型矿物应予以注意，如石膏、菱铁矿等。在上述描述基础上给岩石初步定名。

3.1.3 层理类型及沉积构造

区别所见的层理类型是属于高能水动力条件下产生的层理类型，还是低能水动力条件下产生的层理类型。前者如大型槽状交错层理、板状交错层理及平行层理等；后者如波纹层理、水平层理等。也要注意同生变形构造，如泄水构造、枕状构造等。

3.1.4 沉积韵律及接触关系

沉积韵律反映沉积作用的周期性变化，是地壳构造变动的结果。陆相地层中存在3种沉积韵律：（1）正韵律（或称完全韵律）。该韵律存在于湖相较平静的水流状态下，剖面上粒度呈现自下而上为粗—细—细—粗的变化（图1-a）。（2）半韵律。常见于河道砂体中，每个韵律剖面上为下粗上细，且单个韵律发育不全，两韵律间为冲刷接触关系（图1-b）。（3）倒韵律（反韵律）。常见于三角洲相，剖面上粒度变化为下细上粗（图1-c）。

陆相岩层接触关系较为突出的是冲刷面，即冲刷接触关系。冲刷面是沉积间断的重要标志，是地壳升降运动所引起的一种同生侵蚀现象，即在地壳上升时，河流下切已沉积的泥质或砂质物质，形成起伏不平的表面，常存在于某一个沉积韵律的底部，是划分韵律的重要依据。对冲刷面应进行以下工作：研究冲刷面的形态；冲刷面的上覆及下伏岩系；冲刷面的尖灭与复合；冲刷面所形成蚀填构造及其与砂岩铀矿化的关系等（图2）。

图1 陆相地层中的3种沉积韵律示意图Fig.1 Diagram showing three sedimentary rhythms in terrestrial strata

3.1.5 砂体形态及其空间展布

砂体是沉积相研究的主要对象和沉积实体，因而要研究砂体的空间展布，包括砂体厚度、规模、形态及其在纵向、横向的变化。由于砂体内常是砂岩与泥岩互层产出，因而砂体中砂－泥比值的收集与分析判断十分重要，是沉积相划分的重要依据，如辫状河砂/泥比常＞1，曲流河砂/泥比常≤1。

3.1.6 岩石物质组分的野外观察描述

除采集样品进行室内鉴定外，野外要对岩石的某些物质组分进行必要的资料收集，如：（1）有机质——应描述其形态（分散状、均匀状或条带状和碎片状等），有机质 （或含炭组分）在岩石及剖面中的百分含量；（2）黄铁矿等硫化物的含量多少，有无晶形、氧化程度等。

图2 几种冲刷接触关系（巴基斯坦上新世希瓦利克岩系）Fig.2 Several relationships on scouring contact （Siwalik rock series in Pliocene Epoch in Pakistan）

3.1.7 动植物化石及遗迹化石

3.1.8 古流向、测井相及各种相的共生关系

各种相的共生关系包括相的渐变或突变关系。

3.1.9 各类测井资料的综合利用分析

目前测井资料的综合分析已在核工业地勘部门广泛应用，并逐步建立了 “测井相”，应视为一种重要的沉积相划分的相素。

以下仅以河流相的测井曲线为例，说明其划分和应用现状（图3～5）。

图3 砂质辫状河沉积的电测响应（彩参 2 井）（据西北大学，1998）Fig.3 Electric logging response on sandy braided stream sedimentation（Caican well No.2） （After Northwest University，1998）

图4 砾质辫状河沉积的电测响应（彩参 5 井）（据西北大学，1998）Fig.4 Electric logging response on gravelly braided stream sedimentation（Caican well No.5） （After Northwest University，1998）

图5 河漫滩亚相电测曲线形态（据长庆油田，1998）Fig.5 Electric logging curves on flood land subfacies （After Changqing oil field， 1998）

3.2 相剖面图及相剖面对比图

在地层柱状对比图基础上，编制相应的相剖面对比图。编制此图时，首先要选定研究区内一个最稳定的标准岩层。根据综合对比分析几个不同方向的相剖面图，可以判断沉积相的性质，圈定沉积盆地的界限和大小范围，以及古地形、古构造、沉积间断性质和砂体形态等，为下一步编制相平面图作好准备（图 6～8）。

3.3 相平面图

在编制相平面图以前，需先编制基础性相平面图，然后编制综合性相平面图。

3.3.1 基础性平面图

根据工作任务及占有资料程度可以制作各类基础性图件，如目的层顶（底）板等高线图、目的层砂体等厚图、目的层砂/泥比值图、目的层棕（红）色层/浅色层比值图等。以下展示伊犁盆地及吐哈盆地的基础性平面图（图 9～10）。

3.3.2 综合性图件

根据资料掌握程度，在基础性图件基础上，开展沉积相划分，编制相应的岩相古地理综合性图件。伊犁盆地、吐哈盆地、衡阳盆地和广西壮族自治区十万大山盆地找铀目的层岩相古地理图为图11～14，它们均为陆源碎屑沉积盆地沉积相图，也是砂岩型铀成矿作用的重要基础条件。

图6 川北4210地区岩性-岩相剖面柱状对比示意图 （据陈戴生等，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）

图7 伊犁盆地南缘水西沟群柱状对比图 （据陈戴生等，1995）Fig.7 Columnar contrast profile on Shuixigou Group at the southern margin of Yili Basin（After Chen Daisheng， et al.， 1995）

图8 伊犁盆地南缘水西沟群（J1-2sh）相剖面图 （据陈戴生等，1995）Fig.8 Facies section of Shuixigou Group at the southern margin of Yili Basin（After Chen Daisheng， et al.， 1995）

图9 吐哈盆地中侏罗统西山窑组（J2x）砂/泥比值图（据蔡煜琦，2006）Fig.9 Contour of sand to mud ratio of Xishanyao Formation（J2x）， Middle Jurassic in Tuha Basin（After Cai Yuqi， 2006）

图10 伊犁盆地南缘中段扎吉斯坦—蒙其古尔矿床J1s砂体厚度等值线图 （据陈戴生等，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）

图11 伊犁盆地南缘三工河期（J1s）沉积岩相示意图（据陈戴生等修改，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）

图12 吐哈盆地中侏罗统西山窑组（J2x）沉积岩相古地理图 （据蔡煜琦，2006）Fig.12 Sedimentary Lithofacies palaeogeographic map of Xishanyao Formation（J2x）in Middle Jurassic in Tuha Basin（After Cai Yuqi， 2006）

图13 衡阳盆地东北部东塘组沉积期古地理景观示意图 （据陈戴生等，1980）Fig.13 Palaeogeographical landscape of Dongtang Formation in the northeastern Hengyang Basin（After Chen Daisheng， et al.,1980）

4 结论与展望

赋存于中、新生代陆相沉积盆地中的砂岩型铀矿床是我国当前铀资源总量及铀资源量增长速度均占首位的矿床类型。岩相古地理图件是该类型矿床研究和扩大勘探的基础性图件，因而编图必须严格遵循相关准则，并在实践中不断完善编图方法，不断总结适用于某个地区相应的编图比例尺，只有与区域构造演化密切结合，才能较为准确地阐明研究区的沉积-构造演化史及其与铀成矿的关系，以使砂岩型铀矿找矿工作出现新的突破，为核工业地质事业做出应有的贡献。

图14 十万大山盆地375矿床中侏罗统那荡组沉积期岩相古地理图 （据高春云等，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］孙 枢，王成善. “深时”（Deep Time）研究与沉积学［J］.沉积学报， 2009， 27（5）:792-809.

［2］何起祥.沉积地球科学的历史回顾与展望［J］.沉积学报， 2003， 21（1）:10-18.

［3］冯增昭.沉积岩石学［M］.北京：石油工业出版社，1994.

［4］陈戴生，李胜祥，蔡煜琦.我国中、新生代砂岩型铀矿沉积环境研究概述［J］.沉积学报，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

陈戴生（1936—），男，浙江海盐人，高级工程师（研究员级），长期从事我国中新生代盆地砂岩型铀矿成矿规律研究。

E-mail:Chends_1936@126.com