【任务描述】 ①掌握河流相、湖泊相等陆相组特征，并能根据其特征鉴别该类沉积相；②掌握滨海相、浅海相等海相组特征，并能根据其特征鉴别该类沉积相；③掌握潟湖相、三角洲相等过渡相组的特征，并能根据其特征鉴别该类沉积相。
一、陆相组的观察与分析
大陆沉积具有复杂多样性，在空间上分布很不稳定，相变很大。陆相沉积物以碎屑岩（砂岩、砾岩）和黏土岩居多，一般分选性和磨圆度均较差，碳酸盐类岩石少见；层理类型多种多样；生物为陆生动物（脊椎动物、昆虫等）、淡水动物和陆生植物。
（一）河流相
河流是地表常见的水系（图4-2），可分为平原河流和山间河流两类。平原河流的特点是流速小、河谷宽广、河曲现象发育，其沉积可分为河床冲积层及河漫滩冲积层两部分。山区河流和平原河流的不同在于流速大、切割深，河曲现象一般不发育，主要是河床冲积层，河漫滩冲积层不发育。
图4-2 曲流河沉积环境模型
（据艾伦，1964）
河床沉积包括河床滞留砾石沉积、边滩及心滩的砂质沉积。在河流沉积的连续剖面上，河床滞留砾石常位于底部，向上逐渐过渡为以岩屑砂岩、长石砂岩为主的边滩或心滩沉积。河床沉积的砂、砾，其磨圆度和分选性较好，砾石排列常呈逆流倾斜。具有单向倾斜层理和粒度成分明显的韵律性。河床沉积中一般都没有动物化石，有时可见植物树干化石。
河漫滩沉积包括堤岸、决口扇、河漫湖、岸后沼泽以及牛轭湖等沉积，代表洪水泛滥期的产物。河漫滩沉积物较河床沉积物细，主要是细砂岩、粉砂岩和泥岩，一般具有微斜层理。在河漫滩、牛轭湖中可发育成沼泽，因而可见泥炭层，可见植物和动物化石。
（二）湖泊相
湖泊沉积是大陆沉积中分布较为广泛的类型，意义很大。我国中新生代有很广泛的湖泊沉积，其中常含煤及石油等有用矿产。
湖泊可以分为淡水湖和咸水湖两种。
潮湿气候地带的湖泊都是淡水湖。沉积物以细砂岩、粉砂岩和黏土岩为主，粗碎屑岩少见且多分布于湖滨地区。化学成因的石灰岩、泥灰岩和生物成因的介壳灰岩、油页岩等在淡水湖泊中也是常见的。由于湖水平静、底流微弱、沉积物常具有极薄的水平层理，这对于湖泊沉积来说是比较常见的。仅在靠近湖岸的浅水地带可见交错层理和斜层理。
湖泊中由于养料丰富、阳光充足、水流运动不太强烈，适于生物的生长和繁殖。因此，含有淡水动物化石（如双壳类、腹足类、介形类、鱼类、两栖类等）是湖泊沉积很重要的特征。在靠近湖岸的浅水地带还可有植物化石。由于生物的大量繁殖、有机质丰富、湖水较深、湖底平静而氧气缺乏所造成的还原环境的条件下，则有利于有机质向石油转化，故湖相沉积（主要深水相）常被认为是良好的生油层。另一方面滨湖带的砂岩体，孔隙度高，是重要的储油、储水带。
湖泊沉积的另一个特点是具有自边缘至中心的相带（图4-3）：滨湖带的砂岩、砾岩；浅水带的细砂岩、粉砂岩和黏土岩；深水带的黏土岩、石灰岩、油页岩等。
图4-3 碎屑湖泊沉积的理想模式
干燥地区的湖泊一般是咸水湖。其特点是湖水较浅，湖水有时干涸而出现泥裂。沉积物以砂岩、黏土岩为主，也有砂岩和石灰岩，但其特征的沉积物是盐类矿物（岩盐、石膏、芒硝等），有时有白云岩层。层理以水平层理较为常见。咸水湖沉积中可含有双壳类、腹足类、介形虫类等化石。
（三）沼泽相
淡水湖泊的发展是湖泊逐渐缩小，湖水变浅，以致植物大量繁殖，形成沼泽。故湖泊沉积和沼泽沉积是逐渐过渡的，在剖面上也往往是下面为湖泊相，向上变为湖泊沼泽相（过渡相），最后成为沼泽相。湖泊沼泽相以黏土岩为主，夹有细砂岩和粉砂岩，含植物化石；沼泽相以黑色黏土岩为主，含煤层和碳质页岩，具有丰富的植物化石为沼泽沉积的主要特征。沼泽沉积中还常含有菱铁矿和黄铁矿结核，有时可富集成矿。
（四）山麓及山间盆地沉积相
在高峻的山区，地势起伏悬殊，坡度大，因此以快速堆积为特征。河流的河谷直、狭窄，坡降大，水流急，搬运和沉积作用都进行得较快。在山间盆地和山前的山麓地带往往形成巨厚的洪积扇堆积。沉积物以粗砾为主，多呈棱角状，还有砂和粉砂，分选性和磨圆度均极差。一般在扇根处最粗，向扇端和两侧逐渐变细，层理构造一般都不发育，常为块状构造。在地壳强烈上升的区域，山前可堆积形成磨拉石建造。
（五）残积相（风化壳）
由于地壳上升，先形成的岩石露出地表，经长期风化剥蚀，不稳定物质被破坏，只剩下稳定物质残留在原地，形成残积物。在生物发育区，残积物顶部还发育土壤，它们在地表构成的薄壳即风化壳。若风化壳被上覆地层覆盖，即为古风化壳，它可反映当时特定的古地理、古气候和古构造条件，反映该地区曾经历过较长时期的构造相对稳定阶段和长期的风化剥蚀，是不整合的重要标志。此外，风化壳中常常富集多种有用矿产，如铁、铝、镍、锡石、铀等。
（六）冰川相
冰川相发育于寒冷气候区，由冰川裹携的碎屑物质在搬运过程中或在冰融区堆积而成。冰碛物多为棱角分明、大小混杂的砾石，砾石表面常具冰蚀擦痕。
二、海相组的观察与分析
现代海洋根据海底地形和海水深度，可进一步划分为滨海（潮汐带）、浅海（陆棚或陆架）、半深海（大陆坡）及深海（大洋盆地）（图4-4）。
图4-4 海底地形和水深关系示意图
地史时期，由于滨浅海环境经常交互出现，目前地质文献中对碎屑岩和碳酸盐岩分别采用不同分类方案，下面按照两种岩类分别予以介绍。
（一）碎屑型滨海沉积相类型
◎滨海带：是指在正常波（浪）基面以上的海岸地区，也称滨岸沉积环境。受海岸地形特征影响其宽度变化较大，水动力条件变化也大，波浪和潮汐作用十分活跃。一般根据地形及水动力状态，区分为有障壁和无障壁两类海岸。
◎砂坝和潟湖：波浪作用强烈的滨海带，由于海浪和风暴浪的作用，水动力条件较强，面临开阔的大洋，则形成海滩砂沉积，也有些海岸地带具有露出高潮面的平行海岸的狭长砂体构成砂坝。它们是高能环境下的产物，由分选好的纯净石英砂组成，发育双向交错层理、冲洗交错层理和向海缓倾斜的交错层理。具砂坝的滨海地区，在砂坝与海岸之间则为潟湖，发育广盐度生物群。在潮湿气候条件下淡水注入量较多时，这些滨岸小潟湖可成为滨岸沼泽，若其中生长植物则可形成泥炭沉积。与广海连通不好的海湾或潟湖，在干燥气候条件下，由于蒸发量大，可发展为咸化海湾或潟湖，产生白云岩、硬石膏、石膏及岩盐沉积。
◎潮坪：在潮汐作用为主的平坦泥砂质滨海地带形成潮坪沉积，其沉积物组分视陆源碎屑供应的多少而定。潮汐作用为主的滨海带又可划分为潮上带、潮间带和潮下带。潮上带处于平均高潮面以上，大部分时期出露于水面，仅在最高潮时被潮水覆盖。因此以砂、粉砂和泥质沉积为主，沉积物中可见泥裂、雨痕、晶痕等暴露标志，可见陆生动物和鸟类足迹。潮间带处于平均高潮面与平均低潮之间海水反复进退的地区，水动力最强，发育双向交错层理和透镜状、脉状及波状层理，以及垂直层面的潜穴等水下标志，也有暴露标志，生物介壳多破碎并常形成介壳滩。潮下带则是平均低潮面与浪基面之间的地带，始终被海水淹没。在潮下高能环境，由于波浪的强烈扰动作用，多形成石英砂岩，常见交错层理、水流冲刷面和波痕。由于水较浅，含氧量和透光性好，营养充分，窄盐度底栖生物大量繁殖。在潮下低能环境，以细粒粉砂和泥质沉积为主，发育水平层理和水平波状层理，以广盐度生物双壳类、介形类等为特征。
（二）碎屑型浅海沉积相类型
浅海区处于浪基面以下向外海延伸的海水深度不大（一般＜200m）的海域，即陆棚或陆架地带。现代陆棚平均宽75km，坡度小于4°。但古代的陆棚浅海由于海岸的迁移，宽度可达数百千米。影响浅海陆棚沉积的海流主要是潮汐流和受气象因素控制而产生的风暴及洋流。陆棚沉积常以泥岩、页岩、粉砂岩为主，与中-细粒砂岩成不规则的互层，泥岩中夹有薄层粉砂、砂、贝壳层和生物碎屑灰岩，发育丰富的窄盐度底栖生物，如珊瑚、腕足、棘皮、苔藓虫和某些钙质有孔虫等。化石保存完整、分异度高，遗迹化石也很丰富，以啮食和觅食迹为主，如 Zoophycus （动藻迹）、Cruziana （克鲁斯迹）、Chondrites （丛藻迹）等。
浅海陆棚沉积中常出现风暴流沉积。风暴流是短暂的强风（飓风、台风）造成的强海流事件。当风暴浪发生时，原正常浪基面下形成的沉积物受到冲蚀，形成侵蚀面，并有砾屑滞留；同时风暴浪还将沉积物卷起，形成具密度流和重力流性质的风暴流，在粗碎屑沉积物中形成粒序层理。风暴浪开始减弱时，细粒沉积物在风暴浪导致的底流影响下形成丘状和洼状层理，再逐渐变为波痕纹理。风暴停息后又沉积泥质悬浮物，构成无风暴浪影响的“背景沉积物”。
（三）碳酸盐型滨浅海沉积相类型
以碳酸盐沉积为主的滨浅海，一般具有由碳酸盐缓坡向台地演化的浅水碳酸盐沉积特征。
◎碳酸盐缓坡：是指从岸线向盆内缓慢倾斜底斜坡（通常坡度不足1°），在较深水的低能环境之间一般无明显的坡折，波浪搅动带（或最高能量带）位于近岸处。当碳酸盐缓坡存在时，自近岸至远岸一般由潮坪沉积、潟湖沉积的鲕粒或团粒浅水碳酸盐岩横向相变为较深水泥质粒泥灰岩或泥灰岩沉积，其中含各种完整的广海生物群化石。在垂向剖面上，可与斜坡或盆地环境的深水灰岩或具水平层理的页岩等构成沉积组合序列。现代波斯湾著名的萨布哈（即被盐浸透之意）沉积，就是处于炎热干旱气候、海岸地势平坦、水面很浅条件下的碳酸盐潮坪沉积，形成了大量自生蒸发盐如石膏、硬石膏、岩盐等，沉积物广泛白云岩化，并在沉积过程中淡水淋滤作用使蒸发岩、膏盐被溶解而形成塌陷角砾岩层。
◎碳酸盐潮坪：碳酸盐潮坪中潮上带沉积以发育雨痕、雹痕、泥裂、鸟眼构造为特征。潮间带则发育藻纹层及藻叠层石，当未完全固结的碳酸盐沉积被风暴浪打碎并滚动磨圆，暴露地表时，往往形成氧化圈，然后在水下再被胶结形成竹叶状构造。潮下带高能环境下则形成由鲕粒、生物碎屑及内碎屑组成的亮晶粒状灰岩，常见交错层理、冲刷面和波痕，有时也有藻叠层石发育，大量底栖生物繁殖，一些造礁生物也大量生长。潮下带低能环境下则以泥晶灰岩沉积为主，其中发育水平层理和波状层理。
◎生物礁和碳酸盐台地：在碳酸盐缓坡的浪基面与水下斜坡的交截区域，有利于形成生物碎屑砂坝和生物营造的地形上凸起的初期碳酸盐建隆，碳酸盐缓坡开始转变成碳酸盐台地。由于在台地边缘碳酸盐生产率极高，又由于水较浅透光好，氧含量和营养充分，生物大量繁殖，一些造礁生物如群体珊瑚、层孔虫和藻类等，形成生物礁（具有生物建造的抗浪骨架的碳酸盐建隆）。当造礁生物生长速度明显地大于周围沉积物的沉积速度时，生物礁就逐渐成了一个连续的水下高地，从而导致内外陆棚分隔。这样，生物礁（晚期碳酸盐建隆）就起到了障壁作用，并直接影响着周围水体的能量、含氧量、温度、含盐度以及生物的生长。同时也增加了碳酸盐台地边缘地形的起伏，并使边缘变得更陡。当生物礁进一步向上和向前营造和加积时，可生长到海面，并在向海的方向形成坡度为几度至几十度的边缘，而进入深水盆地。至此，就形成了镶边碳酸盐台地。这是一种浅水台地，具有水平的顶和陡峻的边缘，常发育于低纬度陆棚地区。各种造礁和附礁生物异常丰富，并形成具交错层理的骨屑和鲕粒灰岩、礁核生物黏结岩和礁前斜坡环境的深水泥灰岩及礁屑塌积角砾灰岩组合。
◎陆棚海：陆棚海是指朝海岸方向与大陆相邻，朝海洋方向与斜坡和盆地相邻的一个浅水碳酸盐沉积环境。一般来说海水盐度正常，含氧充足，深度变化较大，从十几米到200 m。其海底位于正常浪基面之下，碳酸盐沉积为连续、延伸范围广的板状体。陆棚碳酸盐沉积主要由粒泥灰岩组成，泥粒灰岩和灰泥灰岩也常见，并与泥灰岩和页岩互层，局部可有黏结灰岩和生物碎屑颗粒灰岩。具有正常海相生物群组合，广泛的生物扰动作用、潜穴、结核状和脉状层为其特征性沉积构造。
（四）深海和半深海沉积相
半深海区大致相当大陆斜坡地段，斜坡上（特别是上段）常发育有海底沟谷系统。由于各种原因（比如地震）的扰动，平衡遭到破坏，大量沉积物质沿海底沟谷向下运移，构成浊流。大陆斜坡上段受浊流的冲刷，供应岩屑；斜坡下段到坡底则接受沉积，形成浊流沉积。浊流沉积的最主要特征是具有明显的频繁出现的韵律性结构，即典型的复理石建造。每一个韵律代表一次浊流沉积，粗粒的碎屑先沉积下来，然后是细粒的，构成粒度分选的韵律性。浊流沉积沿着斜坡沟谷下部至坡底形成扇形堆积——海底扇，向陆一方沉积物较粗，向海一方颗粒较细，成层较薄。向外逐渐变为深海底沉积。浊流沉积可含有海相化石，除浮游、游泳生物外，某些底栖生物的遗体也可被海流携带来，保存在沉积物中。
现代大洋深海盆地底栖生物贫乏，以浮游和游泳生物为主，沉积物为各种（黏土质、硅质、碳酸盐质）软泥。
三、海陆过渡相的观察与分析
（一）三角洲相
三角洲环境是过渡沉积环境的典型代表，三角洲沉积是在河流与海（湖）盆汇合处形成的大型锥状沉积体。三角洲地区的水动力条件十分复杂，同时受河流沉积作用和海洋（或湖）波浪、潮汐作用改造的影响。因此，在沉积特征和生物特征方面均具有明显的过渡性。以河流作用为主的三角洲，在平面上通常呈三角形或鸟足形扇状体，其沉积由三部分组成（图4-5）。
图4-5 三角洲立体模型
（据冯增昭，1993）
◎三角洲平原（顶积层）：是三角洲的陆上部分，包括分支河道砂质沉积，泛滥平原上的粉砂、黏土和泥炭沉积，陆生生物化石丰富。
◎三角洲前缘（前积层）：在三角洲向海前进的前坡，位于水面以下，达浪基面附近，在近岸河口处有河口砂坝沉积，以砂和粉砂为主，常发育大型交错层理，有时具完好的浪成波痕，远离河口处形成席状砂体，沉积物颗粒变细，以粉砂为主并出现水平层理，可含少量植物碎片和海（湖）生生物碎屑。
◎前三角洲（底积层）：位于三角洲前缘向海（湖）方向，多数在浪基面以下沉积，以悬浮搬运的黏土沉积为主，含有大量分散状有机质、薄层纹状粉砂，多具水平层理或块状层理，海（湖）生生物增多，沉积物通常为暗色，有机质丰富，可成为很好的生油层。当三角洲沉积体不断向海（湖）方向推进时以侧向加积为主，形成前积层底部明显的下超形态。因此在垂向层序上，沉积物自下而上呈现从细到粗的反旋回序列。
三角洲砂体孔隙度高，是很好的储油、储水层；前三角洲和滨外陆棚黏土，富含有机质，是重要的生油层；而水上三角洲黏土是良好的盖层。
（二）潟湖相
潟湖主要是出现于稳定平静的海岸附近，障壁砂坝或障壁岛将其与广海分隔，并以排水口和广海相连的浅水盆地。在气候干燥或潮湿的条件下，出现蒸发量大于或小于降雨量的现象，引起了潟湖湖水盐度增高或降低。前者为咸化潟湖；后者为淡化潟湖。
盐度不正常首先反映在生物上，那些只适应于窄盐度的生物大量减少，而能适应广盐度的生物则相对数量有所增加。如无铰腕足类、腹足类、双壳类、有孔虫等为潟湖相特征的生物群。盐度继续增加，最后导致生物完全绝迹。
沉积特征上，淡化潟湖以暗色含有机质的粉砂岩、黏土岩为主，石灰岩少见，通常缺少粗碎屑沉积，具水平或波状层理；咸化潟湖沉积以粉砂岩和粉砂质黏土岩为主，或为石灰岩、白云岩、泥灰岩等，常含石膏和岩盐夹层，具水平层理。如四川盆地三叠系嘉陵江组-雷口坡组由白云质灰岩、泥灰岩、白云岩及膏盐层等组成，局部含有孔虫、少量的腹足类、双壳类、介形类等，为典型的咸化潟湖相沉积。