从岩性特征分析，研究区内侏罗纪—白垩纪岩石地层主要由碎屑岩构成，处于中生代 被动大陆边缘，大体上可识辨出滨海碎屑岩相区、浅海碎屑岩相区及半深海和深海相区3 个相区，细分为9个相带。1 滨海碎屑岩相区 （1）滨海砂岩相带 砂岩主要分布在滨海区域，包括后滨、前滨（海滩）、滨面、潮坪和具有堡-岛体系 的障壁海岸。后滨带主要以风成沙丘地貌为主，前滨带位于平均高潮线与低潮线之间，是 一片比较平坦的地带，地形起伏小，由石英砂岩组成，沉积物由于波浪和潮水的反复冲 洗，有极好的分选和圆度，其成分熟度、结构成熟度均较高，粒度以中—细粒为主，从海 岸向海，粒度逐渐变小，成分单一，主要为石英，不稳定的岩屑和其他矿物很少，发育低 角度的冲刷层理。滨面带为平均低潮面以下到正常浪基面与海底相交的地区，由石英砂岩 与粉砂质钙质泥岩互层构成，具大量生物扰动构造，冲刷现象常见，石英砂岩呈大型丘状 砂体形式出现。潮坪和具有堡-岛体系的障壁海岸，成分较为复杂，主要由石英砂岩、岩屑石英砂 岩、含砾石英砂岩，以及炭质页岩、粉砂质页岩、微晶灰岩组成。石英砂岩、岩屑石英砂 岩、含砾石英砂岩反映潮下高能环境；炭质页岩、粉砂质页岩则体现泥坪至澙湖沉积环 境。潮下高能带由细砾岩、含砾石英砂岩、岩屑石英砂岩、粗粒石英砂岩、细粒石英砂岩 组成。石英砂岩中含较多的异化颗粒，来自海滩、沙坝中的鲕粒及内碎屑，在障壁沙坝的 前方常见亮晶鲕粒、生物碎屑滩等沉积。该环境中出现大型槽状交错层理、板状交错层 理、鱼骨状交错层理及少量波痕，主要见于浪卡子和江孜地区的维美组上部。（2）滨海砾岩相带 与滨海砂岩的沉积相似，滨海砾岩经常出现在多山海岸的拍岸浪带中，一般分选和圆 度好，成分单一，多为石英质砾岩。厚度不大，分布范围较小。常见于无障壁的高能开阔 海岸的滨海环境，砾石长轴多平行海岸线排列，最大扁平面向海洋方向倾斜。该岩相在研 究区比较少见，在卡东达拉剖面偶见夹杂在泥质页岩中的少数砾岩。（3）滨海泥岩相带 常形成于低能的滨海环境或澙湖内部。由炭质页岩、重结晶的微晶灰岩、钙质页岩、 粉砂质页岩组成，具水平层理、小型羽状交错层理、透镜状层理。在研究区的几个剖面中 都有分布，组成潮坪边缘相沉积。在灰色页岩、微晶灰岩的澙湖环境中，发育小型特化变 异的菊石，但数量极为稀少，明显反映水循环不畅，低能、闭塞的沉积环境。该环境主要 出现于浪卡子、林西等地的桑秀组下部。2 浅海碎屑岩相区 （1）浅水陆棚相带 该带是深水陆棚与近滨之间的过渡类型，位于正常浪基面与风暴浪基面之间。主要由 石英砂岩与钙质泥岩互层组成，石英砂岩层的上部常出现风暴岩。有的风暴层呈单层夹于 钙质泥岩中，风暴岩底常见有逃逸迹，并有一冲刷面，具正粒序。平行层理及丘状交错层 理在风暴岩的顶面，见有大量生物活动留下的遗迹，主要为水平的觅食迹，反映风暴作用 可携带大量的营养物质，在风暴停息期，生物觅食留下的痕迹，还见有Zoophycus遗迹等。主要见于研究区甲不拉、林西、卡东等剖面的桑秀组中部。（2）深水陆棚相带 深水陆棚指正常浪基面之下向外海与大陆斜坡相接的广阔的浅海地带，由钙灰泥岩、 粉砂质泥岩夹石英砂岩组成，其生物极其丰富，均为正常盐分生物组成，主要为菊石、箭 石、腕足、海百合、腹足、珊瑚的多门类生物。生物化石保存完整，具水平层理。遗迹为 均分潜迹等大量沿层面分布的水平迹，广泛发育风暴岩组合，具底冲刷，正粒序、平行层 理及丘状交错层理。主要见于江孜县甲不拉剖面。（3）火山“陆隆”相带 火山“陆隆”位于陆硼与外海的交接部位，相当于镶边台地的位置，由火山作用形 成。主要为玄武岩、安山岩、爆发角砾岩等，镶于大陆架的边缘，具枕状构造和柱状节 理。主要见于卡东剖面的桑秀组。3 半深海和深海相区 半深海（次深海）主要指大陆坡地带。大陆坡是位于陆棚之外的一片地形较陡的斜 坡。一般而言，陆棚的倾斜度平均为7′左右，而大陆坡的倾斜度平均为4°，陆棚与大陆 坡的转折处大多在水深200m的地方，大陆坡的水深通常在200～2000m之间。深海主要 指深度超过2000m的盆地和开阔大洋的底部。（1）斜坡相带 斜坡（陆坡）是位于陆架以外与深海盆地之间的地貌单元，发育许多滑塌角砾岩。砾石的成分主要来自斜坡顶部，主要为砂岩，少量为砂质灰岩，且有许多再搬运沉积的化 石（主要为箭石）以“砾石”的形式混积其中，主要见于林西剖面的桑秀组和多久一带 的甲不拉组底部。（2）深切谷相带 深切谷位于斜坡带内，可延伸至浅海盆地内部，在此带上形成海底峡谷，谷壁呈陡峭 的“V”字形地貌，是为浅海盆地输送陆源碎屑的主要通道。这种古地理单元出现于研究 区的维美组之中，造成区域上桑秀组与维美组岩性突变，下伏层序保存不完整，出现不协 调的砂砾岩层等。具体表现和特征：(1)深切谷充填物是发育在浅海盆地硅质页岩、页岩 背景下，即维美组的上、下围岩为陆棚浅海盆地相页岩。(2)深切谷的充填物为一套水道 滞留砾岩层、水道长石石英砂岩及所谓滨岸相的石英砂岩组合。水道砾岩呈棱角状，大小 不等，杂基支撑，砾石含量大于50％，砾径平均为10～20mm，少数达40mm，按成分及 磨圆特征可分两种。一种是磨圆度较差的，主要由被剥蚀的下伏沉积物组成，包括砖红色 泥岩、灰色泥灰岩、粉砂质泥岩，占砾石成分的80％以上；另一种则是磨圆度相对较好 的，由远源的石英砂岩组成，反映滞留河道砾石层特征。(3)深切谷充填物或滨岸石英砂 岩层，在区域上截切下伏不同层位，造成维美组与下伏地层之间区域上缺失不同的生物 带。(4)与维美组同期沉积物，除深切谷沉积外，平面上还伴随有扇积物展布，表现为浊 流鲍马层序广泛发育，且底部具槽模。在卡东一带还见有火焰状构造。这种由深切谷与扇 积物同时并存现象，可以反映出该区深切谷沉积背景（古地理位置）可达陆棚—海盆地 区。体现该区域晚侏罗世处于较深水环境中。（3）深海盆地相带 深海盆地位于大陆坡之下，较深而且较平缓的大洋底部。沉积物很大一部分是从陆棚 边缘的斜坡上搬运而来，通过滑动和重力流，尤其是浊流的搬运，以陆源碎屑和碳酸盐沉 积物为主，发育鲍马层序。还包括一定数量的生物沉积，如钙质和硅质生物沉积，为碳酸 盐岩及硅质岩，生物相对较稀少，丰度明显下降。该类沉积在研究区比较少见，偶见于维 美组中部。通过对卡东晚侏罗世—早白垩世地层剖面特征、沉积特征及生物特征等的分析，可以 大致得出该区晚侏罗世—早白垩世沉积环境变化特征如下：维美组浅黄杂色粗粒、不等粒 砂岩、细砂岩，中间夹薄层细砂质泥岩，属滨浅海沉积，为海侵体系域的沉积；桑秀组的 黑色页岩夹硅质粉砂岩为初始海泛面，随后的地层岩性为黑色泥岩和泥质粉砂岩，属次深 海沉积，为高水位体系域沉积；甲不拉组的灰色砾岩属于新层序的开始，为低水位体系域 的沉积。据此编制了该区侏罗系—白垩系界线时期海平面相对变化周期曲线图（见图 1）。从岩性、层序演化来看，本区在晚侏罗世为一被动大陆边缘，在当时发生了一次 大规模的海退，侏罗纪末期西藏特提斯海区普遍形成大规模海退，表现为维美组和门卡墩 组顶部砂岩的同期沉积（图1）。随后，在早白垩世，该区局部进一步拉张裂陷，又发 生了快速海侵而被淹没。综上所述，研究区在侏罗系—白垩系界线附近时期，构造和沉积环境都发生了一定的 改变，明显可以证实的两个地质事件为：(1)发生在界线附近的海退事件，以维美组上部 浅黄杂色粗粒、不等粒砂岩、细砂岩为标志；(2)发生在早白垩世的火山事件，以桑秀组 中部的英安岩、流纹岩、安山岩、玄武岩等类型的火山岩为标志。前者反映在界线附近，由晚侏罗世最晚期的滨浅海环境转变为早白垩世的浅海—半深海环境，与Luba Jansa教授 根据砂岩岩性特征所认定的沉积环境基本一致。后者所反映的为构造演化过程。图1 藏南特提斯晚侏罗世—早白垩世沉积环境演化模式图
关于沉积相的含义沉积相研究最初源于相的研究，关于相的研究历史很长，最早由丹麦地质学家斯丹诺（S t e n o）1669年引入地质文献。他认为相是在地质时期内地表某一部分的总和。其含义也不尽相同，一种认为相是一定地质时期内地表某一部分的全貌（S t e n o，1669）沉积物的特征及其生成环境的总和。简称相或岩相。沉积相的概念是1838 年瑞士地质学家A格雷斯利建立的。他认为相有两个要点：①地层单元中的岩石面貌和古生物组合要一致。②在相同的古生物组合中，要明显地含有不同于其他相中的一些生物种属。并认为沉积相反映着沉积物形成地理位置和地理环境。美国学者RC莫尔1948年提出沉积相的定义为“沉积相是沉积剖面中任何空间上独立的，与该剖面的其他部分有显著区别的部分”，强调了地层学的概念。苏联学者LV鲁欣1958 年认为“把相理解为沉积物的特征及其生成环境的总和更加确切”。RC塞利1970年主张相可用5个参数来确定，即岩体的几何形态、岩性、古生物、沉积构造和古水流形式。沉积相反映着地质时期地理环境的特征及其演变过程，因此研究它对了解各地质时代古地理环境和地壳的历史演变有着重大的理论意义，对沉积矿产的普查勘探，查明地下水、油、气的分布规律，对工程建设的设计和规划均有重要的实际意义。沉积相研究简史瑞士地质学家A格雷斯利（Gresly，1938）第一次提出了沉积相的概念，他认为沉积相有两个要点：一是地层单元中的岩石面貌和古生物组合要一致；二是在相同的古生物组合中要明显的含有不同于其他相中的一些生物种属。认为相是沉积物变化的总和，表现为岩性的、地质的、古生物的差异，他强调的是沉积物特征的变化；美国学者RC莫尔（1948）提出沉积相是沉积剖面中任何空间上独立的，与该剖面其他部分有显著区别的部分，强调了地层学的概念。19世纪末叶，陆续出现不同的派别，有的认为相是地层的概念，简单地把相看作是地层单位的横向变化；还有人认为相即是环境，也有人认为相是岩石特征和古生物特征的总和。苏联学者任竹日尼科夫（1957），将相定义为一定岩层的生成和沉积环境，这个环境是根据岩性特征、生物化石、地球化学差异和其他特征推断出来的。即把相与环境等同起来。鲁欣（1953年）将相定义为能表明沉积条件的岩性特征和古生物特征的有规律的综合。认为相是沉积物形成条件的物质表现。他1958年又提出：把相理解为沉积物的特征及其生成环境的总和更加确切。1976年塞利（Selly）提出，应从沉积岩体几何形态、岩石学特征、古生物特征、沉积物构造特征和古流向5个方面来限定相或沉积相。目前大多数学者将相理解为沉积环境的古代产物。塞利（1976）认为，相专指环境的物质表现。我国沉积相研究历史较短，1985年中国学者翟淳把沉积相分为5级。即相组、相、亚相、微相和相素。先根据自然地理条件分为大陆相组、海陆过渡相组和海相组，它们属一级相；再根据自然地理条件的局部变异划分出二级相，如大陆相组分为河流相、湖泊相、沼泽相、冲积扇相、残积坡积相、沙漠相、冰川相；海陆过渡相组分为三角洲相、河口湾相；海相组分为无障壁海岸相、有障壁海岸相、浅海陆棚相、次深海相和深海相；二级相下再分出三级相，或叫亚相，如河流相再分为河床亚相、堤岸亚相、河漫滩亚相和牛轭湖亚相；再根据微地貌或岩性、古生物特征细分出第四级相，或叫微相，微相下再根据岩性分出若干相素。油气田开发使人们对相的概念更加深入，认为相应包含沉积环境和沉积特征两方面内容；1985年刘宝君等主编的《岩相古地理基础和工作方法》一书出版后，长期得到研究和生产单位广泛应用；2003年姜在兴等在沉积岩一书中将相定义为沉积环境及在该环境中形成的沉积岩特征的总和。他将沉积相分为碎屑岩沉积相和碳酸盐沉积相，并将陆源碎屑沉积相划分为相组和相，进一步分为亚相和微相，并以自然地理条件为主要依据。存在的主要问题，是分类系统不统一，层次不清，粗细不均。上面的划分方案主要是根据沉积时的自然地理条件，而在地质历史中，沉积相更多的是表现在垂向上的和平面上的变化，因此，除了岩相本身受到自然地理条件影响之外，更多的是受到构造运动多期性和长期性的制约，致使沉积相变化更加复杂。所以，用活动论观点研究沉积相的变化规律，成为当前的首要任务。特别是地壳的水平运动和垂直运动对沉积相影响极大，沉积环境有时相对变化较小，有时变化较大，特别是火山活动，风暴，潮汐，重力，以及构造运动形成的各种类型的构造盆地，都直接控制着沉积物的沉积。因此要恢复当时的沉积状况，必须首先恢复原型盆地特征，青海地区石炭纪沉积相的研究概况青海地区石炭纪沉积相研究历史较晚，在1∶20万区调中，仅划分为海相和陆相，海陆交互相。专门研究只限于少数论文中，比较系统研究沉积相当属于石油系统。郭宏莉等（2002）在中国西北地区石炭纪岩相古地理一文中，将柴达木盆地早石炭世归入南天山—北祁连滨浅海相区、柴达木碳酸盐台地相区、中祁连滨浅海相区；晚石炭世归入柴达木碳酸盐台地相区、宗务隆山浅海—半深海相区、祁连滨浅海相区。青海油田公司和中国石油大学等单位对盆地石炭纪含油地层研究时讨论过。2003年青海油田勘探开发研究院石炭系—二叠系研究组将柴达木盆地分为滨岸相区（包括滨岸浅滩亚相、滨岸潮坪亚相、滨岸沼泽亚相），碳酸盐台地相区（包括开阔台地亚相、局限台地亚相）和浅海陆棚相区。他们分别将其分为海陆交互相、海相。包括滨岸相、碳酸盐台地相、浅海陆盆相，和浅滩亚相、潮坪亚相、沼泽亚相、开阔台地亚相、局限台地亚相、内陆盆亚相。尹成明等（2006，未刊）对柴达木盆地东部地区石炭系研究时指出，下石炭统穿山沟组城墙沟组形成于受陆源碎屑影响的混积台地环境，怀头他拉组下段形成于滨岸沉积环境；上段为碳酸盐岩开阔台地环境。上石炭统克鲁克组下段为滨岸—开阔台地环境；上段属滨岸局限台地环境；扎布萨尕秀组下段为潟湖—局限台地环境（潟湖—前三角洲—三角洲前缘），中段为早期开阔台地，晚期为潟湖滨岸沼泽环境，上段为局限台地—开阔台地环境（前三角洲—三角洲前缘—局限台地）。并具体分为：1）滨岸相：滨岸浅滩亚相（穿山沟组），滨岸潮坪亚相（下石炭统中上部和上石炭统），滨岸沼泽亚相（上石炭统下部）；2）碳酸盐台地相：开阔台地亚相（见于下石炭统），局限台地亚相（见于下石炭统）；3）浅海陆盆（棚）相：内陆盆亚相（见于阿木尼克山下石炭统上部）。此外，汤良杰等（1999～2000）引用构造古地理概念，将大地构造环境作为划分沉积相重要标志。提出柴达木盆地为弧后裂陷盆地，石炭纪表现为滨岸—台地—陆棚相碳酸盐岩和碎屑岩建造夹煤线沉积，在宗务隆山地区为裂陷槽环境下的沉积；至祁连山地区则为弧后陆缘还盆地环境沉积，发育陆棚—滨岸—河湖相的碳酸盐岩—含煤碎屑岩—碎屑岩沉积；李燕平等（1989）根据古地磁资料，认为柴达木地块在石炭纪末期位于塔里木地块之南，华北地块以北，位于北纬26°左右，并受到阿尔金断裂带的制约。1990年王增吉在中国的石炭系中将柴达木盆地归入西北华北生物地理区；1999年李守军等在柴达木盆地石炭纪古生物地理归属研究一文中，则将柴达木盆地归入华南生物地理区；2002年王训练等，认为阿木尼克组为陆相冲积扇。2006年杨平等在柴达木盆地石炭纪古生态与沉积环境一文中，认为石炭纪主要发育陆表海，以碳酸盐台型沉积为主，阿木尼克组与石拐子组底部为滨海浅滩相沉积，穿山沟组与石拐子组中部为滨岸潮坪相向浅海碳酸盐开阔台地相演化；城墙沟组和石拐子组顶部为封闭的碳酸盐台地环境，相当于台洼；怀头他拉组和大干沟组属滨岸潮坪相，中上部为碳酸盐开阔台地相，上段为正常浅海环境，大干沟组为碳酸盐台滩，上部为碳酸盐台坪。克鲁克组属滨岸潟湖相沉积；尕丘1井含煤地层相当于滨岸沼泽或潟湖有关，上部为滨岸潮坪环境。扎布萨尕秀组下部为滨岸沼泽潟湖相；缔敖苏组—四角羊沟组下段为浅海碳酸盐台地沉积环境。根据青海石炭纪沉积特征，本书根据地壳运动特征及各时期沉积相特点，按照地域特征可分为三大类，分别称为沉积区、沉积相区、沉积相带：沉积区与区域构造运动有关，根据区域构造特征可分为三级：沉积区（相当于地层区范围）、沉积相区（相当于地层分区）、沉积相带（相当于地层小区）。一级沉积区：包括稳定型沉积区，活动型沉积区，过渡型沉积区。其界限受到大型构造线控制。二级沉积相区：可根据区域岩相水平和垂直变化组合特征进行划分（多以地域命名）：其界限受到断裂的控制。三级沉积相带：为相区次一级名称，其界限主要为大的岩相变化界限。根据岩性特征，可分为相类、相组、相、亚相4个级别。一级相类：主要是依据岩石类型划分。包括碎屑岩相类、碳酸盐岩相类、火山岩相类。二级相组：依据岩石组合不同，可划分出不同相组，包括碎屑岩相组，碳酸盐岩相组，火山岩相组。三级相：根据沉积自然环境划分，包括：陆相，海相，河流相、湖泊相，海陆交互相，浊积相。四级亚相：为相的次一级单位，主要是自然环境的不同部位划分。
关于沉积相的含义沉积相研究最初源于相的研究，关于相的研究历史很长，最早由丹麦地质学家斯丹诺（S t e n o）1669年引入地质文献。他认为相是在地质时期内地表某一部分的总和。其含义也不尽相同，一种认为相是一定地质时期内地表某一部分的全貌（S t e n o，1669）沉积物的特征及其生成环境的总和。简称相或岩相。沉积相的概念是1838 年瑞士地质学家A格雷斯利建立的。他认为相有两个要点：①地层单元中的岩石面貌和古生物组合要一致。②在相同的古生物组合中，要明显地含有不同于其他相中的一些生物种属。并认为沉积相反映着沉积物形成地理位置和地理环境。美国学者RC莫尔1948年提出沉积相的定义为“沉积相是沉积剖面中任何空间上独立的，与该剖面的其他部分有显著区别的部分”，强调了地层学的概念。苏联学者LV鲁欣1958 年认为“把相理解为沉积物的特征及其生成环境的总和更加确切”。RC塞利1970年主张相可用5个参数来确定，即岩体的几何形态、岩性、古生物、沉积构造和古水流形式。沉积相反映着地质时期地理环境的特征及其演变过程，因此研究它对了解各地质时代古地理环境和地壳的历史演变有着重大的理论意义，对沉积矿产的普查勘探，查明地下水、油、气的分布规律，对工程建设的设计和规划均有重要的实际意义。沉积相研究简史瑞士地质学家A格雷斯利（Gresly，1938）第一次提出了沉积相的概念，他认为沉积相有两个要点：一是地层单元中的岩石面貌和古生物组合要一致；二是在相同的古生物组合中要明显的含有不同于其他相中的一些生物种属。认为相是沉积物变化的总和，表现为岩性的、地质的、古生物的差异，他强调的是沉积物特征的变化；美国学者RC莫尔（1948）提出沉积相是沉积剖面中任何空间上独立的，与该剖面其他部分有显著区别的部分，强调了地层学的概念。19世纪末叶，陆续出现不同的派别，有的认为相是地层的概念，简单地把相看作是地层单位的横向变化；还有人认为相即是环境，也有人认为相是岩石特征和古生物特征的总和。苏联学者任竹日尼科夫（1957），将相定义为一定岩层的生成和沉积环境，这个环境是根据岩性特征、生物化石、地球化学差异和其他特征推断出来的。即把相与环境等同起来。鲁欣（1953年）将相定义为能表明沉积条件的岩性特征和古生物特征的有规律的综合。认为相是沉积物形成条件的物质表现。他1958年又提出：把相理解为沉积物的特征及其生成环境的总和更加确切。1976年塞利（Selly）提出，应从沉积岩体几何形态、岩石学特征、古生物特征、沉积物构造特征和古流向5个方面来限定相或沉积相。目前大多数学者将相理解为沉积环境的古代产物。塞利（1976）认为，相专指环境的物质表现。我国沉积相研究历史较短，1985年中国学者翟淳把沉积相分为5级。即相组、相、亚相、微相和相素。先根据自然地理条件分为大陆相组、海陆过渡相组和海相组，它们属一级相；再根据自然地理条件的局部变异划分出二级相，如大陆相组分为河流相、湖泊相、沼泽相、冲积扇相、残积坡积相、沙漠相、冰川相；海陆过渡相组分为三角洲相、河口湾相；海相组分为无障壁海岸相、有障壁海岸相、浅海陆棚相、次深海相和深海相；二级相下再分出三级相，或叫亚相，如河流相再分为河床亚相、堤岸亚相、河漫滩亚相和牛轭湖亚相；再根据微地貌或岩性、古生物特征细分出第四级相，或叫微相，微相下再根据岩性分出若干相素。油气田开发使人们对相的概念更加深入，认为相应包含沉积环境和沉积特征两方面内容；1985年刘宝君等主编的《岩相古地理基础和工作方法》一书出版后，长期得到研究和生产单位广泛应用；2003年姜在兴等在沉积岩一书中将相定义为沉积环境及在该环境中形成的沉积岩特征的总和。他将沉积相分为碎屑岩沉积相和碳酸盐沉积相，并将陆源碎屑沉积相划分为相组和相，进一步分为亚相和微相，并以自然地理条件为主要依据。存在的主要问题，是分类系统不统一，层次不清，粗细不均。上面的划分方案主要是根据沉积时的自然地理条件，而在地质历史中，沉积相更多的是表现在垂向上的和平面上的变化，因此，除了岩相本身受到自然地理条件影响之外，更多的是受到构造运动多期性和长期性的制约，致使沉积相变化更加复杂。所以，用活动论观点研究沉积相的变化规律，成为当前的首要任务。特别是地壳的水平运动和垂直运动对沉积相影响极大，沉积环境有时相对变化较小，有时变化较大，特别是火山活动，风暴，潮汐，重力，以及构造运动形成的各种类型的构造盆地，都直接控制着沉积物的沉积。因此要恢复当时的沉积状况，必须首先恢复原型盆地特征，青海地区石炭纪沉积相的研究概况青海地区石炭纪沉积相研究历史较晚，在1∶20万区调中，仅划分为海相和陆相，海陆交互相。专门研究只限于少数论文中，比较系统研究沉积相当属于石油系统。郭宏莉等（2002）在中国西北地区石炭纪岩相古地理一文中，将柴达木盆地早石炭世归入南天山—北祁连滨浅海相区、柴达木碳酸盐台地相区、中祁连滨浅海相区；晚石炭世归入柴达木碳酸盐台地相区、宗务隆山浅海—半深海相区、祁连滨浅海相区。青海油田公司和中国石油大学等单位对盆地石炭纪含油地层研究时讨论过。2003年青海油田勘探开发研究院石炭系—二叠系研究组将柴达木盆地分为滨岸相区（包括滨岸浅滩亚相、滨岸潮坪亚相、滨岸沼泽亚相），碳酸盐台地相区（包括开阔台地亚相、局限台地亚相）和浅海陆棚相区。他们分别将其分为海陆交互相、海相。包括滨岸相、碳酸盐台地相、浅海陆盆相，和浅滩亚相、潮坪亚相、沼泽亚相、开阔台地亚相、局限台地亚相、内陆盆亚相。尹成明等（2006，未刊）对柴达木盆地东部地区石炭系研究时指出，下石炭统穿山沟组城墙沟组形成于受陆源碎屑影响的混积台地环境，怀头他拉组下段形成于滨岸沉积环境；上段为碳酸盐岩开阔台地环境。上石炭统克鲁克组下段为滨岸—开阔台地环境；上段属滨岸局限台地环境；扎布萨尕秀组下段为潟湖—局限台地环境（潟湖—前三角洲—三角洲前缘），中段为早期开阔台地，晚期为潟湖滨岸沼泽环境，上段为局限台地—开阔台地环境（前三角洲—三角洲前缘—局限台地）。并具体分为：1）滨岸相：滨岸浅滩亚相（穿山沟组），滨岸潮坪亚相（下石炭统中上部和上石炭统），滨岸沼泽亚相（上石炭统下部）；2）碳酸盐台地相：开阔台地亚相（见于下石炭统），局限台地亚相（见于下石炭统）；3）浅海陆盆（棚）相：内陆盆亚相（见于阿木尼克山下石炭统上部）。此外，汤良杰等（1999～2000）引用构造古地理概念，将大地构造环境作为划分沉积相重要标志。提出柴达木盆地为弧后裂陷盆地，石炭纪表现为滨岸—台地—陆棚相碳酸盐岩和碎屑岩建造夹煤线沉积，在宗务隆山地区为裂陷槽环境下的沉积；至祁连山地区则为弧后陆缘还盆地环境沉积，发育陆棚—滨岸—河湖相的碳酸盐岩—含煤碎屑岩—碎屑岩沉积；李燕平等（1989）根据古地磁资料，认为柴达木地块在石炭纪末期位于塔里木地块之南，华北地块以北，位于北纬26°左右，并受到阿尔金断裂带的制约。1990年王增吉在中国的石炭系中将柴达木盆地归入西北华北生物地理区；1999年李守军等在柴达木盆地石炭纪古生物地理归属研究一文中，则将柴达木盆地归入华南生物地理区；2002年王训练等，认为阿木尼克组为陆相冲积扇。2006年杨平等在柴达木盆地石炭纪古生态与沉积环境一文中，认为石炭纪主要发育陆表海，以碳酸盐台型沉积为主，阿木尼克组与石拐子组底部为滨海浅滩相沉积，穿山沟组与石拐子组中部为滨岸潮坪相向浅海碳酸盐开阔台地相演化；城墙沟组和石拐子组顶部为封闭的碳酸盐台地环境，相当于台洼；怀头他拉组和大干沟组属滨岸潮坪相，中上部为碳酸盐开阔台地相，上段为正常浅海环境，大干沟组为碳酸盐台滩，上部为碳酸盐台坪。克鲁克组属滨岸潟湖相沉积；尕丘1井含煤地层相当于滨岸沼泽或潟湖有关，上部为滨岸潮坪环境。扎布萨尕秀组下部为滨岸沼泽潟湖相；缔敖苏组—四角羊沟组下段为浅海碳酸盐台地沉积环境。根据青海石炭纪沉积特征，本书根据地壳运动特征及各时期沉积相特点，按照地域特征可分为三大类，分别称为沉积区、沉积相区、沉积相带：沉积区与区域构造运动有关，根据区域构造特征可分为三级：沉积区（相当于地层区范围）、沉积相区（相当于地层分区）、沉积相带（相当于地层小区）。一级沉积区：包括稳定型沉积区，活动型沉积区，过渡型沉积区。其界限受到大型构造线控制。二级沉积相区：可根据区域岩相水平和垂直变化组合特征进行划分（多以地域命名）：其界限受到断裂的控制。三级沉积相带：为相区次一级名称，其界限主要为大的岩相变化界限。根据岩性特征，可分为相类、相组、相、亚相4个级别。一级相类：主要是依据岩石类型划分。包括碎屑岩相类、碳酸盐岩相类、火山岩相类。二级相组：依据岩石组合不同，可划分出不同相组，包括碎屑岩相组，碳酸盐岩相组，火山岩相组。三级相：根据沉积自然环境划分，包括：陆相，海相，河流相、湖泊相，海陆交互相，浊积相。四级亚相：为相的次一级单位，主要是自然环境的不同部位划分。
吴能友 段威武 蔡秋蓉摘要 南极布兰斯菲尔德海峡晚更新世以来沉积物具有明显的冰川－海洋环境标志，为典型的冰海沉积物。本文通过43个站位表层和柱状沉积物的粒度、成分、结构构造、微体古生物、石英颗粒表面结构等特征综合分析，对研究区的冰海沉积物类型及其分区和沉积环境进行初步研究，并讨论间冰期/高水位和冰期/低水位的沉积模式。冰海沉积物可分为残副冰碛物和混合副冰碛物两类；不同类型的冰海沉积物有着不同的介质条件和相应的生物组合，反映一定的沉积环境，研究区现代冰海沉积物类型可分为7个特征明显不同的区域；间冰期/高水位和冰期/低水位的沉积模式具有明显不同的特征，受控于全球气候演变和岸线轮廓、海底地形及水文条件等环境因素的制约。关键词冰海沉积环境 沉积模式 布兰斯菲尔德海峡 南极1 前言南极大陆边缘沉积的最主要特征之一是受冰川影响十分强烈，冰川作用不仅直接塑造了沉积特性，而且通过海流作用对海底沉积物进行不断地改造。冰海沉积物是由冰川筏运入海的冰碛物经消融而下沉，与海洋沉积物相混合，再经同生或后生海洋营力不同程度改造后的产物。Anderson等（1980）综合不同学者意见将冰海沉积物定义为：由冰川和海洋作用叠加堆积于海底，经历冰川、冰架或有关水流搬运的沉积物，其中含有冰川、冰筏带来的未经分选、粒径大小各异的岩石物质。因此，冰海沉积物是一种混杂沉积物，在粒度、成分、结构、构造等方面兼备冰川与海洋的双重成因特征。布兰斯菲尔德海峡位于南极南设得兰群岛与南极半岛之间，地理位置为61°30′～64°00′S、62°00′～54°30′W，属于高纬度亚南极区，临近南极大陆，是一种典型的冰海沉积环境（Jeffers,1988;Jeffers等，1991），为研究构造活动盆地冰海沉积作用和冰期、间冰期沉积模式的理想场所之一。1990～1991年南大洋夏季，中国第七次南极考察队原地质矿产部“海洋四号”船在南极布兰斯菲尔德海峡进行地质、地球物理调查，在海峡不同地貌单元——岛架、岛坡、海槽、陆坡、陆架采集了43个站位的表层和柱状沉积物样品。本文根据表层和柱状沉积物的粒度类型、成分、结构构造、微体古生物、石英颗粒表面结构等特征综合分析，初步研究布兰斯菲尔德海峡的冰海沉积物类型、沉积环境及其分区，并探讨高水位/间冰期和低水位/冰期的沉积模式。2 现代沉积学背景布兰斯菲尔德海峡每年有6个月（6～11月，南极冬季）被冰雪覆盖，另外6个月（12月至次年5月，南极夏季）为冰雪融化季节，是沉积物搬运和沉积的活跃时期。实际上，研究区是南极半岛西北部海域中受不同水团控制、地形多样的复杂海区。因受岛屿和地形的影响，布兰斯菲尔德海峡的夏季水团和环流分布异常复杂。海峡中除局地效应外，还有三种不同性质的水侵入，影响海峡的水文状况。它们是低温、盐度稍高的威德尔海表层水、来自别林斯高晋海的夏季表层水和靠近南极半岛的低温别林斯高晋海夏季表层水（羊天柱等，1989）。其中前两种水团是影响海峡内水文状况的主要成分。海峡内的水体流动主要以北东向为主。南极绕极深层水可部分地到达海峡的西部，进入海峡后呈变性深层暖水，温度要高、盐度稍大，但水平环流分析表明，这种文化似乎不会改变海峡内流动的总趋势，而只会改变局部区域流的大小。海峡内按海域主要可分为：海峡北部、海峡南部和海峡中央，三者的温盐特性有较大差异。海峡北部是以别林斯高晋海表层水为主要成分，呈高温、低盐特性；海峡南部以威德尔海水为主体，呈低温、高盐特性；而海峡中央的底层水，为一盐度稍高的冷水团。布兰斯菲尔德海峡是一个狭长的大型水下槽地，总体为北北东向延伸，其东北端转为北东东向，长约400km，最大宽度（麦克斯韦尔湾至南极半岛）为100km。南侧南极半岛是南极大陆往北伸长的呈S型的半岛；北侧南设得兰群岛由史密斯岛、洛岛、斯诺岛、欺岛、利文斯顿岛、格林威治岛、罗伯特岛、纳尔逊岛、乔治王岛等北东向链状排列的岛屿组成在海峡中形成多个天然峡湾，如利文斯顿湾、马克斯韦尔湾等。海底从东北、西南两侧向中间倾斜。北侧分布着狭窄的岛架和岛坡，南侧分布着较为宽阔的陆架和陆坡，中部为海槽。南北两侧和东西两端的海底地形相差悬殊，呈不对称状，北陡南缓，西高东低。北部1000m等深线接近岸边，岛架的宽度不足5km，南部相对较平缓，水深较浅，南极半岛陆架宽达45km。大致以60°W经线为界，研究区分为东北和西南两部分。东北段地形走向为北东东—南西西，长约360km，最大水深2784m，它是海槽的主体部分，海底从东北、西南两侧向中部呈阶梯状下降，南北两侧地形明显不对称，北陡而南缓。西北坡平均坡降为（84～192）×10-3（4°50′～10°54′）；东南坡平均坡降为（38～81）×10-3（2°10′～4°40′）。该段次级地形则呈北北西—南南东向排列，诸如两侧槽坡上各岛屿之间的小海峡及海底谷等。西南段水深较浅，绝大部分水深小于1000m，地形变化较复杂。地形走向仍以北东—南西向为主，北西—南东向次之。岛架和陆架、岛坡和陆坡，乃至底部沟槽呈网格状相交。总体来看，该区地形从浅至深呈阶梯状下降，即由宽窄不一的陆架和岛坡到较为宽阔的台地，到台地边缘地形又变陡，直到最深初又转为平缓的洼地。从地形地貌特征来看，布兰斯菲尔德海峡实际上为一海槽，并可划分为三个次海槽：北部次海槽、中部次海槽和南部次海槽。北部海槽的水最深，最深处达2784m。南部次海槽的水深最浅，小于1000m。3 冰海沉积物类型根据表层和柱状沉积物特征研究，结合区域地质背景资料，布兰斯菲尔德海峡沉积物的陆源碎屑和火山物质绝大部分来自无地表径流的南极半岛和南设得兰群岛（王光宇等，1996）。南极半岛和南设得兰群岛基岩岩性复杂，主要由中、新生代的火山岩和变质岩组成，基岩不断遭受冰川的冻融、刻蚀和研磨，冰筏携带大量碎屑物质入海，在布兰斯菲尔德海峡形成冰海沉积物。根据表层和柱状沉积物的类型、粒度、成分、微体古生物、石英颗粒表面结构等特征综合分析，布兰斯菲尔德海峡晚更新世以来沉积物具有明显的冰川－海洋环境标志，为典型的冰海沉积产物。由于环境要素的差别，不同区域可以出现特征各异的冰海沉积物类型。Harland（1966）通过南大洋冰海沉积物的系统研究，将冰海沉积物分为正冰碛物（orthotill）和副冰碛物（paratill）。前者系搁浅冰架融化后沉积的产物，特点是缺乏分选、无层理、不含海洋生物化石以及几乎未受底流的改造；而后者则指冰架或冰山、浮冰融化后所形成的沉积物，主要特点是沉积颗粒经受过不同程度的海流改造，并含丰富的海洋生物化石。Anderson等（1977,1980）通过威德尔海和罗斯海冰海沉积物的研究，以及根据砾、砂和泥的含量变化、沉积物粒度参数、层理、有孔虫相对丰度，将副冰碛物进一步划分为以细粒泥、粉砂组分为主的混合副冰碛物（compound paratill）和以砂砾为主的残副冰碛物（residual paratill）。根据表层沉积物和柱状沉积物特征，参考Harland（1966）、Anderson等（1977,1980）提出的标准，布兰斯菲尔德海峡的冰海沉积物可分为残副冰碛物和混合副冰碛物两类。表1为研究区冰海沉积物的分类特征。残副冰碛物以砂砾为主，粉砂次之，泥含量很低，粗细分一般分选好，细组分分选差，主要分布于南部陆架－上陆坡、东部陆架、北部岛架－岛坡区，硅藻含量相对丰富，有孔虫和放射虫含量较低，有孔虫以硅质壳为主；混合冰碛物以粉砂和泥为主，砂砾含量很低，细组分分选好，粗组分反之，主要分布在中央海槽－南部下陆坡、南设得兰群岛海湾和海峡西南部陆架区，硅藻含量相对丰富。由表1可见，布兰斯菲尔德海峡的残副冰碛物、混合副冰碛物的粒度组成和特征与Anderson等（1980）所论述的稍有差异。根据研究区表层和柱状沉积物的粒度组成特征，残副冰碛物可进一步划分为基本缺乏粉砂、泥和含粉砂、泥两类；混合副冰碛物又可分为含砂砾与基本缺乏砂砾两种。表1 布兰斯菲尔德海峡冰海沉积物分类特征4 现代冰海沉积物类型分区和沉积环境冰海沉积物的类型分区主要受岸线轮廓、海底地形及水文条件等环境因素的制约。不同类型的冰海沉积物有着不同的介质条件和相应的生物组合，反映特定的沉积环境。图1展示了布兰斯菲尔德海峡现代冰海沉积物类型的分布情况。图1 布兰斯菲尔德海峡冰海沉积物类型分布图F1 Type distribution of glacial-marine deposits in the Bransfield Strait,Antarctica根据表层沉积物特征，将布兰斯菲尔德海峡现代冰海沉积物类型分区、沉积物基本特征和所反映的沉积环境简述如下。残副冰碛物沉积区（Ⅰ）ⅠA区：位于南部陆架－上陆坡环境。沉积物以砂砾为主，含少量泥和粉砂，分选差。组分中玄武岩岩屑含量高，火山玻璃含量较低，重矿物以橄榄石、辉石、角闪石和磁铁矿为主，粘土矿物以伊利石含量高于其他区域、蒙脱石含量低于其他区域为特征，表明陆源碎屑物质主要来自南极半岛西部。石英颗粒表面擦痕、撞击坑发育，部分已明显磨损圆化。硅藻和硅质壳有孔虫发育。本区临近南极半岛，搬运介质显然以冰川和冰筏为主，同时受到威德尔海冷水支流的强烈影响，水动力条件相对较强。ⅠB区：位于海峡西北岛架－岛坡带和纳尔逊岛与罗伯特岛之间区域，北侧发育开放性海湾，为一种无或弱屏障环境。沉积物以砂砾为主，基本缺乏泥和粉砂，分选差。组分岩屑和火山玻璃含量高，重矿物以橄榄石、辉石、角闪石和磁铁矿为主，粘土矿物蒙脱石含量高，硅藻以深水组合为主，有孔虫以硅质壳、钙质壳和胶结壳混合组合为特征，石英颗粒机械作用结构特征清晰，表明陆源碎屑物质主要来自其北侧岛屿，水动力能量较高，后期海流改造作用较强。ⅠC区：位于海峡东部，为一种无屏障开放性海洋环境。沉积物以砂砾为主，基本缺乏泥和粉砂，表层沉积物薄或缺失，分选性差，岩屑含量高且成分复杂，重矿物成分复杂，除常见的不稳定矿物外，还含较多的石榴子石、金红石和锆石，说明物源复杂，海流改造作用强烈，与本区可能是南极底层水流和威德尔海水流流经处，或者是一个高密度寒冷水团有关。混合副冰碛物沉积区（Ⅱ）ⅡA区：位于海峡中央海槽和南部下陆坡环境。沉积物以硅藻软泥或硅质泥粉砂为主，无砾石，主要由硅藻为主的生物硅质组分、陆源石英粉砂和火山物质三种成分组成，硅藻质量分数＞30%，最高达70%，说明海流冲刷作用相对较弱，沉积环境较为稳定，少量陆源物质来自南极半岛和南设得兰群岛。ⅡB区：位于乔治王岛—纳尔逊岛格林威治岛一线以南岛架－岛坡带，北侧发育半封闭海湾与峡湾。沉积物以泥和粉砂为主，含少量砂砾。重矿物以橄榄石、辉石、角闪石和磁铁矿为主，硅藻以深水组合为主，钙质壳有孔虫有一定的地位，见低等植物根茎，说明控制沉积作用的主要因素是冰川，海流为次。据Kin等（1991）研究，马克斯韦尔湾为典型的冰川U型谷，谷底中部深500m，其中全新世沉积具有季节性纹泥层，为典型的冰海沉积。ⅡC区：位于海峡西南部陆架－陆坡区。据黄惠玉等（1989）、林澄清等（1989）研究，该区沉积物为以泥和粉砂为主的混合副冰碛物。火山喷出物沉积区（Ⅲ）位于海峡西侧欺岛附近，为岛架环境。沉积物以火山碎屑物质（包括砾、砂和粉砂粒级）为主，火山玻璃质量分数高达72%～80%，物源显然与1969～1971年欺岛海底火山活动有关，当然也不能排除南设得兰群岛的火山碎屑物质来源，并受到冰筏和海流的改造作用。布兰斯菲尔德海峡残副冰碛物和混合副冰碛物的分界，在海峡南部大致相当于上、下陆坡的分界，水深为700～800m；而其北界变化较大，在无开放性海湾地带，分界线相当于海冰带的前滨至滨外区，在有开放性海湾岛架－岛坡带，分界线接近岛坡下缘。5 沉积模式探讨1 高水位/间冰期的沉积模式根据布兰斯菲尔德海峡现代冰海沉积物类型分区和沉积环境，综合高水位/间冰期的沉积模式如表2，并阐述如下：间冰期，海流侵蚀冲刷了水深小于约250m的陆架－上陆坡区（浅滩和台地），产生主要由冰筏粗碎屑和火山砾组成的残副冰碛物沉积作用；在水深更大区域，海流对沉积作用的影响明显减弱，主要发生源自浅滩和台地上侵蚀作用的砂、粉砂沉积作用，沉积物往往是泥质砂和砂质泥，且随着水深的增大而逐渐变细（图1，表2）。在深水区沉积物中，冰筏产生的细－中砾仍然存在，但组成比例比浅水区低得多。在较陡的陆坡、岛坡上，沉积物重力流沉积作用普遍存在，产生近源沉积相；粗碎屑颗粒再沉积重新组合为砾石和粗砂（Jeffers,1988;Jeffers等，1991）。表2 布兰斯菲尔德海峡高水位/间冰期沉积模式在中央海槽和南部下陆坡区（通常称为布兰斯菲尔德盆地的底部），沉积物主要由三种组分构成：最主要的为硅质生物组分，通常为硅藻；陆源碎屑组分，主要为石英质粉砂在陆坡底部最为丰富；火山碎屑组分（包括火山灰），往往来源于邻近海底和陆地火山喷发，以沉积物中的浸染层和独立的火山灰层（有时达数厘米厚）出现。典型的盆底沉积物为含火山灰的硅质泥和软泥。火山岛屿、海山和轴向火山脊（可能为弧后扩张中心）产生沉积物的次级坡向迁移作用，堆积了火山碎屑沉积物（如欺岛附近的火山喷出物沉积区Ⅲ）。盆底轴向火山脊可作为盆地内沉积物横向迁移的屏障（Jeffers等，1991），因此，来自南设得兰群岛的火山碎屑组分往往与盆底的火山碎屑、硅质碎屑组分相分隔。南设得兰群岛的海湾和岬角及其南侧的海底峡谷向邻近盆底输送了大量南设得兰群岛上的火山碎屑沉积物，形成扇形沉积区：相反，南极半岛陆架上的沟槽似乎并没有为盆底输送大量的陆源碎屑沉积物（Jeffers,1988;Jeffers等，1991），南极半岛下陆坡上同样沉积了硅质泥和软泥。柱状沉积物中出现间冰期的粗碎屑组分，可能是由陆架－陆坡上的沟槽沉积物滑塌堆积作用产生。南部陆架－上陆坡的残副冰碛物说明，南极半岛上的冰川似乎未产生大量的细颗粒沉积物或冰融水，输送细颗粒组分至其北侧的海底沉积。2 低水位/冰期的沉积模式由于柱状沉积物取样数量和测试分析资料的限制，本文无法勾绘出冰期冰海沉积物的类型分区。现根据柱状沉积物特征和地震剖面资料，综合收集到的国外文献，将低水位/冰期的沉积模式归纳如表3，并简单探讨如下：表3 布兰斯菲尔德海峡低水位/冰期的沉积模式冰盛期，南极半岛陆架和南设得兰群岛岛架（台地）为席地冰盖所覆盖。在南设得兰群岛岛架，冰盖席地线大致位于现代海平面以下200～375m水深之间（Anderson,1989）；而推测南极半岛陆架上可能存在更厚的冰盖，席地线大致可达陆架外缘，陆架上的沟槽也许为席地冰盖所覆盖。地震记录显示，南极半岛陆架沟槽前缘存在沉积物楔状体，并可能达到750m水深，形成一个水深更大的台地。假如南极半岛的陆架一直为冰盖所覆盖，那么这些沉积体系可能将继续接受沉积。由此可见，在陆架、岛架浅水台地区，主要发生冰川侵蚀作用和砂砾等粗碎屑的沉积作用，而南设得兰群岛的海湾、岬角区遭受冰川作用的强烈侵蚀，粗碎屑沉积物向海方向迁移；在陆坡区，以陆架区侵蚀而来的沉积物前积于缺乏沟、槽的区域为特征；在中央海槽和南部下陆坡区（盆底），深海生物沉积作用明显减弱，局部存在浊积层。地震资料显示，在盆底现代深海沉积地层之下具有一套超覆层序，解释为浊积层，是一种槽谷口的前积沉积，其成因可能始于滑塌、滑坡和碎屑流。参考文献王光宇，陈邦彦，张国祯，段威武，陈圣源等南极布兰斯菲尔德海区地质——“海洋四号”船南极地质地球物理科学考察成果北京：地质出版社，129页羊天柱，赵金山，许建平南设得兰群岛邻近海域夏季的水团与环流国家南极考察委员会编，中国第一届南大洋考察学术讨论会论文专集（南极科学考察论文集，第六集）上海：上海科学技术出版社，1～13页林澄清，郑连福南极半岛西北海域沉积物类型及沉积作用特点国家南极考察委员会编，中国第一届南大洋考察学术讨论会论文集（南极科学考察论文集，第六集）上海：上海科学技术出版社，378～385页黄惠玉，王慧中，吴邦毓吴振南，张兆祥，葛建平南极南设得兰群岛周缘的海滨沉积特征国家南极考察委员会编，中国第一届南大洋考察学术讨论会论文集（南极科学考察论文集，第六集）上海：上海科学技术出版社，366～377页Anderson J BSedimentation on the west Antarctic continental Antarctic Geoscience,Symposium on Antarctic Geology and GMadison Wisconsin,USA,1003～Anderson J B,Kurtz D，Domack E WBalshaw K MAntarctic glacial marine Journalof Geology,399～Anderson J BAntarctica's glacial Glacial-marine Sedimentation（Short Course in Geology）,28th IGC,Eby Anderson J B and Molnia B F,AGU,Washington DC11～Harland W BThe definition and identification of Tilis and TEarth S2,225～Jeffers J DTectonics and Sedimentary Evolution of the Bransfield Basin,Antarctica,MA Rice University,Houston,TXJeffers J D，Anderson J B，Lawver L AEvolution of the Bransfield Basin,Antarctic PIn:Thomson M R ACrame J A,Thomson J W,，Geologjcal Evolution of Antarctica,C am bridge University Press,C481～Kim Won Hyung,Kim Mi-Ock,Park Byong-KDiatoms in the Holocene sediments of the Maxwell Bay,King George Island,AKoreal Journal of Polar Research,2（1）159～PRELIMINARY DISCUSSION ON THE SEDIMENTARY ENVIRONMENT AND SEDIMENTATION MODEL OF THE BRANSFIELD STRAIT,ANTARCTICAWu Nengyou,Duan Weiwu and Cai Qiurong（Guangzhou Marine Geological Survey,Ministry of Land and Resources,Guangzhou 510760）AbstractBransfield Strait,located in the high-latitudes of sub-Antarctica,is an actively-spreading back-arc basin and the ideal area for study of the marine-glacial sedimentation and sedimentary environments of the AThe types of marine-glacial sediment and their distribution on Bransfiled Strait,Antarctica since Late Pleistocene were inferred based upon various data such as the lithology,composition,microbiological thanatocoenoses and surface texture of quartz gra in of 43-site samples of superficial and core sediments recovered during HY4-901 cruise,1990～According to the features above,the sedimentary environments and depositional models during the high-stand water（interglacial stage）and low-stand water（glacial stage）were preliminarily The marine-glacial sediments may be divided into two types:residual paratill and compound The different types of marine-glacial sediment that show the different environments are of the various medium conditions,lithology·composition and microbiological The present marine-glacial sediments may be divided into 7 These data h ave provided us with an opportunity to examine the marine-glacial sedimentation models for a tectonically active basin in glacial and interglacial In addition to obvious tectonic and glacial influences,the sedimentation models emphasize the influence of eustatic changes on Key words:marine-glacial sedimentary environment,sedimentation model,Bransfield Strait,Antarctica注释
侏罗系在特吉达地区发育广泛，尤其是阿泽里克背斜和东北部黑山地区，分布面积广，露头无任何覆盖物，清晰可辨。岩性上主要是一套粗碎屑岩和中细碎屑岩组合。粗碎屑岩中，长石和岩屑含量高，发育明显的向上变细的河流沉积序列，在东北部黑山地区的山脚下，奇雷兹林组砂砾岩在垂向上的粒度变化为细砾岩→含砾粗砂岩→中粗砂岩→中细砂岩（图3-2A），分选磨圆均较好，胶结物为钙质。从山脚往山腰至山顶，砂砾岩中发育大量的板状交错层理和槽状交错层理。交错层理的层系厚度为15～30cm，同一层系中的细层朝一个方向倾斜，而层系界面大致平行，组成板状交错层理（图3-2B），为大型河道中点坝或心滩沉积产物。如果同一层系中细层大致平行，则层系界面斜交侧组成槽状交错层理。图3-2C为阿泽里克村附近奇雷兹林组砂岩中发育的大型槽状交错层理，它的形成环境与板状交错层理类似，槽状交错层理的形成是弯曲蛇形状波痕迁移的结果。另外，在特吉达迪格尔地区，见有平行层理的方沸石砂砾岩，沉积物颗粒粗，细层相互平行（图3-2D），为水浅流急的浅滩沉积环境产物。图3-2 侏罗系（奇雷兹林组）沉积构造图3-3是特吉达地区IR矿区JXR62孔岩性、沉积相解释图。从图中可以看出，198m以下为侏罗系奇雷兹林组岩性组合特征。0～45m之间，有个向上变细的序列，上部序列由滞留的紫红夹灰绿色泥质砾岩向上过渡到灰绿色中细、具沙纹层理的点坝沉积，最后以灰绿色夹紫红色残斑的洪泛泥岩结束，形成一个较为完整的河流沉积旋回。下部序列由紫红色滞留泥质砾岩开始，泥砾大小2～15mm，含量为30%～50%，向上变化为紫红色、灰白色中粗粒砂岩，碎屑以石英为主，占85%～90%，磨圆分选均好，由方沸石胶结，形成于点坝相。顶部主要为灰绿色、紫红色粉砂岩，发育沙纹层理，决口扇沉积。45～8m之间为一点坝沉积单元，岩性为紫红色中粗粒砂岩，槽状交错层理，在岩石的裂面上见2～4mm大小的白色圆形球粒，可能为方沸石（?）。8～7m之间发育一个完整的向上变细序列：底部滞留沉积暗紫红色砾岩，砾石由泥灰岩、泥岩、石英等组成，颗粒大小不一，在3～20mm之间；向上过渡至点坝沉积，为紫红色中粒砂岩，偶含泥砾，发育槽状交错层理；再往上为决口扇沉积，为紫红色粉砂岩组成，发育沙纹层理；最上部是洪泛平原沉积，为暗红色块状泥岩，偶夹薄层泥质粉砂岩。图3-3 侏罗系奇雷兹林组钻孔岩性-沉积相解释综上所述，无论是野外露头还是钻孔岩心分析，都显示侏罗系奇雷兹林组由多个向上变细的碎屑岩组成。从岩性组合和沉积构造分析可知，该组岩石形成于河流沉积环境。又根据钻孔中侏罗系奇雷兹林组与下白垩统阿萨乌阿组的直接接触关系判断，奇雷兹林组上部形成于曲流河环境。而野外露头观察显示的辫状河沉积应属于奇雷兹林组的下部地层。所以，晚侏罗世的奇雷兹林期的沉积环境由辫状河向曲流河过渡，最后过渡到早白垩世形成早期的湖相沉积环境。
关于沉积相的含义沉积相研究最初源于相的研究，关于相的研究历史很长，最早由丹麦地质学家斯丹诺（S t e n o）1669年引入地质文献。他认为相是在地质时期内地表某一部分的总和。其含义也不尽相同，一种认为相是一定地质时期内地表某一部分的全貌（S t e n o，1669）沉积物的特征及其生成环境的总和。简称相或岩相。沉积相的概念是1838 年瑞士地质学家A格雷斯利建立的。他认为相有两个要点：①地层单元中的岩石面貌和古生物组合要一致。②在相同的古生物组合中，要明显地含有不同于其他相中的一些生物种属。并认为沉积相反映着沉积物形成地理位置和地理环境。美国学者RC莫尔1948年提出沉积相的定义为“沉积相是沉积剖面中任何空间上独立的，与该剖面的其他部分有显著区别的部分”，强调了地层学的概念。苏联学者LV鲁欣1958 年认为“把相理解为沉积物的特征及其生成环境的总和更加确切”。RC塞利1970年主张相可用5个参数来确定，即岩体的几何形态、岩性、古生物、沉积构造和古水流形式。沉积相反映着地质时期地理环境的特征及其演变过程，因此研究它对了解各地质时代古地理环境和地壳的历史演变有着重大的理论意义，对沉积矿产的普查勘探，查明地下水、油、气的分布规律，对工程建设的设计和规划均有重要的实际意义。沉积相研究简史瑞士地质学家A格雷斯利（Gresly，1938）第一次提出了沉积相的概念，他认为沉积相有两个要点：一是地层单元中的岩石面貌和古生物组合要一致；二是在相同的古生物组合中要明显的含有不同于其他相中的一些生物种属。认为相是沉积物变化的总和，表现为岩性的、地质的、古生物的差异，他强调的是沉积物特征的变化；美国学者RC莫尔（1948）提出沉积相是沉积剖面中任何空间上独立的，与该剖面其他部分有显著区别的部分，强调了地层学的概念。19世纪末叶，陆续出现不同的派别，有的认为相是地层的概念，简单地把相看作是地层单位的横向变化；还有人认为相即是环境，也有人认为相是岩石特征和古生物特征的总和。苏联学者任竹日尼科夫（1957），将相定义为一定岩层的生成和沉积环境，这个环境是根据岩性特征、生物化石、地球化学差异和其他特征推断出来的。即把相与环境等同起来。鲁欣（1953年）将相定义为能表明沉积条件的岩性特征和古生物特征的有规律的综合。认为相是沉积物形成条件的物质表现。他1958年又提出：把相理解为沉积物的特征及其生成环境的总和更加确切。1976年塞利（Selly）提出，应从沉积岩体几何形态、岩石学特征、古生物特征、沉积物构造特征和古流向5个方面来限定相或沉积相。目前大多数学者将相理解为沉积环境的古代产物。塞利（1976）认为，相专指环境的物质表现。我国沉积相研究历史较短，1985年中国学者翟淳把沉积相分为5级。即相组、相、亚相、微相和相素。先根据自然地理条件分为大陆相组、海陆过渡相组和海相组，它们属一级相；再根据自然地理条件的局部变异划分出二级相，如大陆相组分为河流相、湖泊相、沼泽相、冲积扇相、残积坡积相、沙漠相、冰川相；海陆过渡相组分为三角洲相、河口湾相；海相组分为无障壁海岸相、有障壁海岸相、浅海陆棚相、次深海相和深海相；二级相下再分出三级相，或叫亚相，如河流相再分为河床亚相、堤岸亚相、河漫滩亚相和牛轭湖亚相；再根据微地貌或岩性、古生物特征细分出第四级相，或叫微相，微相下再根据岩性分出若干相素。油气田开发使人们对相的概念更加深入，认为相应包含沉积环境和沉积特征两方面内容；1985年刘宝君等主编的《岩相古地理基础和工作方法》一书出版后，长期得到研究和生产单位广泛应用；2003年姜在兴等在沉积岩一书中将相定义为沉积环境及在该环境中形成的沉积岩特征的总和。他将沉积相分为碎屑岩沉积相和碳酸盐沉积相，并将陆源碎屑沉积相划分为相组和相，进一步分为亚相和微相，并以自然地理条件为主要依据。存在的主要问题，是分类系统不统一，层次不清，粗细不均。上面的划分方案主要是根据沉积时的自然地理条件，而在地质历史中，沉积相更多的是表现在垂向上的和平面上的变化，因此，除了岩相本身受到自然地理条件影响之外，更多的是受到构造运动多期性和长期性的制约，致使沉积相变化更加复杂。所以，用活动论观点研究沉积相的变化规律，成为当前的首要任务。特别是地壳的水平运动和垂直运动对沉积相影响极大，沉积环境有时相对变化较小，有时变化较大，特别是火山活动，风暴，潮汐，重力，以及构造运动形成的各种类型的构造盆地，都直接控制着沉积物的沉积。因此要恢复当时的沉积状况，必须首先恢复原型盆地特征，青海地区石炭纪沉积相的研究概况青海地区石炭纪沉积相研究历史较晚，在1∶20万区调中，仅划分为海相和陆相，海陆交互相。专门研究只限于少数论文中，比较系统研究沉积相当属于石油系统。郭宏莉等（2002）在中国西北地区石炭纪岩相古地理一文中，将柴达木盆地早石炭世归入南天山—北祁连滨浅海相区、柴达木碳酸盐台地相区、中祁连滨浅海相区；晚石炭世归入柴达木碳酸盐台地相区、宗务隆山浅海—半深海相区、祁连滨浅海相区。青海油田公司和中国石油大学等单位对盆地石炭纪含油地层研究时讨论过。2003年青海油田勘探开发研究院石炭系—二叠系研究组将柴达木盆地分为滨岸相区（包括滨岸浅滩亚相、滨岸潮坪亚相、滨岸沼泽亚相），碳酸盐台地相区（包括开阔台地亚相、局限台地亚相）和浅海陆棚相区。他们分别将其分为海陆交互相、海相。包括滨岸相、碳酸盐台地相、浅海陆盆相，和浅滩亚相、潮坪亚相、沼泽亚相、开阔台地亚相、局限台地亚相、内陆盆亚相。尹成明等（2006，未刊）对柴达木盆地东部地区石炭系研究时指出，下石炭统穿山沟组城墙沟组形成于受陆源碎屑影响的混积台地环境，怀头他拉组下段形成于滨岸沉积环境；上段为碳酸盐岩开阔台地环境。上石炭统克鲁克组下段为滨岸—开阔台地环境；上段属滨岸局限台地环境；扎布萨尕秀组下段为潟湖—局限台地环境（潟湖—前三角洲—三角洲前缘），中段为早期开阔台地，晚期为潟湖滨岸沼泽环境，上段为局限台地—开阔台地环境（前三角洲—三角洲前缘—局限台地）。并具体分为：1）滨岸相：滨岸浅滩亚相（穿山沟组），滨岸潮坪亚相（下石炭统中上部和上石炭统），滨岸沼泽亚相（上石炭统下部）；2）碳酸盐台地相：开阔台地亚相（见于下石炭统），局限台地亚相（见于下石炭统）；3）浅海陆盆（棚）相：内陆盆亚相（见于阿木尼克山下石炭统上部）。此外，汤良杰等（1999～2000）引用构造古地理概念，将大地构造环境作为划分沉积相重要标志。提出柴达木盆地为弧后裂陷盆地，石炭纪表现为滨岸—台地—陆棚相碳酸盐岩和碎屑岩建造夹煤线沉积，在宗务隆山地区为裂陷槽环境下的沉积；至祁连山地区则为弧后陆缘还盆地环境沉积，发育陆棚—滨岸—河湖相的碳酸盐岩—含煤碎屑岩—碎屑岩沉积；李燕平等（1989）根据古地磁资料，认为柴达木地块在石炭纪末期位于塔里木地块之南，华北地块以北，位于北纬26°左右，并受到阿尔金断裂带的制约。1990年王增吉在中国的石炭系中将柴达木盆地归入西北华北生物地理区；1999年李守军等在柴达木盆地石炭纪古生物地理归属研究一文中，则将柴达木盆地归入华南生物地理区；2002年王训练等，认为阿木尼克组为陆相冲积扇。2006年杨平等在柴达木盆地石炭纪古生态与沉积环境一文中，认为石炭纪主要发育陆表海，以碳酸盐台型沉积为主，阿木尼克组与石拐子组底部为滨海浅滩相沉积，穿山沟组与石拐子组中部为滨岸潮坪相向浅海碳酸盐开阔台地相演化；城墙沟组和石拐子组顶部为封闭的碳酸盐台地环境，相当于台洼；怀头他拉组和大干沟组属滨岸潮坪相，中上部为碳酸盐开阔台地相，上段为正常浅海环境，大干沟组为碳酸盐台滩，上部为碳酸盐台坪。克鲁克组属滨岸潟湖相沉积；尕丘1井含煤地层相当于滨岸沼泽或潟湖有关，上部为滨岸潮坪环境。扎布萨尕秀组下部为滨岸沼泽潟湖相；缔敖苏组—四角羊沟组下段为浅海碳酸盐台地沉积环境。根据青海石炭纪沉积特征，本书根据地壳运动特征及各时期沉积相特点，按照地域特征可分为三大类，分别称为沉积区、沉积相区、沉积相带：沉积区与区域构造运动有关，根据区域构造特征可分为三级：沉积区（相当于地层区范围）、沉积相区（相当于地层分区）、沉积相带（相当于地层小区）。一级沉积区：包括稳定型沉积区，活动型沉积区，过渡型沉积区。其界限受到大型构造线控制。二级沉积相区：可根据区域岩相水平和垂直变化组合特征进行划分（多以地域命名）：其界限受到断裂的控制。三级沉积相带：为相区次一级名称，其界限主要为大的岩相变化界限。根据岩性特征，可分为相类、相组、相、亚相4个级别。一级相类：主要是依据岩石类型划分。包括碎屑岩相类、碳酸盐岩相类、火山岩相类。二级相组：依据岩石组合不同，可划分出不同相组，包括碎屑岩相组，碳酸盐岩相组，火山岩相组。三级相：根据沉积自然环境划分，包括：陆相，海相，河流相、湖泊相，海陆交互相，浊积相。四级亚相：为相的次一级单位，主要是自然环境的不同部位划分。
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