海相沉积

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（大陆斜坡）及深海（大洋盆地）（图4-3）。

图4-3 海洋沉积地形和环境划分示意图

（据 Heckel，P.H.，1972）

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。

1.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。

砂坝和澙湖 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澙湖，发育广盐度生物群。在潮湿气候条件下淡水注入量较多时，这些滨岸小澙湖可成为滨岸沼泽，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澙湖，在干燥气候条件下，由于蒸发量大，可发展为咸化海湾或澙湖，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，以广盐度生物如双壳类、介形虫等为特征。

2.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，宽度可达数百公里。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，与中一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”。

3.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、澙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勃哈（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，并在沉积过程中由于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（grainstone），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，则形成生物礁（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不断地水下高地，从而导致内外陆棚地分隔。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、礁核生物粘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200m。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（wackstone）组成，泥粒灰岩（packstone）和灰泥灰岩（mudstone）也常见，并与泥灰岩和页岩互层，局部可有粘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。

4.深海和半深海沉积相类型

半深海区大致相当大陆斜坡的地段，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，形成所谓浊流沉积。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，而以浮游和游泳生物为主，沉积物为各种（粘土质、硅质、碳酸盐质）软泥。

通常，沉积环境分为大陆环境、海陆混合环境和海洋环境三大类。大陆环境包括陆地环境（冰川及沙漠环境）、河流环境、湖泊和沼泽环境、洞穴环境。海陆混合环境又称海陆过渡环境，包括滨海、三角洲、边缘潟湖和河口湾环境。海洋环境分浅海、半深海和深海环境。也有分为5个环境组的:冲积环境组（包括冲积扇、辫状河、曲流河、三角洲等环境）、岸带环境组（包括海滩、潮坪、堡岛、堡礁、潟湖、河口湾等环境）、海洋环境组（包括浅海环境和浊流盆地环境，后者又分为海底扇、扇谷、天然堤、远基拦水区等亚环境）、内陆盆地环境组（包括淡水湖、盐湖、干盐湖、盐坪、砂丘原野等环境）以及冰川环境组（包括大陆冰川环境和冰海环境）。 现代湖泊的面积约占大陆表面的1%。湖是陆地上凹地蓄水形成的水体,是隔离的、无潮汐的水盆地,也是一个小的生态区。小的湖可小于1平方公里,而有些大湖甚至被叫作海,如里海、咸海。然而,海是有潮汐作用的连续水体，以有较一致的含盐度(35‰)和具一定特征的窄盐度生物而区别于湖。湖的含盐度不固定，但大部分属淡水湖，有微咸湖和盐湖，因而有不同的生物种属。世界上有的滨海湖与海连通，但湖水的化学性质及其中的生物群也不同于海。有些湖泊只是分布在陆地平缓或低洼处的暂时水体，而大湖则常常是较古老的构造湖盆，是长久性水体。一般，湖泊沉积物常发育清楚的、薄的年纹理。这是由于季节变化为主导因素形成的。在 1厘米厚的湖泥沉积中常可有数条、乃至上百条薄纹理。湖沉积物因湖泊所处地理位置和大小等可以很不相同，在有些地形较复杂，基岩出露较多的地区，湖滨带可形成沙堤和窄的砂砾滩等，湖中心为泥质沉积，过渡的浅湖、半深湖多砂泥混合沉积。在温暖潮湿气候条件下，如地势平缓，碎屑物供给少，湖滨还可发育介壳滩和鲕滩，湖中心可发育灰泥沉积。有些湖泊近滨发育藻和软体动物，而湖中心沉积腐泥，这类沉积在以后的地质时代可形成油页岩。干旱区的盐湖沉积虽然也有多种多样的碎屑和生物沉积，但常主要为蒸发成因的化学沉积，有各种碳酸盐、硫酸盐、氯化物等沉积；但也常显有年理，具湖沉积的特点。

沼泽是陆地上饱含水的、常长满植物的过湿地区。它是一种特殊水体，常常发育在滨海，湖泊和潟湖边缘。有时湖泊或潟湖可完全转化为沼泽。沼泽也有咸水和淡水之分，滨海和潟湖边缘的沼泽为咸水沼泽，内陆的沼泽均为淡水沼泽。沼泽植物死后为带入的泥砂掩埋或为水体覆盖可形成泥炭沼泽。沼泽地的破裂还可形成大面积分布的黑色泥土的溢流沉积物。沼泽沉积物中富生物扰动构造，纹理不发育，一般多为不厚的块状层理。沼泽沉积物富有机质，呈暗色，并以常富植屑和植物根为特征。 是大陆至滨海区由雨水或融化的冰雪水、泉水等汇集成各种地表径流和部分片流或漫流携带推移质和悬浮质的沉积环境。其中河流及其流域盆地是分布最广的冲积环境。冲积环境按地势高低大体分为山区河流和山麓冲积扇带、曲流河和冲积平原带、滨海的三角洲带。冲积扇是发育在山麓区的半圆锥状或扇状富粗碎屑沉积体的地貌单元，属洪水沉积物，主要为辫状水道和漫流沉积的沉积物。在干旱、半干旱区冲积扇较典型，常发育泥石流。冲积扇一般形体较小，多锥形，扇面积2～100平方公里,每公里坡降可达100米。潮湿区冲积扇面积常较大,比干旱扇可大数百倍,甚至达10000～15000平方公里以上。但潮湿区冲积扇，以辫状河沉积占优势，因向河流沉积过渡而冲积扇沉积物不甚典型，泥石流常被稀释渐成冲积物，或泥石流沉积多砂质而不典型。一般较典型的冲积扇，近基扇部分常含巨砾，富砾石，有时还有由基岩破裂物形成的粗碎屑沉积体，富孔隙，有滤掉细物质的筛滤作用，富粗碎屑的冲积层常和富泥质基质的泥石流层成厚层互层。远基扇则主要为河成冲积砂层，粗碎屑粒径减小，含量降低，基本上没有泥石流沉积，但面积大，坡度变小，逐渐过渡为冲积平原。

河流为有狭窄和限定路线和常含有泥砂的地表水流。有较大汇水面积的河流常形成永久河或常流河，汇水面积小或干旱区的河流则多成间歇河。河流类型主要有曲流河或蛇曲河和辫状河，还有少见的交织河和顺直河。河道内弯侧常发育点砂坝又称内弯坝或边滩，河岸常发育天然堤，洪水期可形成决口扇和漫岸沉积。辫状河一般发育在河流中、上游较陡处，水流浅急，流量变化大，输砂量大。辫状河道不断分叉而又汇合，河床不断迁移，属游荡性河。辫状河道汊道间还夹有许多沙岛，又称心滩,组成辫状沙坝。顺直河为弯曲度近于1.0的单一河道河流。交织河为两个或多个弯度多变的河道组成的河系，伴有大而稳定有植被的岛或粘结性的滩。河流中、下游常发育冲积平原环境，主要由曲流河沉积及其泛滥沉积物所组成，其中还发育与河道连通的湖、废弃曲流河道形成的牛轭湖以及一些沼泽。河流下游流入湖、海处都可形成三角洲。河流进入三角洲环境时首先形成多条分流河道，发育成三角洲平原亚环境。分流河道也发育天然堤，也有决口扇和漫岸沉积，河道废弃期广泛发育沼泽和泥炭沼泽，是地质时期成煤的重要环境。在海或湖的岸坡带还发育由分流河口沙坝，侧翼席状砂，远沙坝等组成的三角洲前缘亚沉积环境。在三角洲坡脚处形成富泥质、有水平纹层，有时有滑塌块和滑塌褶曲的前三角洲亚沉积环境。但在较强的潮汐或波浪发育的海岸带，河成三角洲还不同程度地被改造成潮控或浪控具潮汐海岸或波浪海岸沉积特点的破坏型三角洲。如发育在海、湖沿岸的冲积扇，有高坡降和发育辫状水道时，则可发育成扇三角洲环境。扇三角洲平原亚环境常为多发洪水沉积环境，也发育辫状分流河道及漫流沉积，也有泥石流沉积，其废弃阶段如为潮湿气候可大面积发育沼泽和泥炭沼泽。水下斜坡部分则常形成富砂砾质的扇三角洲前缘亚沉积环境，以及在坡脚处形成富泥质的前三角洲亚沉积环境。 是由正常浪基面以下的岸坡带到-200米深的海域；可有陆棚、海湾、海峡等不同地貌区。有些人把浅海定义为低潮滨线至-200米深的海域，这就包括了潮下带或广义的滨外海域。实际上，各地的陆棚宽度和陆棚边缘的深度不一。现代海湾类型的浅海环境称陆表海，坡度平缓，深度一般在-30米以内,现代分布不广，地质时期可能有广泛分布。大陆边缘常有大量沉积物沉积的海域称陆缘海，属陆棚浅海区。

滨海和浅海沉积环境中，不但广泛沉积有陆源碎屑和粘土物质，还常发育有碳酸盐质、硅质、铁质、磷质等沉积物，其中碳酸盐沉积物分布很广。这一环境的沉积作用很多是有生物参加的，因而还有主要由生物生长形成的生物礁、叠层石等。此外，在干热蒸发条件下还形成超盐度的潮坪和潟湖的蒸发沉积物，如石膏，石盐，钾镁盐岩等。陆棚中广泛分布的砂砾质沉积物，可能和地质历史上冰期时海平面降低有关。陆棚海床上常有底流因风暴浪作用而形成的砂砾沉积。 海洋环境中的主要沉积环境是陆缘区,或称海面下的大陆,包括浅海陆棚和与陆棚相连、坡度变大（4°～7°，有时达13°以上）的大陆坡，大陆坡前面的陆隆等3个部分。它们都是大洋中的陆壳,陆隆是陆壳的最外部边缘。陆缘区沉积物占海洋沉积物总量73%，也多于陆地沉积物总量。而陆缘区面积只相当大陆的一半，占海洋面积15.3%。陆缘区沉积除滨海、浅海和三角洲等沉积外，在大陆坡坡脚处及陆隆区还分布有大量浊流和滑塌等沉积物，形成浊流盆地环境。大陆坡平均深度约为1200～1300米，大陆坡和陆隆一般属半深海环境。海洋中最广阔的部分是深度多大于2000米属深海的远洋环境，也可有浊流盆地，但一般不是重要的沉积环境，而常有大面积的近似平衡的环境。大量的滑塌沉积、水下泥石流沉积和浊流沉积集中在浊流盆地的海底扇环境中。内扇发育滑塌沉积和主水道的具递变层理的砂砾沉积；中扇形成分流水道，主要为块状的砂层和含砾砂层形成的叠置朵叶，中扇下部到外扇区水道渐消失，形成大面积低密度浊流沉积（见浊积岩）。有时补给来源中断,水道为泥质充填,形成泥质海底扇。也有全体成砂质的海底扇，但不再分叠置朵叶。大西洋近底部有一种来自北冰洋区沿等深线流动的等深线流，或称平流,常为含雾状细悬浮物质的低密度流性质的流体,不但可形成细粒平流沉积物，还常常改造陆隆区的各类浊流沉积使其具平流性质。深湖也可有浊流盆地环境，但不典型，规模小。