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沉淀的粒度分析图是什么样的

2023.5.09

C— M 图是应用每个样品的C 值和M 值绘成的图形。C 值是粒度分析资料累积曲线上颗粒含量l% 处对应的粒径, M 值是累积曲线上50 % 处对应的粒径,即粒度中值。C 值与样品中最粗颗粒的粒径相当, 代表了水动力搅动开始搬运的最大能量; M 值是中值, 代表了水动力的平均能量。

对于每一个样品都可以用其C 值和M 值, 在以C 值(um)为纵坐标、以M 值(um)为横坐标的双对数坐标纸(当CM单位为ф时则用线性坐标就行)上投得一个点。

为研究地层的沉积成因, 需从该地层成因单元取得几十(20~30) 个样品, 这些样品必须属同一沉积环境的产物。对不同岩性要分别取样, 而且样品要包括该单元由粗至细的全部粒度结构类型。几十个样品各按其C 值、M 值在图纸上投得一群点。按点群的分布绘出相应的图形, 这就是C— M 图。根据所得图形的形态、分布范围以及图形与C = M 基线的关系等特点, 与已知沉积环境的典型C— M 图进行对比, 再结合其他岩性特征, 从而可以对该层沉积岩的沉积环境作出判断。

C— M 图是帕塞加(Passega, 1957, 1964) 提出的。帕塞加将搬运沉积物的底流分为以下两种形式:

牵引流: 河流、海(湖) 流、触及海(湖) 底的波浪都属于牵引流, 它以滚动或悬浮两种方式搬运沉积物。在悬浮搬运中还包括递变悬浮、均匀悬浮和远洋悬浮。

浊流: 这是一种流速很快的高密度流, 它主要以悬浮方式搬运沉积物。由于有大量泥、砂, 甚至卵石悬浮其中, 故水流十分混浊。

浊流沉积与牵引流沉积在C— M 图上有较明显的区别。在C— M 图中, 将C, M 点连成一条线, 构成C = M 基线。浊流沉积的图形以平行于C = M 基线为特征; 而牵引流沉积的图形则只有较短的一部分平行C = M 基线, 或者完全不与 C = M 基线平行。

(1) 牵引流沉积的C— M 图

在C— M 图中, 牵引流沉积的典型图形可划分为N—O—P— Q—R—S 各

段 1 表示牵引流沉积, 2 表示浊流沉积, 3 表示静水悬浮沉积。Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅸ段表示 C > 1000μm, Ⅳ, Ⅴ,Ⅵ, Ⅶ, Ⅷ段表示C < 1000μm 。

1) QR 段代表递变悬浮沉积。递变悬浮搬运是指在流体中悬浮物质由下向上粒度逐渐

变细, 密度逐渐变低。它一般位于水流底部, 常是由于涡流发育造成的。当涡流流速降低时, 迅速发生滚动。递变悬浮沉积物的一个最大特点是C 与M 成比例地增加,即 C 值与M 值相应变化, 从而使这段图形与C = M 基线平行。

在牵引流沉积中, C 值常指示最大的地质营力。Q R 段C 的最大值以Cs 表示, 一般认为Cs 是代表底部的最大搅动指数。而这段的最小值Cu 则代表底部的最小搅动指数。

2) RS 段为均匀悬浮, 是粒径和密

度不随深度变化的完全悬浮。均匀悬浮常是递变悬浮之上的上层水流搬运方式。在弱水流中可能不存在递变悬浮,而是由均匀悬浮直接与底床接触。均匀悬浮的物质主

要为粉砂和泥质的混合物, 最粗粒度为细砂。由于均匀悬浮搬运常不受底流分选,

在河流中从上游至下游沉积物的粒度成分变化不大, 只是粗粒级含量相对减少。因此在RS 段中C 值往往基本不变, 而M值向S 端减小。RS段的最大 C 值即Cu, 它代表均匀悬浮搬运的最大粒级。

3) PO 段仍以悬浮搬运为主, 但含有少量滚动搬运组分。由上游至下游C 值变化而M值不变, 说明随着地质营力的减弱, 越向下游滚动组分的颗粒越小。但由于滚动颗粒的数量并不多, 因此M 值基本不变。PO 段P 点附近的C 值以Cr 表示, 它代表着最易作滚动搬运的颗粒直径。

4) OP 段以滚动搬运为主, 滚动组分与悬浮组分相混合。C 值一般大于800μm, 但由于滚动组分中有悬浮物质的参加, 从而使M 值有明显的变化。

5) N O 段基本上由滚动颗粒组成, C 值一般大于lm m (1000μm), 常构成河流的砂坝砾石堆积物。

具体到某一地层成因单位来看, 其C— M 图常常不是包含上述所有的段, 而是只有少数几个段, 各段的位置和大小亦不尽相同。如能抓住这些特点并结合沉积构造序列分析, 将其与典型的C— M 图形进行对比, 便可作出沉积成因解释。除河流沉积外, 还有一些其他类型的牵引流沉积。

在海滩地带, 由于环境动荡, 细的悬浮物质不沉降, 因此粗颗粒不能被埋藏,

滚动颗粒可以搬运很长距离后再沉积, 所以在海滩沉积物中滚动组分很多。海滩沉积物的C— M 图表现为分散的图形, 一般 C > 200μm, M > 100μm, 样品点在Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ区中散布。远洋区集中了最细的悬浮沉积物, 其颗粒均十分细小, 在C— M 图上构成了3 区。除深海外, 深湖、泻湖、海湾、礁湖等静水盆地沉积也属于这一类型。

(2) 浊流沉积的C— M 图浊流沉积的C— M 图是很好的平行于C = M基线的图形。浊流的流速很快, 当流速降低时, 悬浮物质移向底部, 使底部密度不断增加, 最终形成整体的沉降作用, 并形成未分选的沉积物。浊流沉积所特有的递变层理, 正是递变悬浮和整体沉降作用的反映。

浊流为高密度流,沉积作用进行很快,颗粒沉积后随即被埋藏,因而组分中缺乏滚动颗粒。其结果是,在C— M 图上浊流沉积物的C 值与M 值密切相关变化,形成与C = M 基线平行的图形。这一特点与牵引的递变悬浮沉积(Q R段)相似。但C 值与M 值的变化幅度均较大,这一点却是浊流沉积C— M 图的独有特征。如在浊流沉积C— M 图点群中画一条平均线, 平均线与C = M 基线的水平距离Im 能代表浊流沉积的分选性。Im 值越小, 说明沉积物的分选性越好。因为, 在一般情况下 C 值与M 值靠近是分选好的标志。这一道理在牵引流递变悬浮沉积物的分选性分析中亦适用。

由于沉积物点群在C— M 图上的位置取决于沉积物的搬运沉积方式, 因此利用C— M图可对碎屑物质的搬运沉积条件作出判断。另外, 各沉积环境都有其特征

的C— M 图模式,所以用C— M 图也能为沉积环境解释提供参考依据。参考目录:

沉积岩石学-姜在兴(字图较清晰),p84

沉积岩石学-刘宝珺1980年(字图略清晰些),P313

沉积岩与沉积矿床-何起祥1978年(有纸质书),P305

沉积岩石学-赵澄林版(字数码图糊),p68

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