重矿物分布特征与古气候环境
最重要的是颜色、矿物种类、化石群落、地球化学特征
岩石颜色往往其中所含的元素离子颜色有关，其中最重要的是铁，铁在氧化环境下往往形成三价铁，使岩石呈红色，指示干热气候；还原环境下的铁往往是二价的，呈现绿色、灰绿色，指示冷的气候或者埋藏缺氧的条件。
矿物种类可以指示岩石形成时期的气候，如岩石中不稳定矿物较多，一般指示干燥气候，风的作用比较强烈而水流的作用比较弱，不稳定矿物可以保存下来。如果岩石中岩盐、石膏等蒸发岩矿物增多，一般也指示干热气候下的咸水环境。如果岩石中不稳定矿物比较少，并且流水的构造比较发育，可以说明岩层形成的时候，气候比较湿润，河流发育。
化石群落体现了岩石形成时期该地区的生物面貌，这是非常好的一种指标，因为不同的植物适应不同的气候。如果裸子植物比较繁盛，一般说明气候比较干燥，如果蕨类植物比较繁盛，一般说明气候比较暖湿。孢粉也是非常好的古生物指标，如果裸子植物花粉比较多，一般说明气候相对干燥，如果寒带分布的大型松科植物、落叶阔叶植物（如栗、山毛榉等）比较多，说明气候偏冷，如果喜湿植物的花粉较多，一般说明气候比较湿润。
地球化学特征比较复杂，包括有机物丰度、生物标志化合物、微量元素含量及比值等。这个比较复杂，在这里不赘述。
1.沉积环境
沉积环境就是发生沉积作用的一个地貌单元，按塞利(R.C.Selley，1970)的定义，沉积环境是“在物理上、化学上和生物上均有别于相邻地区的一块地球表面”。故环境的划分标志有三个方面:
物理标志 主要指搬运和沉积介质的动力条件，如介质的性质(水、空气或冰川)、流体的流动性质(流水、波浪、潮汐或风)、流动速度、方向和稳定性、流体的密度、黏度和能量、水深等，以及气候、雨量、湿度等。
化学标志 主要指沉积环境介质的pH、Eh、盐度等条件。
生物标志 包括动物或植物的门类、种属和生态特征等各个方面，也包括生物的生命活动留下的各种痕迹。
2.沉积相和沉积相的分类
人们很早就认识到沉积物(岩)特征与沉积环境有着密切的关系，一定的沉积环境形成一定特征的岩石类型和古生物组合。故沉积环境或相的概念，就是为了反映沉积物和沉积环境的关系而提出来的。按鲁欣(1953)的定义:“相就是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，因此，相是沉积物形成条件的物质表现。”也即沉积相是特定沉积环境的物质表现，或者说“相就是沉积环境的古代产物”。
沉积学者研究的是现代沉积物或古代沉积岩，沉积岩是古代沉积环境的产物或遗迹，而古代沉积环境已不能直接观察到，只能根据其沉积物或沉积岩特征间接推断。由此可知，沉积环境和沉积相的定义虽有不同，但却有因果关系和相似之处，故沉积环境和沉积相的分类基本上是一致的。
沉积相的分类主要根据自然地理条件进行的，可分为大陆相、海相及海陆过渡相，它们属于一级相，或叫相组。再根据自然地理条件的局部变化划分出二级相，或叫相，如大陆相组中可分出河流相、湖泊相等。二级相之下又可分出三级相，或叫亚相，如在湖泊相的内部可分出滨湖亚相、浅水湖泊亚相、深水湖泊亚相等。还可根据微地貌或岩性、古生物特征细分出四级相(微相)和五级相(相素)，但一般只划分到相或亚相。本教材采用的分类如表6－1所示。
表6－1 沉积环境和沉积相、亚相、微相综合划分表
3.沉积相的鉴定标志
沉积相的鉴定标志或古代沉积环境的判别标志，可归纳为以下几方面。
(1)岩石学标志
岩石的颜色和化学成分(包括微量元素) 如陆相，过渡相岩层多为黄、红等浅色，海相深水者多为灰、黑灰等深色，不同相的岩石中所含微量元素和色素元素也不相同。
矿物成分和岩石类型 岩石类型在一定程度上可指示沉积环境，如原生的自生矿物可指示沉积环境，重矿物组合和某些轻矿物特征，以及成分成熟度等不仅可指示陆源区母岩性质，同时可反映沉积盆地的构造状况和古气候条件。
岩石结构 不同沉积环境下形成的岩石结构是有差异的，如颗粒类型、大小及含量、支撑性、杂基含量和粒度分布特征等均可反映沉积环境的水动力状况和流体性质。
岩石构造 原生的层理和层面构造是最重要的沉积相标志(参看第四章)。
剖面结构 剖面结构亦可称之为剖面层序，是综合分析岩性、粒度、沉积构造在剖面上的变化序列，是沉积相分析最重要和最有效的技术方法之一。不同的沉积相类型在剖面上的沉积层序是不一样的，如向上变细的剖面结构见于河流相、潮坪相、河口湾相、浊积岩相等;而向上变粗的剖面结构见于三角洲相、湖泊相、无障壁海岸海滩相等。
沉积岩产状 沉积岩产状(如砂体形状、生物礁和滩体的形态)、接触关系等也是沉积相的重要标志。
瓦尔特相律 瓦尔特(J.Walther，1894)指出:“只有在横向上成因相近且紧密相邻而发育着的相，才能在垂向上依次叠覆出现而没有间隔。”这一规律通称为相序递变规律或相序递变法则，即瓦尔特相律(图6－1)，是相序分析中应遵守的基本法则。该相律对在剖面上和平面上进行沉积相分析是很重要的准则，当然会有一些与突发性事件有关的例外现象。
图6－1 瓦尔特相律
(2)古生物和古生态标志
古生物的种类、生态和形态特征，不仅可确定海相和非海相沉积环境，而且还可指示水介质的深度、盐度、温度和浊度等，如叠层石形态的宏观特征与沉积环境和水动力条件关系(图6－2)，可直接用于沉积环境的判断。
(3)地球化学标志
应用岩石或生物介壳中的微量元素(如B、B/Ga、Sr/Ba、Br、103Br/Cl等)、同位素(O、C、S、H、Sr)及有机地球化学资料来判断沉积相。
应该指出，上述三方面的判别标志，应综合考虑，不能仅看某一点就作结论，因某些不同的相可出现一些相似的特征，相同的相在不同地区的表现会有所差异。沉积相的研究对了解各地质时代的地表古地理特征和地壳地质历史的演变有着重大的理论意义，而且对沉积矿产的普查勘探，对查明含油气和含水层的分布规律、对规划和设计工程建设等都具有重要的实际意义。
图6－2 海进和海退序列中叠层石形态与沉积环境和水动力条件的关系
各种矿物在风化作用下，有不同的稳定性，据此可划分为稳定矿物与非稳定矿物。一般情况下，气候冷暖干湿的变化对于沉积物中稳定矿物和非稳定矿物的相对含量影响很大。在温暖而较潮湿的气候环境下，化学风化作用比较强烈，非稳定矿物易被破坏，稳定矿物相对保存较好，所以沉积物中不稳定矿物的绝对含量和相对含量都明显地减少；反之，在寒冷气候环境下，化学风化作用减弱，沉积物中非稳定矿物的相对含量则相应增加。因此，在物质来源、搬运距离变化不大的情况下，地层垂向上，稳定矿物与非稳定矿物相对含量的周期性交替变化，可以概略地指示出古气候演变的特征。
河南平原第四纪地层中发现重矿物约40余种。其中稳定矿物有石榴子石、电气石、锆石、屑石、金红石、硅线石、蓝晶石、重晶石、十字石、尖晶石、白钛石、斜锆石、符山石、红柱石、锐钛石、刚玉及金属矿物赤褐铁矿、磁铁矿、钛铁矿、锐铁矿、镜铁矿、白钨矿等；非稳定矿物有角闪石、绿帘石、磷灰石、透辉石、透闪石、辉石、蓝闪石、紫苏辉石、霓石、褐帘石、绿泥石、胶磷矿、磷钇矿等；次生矿物有黄铁矿。其中，常见的含量较高的稳定矿物主要有石榴子石、锆石、屑石、金红石、电气石、磁铁矿、赤褐铁矿、钛铁矿等；常见的非稳定矿物主要有角闪石、绿帘石、磷灰石等。
从河南平原50多个钻孔垂向上风化系数和重矿物组合段的划分结果可清晰地看出稳定矿物组合段与非稳定矿物组合段的交替变化及一些单矿物含量在垂向上的变化规律（表2.12；图2.12）：
1）风化系数和石榴子石的含量在地层的下部突然连续增大，其位置大致相当于新近纪地层段，往上明显地变小。亦即新近纪地层出现重矿物风化系数连续较大值的现象。而往上每至间冰期，风化系数大部分大于背景值，其趋势线也偏高，反映了温暖气候环境下风化作用进行得比较完全，不利于非稳定矿物保存的情况。
2）绿帘石含量在垂直方向上呈周期性的变化，最大峰值出现在早更新世即泥河湾期地层段的底部且界线明显，其上为非稳定矿物组合段与稳定矿物组合段相间的分布；其下新近纪地层段为连续的稳定矿物组合段。
3）垂直方向上角闪石含量的变化，最高值出现在中更新世即周口店期地层段的底部，其下含量很低；其上明显增高。
全区概略地划分出9个重矿物组合段、12个组合亚段。由此可以看出，更新世冰期与间冰期沉积物中重矿物含量的变化，反映出间冰期沉积物中稳定矿物总量及钛铁矿、石榴子石含量百分比趋高，非稳定矿物总量趋低；而在冰期沉积物中恰好相反。重矿物含量分布在垂直方向上变化的普遍规律是：钛铁矿的最高值和角闪石含量的最低值，往往出现在冰期前的新近纪沉积物中，更新世的冰期沉积物中则出现角闪石含量高于间冰期沉积物，而石榴子石、钛铁矿等稳定矿物含量低于间冰期沉积物，在垂直剖面上出现周期性的交替现象。这种变化关系，与本区孢粉资料所阐明的古气候演变规律比较一致。
18969161749：重矿物分布特征与古气候环境
都何答：1）风化系数和石榴子石的含量在地层的下部突然连续增大，其位置大致相当于新近纪地层段，往上明显地变小。亦即新近纪地层出现重矿物风化系数连续较大值的现象。而往上每至间冰期，风化系数大部分大于背景值，其趋势线也偏高，反映了温暖气候环境下风化作用进行得比较完全，不利于非稳定矿物保存的情况。2...
18969161749：重矿物特征
都何答：1)锆石-电气石-金红石-石榴子石-钛铁矿-板钛矿-白钛矿-榍石-绿帘石组合:稳定重矿物锆石、电气石、金红石含量高,ZTR指数高,白钛矿、石榴子石、钛铁矿含量高,其他重矿物有绿帘石、黝帘石、榍石、十字石、尖晶石,少量见有蓝晶石、刚玉、锡石等,主要分布在塔北隆起东段的轮台、提尔根、牙哈、齐满1井区,及英买...
18969161749：古气候划分依据与标志
都何答：表3-5 稳定矿物与非稳定矿物组合表 注： 平均值 （三）长石 长石抵抗化学风化能力较弱，而在干旱寒冷气候条件下易保存，它对气候变化很敏感，在介质搬运过程中易于磨损。因此，据地层中长石含量的相对消长，可恢复古气候环境与古地理环境。结合区第四系沉积特点和部分钻孔岩心长石含量分析结果，对于恢复古...
18969161749：古气候特征
都何答：杨藩等早先按介形类化石的生态特征组合把第四系划分为12个带，对盆地若干代表性钻孔进行了化石带对比，建立了盆地东部的生物地层柱，为盆地东部古气候对比奠定了基础。当碳酸盐含量较高时，表明气候干冷，湖面缩小，沉积物质颗粒变粗，自然伽马数值较低；而碳酸盐含量降低，表明气候变暖湿，沉积物中粘土和...
18969161749：古气候判别标志
都何答：图2.10 河北南部沙坝沟剖面粘土矿物质量分数纵向分布特征图Fig.2.10 Clay mineralogy of the Permo—Carboniferous mudstones at Shabagou section in southern Hebei K—高岭石;I—S—伊利石-蒙皂石混层矿物;I—伊利石 2.4.1.3 地球化学特征 为了对古气候和古环境进行定量分析,对邢台兰羊勘探区2#、3#孔钻孔岩心进...
18969161749：华北平原的丰富矿产与其地形,气候有关系吗?
都何答：矿产资源的形成主要受地质作用的影响，与古代气候有关，与现代地表面的自然环境特征关系不大。华北平原煤炭、石油丰富，与古代温暖湿润的气候有关，与长期的沉积环境有关。
18969161749：古气候分析
都何答：主要证据包括：（1）岩石学证据：在生物礁岩相学及岩石矿物学特征一章中，我们以西沙海域东部岛礁区西琛1井为例，探讨了该区中新世以来的岩石矿物学特征，其中出现多套由冰川事件引起的海退和海水浓度增大而形成的白云岩，这是对古气候的直接记录。（2）古生物证据：冰川引起的气候变化使古生物群落由演替...
18969161749：(三)古植被、古气候探讨
都何答：植被中一个显著的特点是旱生植物骤然增加达49.6%,反映了半干旱环境,因此该时期古气候为半干旱的北亚热带气候。 8.泉头组沉积时期古植被、古气候 从表13、表14、表15中可知泉头组一、二段与泉头组三、四段植被类型、气温带、干湿度都是一致的,所以一起讨论。植被中针叶树含量分别占30.7%与32.9%,常绿阔叶树...
18969161749：重矿物分析资料的综合研究
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18969161749：地层中哪些特征可以指示岩石形成时古气候条件
都何答：最重要的是颜色、矿物种类、化石群落、地球化学特征 岩石颜色往往其中所含的元素离子颜色有关，其中最重要的是铁，铁在氧化环境下往往形成三价铁，使岩石呈红色，指示干热气候；还原环境下的铁往往是二价的，呈现绿色、灰绿色，指示冷的气候或者埋藏缺氧的条件。矿物种类可以指示岩石形成时期的气候，如岩石...
