湖与沼泽常在同一片洼地里挨着,剖面上也常上下叠着。两者的差别不在水多水少,而在水下的沉积方式:湖是静水沉降,沼泽是植物就地堆积。一层纹泥、一层煤,指向两种完全不同的水面。
湖泊相靠纹层与静水细粒沉积定案
湖泊水体安静,细粒物质缓慢沉降,形成水平纹层。纹层厚 0.5–2 毫米,明暗相间,明层为碳酸盐或硅质,暗层为有机质与黏土。纹层连续、平整、不受波浪扰动,是湖相最直观的标志。
湖相泥岩质地细腻,断口平整,常见油页岩与泥灰岩夹层。生物以介形虫、叶肢介、鱼与水生植物为主,壳体保存完整,少见破碎。这些生物都生活在静水中,与河流相的破碎组合不同。
沼泽相靠煤层与根土岩定案
沼泽是植物就地生长、就地埋藏的地方。煤层是最直接的证据,煤层底板常见根土岩,也就是植物根系穿插过的黏土岩,根迹垂直向下,保留原始生长姿态。根土岩加煤层,这一对组合几乎不会误判。
煤层厚度变化大,从 0.5 米 到 10 米 以上都有,取决于沼泽持续沉降的时间。煤层底板根土岩厚 0.2–1 米,油页岩单层厚 10–50 厘米。煤层中常见黄铁矿与菱铁矿结核,反映还原环境。灰分高低与泥质夹层多少,反映沼泽是否被水流间歇淹没。
湖泊与沼泽可以互相转化,剖面上是上下关系
湖泊淤浅会变成沼泽,沼泽被水淹没又回到湖泊。剖面上表现为泥岩与煤层交互,或油页岩与碳质泥岩互层。这种交互不是偶然,是水面升降的直接记录,每一对上下层就是一次水位变化。
煤层只说明植物就地堆积,不说明水面多深。判读按层序读,不按单层读。自下而上由湖相泥岩变为煤层,说明水体变浅、植物进驻;由煤层变为湖相泥岩,说明水面上升。趋势清楚,古地理的干湿变化也就跟着出来了。
河流泛滥平原上的沼泽另有面貌
河流泛滥平原上的沼泽,煤层薄而横向不稳定,常被河道砂切断。煤中灰分高,夹层多,根土岩发育但层薄。它与湖泊沼泽的区别在上下围岩:前者夹在河道砂与泛滥平原泥之间。
这一条在编图时很有用。煤层横向可追 数千米 而厚度稳定,多为湖沼;煤层呈透镜状、几十米 内尖灭,多为河漫沼泽。图上的形态差别,比厚度数字更能说明问题。
关键数据
下列厚度用于区分湖相、沼泽相与河漫沼泽,纹层厚度按单对大层计,煤层厚度不含夹矸。
- 湖相纹层厚 0.5–2 毫米
- 煤层厚度 0.5–10 米
- 根土岩根迹可穿透 数十厘米
- 菱铁矿结核直径 1–10 厘米
- 湖沼煤层横向可追 数千米
- 河漫沼泽煤层数十米内尖灭
- 油页岩常与泥灰岩互层
海水侵入之后,煤也能是海相的
湖泊干涸会变成盐湖,沉积石膏、岩盐与钙芒硝,生物几乎绝迹。此时既不是典型湖相,也不是沼泽相,用纹层与化石两条判据都会落空,只能靠盐类矿物与泥裂面判断。
沼泽也会被海水侵入,变成滨海沼泽,煤层中硫分升高,顶板出现海相微体化石。煤不一定全是陆相,海相煤层同样存在,此为本文判断。判这类煤层要看顶板,而不是只看煤本身。
参考文献
- 姜在兴 主编.《沉积学》(第二版). 石油工业出版社, 2010.
- 赵澄林, 朱筱敏 主编.《沉积岩石学》(第三版). 石油工业出版社, 2001.
- 韩德馨 主编.《中国煤岩学》. 中国矿业大学出版社, 1996.