用粒度分析资料来确定沉积环境

摘要：矿物碎屑和岩屑组成沉积岩的基本颗粒，其大小、形态、组构、来源等是大地构造环境、气候和水动力因素相互作用的结果。其中沉积物颗粒大小是水动力条件的直接反映，同时也是气候干旱和潮湿的指示剂。从沉积物样品的粒度参数中可以解译出大量气候和环境的演化信息。

关键词：粒度分析 沉积环境颗粒大小

1、粒度概述及其分析方法

1.1定义

通常，我们所说的颗粒大小是指其体积值，一般以标准直径（d）表示，取其最长直径用作粒度分析。在实际工作中，往往粒径很小，大多碎屑样品的粒径＜1mm。为了运算方便，目前广泛采用Φ

值代替d值，是克鲁宾根据伍登―温德华粒级标准通过对数变换而来，其表达式定义为：Φ=-log2d其中d是颗粒直径，mm。

1.2粒度分析方法

粒径测量作为粒度分析的前奏，目的是统计各种粒度出现的频率，进而分析其粒度参数。粒度分析方法主要有筛析法、沉降分析（水析法）、显微镜粒度分析法和自动粒度分析仪法。

2、粒度参数

无论用哪一种方法做粒径分析，其结果都会出现大量的数据。如今，经常使用的粒度参数有粒度平均值、分选系数、偏度、峰态和C-M图。

2.1平均值

顾名思义，粒度平均值是指沉积物颗粒的平均粒度，代表粒度分布的集中趋势，反映物质来源和环境变化。其平均值表达式为：MZ=（Φ16+Φ50+Φ84）/3其中MZ代表平均值；Φ16、Φ50、Φ84分别代表累计频率为16%、50%、84%时的粒径大小。

2.2分选系数

分选系数是矿物颗粒分选性好坏的直接反映，它可区分不同成因的沉积物。如分选性极差的粗粒沉积岩反映当时的沉积环境为冲积扇或冰碛物，而分选较好的则是在风成沙丘的沉积环境中形成的。

2.3偏度

偏度是对沉积物颗粒粗细的一种反映。理想情况下，偏度表现为一正态曲线，此时平均值与中位数重合，即都在曲线的峰值位置，且峰值两端呈对称分布。当沉积物颗粒较粗时，峰值的左边依次向左为中位数、平均值，亦即平均值的粒径大于中位数的粒径大于峰值对应的粒径。这时，称次沉积物为负偏，或称粗偏；反之，则称正偏或细偏。1957年福克和沃德提出了概括图解偏度SK1，并将其分为5个等级：极负偏、负偏、近对称、正偏、极正偏。偏度的出现，对研究沉积物的来源有一定的意义。

2.4峰态

峰态是度量粒度分布趋向形态的一种尺度，它用来表示粒度分布的中部和尾部的展形之比，亦即来度量曲线的峰凸程度。它以正态分布曲线为标准，与正态曲线相当的，其峰态值记为零；比正态曲线的峰值高的，而尾部窄的则称为窄峰态，峰态为正值；反之则为宽峰态。峰态是一解释沉积成因的重要指标。

2.5C-M图

C-M图中，C表示1%含量时的粒度大小，M代表中位数，即50%的粒度。经不同代表性地区、不同地质时代的上万个样品进行分析，发现C-M图与沉积搬运作用密切相关，可提供有关沉积物的水动力状况的资料。

3粒度分析在古环境中的应用

近年来，随着我国沉积岩研究工作的开展，特别是粒度分析方法的迅速发展，已在恢复古沉积环境、解释环境演变方面积累了相当丰富的实际资料。沉积物的粒度特征是沉积环境的最敏感指标，是衡量沉积介质能量和沉积盆地能量的一种尺度。一般地说，粗粒沉积物出现于高能环境，细粒沉积物出现于低能环境。

3.1粒度特征在判断沉积物成因中的应用

通常，沉积物的来源具有多源性，表现在粒度参数上为粒度频率曲线图的多峰。如地处现代荒漠区的柴达木盆地察尔汗湖区贝壳堤剖面的沉积物可能是风力与水流共同作用的结果，风力作用把地壳表面的沉积碎屑搬运到河流中，后经水流作用将其带入湖中沉积，在粒度频率曲线分布图上具有明显的双峰。而中国黄土的粒度分布的两个峰值是东亚冬季风和西风带控制的近距离低空搬运与远距离高空搬运的叠加结果。粒径的粗细程度，还受气候干湿变化的影响，因此，它在一定程度上可以重建古气候演化特征。如云南半封闭的外流型湖泊――洱湖，当湖区降雨量大时，粒径多较粗，此时气候湿润；反之，粒径较细，气候干燥。

3.2粒度变化在区分沉积环境中的应用

沉积物的粒度频率累积曲线特征是区分沉积环境的重要依据之一。前人对现代和古代不同沉积环境的样品做粒度分析，总结出不同特征的粒度频率曲线图，研究并解释了沉积物搬运方式与粒度分布的关系。

根据沉积物粒径大小，可以描述当时搬运介质的能量，进而推测出当时的沉积水动力环境。

4结论探讨

粒度分析法是比较传统的方法，它以统计学和物理学理论为基础，是一种较为精确的分析方法。

虽然近些年来，粒度分析测试技术向自动化发展，数据处理也可用计算机软件辅助，在实践中应用也逐渐广泛，但是，目前仍存在一定的不足。沉积岩的粒度受多种因素的制约，我们在进行粒度分析时，要具体沉积背景具体分析，充分考虑影响粒度参数特征及其分布的每一个因素，从多个角度综合来反演古环境演变。