岩相古地理的特征与发展

本书的特点是始终贯穿“岩相分析与古地理分析”这条主线，所有内容都是为岩相古地理分析服务的。最新的岩相古地理学应该是一门集沉积学、地层学、盆地分析和层序地层学于一体的综合性学科。岩相古地理学的发展应体现刘宝俊院士倡导的统一地质场、构造控盆、控盆相带、控相资源的学术思想，为能源资源研究、国家建设和社会发展服务。这本书以“古地理分析”为主，每章都突出了“恢复古地理”的目标，而不是把“沉积环境、相分析”从“古地理分析”中分离出来。在沉积环境的分析中，体现每个环境的“地理特征和在总背景中的位置”，使学习者从“点、线、面”全面了解古地理的特征和演化，也可以“以个体了解整体”，使分散的“相区”在整体的地理背景中得到反映。这样，岩相古地理的体系也要与时俱进，不断完善。

同时，本书介绍了近年来发展起来的新领域、新思路、新方法，如“层序-古地理分析”、“盆地构造-古地理分析”、“事件古地理”等。

0.1.2岩相古地理的发展

(1)妊娠早期

古地理的形成经历了一个漫长的历史阶段。地史作为地质科学的一门基础学科，在其发展的初期，主要是关于地壳的不断升降和海陆变迁、地层的重叠、水的形成理论、深成说等概念和思想。事实上，它已经有了古地理的初步概念。从公元300年到公元18世纪，在欧洲工业革命之前经历了1500年的历史。这一阶段形成的最重要的科学思想是政治主义学派代表人物j·赫顿(1726 ~ 1797)开创的“实在论”研究方法。

18世纪，随着欧洲工业革命浪潮的兴起，地球历史学科体系产生了恢复古地理的基本思想。史密斯(W. Smith，1769 ~ 1839)发现不同的地层所含的化石是不同的，所以我们可以根据相同的化石来对比地层，证明它们属于同一个时代，这就是著名的化石序列定律。莱尔(1797 ~ 1875)发展了赫顿的现实主义学术思想。Geikie (1835 ~ 1924)明确提出了“现在是打开过去的钥匙”的著名论断，使讨论现在和古代的思想成为研究地质学各个分支，特别是岩相分析和古地理的理论基础和指导思想。总的来说，早期的地史思想和概念也是沉积岩石学、沉积学和岩相古地理学的早期思想。

(2)学科形成阶段

这个阶段大致是从19世纪到50年代，主要是关于学科体系的建立和完善，相关分支之间没有明显的界限。地史的开端以斯密的“化石序列定律”为标志；沉积岩石学的开始以索比(1857)开始用显微镜研究沉积岩为标志。J. Walther (1894)提出的“相对比率定律”标志着岩相古地理学的开始。这时，岩相的概念已经形成。

19从20世纪70年代到20世纪初，以地史为重点的研究已遍及世界各地，不同的沉积环境和岩相类型促进了人们对岩相横向变化的认识。A. Gressly (1838)首先使用了相这个术语。J. Murray等人(1884)对深海沉积物进行了描述和分类。沃尔特提出了岩相类型在时空分布上有内在联系的相对比值定律，为岩相古地理学的发展奠定了基础。华莱士(A. R. Wallace，1875)提出了动物地理区划的概念。卡尔宾斯基(1889)整理了俄罗斯和欧洲部分地区不同时期的古地理图。

在19年底至20世纪20年代期间，国外学者对沉积岩进行了大量工作，积累了丰富的资料，并出版了一批沉积岩石学专著。比如美国默里和A. F .勒纳尔合著的《深海沉积物》( 1881)和P. H .哈奇和R.H .拉斯泰尔合著的《沉积岩石学》( 199)。H. B. Milner主编的《沉积岩石学导论》(1922)，美国W.H. Twenhofel主编的《沉积论文集》(1926)，法国LucienCayeux主编的《法国的沉积物》。这些专著的出版，表明沉积岩石学和沉积古地理学日趋成熟和专业化，因而从地史中分离出来，成为一门独立的学科。“沉积学”这个术语最早是由特罗布里奇(1925)提出的。沃德尔在1932中提出“沉积学”作为研究沉积物的学科。

20世纪30-50年代，沉积学继续发展，更多的沉积岩石学专著相继问世。比如Twenhofel (1939)的《沉积岩石学原理》、John Patty Zhuang (1949)的《沉积岩石学》、Nalivkin (1932)的《相论》、Pustovalov (1940)的《沉积岩石学》和什维索夫的。此外，美国的Klining、bagnold和strakhov也做了大量工作，并出版了专著。这些著作的内容不仅大大深化了沉积岩本身的研究，而且标志着岩相古地理学进入了成熟的成长期，也开始分析沉积和沉积过程。因此，沉积学的形成和发展给岩相古地理学带来了新的活力，沉积学已成为古地理分析的主要理论和方法。

(3)丰富发展阶段

岩相古地理的丰富发展阶段主要是从20世纪50年代至今。第一次世界大战(1914 ~ 1918)和第二次世界大战(1939 ~ 1945)后，世界各国在50年代还处于恢复时期，到了60年代，随着人类整体科技水平的提高，60年代末板块构造学的诞生促进了许多学科的融合和渗透。20世纪50年代以后，岩相古地理学也迅速发展。特别是近十年来，由于现代沉积研究的广泛开展，比较沉积学的兴起，新技术、新方法在相关学科中的应用，相关科学领域新成果的引进和渗透，以及模拟实验的大量工作，岩相古地理学全面迅速发展，已成为地质学中最活跃、发展最快的学科之一。

沉积学的发展促进了古地理学的发展，沉积学的一些理论成为古地理学的主要支撑理论。如国际沉积学会大会在1967 ~ 1982期间连续召开了第7 ~ 11次会议，苏联也在1968 ~ 1979期间召开了第8 ~ 11次全苏沉积岩石学会议。国际和地区沉积学专业期刊和总结专著也大量出版。最早的刊物是美国经济古生物学家和矿物学家学会(SEPM)的《沉积岩石学杂志》(创刊于1931)，其次是国际沉积学会的《沉积学》(创刊于1962)和《沉积地质学》(创刊于1967)。苏联沉积岩石学与沉积矿物(1963创刊)，美国石油地质学家协会杂志，加拿大海洋沉积物，英国粘土与粘土矿物，日本粘土科学，中国岩相古地理(19865438)。沉积学专著层出不穷，不胜枚举。仅荷兰Elsevier出版公司出版的《沉积学进展》系列就多达35卷。

20世纪50年代末至60年代初，由于沉积物运动力学理论的引入，碳酸盐岩机械沉积的观点得到认可，进一步发展了沉积学理论。1963年，P. E. Potler和F. J. Pettiiohn在他们的著作《古水流与盆地分析》中首次提出了盆陆分析的技术语言和总体思路。C.E.B. Cony Bear (1979)发表《量纲基础的岩性分析》。随着板块理论的兴起，古地理研究不得不考虑大陆和陆块运动对沉积的影响，特别是古地理的重建。构造因素、沉积动力学、成岩成矿理论、碳酸盐沉积和盆地充填重力流理论已成为科学沉积学的理论支柱。

板块构造的研究对沉积作用和古地理演化的研究产生了深远的影响，因此出现了沉积地质学和盆地分析等新的学科分支。从20世纪80年代到90年代，在地震地层学和沉积学的交叉地带，出现了具有重大影响的层序地层学。许多国际组织和国家组织实施了沉积盆地研究项目，在沉积盆地的构造、地层学、沉积学、沉降史、充填史、热史及其与油气资源关系的研究方面取得了显著进展，并发表了一系列专著。代表专著有A. D. Miall (1984，1990，2000)、P. A. Allen和J. R. Allen的《基本分析:原理与应用》(1990)、Gerhard Einsele的《基本分析》(1992，2000)。

在这一阶段，许多国家也非常重视沉积古地理图的编制，如国家或区域沉积古地理图的编制。1986提出的全球沉积地质计划(GSGP)也将沉积古地理图的编制列入了研究计划。在我国，由中石化集团组织的新一轮全国岩相古地理研究与填图工作全面展开，也推动了岩相古地理学的发展。

0.1.3 .岩相古地理研究的主要成果

(1)沉积机理的研究

50年代初地质学上极其重要的浊积岩沉积的发现，以及60年代中期等密度沉积和近年来风暴沉积的提出，不仅丰富了对海相沉积的认识，而且改变和丰富了对沉积流体的认识，表明自然界存在两种沉积流体:牵引流和重力流。随着大量水槽实验数据和流体力学基本原理的引入，人们对沉积流体的力学性质和机理获得了很好的运动学和动力学解释，从而很好地解释了各种沉积构造的成因。大量盐水和稀溶液的实验研究，以及热力学和化学动力学新成果的引入，使人们对化学和生化沉积机理的认识越来越深入。特别是在低温低压下沉积矿物与沉积水体的热力学平衡研究、成岩过程中矿物转化研究、自生矿物的形成条件和机理研究、孔隙溶液运移机制及其对孔渗的控制研究等方面取得了许多可喜的进展

(2)出现了一系列新技术、新方法。

沉积模型的应用加强了对沉积体时空分布和变化的研究。此外，在环境分析标志的研究中，不仅传统方法(如粒度分析)日趋完善，新方法(如地球化学方法)也不断涌现。更值得注意的是，地球物理资料(如各种测井资料和地震资料)将是直接解释沉积环境的一个很有前途的研究领域。

(3)沉积盆地或大面积的综合研究。

对沉积盆地和沉积作用的构造控制的研究建立和完善了沉积盆地的分类，这是宏观沉积学和沉积地质学的任务。近十年来，人们在这一领域做了大量的工作，但这仍是今后研究的重要课题。

(4)成矿理论研究的深化和新沉积矿床的发现。

通过对各种火山沉积矿床、红海热卤水、现代含铜沼泽、浊积岩中的石油和黑色页岩中的多金属矿床的研究，发现经典的岩浆期后热液成矿理论并未被证明是全面的，于是出现了许多新的成矿理论，如矿源层理论、固结水成矿理论、热水沉积学、侧向分泌理论和卤水成矿理论。

(5)数理统计和计算机技术的应用

数理统计和计算机技术在沉积古地理中的应用始于20世纪30年代，但长期以来只是零星的研究。自20世纪60年代以来，电子计算机和控制方法在地质学中得到了广泛的应用，数学分析方法才得以有效地用于解决沉积学中的各种复杂问题。如今，各种数学分析方法在沉积学中得到了广泛的应用，EDP的广泛使用将是现代沉积学研究的一个重要标志。

0.1.4中国岩相古地理的发展

在1949之前，中国的沉积学和岩相古地理研究工作很少。新中国成立后，特别是近30年来，发展很快。随着地质勘探的大规模开展，地质学家不仅为祖国找到了大量的矿产基地，而且在石油、天然气、煤、锰、磷酸盐、盐、铜矿等方面系统总结了成岩成矿理论。在沉积矿物、沉积环境、沉积模式、古地理、沉积建造、沉积地球化学和现代沉积等方面也取得了很大进展。

新中国成立后，出版了一批岩相古地理的专著、图集和教材。刘鸿运出版了中国第一幅古地理图(1955)。王宏镇主编了我国第一部古地理方面的大学教材《地史教程》(1956)，领导了《中国第二代岩相古地理图》、《中国古地理图集》(1985)、《中国层序地层学研究》(2000)的研究和总结工作。刘宝军、曾运福主编《沉积岩石学》(1980)、《岩相古地理基础与工作方法》(1985)、《中国南方岩相古地理图集(震旦系-三叠纪)》(1994)。曾云福、夏编著《沉积岩石学》(1986)；于素玉、何景瑜主编《沉积岩石学》(1989)、《化石碳酸盐岩》(1982)；孙永川、李惠生编著《碎屑岩沉积相与沉积环境》(1986)；何景瑜、孟祥华编著《沉积岩和沉积相模型与建造》(1987)；贾振源、李志奇编著《碳酸盐岩沉积相与环境》(1989)等。90年代以来出版的相关书籍和教材主要有:《沉积盆地与构造层序》(1993)、《内生盆地的沉积研究》(1993)；冯增昭等主编《中国沉积学》(1994)、《沉积岩石学》(1993)、《碳酸盐岩相古地理》(1989)、《华北地台早古生代岩相古地理》(1990)、《华北地台岩相古地理》。邓等主编《沉积地球化学与环境分析》(1993)。梅志超编著《沉积相与古地理重建》(1994)；王、主编《沉积相与沉积环境》(1996)；赵编著《沉积学原理》(2001)；陆克正等编著《含油沉积盆地分析》(2001)；于兴河主编《碎屑岩系油气储层沉积学》(第二版，2002，2008)。蒋再兴主编《沉积学》(2003)。这些成果不仅在教学和指导找矿工作方面取得了有益的成果，而且丰富了沉积学和岩相古地理学的理论研究内容。

近20年来，中国在沉积学、岩相古地理研究和填图方面取得了很大进展。古地理填图与沉积学和大地构造学的理论同步发展。70年代以前的岩相古地理图主要是根据岩石组合和生物类型编制的。20世纪70年代以来，在现代沉积学理论的指导下，在沉积相和沉积体系分析的基础上，填图精度从粗略的比例尺扩大到中大比例尺。近年来，由于板块构造理论的发展，许多科学家提出编制第三代岩相古地理图，即恢复不同地区、不同时期的古地理位置，显示大陆变形和古板块的位移。这类地图一般都是大比例尺草图或者小比例尺地图，但是这类地图很难编制。

总之，岩相古地理学在融入了盆地分析和层序地层学的新思想和新方法后，已经发展成为一门综合性学科。在学科综合、交叉学科等地学快速发展的今天，其研究重点和前沿领域正在转移，研究范围进一步扩大，主要围绕资源、环境、灾害和全球变化四大主题。这使得沉积学和岩相古地理学在深度和广度上都远远超过现有的学科知识体系，定量沉积学的研究是未来的热点和难点，因此沉积学和岩相古地理学的发展潜力仍然很大。在沉积矿产和能源日益匮乏的21世纪，沉积学和岩相古地理学在沉积矿产和能源的勘探开发中也将发挥越来越重要的作用。