彭飚　雷光宇

摘要：在沉積學(xué)方面，粒度分析數(shù)據(jù)主要應(yīng)用于沉積物搬運(yùn)機(jī)制、水動(dòng)力條件、沉積環(huán)境的恢復(fù)，偶爾也可以應(yīng)用于成巖環(huán)境的恢復(fù)。目前主要的方法是公式計(jì)算法和圖版法。公式計(jì)算法通過(guò)概率累計(jì)曲線(xiàn)，可以計(jì)算出某些特有的粒度參數(shù)，通過(guò)這些粒度參數(shù)的區(qū)間范圍或判別公式，確定該樣品所屬的搬運(yùn)機(jī)制、水動(dòng)力條件及沉積環(huán)境。圖版法根據(jù)粒度數(shù)據(jù)在特定圖版上的曲線(xiàn)形態(tài)或分布位置確定該樣品的搬運(yùn)機(jī)制、水動(dòng)力條件及沉積環(huán)境。隨著地質(zhì)學(xué)理論方面的提高以及地球物理、地球化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，粒度分析在實(shí)踐中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛、完善，通過(guò)粒度分析的沉積環(huán)境解釋公式及圖解應(yīng)逐步更新，多學(xué)科交叉共同恢復(fù)沉積環(huán)境。

關(guān)鍵詞：粒度分析;沉積學(xué);沉積環(huán)境;搬運(yùn)機(jī)制

中圖分類(lèi)號(hào)：P534

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.11.066

粒度是沉積物重要的結(jié)構(gòu)特征，是其分類(lèi)命名的基礎(chǔ)。粒度資料也被廣泛用于判斷沉積環(huán)境和分析沉積物搬運(yùn)過(guò)程[1-3]。自1957年FOLK和WARD提出了粒度參數(shù)計(jì)算公式及簡(jiǎn)單的沉積環(huán)境判斷標(biāo)準(zhǔn)起[1-2]，利用這些粒度參數(shù)判斷沉積環(huán)境的研究就大量涌現(xiàn)，最為典型的是SAHU在1964年基于這些粒度參數(shù)建立不同沉積環(huán)境的判別公式及圖解[3]。與之同樣經(jīng)典的是1969年VISHER應(yīng)用粒度概率值累計(jì)曲線(xiàn)建立了沉積環(huán)境的典型模式[4]。隨著學(xué)科的發(fā)展及方法的進(jìn)步，不少學(xué)者對(duì)過(guò)去經(jīng)典的計(jì)算公式和模板也提出了疑問(wèn)，并提出了相應(yīng)的新辦法[5-9]。針對(duì)這些新老方法及應(yīng)用實(shí)例，本文進(jìn)行了總結(jié)。

1

Folk粒度參數(shù)計(jì)算公式及典型沉積環(huán)境粒度特征

FOLK and WARD（ 1957，1966）在粒度累計(jì)曲線(xiàn)上獲得某些累計(jì)百分比處的顆粒直徑，進(jìn)而計(jì)算如平均粒徑MZ、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1、偏度SKi、峰度KG等參數(shù)[1-2]。

利用粒度參數(shù)的組合特點(diǎn)對(duì)沉積砂進(jìn)行了環(huán)境分析，幾種常見(jiàn)沉積類(lèi)型的粒度特征如表1所示。

2 Sahu粒度判別公式及成因圖解

SAHU（ 1964）在FOLK and WARD粒度參數(shù)計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)代碎屑沉積物進(jìn)行大量統(tǒng)計(jì)（濁積巖運(yùn)用巖心資料），利用數(shù)學(xué)分析方法，求得了各類(lèi)沉積環(huán)境的判別公式[3]，如表2所示。并且在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上作圖，發(fā)現(xiàn)不同的沉積環(huán)境在圖上有明顯的分界。應(yīng)用這一圖解可以大致對(duì)濁流、三角洲、淺海、海灘及風(fēng)成環(huán)境的沉積物進(jìn)行區(qū)分。

3 古環(huán)境和古氣候恢復(fù)模型

YU（ 2016）認(rèn)為傳統(tǒng)的粒度參數(shù)分析方法及圖解不足以表征復(fù)雜的沉積環(huán)境及氣候[5]。YU運(yùn)用多水平貝葉斯終端模擬分析方法，對(duì)粒度數(shù)據(jù)進(jìn)行解剖，建立了新的古環(huán)境及古氣候判別模型，名為BEMMA模型[5]。

LU綜合利用粒度參數(shù)及雷達(dá)圖解的方法，解釋了中國(guó)北方第四系的紅土（ Red Clay）成因，恢復(fù)了第四系紅土（RedClay）沉積時(shí)期的古氣候。

4 VISHER利用概率值累計(jì)曲線(xiàn)區(qū)分沉積環(huán)境

VISHER（ 1969）利用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，將粒度累計(jì)曲線(xiàn)中的粗粒部分和細(xì)粒部分影響擴(kuò)大，將累計(jì)曲線(xiàn)劃分為三個(gè)部分，分別代表沉積物搬運(yùn)過(guò)程中的滾動(dòng)組分、跳躍組分和懸浮組分[4]。VISHER大量統(tǒng)計(jì)了現(xiàn)代不同沉積環(huán)境的粒度概率曲線(xiàn)，總結(jié)了不同沉積環(huán)境粒度概率曲線(xiàn)圖模板[4]。

5 結(jié)論

粒度分析在沉積學(xué)中主要應(yīng)用于沉積物搬運(yùn)機(jī)制、水動(dòng)力條件及沉積環(huán)境的恢復(fù)，偶爾也應(yīng)用于成巖環(huán)境的恢復(fù)。沉積物搬運(yùn)機(jī)制、水動(dòng)力條件及沉積環(huán)境的恢復(fù)方法有公式計(jì)算法和圖版法兩種。公式計(jì)算法通過(guò)概率累計(jì)曲線(xiàn)，可以計(jì)算出某些特有的粒度參數(shù)，通過(guò)這些粒度參數(shù)的區(qū)間范圍或判別公式，確定該樣品所屬的搬運(yùn)機(jī)制、水動(dòng)力條件及沉積環(huán)境。公式計(jì)算法的代表學(xué)者有FOLK、SAHU、BLOTT、YU等。圖版法根據(jù)粒度數(shù)據(jù)在特定圖版上的曲線(xiàn)形態(tài)或分布位置確定該樣品的搬運(yùn)機(jī)制、水動(dòng)力條件及沉積環(huán)境。圖版法的代表學(xué)者有VISHER、PASSAGE、SUN等。單純利用粒度資料恢復(fù)沉積物搬運(yùn)機(jī)制、水動(dòng)力條件及沉積環(huán)境是不夠的，不少學(xué)者也綜合利用了地球物理和地球化學(xué)方法，綜合恢復(fù)沉積物搬運(yùn)機(jī)制、水動(dòng)力條件及沉積環(huán)境。

隨著地質(zhì)學(xué)理論不斷豐富，及地球物理、地球化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，粒度分析在實(shí)踐中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛、越來(lái)越完善。沉積環(huán)境解釋公式及圖解逐步更新，多學(xué)科交叉共同恢復(fù)沉積環(huán)境。但以下幾方面需要再思考：①沉積環(huán)境解釋公式及圖版都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)觀測(cè)資料，大量地統(tǒng)計(jì)現(xiàn)代沉積環(huán)境中的粒度資料特征，反演古代的沉積環(huán)境。但粒度資料的根本分析應(yīng)該是從物理學(xué)的角度去解釋顆粒在介質(zhì)中的搬運(yùn)和沉積過(guò)程與粒徑分布之間的關(guān)系，然后再根據(jù)顆粒的搬運(yùn)及沉積過(guò)程解釋其沉積環(huán)境，只有這樣才能更加深入地剖析粒度分布特征與沉積環(huán)境之間的關(guān)系。②沉積環(huán)境模式、顆粒直徑等理論目前缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

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