岩石、岩石地层、松散堆积物评价

发布网友 发布时间：2022-04-23 13:18

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热心网友 时间：2023-10-15 07:50

岩石是具有一定结构构造的矿物集合体，按成因分为火成岩、沉积岩和变质岩三大类，其中以火成岩在地壳中分布体积最大。

岩石地层是根据可观察到并呈现总体一致的岩性、变质程度或结构特征以及与相邻地层间关系所定义和识别的一个三度空间的岩石体。一个岩石地层单位可由一种或多种沉积岩、火成岩以及他们的变质岩组成。浅层地温能评价以岩石地层，特别是松散堆积物为主要研究对象。

(一)岩石地层单位划分

岩石地层划分是区域地质调查的基础性工作。岩石地层单位可分为群、组、段、层四级。

(1)组是岩石地层划分的基本单位，任何一个区域的全部地层柱，都以组为单位作无遗漏的划分。组的厚度可大可小，具有清晰、可鉴别的上下界线和延伸稳定的特点。组内具有标志性岩层，如生物层、火山岩类层。组的岩石构成可以是沉积岩、喷出岩、侵入岩或变质岩。

(2)段是组的次级单位，是组内的具有明显岩性的一段地层，与相邻岩石特征不同，段的厚度和延伸范围无明显界线。

(3)层是等级最低的岩石地层单位，具有与上下相邻层不同的岩性，可由单层或复层组成，并可穿过不同段或组，特殊层可作为正式岩石地层单位命名。

(4)群是由具有相同或相近岩性特征的两个或两个以上组归并而建立的高级岩石地层单位，适用于小比例尺填图和综合研究，一个群内不存在不整合界面。

准确认识一个地区的地质特征，必须从岩石地层单位划分开始。在已有地质工作程度较高地区，如开展过1∶5万地质调查的区域，都以组为单位对地层进行了划分;在新的地区开展地质调查评价时，可参照邻区或相同地层分区内岩石地层单位划分方案，在本区实地踏勘、测制剖面，建立岩石地层单位，并对其岩性特征、厚度、顶底接触关系、区域分布等实施调查，详细描述其特征。

浅层地温能资源分布于深度<200m的岩土体内。这个范围内既有固结岩石(其中包括沉积岩、火山岩、侵入岩和变质岩)，也有未固结的松散堆积物。对松散堆积物的研究用岩石地层方法是可行的，但是由于其自然剖面揭示程度低，更多地需要钻孔或浅坑、探槽等工程揭露。对其地层单位划分多用组、段、层，而以段和层应用更多。

(二)准确把握岩石地层岩性特征

岩石地层岩性是指构成岩石地层的岩石类型结构、构造、物质成分和颜色。相同物质来源、相同成岩环境下岩石地层的性质相同或相近。岩石的成分、结构、构造等决定着岩石自身的物理性质和热物理性质、即岩石地层岩性的一致性，决定了其物理性质和热物理性质的一致性，因而，对岩性的一致性描述是非常重要的。下面分别介绍碎屑岩岩石地层评价、化学岩—生物化学岩评价、岩浆岩分布区评价和变质岩分布区评价的主要原理和方法。

1.碎屑岩岩石地层评价

影响碎屑岩岩石地层评价的因素很多，下面我们以碎屑结构为例，介绍碎屑岩岩石地层评价的原理和方法。

(1)碎屑结构:碎屑结构指碎屑岩内各结构组分的特点和相互关系，包括碎屑颗粒的结构(碎屑大小、圆度、球度、形状和颗粒表面特征)、杂基和胶结物之间的关系。按主要碎屑颗粒的大小，划分标准如表2－4所示。

碎屑岩碎屑的形状、分选程度、胶结类型直接影响岩石物理性质和热物理性质，这三项内容均属于碎屑岩结构特征。碎屑形状以颗粒接近球体形态为对比标准，分为棱角状、次棱角状、次圆状、圆状、极圆状。碎屑分选是指根据颗粒大小的均一程度进行分选，以颗粒粒径分布在较窄数值范围内为最好，用碎屑颗粒的平均离差δ₁表示其分选程度。碎屑岩的胶结形式指碎屑、胶结物、基质之间的接触关系，有三种类型:接触式，胶结物分布在颗粒接触部位，胶结物较少;孔隙式，胶结物分布在颗粒孔隙之间，颗粒支撑，没有杂基充填;基底式，颗粒分布于基质中，颗粒间不接触，称杂基支撑，是三类胶结类型中胶结物最多的一种。这三种胶结形式形成不同的孔隙，直接对岩石密度、渗透性、导热性产生影响(图2－2)。

表2－4 碎屑结构按碎屑颗粒粒级分类表

图2－2 颗粒接触类型与胶结类型的关系图(据刘宝珺，1980)

(2)碎屑颗粒的粒度分析方法。对碎屑结构研究可以用粒度分析方法。粒度分析方法是确定沉积物或碎屑岩中各种粒度的百分含量(质量分数或数目百分数)及粒度分布的方法。大量统计资料证明，碎屑颗粒的粒度分布是服从对数正态分布的，粒度大小受流水作用影响，与形成环境关系密切。因此，可以用粒度分析数据解释成因环境，比较有效的是概率成因图、C－M图、粒度参数离散图和判别公式等。

粒度分析中常将颗粒D值用log₂D表示，记作Φ值。D值与Φ值的对应关系如表2－5所示。

表2－5 D值与Φ值对应表

1)碎屑颗粒的粒度分布与粒度参数。

累积曲线。也叫累积频率曲线或累积百分含量曲线，是一种表示各粒度级别颗粒百分含量的曲线。做法是对一个样品先求出各粒度级别百分含量，粒径一般用值表示，计算>1、>2、>3……的含量，其在以横坐标为粒径、纵坐标为累积百分含量的坐标系中投点绘图，从粒径大的一端向粒径小的一端绘制，得出一条平滑曲线，称粒径百分含量累积曲线，它可直观表示样品各粒度级别的含量。如图2－3所示为基础累积曲线，可用来计算多项参数。

图2－3 粒度分布累积曲线图(据谢宇平，1994)

粒度参数。粒度参数是从粒度分布累积曲线上求出的能表示样品粒度分布特征的数值，包括平均粒径、标准偏差、偏度和峰度四个参数。由于沉积物粒度分布服从对数正态分布规律，从正态分布图中用图解法采用以下公式和累积曲线上读各百分位数，可以求出这四个参数:

平均粒径:

标准偏差:

偏度:

峰度:

式中:_x表示相应于x%处的粒径(值)，如₇₅处的粒径值，称为75位百分数(75%)。

平均粒径可用于描述岩性变化和定名，在区域层次上系统研究沉积物粒径，可以划分环境和追索来源:标准偏差δ₁反映沉积物分选性，对正态分布的样品₈₄和₁₆区域概括了(a+δ₁)至(a－δ₁)之间的范围，₉₅和₅则包括了(a+1.65δ)至(a－1.65δ)之间的范围。总体上讲，风成砂—海滩砂—河砂—水碛物分选程度是递减的，如表2－6所示。

表2－6 标准偏差与沉积环境的关系表

(据弗里德罗，1978)

偏度显示颗粒粒径平均值与中值的相对位置。偏度以SK₁值划分如下:极负偏(－1.00～－0.30);负偏(－0.30～－0.10)，对称(－0.10～0.10)，正偏(0.10～0.30)，极正偏(0.30～1.00)。其中，负偏表示颗粒集中于细粒，正偏表示颗粒集中于粗粒，一般海滩为正偏，沙丘为负偏。

峰态K_G反映沉积物分选程度和沉积物混合现象，尖峰态表示分选好，宽峰显示分选差，多峰态显示有不同分选程度沉积物混合，以K_G值划分峰态，如表2－7所示。

表2－7 K_G值与峰态对应表

2)粒度参数应用。利用这4个参数可编制粒度参数离散图、C－M图、概率成因图和判别公式。

粒度参数离散图。图2－4是几种砂的偏度和峰态离散图，从图中可以明显看出不同环境中砂的位置。

图2－4 几种成因类型的砂的偏度和峰态(尖度)离散图(据福克，1957)

C－M图。根据粒度第一百分位值C即最粗部分和M值(中值)，以C为纵坐标，M为横坐标，将数据投入双对数坐标纸上，形成如图2－5所示图像，是帕塞用已知环境样品作出的完整的牵引流和浊流的C－M图像，以此方法还可以作出各种不同成因的图像，有很多只有其中一段(图2－6)。C－M图主要用于判别沉积物搬运方式。

概率成因图。将粒度参数在概率坐标纸上投点连接成直线线段，表示沉积物搬运方式的图解。事实表明，沉积物粒度分布不是简单的对数正态分布，而是几个对数正态次分布总体，而且每个次分布总体都具有不同的平均值和标准偏差。因此，在概率坐标纸上显示了多条斜率不同的线段，图2－7是维希尔对已知环境的1500个样品的研究成果。不同环境的样品在次总体中数量、混合度、粒度范围、含量、分选性都不同，根据这些结构参数可以判别碎屑颗粒形成环境。

萨胡判别公式。萨胡将福克的四个粒度参数利用线性多元判别分析的判别公式，得出四个综合公式和关系图，可判别沙丘、海滩、浅海、河流和浊流5种常见沉积物。

Ⅰ风和海滩:

浅层地温能资源评价

当Y<－2.7411为风成，Y>7.2411为海滩。

Ⅱ海滩和浅滩:

浅层地温能资源评价

当Y<65.3650为海滩，Y>65.3650为浅滩。

图2－5 牵引流的C－M图像及粒度类型(据刘宝珺，1980)

图2－6 长江三角洲沉积物的C－M图(据同济大学海洋地质系，1980)

图2－7搬运方式与粒度分布总体和节点位置的关系图(据Visher，1969)

Ⅲ 浅海和河流:

浅层地温能资源评价

当Y>－7.4190为浅海，Y<－7.4190为河流或三角洲。

Ⅳ 河流和浊流:

浅层地温能资源评价

当Y>9.8433为河流，Y<9.8433为浊流。

式中:Mz———平均粒径;

δ₁———标准偏差;

SK₁———偏度;

K_G———峰态。

2.化学岩、岩浆岩、变质岩评价

这三类岩石以固结形态存在，分布于不同地质单元的不同层次中。在有些地区分布较浅或出露于地表，有些深埋于碎屑岩或松散堆积物之下。前者对浅层地温场有深刻影响。

根据热传输原理，热在固体中的传输机理是依靠晶格质点的振动，传输速率高于松散岩层，而且与岩石的内部结构的均一性呈正相关关系。由此可知，在研究固态岩石时岩石成分、内部结构特征是关键因素。

(1)化学岩－生物化学岩评价

化学岩－生物化学岩分布区评价要注重化学成分变化、内部结构特征(内碎屑、外碎屑、胶结物)、生物发育、沉积构造和成岩作用对结构的改造作用，还要注重岩溶特征对水文条件、工程条件的影响。用岩石地层、层序地层、旋回地层方法划分地层单位，用相序和沉积模式建立岩石地层格架的评价方法。

(2)岩浆岩分布区评价

岩浆岩分为喷出岩和侵入岩，二者在岩石结构和产出特征上有显著差别。对于喷出岩评价，可用岩石地层学方法通过追索层位确定其分布状态，用岩石学方法对其结构和矿物特征进行分析，加上测试方法获取物性、热物理性质资料数据，确定其对地温场的贡献。对于侵入岩，可以用同源岩浆脉动侵位理论，划分等级*建立侵入体间先后关系，用岩石学方法分析结构，用测试分析方法确定岩体岩石物性、热物理性质(导热、生热)和侵位时间以及对地温场的贡献。可参照1∶5万岩浆岩调查方法开展工作。

(3)变质岩分布区评价

变质岩区岩石类型极为复杂，正确认识变质岩石性质和对地温场的贡献是具有实际意义的。因此，对变质岩的物性、热物理性质测试特别是各向异性的研究具有特殊意义。

上述三类岩石分布区评价均要注意构造对岩石的破坏和改造作用特征评价。

(三)建立区域沉积相模式

对沉积岩或松散堆积物开展岩相研究建立沉积相模式是在一个区域内对沉积物空间形态、物质组成、结构、水动力标志、相序关系、构造背景进行综合研究的有效方法，借此可以对相同岩相进行分区，进行浅层地温能资源分区。

岩相分析依据剖面或钻孔实测资料，运用沉积学和数学分析方法建立沉积相模式。区域沉积相模式的建立，可以使我们准确把握岩性地层的空间形态和叠置关系，极大地提高对沉积体的把握程度，而且可以对沉积环境相似地区进行预测。

沉积相是沉积环境的物质表现。沉积相分析的目的是恢复沉积环境。分析沉积相必须应用多方面的证据(相标志)，包括无机沉积构造、颗粒结构和分布状态、矿物学、地球化学、古生物学、地层接触关系等，运用这些标志可以获得沉积物迁移和沉积时水、空气运动性质、能量、物质来源、气候条件、古盐度、温度、沉降速率与沉积速率关系等方面信息。沉积环境是空间概念，一般采用以下环境分类(表2－8)。

表2－8 碎屑岩沉积环境表

以下主要介绍碎屑岩在陆相及边缘海相冲积扇、河流及河漫滩、湖泊、三角洲、滨岸浅海环境中形成的层序，这些对于正确认识岩层空间形态具有借鉴意义。

1.冲积扇冲积层序

在冲积平原中由冲积扇砾石递变到辫状河和曲流状河流体系中的砂质和泥质沉积物，当达到沉积基准面时，沉积物搬运形式和沉积形式变化如图2－8所示。

图2－8 冲积扇－辫状河和曲流状河体系的沉积作用和沉积物的变化图(据Selley，1978)

沉积扇中可划分出四种类型沉积物:近端泥石流沉积物、漫流沉积物(片流沉积物)、河道沉积物(主要是砂和砾石，具有交错层理，与下伏沉积物具冲刷接触)、筛积沉积物(发育在辫状河前端，由于水的渗入使地表水流速减弱，沉积物被堆积下来，这种沉积物分选好)。冲积扇层序如图2－9所示。

图2－9冲积扇—河流沉积层序图(据孙枢等，1987)

2.河流冲积层序

冲积扇中部发育辫状河，沉积物以砂质为主，粉砂少见，发育板状交错层理(图2－10);曲流河发育于冲积平原上，具有典型的二元结构，河道为砂质，漫滩以粉砂和泥质为主，发育板状交错层理和槽形交错层理(图2－11)。

图2－10 辫状河沉积层序图

图2－11 理想化的向上变细冲积层序图(据R．G．Walker，1979)

3.湖泊沉积层序

完整的湖泊沉积在平原上呈环形，自边缘向中心依次为砾石或砂粒带、砂粒带、泥质带和软泥。发育完整的湖相层序位滨湖相、浅湖相、深湖相，由于湖泊水动力条件较弱，多数剖面上滨湖相不发育(图2－12)。

4.三角洲层序

淡水三角洲由顶积层、前积层和底积层构成(图2－13)。顶积层为河道砂砾石层在三角洲平原上的延伸，具有交错层理与水平层理;前积层由粉砂岩组成，具块状层理、粒序层理;底积层是加厚的浅湖沉积，以粉砂质粘土为主，水平层理发育。

图2－12 陕甘宁盆地下侏罗统湖泊沉积层序图(据陕西省区域地质调查队资料编绘，1991)

图2－13 陕甘宁盆地中下侏罗统延安组四段淡水三角洲沉积层序图(据魏家庸，1991)

海陆交互相三角洲可分为河控、浪控、潮控三个类型，其中河控三角洲沉积层序中粗碎屑组成顶积层(图2－14)，发育高角度交错层和单峰式流向，顶部为三角洲平原砂岩和泥炭堆积(图2－15)。浪控与潮控三角洲不易区分，有待深入研究。

图2－14 河控三角洲顶积层图(据魏家庸，1991)

5.滨岸—浅海碎屑岩层序

滨岸带沉积受*与海洋环境共同控制，陆源物质供给充分时形成碎屑沉积，其层序为三种形式:海退式向上变粗层序(图2－16)、潮道迁移式向上变细层序(图2－17)和复杂的海进式层序。

上述五种沉积相序对现代沉积物研究具有现实意义。浅层地温能资源赋存的岩土体以未固结的松散层为主，分布广泛，厚薄不一。对这套岩层用单一的地层学方法研究划分层位和对比是困难的，用相分析方法，研究相标志和各岩相间的分布规律，可以准确识别环境并预测岩层的延伸，从而为资源分区奠定基础。

当然，对松散层堆积和现代沉积环境的识别还要依据直接的观察，从航空像片、卫星像片上可以清晰地区分地形地貌和大型环境边界，如堤岸、冲积扇边缘等;配合深孔揭露编制纵横剖面，可以精确地把握区域的岩石地层空间形态。这是对浅层地温场赋存条件评价的基础工作。

在实际评价中对松散层粒度分布和平面地质地貌填图是描述区域沉积环境的有效手段。图2－18是苏北大潮坪区地质地貌示意图，从图2－18上可清晰看出潮上带、*坪、中潮坪、低潮坪区带的各类沉积物平面分布特点，以此极易辨别沉积物空间延伸形态。

图2－15 太原西山晚石炭世河控三角洲沉积层序图(据魏家庸，1991)

图2－16 向上变粗层序图

图2－17 第四纪向上变细层序图(据魏家庸，1991)

图2－18 苏北大丰潮坪区地质地貌示意图(据魏家庸，1991)

(四)编制综合图件

在岩石地层、沉积相调查基础上，可编制岩相分布平面图和纵横剖面图，全面展示区域岩石地层分布规律，为水文地质条件分析、岩石物性与热物理性质分析、地温场研究提供基础。

热心网友 时间：2023-10-15 07:50

岩石是具有一定结构构造的矿物集合体，按成因分为火成岩、沉积岩和变质岩三大类，其中以火成岩在地壳中分布体积最大。

岩石地层是根据可观察到并呈现总体一致的岩性、变质程度或结构特征以及与相邻地层间关系所定义和识别的一个三度空间的岩石体。一个岩石地层单位可由一种或多种沉积岩、火成岩以及他们的变质岩组成。浅层地温能评价以岩石地层，特别是松散堆积物为主要研究对象。

(一)岩石地层单位划分

岩石地层划分是区域地质调查的基础性工作。岩石地层单位可分为群、组、段、层四级。

(1)组是岩石地层划分的基本单位，任何一个区域的全部地层柱，都以组为单位作无遗漏的划分。组的厚度可大可小，具有清晰、可鉴别的上下界线和延伸稳定的特点。组内具有标志性岩层，如生物层、火山岩类层。组的岩石构成可以是沉积岩、喷出岩、侵入岩或变质岩。

(2)段是组的次级单位，是组内的具有明显岩性的一段地层，与相邻岩石特征不同，段的厚度和延伸范围无明显界线。

(3)层是等级最低的岩石地层单位，具有与上下相邻层不同的岩性，可由单层或复层组成，并可穿过不同段或组，特殊层可作为正式岩石地层单位命名。

(4)群是由具有相同或相近岩性特征的两个或两个以上组归并而建立的高级岩石地层单位，适用于小比例尺填图和综合研究，一个群内不存在不整合界面。

准确认识一个地区的地质特征，必须从岩石地层单位划分开始。在已有地质工作程度较高地区，如开展过1∶5万地质调查的区域，都以组为单位对地层进行了划分;在新的地区开展地质调查评价时，可参照邻区或相同地层分区内岩石地层单位划分方案，在本区实地踏勘、测制剖面，建立岩石地层单位，并对其岩性特征、厚度、顶底接触关系、区域分布等实施调查，详细描述其特征。

浅层地温能资源分布于深度<200m的岩土体内。这个范围内既有固结岩石(其中包括沉积岩、火山岩、侵入岩和变质岩)，也有未固结的松散堆积物。对松散堆积物的研究用岩石地层方法是可行的，但是由于其自然剖面揭示程度低，更多地需要钻孔或浅坑、探槽等工程揭露。对其地层单位划分多用组、段、层，而以段和层应用更多。

(二)准确把握岩石地层岩性特征

岩石地层岩性是指构成岩石地层的岩石类型结构、构造、物质成分和颜色。相同物质来源、相同成岩环境下岩石地层的性质相同或相近。岩石的成分、结构、构造等决定着岩石自身的物理性质和热物理性质、即岩石地层岩性的一致性，决定了其物理性质和热物理性质的一致性，因而，对岩性的一致性描述是非常重要的。下面分别介绍碎屑岩岩石地层评价、化学岩—生物化学岩评价、岩浆岩分布区评价和变质岩分布区评价的主要原理和方法。

1.碎屑岩岩石地层评价

影响碎屑岩岩石地层评价的因素很多，下面我们以碎屑结构为例，介绍碎屑岩岩石地层评价的原理和方法。

(1)碎屑结构:碎屑结构指碎屑岩内各结构组分的特点和相互关系，包括碎屑颗粒的结构(碎屑大小、圆度、球度、形状和颗粒表面特征)、杂基和胶结物之间的关系。按主要碎屑颗粒的大小，划分标准如表2－4所示。

碎屑岩碎屑的形状、分选程度、胶结类型直接影响岩石物理性质和热物理性质，这三项内容均属于碎屑岩结构特征。碎屑形状以颗粒接近球体形态为对比标准，分为棱角状、次棱角状、次圆状、圆状、极圆状。碎屑分选是指根据颗粒大小的均一程度进行分选，以颗粒粒径分布在较窄数值范围内为最好，用碎屑颗粒的平均离差δ₁表示其分选程度。碎屑岩的胶结形式指碎屑、胶结物、基质之间的接触关系，有三种类型:接触式，胶结物分布在颗粒接触部位，胶结物较少;孔隙式，胶结物分布在颗粒孔隙之间，颗粒支撑，没有杂基充填;基底式，颗粒分布于基质中，颗粒间不接触，称杂基支撑，是三类胶结类型中胶结物最多的一种。这三种胶结形式形成不同的孔隙，直接对岩石密度、渗透性、导热性产生影响(图2－2)。

表2－4 碎屑结构按碎屑颗粒粒级分类表

图2－2 颗粒接触类型与胶结类型的关系图(据刘宝珺，1980)

(2)碎屑颗粒的粒度分析方法。对碎屑结构研究可以用粒度分析方法。粒度分析方法是确定沉积物或碎屑岩中各种粒度的百分含量(质量分数或数目百分数)及粒度分布的方法。大量统计资料证明，碎屑颗粒的粒度分布是服从对数正态分布的，粒度大小受流水作用影响，与形成环境关系密切。因此，可以用粒度分析数据解释成因环境，比较有效的是概率成因图、C－M图、粒度参数离散图和判别公式等。

粒度分析中常将颗粒D值用log₂D表示，记作Φ值。D值与Φ值的对应关系如表2－5所示。

表2－5 D值与Φ值对应表

1)碎屑颗粒的粒度分布与粒度参数。

累积曲线。也叫累积频率曲线或累积百分含量曲线，是一种表示各粒度级别颗粒百分含量的曲线。做法是对一个样品先求出各粒度级别百分含量，粒径一般用值表示，计算>1、>2、>3……的含量，其在以横坐标为粒径、纵坐标为累积百分含量的坐标系中投点绘图，从粒径大的一端向粒径小的一端绘制，得出一条平滑曲线，称粒径百分含量累积曲线，它可直观表示样品各粒度级别的含量。如图2－3所示为基础累积曲线，可用来计算多项参数。

图2－3 粒度分布累积曲线图(据谢宇平，1994)

粒度参数。粒度参数是从粒度分布累积曲线上求出的能表示样品粒度分布特征的数值，包括平均粒径、标准偏差、偏度和峰度四个参数。由于沉积物粒度分布服从对数正态分布规律，从正态分布图中用图解法采用以下公式和累积曲线上读各百分位数，可以求出这四个参数:

平均粒径:

标准偏差:

偏度:

峰度:

式中:_x表示相应于x%处的粒径(值)，如₇₅处的粒径值，称为75位百分数(75%)。

平均粒径可用于描述岩性变化和定名，在区域层次上系统研究沉积物粒径，可以划分环境和追索来源:标准偏差δ₁反映沉积物分选性，对正态分布的样品₈₄和₁₆区域概括了(a+δ₁)至(a－δ₁)之间的范围，₉₅和₅则包括了(a+1.65δ)至(a－1.65δ)之间的范围。总体上讲，风成砂—海滩砂—河砂—水碛物分选程度是递减的，如表2－6所示。

表2－6 标准偏差与沉积环境的关系表

(据弗里德罗，1978)

偏度显示颗粒粒径平均值与中值的相对位置。偏度以SK₁值划分如下:极负偏(－1.00～－0.30);负偏(－0.30～－0.10)，对称(－0.10～0.10)，正偏(0.10～0.30)，极正偏(0.30～1.00)。其中，负偏表示颗粒集中于细粒，正偏表示颗粒集中于粗粒，一般海滩为正偏，沙丘为负偏。

峰态K_G反映沉积物分选程度和沉积物混合现象，尖峰态表示分选好，宽峰显示分选差，多峰态显示有不同分选程度沉积物混合，以K_G值划分峰态，如表2－7所示。

表2－7 K_G值与峰态对应表

2)粒度参数应用。利用这4个参数可编制粒度参数离散图、C－M图、概率成因图和判别公式。

粒度参数离散图。图2－4是几种砂的偏度和峰态离散图，从图中可以明显看出不同环境中砂的位置。

图2－4 几种成因类型的砂的偏度和峰态(尖度)离散图(据福克，1957)

C－M图。根据粒度第一百分位值C即最粗部分和M值(中值)，以C为纵坐标，M为横坐标，将数据投入双对数坐标纸上，形成如图2－5所示图像，是帕塞用已知环境样品作出的完整的牵引流和浊流的C－M图像，以此方法还可以作出各种不同成因的图像，有很多只有其中一段(图2－6)。C－M图主要用于判别沉积物搬运方式。

概率成因图。将粒度参数在概率坐标纸上投点连接成直线线段，表示沉积物搬运方式的图解。事实表明，沉积物粒度分布不是简单的对数正态分布，而是几个对数正态次分布总体，而且每个次分布总体都具有不同的平均值和标准偏差。因此，在概率坐标纸上显示了多条斜率不同的线段，图2－7是维希尔对已知环境的1500个样品的研究成果。不同环境的样品在次总体中数量、混合度、粒度范围、含量、分选性都不同，根据这些结构参数可以判别碎屑颗粒形成环境。

萨胡判别公式。萨胡将福克的四个粒度参数利用线性多元判别分析的判别公式，得出四个综合公式和关系图，可判别沙丘、海滩、浅海、河流和浊流5种常见沉积物。

Ⅰ风和海滩:

浅层地温能资源评价

当Y<－2.7411为风成，Y>7.2411为海滩。

Ⅱ海滩和浅滩:

浅层地温能资源评价

当Y<65.3650为海滩，Y>65.3650为浅滩。

图2－5 牵引流的C－M图像及粒度类型(据刘宝珺，1980)

图2－6 长江三角洲沉积物的C－M图(据同济大学海洋地质系，1980)

图2－7搬运方式与粒度分布总体和节点位置的关系图(据Visher，1969)

Ⅲ 浅海和河流:

浅层地温能资源评价

当Y>－7.4190为浅海，Y<－7.4190为河流或三角洲。

Ⅳ 河流和浊流:

浅层地温能资源评价

当Y>9.8433为河流，Y<9.8433为浊流。

式中:Mz———平均粒径;

δ₁———标准偏差;

SK₁———偏度;

K_G———峰态。

2.化学岩、岩浆岩、变质岩评价

这三类岩石以固结形态存在，分布于不同地质单元的不同层次中。在有些地区分布较浅或出露于地表，有些深埋于碎屑岩或松散堆积物之下。前者对浅层地温场有深刻影响。

根据热传输原理，热在固体中的传输机理是依靠晶格质点的振动，传输速率高于松散岩层，而且与岩石的内部结构的均一性呈正相关关系。由此可知，在研究固态岩石时岩石成分、内部结构特征是关键因素。

(1)化学岩－生物化学岩评价

化学岩－生物化学岩分布区评价要注重化学成分变化、内部结构特征(内碎屑、外碎屑、胶结物)、生物发育、沉积构造和成岩作用对结构的改造作用，还要注重岩溶特征对水文条件、工程条件的影响。用岩石地层、层序地层、旋回地层方法划分地层单位，用相序和沉积模式建立岩石地层格架的评价方法。

(2)岩浆岩分布区评价

岩浆岩分为喷出岩和侵入岩，二者在岩石结构和产出特征上有显著差别。对于喷出岩评价，可用岩石地层学方法通过追索层位确定其分布状态，用岩石学方法对其结构和矿物特征进行分析，加上测试方法获取物性、热物理性质资料数据，确定其对地温场的贡献。对于侵入岩，可以用同源岩浆脉动侵位理论，划分等级*建立侵入体间先后关系，用岩石学方法分析结构，用测试分析方法确定岩体岩石物性、热物理性质(导热、生热)和侵位时间以及对地温场的贡献。可参照1∶5万岩浆岩调查方法开展工作。

(3)变质岩分布区评价

变质岩区岩石类型极为复杂，正确认识变质岩石性质和对地温场的贡献是具有实际意义的。因此，对变质岩的物性、热物理性质测试特别是各向异性的研究具有特殊意义。

上述三类岩石分布区评价均要注意构造对岩石的破坏和改造作用特征评价。

(三)建立区域沉积相模式

对沉积岩或松散堆积物开展岩相研究建立沉积相模式是在一个区域内对沉积物空间形态、物质组成、结构、水动力标志、相序关系、构造背景进行综合研究的有效方法，借此可以对相同岩相进行分区，进行浅层地温能资源分区。

岩相分析依据剖面或钻孔实测资料，运用沉积学和数学分析方法建立沉积相模式。区域沉积相模式的建立，可以使我们准确把握岩性地层的空间形态和叠置关系，极大地提高对沉积体的把握程度，而且可以对沉积环境相似地区进行预测。

沉积相是沉积环境的物质表现。沉积相分析的目的是恢复沉积环境。分析沉积相必须应用多方面的证据(相标志)，包括无机沉积构造、颗粒结构和分布状态、矿物学、地球化学、古生物学、地层接触关系等，运用这些标志可以获得沉积物迁移和沉积时水、空气运动性质、能量、物质来源、气候条件、古盐度、温度、沉降速率与沉积速率关系等方面信息。沉积环境是空间概念，一般采用以下环境分类(表2－8)。

表2－8 碎屑岩沉积环境表

以下主要介绍碎屑岩在陆相及边缘海相冲积扇、河流及河漫滩、湖泊、三角洲、滨岸浅海环境中形成的层序，这些对于正确认识岩层空间形态具有借鉴意义。

1.冲积扇冲积层序

在冲积平原中由冲积扇砾石递变到辫状河和曲流状河流体系中的砂质和泥质沉积物，当达到沉积基准面时，沉积物搬运形式和沉积形式变化如图2－8所示。

图2－8 冲积扇－辫状河和曲流状河体系的沉积作用和沉积物的变化图(据Selley，1978)

沉积扇中可划分出四种类型沉积物:近端泥石流沉积物、漫流沉积物(片流沉积物)、河道沉积物(主要是砂和砾石，具有交错层理，与下伏沉积物具冲刷接触)、筛积沉积物(发育在辫状河前端，由于水的渗入使地表水流速减弱，沉积物被堆积下来，这种沉积物分选好)。冲积扇层序如图2－9所示。

图2－9冲积扇—河流沉积层序图(据孙枢等，1987)

2.河流冲积层序

冲积扇中部发育辫状河，沉积物以砂质为主，粉砂少见，发育板状交错层理(图2－10);曲流河发育于冲积平原上，具有典型的二元结构，河道为砂质，漫滩以粉砂和泥质为主，发育板状交错层理和槽形交错层理(图2－11)。

图2－10 辫状河沉积层序图

图2－11 理想化的向上变细冲积层序图(据R．G．Walker，1979)

3.湖泊沉积层序

完整的湖泊沉积在平原上呈环形，自边缘向中心依次为砾石或砂粒带、砂粒带、泥质带和软泥。发育完整的湖相层序位滨湖相、浅湖相、深湖相，由于湖泊水动力条件较弱，多数剖面上滨湖相不发育(图2－12)。

4.三角洲层序

淡水三角洲由顶积层、前积层和底积层构成(图2－13)。顶积层为河道砂砾石层在三角洲平原上的延伸，具有交错层理与水平层理;前积层由粉砂岩组成，具块状层理、粒序层理;底积层是加厚的浅湖沉积，以粉砂质粘土为主，水平层理发育。

图2－12 陕甘宁盆地下侏罗统湖泊沉积层序图(据陕西省区域地质调查队资料编绘，1991)

图2－13 陕甘宁盆地中下侏罗统延安组四段淡水三角洲沉积层序图(据魏家庸，1991)

海陆交互相三角洲可分为河控、浪控、潮控三个类型，其中河控三角洲沉积层序中粗碎屑组成顶积层(图2－14)，发育高角度交错层和单峰式流向，顶部为三角洲平原砂岩和泥炭堆积(图2－15)。浪控与潮控三角洲不易区分，有待深入研究。

图2－14 河控三角洲顶积层图(据魏家庸，1991)

5.滨岸—浅海碎屑岩层序

滨岸带沉积受*与海洋环境共同控制，陆源物质供给充分时形成碎屑沉积，其层序为三种形式:海退式向上变粗层序(图2－16)、潮道迁移式向上变细层序(图2－17)和复杂的海进式层序。

上述五种沉积相序对现代沉积物研究具有现实意义。浅层地温能资源赋存的岩土体以未固结的松散层为主，分布广泛，厚薄不一。对这套岩层用单一的地层学方法研究划分层位和对比是困难的，用相分析方法，研究相标志和各岩相间的分布规律，可以准确识别环境并预测岩层的延伸，从而为资源分区奠定基础。

当然，对松散层堆积和现代沉积环境的识别还要依据直接的观察，从航空像片、卫星像片上可以清晰地区分地形地貌和大型环境边界，如堤岸、冲积扇边缘等;配合深孔揭露编制纵横剖面，可以精确地把握区域的岩石地层空间形态。这是对浅层地温场赋存条件评价的基础工作。

在实际评价中对松散层粒度分布和平面地质地貌填图是描述区域沉积环境的有效手段。图2－18是苏北大潮坪区地质地貌示意图，从图2－18上可清晰看出潮上带、*坪、中潮坪、低潮坪区带的各类沉积物平面分布特点，以此极易辨别沉积物空间延伸形态。

图2－15 太原西山晚石炭世河控三角洲沉积层序图(据魏家庸，1991)

图2－16 向上变粗层序图

图2－17 第四纪向上变细层序图(据魏家庸，1991)

图2－18 苏北大丰潮坪区地质地貌示意图(据魏家庸，1991)

(四)编制综合图件

在岩石地层、沉积相调查基础上，可编制岩相分布平面图和纵横剖面图，全面展示区域岩石地层分布规律，为水文地质条件分析、岩石物性与热物理性质分析、地温场研究提供基础。