沉積環境
正文
沉積物（岩）形成時具有特定的物理、化學和生物條件的區域。如沙漠、三角洲、海底扇等都是沉積環境的單位。物理條件指風、波浪和流水的速度、方向和變化，氣候和風化作用，溫度的變化，降雨量、降雪量及濕度等；化學條件指覆蓋沉積環境的水的成分，匯集區岩石的地球化學性質等；生物條件指動物和植物的作用。現代的沉積環境可以根據上述條件加以鑑別和劃分，而地質歷史上的沉積環境則只有根據過去環境的遺蹟，如地層、古生物和沉積岩等特點來推斷。沉積環境的級別有：環境、亞環境、亞亞環境等，或者環境集合成環境組或大類。各級別都可簡稱為環境。通常，沉積環境分為大陸環境、海陸混合環境和海洋環境三大類。大陸環境包括陸地環境（冰川及沙漠環境）、河流環境、湖泊和沼澤環境、洞穴環境。海陸混合環境又稱海陸過渡環境，包括濱海、三角洲、邊緣潟湖和河口灣環境。海洋環境分淺海、半深海和深海環境。也有分為5個環境組的:沖積環境組（包括沖積扇、辮狀河、曲流河、三角洲等環境）、岸帶環境組（包括海灘、潮坪、堡島、堡礁、潟湖、河口灣等環境）、海洋環境組（包括淺海環境和濁流盆地環境，後者又分為海底扇、扇谷、天然堤、遠基攔水區等亞環境）、內陸盆地環境組（包括淡水湖、鹽湖、乾鹽湖、鹽坪、砂丘原野等環境）以及冰川環境組（包括大陸冰川環境和冰海環境）。
冰川環境 分為大陸冰川環境和冰海環境。大陸冰川環境分山谷冰川、 山麓冰川、 冰蓋或冰帽等亞環境。山谷冰川由較高處的冰斗和冰原補給。山麓冰川是由一些山谷冰川流至山麓處匯集成的寬廣冰體，可發展成冰蓋。但大的冰蓋發育在高原區，尤其高緯度大陸區，如格陵蘭和南極洲的大冰蓋厚達數千米。高緯度區的冰蓋邊緣伸入海中可形成冰棚，冰棚崩解或部分大陸冰川帶入海中可形成許多在海中漂浮的冰塊和大的冰山，能漂浮1000公里以上，這個海域稱冰海環境。冰川負載物是冰川流動時侵蝕基岩的破碎物質、冰川谷壁的岩石破碎物，以及地表的鬆軟物質等。冰川流動過程中和冰川末端都有融解，常形成大小混雜、碎屑呈稜角狀、粗大碎屑上還常有磨光平面和冰川擦痕的冰磧物。按冰磧物在冰川中的位置分底磧、側磧、中磧和終磧等。冰川前進時終磧多被破壞，冰川後退時形成一連串冰磧嶺，冰川末端和冰蓋邊緣常發育成群的鼓丘，有很多蛇形丘或冰礫阜，前者長0.5～250多公里,後者呈不規則圓錐狀,高數米至百米以上。冰磧物中常含冰川漂礫。冰川後退時融冰水還形成冰水河流，冰水扇，冰水扇平原和辮狀冰水河沖積平原等亞環境，向沖積環境過渡。在冰海環境中,冰棚後退,冰山、冰塊等融化，攜帶各種大小的、富稜角的負載物，分散沉積到冰海海底軟泥中，可形成相當廣泛的冰海沉積。
沙漠環境 沙漠是幾乎沒有植被、晝夜溫差大、以風的營力為主、常有大面積沙丘的高度乾燥地區。現代大陸有1／5地區為沙漠區。沙漠環境中有無沉積的、以風蝕作用為主的地區，如形成風蝕窪地或只有基岩裸露的岩漠環境等。廣泛分布滯留的礫石和粗砂的沙漠區稱石漠，或稱戈壁。沙漠中的礫石常具風蝕形成的光滑微彎曲的稜角表面和光滑的腦紋狀表面，前者為典型的風棱石，多為三棱石，有時礫石表面還有沙漠特有的黑色光亮的沙漠漆。沙漠中分布最廣的風成沉積物是沙漠砂，多成沙丘,也有平坦的沙席,暴風期沙席也形成縱向沙條；它們組成成片分布的沙丘原野，大的沙丘原野可達50萬平方公里。分布最廣的沙丘類型為新月形沙丘和平行盛行風的縱向沙丘；沙丘脊高數米及至100～200米。風速減弱時沙丘上還可疊置風成沙紋。沙漠中也有降水，還有驟雨，可發育成間歇性河流，但因乾旱時間長，稱乾河或旱谷。在山麓谷口處還可形成旱谷扇。沙漠中低洼濕地有植物茂密生長處形成沙漠中的綠洲。沙漠中也可有暫時性的湖泊，稱沙漠湖。乾涸的沙漠湖和旱谷中窪地處還常形成龜裂泥地，並形成很多泥裂碎片，也可經暫時性流水帶入沖積物中。沙漠中也有鹽湖，但常成乾鹽湖。
湖泊和沼澤環境 現代湖泊的面積約占大陸表面的1％。湖是陸地上凹地蓄水形成的水體,是隔離的、無潮汐的水盆地,也是一個小的生態區。小的湖可小於1平方公里,而有些大湖甚至被叫作海,如裏海、鹹海。然而,海是有潮汐作用的連續水體，以有較一致的含鹽度(35‰)和具一定特徵的窄鹽度生物而區別於湖。湖的含鹽度不固定，但大部分屬淡水湖，有微鹹湖和鹽湖，因而有不同的生物種屬。世界上有的濱海湖與海連通，但湖水的化學性質及其中的生物群也不同於海。有些湖泊只是分布在陸地平緩或低洼處的暫時水體，而大湖則常常是較古老的構造湖盆，是長久性水體。一般，湖泊沉積物常發育清楚的、薄的年紋理。這是由於季節變化為主導因素形成的。在 1厘米厚的湖泥沉積中常可有數條、乃至上百條薄紋理。湖沉積物因湖泊所處地理位置和大小等可以很不相同，在有些地形較複雜，基岩出露較多的地區，湖濱帶可形成沙堤和窄的砂礫灘等，湖中心為泥質沉積，過渡的淺湖、半深湖多砂泥混合沉積。在溫暖潮濕氣候條件下，如地勢平緩，碎屑物供給少，湖濱還可發育介殼灘和鮞灘，湖中心可發育灰泥沉積。有些湖泊近濱發育藻和軟體動物，而湖中心沉積腐泥，這類沉積在以後的地質時代可形成油頁岩。乾旱區的鹽湖沉積雖然也有多種多樣的碎屑和生物沉積，但常主要為蒸發成因的化學沉積，有各種碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物等沉積；但也常顯有年理，具湖沉積的特點。
沼澤是陸地上飽含水的、常長滿植物的過濕地區。它是一種特殊水體，常常發育在濱海，湖泊和潟湖邊緣。有時湖泊或潟湖可完全轉化為沼澤。沼澤也有鹹水和淡水之分，濱海和潟湖邊緣的沼澤為鹹水沼澤，內陸的沼澤均為淡水沼澤。沼澤植物死後為帶入的泥砂掩埋或為水體覆蓋可形成泥炭沼澤。沼澤地的破裂還可形成大面積分布的黑色泥土的溢流沉積物。沼澤沉積物中富生物擾動構造，紋理不發育，一般多為不厚的塊狀層理。沼澤沉積物富有機質，呈暗色，並以常富植屑和植物根為特徵。
沖積環境 是大陸至濱海區由雨水或融化的冰雪水、泉水等匯集成各種地表徑流和部分片流或漫流攜帶推移質和懸浮質的沉積環境。其中河流及其流域盆地是分布最廣的沖積環境。沖積環境按地勢高低大體分為山區河流和山麓沖積扇帶、曲流河和沖積平原帶、濱海的三角洲帶。沖積扇是發育在山麓區的半圓錐狀或扇狀富粗碎屑沉積體的地貌單元，屬洪水沉積物，主要為辮狀水道和漫流沉積的沉積物。在乾旱、半乾旱區沖積扇較典型，常發育土石流。沖積扇一般形體較小，多錐形，扇面積2～100平方公里,每公里坡降可達100米。潮濕區沖積扇面積常較大,比干旱扇可大數百倍,甚至達10000～15000平方公里以上。但潮濕區沖積扇，以辮狀河沉積占優勢，因向河流沉積過渡而沖積扇沉積物不甚典型，土石流常被稀釋漸成沖積物，或土石流沉積多砂質而不典型。一般較典型的沖積扇，近基扇部分常含巨礫，富礫石，有時還有由基岩破裂物形成的粗碎屑沉積體，富孔隙，有濾掉細物質的篩濾作用，富粗碎屑的沖積層常和富泥質基質的土石流層成厚層互層。遠基扇則主要為河成沖積砂層，粗碎屑粒徑減小，含量降低，基本上沒有土石流沉積，但面積大，坡度變小，逐漸過渡為沖積平原。
河流為有狹窄和限定路線和常含有泥砂的地表水流。有較大匯水面積的河流常形成永久河或常流河，匯水面積小或乾旱區的河流則多成間歇河。河流類型主要有曲流河或蛇曲河和辮狀河，還有少見的交織河和順直河。河道內彎側常發育點砂壩又稱內彎壩或邊灘，河岸常發育天然堤，洪水期可形成決口扇和漫岸沉積。辮狀河一般發育在河流中、上游較陡處，水流淺急，流量變化大，輸砂量大。辮狀河道不斷分叉而又匯合，河床不斷遷移，屬遊蕩性河。辮狀河道汊道間還夾有許多沙島，又稱心灘,組成辮狀沙壩。順直河為彎曲度近於1.0的單一河道河流。交織河為兩個或多個彎度多變的河道組成的河系，伴有大而穩定有植被的島或粘結性的灘。河流中、下游常發育沖積平原環境，主要由曲流河沉積及其泛濫沉積物所組成，其中還發育與河道連通的湖、廢棄曲流河道形成的牛軛湖以及一些沼澤。河流下游流入湖、海處都可形成三角洲。河流進入三角洲環境時首先形成多條分流河道，發育成三角洲平原亞環境。分流河道也發育天然堤，也有決口扇和漫岸沉積，河道廢棄期廣泛發育沼澤和泥炭沼澤，是地質時期成煤的重要環境。在海或湖的岸坡帶還發育由分流河口沙壩，側翼席狀砂，遠沙壩等組成的三角洲前緣亞沉積環境。在三角洲坡腳處形成富泥質、有水平紋層，有時有滑塌塊和滑塌褶曲的前三角洲亞沉積環境。但在較強的潮汐或波浪發育的海岸帶，河成三角洲還不同程度地被改造成潮控或浪控具潮汐海岸或波浪海岸沉積特點的破壞型三角洲。如發育在海、湖沿岸的沖積扇，有高坡降和發育辮狀水道時，則可發育成扇三角洲環境。扇三角洲平原亞環境常為多發洪水沉積環境，也發育辮狀分流河道及漫流沉積，也有土石流沉積，其廢棄階段如為潮濕氣候可大面積發育沼澤和泥炭沼澤。水下斜坡部分則常形成富砂礫質的扇三角洲前緣亞沉積環境，以及在坡腳處形成富泥質的前三角洲亞沉積環境。
濱海環境 是海陸之間以波浪作用和潮汐作用為主要地質營力的狹長地帶，是三角洲、河口灣之間的海岸帶。濱海環境向陸達到暴風浪或特大高潮到達的區域及有濱海風成沙丘分布的內岸區；向海包括水下岸坡帶的正常(好天氣的)浪基面以上的區域及其狹長的海域。以潮汐作用為主的海岸帶可分為平均高潮面以上的潮上帶、平均低潮面以下的潮下帶以及高潮濱線與低潮濱線之間的潮間帶,後者是狹義的濱海環境。但坡度低於1‰的潮汐濱海環境則稱潮坪。波浪作用較明顯的海岸帶的陸上較平緩的岸面稱海灘或海濱,其前部經常為海水淹沒,稱前濱或灘面；其後部為後濱。海灘後面僅有風成沙丘分布而暴風浪難以達到的區域則屬內岸。波浪較明顯的岸帶海域稱近濱或濱外，或將發育拍岸破浪等的近岸海域稱濱面或濱內，而更外面的濱海海域稱濱外。還有，濱海環境中在潮汐作用不大的彎曲的緩海岸帶，如有沿岸流帶來或其他來源的充分的泥砂供給，在波浪作用下可發育成沙嘴、沿岸沙壩或障壁沙壩和障壁島，後者又稱堡壩和堡島。障壁可使沿岸水體與廣海有阻隔，在障壁後狹長水體或內灣中成半封閉或限制流通環境，潮濕氣候可淡化，乾旱蒸發條件可鹹化，這種環境稱邊緣潟湖。
淺海環境 是由正常浪基面以下的岸坡帶到-200米深的海域；可有陸棚、海灣、海峽等不同地貌區。有些人把淺海定義為低潮濱線至-200米深的海域，這就包括了潮下帶或廣義的濱外海域。實際上，各地的陸棚寬度和陸棚邊緣的深度不一。現代海灣類型的淺海環境稱陸表海，坡度平緩，深度一般在-30米以內,現代分布不廣，地質時期可能有廣泛分布。大陸邊緣常有大量沉積物沉積的海域稱陸緣海，屬陸棚淺海區。
濱海和淺海沉積環境中，不但廣泛沉積有陸源碎屑和粘土物質，還常發育有碳酸鹽質、矽質、鐵質、磷質等沉積物，其中碳酸鹽沉積物分布很廣。這一環境的沉積作用很多是有生物參加的，因而還有主要由生物生長形成的生物礁、疊層石等。此外，在乾熱蒸發條件下還形成超鹽度的潮坪和潟湖的蒸發沉積物，如石膏，石鹽，鉀鎂鹽岩等。陸棚中廣泛分布的砂礫質沉積物，可能和地質歷史上冰期時海平面降低有關。陸棚海床上常有底流因風暴浪作用而形成的砂礫沉積。
濁流盆地環境 海洋環境中的主要沉積環境是陸緣區,或稱海面下的大陸,包括淺海陸棚和與陸棚相連、坡度變大（4°～7°，有時達13°以上）的大陸坡，大陸坡前面的陸隆等3個部分。它們都是大洋中的陸殼,陸隆是陸殼的最外部邊緣。陸緣區沉積物占海洋沉積物總量73％，也多於陸地沉積物總量。而陸緣區面積只相當大陸的一半，占海洋面積15.3％。陸緣區沉積除濱海、淺海和三角洲等沉積外，在大陸坡坡腳處及陸隆區還分布有大量濁流和滑塌等沉積物，形成濁流盆地環境。大陸坡平均深度約為1200～1300米，大陸坡和陸隆一般屬半深海環境。海洋中最廣闊的部分是深度多大於2000米屬深海的遠洋環境，也可有濁流盆地，但一般不是重要的沉積環境，而常有大面積的近似平衡的環境。大量的滑塌沉積、水下土石流沉積和濁流沉積集中在濁流盆地的海底扇環境中。內扇發育滑塌沉積和主水道的具遞變層理的砂礫沉積；中扇形成分流水道，主要為塊狀的砂層和含礫砂層形成的疊置朵葉，中扇下部到外扇區水道漸消失，形成大面積低密度濁流沉積（見濁積岩）。有時補給來源中斷,水道為泥質充填,形成泥質海底扇。也有全體成砂質的海底扇，但不再分疊置朵葉。大西洋近底部有一種來自北冰洋區沿等深線流動的等深線流，或稱平流,常為含霧狀細懸浮物質的低密度流性質的流體,不但可形成細粒平流沉積物，還常常改造陸隆區的各類濁流沉積使其具平流性質。深湖也可有濁流盆地環境，但不典型，規模小。
參考書目
何鏡宇、孟祥化主編:《沉積岩和沉積相模式及建造》，地質出版社，北京，1987。
H.G.Reading, ed.,Sedimentary Environment and Facies,Blackwell Scientific Pub.,Oxford,1978.
W. E. Galloway and D. K. Hobday,Terrigenous Clastic Depositional System,Springer-Verlag, New York,1983.
