经典地质图集，彻底搞明白湖泊相！

湖泊在世界上发育广泛，

数量众多，各具特色，

是大陆上地形相对低洼和

水流汇集的地区。

（图源@Dipanjan Mukherjee）

湖泊沉积物具有重要的经济价值，

除了富含油气资源外，

也是油页岩、蒸发矿物以及

铁矿的沉积场所。

油页岩（图源@CMFE Insights）

油页岩（图源@Georgialh）

那么，湖泊沉积如何形成？

又具有什么特征？

01

湖泊成因类型多种多样，

构造活动和气候变化常是

湖泊生成、发展的最主要控因素。

 

湖泊的水动力作用主要表现为

波浪和岸流作用，缺乏潮汐作用，

这是与海洋的重要区别之一。

在特别大的湖泊中

可能存在潮汐作用，

但难以产生较明显的湖流。

（图源@ Buriris）

作为侵蚀和搬运沉积物的动力，

湖浪在滨浅湖地区表现较为明显。

当湖浪推进方向与

湖岸斜交时，可形成沿岸流。

浪蚀湖岸（图源@Daily Mining Gazette）

湖浪和沿岸流的冲刷和

搬运作用可形成

各种侵蚀地形和沉积砂体，

如浪蚀湖岸以及湖滩、

沙坝、沙嘴、堤岛等。

湖滩（图源@ Openlands）

对部分湖泊来说，河流的影响

可超过湖浪和岸流作用。

当众多河流注入湖泊，

可能会导致大量碎屑物倾入湖盆。

而河道在湖底可以继续延伸，

从而改变砂体的分布。

河流入湖（图源@ Mike de Moree）

在湖泊沉积过程中，

常存在重力流沉积作用。

在较深湖地区，重力流是

搬运沉积物的主要水动力类型。

重力流示意图（图源@文献[2]）

湖水含盐度变化较大，

由小于1%至大于25%。

其汇集了来自不同源区河流的流水，

故湖泊的地球化学性质

在一定程度上反映了

源区物质和盆地气候条件的特征。

（图源@bristolbaylandtrust.org）

02

湖泊类型众多，

但其亚相划分原则基本相同。

陆相湖盆沉积模式

根据沉积岩的颜色、

成分、结构、沉积构造、

厚度等沉积标志以及

洪水面、枯水面、浪基面的位置，

考虑气候背景，

可将湖泊相划分为

深湖和半深湖、滨浅湖、

扩张湖等亚相类型。

湖泊亚相划分（图源@文献[1]）

半深湖和深湖沉积

深湖和半深湖亚相位于

浪基面以下的水体较深部位，

为缺氧的还原环境。

浪基面

岩性以灰黑色、深灰色、

灰褐色泥页岩为特征，

常见油页岩、薄层泥灰岩或

白云岩夹层，发育

水平层理及细波状层理。

泥页岩（图源@douglasfossils.com）

化石较丰富保存较好，

以浮游生物为主，

底栖生物不发育。

可见菱铁矿和黄铁矿等自生矿物。

岩性横向分布稳定，

垂向上常具连续的完整韵律，

沉积厚度大。

铁菱铁矿的形成（图源@文献[3]）

长期稳定持续下沉、

沉积中心与沉降中心吻合的

大型湖盆中深湖亚相

沉积厚度大、分布广。

但有些气候干旱、

面积小的内陆湖盆，

不发育甚至缺少深湖亚相。

San Nicandro Fm厚粉质矿床剖面（深湖相）（图源@文献[4]）

滨、浅湖和扩张湖沉积

浅湖亚相指位于

枯水期最低水位线至

正常浪基面之间的地带。

基本位于水下，波浪和

湖流作用较强，

属弱还原到弱氧化环境。

东营凹陷下第三系某层岩相古地理图（图源@文献[1]）

岩性为浅灰、灰绿色

粉砂质泥岩和粉细砂岩的薄互层，

经常夹有鲕粒灰岩和

生物碎屑灰岩薄层，

常含菱铁矿或

鲕绿泥石的细条带。

鲕粒灰岩（图源@James St. John）

砂岩成熟度高，常为钙质胶结。

显水平、波状、斜波状、

中小型交错层等多种层理。

常见浪成波痕、虫孔、

水下收缩裂纹等沉积构造。

湖相交错层理（图源@Outside The Interzone）

滨湖亚相位于湖岸线附近，

是经常受湖水进退影响，

时而为湖水淹没，

时而出露水面的地区。

（图源@文献沉积岩石学）

这里的水动力虽然很强，

但具间歇性，为氧化环境。

岩性特点为泥岩呈红色、

紫色杂灰绿色、常见泥裂、

雨痕、气泡等暴露标志。

泥裂（图源@darthjenni）

由于滨湖亚相的宽度较窄，

对于古代湖相沉积来说，

很难将其与浅湖亚相完全分开，

故经常合称滨一浅湖亚相。

陆相湖盆控砂模式图

扩张湖或称为洪水漫湖亚相，

指枯水期湖面与洪水期湖面

之间宽缓的沉积地带，

主要在气候较干旱的

洪水期发生堆积。

（图源@文献[1]）

在地层剖面上表现为

河流砂砾岩、泥质岩与

分布稳定的湖相杂色泥岩、

泥灰岩的频繁互层。

湖相泥岩与灰岩（图源@文献[5] ）

气候干旱、沉降缓慢、

地形平缓、面积较大的

坳陷盆地易形成

大面积扩张湖沉积，

而断陷湖泊不易

发育扩张湖沉积。

坳陷盆地湖泊（图源@Nojos88 ）

03

湖泊沉积鉴别的标志

主要包括以下几种：

自生矿物及其组合与

海水形成的组合不同。

岩石类型以粘土岩、砂岩和

粉砂岩为主，砾岩较少，

仅分布于滨湖地区，

多由击岸浪的剥蚀作用形成。

湖相沉积（图源@douglasfossils.com）

砂岩一般比海相的复杂，

各种类型都有出现，

与河流相相比，

矿物成熟度高，

石英含量可达70%以上。

湖相沉积（图源@douglasfossils.com）

粘土岩在碎屑湖泊沉积中

广泛分布，

且由湖岸向中心增多。

形成于较深水还原环境的

湖相粘土岩常含丰富的有机质，

成为良好的生油岩系。

湖相沉积（图源@Gaianauta）

由于湖泊的范围有限，

浪基面深度小，

湖泊广大地区多处于浪基面以下，

故在此地区的粘土岩

多发育水平层理，

有时亦为块状层理。

在近岸地区可见交错层理、

斜波状层理等。

交错层理（图源@NASA）

常见的生物种类如

介形虫、瓣鳃类、腹足类等，

没有海相生物化石。

藻类也是湖泊中较发育的生物。

介形虫（图源@lakeneosho.org）

轮藻为淡水环境所特有，

蓝绿藻、硅藻和部分绿藻

也是常见的类型。

其中蓝绿藻与海相见到的

呈叠层状构造者不同，

常呈树枝状或

分离的结核团块状构造。

轮藻（图源@watershedcouncil）

此外,陆生植物的根、干、

叶、孢子花粉等大量出现

也是湖相的重要特征，

尽管海相也出现植物化石，

但以其种属和数量远离滨岸

越来越少这种梯度变化来加以鉴别。

湖底含化石钙质页岩（图源@lakeneosho.org）