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　　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。

　　（图源@ Ben Girardi/Getty Images）

　　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）

　　参考资料：

　　[1]赵澄林, 朱筱敏. 沉积岩石学 (第三版)[M]// 沉积岩石学, （第三版）. 石油工业出版社, 2001.

　　[2] Rafael Manica. Sediment Gravity Flows: Study Based on Experimental Simulations[M]// Hydrodynamics - Natural Water Bodies. InTech, 2012.

　　[3] K Hler I , Konhauser K O , Papineau D , et al. Biological carbon precursor to diagenetic siderite with spherical structures in iron formations[J]. Nature Communications.

　　[4] Cosentino D , Giaccio B , Gliozzi E , et al. Lacustrine deposits of the late Piacenzian-Gelasian L'Aquila intermontane basin (central Italy)[M]// Field Trips - GUIDE BOOK, 34th IAS Meeting of Sedimentology, Rome (Italy) September 10-13 2019. 2019.

　　[5]NEIL, S, JONES, et al. Warwickshire Group (Pennsylvanian) red-beds of the Canonbie Coalfield, England–Scotland border, and their regional palaeogeographical implications[J]. Geological Magazine, 2010.

　　lakeneosho.org、YouTube、维基百科、搜狐、百度百科等

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