冯增昭. (2022). 沉积相的一些术语定义的新思考:基于迈尔(Miall,1985)的文章[J]. 古地理学报, 24(2): 190-190.
Feng Zeng-Zhao. (2022). Some new thoughts on definitions of terms of sedimentary facies: based on Miall’s paper(1985)[J]. Journal Of Palaeogeography, 24(2): 190-190.   
Doi: 10.7605/gdlxb.2022.02.027
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沉积相的一些术语定义的新思考:基于迈尔(Miall,1985)的文章
冯增昭
中国石油大学(北京),北京 100083

作者简介 冯增昭,1926年生,中国石油大学(北京)教授。E-mail: jpalaeo1999@163.com。

收稿日期:2022-01-01 修回日期:2022-02-05
摘要

近年来,《古地理学报》(中文版及英文版)连续收到一些来稿,其作者根据迈尔( Miall, 1985)文章的观点和方法,把他们研究地区碎屑岩剖面中的每个岩层中的岩石挑出来,归纳出一些岩石类型,如砾岩、砂岩、细粒岩等,并称它们为岩相( lithofacies)。这不符合沉积相的定义。我曾写过几篇文章,即冯增昭( 2018, 2020)及 Feng( 2019),指出这些问题,希望国内外的作者、尤其是国内的作者,不再继续盲目地引用和传播迈尔( 1985)文章的观点和方法。迈尔是第 1个称岩石(实际上是沉积物)为岩相的人,他的观点和他提出的相分析方法误导了沉积相的正确定义及正常的相分析方法。本文主要讨论迈尔( Miall, 1985)文章中的问题,即他把沉积物当作岩相并用岩相分析相。不讨论他文章的贡献及建筑单元中的一些术语欠严谨的问题。在这里,必须申明,本文中的相,是沉积岩石学中的相,不是火成岩岩石学、变质岩岩石学、古生物学、地层学、地球物理学、地球化学等地质学分支学科中的相。岩相、相和沉积相是同义的术语。当然,这些术语的定义是有争议的,希望遵循“百花齐放和百家争鸣” 的方针和地质实践,逐步地解决这些争议。

关键词: 岩石; 沉积物; 沉积环境; 相; 沉积相; 岩相; 岩性; 相分析方法; 百花齐放和百家争鸣; 地质实践
中图分类号:P512.2 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2022)02-000I-08
Some new thoughts on definitions of terms of sedimentary facies: based on Miall’s paper(1985)
Feng Zeng-Zhao
China University of Petroleum(Beijing),Beijing 100083,China

About the author Feng Zeng-Zhao,born in 1926,is a professor in China University of Petroleum(Beijing). E-mail: jpalaeo1999@163.com.

Abstract

In recent years,the Journal of Palaeogeography(Chinese Edition and English Edition) continually received some manuscripts. The authors of these manuscripts,according to the viewpoint and method ofMiall’s paper(1985),selected rocks from each bed in the clastic sections of their study areas and induced some rock types,such as conglomerates,sandstones and fine-grained stones,and considered them as lithofacies. It does not conform to the definition of lithofacies. I wrote some papers, i.e.,Feng(2018,2019,2020),to point out the problems and hope that the authors worldwide,especially Chinese authors,will not continually cite,spread and follow of viewpoint and method ofMiall’s paper(1985) blindly. Prof. Miall is the first person who considered rocks(in fact,the sediments)as lithofacies and proposed a facies analysis method. His viewpoint and facies analysis method confused the definition of facies and facies analysis method. My current paper is a special article to discuss the principal problems ofMiall’s paper(1985), i.e.,he considered the sediments as lithofacies and utilized lithofacies to analyze facies,but not to discuss the contributions and less strictness of architectural elements of his paper.Here,I have to declare that the facies in my current paper is the facies of sedimentary petrology,but not of other geological disciplines,such as igneous petrology,metamorphic petrology,palaeontology,stratigraphy,geophysics,geochemistry.Certainly,the definitions of facies and lithofacies are controversial. I will adhere to the policy of “ A hundred flowers blossom and a hundred schools of thought contend” and hope that through academic discussions,contends and geological practice,these problems will be solved gradually.

Key words: rocks; sediments; sedimentary environments; facies; sedimentary facies; lithofacies; lithology; facies analysis method; a hundred flowers blossom and a hundred schools of thought contend; geological practice
1 概述

近年来, 《古地理学报》(中文版和英文版)连续收到一些来稿, 其作者根据迈尔(Miall, 1985)文章的观点和方法, 把他们研究地区碎屑岩剖面中的各个岩层中的岩石挑出来, 归纳出一些岩石类型, 如砾岩、砂岩、细粒岩等, 并称它们为岩相。

这不符合沉积相的定义。因此, 我曾写过几篇文章, 即冯增昭(2018, 2020)及Feng(2019), 指出其问题, 希望国内外的广大作者、尤其是国内的作者, 不再盲目地引用、传播和追随迈尔(Miall, 1985)文章的观点和方法。

Miall教授是第1个把岩石(实际上是沉积物)称作岩相的人。但是, 他却没有给岩相下个确切的定义。他还提出了1个相分析方法, 用岩相分析相。这是对正常的相分析的误导。

本文是专门讨论迈尔(Miall, 1985)文章的主要问题, 即该文把沉积物当作岩相并用岩相分析相, 不讨论迈尔(Miall, 1985)文章的贡献和建筑单元中的一些术语的欠严谨问题。

请参阅迈尔(Miall, 1985)文章的表 1。

表 1 18种岩相类型(据Miall, 1978)* Table1 Eighteen types of lithofacies classification(after Miall, 1978)

在表 1中, 自左至右有4栏, 即相代号、岩相、沉积构造、解释。相代号和岩相栏有4种砾沉积物类型、7种砂沉积物类型、7种细粒沉积物类型, 共18种沉积物类型。

沉积构造栏包括各种沉积构造。

解释栏可能是沉积环境, 也可能是沉积相。

我的意见是: 表 1中的岩相不是相, 而是沉积物类型。这个岩相术语不符合沉积相的定义。

这18种岩相(实际上是沉积物类型)是孤立的, 它们破坏了该地区碎屑岩剖面中的各个地层自下而上即自老至新的层序。用岩相分析相, 即用相分析相, 在逻辑上是不通的。用这种相分析方法, 不可能得到该地区该剖面每个岩层、每个岩性段、每个组、每个统的相, 更不可能得到该剖面的相的演化规律。

因此, 迈尔(Miall, 1985)倡导的沉积物就是岩相的观点以及他的相分析方法的理论意义就大大地降低了, 它在油气勘探和开发中的实用意义也大大地降低了。

下面, 我将对相、岩相、岩性的定义与其相关的问题, 以及我的相分析方法进行论述。

2 鲁欣(1953)及北京石油学院矿物岩石教研室(1961)等教科书的相的定义

前苏联沉积学家鲁欣(Pyxи н , 1953)在他的《沉积岩石学原理》的教科书中, 提出了相的定义, 即: “ 相是表明沉积物的岩性特征和古生物特征的规律性综合。因此, 相是沉积物形成条件的物质表现。应说潟湖白云岩相, 不应说白云岩相。应说湖泊粉砂岩相, 不应说粉砂岩相” 。

北京石油学院矿物岩石教研室(1961)、华东石油学院矿物岩石教研室(1982)、冯增昭(1994)等教科书, 继承并发展了鲁欣(1953)的相的定义。

3 《沉积学百科全书》及《地球科学大辞典》的相的定义

《沉积学百科全书》(The Encyclopedia of Sedimentology)(1978)引用了穆尔(Moore, 1949)的相的定义, 即: “ 任何地区的地层单位所表现的特征与其他地区地层单位特征是大不相同的” (any areally restricted part of a designated stratigraphic unit which exhibits characters significantly different from those of other parts of the unit)。

我不同意穆尔(Moore, 1949)的相的定义, 因为它是地层单位的相, 不是沉积岩石学中的相。

《沉积学百科全书》(1978)还引用了另外一个相的定义, 即: “ 相是在一定环境中形成的岩石的全部特征” (Facies refers to the overall characteristics of rocks formed in a certain environment)。

我基本上同意这个相的定义。

地球科学大辞典编辑委员会(2006)在《地球科学大辞典》的基础学科卷中的相的定义是: “ 沉积相(sedimentary facies)是沉积环境的物质表现。沉积相就是一个沉积环境中所有的原生沉积特征的总和, 包括岩石、古生物和岩石地球化学等特征” 。

我同意这个沉积相的定义, 即相的定义。

4 我的相的定义

在鲁欣(1953)、北京石油学院矿物岩石教研室(1961)、华东石油学院矿物岩石教研室(1982), 冯增昭(1994, 2018, 2020)和Feng(2019)的基础上, 我总结出了5句话, 作为我的相的定义。即: (1)沉积岩不是相。(2)沉积环境不是相。(3)沉积岩加沉积环境是相, 即沉积岩加沉积环境的总和是相。(4)沉积岩形成于沉积环境中, 因此沉积岩的岩性特征和古生物特征可以反映其沉积环境。(5)我们可以利用沉积岩的这些特征, 分析和恢复其沉积环境。这就是相分析。

我的相的定义是上述鲁欣(1953)等教科书的相的定义的继承和发展。

5 岩相的定义

岩相(lithofacies)这个术语, 在中国的沉积岩石学和岩相古地理学中已广为使用。但是, 岩相的定义却是有争议的。

5.1 美国地质调查所(1973)的岩相的定义

美国地质调查所(1973)的《地质术语汇编》(The Glossary of Geology by Americal Geological Institute(1973))提出了4种岩相的定义, 即①、②、③和④。

我不同意①和③的定义, 因为这2个定义都是地层单位(stratigraphic unit)的岩相, 不是沉积岩石学的岩相。

关于②的定义, 即穆尔(Moore, 1949)的岩相定义, 即: “ 这个术语是指在通常的沉积环境中形成的特定的沉积岩或岩石记录” (A term used by Moore(1949)to signify any particular kind of sedimentary rock or distinguishable rock record formed under common environments of deposits)。

但是, 在穆尔(Moore, 1949)文章的结论中, 他又把岩相称作岩性(lithology), 即: “ 在任意的沉积环境中, 包括物理的和有机的, 形成的岩石记录, 可以称作“ 岩性” (The rock record of any sedimentary environment, including both physical and organic characters, is designated by the term “ lithology” )。

我不同意把岩相称作岩性。

关于定义④, 美国地质调查所(1973)又提出岩性(lithology)、岩性类型(lithologic type)、岩性单位(lithologic unit)、形成作用(formation)等术语。

我的意见是: “ 岩性” “ 岩性类型” 和“ 岩性单位” 是指沉积岩的性质、类型和单位。“ 形成作用” 可能是沉积岩的形成作用, 不可能是地层学中的“ 组” 。这些术语的含义均欠明确。这些术语都不是岩相。

总之, 美国地质调查所(1973)的《地质术语汇编》提出的所有岩相的定义, 都不恰当, 我都不同意。

5.2 地质科学大辞典编辑委员会(2006)的《地质科学大词典》的岩相定义

《地质科学大辞典》的基础学科卷的岩相的定义是: “ 岩相(lithofacies)指沉积岩相。为反映一定沉积环境的岩性特征, 包括所有物理的、化学的(矿物和岩石的)及生物的特征。如在古生代海相地层中反映浅海环境的海绿石砂岩相等” 。

我同意这一定义。

这就是说, 岩相、相和沉积相是同义的术语。

因此, 我们应该说“ 浅海环境的海绿石砂岩相” 或“ 浅海海绿石砂岩相” , 不应说“ 海绿石砂岩相” , 即不要把沉积环境这个术语丢掉。如果没有沉积环境, 则沉积岩及其特征就不是岩相了。

6 我的相分析方法
6.1 认识岩石和初步地确定相

在野外露头剖面的观察和研究过程中, 应认识各种岩石, 如各种碎屑岩、亮晶石灰岩、灰泥石灰岩、内碎屑石灰岩、鲕粒石灰岩、粗晶白云岩、中晶到细晶白云岩、粉晶到泥晶白云岩(准同生白云岩)、硅岩等。

根据这些岩石的定量和定性特征, 可以初步地确定相。

更确切地确定相需要偏光显微镜的鉴定资料和其他化验资料。

两维的定量综合柱状图可以表示确切的相分析成果。

由于研究剖面的地层的层序未遭受破坏, 因此可以判断出该剖面的各个岩层、岩性段、组、统等单位的相, 还可判断出该剖面的相演化规律。

6.2 单因素分析多因素综合作图法

在我的教学及科研工作中, 关于相分析方法, 我一直采用我倡导的单因素分析多因素综合作图法。

单因素是沉积岩的一些特征和一些具特定环境的沉积岩。我常用的单因素如下:

1)厚度(m)。在海相地层的厚度等值线图中, 厚度(m)零线必须是厚度逐渐减小已至为零, 不是突然为零的线。突然为零是大地构造活动引起的。在厚度逐渐为零线的地区, 古陆的边沿相应发育。

以上2点是确定古陆的重要标志。古陆确定了, 其余地区就是古海洋。

在古地理图中, 古陆和古海洋的分布图是最重要的古地理图。

2)浅海碎屑岩。在浅海碎屑岩含量(%)等值线图中, 浅海碎屑岩含量(%)大于50%的地区, 可定为浅海碎屑岩台地。

3)浅海碳酸盐岩。在浅海碳酸盐岩含量(%)等值线图中, 浅海碳酸盐岩含量大于50%的地区, 可定为浅海碳酸盐岩台地。

4)准同生白云岩。在准同生白云岩含量(%)等值线图中, 准同生白云岩含量大于50%的地区, 可定为云坪。

5)内碎屑。在内碎屑含量(%)等值线图中, 内碎屑含量是确定各种内碎屑滩的依据, 如内碎屑滩、内碎屑准滩和内碎屑雏滩。

6)鲕粒。在鲕粒含量(%)等值线图中, 鲕粒含量是确定各种鲕粒滩的依据, 如鲕粒滩、鲕粒准滩和鲕粒雏滩。

7)化石碎屑。在化石碎屑含量(%)等值线图中, 化石碎屑含量可以确定化石碎屑集和化石碎屑准集。

8)石膏。在石膏含量(%)等值线图中, 石膏含量可确定石膏湖和石膏潟湖。

9)薄层硅岩是确定深水盆地和深水海槽的标志。

10)各种定性的岩石特征, 如各种沉积构造、海相化石和陆相化石, 是重要的相的标志。

11)其他单因素(略)

根据这些单因素含量等值线图, 采用单因素分析多因素综合作图法, 可以确切地确定相并编绘出定量的岩相古地理图, 从而为石油和其他沉积矿产的预测与勘探服务。我的所有岩相古地理著作都是为石油和其他沉积矿产的预测与勘探服务的。

以上论述比较简单。

以下几篇文章, 即冯增昭(2004, 2016, 2020)、冯增昭等(2013), Feng 等(2014)和Feng(2016, 2019)论述比较详细。敬请各位读者参阅。

7 一些沉积学家的观点
7.1 两位沉积学家的观点

一位沉积学家说: 现在Miall教授已70多岁了, 并且已经退休。现在与他讨论问题已为时太晚。

另一位沉积学家也说: 本文对Miall(1985)文章的评论可能不恰当, 因为他的文章是36年以前发表的。

我的意见是: 这2位沉积学家的意见很相似。他们对年老的沉积学家都很宽容。这一观点可以理解。

7.2 一位沉积学家的观点

这一位沉积学家的观点是: 假如已公开发表的文章确有问题, 可以讨论。

我同意这一观点。

我的意见是: 已经公开发表的文章, 不仅仅属于作者自己, 同时也属于科学界。假如该文确有问题, 我们可以遵循“ 百花齐放和百家争鸣” 的方针, 对之讨论和质疑。

7.3 一些学者的观点

还有一些学者说: 我的相的定义太严了。他们认为相的定义应当宽松些。

我的意见是: 相的定义应当严格。我支持鲁欣(Pyxи н , 1953)和《地球科学大辞典》(2006)的意见, 即沉积相应包括沉积岩及沉积环境。我们应说“ 潟湖白云岩相” , 不应说“ 白云岩相” 。我们应说“ 湖泊粉砂岩相” , 不应说“ 粉砂岩相” 。我们应说“ 浅海海绿石砂岩相, ” 不应说“ 海绿石砂岩相” 。

总之, 在沉积相中, 沉积岩及沉积环境是2个不可缺少的组分。假如这2个组分中的任何一个缺失了, 则仅仅是沉积岩或沉积环境, 就都不是沉积相、相和岩相了。因此, 相的定义应当从严。

其实, 宽松就是含糊其词, 就是不求甚解。我不同意相的定义应当宽松些。

8 百花齐放和百家争鸣

毛泽东(1937)说: “ 许多自然科学理论之所以称为真理, 不但在于自然科学家创立这些学说的时候, 而且在于为尔后的科学实践所证实的时候。……人类认识的历史告诉我们, 许多理论的真理性是不完全的, 经过实践的检验纠正了它们的不完全性。许多理论是错误的, 经过实践的检验而纠正其错误。”

毛泽东(1957)又说: “ 百花齐放和百家争鸣的方针, 是促进艺术发展和科学进步的方针。……艺术和科学中的是非问题, 应当通过艺术界和科学界的自由讨论去解决, 通过艺术和科学的实践去解决, 而不应当采取简单的方法去解决。”

作为《古地理学报》中文版及英文版的主编, 我遵循“ 百花齐放和百家争鸣” 的方针, 用中文和英文写出本文。我希望国内外的广大作者和读者, 能关注此文, 并参与这一讨论和争鸣。

为了贯彻“ 百花齐放和百家争鸣” 的方针, 我修饰了我的文章(Feng, 2019)和冯增昭(2020)提出的应遵守的一些规则, 即: (1)应言之有据, 应以理服人。(2)对所有的参与者, 尤其是对持不同观点的人, 应有礼貌。(3)应坚持真理和敢于修正错误, 假如通过讨论和争鸣或地质实践证明自己的观点是错误的, 就应修正自己的观点或放弃错误的观点。(4)应有耐心, 因为一些错误和问题常常不是一两次学术讨论和争鸣的会议能解决的, 最终要由地质实践解决。地质实践是解决学术争议的唯一标准。

但是, 一两次按上述4条规则写的好文章, 在解决学术争议中可以起到十分重要的和有效的作用。

我愿以上述4条规则, 与关心本文并参与这次学术讨论和争鸣的广大中外作者和读者共勉。

9 结语

1)近年来, 《古地理学报》中文版和英文版连续地收到一些来稿。这些作者按照迈尔(Miall, 1985)的观点和方法, 把他们研究地区碎屑岩剖面中的各个岩层中的岩石挑出来, 归纳出一些岩石类型, 并称这些岩石类型为岩相(lithofacies)。这不符合沉积相的定义。

2)迈尔(Miall, 1985)是第1个把沉积物称作岩相的人。他把他研究地区碎屑岩剖面中的各个岩层的岩石挑出来, 把它们归纳为一些沉积物类型, 并称这些沉积物类型为岩相。这些岩相是孤立的, 没有地层剖面中的自下而上即由老到新的关系。用这些岩相进行相分析, 即用相去分析相, 在逻辑上是不通的。用这种相分析方法, 不可能分析和判断出该剖面中各个岩层、各个岩性段、各个组、各个统的相。更不可能分析和判断出该剖面的相的演化规律。迈尔(Miall, 1985)误导了岩相的定义和正常的相分析方法。

3)什么是相?我的相的定义是: ①沉积岩不是相。②沉积环境不是相。③沉积岩加沉积环境之“ 和” 是相。④沉积岩形成于沉积环境中, 因此沉积岩的特征可以反映其沉积环境。⑤可以可用沉积岩的特征分析和恢复其沉积环境。这就是相分析。

以上的5句话是鲁欣(1953)等教科书的相的定义继承和发展。

4)什么是岩相?在地球科学大辞典编辑委员会(2006)的《地球科学大辞典》的基础学科卷中的岩相的定义是: “ 岩相(lithofacies)指沉积岩相。为反映一定沉积环境的岩性特征, 包括所有物理的、化学的(矿物和岩石的)及生物的特征。如在古生代海相地层中反映浅海环境的海绿石砂岩相” 。

我同意这个岩相的定义。

我们应说“ 浅海海绿石砂岩相” , 不应说“ 海绿石砂岩相” 。即不应把“ 浅海” 二字丢掉。

这就是说, 在沉积岩石学中, 岩相、相、沉积相是同义的术语。

5)什么是岩性?我的意见是: 岩性这个术语是指沉积岩的性质或特征, 它不是岩相。

我不同意穆尔(Moore, 1949)把岩相(lithofacies)当作岩性(lithology)。

6)我的相分析方法是“ 单因素分析多因素综合图法” 。单因素分析是手段或措施, 其目的是编绘定量的岩相古地理图, 为石油和其他沉积矿产的预测与勘探服务。我的所有岩相古地理著作都是为石油和其他沉积矿产的预测与勘探服务的。这就是我的相分析方法, 它和迈尔(Miall, 1985)的相分析方法是不同的。

7)已公开发表的文章不仅仅属于作者自己, 还属于科学界。假如这篇文章有问题, 我们可以根据“ 百花齐放和百家争鸣” 的方针, 对它进行讨论和质疑。

8)我希望迈尔教授能承认他1985年文章中的问题。承认问题就是新的进展的开始。让我们共同努力, 在沉积岩岩石学研究中, 尤其是在河流沉积研究中, 作出新的贡献。

致谢:衷心感谢王媛硕士和郑秀娟博士对本文英文稿和中文稿的多次审阅和校正。感谢刘雅静同志10多次反复地对本文英文稿和中文稿的打字工作。如果没有她们的大力支持, 我将很难完成这2篇文章的撰写和修正工作。特别感谢《古地理学报》(英文版)的2位评审人G.Shanmugam教授和Peter Druschke教授对英文稿的评审, 其评审内容也同时有益于本中文稿的修改工作。总之, 衷心地感谢上述教授的大力支持和评审。

(责任编辑 郑秀娟)

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