化石微相现代碳酸盐岩沉积学简介学习教案

1、会计学1化石微相现代碳酸盐岩沉积化石微相现代碳酸盐岩沉积(chnj)学简学简介介第一页，共85页。第1页/共84页第二页，共85页。在在1957年以前，科学先贤们根据组成灰岩的方解石年以前，科学先贤们根据组成灰岩的方解石在地表环境中是不稳定的矿物在地表环境中是不稳定的矿物(kungw)，从而认为灰岩是深，从而认为灰岩是深水化学沉积的产物，总结出以下错误的沉积模式：水化学沉积的产物，总结出以下错误的沉积模式： 砾岩砾岩(l yn)砂岩砂岩(sh yn)泥岩泥岩灰岩灰岩第2页/共84页第三页，共85页。 现代海洋碳酸盐沉积主要分布于赤道南北30o的温暖浅海地带。在这些地带钙藻大量繁殖，珊瑚礁发育，

2、局部有贝壳砂、鲕粒砂、葡萄状团块、球粒灰泥及造礁生物粘结岩正在堆积。而在南北纬40o之间的深海盆地底部，有大量浮游生物碳酸盐沉积。这些现代海相碳酸盐产出环境，不仅是温暖浅水，而且(r qi)是清水环境，没有大量细碎屑沉积物的注入。一、碳酸盐沉积一、碳酸盐沉积(chnj)机理机理第3页/共84页第四页，共85页。Worldwide Distribution of Carbonates402020400ReefsShelf carbonateQAd2398c3030Wilson (1975)第4页/共84页第五页，共85页。 现代热带浅海能产生这样的碳酸钙，还和藻类活动有关。热带浅海小于10-15

3、米水深的海域，所产生的CaCO3比深陆缘海每单位面积的CaCO3多几倍。主要与这一水域的绿藻及蓝绿藻特别丰富有关。由于藻类的光合作用，从海水中吸收大量CO2，从而促使海水中的CaCO3过饱和，沉淀出文石质灰泥来，而且钙藻的外壳(wi k)也是文石质灰泥及颗粒的主要供给者。因此藻类繁生可以提供大量碳酸盐沉积物。第5页/共84页第六页，共85页。 藻类生活需要一个温暖浅水清洁透光的环境(hunjng)。海水浑浊，不仅妨碍光合作用，阻止钙藻的生长，悬浮的粘土还可以堵塞许多底栖无脊椎动物的摄食器官，使它们不能繁衍，也妨碍了大量碳酸盐颗粒的产生。海水太深，阳光不足，氧气不够，对藻类和底栖无脊椎动物生长都

4、不利；水压大，溶CO2多，CaCO3不饱和，因此深水不会有大量碳酸盐直接产生，而深水碳酸盐沉积物主要靠海水表层浮游生物（颗石藻、有孔虫、翼足类等）和浅水陆棚区漂运来的灰泥或粉屑提供。第6页/共84页第七页，共85页。 在开阔海陆棚浅水地带的滨岸高能带或滨外高能带，由于波浪（包括潮汐）及其伴生的沿岸流、底流作用，使碳酸盐沉积物发生簸选，将其中的细屑碳酸盐物质带走，而留下各种砂砾级碳酸盐颗粒，形成(xngchng)各种砂砾屑滩、介壳滩、沿岸砂坝及砂咀，或滨外砂堤及砂洲、潮汐三角洲及潮汐砂坝等，从浅水陆棚高能带簸选出来的细屑碳酸盐物质（即灰泥、粉屑）堆积在陆棚边缘或障壁砂坝前缘的较深水盆地区以及障壁

5、后的泻湖及潮坪区。第7页/共84页第八页，共85页。 碳酸盐沉积物主要是生物成因的，其中有些生物能适应较高水能环境，甚至具有抗浪的生态本能(bnnng)，它们能在高能环境下就地生长聚集成为礁体。在高能带，由于向岸风及潮汐作用，使波浪搅动及海水压力变化，沿着斜坡上升来的深部海水，温度剧然升高，水压降低，CO2迅速释放，促进了CaCO3大量沉淀，同时从深水还带来大量其它养料，有利于造礁生物的发育生长。所以在沿岸高能带常形成岸礁，在滨外或陆棚边缘高能带常出现堤礁或堡礁。第8页/共84页第九页，共85页。 如果在这些地带，持续地保持强到中等的水运动，而又有碳酸钙过饱和海水不断(bdun)产生，这就使得

6、正常盐度的造礁生物不能繁衍，而海底碳酸钙的加积作用及胶结作用，水体中的颗粒包壳作用等明显，可以产生被亮晶胶结的鲕粒、砂屑、球粒、团块、核形石及生物砂等沉积物。 第9页/共84页第十页，共85页。 在障壁礁或砂堤之后，水的循环受到在障壁礁或砂堤之后，水的循环受到限制，出现泻湖及潮坪环境。如果气候限制，出现泻湖及潮坪环境。如果气候(qhu)(qhu)炎热干燥，由于蒸发作用使泻湖炎热干燥，由于蒸发作用使泻湖水的盐度不断升高，最初产生水的盐度不断升高，最初产生CaCO3CaCO3（文（文石）的化学沉淀。进一步咸化就会出现白石）的化学沉淀。进一步咸化就会出现白云岩及膏盐沉积，生物很贫乏，仅有某些云岩及膏

7、盐沉积，生物很贫乏，仅有某些广盐性生物。如果气候广盐性生物。如果气候(qhu)(qhu)比较潮湿比较潮湿炎热，泻湖水的盐度变化不大，可出现大炎热，泻湖水的盐度变化不大，可出现大量绿藻、钙质海绵、苔藓虫及腕足类等生量绿藻、钙质海绵、苔藓虫及腕足类等生物，为碳酸盐沉积提供大量颗粒。物，为碳酸盐沉积提供大量颗粒。第10页/共84页第十一页，共85页。 在潮坪地带由于间歇性的潮汐泛滥及陆上暴露干涸，形成白云岩以及鸟眼、干裂、纹层、膏盐晶体假象等沉积构造。在热带多雨地区，潮间坪沉积物里出现淡水透镜体，造成富含半咸水植物的沼泽(zhoz)，或出现微喀斯特地貌，沉淀结壳状淡水方解石等。第11页/共84页第十

8、二页，共85页。Carbonate Factory碳酸盐岩工厂碳酸盐岩工厂碳酸盐沉积的核心碳酸盐沉积的核心(hxn)地区地区第12页/共84页第十三页，共85页。Modified by Loucks from Handford andLoucks (1993)and Bosscher and Schlager (1992)Direction ofsediment transport25 KmCarbonateproductionDecreasesEuphoticZoneBasinSlopePlatformMarginPlatformInteriorPatchReefTidalFlatsBiol

9、ogicalCarbonate Factory第13页/共84页第十四页，共85页。Modified by Loucks from Handford andLoucks (1993)and Bosscher and Schlager (1992)Direction ofsediment transport25 KmCarbonateproductionDecreasesEuphoticZoneBasinSlopePlatformMarginPlatformInteriorPatchReefTidalFlatsChemical precipitates: ooidsCarbonate Facto

10、ry第14页/共84页第十五页，共85页。Modified by Loucks from Handford andLoucks (1993)and Bosscher and Schlager (1992)Direction ofsediment transport25 KmCarbonateproductionDecreasesEuphoticZoneBasinSlopePlatformMarginPlatformInteriorPatchReefTidalFlatsPlanktonic foramnifera (Globerginid) Coccospheres Coccoliths Car

11、bonate Factory第15页/共84页第十六页，共85页。1、生物在碳酸盐沉积中具有重要作用、生物在碳酸盐沉积中具有重要作用2、水动力条件对碳酸盐沉积具有控制作用、水动力条件对碳酸盐沉积具有控制作用3、碳酸盐沉积基本上在原地形成、碳酸盐沉积基本上在原地形成4、碳酸盐沉积主要形成与温暖、清洁、碳酸盐沉积主要形成与温暖、清洁(qngji)、透光的浅水环境透光的浅水环境5、碳酸盐的沉积作用迅速，但容易受控制、碳酸盐的沉积作用迅速，但容易受控制第16页/共84页第十七页，共85页。方解石方解石方解石方解石白云石白云石白云石白云石碳酸盐岩主要由方解石、白云石等碳酸盐矿物（含量碳酸盐岩主要由方解石

12、、白云石等碳酸盐矿物（含量(hnling)大于大于50%）组成。）组成。第17页/共84页第十八页，共85页。第18页/共84页第十九页，共85页。生物碎屑颗粒：生物化石生物碎屑颗粒：生物化石(hush)碎片碎片非生物碎屑颗粒：内碎屑、鲕粒、藻粒、球粒等非生物碎屑颗粒：内碎屑、鲕粒、藻粒、球粒等 非骨骼颗粒：包覆颗粒、球粒、凝聚颗粒和内碎屑及外碎屑非骨骼颗粒：包覆颗粒、球粒、凝聚颗粒和内碎屑及外碎屑第19页/共84页第二十页，共85页。1内碎屑内碎屑竹叶竹叶(zh y)状状砾屑砾屑砂屑砂屑粉屑粉屑第20页/共84页第二十一页，共85页。2、鲕粒及藻灰结核、鲕粒及藻灰结核(jih)第21页/共8

13、4页第二十二页，共85页。第22页/共84页第二十三页，共85页。复鲕放射(fngsh)鲕表皮(biop)鲕第23页/共84页第二十四页，共85页。变形变形(bin xng)鲕鲕变形鲕：同生期水底部水流(shuli)冲刷或拖曳变形而成第24页/共84页第二十五页，共85页。第25页/共84页第二十六页，共85页。单晶鲕、多晶鲕单晶鲕、多晶鲕 单晶鲕、多晶鲕 重结晶作用导致核心和同心(tngxn)层消失 早期淋滤，后期被结晶充填，保留了鲕的外膜第26页/共84页第二十七页，共85页。鲕内溶孔鲕内溶孔负鲕（空心鲕）鲕粒内溶蚀孔隙核心或同心层大部(d b)或全部被溶蚀，只剩外壳层第27页/共84页第

14、二十八页，共85页。藻 鲕第28页/共84页第二十九页，共85页。第29页/共84页第三十页，共85页。n较大的藻粘结颗粒（包括藻团块）或藻粘结格架被破碎和磨蚀而成的藻颗粒，形态似砾屑或砂屑。3、藻粒、藻粒第30页/共84页第三十一页，共85页。藻灰结核藻灰结核(jih)(jih)藻团块藻团块3、藻粒、藻粒第31页/共84页第三十二页，共85页。藻凝块灰岩，寒武系，山东藻凝块灰岩，寒武系，山东(shn dn)沂水马站沂水马站第32页/共84页第三十三页，共85页。4、球粒与粪球粒、球粒与粪球粒第33页/共84页第三十四页，共85页。5、变形、变形(bin xng)粒粒 先期形成的颗粒在成岩后生

15、作用阶段，在压溶作用先期形成的颗粒在成岩后生作用阶段，在压溶作用或其它力学作用的影响或其它力学作用的影响(yngxing)下发生变形。下发生变形。 变形程度弱时，可看出它们与原始颗粒之间的关系变形程度弱时，可看出它们与原始颗粒之间的关系，可以原颗粒命名，如变形内碎屑、变形鲕粒等；，可以原颗粒命名，如变形内碎屑、变形鲕粒等； 变形程度强时，看不出它们与原始颗粒的关系，笼变形程度强时，看不出它们与原始颗粒的关系，笼统叫统叫“变形颗粒变形颗粒”或或“异形粒异形粒”。 6、团块、团块 形状不规则，不具什么特殊内部结构的复合颗粒形状不规则，不具什么特殊内部结构的复合颗粒 由于概念模糊，已经很少用此术语由

16、于概念模糊，已经很少用此术语变形(bin xng)鲕粒第34页/共84页第三十五页，共85页。第35页/共84页第三十六页，共85页。二、二、泥泥颗粒颗粒泥泥胶结物胶结物第36页/共84页第三十七页，共85页。n第一世代：栉壳、马牙状第一世代：栉壳、马牙状n第二世代：嵌晶粒状第二世代：嵌晶粒状三、胶结三、胶结(jioji)物物第37页/共84页第三十八页，共85页。第38页/共84页第三十九页，共85页。栉壳状结构栉壳状结构(jigu)（世（世代型）代型）晶粒结构晶粒结构(jigu)（重结晶的（重结晶的产物）产物）第39页/共84页第四十页，共85页。各英文名为原分类使用的名称各英文名为原分类

17、使用的名称“基质支撑基质支撑”之下两种岩石之间的颗粒含量界线在原分类中是之下两种岩石之间的颗粒含量界线在原分类中是10%10%“沉积组分被粘结沉积组分被粘结”中的生物骨架灰岩（中的生物骨架灰岩（FramestoneFramestone）、粘结灰岩（）、粘结灰岩（BindstoneBindstone）和障积）和障积灰岩（灰岩（BafflestoneBafflestone）按）按Embry and KlovanEmbry and Klovan（19711971）增补，其中）增补，其中(qzhng)(qzhng)的粘结灰岩包括的粘结灰岩包括叠层石灰岩（叠层石灰岩（Stromatolitic lime

18、stoneStromatolitic limestone），但最好将有叠层构造的粘结灰岩独立出来称叠层），但最好将有叠层构造的粘结灰岩独立出来称叠层石灰岩。石灰岩。三、碳酸盐岩分类三、碳酸盐岩分类(fn li)第40页/共84页第四十一页，共85页。第41页/共84页第四十二页，共85页。第42页/共84页第四十三页，共85页。第43页/共84页第四十四页，共85页。第44页/共84页第四十五页，共85页。第45页/共84页第四十六页，共85页。四、碳酸盐沉积相模式四、碳酸盐沉积相模式 碳酸盐沉积受生物、水文碳酸盐沉积受生物、水文和自然地理等多种条件的控制，和自然地理等多种条件的控制，沉积作用

19、因素复杂，给建立碳酸沉积作用因素复杂，给建立碳酸盐沉积相带模式带来困难。碳酸盐沉积相带模式带来困难。碳酸盐岩沉积相和沉积环境的理想序盐岩沉积相和沉积环境的理想序列，至今似乎还没有一个列，至今似乎还没有一个(y )完整无缺的模式。目前关于海洋完整无缺的模式。目前关于海洋碳酸盐岩沉积相模式较多。碳酸盐岩沉积相模式较多。第46页/共84页第四十七页，共85页。1、按能量带划分的模式、按能量带划分的模式Shaw 1964年年 把浅海碳把浅海碳酸盐沉积区划分为陆表海和酸盐沉积区划分为陆表海和陆缘海两种类型，首次论述陆缘海两种类型，首次论述了陆表海的水能量特征，提了陆表海的水能量特征，提出陆表海碳酸盐沉积

20、分异主出陆表海碳酸盐沉积分异主要要(zhyo)取决于海水的能取决于海水的能量；陆表海内波浪、海流以量；陆表海内波浪、海流以及潮汐作用是控制碳酸盐分及潮汐作用是控制碳酸盐分带主要带主要(zhyo)因素。因素。第47页/共84页第四十八页，共85页。第48页/共84页第四十九页，共85页。 Irwin 1965年根据Shaw的理论，进一步提出了陆表海沉积模式和能量带的理想序列，把按照能量没有或仅有很少陆源物质输入的陆表海（清水盆地(pnd)）从海岸到广海方向划分为X、Y、Z三个带。第49页/共84页第五十页，共85页。第50页/共84页第五十一页，共85页。 X带： 低能带，相当于潮下带，广海浪基

21、面以下，宽约数百公里。该带很少受到扰动，只有海流才能作用于海底。沉积物主要是从高能带（Y）带来细粒碎屑物质，沉积形成粉屑灰泥沉积。 X带氧的供应相对不足，使底栖生物和藻的生长受到限制。该带水体较深，水温偏低，不利于灰泥形成，一般(ybn)沉积速率较慢，沉积物厚度较薄。沉积物一般(ybn)呈暗色，发育典型的水平层理。第51页/共84页第五十二页，共85页。 Y带：高能带，相当于潮间带，宽约数十公里，波浪和潮汐作用都十分活跃，阳光充足，氧气充分，底栖生物及藻类大量繁盛。该带养料极为丰富，有利于各种底栖生物，包括造礁生物的大量繁盛，常形成生物礁或生物滩。 向滨岸一侧，由于水动力较强形成各种较粗的碳酸

22、盐异化颗粒，如鲕粒、生物碎屑和内碎屑等。粒屑主要由砂砾级粗碎屑组成(z chn)，泥质很少。粗颗粒大都被磨蚀分选，原始孔隙度高，多为亮晶胶结物所充填。由于生物碎屑或鲕粒受到波浪和水流的牵引、簸选，往往形成具交错层的、分选良好的颗粒灰岩。第52页/共84页第五十三页，共85页。 Z带：低能带，相当于潮上带，宽度可达数百公里，该带海水较浅，不超过(chogu)几米，海水循环不畅，主要受潮汐的影响，波浪的作用已经很小，只有风暴才能引起局部的波浪作用。 Z带海底坡度很小，或近于平坦，因而水浅而分布广泛。在靠近滨岸地带，如气候干燥，水流停滞，可使海水蒸发，盐度不断增高，形成白云岩、硬石膏、石膏以及各类盐

23、类沉积物。 此带的碳酸盐沉积物主要是低能的灰泥。其中一部分是从高能带中搬运而来的，另一部分是以物理化学方式从海水中直接沉淀下来的。所形成的岩石主要是泥晶灰岩或纹层状灰岩及白云岩。第53页/共84页第五十四页，共85页。 Z 带内形成的沉积岩中普遍(pbin)富含球状颗粒，常见干裂、中沟、鸟眼构造、扁平砾石、蠕虫钻孔及生物垂直潜穴等沉积构造，具此区别于X带的碳酸盐沉积。 由于Z带海水较浅，循环又受局限，盐度和温度变化都比较大，因此生物群极不发育，数量也极为稀少，仅见兰绿藻、介形虫、腹足类等少量生物化石。第54页/共84页第五十五页，共85页。 Laport (1967, 1969) 继承并进一步

24、修改了Shaw 和Irwin 所建立的模式，认为潮汐作用在海水动力能量分带上起重要作用。他发现由于潮汐面频繁变动经常引起能量带的复杂迁移和变换，因而形成(xngchng)各相带的变替和穿插。因此把碳酸盐的能量相带与潮汐分带结合起来，划分出四个相带。第55页/共84页第五十六页，共85页。第56页/共84页第五十七页，共85页。 A潮上及潮间带：相当于Irwin的Z带；B浅的潮下带：位于(wiy)波基面以上，相当于Irwin的Y带；C无陆源沉积的潮下带：位于(wiy)波基面以上，无细粒陆源碎屑物（主要指粘土），相当于Irwin的X带的上部；D 有陆源沉积的潮下带：位于(wiy)波基面之下，有陆源

25、粘土沉积物，相当于Irwin的X带的下部。第57页/共84页第五十八页，共85页。 实际上，Laport 对Irwin能量(nngling)相带，特别是潮下带进行了详细划分。将潮下带划分为三个相带：分别相当于Y带、X2、X1带。第58页/共84页第五十九页，共85页。2、威尔逊沉积相模式、威尔逊沉积相模式威尔逊（威尔逊（Wilson，1975）综合）综合了古代及现代碳酸盐的大量沉积模式了古代及现代碳酸盐的大量沉积模式，吸收了按能量划分碳酸盐相带的优，吸收了按能量划分碳酸盐相带的优点点(yudin)，根据海底地形、潮汐，根据海底地形、潮汐、波浪、氧化界面、盐度、水深、海、波浪、氧化界面、盐度、水

26、深、海水循环、气候条件等因素建立了综合水循环、气候条件等因素建立了综合的碳酸盐沉积的标准相带模式。把海的碳酸盐沉积的标准相带模式。把海洋碳酸盐划分为三大相区和九个标准洋碳酸盐划分为三大相区和九个标准相带，还提出九个标准相带的相带，还提出九个标准相带的24种微种微相类型相类型 。第59页/共84页第六十页，共85页。 威尔逊威尔逊(1969(1969，1975)1975)综合了古代及现代碳酸盐岩的大量综合了古代及现代碳酸盐岩的大量(dling)(dling)沉积模式，按照沉积环境的潮汐、波浪、氧化界沉积模式，按照沉积环境的潮汐、波浪、氧化界面、盐度、水深及水循环等因素的控制，建立了综合的碳酸面、

27、盐度、水深及水循环等因素的控制，建立了综合的碳酸盐沉积模式，划分出盐沉积模式，划分出3 3个相区、九个标准相带、个相区、九个标准相带、2424个微相。个微相。1 1，2 2，3 3相带相当于相带相当于X X带，带，4 4，5 5，6 6相带相当于相带相当于Y Y带，带，7 7，8 8，9 9相相带相当于带相当于Z Z带。带。盆地相区盆地相区盆缘相区盆缘相区台地相区台地相区第60页/共84页第六十一页，共85页。第61页/共84页第六十二页，共85页。n局限台地相局限台地相n蒸发台地相蒸发台地相第62页/共84页第六十三页，共85页。第63页/共84页第六十四页，共85页。第64页/共84页第六十五页，共85页。