地质学基础(第六章沉积相2)

1、一、现代碳酸盐沉积环境： 海洋环境（主要的） 非海洋环境（次要的，如湖泊碳酸钙沉积、土壤中钙结石、钙质泉华、洞穴碳酸钙）。 现代浅水碳酸盐主要发育在： 南、北纬30。之间，如加勒比海大巴哈马滩、波斯湾、孟加拉湾、我国南海及印尼巽(xun)他陆棚等地。, 第八节 碳酸盐岩沉积相, 第八节 碳酸盐岩沉积相,（一）、滨岸浅水碳酸盐沉积 1、无障壁的海岸碳酸盐沉积 广海无障壁型碳酸盐沉积的海岸在自然界较少出现，因为在广海条件下，水的流通性好，水中碳酸盐不易达到饱和。如我国海南岛沿岸现代碳酸盐沉积。 沉积相当于前滨带的潮间带，最明显的是由碳酸盐型海滩岩组成的滩脊。 海滩岩是指海滩沉积物在潮间带条件下早期

2、胶结成岩的岩石，主要由各种钙质生物碎屑组成。 这种滩脊是海滩沉积物中大量的海生动物壳，由于波浪和潮水的作用，而堆积成延长方向平行海岸的“壳积线”。 由于南海的海水温度、含盐度、透明度等有利于珊瑚的生长，而在滨岸带大量繁生了珊瑚礁，当它们被波浪等营力打碎后，即成为碳酸盐的碎屑沉积物，因而造成了南海的碳酸盐质的礁屑平台。, 第八节 碳酸盐岩沉积相,2、有障壁的海岸碳酸盐沉积 如：波斯湾南岸的特鲁西尔海岸 波斯湾特鲁西尔是一个现代碳酸盐沉积的广阔区域。当地气候极端干旱，因蒸发作用强，故含盐度很高。风和潮汐是主要动力，潮差达2m，受强烈的西北风控制。 海湾南岸（阿布扎比）是一个广阔的向北微倾斜的碳酸盐

3、大陆架，延伸到3040m水深，有许多小砂滩和岛屿，组成广阔的泻湖和小湾的障壁。礁和鲕粒坝正在形成。礁位于岛屿的迎风一侧，而鲕粒则在潮汐水道口处形成潮汐三角洲。在泻湖一侧主要沉积了球粒状灰质砂，而在泻湖内部则是含文石的灰泥。 沿着大陆海岸是广阔的潮上盐坪地区，盐水的地下水面非常接近于地表，并周期性地被风暴所带来的海水和来自陆地的径流所冲溢。成岩变化可引起蒸发矿物(如石膏，硬石膏和石盐)的沉淀作用以及准同生的白云石化作用。, 第八节 碳酸盐岩沉积相,（二）、浅海陆棚碳酸盐沉积 如：加勒比海中的大巴哈马滩 位于拉丁美洲北部，南北长约700km，东西宽约300km。东临大西洋，北和西北以佛罗里达海峡与

4、美国相邻，南与古巴隔海相望。这个滩是广阔而极浅的滨外陆棚海，由于面积大、水浅以及存在许多滩脊，滩上的水体不易和大洋水进行通畅的循环，滩上主要受潮汐流的作用，而安德罗斯岛边缘主要受风控制。盐度以安德罗斯岛西侧最高，可达4.5。 在安德罗斯岛的东侧（即迎风侧），发育珊瑚礁。 在礁后与安德罗斯岛之间，是一个狭长的礁后泻湖地带，湖底的沉积物以生物碎屑和粪球粒为主。 安德罗斯岛西侧：是一个广阔的潮汐坪，宽约316km，潮上地带的碳酸钙沉积物。 在此潮汐坪以西，即大巴哈马滩的广大内部地区：一个广阔的浅水局限海或浅水泻湖，其面积可达10000km2，水动力条件很弱，沉积物主要是灰泥(针状文石泥)和球粒，砂级

5、的颗粒较少。 在泻湖区以西，即大巴哈马滩西部边缘：水体运动主要受潮汐控制。碳酸钙围绕潮汐水道中经常被扰动起来的质点发生沉淀，从而形成鲕粒。 再向外，很快进入深海，不能生成礁，因为来自广阔浅泻湖地区的退潮水，带来了高盐度和低氧的水，这种水是不利于造礁珊瑚生长的。 由西向东：深海-生物颗粒、鲕粒-灰泥和球粒-碳酸钙沉积-珊瑚礁, 第八节 碳酸盐岩沉积相,（三）、深水碳酸盐沉积 平均水深大于200m的沉积环境，对碳酸盐来说，统称为深水环境，实际上指半深海及深海环境。 半深海与浅海的界线一般从外陆棚进入到大陆坡的转折处算起，各个海域有所不同，在-130m到-350m之间，平均深度为-200m。半深海的

6、下限为-2000-3000m。 在深海海底有各种成分的软泥，其中主要是钙质软泥、硅质软泥和红色粘土。现代深海底的三分之一以上的地区，都覆盖着含有30以上的碳酸钙软泥。 最常见的深海碳酸盐沉积物是浮游有孔虫软泥、颗石软泥和翼足类软泥。, 第八节 碳酸盐岩沉积相,（四）、非海洋碳酸盐沉积 非海洋环境碳酸钙沉积的类型很多，如湖泊碳酸钙沉积，土壤中的钙结岩、钙质砂丘、钙质泉华、洞穴碳酸钙沉积等。其中只有湖泊碳酸钙沉积最有意义。 湖泊碳酸钙可以规模较小，是局部性的，但也可以规模很大，具区域性的。湖泊成因的碳酸钙沉积物和石灰岩与浅水海洋环境生成的碳酸钙沉积物和石灰岩非常相似，可以具有类似浅水海洋环境中生成

7、的各种颗粒，如内碎屑、各种鲕粒、藻粒、生物颗粒等。 现代的死海(位于西亚巴基斯坦)，是世界上盐度最高的湖泊之一。现在正在沉积低镁方解石、文石、以及石膏等碳酸盐和硫酸盐矿物。 我国青海湖是一个以碎屑沉积为主的微咸水湖泊。在半深湖至深湖沉积区，主要是泥质和钙质淤泥，它们占了湖底面积的60。, 第八节 碳酸盐岩沉积相,（五）、现代碳酸盐沉积规律 1、现代碳酸盐沉积物主要是海洋环境的。在非海洋环境的碳酸盐中，只有湖泊碳酸盐比较重要。 2、现代的海洋碳酸盐，主要发育在温暖清洁的浅水环境中。所谓“温暖”是指热带、亚热带和温带，主要指南北纬40。间的地区。所谓“清洁”，是指没有或很少有来自陆地的，含有大量陆

8、源物质的、混浊的河流水的注入。所谓“浅水”，主要是指浅于20m的海洋环境，因为在这一环境中，产生碳酸盐的各种生物最为繁茂，同时对无机碳酸盐沉淀作用的进行也最有利。 3、在现代碳酸盐沉积中，生物作用(直接的生物堆积和间接的生物化学作用)是很重要的。据研究发现，有很多微晶或泥晶碳酸盐岩，主要是由微体或超微体浮游生物堆积而成。 4、沉积环境的水动力条件，对各种碳酸盐组分的生成和分布，起着重要的控制作用。如鲕粒的形成，碳酸盐颗粒的粒度、分选和磨圆度以及灰泥等物质的被簸选，都与沉积环境的水动力条件有关。, 第八节 碳酸盐岩沉积相,二、海洋碳酸盐沉积相模式,1、欧文的相模式 按照海水能量划分，提出的陆表海

9、清水沉积作用概念及相带模式。 清水沉积作用：是指在没有或很少有陆源物质流入的陆表海环境中的碳酸盐沉积作用。 陆表海（内陆海、陆内海、大陆海）：是位于大陆内部或陆棚内部的、低坡度的、范围广阔的、很浅的(水深一般只有几十米或更浅)浅海。这种海主要受潮汐作用，波浪作用不明显。在地质历史中，沉积碳酸盐的海大多是陆表海。,相带划分： 陆表海由于坡度缓、水浅、在相当大的范围内海水的循环受到限制，在海底的不同部位水动力条件不同，因而使沉积作用及沉积物均有差异。由海向陆，依能量的强弱，可划分出三个能量带，即： 远离海岸的X带(低能带) 稍近海岸的Y带(高能带) 靠近海岸的Z带(低能带), 第八节 碳酸盐岩沉积

10、相, 第八节 碳酸盐岩沉积相,相带特征： X带(低能带)： 1）低能量的环境：位于开阔海的波浪作用基准面以下，波浪作用达不到海底，只有在特殊情况下才有海流的干扰。 2）宽约几百英里。 3）沉积物主要来自Y带的细粒物质灰泥。 4）底栖生物和藻类都不发育：由于此带海水深，温度较低，不透光、氧的供应也受到限制。但是来自高能带的大量有机质及各种浮游生物和自游生物，可以在这里堆积下来。 5）沉积物多呈暗色，为一有利于生油的环境。如果有风暴浪或海流的干扰，这里也可以有生物群繁殖，也可以有较粗的生物碎屑堆积。, 第八节 碳酸盐岩沉积相,Y带(高能带)： 1）位于X带和Z带之间，从波浪开始冲击海底的地点起，向

11、海岸方向延伸，直到波浪及潮汐的能量大部被消耗掉的地点为止。 2）宽度较小，一般约几十英里宽，为一高能量地带。 3）向海一侧，由于营养物质及氧均较充分、各种生物(包括造礁生物)发育，常形成生物礁或生物滩； 4）向陆方向一侧，是各种较粗的异化颗粒(如鲕粒、生物碎屑、内碎屑等)堆积的有利场所。 5）由于这里的水动力条件强，经过簸选较细的灰泥物质被冲走，较粗的颗粒留下，因此沉积物的原始粒间孔隙都很高，所以在此带形成的碳酸盐岩，不论是生物礁还是各种颗粒石灰岩，都是良好的油气储集岩。, 第八节 碳酸盐岩沉积相,Z带(低能带)： 1）位于Y带的向岸方向，直到滨岸为止。 2）水很浅，一般都不超过几英尺。海底坡

12、度很小，波浪及潮汐作用很弱，其能量大部被海底的摩擦力消耗掉，水循环也很弱。 3）近岸低能带的海底除具变化多样的微地貌(如湖泊、泻湖、砂堤、海滩脊等)外，一般均近于平坦。 4）沉积物受微地貌和气候影响甚剧，气候直接影响岩性。如在干旱条件下以蒸发作用为主，海水的盐度就会不断地提高，可以形成白云质和各种盐类矿物的沉积。在潮湿和海水淡化情况下，可形成藻碳酸盐泥。所有这些沉积物均具有岩性致密、有机质含量较低，孔隙度差等特点，因而可作为良好的盖层，但富藻的沉积物有利于生油。, 第八节 碳酸盐岩沉积相,2、杨（Young）的相模式（P193） 根据潮汐作用带划分相带模式，划分出潮上、潮间和潮下（局限潮下带和

13、开阔潮下带）：,相带特征： 潮上带 1）在平均高潮面以上向岸延伸的广阔潮坪上形成的。主要由白云岩、白云质泥晶石灰岩、球粒泥晶石灰岩组成，还含少量膏盐矿物和少量陆源碎屑。 2）潮坪上无水时，藻类可在潮湿的底质上大量繁殖，而在高潮或风暴时，沉积物就沉积在有藻席覆盖的潮坪上，因而纹层状层理发育。 3）坪台上干燥时，沉积物表面泥裂发育。泥裂带以下的沉积物，由于干燥、脱气以及内部收缩，形成鸟眼构造。泥裂后的碎片可进一步遭受磨蚀而形成内碎屑和球粒。缺乏海相化石，以风浪带来的介壳或珊瑚碎屑和蓝绿藻席为主，有介形虫、腹足类和粪粒等，也有少量垂直的虫孔。, 第八节 碳酸盐岩沉积相, 第八节 碳酸盐岩沉积相,潮间

14、带 1）位于平均高潮面和平均低潮面之间的潮汐平台上。潮间带的上部是较长期出露水面的，其主要构造特征与潮上带相似；潮间带的下部则经常被海水淹没，并遭受潮汐水流的冲刷，沉积物的再改造要比潮间带上部普遍得多。据此，潮间带可划分为上潮间带和下潮间带。 2）上潮间带位于平均海平面和平均高潮面之间。岩石类型以泥灰岩、薄层灰岩、泥质白云岩等为主。中薄层状。层纹状叠层石发育，化石单调、但数量丰富，富异地生物碎屑，具泥裂、垂直或弯曲的虫孔和鸟眼构造。 3）下潮间带位于平均低潮面和平均海水面之间。岩石类型以内碎屑灰岩、生物碎屑灰岩和藻灰岩为主。还有由泥裂碎片形成的砾屑灰岩，有时尚见鲕粒。薄层、中层层理和交错层理及

15、少量水平虫孔是下潮间带最常见的构造类型，抗浪性强的藻头、核形石很丰富。可见局部冲刷和沟槽。, 第八节 碳酸盐岩沉积相,潮下带：位于平均低潮面之下，浪基面之上的浅水地带。 由于水流和波浪不停地作用于海底沉积物，通常属于高能带。 如海底地形发生局部变异，如出现砂坝、生物礁等，则会使向陆一侧的海水运动受到阻碍，形成相对低能区，向海一侧为高能区，二者沉积特征局限性也相应发生变化。在这种情况下，潮下带可进一步划分为局限潮下带和开阔潮下带。 局限潮下带：也称闭塞潮下带或潮下低能带。通常是指潮间带之下，开阔潮下带的后方向陆一侧。由于水下障壁作用，波浪和水流的能量将逐渐地被海底消耗，波浪的振幅相应变小，水流减

16、弱，海底沉积物所受介质的搅动和簸选作用变小，所以此带为低能环境。在这种情况下，此带所形成岩石类型主要以含灰泥或灰泥质生物灰岩或含灰泥的内碎屑灰岩、球粒灰泥石灰岩为主，生物化石也很丰富多样，而且有时也可形成生物礁。 开阔潮下带：又称潮下高能带。位于局限潮下带外侧，波基面之上，为高能环境，与广海相连。因波浪和潮汐对此带沉积物的搅动相当强烈，簸选作用也能充分进行。并且因富含养料而导致生物的大量繁殖。因此岩石类型主要为亮晶颗粒石灰岩，如生物或生物碎屑石灰岩、内碎屑石灰岩、鲕粒石灰岩。岩层中可见交错层理、波痕、冲刷沟槽、潮汐水道等构造。生物繁多，虫孔发育，由于生物扰动作用较为剧烈，将层理破坏，故岩层多呈

17、厚层块状。, 第八节 碳酸盐岩沉积相,3、威尔逊（Wilson）相模式,按地理分布，把碳酸盐沉积划分为三个大沉积区九个相带：,1）盆地相 2）开阔陆棚相 3）碳酸盐斜坡脚(盆地边缘)相； 4）前缘斜坡相（前斜坡） 5）生物（生态）礁相 6）台地边缘浅滩相 7）开阔台地相 8）局限台地相 9）台地蒸发相, 第八节 碳酸盐岩沉积相,3、威尔逊（Wilson）相模式,与其它相模式进行对比：, 第八节 碳酸盐岩沉积相,盆地沉积区：包括l、2、3相带 沉积底面均位于浪底以下，水体能量小或呈静海状态，为典型的低能带。 沉积物以暗色细粒泥晶石灰岩和页岩为主，分布面积广，横向变化稳定，剖面上宽度可达几至数百英里。 盆地沉积区与欧文的远岸低能带和杨等的开阔海或深海带相当，是主要的生油区。 台地边缘沉积区：包括4、5、6相带 沉积底面位于浪底之上，水体能量大，波浪作用强烈，属高能带。 岩性以生物礁灰岩、生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩、内碎屑灰岩为主。 岩性横向变化迅速，剖面上宽度较窄，一般只12英里或稍宽。 此区与欧文的高能带和杨等的潮下高能