碳酸盐沉积相模式.pdf

长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University第二节 碳酸盐沉积相模式第二节 碳酸盐沉积相模式一、陆表海与陆缘海Shaw（1964）首先把碳酸盐的主要沉积场所浅海划分为陆表海和陆缘海两种类型。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University1.陆表海（epeiric sea）陆表海是位于大陆内部和陆棚内部的、低坡度的、范围广阔的、很浅的浅海，又称内陆海（epicontinental sea）、陆 内 海（inland sea）、大陆海（continental sea）。?低坡度：海底坡度1ft/mile（0.030.15m/km）?范围广阔：延伸可达几百几千英里。?很浅的：水深一般只有几十米，一般不超过200m。注：1ft=0.3048m，1mile=1609.344m长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University2.陆缘海（Pericontinental sea）陆缘海位于大陆边缘或陆棚边缘的、坡度较大的、范围较小的、深度较大的浅海。?坡 度 较 大：海 底 坡 度 为 210ft/mile（0.63m/km）。?范 围 较 小：宽 度 一 般 为 100300mile（160480km）。?深度较大：水深可达200350m。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University现在的浅海大多是陆缘海，如黄海、东海、南海，但地质历史中沉积碳酸盐岩的浅海大多是陆表海，缺少现成的陆表海模式。我们正生活在一个海平面很低的地质时代中。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University肖（Shaw，1964）第 一次 精 辟 地 论述 了 陆 表 海的 水 体 能 量特 征，并 且对 陆 表 海 沉积 物 的 分 布进 行 了 相 应的划分。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University二、陆表海清水沉积作用及其能量带欧文（Irwin，1965）继承了Shaw的陆表海的水能量及沉积相的观点，提出了陆表海清水沉积作用的概念及相带模式。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。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze UniversityIrwin根据陆表海水动力条件，主要是潮汐和波浪作用的能量，划分出三个能量带：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）长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University1.X带（低能带）?位于浪基面之下，一般来说海底很少受到扰动，只有在特殊情况下才有海流的干扰。?此带宽约几百英里。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University?沉积物主要是来自Y带（高能带）的细粒物质，主要为灰泥。?生物：处于光合作用下限，底栖生物和藻类都不发育；浮游生物、自游生物和来自高能带的大量有机物质都可以在这里堆积下来。?沉积构造：水平层理发育。?颜色：安静缺氧，沉积物多呈暗色。?沉积厚度：沉积物厚度一般不大。?该带岩石是有利的生油岩。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University2.Y带（高能带）?从波浪开始冲击海底的地点开始，向滨岸方向延伸，直到波浪和潮汐的能量大部分被消耗掉为止。?此带宽约几十英里。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University?沉积特征：此带波浪及潮汐十分活跃，水浅、阳光充足、氧气充分，底栖生物和藻类大量繁殖。向海一侧，从深水上升带来的养料尤其丰富，各种生物大量发育，往往形成生物礁。向岸一侧，见各种较粗的颗粒堆积，形成生物屑灰岩、鲕粒灰岩、内碎屑灰岩。分选和磨蚀良好，灰泥含量少，具交错层理。?此带的碳酸盐岩是良好的油气储集岩。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University3.Z带（低能带）?位于Y带的向岸方向，直到滨岸为止。?水很浅，波浪和潮汐作用都很弱，水循环也很弱。?宽度较大，可达几百英里宽。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University?海底坡度很小，或近于平坦。?靠近滨岸的地带，如因气候炎热干燥，水流停滞，可形成白云石以及各类盐类矿物的沉积。?此带形成的岩石主要是泥晶石灰岩、泥晶白云岩以及蒸发岩。?化石少见，但叠层藻席相当发育。?沉积构造：干裂、冲沟、鸟眼、生物钻孔等。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University陆表海碳酸盐沉积的其他特征：由于陆表海平坦宽阔，水浅，因此微弱的地壳升降运动或冰川的消长都会使海平面产生显著变化，这样就产生了大范围的潮坪沉积。陆表海碳酸盐沉积的旋回性发育。地质历史中的碳酸盐岩，绝大部分是陆表海清水沉积作用的产物，具有普遍意义。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University三、潮汐作用相带模式1.拉波特的模式Laporate（1967）研究纽约州下泥盆统曼留斯组的碳酸盐岩后，认为该组是在一个非常接近海平面的环境中形成的，并根据该组岩性及古生物特征，以潮汐作用带为主要标志，划分出了潮上带、潮间带和潮下带等3个相带。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University（1）潮上带岩石类型：主要是泥粉晶白云岩、白云质泥质石灰岩、球粒泥晶石灰岩等。沉积构造：纹理、藻纹层、干裂、鸟眼构造生物化石：少见。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University（2）潮间带岩石类型：主要为薄层不含化石的球粒泥晶灰岩；内碎屑、鲕粒、叠层石及藻灰结核常见。沉积构造：冲刷、干裂。生物化石：种类较单调，数量丰富，多杂乱堆积。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University（3）潮下带岩石类型：主要是厚层至块状球粒泥晶石灰岩、含各种生物屑的石灰岩及富含层孔虫格架的礁石灰岩。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University1969年，Laporate又把他的模式进行了修改，主要把潮下带进一步划分为上下两部分。潮下带上部：位于浪底之上，为高能环境，为礁和滩的发育地带。潮下带下部：位于浪底之下，为低能环境，为泥晶石灰岩生成环境。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze UniversityLaporate模式Irwin模式潮上带、潮间带Z带潮下带上部Y带潮下带下部X带长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University2.杨等的模式杨等（Young et al.，1972）根据阿肯色州奥陶系碳酸盐岩的岩性及古生物特征，拟定了一个以潮汐作用带为形式的相带模式，划分出潮上带、潮间带、局限潮下带和开阔潮下带。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University（1）潮上带岩石类型：白云岩、白云质泥晶石灰岩、球粒泥晶石灰岩。沉积构造：干裂、鸟眼构造。生物化石：化石少见，有藻席。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University（2）潮间带潮间带上部：类似潮上带，藻席发育。潮间带下部：内碎屑灰岩、生物碎屑灰岩，有柱状叠层石。生物化石：化石较多，虫孔也较常见。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University（3）局限潮下带沉积环境：水体受限制，较低能环境。岩石类型：内碎屑生物屑灰岩，灰泥充填，亮晶少。生物化石：多见，较浅处可形成生物丘。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University（4）开阔潮下带沉积环境：波浪潮汐作用较强，高能。岩石类型：内碎屑石灰岩或生物屑石灰岩，亮晶胶结。沉积构造：可出现低角度斜层理。生物化石：生物化石丰富。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University三种模式的对比Laporate模式Irwin模式Young et al.模式潮上带、潮间带Z带Y带X带潮上带、潮间带、局限潮下带潮下带上部开阔潮下带潮下带下部长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University四、混积型沉积相模式阿姆斯特朗（Armstrong，1974）对北美阿拉斯加北极地区的石炭系两种不同的沉积组合进行系统研究后，拟定了两个沉积模式，其中之一就是碎屑岩碳酸盐岩沉积模式，该模式代表一个海进组合。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze UniversityArmstrong的碎屑岩碳酸盐岩沉积模式相带陆相滨海的咸水淡水沼泽沉积近岸相带陆源碎屑沉积为主远岸相带以含海绵骨针的泥岩为主向岸相带含粪球粒颗粒灰泥岩及泥质颗粒岩向海相带含棘皮类及苔藓类的泥质颗粒岩及颗粒质泥岩浅滩相主要为鲕粒及生物碎屑的颗粒岩，具交错层理开阔台地相局限台地相长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University五、综合相模式1.Armstrong的碳酸盐岩沉积模式碳酸盐岩沉积模式（Armstrong拟定的第二个沉积模式）长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University停滞缺氧盆地停滞缺氧盆地Irwin的X带Irwin的X带潮汐陆棚潮汐陆棚斜坡脚斜坡脚前斜坡前斜坡开阔海陆棚开阔海陆棚浅滩水浅滩水开阔台地开阔台地局限台地局限台地潮间潮上带潮间潮上带Irwin的Y带Irwin的Y带Irwin的Z带Irwin的Z带长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University2.威尔逊（Wilson，1975）的模式Wilson模式与Armstrong的相似，划分9个相带。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze UniversityWilson模式与Irwin模式比较?盆地深水盆地?开阔陆棚?碳酸盐斜坡脚较深水的碳酸盐陆棚?前斜坡?生物（生态）礁?台地边缘砂高能环境相当Irwin Y带礁灰岩、生屑灰岩、鲕粒灰岩、内碎屑灰岩?开阔台地?局限台地?台地蒸发岩近岸低能带或潮坪地带相当Irwin Z带泥晶石灰岩、白云质灰岩、白云岩、蒸发岩等远海低能带相当Irwin X带暗色泥晶灰岩和页岩为主长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze UniversityWilson的 九 个 相带 中 还 提出 了 24 个微 相，从而 使 应 用这 一 模 式提 供 了 方便。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University3.塔克（Tucker，1981）的模式Tucker将主要碳酸盐相与七种主要环境联系起来：?潮上潮间坪；?泻湖及局限海湾；?潮间潮下浅滩；?开阔陆棚及台地；?礁及碳酸盐岩隆；?礁前塌砾及泥丘；?远洋碳酸盐泥及浊积盆地。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University潮上潮间坪潮上潮间坪泻湖及局限海湾泻湖及局限海湾潮间潮下浅滩潮间潮下浅滩开阔陆棚及台地开阔陆棚及台地礁及碳酸盐岩隆礁及碳酸盐岩隆碳酸盐台地陆表海碳酸盐台地陆表海礁前塌砾及泥丘礁前塌砾及泥丘远洋碳酸盐泥及浊积盆地远洋碳酸盐泥及浊积盆地盆地较深水斜坡区盆地较深水斜坡区Tucker模式将开阔陆棚与台地放在一起，碳酸盐台地中将泻湖（局限台地）与潮坪分开，开阔台地内分出浅水碳酸盐砂滩，局部出现斑（点）礁及泥丘。比较切合陆表海碳盐沉积模式。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University六、深水碳酸盐沉积相模式前述诸模式基本上都是浅水海洋的甚至滨海的碳酸盐相的模式，只有少数模式涉及到了深水相，但较笼统。随着深水碳酸盐岩研究不断深入，逐渐总结 出 一 些 深 水 碳 酸 盐 相 的 模 式，如 多 特（Dott，1963）的海下重力流沉积类型、麦克尔里斯和詹姆斯（Mcllreath and James，1979）的四种不同的陆棚边缘的深水海洋沉积模式。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University七、我国的碳酸盐沉积相模式我国对碳酸盐沉积相研究主要是20世纪70年代末和80年代初大量借鉴国外沉积模式来进行研究的。国外的碳酸盐沉积模式在我国已被广泛采用，尤其是Wilson的模式，但在使用过程中也还存在一些问题。我国广大沉积学工作者在实践中提出了许多模式，补充和修改了威尔逊模式不足之处，最具代表性的是关士聪等提出的模式。长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University广西泥盆纪主要沉积相模式示意图长江大学地球科学学院School of Geoscience,Yangtze University本节要点：本节要点：?陆表海与陆缘海的概念（重点）陆表海与陆缘海的概念（重点）?欧文的碳酸岩盐沉积模式（重点）欧文的碳酸岩盐沉积模式（重点）?拉波特的碳酸岩盐沉积模式拉波特的碳酸岩盐沉积模式?杨的碳酸岩盐沉积模式杨的碳酸岩盐沉积模式?威尔逊的碳酸盐岩综合沉积模式（重点）威尔逊的碳酸盐岩综合沉积模式（重点）