1.碳酸盐岩台地沉积模式.ppt

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1、1,碳酸盐岩台地沉积模式 主讲 ： 郑荣才 教授 成都理工大学沉积地质研究院 2010.10.18,2,1.1 按深度划分的现代海洋碳酸盐岩沉积环境,1 现代碳酸盐岩沉积环境,1.2 现代碳酸盐岩沉积作用和分布 1.赤道两侧的南、北纬30的范围内 2.洁净的浅海水域 3.动荡弱动荡的沉积环境 4.生物和生物化学作用的产物 5.文石、高镁方解石和低镁方解石,1.3 现代海洋浅水碳酸盐沉积物的分布,5,1.4 现代碳酸盐沉积物的沉积速率 依据Wilson(1975)统计，全新世浅水碳酸盐的沉积速率平均1.0m/1000a.礁带3m/1000a；大巴哈马滩和安德罗斯岛潮坪0.7m/1000a；深水环

2、境1cm/1000a甚至无。,6,现代大巴哈马滩碳酸盐的浅海陆棚沉积环境示意图,7,现代巴哈马台地近代沉积物分布剖面图,8,现代波斯湾卡塔尔半岛西北部向陆方向的潮间藻坪和潮上萨勃哈沉积,9,现代碳酸盐海岸浅海沉积环境,10,沿岸分布的现代丘礁群（碳酸盐岩海岸-生物礁和滩沉积环境）,11,堤状的堡礁,礁后泻湖,开阔海,现代大堡礁沉积环境,点滩,潮坪,礁坪滩,12,现代碳酸盐潮坪浅海沉积环境,浅海,潮坪,海滩,潮间泻湖,1.5 现代暖水与非暖水碳酸盐沉积特征比较,2.1 形成碳酸盐沉积的古代浅海环境分类 形成碳酸盐沉积的浅海可以分为陆表海和陆缘海。陆表海也可称做内陆海、陆内海或大陆海等，它是指位于

3、大陆内部或陆棚内部的、坡度十分平缓的、范围广阔和很浅的浅海。陆缘海是位于大陆边缘、坡度较大的、宽度较小的、深度可达200500米,很少有陆源物质注入的大陆边缘海，也就是传统意义是所谓的清水沉积环境。,2 古代碳酸盐岩沉积环境,形成碳酸盐沉积的古代浅海环境分类模式,现代海平面较以往任何历史时期的海平面都低，所看到的大都是陆缘海，如我国黄海、东海及南海。但古代沉积碳酸盐海洋不同现代的陆缘海，而是具有陆表海性质，如我国西南地区古生代及早中生代的海洋，华北早古生代的浅海都属于陆表海。北美奥陶纪的陆表海在东西延伸方向上达3200km，宾西法尼亚纪的陆表海延伸也达1600km。,2.2 碳酸盐台地的分类和

4、概念模式 （据Tucker和Wright，1990） 1.碳酸盐缓坡（碳酸盐陆棚） 2.镶边陆棚 3.陆表海台地 4.孤立台地（包括深水的海洋环礁） 5.淹没台地,碳酸盐沉积环境形态和分类（Tucker，1989）,2.3 碳酸盐台地的概念 1) 具有平的顶和陡峻边的陆棚边缘海域； 2) 为浅水碳酸盐沉积区； 3) 陡峻边缘为高能沉积区； 4) 具有较大的碳酸盐岩连续沉积厚度。,现代碳酸盐台地的概念和概要（周缘台地）,现代碳酸盐台地的概念和概要（浅海孤立台地）,3 碳酸盐沉积模式 1.肖欧文模式；2.拉波特模式；3.威尔逊模式； 4.塔克模式； 5.关士聪模式； 6.里德模式,3.1 碳酸盐沉

5、积相模式的分类,1）肖-欧文的碳酸盐沉积模式（1965）,X相带：位于浪基面以下的低能带，除有海流作用外很少受到扰动。沉积物主要来自Y带的细粒物质和浮游生物，沉积物一般呈暗色，水平层理发育。,肖-欧文的碳酸盐沉积模式（1965）,Y相带：位于浪基面以上至低潮线的高能带，波浪及潮汐十分活跃、阳光充足、氧气充分，各种底栖生物、造礁生物和藻类生物等大量发育，生物成因的碳酸盐生产率高，波浪及水流对沉积物的筛选作用往往形成具有交错层理的、分选良好的各种颗粒灰岩。,Z相带：位于低潮线至高潮线的低能带，海水很浅，海 底坡度又很小，宽度可达数百公里，致使水的循环作 受到很大限制，波浪作用不发育，在干热气候条件

6、下，此带主要沉积白云岩、硬石膏以及各种盐类沉积物。化石少见，但蓝绿藻的藻席却相当发育。,肖-欧文的碳酸盐沉积模式（1965）,关于肖-欧文模式的评述 肖-欧文的陆表海清水碳酸盐沉积模式是最早的海相碳酸盐沉积模式，该模式不仅突破了海相碳酸盐岩主要为深水化学沉积作用产物的传统观点，强调了碳酸盐沉积物基本是生物成因的新认识，详细描述了很少有陆源物质注入的陆表海环境清水碳酸盐沉积的一般原理，明确指出 Y相带波浪及潮汐作用十分活跃、水浅、阳光充足、氧气充分，各种底栖、造礁和藻类生物大量发育，是碳酸盐最重要的生产场所，指出水流和能量对碳酸盐沉积物的筛选改造作用类同砂岩。该模式的缺陷是相带划分太过简单，也未

7、考虑陆源沉积与碳酸盐沉积共存的问题。,2）拉波特碳酸盐沉积模式（1969）,保持了欧文模式2个低能宽相带（X和Z 相）和1个高能窄相带（Y相带）划分特征，并在相当X的低能相带中细分出有、无陆源碎屑的2个次级沉积环境,关于拉波特模式的评述 与肖-欧文的陆表海清水碳酸盐沉积模式基本一致，不同之处是在肖-欧文模式X相带中进一步细分出碳酸盐灰泥和细陆源碎屑2个盆地沉积相带，较好地协调了碳酸盐岩与细碎屑岩共存的关系，使陆表海碳酸盐沉积模式具有更加广泛的适用性，因此，拉波特模式是对肖-欧文模式的重要补充和发展。,威尔逊综合了大量前人资料，并考虑到海底地形、潮汐、波浪、氧化界面、盐度及海水循环等综合因素的控

8、制，提出原地加积的建隆（孤立台地）和进积的陆棚边缘（镶边陆棚)两种碳酸盐陆棚形成方式，在此基础上，建立了碳酸盐标准相带模式。这个模式共由三大相区和九个标准相带组成，同时，为了用于分析这九个标准相带的沉积和岩性组合特征，他还总结出了24个标准的微相类型（SMF）。,3）威尔逊的碳酸盐沉积模式（1975）,威尔逊提出碳酸盐台地两种形成方式,原地加积的孤立台地（孤立建隆）,进积的台地（镶边陆棚),威尔逊的碳酸盐沉积模式（1975） （九个标准相带和24个微相),1至3亚相带为第一个低能宽相带组合（X相），4至6亚相带为高能窄相带组合（Y相），7至9亚相为第二个低能宽相带组合（Z相带）,24个标准微相

9、：微相1-海绵骨针岩；微相2-微生物碎屑粉屑灰岩；微相3-浮游生物泥晶灰岩；微相4-生物碎屑-岩屑微角砾岩；微相5-生物碎屑灰岩，漂砾灰岩；微相6-礁砾屑灰岩；微相7-生物粘结灰岩；微相8-含完整贝壳泥晶灰岩；微相9-生物碎屑泥晶灰岩或含生物碎屑泥晶灰岩；微相10-含包壳颗粒泥晶灰岩；微相11-包壳的磨蚀的亮晶生物屑灰岩；微相12-介壳（屑）灰岩、生物屑灰岩；微相13-亮晶核形石灰岩、颗粒灰岩；微相14-滞留角砾岩或颗粒灰岩；微相15-鲕粒灰岩；微相16-亮晶团粒灰岩；微相17-亮晶含葡萄石团粒灰岩或颗粒灰岩；微相18-有孔虫或伞藻颗粒灰岩；微相19-纹层状或窗格状团粒泥晶灰岩；微相20-叠层

10、石灰岩；微相21-海绵层状纹理的含团粒泥晶灰岩；微相22-核形石泥晶灰岩；微相23-无纹层无化石纯泥晶灰岩；微相24-含粗生物碎屑的粒屑灰岩或漂砾灰岩。,威尔逊模式九个标准相带的鉴别标志,与威尔逊模式标准相带可对比的现代尤卡坦开放的进积台地,关于威尔逊模式的评述 威尔逊模式是对前人碳酸盐沉积模式最重要的补充和发展，使碳酸盐沉积模式的研究趋于完善，在我国已被广泛引用。该模式也一个高度综合的理想化模式，因此在使用过程中存在着一些问题，如没有任何一个现代实例能同时具有完整的9个相带，特别是5和6相带往往发育在同一古地理位置而非前后关系，24个微相的细分太过烦琐。所以，在实际研究中，要具体情况具体分析

11、，切忌生搬硬套9个标准相带。,4) 塔克的碳酸盐沉积模式（1981）,1至2亚相带为第一个低能宽相带组合（X相），3亚相带为高能窄相带组合（Y相），4至7亚相为第二个低能宽相带组合（Z相带）,与塔克模式各沉积相带可对比的佛罗里达 现代镶边台地和台地上的泻湖与潮坪,关于塔克模式的评述 该模式的特点主要是将碳酸盐沉积相与7种主要环境联系起来，并明确地将海相碳酸盐沉积环境划分成两大沉积区，即浅水的碳酸盐台地-陆表海沉积区和深水的斜坡-盆地沉积区，后者实际上就是深水碳酸盐沉积，主要为重力流和受CCD面控制的远洋灰泥沉积。在碳酸盐台地-陆表海沉积区中，又将相当于威尔逊模式中的开阔陆棚置于台地内，也就是开

12、阔台地中的静水碳酸盐泥。在将5和6相带合并的同时，提出开阔台地中同样可以出现浅水碳酸盐砂滩和局部斑礁和泥丘，使该模式更加符合实际情况和使用方便。,5）关士聪中国古海域和碳酸盐沉积模式（1985）,关士聪的中国古海域碳酸盐沉积模式 3个相组：陆地边缘相组、台棚相组、槽盆相组 6个相区：陆地边缘相区、台地相区、台地边缘 相区、浅海陆棚相区、次深海槽盆相 区、深海槽盆相区 18个相带；,关于关士聪模式的评述 该模式是关士聪等综合研究了我国当年大量地层研究成果和编制1：1000万全国范围的古海域沉积相图的基础上，结合威尔逊模式概要和综合了中国元古代晚期至三叠纪古海域总体特征所提出的沉积模式。该模式不仅

13、考虑了各种构造条件下的沉积盆地类型，沉积特征及其环境组合规律，而且也将陆源沉积模式与清水碳酸盐沉积模式统一起来，其中台地内盆地（台盆或台沟）相带的提出，非常符合我国南方晚生代和早三叠世常出现的碳酸盐台地与台内槽盆错综复杂的交错格局，具有重要的理论意义和实践意义。 该模式的缺点是相带划分太复杂，不便于记忆和应用。,6） Read的碳酸盐沉积模式 目前普遍认为，不同时代地层中广泛出现的碳酸盐基本上都是属于浅水成因，并主要在两种相互过渡和连续演化的环境中形成，即碳酸盐缓坡和台地。这一点在里德的“等斜缓坡模式-远端变陡缓坡模式-镶边台地（陆棚）动态发展演化模式”中得到充分体现（Read,1985）。,

14、碳酸盐缓坡（Carbonate ramp）：是指从岸线向盆内具有缓慢倾斜的斜坡（通常坡度不足1度），与较深水的低能环境之间无或有不明显的坡折，以波浪搅动带（或最高能量带）位于近岸处为主要特征，相当肖-欧文模式的Y相带。这个术语尽管在国内外得到广泛的应用，但不同学者对它的认识不完全一致。里德认为，缓坡有等斜和远端变陡的两种类型，发育有两种缓坡沉积模式。,等斜缓坡模式：具有比较均一和平缓的、逐渐进入盆地的斜坡，由岸向海由以下4个相带组成： （1）潮坪和泻湖相。 （2）浅滩或鲕粒（团粒）砂滩的浅水组合。 （3）较深水缓坡泥质粒泥灰岩或灰泥灰岩，含各种完整的广海生物群化石、结核状层理、向上变细的风暴层

15、序和生物潜穴，斜坡下部也可具海底胶结的碳酸盐建隆。 （4）斜坡和盆地的灰泥灰岩和具页岩夹层的灰泥灰岩。,远端变陡缓坡模式：沉积相与等斜缓坡类似也分为四个相带，前三个相带沉积特征与等斜缓坡完全一致，特征是相当4相带的斜坡远端坡度变陡，含有大量层内横切面和滑塌构造，夹有斜坡相碎屑角砾岩，有时夹有互层状的浊流和等深流成因的异地颗粒灰岩。由岸向海由以下4个相带组成： （1）潮坪和泻湖相；（2）浅滩或鲕粒（团粒）砂滩的浅水组合；（3）较深水缓坡相；（4）变陡斜坡（滑塌变形、碎屑流）和盆地边缘相。,镶边碳酸盐台地模式 A.镶边碳酸盐台地的环境特征：属于定义中的浅水台地，以发育外部高能的扰动边缘和进入深水盆

16、地的坡度明显增加（由几度到60度或更大）为显著特征和与碳酸盐缓坡的区别。沿陆棚边缘发育的高能带有半连续的镶边或障壁限制着海水循环与波浪作用，在向陆一侧形成低能泻湖。,B.镶边碳酸盐陆棚的发育位置：镶边陆棚很可能在低纬度陆棚地区发育，也常见于热带区板块聚合带边缘火山弧或沉积弧区，如在新几内亚就存在数百公里的镶边礁和堤礁组合。由于高纬度地区（温水到冷水陆棚）造礁生物不繁盛，所以镶边陆棚在这些地区是不发育的，而以缓坡模式为主。因此，生物礁的存在与否对镶边陆棚是否发育起着重要的作用。,C.镶边碳酸盐台地的分类：里德根据地形特征、沉积物类型、分布和水动力条件等，将镶边碳酸盐陆棚划分为沉积或加积（Depo

17、sitional or Accrctionary）边缘型，沟槽（Bypass）边缘型和侵蚀边缘型三个亚类：,镶边台地（陆棚）的类型和演化模式,A. 加积边缘型，表现为陆棚边缘向上和向外营建，但无高的陡崖，陆棚边缘与斜坡成舌状交互，从台内经地边缘到盆地可以划分为六个相带：,.平顶的加积陆棚：广泛分布的潮坪和泻湖泥灰岩或泥晶灰岩的旋回性沉积，局部有点礁或滩出现； .陆棚边缘浅滩砂：骨粒或鲕粒浅滩，具交错层理。 .陆棚边缘礁及礁屑滩：造礁生物带按深度分带。 .环台地前缘上斜坡砂与角砾：来源于台地边缘的大量已胶结礁屑和岩块，发育滑塌、拉裂构造和泥丘； .下部斜坡或盆地边缘：由层状页岩和重力流成因的钙屑

18、浊积岩和槽状角砾岩组成。 .盆地：由深水远洋灰泥灰岩，远源浊积灰岩和页岩组成。,54,礁为主的加积型台地边缘、斜坡和盆地理想沉积层序,55,滩为主的加积台地边缘、斜坡和盆地理想沉积层序,沟槽型边缘，起因于陆棚上碳酸盐极其迅速向上堆积，致使陆棚边缘呈直立或近于直立的陡壁，从台地边缘到盆地可以划分为六个相带：,. 陆棚边缘礁灰岩和浅滩砂、砾屑； .陡崖（可达200M或更高）； .环台地边缘塌积物：边缘礁为主，则塌积物中含有大量礁块。边缘以滩砂为主，则含大量已被胶结的颗粒灰岩岩块（鲕粒、砂屑、生物屑）； .水道化（沟槽）斜坡，具有串珠状的由砂和砾石充填的沟槽。如无水道化斜坡，变细的第相带的环台地边缘

19、塌积物将取代此相带； .下部斜坡近源粒序浊积岩，由近源浊积沉积的角砾灰岩和灰泥灰岩组成，向外变细； .盆地远源浊积岩，由远源浊积沉积的灰泥灰岩与远洋沉积的沉积的页岩韵律互层组成。,侵蚀边缘型，通常以具有高而陡的悬崖为特征，礁灰岩镶在台地边缘。下斜坡由于受到机械侵蚀，使陡崖侵蚀后退，致使陡崖出露成层的、旋回性泻湖岩层和潮坪岩层，从台地边缘到盆地可以划分为三个相带：,.镶边的礁灰岩和浅滩砂、砾屑； .陡崖，下部出露潮缘岩层，紧贴外缘为供给塌砾的侵蚀陡崖； .台地外缘的塌积角砾岩带，向外变细。鉴别标志为角砾岩块为浅水成因，角砾中含有具窗孔、叠层石组构的泻湖、潮坪相碎屑，表明有大规模的台缘后退。这些灰

20、岩碎屑常常和礁屑及胶结的石灰砂碎屑混杂在一起。,60,崩塌型台地边缘、斜坡和盆地的理想沉积演化,关于Read（里德）模式的评述 从80年代后期开始,人们对碳酸盐相模式的研究不再拘泥于对浅水台地内部相带特征的分析，而是更为强调不同构造背景，不同纬度、不同气候和不同规模的海侵等地质条件下会产生什么样的碳酸盐沉积作用和相模式，并由此而建立了一系列浅水碳酸盐沉积相类型的端元组分。里德模式是典型代表，在该模式中将碳酸盐缓坡与台地相提并论并作了进一步划分，这一模式是对碳酸盐相模式研究的一大建树。,总结：肖和欧文首先奠定和总结了陆表海碳酸盐清水模式；在此基础上，拉波特提出波基面之下陆源碎屑沉积相带和碳酸盐岩与碎屑岩共存的陆表海模式，较好地解决了模式中碳酸盐岩与碎屑岩共存的问题；威尔逊和塔克模式是对前人各类沉积模式的补充与发展，使碳酸盐相模式分析更加趋于系统和完善；此后的关士聪模式综合了中国古海域的特点，非常适合于中国南方海相碳酸盐研究；而里德的动态发展模式不仅是对众多前人模式的高度总结和归纳，而且引入了构造和盆地分析的概念，是该模式更加适合于研究碳酸盐沉积环境的形成、演化和消亡全过程。,里德动态模式，缓坡周缘台地周缘-孤立复合台地,