海洋碳酸盐沉积环境

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1、海洋碳酸盐沉积环境现代碳酸盐岩的分布特征分布地带：碳酸盐沉积主要分布于低纬度（南北纬30o 左右）的清澈、温暖、滨浅海 地带 条件：浅水、暖水、清水、阳光充分、没有大量细碎屑沉积物的注入。 生物：钙藻大量繁殖，珊瑚礁发育。 沉积物：主要是两类沉积物（ 1）颗粒碳酸盐（贝壳砂、鲕粒砂、葡萄状团块、球粒）； （2）造礁生物粘结岩。少量灰泥 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。浅海碳酸盐的发育与藻类有密切关系在水深 15m中所产生的 CaCO3 比深陆缘海每单位面积的CaCO3 多几倍。 主要与浅水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

2、， 从而促使海水中的CaCO3 过饱和而沉淀出文石质灰泥， 而且钙藻的外壳也是文石质灰泥( 成为 颗粒的主要供给者 ) 。藻类繁盛提供了大量碳酸盐沉积物。浅海碳酸盐的发育与生物有密切关系藻类的生活需要温暖、浅水、清洁透光环境。 海水浑浊妨碍光合作用，阻止钙藻生长，堵塞底栖生物的摄食器官，影响其繁衍（妨 碍了大量碳酸盐颗粒的产生）。 海水太深，阳光和氧气不足，对藻类和底栖无脊椎动物生长都不利。 海水太深， 水压大，溶解 CO2 多，CaCO3 不饱和，因此深水不会有大量碳酸盐的产生。 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。浅海碳酸盐颗

3、粒的复杂成因内（源）碎屑：盆地内准同生改造的碳酸盐颗粒。 内（盆内）：直接来源与准同生改造；成分：碳酸盐。在海岸高能带，由于波浪、潮汐、海流等作用，使碳酸盐沉积物发生簸选，将细粒碳 酸盐带走，而留下各种砂砾级碳酸盐颗粒，形成各种砂砾屑滩、介壳滩、沿岸砂坝、砂咀、 滨外砂堤、砂洲、潮汐三角洲、潮汐砂坝等（西沙群岛）。 细粒碳酸盐（灰泥、粉屑）沉积在：（1）较深水盆地区：陆棚边缘、障壁砂坝前缘的较深水区（滩前、滩间）。 （2）较低能的浅水区：障壁后的泻湖及潮坪区。碳酸盐与生物和生物礁碳酸盐沉积物主要是生物成因的。 生物遗体和生物作用。 些生物能适应高能环境， 具有抗浪的生态本能， 它们在高能环境下

4、原地生长聚集成为 礁体。 在高能带，由于向岸的波浪和潮汐作用，较深部的海水能够沿着斜坡上升到浅水区， 使其温度剧然升高，水压降低，CO2 迅速释放，促进了CaCO3 大量沉淀。同时，从深水带来 大量养料，有利于造礁生物的生长。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（ Barrier reef）。生物礁澳大利亚的大堡礁 -Great Barrier Reef 世界上有一个最大最长的珊瑚礁群，它 就是有名的大堡礁 - Great Barrier Reef。它 纵贯蜿蜒于澳洲的东海岸， 全长 2011km ，最宽 处 161km 。南端最远离海岸241km ，北端离海

5、 岸仅 16km 。在落潮时， 部分的珊瑚礁露出水面 形成珊瑚岛。无生物礁的地带如果这些地带，持续地保持高能条件，同时，碳酸钙又过饱和，这就使造礁生物不能 大量繁衍。出现明显的碳酸盐的沉积作用、胶结作用、颗粒的包壳作用等。产生被亮晶胶结的颗粒灰岩。颗粒类型：鲕粒、砂屑、球粒、团块、核形石、生物碎 屑等。在障壁（礁或碳酸盐砂堤）后的泻湖及潮坪：是水循环受到限制的低能条件。在炎热干燥区蒸发作用使泻湖咸化，正常海水化学沉淀CaCO3 （文石）。咸化到一 定程度就沉淀高镁方解石（转变为白云岩）及蒸发岩（膏盐、盐岩）沉积。生物很贫乏，仅 有某些广盐性生物。在温暖潮湿区泻湖的盐度变化不大，可出现大量绿藻、

6、钙质海绵、苔藓虫及腕足类 等，为碳酸盐沉积提供大量颗粒。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。 在热带多雨区，潮间坪沉积物里出现淡水沉积透镜体，造成富含半咸水植物的沼泽， 或出现微喀斯特地貌，沉淀结壳状淡水方解石等。水深 5 米水深 2 米多毛纲海底水深 m普通海綿綱水深 5 米水深 7 米一、碳酸盐沉积相模式1按能量带划分的模式Shaw,1964 年, 把浅海碳酸盐沉积区划 分为陆表海和陆缘海两种类型，论述了陆表海 的水能量特征，提出陆表海碳酸盐沉积分异主 要取决于海水的能量。陆表海内波浪、海流、 潮汐作用是控制碳酸盐分带主要

7、因素。Irwin，1965年，根据 Shaw的理论， 进一步提出了陆表海沉积模式。按照能量，把 陆源物质输入很少的陆表海（清水碳酸盐盆 地）从海岸到广海方向划分为X、Y、Z 三个带。Z 带： 潮上低能带，波浪作用小。灰 泥为主 , 干旱气候形成白云岩和蒸发岩。岩石 有泥晶灰岩、 纹层状灰岩、 白云岩。常见干裂、 鸟眼构造、扁平砾石、 潜穴、钻孔等沉积构造。 生物丰度和分异度低，仅见兰绿藻、介形虫、 腹足类、双壳类等。Y 带： 潮间带 +潮下高能带，阳光、氧 气、养料丰富，底栖生物及藻类大量繁盛。形 成生物礁。大量碳酸盐颗粒 （鲕粒、生物碎屑、 内碎屑）。多为亮晶颗粒灰岩。 交错层理发育。X 带

8、： 潮下低能带 (浅海)。以粉屑、 灰泥沉积为主 （粉屑灰岩、 灰泥岩） 。较深水、 静水、氧气不足，藻的生长受到限制。暗色， 水平层理。按能量带 +潮汐划分的模式Laport (1967, 1969) 修改了 Shaw 和 Irwin 的模式，认为潮汐作用在海水动力能量 分带上起重要作用。发现由于潮汐面频繁变动经常引起能量带的复杂迁移，因而形成各相带 的变化。把碳酸盐的能量分带与潮汐分带结合起来，划分出四个相带。（1）：潮上及潮间带：相当于Irwin 的 Z带； （2）：浅的潮下带：位于波基面以上，相当于Irwin的 Y带； （3）：无陆源沉积的潮下带，位于波基面以下，无细粒陆源碎屑物（主要

9、指粘土）， 相当于 Irwin的 X带的上部； （4）：有陆源沉积的潮下带：位于波基面之下，有陆源粘土沉积物，相当于Irwin 的 X带的下部。2威尔逊的综合沉积相模 式 威尔逊（ Wilson ， 1975）综合了古代及现代碳 酸盐的大量沉积模式， 吸收 了按能量、潮汐划分碳酸盐 相带的优点。 根据海底地形、潮 汐、波浪、氧化界面、盐度、 水深、海水循环、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 海洋碳酸盐划分为三大相 区、九个相带、22 种微相类 型 。Wilson 模式九 个相带的划分比较 详细和系统，是一个 比较完善的综合性 模式，已被普遍使 用。 它的基本格 局仍

10、是低能高能 低能这 3 大相区。 盆地相区的 1、 2、3 相带，其海底 深度均位于浪基面 之下，属低能带， 与 Irwin的 X相带相 当。 台地边缘相 区的 4、5、6相带， 其海底深度均位于 波基面之上，波浪作 用强烈，均属高能 带， 与 Irwin的 Y相 带相当（其是礁滩的 模式）。 台地相区的 7、8、9 相带，均位 于台地边缘相区之 后（靠陆一侧） ，这 里波浪能量消失（潮 汐为主），水体运动 均比较弱，属低能 带， 与 Irwin的 Z相 带相当。 但是开阔台 地相台（ 7 相带）也 可能有部分地区海 底水动能较高。Wilson 模式 9 个相带实例塔北 Cm-O 碳酸盐岩台地

11、 层序- 体系域类型与空间分布现代生物礁 现代碳酸盐滩二、潮坪碳酸盐沉积相模式潮坪: 潮汐作用为主，波浪作用较小，宽阔、平缓倾斜的海岸（滨海）地区。 在缺乏陆源碎屑物时，形成潮坪碳酸盐沉积。 潮坪碳酸盐岩沉积标志：暴露构造、潮汐层理、碳酸盐、藻类作用潮坪藻席带。 碳酸盐潮坪与陆源碎屑潮坪的区别：陆源碎屑潮坪的前方发育障壁岛或滩；碳酸盐 潮坪多数与藻席发育有关，藻席的大量和广泛发育起到阻挡外海波浪的作用（藻礁），使大 部分碳酸盐台地免受海浪作用破坏，而成为一个以潮汐作用为主的碳酸盐沉积环境。 碳酸盐潮坪也可分为：潮上带、潮间带、潮下带。 按湿度和盐度可分为两类：正常（湿度和盐度的）潮坪和干旱盐化

12、潮坪。(1) 、正常碳酸盐潮坪沉积相模式潮上顶部：陆相沉积，如风成砂、钙 结壳和淋滤构造。 潮上(泥坪): 白云岩化和含石膏的泥 晶粉屑灰岩、 藻席灰岩， 鸟眼、窗格、干裂， 被地下水上涌或结晶作用形成帐蓬构造，被破 碎成扁平砾石状角砾。 潮间坪：波纹状、半球状叠层石灰岩， 泥裂、雨痕、鸟眼构造、窗格构造、波痕、冲 刷及充填构造，可有足迹、爬痕、潜穴等。 泻湖（低能带） : 柱状和锥状叠层石。 潮下（低能带 - 高能带） : 核形石、凝 块石、锥状叠层石。潮下带上部，发育颗粒灰 岩，并组成沙滩脊（近岸滩）。 盆地相 : 属于浅海环境，多为浪基面以 下细粒碳酸盐沉积，水平层理。潮坪的主体是 潮间

13、带。海岸萨布哈：是波斯湾海岸的一片荒 芜低平的盐碱地，现在用来代表干旱气候条件 下有盐壳的盐坪、盐沼和盐碱滩沉积环境。对 潮上带的盐坪称为海岸萨布哈。大陆内干旱盆 地形成的盐碱滩、干盐湖则称为大陆萨布哈。 波斯湾的特鲁西尔海岸现代潮坪和萨 布哈是一个最近三百年内形成的海退序列。其 底部为一套潮坪沉积的碳酸盐泥、藻泥碳和纹 层碳酸盐沉积，其上为萨布哈沉积。靠陆方向 （上部萨布哈）为结核状硬石膏层、碳酸盐和 石英砂、肠状石膏层。 向海方向（下部萨布哈） 则为块状的石膏软泥沉积。(2) 、萨布哈碳酸盐潮坪沉积相模 式陆源碎屑萨布哈和碳酸盐 萨布哈常同时出现。萨布哈型碳酸 盐潮坪是干旱气候条件下形成的

14、， 其沉积作用具如下特殊标志: A: 高速蒸发和高度超咸 形成蒸发矿物 （石盐、石膏、硬石 膏、白云石、天青石、菱铁矿白云 岩化和含石膏的泥晶粉屑灰岩、 藻席灰岩，鸟眼、窗格、干裂，被 地下水上涌或结晶作用形成帐蓬 构造，被破碎成扁平砾石状角砾。B：白云石化作用强。 盐类 沉淀和盐壳形成。 淡水作用，盐类 溶解，导致地下水中 Mg2+/Ca2+ 比 值提高，促进文石、高镁方解石的 白云石化作用。C: 如果环境稳定，大量石 膏被改造形成具有特殊网状结构 的复杂块体、扭曲的盘肠状外形的 石膏。D: 蒸发矿物呈斑状变晶生 长，主体沉积物被挤到晶体间隙 中，沉积结构被破坏。 白云石化作 用使文石和灰质

15、颗粒发生白云石 化， 形成鸟眼白云岩、结晶白云岩、 颗粒白云岩。三、台地边缘砂滩相碳酸盐沉积特征浅水、高能、无障壁（即礁不明显，呈现水下滩、坝带）。 台地边缘砂滩碳酸盐环境是台地边缘相区的一种高能环境，处于开阔浅海，没有障壁 和广阔藻席， 碳酸盐沉积作用直接受海洋波浪和潮汐控制。一般水深 510m 。海水循环良好， 盐度正常，氧气充分。由于底质处于移动状态，因此不适于生物繁殖。能量和地貌：波浪、潮汐、 沿岸海流的簸选， 形成纯净的碳酸 盐砂堆积。浅滩、海滩、滨外砂坝、 潮汐砂坝、风成砂丘岛。 岩石类型 : 亮晶颗粒灰 岩、 亮晶鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩， 分选磨园好。陆源碎屑物很少。 沉积构造：

16、槽状交错层理、 板状交错层理、冲洗交错层理。 生物: 礁及礁后斜坡处生 活的生物的碎屑， 由于底质经常移 动，很少有原地底栖生物。山东山寒武统砾屑灰岩和砂屑灰岩( 风暴成因 ) 四、生物礁沉积特征1生物礁的含义 礁的最初含义是指海底突起岩块，能 使船触礁失事。 现代生物礁主要是珊瑚礁。 生物礁的概念：由造礁生物原地生长 建立起来的水下隆起，沉积时的地貌比礁周围 突起，礁核具有完整的生物骨架，形成深度从 海水表面到水深 200米，有的可达 500 米。礁池( 澳大利亚大堡礁 ) 礁池志留纪层孔虫礁中国二叠纪海绵礁2礁灰岩的组成礁灰岩可划分为原地礁灰岩和异 地礁灰岩。 原地礁灰又有三种类型： 骨架岩、 障积岩和粘结岩。骨架岩：为原地的化石（珊瑚、 海绵、层孔虫等）骨架组成的块状体，骨 架间隙为灰泥及亮晶充填物充填。 障积岩 : 由茎状、枝状化石（珊 瑚、层孔虫、海百合、海绵等）构成障壁 和支架，泥晶等基质充填格架内 （由于障 壁和格架有抗浪作用， 使细的灰泥得以沉积和保存下来。障积岩或粘结-障积岩主 要分布于礁核的基底部位。 粘结岩：由板状 - 片状生物（层孔