海洋碳酸盐沉积环境及相模式

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1、第十章海洋碳酸盐沉积环境及相模式第一节绪言第二节主要碳酸盐沉积模式一、两种浅海一陆表海及陆缘海（重点）二、陆表海清水沉积作用及其能量带（重点）三、潮汐作用相带模式四、综合模式 五、深水碳酸盐沉积模式第三节物礁与礁相一、概述二、礁的分类三、礁复合体和礁相四、礁发育的一般规律五、地质历史中的礁和造礁生物第十章 海洋碳酸盐沉积环境及相模式（Sedimentary facies and facies model of ocean carbonate ）学时：3 学时基本内容： 基本概念：陆表海、陆缘海、清水沉积作用、生物礁、生态礁、地层礁、丘； 基本原理：碳酸盐岩沉积环境，Irwin （1965）陆表

2、海清水沉积作用能量带的划分及其特征， Laporte （1967） 和 Young 等（1972）的潮汐作用模式及其各相带特征， Wilson（1975）的综合模式9个相带名称，湖泊碳酸盐沉积特征，生物礁的一般特征及其分类。重点：陆表海、陆缘海、生态礁的概念；代表性的碳酸盐沉积模式，如 Irwin（1965）陆表海清水沉积作用模式，Laporte （1967）和Young等（1972）的潮汐作用模式。教学路思路：通过与碎屑岩沉积环境的对比来介绍碳酸盐岩沉积环境的主要特征，然后 介绍国内外一些典型的碳酸盐岩沉积相模式，重点讲解几个代表性的碳酸盐沉积模式，如 Irwin（ 1965）陆表海清水沉积

3、作用模式，Laporte （ 1967）和Young等（1972）的潮汐作 用模式，同时亦简要介绍一引起其他沉积模式。简要介绍湖泊碳酸盐沉积环境及其特征，生 物礁的一般特征及其分类。在各部分中均简要介绍碳酸盐岩沉积相带与油气及其它沉积矿产 的关系。主要参考书: 冯增昭主编沉积岩石学下册第二十三、二十四章，石油工业出版社，1993. M.M阿斯兰尼等著，冯增昭等译，石油地质学译文集第四集，碳酸盐岩沉积环境, 科学出版社， 1980. 冯增昭编著碳酸盐岩岩相古地理学，石油工业出版社，1989. 贾振远、李之琪编碳酸盐岩沉积相及沉积环境，地质大学出版社，1989. 冯增昭主编中国沉积学第二十一、二十

4、二章，石油工业出版社，1994. 何幼斌编Sedimentary Petrology（英文辅助教材）第十一章，江汉石油学院，2003. 复习思考题： 大规模海相或陆相湖泊碳酸盐沉积作用要求具备哪些特定条件？ 什么叫陆缘海？什么叫陆表海？如何用海进、海退解释陆表海和陆缘海在地史时期的 演化？为什么我们现在见到的主要是陆缘海，而没有陆表海？ 试绘图说明欧文的陆表海清水沉积作用模式及其与生油、储油条件的关系。 试绘图说明杨的潮汐作用相带模式及其划分标志。 试绘图说明威尔逊的碳酸盐岩相带模式及其划分标志，指明生油和储油有利相带。 试列表和绘图对比欧文、杨的和威尔逊等三种不同划分方法的碳酸盐相带模式，进

5、而 以威尔逊的相模式为重点，联系阿姆斯特朗的相模式，指出各相带的主要岩石类型、指相化 石、指相自生矿物、沉积构造以及生油储油有利相带；并在此基础上，通过编制岸进和岸退 的垂向层序，分析碳酸盐岩的生储盖组合特征。 试说明阿姆斯特朗的相带模式，并以此说明陆源碎屑沉积和碳酸盐沉积的关系。为什 么说陆源碎屑沉积和碳酸盐沉积常常呈消长关系。 什么叫礁？礁相是如何划分的？礁在石油地质上有何意义？ 试论述影响生物礁的发生、发展、消亡以及它们的最终形态和内部构造的主要因素。 试归纳礁和造礁生物在地质历史不同时期的特点。教学内容提要：第一节 绪言 现代海洋碳酸盐沉积环境的特点：温暖、清洁、透光的浅水。第二节 主

6、要碳酸盐沉积模式一、两种浅海陆表海及陆缘海（重点）1陆表海亦可称作内陆海、陆内海、大陆海等。 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 低坡度：海底坡度小于lft/mi(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。2陆缘海也可称作大陆边缘海 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：海底坡度约210ft/mi (0.63m/km) 范围较小：宽度一般100300mi (160480km) 深度较大：水深可达200350m (最深)一般认为，陆棚的边缘在200m等深线附近，具体位

7、置由陆棚和陆坡的坡折决 定，即这个坡折把陆棚和陆坡分开了。在此坡折以下为陆坡，以上为陆棚。陆棚边 缘或大陆边缘的浅海为陆缘海，陆棚内部的浅海为陆表海。在地质历史中，沉积碳酸盐岩的浅海大多是陆表海。但是，现在我们看到的浅 海却大都不是陆表海，而是陆缘海。Shaw 第一次精辟地论述了陆表海的水能量特征，并且还在能量的基础上，对陆 表海沉积物的分布也进行了相应的划分。Shaw的陆表海和沉积物分布的观点,奠定了陆表海碳酸盐岩沉积环境分析的理 论基础。以后的许多观点、学说和模式，都是在这个理论基础上发展起来的。二、陆表海清水沉积作用及其能量带(重点)野底上升幼能霽自性囲于睥底 的渋淤.实你上零于 带向晦

8、方向移动JL丨英里一髙能儿门英耶：海平面低能话环微弱:潮汐作用在向海方向受 年限制,在向:卑盘向蔬不存在J 从此麗向只有局部的蛆參藏液柞用 陆地方釦 波推和福汐 作用火部被 摩捋力耗抻阴地辿缘欧文（Irwin,1965）继承了 Shaw的陆表海的水能量及沉积相的观点，并进一步 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。清水是碳酸盐沉积作用必不可少的环境因素之一。Irwin根据陆表海的水动力条件，主要是潮汐和波浪作用的能量，划分出也三具 能量带，即远离海岸的X带（低能带）、稍近海岸的Y带（高能带）和靠近海洋的 Z 带（低

9、能带）。这三个带由于水能量条件不同，所以其沉积物的特征也各不相同。因此这三个 能量带实际上就是三个不同的沉积作用带或沉积相带。这三个相带的能量及沉积特 征如下。1. X带（低能带） 位于浪底浪基面之下，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。所以是一个低能带。 此带宽约几百英里。 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：此带海底大都接近于或低于光合作用的下限，氧的供应也受到限制， 因此，各种底栖生物和藻类都不发育；假如有海流的干扰，这里也可以有生物群繁殖，也可有较粗的生物碎屑堆积；来自高能带的大量有机物质和浮游 生物、自游生物、都可以在这里堆积下来。

10、沉积构造：水平层理发育 颜色：由于这一环境安静缺氧，所以多呈暗色。 沉积厚度：由于灰泥沉积物主要来自邻近浅水地区，其沉积速度一般较慢， 而且海水温度又低，因而不利于化学成因的灰泥发生沉淀，所以这一带沉积物厚度 不大。 该带岩石是有利的生油岩。2. 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。因此这一带为一高能带。 此带宽约几十英里。 沉积特征：这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，所形成的沉积物基本上都是生物成因的。在此带向海一侧，从深水上升带来的氧料尤其丰富，因而各种生物，包括造礁 生物大量发育

11、，往往形成生物礁。而向滨岸一侧，则可见各种较粗的颗粒（如鲕粒、生物碎屑、内碎屑等）堆积 所形成岩石主要为生物屑灰岩、鲕粒灰岩、内碎屑灰岩。分选和磨蚀良好，灰泥含 量少。沉积构造：具交错层理。 此带形成的碳酸盐岩是良好的油气储集岩。3. Z 带（低能带）位于Y带的向岸方向，直到滨岸为止 此带水很浅，波浪和潮汐作用都很弱，其能量大多被海底磨擦消耗掉，水循 环也很弱。只有局部的风暴才能引起一定的波浪能。因此是一个低能带。 此带宽度较大，可达几百英里宽。 此带海底坡度很小，或近于平坦，因而海水广泛漫布。 在靠近滨岸的地带，如因气候炎热干燥，水流停滞，可使海水蒸发，含盐度 不断提高，从而形成白云石以及各

12、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，但叠层藻度相当发育。 沉积构造：干裂、冲沟、鸟眼、生物钻孔等。由于陆表海平坦宽阔，水又很浅，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。这与陆缘海是大不相同 的。陆表海碳酸盐沉积还有一个特征，就是旋回性发育，这也是由陆表海性质所决 定的。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，因此，欧文 的以水动力能量为依据而划分的三个能量带就具有普遍的意义。三、潮汐作用相带模式1. 拉波特的模式拉波特（Laporate,1967）曾对美国纽约州下泥盆统曼留斯

13、组的碳酸盐岩进行研 究，认为该组是在一个非常接近海平面的环境中形成的。他根据该组岩性及古生物特征，以潮汐作用带为主要标志，划分出了三个相带，即潮上带、潮 间带和潮下带。（1）潮上带位于平均高潮面以上几英寸到几英尺的地带。此带平时都在水面以上，只有在特大潮水或特大风暴时才被海水淹没。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。化石少见（2）潮间带位于平均高潮面与平均低潮面之间的地带。岩石类型：主要为薄层的不含化石的球粒泥晶石灰岩；砾石级的内碎屑及扁平状的竹叶状砾屑常见，也有鲕粒及砂级内碎屑，叠层石及藻灰结核也常见。沉积构造：冲刷、干

14、裂化石种类较单调，但数量却相当丰富，多呈杂乱堆积。（3）潮下带在平均低潮面以下。岩石类型：主要是厚层至块状球粒泥晶石灰岩、含各种生物碎屑的石灰岩以及 富含层孔虫格架的礁石灰岩。1969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。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。Laporate 的模式是在继承了 Shaw 和 Irwin 所建立的概念和模式的基础上，开创 了以潮汐作用带为主要标志或形式的划分碳酸盐岩沉积相的先例。直到现在，这种 划分碳酸盐岩沉积相带的方法和原则还在被继续采用

15、。所以 Irwin 的模式和 Laporate 的模式，只是划分相带的侧重点和形式有所不同， 实质上是一致的。Laporate 模式Irwin模式潮上带Z带潮间带潮下带上部Y带潮下带下部X带2.杨等的模式(Young et al., 1972).i潮i：堆刑间河k； &卜.临W护的渊F 出底H E L1ft能禅 iff* 耳赳 * . * ft J ,T + A !,_ 岳. 兴 叮f.址桂作用锻ifij播开鮒触屋海底.&科槪,福1梓底存；和浪W卜.从此上i.捏,谀浪屋測柠作用 囱摩提拆用询天K地减册* 水循环作用很剧，I讪槪方冋 曲内-SlWilij.向讪厅同扎潮汐 仪仔局部的风杲谶；艮作用Youngetal.曾对于美国阿肯色的奥陶系碳酸盐岩进行了研究，他们根据该系的岩性及古生物特征，也拟定了一个以潮汐作用带为形式的相带模式，划分出了四个相 带，即潮