三.生物礁沉积学

（据Wilson,1975)
3.陡坡和高能量控制的镶边生态礁沉积模式
（据Wilson,1975)
三、生物礁的分类
1.按礁的地理位置可分为：
①台地礁、②台地边缘礁、③盆地礁、④泻湖礁、⑤滩礁。
2.按礁的形态可分为：
①补丁礁（点礁）、②丘礁、③堤礁（堡礁）、④宝塔礁、 ⑤环礁、⑥蹄形礁
3.按礁的与海岸的关系可分为：
通江铁厂河林场—长兴组
通江铁厂河林场—长兴组礁盖藻粘结岩
川东北通江 ＞100m 铁厂河林场 4m± 二叠纪生物 礁剖面结构
35m±
礁盖：由灰白色厚层块状白云岩组成， 侧向延伸稳定。
礁顶：由礁白云岩组成，具有藻粘结结构
礁核：由灰白色-灰色厚层块状礁灰岩构 成，造礁生物主要为串管海绵和纤维海 绵，少量苔鲜虫；附礁生物主要为腕足、 腹足、海百合、有孔虫等组成。礁体发 育次生孔，并由方解石所充填。
古代生物礁
古代珊瑚骨架礁灰岩
古代珊瑚骨架礁灰岩
古代厚板状孔虫粘结礁灰岩
古代海绵粘结礁灰岩
古代海绵粘结礁灰岩
古代海绵粘结礁灰岩
古代薄板状孔虫粘结礁灰岩
古代海绵障积礁灰岩
古代海绵障积礁灰岩
造礁生物—小卫根海绵
古代层孔虫 障积礁灰岩
北川甘溪中泥盆叠统金宝石组生物屑灰岩—礁基亚相
滇南泥盆系层孔虫 –珊瑚 礁灰岩礁核的地貌景观
现代生物礁
礁坪
礁后潮坪
礁后泻湖
礁后泻湖中的 心形孤立点礁
现代生物礁
点礁
大洋中的马蹄形孤立礁
现代生物礁
骨架状 造礁生物
骨架状 造礁生物
骨架状 造礁生物
骨架状 造礁生物
粘结状 造礁生物
粘结状 造礁生物
Foliose corals
粘结状 造礁生物
Table corals
Coral Reefs 珊瑚礁
3.动荡的环境有利礁的生长 4.盐度正常有利于礁生长
礁后泻湖高盐度礁会“渴死”
5.清洁海水最有利于礁的生长
当气候变化或地壳变动陆源物注入时礁会“呛死” 因此，大地构造和 地壳运动、气候条件、水深、盐度和地形地貌条件等因素，均会对礁的生 长发育起着重要的控制作用。
八、生物礁鉴别标志
1.生物标志 造礁生物和附礁生物大量出现。 2.古地貌标志 具有明显原始地貌隆起，加上礁相和非礁相之间的差异 压实作用，因此，礁相地层厚度明显比同期非礁相地层大。 3.岩性和结构、构造标志 礁体常呈灰白色块状岩体、无层理，示顶底构造发育，可 划分出骨架岩、障积岩和粘结岩。礁前垮塌礁角砾岩是典型标 志，礁顶颗粒灰岩易发生白云岩化而成为良好的油气储层。 4.相带标志 能划分出礁核、礁翼、礁间、礁盖等亚相。 5.次生标志 孔隙和溶蚀作用发育，礁灰岩常呈小石林和陡崖地貌 。
38
地史中各类造礁生物的分布
地质历史 中的生物 礁类型和 发育规模
40
中国南方震旦纪—三叠纪主要造礁生物
代 中生代 晚古生代 纪 T P C D 早古生代 前寒武纪 S O
∈
主 要 造 礁 生 物 钙质海绵、钙藻、珊瑚（六射） 钙质海绵、钙藻、 Tubiphytes 、水螅类、苔藓虫、 珊瑚（四射、床板） 藻类、苔藓虫、珊瑚（四射、床板） 层孔虫、珊瑚（四射、床板） 、藻类、刺毛类 层孔虫、珊瑚（床板、四射） 、藻类、海绵、苔藓虫 藻类、珊瑚（床板、四射） 、苔藓虫、层孔虫 古杯类、藻类 叠层石、藻类和细菌
①岸礁、②堤礁或堡礁、③环礁、④台礁。
4.按礁与海水进、退关系可分为：
①海侵礁、 ②海退礁。
5.按地理位置和形态复合特征可分为：
①岸礁（堤礁）、②沿岸礁（堤礁和丘礁）；③台内礁
（点礁和斑礁）、④边缘礁（堤礁）、⑤圆丘礁（灰泥 丘）、⑥盆地礁（环礁、宝塔礁、马蹄形礁）
6.按造礁生物属种分类可分为：
①珊瑚礁、②层孔虫礁、③苔藓虫礁、 ④海绵礁、⑤水螅 礁、⑥有孔虫礁、⑦厚壳蛤礁、⑧藻礁
甘溪中泥盆叠统金宝石组枝状层孔灰岩-礁后泻湖亚相
甘溪中泥盆叠统金宝石组珊瑚礁灰岩和古风化残积层-礁盖亚相
礁角砾岩
72
五、生物礁沉积相划分
1.礁核亚相、2.礁前亚相、3.礁后 亚相、4.礁翼亚相、5.礁间亚相、 6.礁基亚相、7.礁盖（礁顶和礁坪 亚相）
①礁核亚相：指礁相组合中具有抗浪性沉积的主 体部分，由造礁生物原地生长堆积而成。 ②礁前亚相：礁迎风(开阔海)的一侧称礁前，形 成礁前塌积、礁角砾岩，礁碎屑磨圆和分选差。往深 水方向与盆地相泥晶灰岩、泥灰岩沉积物呈指状接触。 ③礁后亚相：礁背风的一侧称礁后，由礁坪和泻 湖组成，砂坪为分选较好的砂屑灰岩和生屑灰岩。礁 后泻湖为静水灰泥沉积，其中可发育大量海百合、绿 藻、腕足类、介形虫等动物群。 ④礁翼亚相：指礁相与非礁相呈指状交错过渡的 礁的侧翼部分。盆地或泻湖中的点礁或塔礁的翼部因 分不出礁前和礁后而统称为礁翼。
我国南海热带海域
中的众多岛屿中也 也广泛发育珊瑚礁。
5
Reefs珊瑚礁的分带（Zonation on Coral）
6
造礁珊瑚的生态
7
沿岸点礁 和丘礁群
陆架边缘堤礁（堡礁）
陆架边缘堤礁（堡礁）
大
堡
礁前
礁
礁坪
礁间潮道
陆架边缘堤礁（堡礁）
现代生物礁
礁前 礁坪滩
礁后潮坪
泻湖内点礁
礁后泻湖
堤礁（堡礁）后的泻 湖--潮坪组合
An∈
41
礁的形态与海岸关系的演化过程
火山岛
岸礁
障壁礁
环礁
礁的形态特征与地理位置关系
生物礁在陆棚上的分布
岸礁
现代常见的生物礁 类型和分布
障壁礁
环礁
四、造礁生物与礁灰岩
1、生物礁中的造礁生物作用形式
造礁生物，是指底栖固着、群体、具有造架能力的生物。是 礁体的骨干生物。可细分为： 造架生物：多为块状、半球状、球状、枝状板状生物如珊瑚、 海绵等。
⑤礁间亚相：礁群复合体中的非礁相部分，海侵
时为正常海相碳酸盐沉积，有利于礁的形成; 海退时为
泻湖相甚至蒸发岩沉积，有利于礁岩白云岩化。
⑥礁基亚相：礁生长基底的原始地形隆起，台地上 滩、生物丘、海底火山、砂坝等均可成为生物礁固着生 长的基底，在礁基上最早形成的往往是使活动底质固定 的盖覆岩。 ⑦礁盖亚相：生物礁顶部发育终止后沉积的 深水盆地相或泻湖、蒸发岩。
时起到加固作用，有许多碳酸盐颗粒都是被藻类胶结成岩的。
大部分生物礁都是这几种造礁和附礁生物作用结合起来形
成的，很少是某种单独的作用造岩。
3.礁灰岩的划分
①骨架礁灰岩 ②粘结礁灰岩
③障积礁灰岩
④盖覆岩
⑤礁角砾岩
礁岩类型
①骨架岩 由块状、半球状、球状、枝状、板状等造架生物， 如珊瑚、海绵、层孔虫等生长发育所形成的具有抗浪 作用的岩石类型； ②障积岩 由原地生长的枝状、丛状等障积生物障积灰泥而成。 障积生物含量可多可少，以发育大量的骨架间灰泥充 填物为典型特征（障积结构），例如苔藓虫障积岩、 叶状藻障积岩等，主要出现在骨架礁的下部和翼部。 ③粘结岩和绑结岩 由粘结—结壳生物粘结、包覆或捆绑造架生物以及 各种附礁生物和碎屑所组成的礁灰岩，以发育粘结结 构或绑结结构为典型特征，是组成礁核的重要岩石类 型之一。
＞20m
礁基：由中薄层亮晶生物碎屑灰岩和亮 晶砂屑灰岩构成，为浅滩相沉积。
川东北通江铁厂上二叠统长兴台内海绵丘礁沉积相模式
礁 礁 盖 顶
礁
礁 翼
核
礁 翼
礁
基
川东长兴组生物礁研究实例
P2c
礁基—亮晶砂 屑灰岩
礁顶—亮晶砂 屑灰岩
礁核—海绵障积岩 海绵骨架岩
80
2.拓殖阶段
是造礁的初期繁殖，生物礁以生物种这类少为特征，这 个时期的生物能忍受一定的灰泥沉积物（浊度）的影响，常见 的是成熟的枝状的（障积作用）为主。
3.泛殖阶段
这个阶段通常构成礁体的大部分，礁体向上生长，隆起幅 度加高，并向侧向扩展，形成礁翼。生物种类和数量达到最高 程度。同时，波浪、潮汐水流可以破坏原生骨架，形成礁前和 礁间、礁内缝洞的礁角砾、礁砂屑的强烈充填作用。
礁核亚相
礁前斜坡塌积角砾岩亚相
湘西花 垣渔塘 早寒武 世生物 礁沉积 相模式
湘西花垣渔塘早寒武世生物礁生长发育演化示意图
海 绵 礁 体 宏 观 特 征
块状海绵礁灰岩
通江铁厂河林场—长兴组
造礁生物—海绵 块 状 海 绵 礁 灰
岩
Biblioteka Baidu通江铁厂河林场—长兴组
造礁生物—海绵 附礁生物—腕足、棘皮、腹足、有孔虫等
75
线状堤礁（堡礁）理想剖面和沉积相划分
（据James,1979)
礁组合的结构特征
一个发育完整的礁组合，在垂向剖面上从底到顶通常可区分 出：礁基、礁核、礁坪和礁盖等四种微相；在横剖面上可划 分出礁核、礁翼、礁间海、礁前斜坡等微相。台缘礁可分为 前礁、礁核和后礁三个单元。
点礁/斑礁和丘礁理想剖面和沉积相划分
④盖覆岩 （Coverstone） 由原地生长的 板状或层纹状生 物覆盖破碎的骨 骼或其它碎屑并 使之稳固而形成 的岩石。多产于 礁基、礁坪、礁 盖和礁前斜坡。
⑤礁角砾岩
由生物礁灰受到海浪和海流的冲击时破坏时所形成的大小不一的各 种角砾状碎屑堆积而成，主要可出现在礁前斜坡带，礁体内的沟道和礁 翼也可发育。
九、生物礁储层研究实例
奥地利阿尔卑斯北部灰岩山脉晚瑞替期 沉积环境的古地形复原图
加拿大上泥盆统某生物礁岩相分布特征
• 黔东－湘 西早寒武 世生物礁 沉积相示 意图
湖南花垣县 渔塘寒武统
清虚洞组生
物礁综合柱 状图
湘西渔塘下寒武咏清虚洞组藻礁的礁核亚相与礁前斜坡 塌积角砾岩亚相呈犬牙交错状接触
3/21/06
Elkhorn corals
丛生状 造礁生物
Branching corals
丛生状 礁生物
附礁生物—大型绿藻
喜 礁 生 物
礁坪滩
礁坪滩
二、古代生物礁沉积模式
33
二、古代生物礁沉积模式
1.缓坡度和低能量控制的灰泥丘沉积模式
（据Wilson,1975)
2.中等坡度和中能量控制的层状镶边礁沉积模式
粘结生物：附着于其它生物之上的结壳状、板状的具有粘结 能力的生物，如藻类、苔藓虫等
障积生物：在浪基面附近生长的茎枝状、棒状生物，可降低 水的流速利于灰泥沉积的生物，如海百合等。
2、生物礁中附礁生物的作用形式
附着式生物：藻类等可以附着在骨架生物上造成结壳，起到 加固作用。 胶结式生物：藻类生长在洞穴或孔隙内，产生胶结作用，同
（据James,1979)
79
六、生物礁的形成与演化
詹姆斯（James，1979）认为大多数生物礁的发展 可以划分为四个阶段，即：定殖阶段、拓殖阶段、泛殖 阶段及统殖阶段。各阶段特征如下：
1.定殖阶段
在古生界和中生界，最常见的是由棘皮动物碎片组 成的一系列浅滩或骨骼灰质砂的堆积体，新生界则由钙 质绿藻的板片组成。这些沉积物的表面繁殖着藻类（钙 质绿藻）、植物（海草〕或者动物（有柄亚门〕．它们 附着底层使其联结和固定下来．随后星星散散的技状 藻类、苔藓虫、珊瑚虫、软的海绵和其他后生生物就开 始在定殖的生物之间生长起来。
川东上二叠统长兴组海绵礁地貌景观 ——具块状的地貌隆起和石林外貌
华蓥山涧水沟生物礁剖面
华蓥山涧和尚梁生物礁剖面 65
北川甘溪中泥盆叠统金宝石组层孔虫-珊瑚礁灰岩-礁核亚相
北川甘溪中泥盆叠统金宝石组层孔虫生物礁灰岩-礁核亚相
礁核中的次生溶孔
通江铁厂河林场—长兴组
甘溪中泥盆叠统金宝石组枝状层孔灰岩-礁后泻湖亚相
2
一、现代生物礁
3
现代珊瑚礁的分布（Coral Distribution）
浅兰 <20个 属 中浅兰 20-40个属 深兰 > 40个属
4
现代海洋温暖浅海 发育珊瑚礁。澳大 利亚大堡礁是目前
世界上最大的礁组
合，沿昆士兰陆架 延伸1900公里，由
2500个独立礁体组
成，大部分单个礁 体仅几平方公里。
第三讲、生物礁储层沉积学
1
生物礁的基本概念
1.生物原地生长堆积形成的抗浪块体；
2.抗浪块体中的大部分生物保持生长生态特征，
或只见造礁生物原地生长的痕迹； 3.地貌上呈明显的凸起，高：宽之比大于1：30 为生态礁，小于1：30为地层礁； 4.分布范围从海平面到200m以下水深，视
造礁生物种类不同，有的可达300-400m水深。
4.统殖阶段
某一种类的造礁生物逐渐占统治地位和形成块状、穹状和 叠层状抗浪的块体，礁很快生张到潮间带，开始进入以波浪冲 蚀作用为主的消亡阶段，形成层状生物碎屑（礁坪滩）沉积
礁的发育演化
七、生物礁发育的控制因素
1.温暖的浅水最有利礁的生长
2.海平面相对变化对礁有明显的控制作用
①海平面相对快速下降， 礁露出水面 “干死”； ②海面相对快速上升时，进入深水中“淹死”； ③海平面若保持相对稳定，礁体可以向侧向发展。