第二节碳酸盐沉积相模式
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碳酸盐沉积环境及相模式讲课讲稿
碳酸盐沉积环境及相模式
二、浅海的类型 陆表海和陆缘海的概念（Shaw,1964） 1.陆表海（epeiric sea, epicontinental sea, inland sea, continental sea）
位于大陆内部或陆棚内部，低坡度，范围广阔，很浅的浅海。
2.陆缘海（pericontinetal sea）
受限制、受气候影响比较大，所以可产生许多暴露标志、 碱化标志或淡化标志。
1）由暗色富藻层与浅色富屑层交互组成的不规则到 平整的亚毫米级纹层
2）此带往往发育一些特有的沉积构造。
膏溶角砾岩,肠状构造,鸟眼构造、窗格构造、根模、 土壤层和受淡水作用形成的钙结层
2、潮间带
1）主要沉积的岩石为球粒泥晶灰岩，或生物屑泥晶 灰岩和细砂屑灰岩。其它还可见到在准同生阶段形 成的微晶白云岩，甚至还有细晶白云岩，偶见褐煤 及磷酸盐。
层序的底部单元通常是由粗粒碎屑构成，记录着海水向 陆地方向上的起始入侵位置。潮下单元（B层）是典型的 生物扰动的粒泥灰岩到泥粒灰岩。
如果潮坪上有大量的潮道，那么潮道的迁移也可能破坏 某些潮坪沉积的特征，并且形成部分向上变细的序列，底 部为骨骼灰质沙。
二、局限陆棚环境及其沉积特征 所谓局限陆棚是指地理上或水动力上受到限制的一种潮
远端变陡缓坡的沉积相划分与等斜缓坡类似，一般也分为 四个相带，前三个相带沉积特征与等斜缓坡一致，在斜坡 和盆地边缘相带的沉积物类型则不同于等斜缓坡，岩层内 夹有斜坡相碎屑的角砾状灰岩，浅水相的碎屑罕见。
2\碳酸盐台地相模式
这里所指的碳酸盐台地 引用的是Read（1989） 的概念，主要指具有水 平的顶和陡峻的陆棚边 缘的碳酸盐沉积海域， 在这个边缘上具有“高 能量”沉积物，而不管 该海域是否与陆地毗连 和其延伸范围。
二、浅海的类型 陆表海和陆缘海的概念（Shaw,1964） 1.陆表海（epeiric sea, epicontinental sea, inland sea, continental sea）
位于大陆内部或陆棚内部，低坡度，范围广阔，很浅的浅海。
2.陆缘海（pericontinetal sea）
受限制、受气候影响比较大，所以可产生许多暴露标志、 碱化标志或淡化标志。
1）由暗色富藻层与浅色富屑层交互组成的不规则到 平整的亚毫米级纹层
2）此带往往发育一些特有的沉积构造。
膏溶角砾岩,肠状构造,鸟眼构造、窗格构造、根模、 土壤层和受淡水作用形成的钙结层
2、潮间带
1）主要沉积的岩石为球粒泥晶灰岩，或生物屑泥晶 灰岩和细砂屑灰岩。其它还可见到在准同生阶段形 成的微晶白云岩，甚至还有细晶白云岩，偶见褐煤 及磷酸盐。
层序的底部单元通常是由粗粒碎屑构成，记录着海水向 陆地方向上的起始入侵位置。潮下单元（B层）是典型的 生物扰动的粒泥灰岩到泥粒灰岩。
如果潮坪上有大量的潮道，那么潮道的迁移也可能破坏 某些潮坪沉积的特征，并且形成部分向上变细的序列，底 部为骨骼灰质沙。
二、局限陆棚环境及其沉积特征 所谓局限陆棚是指地理上或水动力上受到限制的一种潮
远端变陡缓坡的沉积相划分与等斜缓坡类似，一般也分为 四个相带，前三个相带沉积特征与等斜缓坡一致，在斜坡 和盆地边缘相带的沉积物类型则不同于等斜缓坡，岩层内 夹有斜坡相碎屑的角砾状灰岩，浅水相的碎屑罕见。
2\碳酸盐台地相模式
这里所指的碳酸盐台地 引用的是Read（1989） 的概念，主要指具有水 平的顶和陡峻的陆棚边 缘的碳酸盐沉积海域， 在这个边缘上具有“高 能量”沉积物，而不管 该海域是否与陆地毗连 和其延伸范围。
碳酸盐沉积环境及相模式 2
灰色厚层癞痢状灰岩（锡矿山组）
灰色白云质泥质条带灰岩（佘田桥组）
隆回六都寨上泥盆统锡矿山组主要以灰色泥晶灰岩、泥灰岩，呈中厚层状，局部含有“癞痢”凝 块状灰岩，上部约有60m为灰色、暗灰色中厚层状白云质灰岩、泥质灰岩，顶部约有15m厚的黄褐 色钙质泥质粉砂岩。岩性特征反映该时期的水体深度较浅，为局限台地相沉积。
南丹罗富黑色薄层硅质岩(榴江组)
望谟桑郎硅质岩－灰岩型
南丹罗富灰黑色薄层泥岩(罗富组)
贵州桑郎泥盆系剖面
泥盆系上统
上统响水洞组，
主要以深灰色及灰 黑色薄层钙质泥岩 夹薄层夹黑色硅质 层台盆相环境局部 为硅质灰岩组成的 台棚相环境交替出 现；代化组则以台 棚相的深灰色及灰 黑色钙质泥岩夹杂 部分的中薄层深灰 色生屑灰岩及泥晶 灰岩沉积为主；者 王组主要以深灰色 及灰黑色中薄层泥 晶灰岩、灰黑色中 薄层燧石层及灰黑 色薄层钙质泥岩为 主，反映了深水台 盆相沉积。
在本次野外地层踏勘中，典型的台地边缘礁环境的剖面有紫云石头寨二叠系 生物礁。
紫云洞礁前生物角砾灰岩
紫云石头寨二叠纪生物礁 GPS: 25o44.965N,106o05.755E
6、台地边缘斜坡相
位于台地前缘斜坡处，主要由各种碎屑组成，沉积物极不稳定，其大小和形 状变化极大，主要的岩石类型有各种石灰岩，如泥晶石灰岩、砂屑石灰岩、沉积 角砾岩等，这取决于水的能量，岩石颜色从暗色到浅色，有大型的滑塌构造，切 断层理的外来岩块、斜坡泥丘以及碎屑注入岩脉等。
灰黑色薄层炭质泥岩夹 炭质硅质泥岩(代化组)
灰黑色薄层硅质岩(者王组)
深灰色钙质泥岩夹中薄层细晶灰岩 及粉砂岩(代化组)
深灰色钙质泥岩夹中薄层细晶灰岩 及粉砂岩素描(代化组)
紫云火花泥盆系、石炭系剖面
碳酸盐岩沉积相模式
陆表海的碳酸盐沉积分异主要决定于海水的能量。
关于碳酸盐岩沉积模式前人进行了大量的研究工作。由 关于碳酸盐岩沉积模式前人进行了大量的研究工作。 于陆表海内波浪、 于陆表海内波浪、海流以及潮汐作用对于碳酸盐沉积物的分 形成了三个明显的沉积相带，即一个高能带、 异，形成了三个明显的沉积相带，即一个高能带、两个低能 这一特征首先由肖（ 带。这一特征首先由肖（Shaw，1964）提出，奠定了碳酸 ， ）提出， 盐相模式的基础，其后欧文（ 盐相模式的基础，其后欧文（Irwin，1965）正式命名为 、 ， ）正式命名为X、 Y、Z三个带，之后拉波特（Laport，1967，1969）提出四 三个带， 、 三个带 之后拉波特（ ， ， ） 个带，一直发展到威尔逊（ 个带，一直发展到威尔逊（Wilson，1969，1975）的九个相 ， ， ） 带和塔克（ 带和塔克（Tucker，1981）七个相带，碳酸盐沉积相模式才 ， ）七个相带， 逐渐趋于完善和适用。 逐渐趋于完善和适用。 进入80年代后，人们摆脱了60－70年代静态碳酸盐沉积 进入80年代后，人们摆脱了60－70年代静态碳酸盐沉积 80年代后 60 模式的束缚，开始了一种动态碳酸盐沉积模式的研究和建立， 模式的束缚，开始了一种动态碳酸盐沉积模式的研究和建立， 强调碳酸盐缓坡（ramp）沉积相模式的重要性（Read，1982， 强调碳酸盐缓坡（ramp）沉积相模式的重要性（Read，1982， 1985；Tucker，1985；Whitaker，1988；Carozzi，1989）， 1985；Tucker，1985；Whitaker，1988；Carozzi，1989）， 并力图把碳酸盐相模式直接与成岩环境、 并力图把碳酸盐相模式直接与成岩环境、矿产和油气资源勘 探联系起来。以下简要介绍几个最常用的碳酸盐沉积相模式。 探联系起来。以下简要介绍几个最常用的碳酸盐沉积相模式。
碳酸盐岩沉积相模式
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三种模式的对比
Laporate模式 潮上带、潮间带 潮下带上部 潮下带下部 Irwin模式 Z带 Y带 X带 Young et al.模式 潮上带、潮间带、局 限潮下带 开阔潮下带
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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。
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七、我国的碳酸盐岩沉积相模式 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。
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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。
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Irwin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）
（1）潮上带
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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。
（2）潮间带
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碳酸盐沉积环境及相模式
第十二章碳酸盐沉积环境及相模式第一节海洋碳酸盐沉积环境特点一、温暖、清洁、透光的浅水海洋环境现代海洋碳酸盐沉积，主要分布于30°纬度的赤道南北温暖浅海地带，如加勒比海大巴哈马滩、波斯湾、孟加拉湾、我国南海诸岛及印度尼西亚巽他陆棚等地。
上述地带钙藻大量繁殖，珊瑚礁发育，局部有贝壳砂、鲕粒砂、葡萄状团块、球粒灰泥及造礁生物粘结岩正在堆积。
而在南北纬度40°之间的深海盆地底部，有大量浮游生物碳酸盐沉积。
这些现代海相碳酸盐产出环境，不仅是温暖、浅水，而且是清水环境，如加勒比海的三大碳酸盐滩，远离密西西比河口自西来的沿岸流，这就避开了大量细碎屑沉积物的注入；我国广西北海水域的涠洲岛和海南岛南端的三亚市的滨浅海域，同样远离粘土及粉砂的供给区而以沉积碳酸盐为主。
除造钙生物提供的骨骼，现代热带浅海碳酸钙沉积与藻类活动有关。
据金斯伯格（R. N. Cinsburg，1975）的资料，现代热带浅海小于10－15m水深的海域，所产生的CaCO3比深陆缘海每单位面积的CaCO3多几倍，主要与这一水域的绿藻海松科及蓝绿藻特别丰富有关，由于藻类的光合作用，需要从海水中吸收大量CO2，从而促使海水中的CaCO3过饱和，沉淀出文石质灰泥来，而且钙藻的外壳也是文石质灰泥及颗粒的主要提供者，因此藻类繁生可以提供大量碳酸盐沉积物，而它的生活需要一个温暖浅水清洁透光的环境。
如果海水浑浊，不仅妨碍光合作用，阻止钙藻的生长，另外悬浮的粘土可以堵塞许多底栖无脊椎动物的摄食器官，使这些动物不能繁衍，也妨碍了大量碳酸盐颗粒的产生，故浑水对碳酸盐的生成起着抵制作用。
海水太深，阳光不足，氧气不够，对藻类和底栖无脊椎动物生长不利；位于CCD面之下的深海水域，水压大，溶解CO2多，CaCO3不饱和，因此深水不仅不会有大量原地碳酸盐沉积物的直接产生，而且对已堆积的碳酸盐沉积物有强烈溶解作用，部分深水碳酸盐沉积物主要靠海水表层具几丁质表面保护层的浮游生物（如颗石藻、抱球有孔虫、翼足类等）和浅水陆棚区以浊流方式搬运来的灰泥或粉屑供给。
第八章碳酸盐岩储层沉积学特征
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，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。
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： 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。
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。
．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：
沉积相
3）泛殖阶段
这个阶段是礁体的主要构成时期。沉积通常构成了 礁体的大部分，礁体向上生长，隆起的幅度加高。并 向侧向扩展。生物的种类和数量达到最高程度，抗浪 的块状、穹状和叠层状的造礁生物逐渐占统治地位。 同时，波浪、潮汐水流可以破坏一些原生骨架，形成 礁角砾、碎屑。
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4）统殖阶段
礁体发育至这个阶段，变化常较突然。一般是石 灰岩，并以史具有一种生长习性（一般是结壳的到纹 层关的）少数几种种属的生物占统治地位。
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1、潮上带亚相
干旱气候的萨布哈潮坪环境的潮上坪亚相。 岩性以微晶－粉晶白云岩为主，次有含泥白云岩 与泥质白云岩，硬石膏岩和石盐岩、角砾状白云岩， 球粒微晶白云岩等。
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沉积构造：常见干裂、帐篷构造、干缩纹、板状
和竹叶状砾屑。藻纹层、鸟眼构造、瘤状及鸡雏状 硬石膏结核，肠状硬石膏，盐溶膏溶角砾构造等发 育。生物稀少，仅有藻层纹石、介形虫碎片及垂直 潜穴。
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海绵骨架岩， 串管海具有原地 生长生态，蓝绿 藻缠结和包壳现 象，格架间由两 个世代的白云石 充填。
海绵骨架岩，几个 串管海绵的横切面， 蓝绿藻缠结现象明 显。
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灰白色粘结岩
海绵骨架岩
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堤礁、岸礁不对称，划分为礁核相，礁后相和 礁前相。
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堤礁和岸礁的礁核相特征等同于对称礁， 但礁灰岩特征更清楚和更典型。 礁后相是层状的碳酸盐砂、灰泥、造礁 生物碎块及礁角砾。 礁前相主要是来自礁核的角砾和较深水 灰岩、硅质灰岩与页岩。
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礁前和礁后亚相
①礁前：位于礁体向开阔海（迎风）一侧，形成礁
前塌积岩或礁角砾岩，这些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。 ②礁后：位于礁体的背风一侧，礁后往往有砂坪和 泻湖组成，礁后砂坪由分选较好的砂屑灰岩和生屑
碳酸盐沉积模式
三、开阔台地 开阔台地一一是指海水循环好、盐度基本正常的浅海,其 水体能量一般较低,但在浅水区常常发育生物礁和浅滩。 开阔台地相以灰泥石灰岩、含颗粒灰泥石灰岩,灰泥颗粒 石灰岩,颗粒主要为原地堆积的正常海生物化石。岩石多呈 灰色、深灰色。中厚层状,缺乏层理构造,生物扰动强烈。还 常见风暴岩夹于正常沉积的岩石之中
3、Z带(低能带)
①位于Y带的向岸方向,直到滨岸为止②此带水很浅,波浪和潮汐作用 都很弱③此带宽度较大,可达几百英里宽。 ④此带海底坡度很小,或近于平坦,因而海水广泛漫布。 ⑤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类盐类矿物的沉积 ⑥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 ⑦化石少见,但叠层藻度相当发育。 ⑧沉积构造:干裂、冲沟、鸟眼、生物钻孔等。 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
五、生物礁 生物礁是指造礁生物原地生长产生抗浪格架的碳酸盐岩隆起 体。现代海洋温暖浅海发育珊瑚礁 生物礁油气藏的油气储量巨大,世界上发现了许多大型生物礁 油气田,如加拿大阿尔伯达盆地泥盆系生物礁油气田,伊拉 克 Kirkuk油田属碳酸盐台地边缘巨型生物礁油田,我国四川东部 晚二叠世长兴期生物礁气藏等。
二、按地理分布划分的碳酸盐综合相带模式一威尔逊模式
威尔逊(J.L. Wilson.1975)归纳了陆棚上碳酸盐台地和边缘温暖浅水环境 中碳酸盐沉积类型的地理分布规律,他把碳酸盐岩沉积划分为三大沉积区, 九个相带,24个微相 从横切陆棚边缘的剖面看,按从海到陆的顺序,这九个相带 1.盆地沉积区,与欧文的X带相当: ( 1)盆地 (2)开阔陆棚,(3)碳酸盐斜坡脚
①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。 ②此带宽约几百英里。 ③沉积物主要是来自Y带(高能带)的细粒物质,主要为灰泥。 ④生物:各种底栖生物和藻类都不发育;大量有机物质和浮游生物、自 游生物、可以在这里堆积下来。 ⑤沉积构造:水平层理发育。 ⑥颜色:由于这一环境安静缺氧,所以多呈暗色。 ⑦沉积厚度:其沉积速度一较高,向上渐减弱。
碳酸盐岩沉积相
1. 实际材料图 常用简化后的地质图为底图。图面主要内容包括：
(1)研究层位的露头分布情况。 (2)注明编图使用的露头剖面和钻井剖面的位置。 (3)所有剖面点统一编号，以便查阅。
2. 沉积相柱状剖面图：是根据野外和室内的成果，综合分析后 编制而成。既是描述性的，也是解释性的。包括地层单位系统、 实际材料（层号、厚度、样品等）、相标志（岩性、成分、颜 色、层理、结构构造、生物类型、生态特征、成岩后生变化等） 和沉积相类型四个方面。
2、相带沉积特征
5）台地边缘生物礁相－－晴天浪底之上
①灰泥丘或生物碎屑丘； ②圆丘礁台或斜坡， ⑤格架建筑的环礁。
现代生物礁.
碳酸盐滩
现代碳酸盐滩
Wilson模式相带实例（礁、滩）
贵州香树园组珊瑚礁灰岩 山东徐庄组鲕粒灰岩
环 礁 的 发育演化
岸礁—与陆地或岛屿相连的礁
堡礁—延伸方向与海岸平行
一、古地理研究的指导思想
1、构造古地理 2、生物古地理 3、岩相古地理
沉积盆地: 地球表面三度空间内，容纳沉积物堆积 的场所。 沉积盆地分析: 运用多学科（沉积学、地层学、构 造地质学）知识，采用多种方法（钻孔、露头观察、 地球物理）对沉积盆地的形成、沉积充填、古地理 演化和地球动力学进行综合研究的过程。
2）广海陆棚相 水深几十米至１００米，风暴浪基面以下； 富含生物化石的泥灰岩和石灰岩； 多见生物扰动构造
2、相带沉积特征
3) 碳酸盐台地斜坡脚相
风暴浪底附近，由远洋浮游生物及来自相邻的 碳酸盐台地的细碎屑组成;少量粘土质及硅质 夹层，块状层理
2、相带沉积特征
4） 台地前缘斜坡相
晴天浪底附近，为深水陆棚和浅水碳酸盐台地 的过渡沉积；主要由各种碎屑组成（灰沙）； 广海生物发育
第六单元.碳酸盐岩及沉积环境——【岩相古地理】
第六单元 碳酸盐岩及沉积环境
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第六单元 碳酸盐岩及沉积环境
第一节 碳酸盐岩的结构 第二节 碳酸盐岩的分类及命名 第三节 海洋碳酸盐沉积环境的特点 第四节 海洋碳酸盐沉积相模式 第五节 海洋碳酸盐沉积环境与沉积相分述 第六节 向上变浅的浅水碳酸盐序列
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第一节 碳酸盐岩的结构
1.粒屑结构 2.骨架结构 3.泥晶或微晶结构 4.晶粒及残余结构
四、CCD及深水碳酸盐环境 1.远洋沉积作用所形成的沉积物主要是 各种软泥：钙质软泥、硅质软泥和红色 粘土等；
其中控制钙质软泥沉积的主要因素是 由碳酸盐补偿深度（Carbonate Compensation Depth）或者方解石补偿 面（Calcite Compensation Depth）所决 定 2. 碳酸盐沉积补偿面（CCD面）：是指 海洋中的一条深度界限，当海水深度增 加至此界限时，由于水压增大、温度降 低、有机质分解等因素，使得水中的CO2
Platform Interior
Patch Reef
Tidal Flats
Modified by Loucks from Handford and Loucks (1993)and Bosscher and Schlager (1992)
Direction of sediment transport
沉积物：生物礁、各种颗粒灰岩
Z带：靠近海岸，低能带
海水较浅，海底的坡度很小、宽度大、水循环受到限制，波浪作用不发育。
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二、威尔逊的碳酸盐沉积模式（1975 ）
（九个亚相和24个微相)
盆地相区
盆缘相区
台地相区
威尔逊(1969，1975)综合了古代及现代碳酸盐岩的大量沉积模式，按照沉 积环境的潮汐、波浪、氧化界面、盐度、水深及水循环等因素的控制， 建立了综合的碳酸盐沉积模式，划分出3个相区、九个标准相带、24个 微相。
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第六单元 碳酸盐岩及沉积环境
第一节 碳酸盐岩的结构 第二节 碳酸盐岩的分类及命名 第三节 海洋碳酸盐沉积环境的特点 第四节 海洋碳酸盐沉积相模式 第五节 海洋碳酸盐沉积环境与沉积相分述 第六节 向上变浅的浅水碳酸盐序列
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第一节 碳酸盐岩的结构
1.粒屑结构 2.骨架结构 3.泥晶或微晶结构 4.晶粒及残余结构
四、CCD及深水碳酸盐环境 1.远洋沉积作用所形成的沉积物主要是 各种软泥：钙质软泥、硅质软泥和红色 粘土等；
其中控制钙质软泥沉积的主要因素是 由碳酸盐补偿深度（Carbonate Compensation Depth）或者方解石补偿 面（Calcite Compensation Depth）所决 定 2. 碳酸盐沉积补偿面（CCD面）：是指 海洋中的一条深度界限，当海水深度增 加至此界限时，由于水压增大、温度降 低、有机质分解等因素，使得水中的CO2
Platform Interior
Patch Reef
Tidal Flats
Modified by Loucks from Handford and Loucks (1993)and Bosscher and Schlager (1992)
Direction of sediment transport
沉积物：生物礁、各种颗粒灰岩
Z带：靠近海岸，低能带
海水较浅，海底的坡度很小、宽度大、水循环受到限制，波浪作用不发育。
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二、威尔逊的碳酸盐沉积模式（1975 ）
（九个亚相和24个微相)
盆地相区
盆缘相区
台地相区
威尔逊(1969，1975)综合了古代及现代碳酸盐岩的大量沉积模式，按照沉 积环境的潮汐、波浪、氧化界面、盐度、水深及水循环等因素的控制， 建立了综合的碳酸盐沉积模式，划分出3个相区、九个标准相带、24个 微相。
碳酸盐主要沉积环境及相模式
► 3．碳酸盐岩台地的斜坡脚相（或盆地斜坡相或盆 地边缘相）
碳酸盐岩台地的斜坡脚相位于碳酸盐岩台地的斜坡末 端，其沉积物由远洋浮游生物及来自相邻的碳酸盐岩台地 的细碎屑组成，水体深度与开阔陆棚相相似，一般位于波 基面以下，但高于氧化界面，由薄层、层理完好的碳酸盐 岩组成，夹少量粘土质及硅质夹层。此岩石类似盆地相沉 积物，但含泥质较少，厚度较大。某些韵律性或类似复理 石层理的薄层石灰岩可达数百米，有滑塌现象。
► 6.簸选的台地边缘砂相(或碳酸盐岩台地边缘 浅滩相)
► 簸选的台地边缘砂相主要呈砂洲、海滩、扇形或带状的滨外坝或 潮汐坝，或风成砂丘岛。一般位于海平面之下到5～10m水深的范围 内。组成的颗粒已受波浪、潮汐或沿岸海流的簸选，因而比较洁净。 此带盐度正常，循环良好，氧气充足。但由于底质经常变动，因此 不适于海洋生物繁殖。
► 这是一个真正的潟湖，海水循环受到很大限制，盐度显著提 高。从地理位置来看，这些潟湖可分为堤礁（堡礁）之间或 堤礁（堡礁）之后的潟湖，沿岸砂嘴之后的潟湖以及环礁内 的潟湖。此相带还包括潮间带环境。主要沉积物为灰泥，它 们堆积于天然堤、潮汐坪、潟湖内。粗粒沉积物见于潮汐沟 以及局部海滩内。海水盐度变化较大，淡水、盐水、超盐水 均有。有的地区可暴露于水面以上，氧化和还原环境均有。 所见植物有海水沼泽植物，也有淡水沼泽植物。
► 5．台地边缘的生物礁相
► 其生态特征取决于水体的能量、斜坡陡峻程度、生物繁殖能力、
造染生物的数量、粘结作用、捕集作用、出露水面的频率以及后 来的胶结作用。此种生物建造可分为三种类型：①灰泥丘或生物 碎屑丘;②圆丘礁台或斜坡;③格架建筑的环礁。主要由块状石灰
岩和白云岩组成,几乎全由生物组成,也有许多生物碎屑。
碳酸盐台地又进一步细分多种环境，潮坪、 生物礁、浅滩、局限台地、开阔台地、台地边 缘等。
沉积岩与沉积相碳酸盐岩沉积相和相模式
37
(六) 生物礁相的鉴别标志
1、古地貌标志
具有明显的古地貌隆起，加上礁相和非礁相之间 的差异压实作用，因此，礁相地层的厚度比同期非礁 相地层的厚度明显大。
2、生物标志
生物礁中有大量原地固着生长的造礁生物和附礁生 物。
3、岩性标志
礁核发育骨架岩、障积岩和粘结岩。礁前的垮塌礁 角砾也是礁的识别标志之一，礁顶、礁翼的生屑、砂 屑灰岩易发生白云岩化而成为良好的油气储层。
17
1、颗粒滩水浅(5-10米至高出水面)，海水循环良好， 盐度正常，氧气充足，但由于底质处于移动状态，不 适于海洋底栖生物繁殖。 2、由于波浪，潮汐及岸流经常簸选，常形成清洁的碳 酸盐砂堆积，以浅色亮晶鲕粒灰岩、亮晶生屑灰岩、 亮晶砂屑灰岩为主，颗粒分选磨圆好，无或少灰泥。 3、一般呈浅灰色至灰白色；多槽状交错层理、羽状交 错层理、板状交错层理，双向交错层理及底冲刷等构 造。 4、很少有原地底栖生物，可见多种异地的大型生物化 石碎屑，腹足类、双壳类、腕足类、绿藻、棘皮类等。
7
潮池中多为球粒灰泥灰岩、纹层状灰泥灰岩，发育 藻席及底栖生物。潮汐沟中多为砂屑、生屑、鲕粒及 砾屑的沉积，向上渐变细，双向潮汐层理、羽状层理 及冲刷构造。
生物贫乏，以藻类、 腹足等为主，多异地 生物屑。
8
3、碳酸盐潮坪的层序 碳酸盐潮坪的堆积速度总是大大超过它
们沉积所在的大陆架或台地的沉降速度。因 此，陆表海潮汐带沉积单元都是形成向上变 浅的基本层序。基本层序上部的潮上单元反 映邻近的陆地环境，特别是气候；基本层序 下部的潮下单元反映邻近潮坪的海洋环境类 型。
14
4、泻湖沉积是加积过程，沉积速率常大于沉降速率， 因此泻湖常变浅、沉积物暴露，大范围形成“似潮坪 环境”。此时有鸟眼、干裂等暴露构造，强蒸发时可 成为“萨布哈”，发育石膏、石盐沉积及白云化。
(六) 生物礁相的鉴别标志
1、古地貌标志
具有明显的古地貌隆起，加上礁相和非礁相之间 的差异压实作用，因此，礁相地层的厚度比同期非礁 相地层的厚度明显大。
2、生物标志
生物礁中有大量原地固着生长的造礁生物和附礁生 物。
3、岩性标志
礁核发育骨架岩、障积岩和粘结岩。礁前的垮塌礁 角砾也是礁的识别标志之一，礁顶、礁翼的生屑、砂 屑灰岩易发生白云岩化而成为良好的油气储层。
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1、颗粒滩水浅(5-10米至高出水面)，海水循环良好， 盐度正常，氧气充足，但由于底质处于移动状态，不 适于海洋底栖生物繁殖。 2、由于波浪，潮汐及岸流经常簸选，常形成清洁的碳 酸盐砂堆积，以浅色亮晶鲕粒灰岩、亮晶生屑灰岩、 亮晶砂屑灰岩为主，颗粒分选磨圆好，无或少灰泥。 3、一般呈浅灰色至灰白色；多槽状交错层理、羽状交 错层理、板状交错层理，双向交错层理及底冲刷等构 造。 4、很少有原地底栖生物，可见多种异地的大型生物化 石碎屑，腹足类、双壳类、腕足类、绿藻、棘皮类等。
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潮池中多为球粒灰泥灰岩、纹层状灰泥灰岩，发育 藻席及底栖生物。潮汐沟中多为砂屑、生屑、鲕粒及 砾屑的沉积，向上渐变细，双向潮汐层理、羽状层理 及冲刷构造。
生物贫乏，以藻类、 腹足等为主，多异地 生物屑。
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3、碳酸盐潮坪的层序 碳酸盐潮坪的堆积速度总是大大超过它
们沉积所在的大陆架或台地的沉降速度。因 此，陆表海潮汐带沉积单元都是形成向上变 浅的基本层序。基本层序上部的潮上单元反 映邻近的陆地环境，特别是气候；基本层序 下部的潮下单元反映邻近潮坪的海洋环境类 型。
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4、泻湖沉积是加积过程，沉积速率常大于沉降速率， 因此泻湖常变浅、沉积物暴露，大范围形成“似潮坪 环境”。此时有鸟眼、干裂等暴露构造，强蒸发时可 成为“萨布哈”，发育石膏、石盐沉积及白云化。
岩相古地理
离散板块构造背景条件下的碳酸盐相模式演化
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沉积学_碳酸盐岩相模式
第二节 海洋碳酸盐岩沉积相模式 七、碳酸盐相模式的分类和变化 2．碳酸盐沉积相模式的变化 （3）板块构造背景与碳酸盐沉积相模式的关系
聚合板块构造背景条件下的碳酸盐相模式变化 41
沉积学_碳酸盐岩相模式
第二节 海洋碳酸盐岩沉积相模式 七、碳酸盐相模式的分类和变化 2．碳酸盐沉积相模式的变化
9
沉积学_碳酸盐岩相模式
第一节 海洋碳酸盐沉积环境特点 二、碳酸盐沉积的水文控制条件 海水的能量与盐度
陆棚边缘或 障壁砂坝前 缘的较深水 区
障壁后受保 护的泻湖
10
沉积学_碳酸盐岩相模式
第一节 海洋碳酸盐沉积环境特点 二、碳酸盐沉积的水文控制条件
海水的能量与盐度
滨岸高能带——岸礁 滨外高能带——堤礁、堡礁
19
沉积学_碳酸盐岩相模式
第二节 海洋碳酸盐岩沉积相模式 二、拉波特（1967）的模式
1）潮上及潮间带（Z）：蒸发作用强
白云岩、云质灰岩、叠层构造、干裂、鸟眼构造等
20
沉积学_碳酸盐岩相模式
第二节 海洋碳酸盐岩沉积相模式 二、拉波特（1967）的模式
2）浅的潮下带（Y）：潮汐作用强。 颗粒灰岩、叠层石、泥晶灰岩、冲刷、干裂等
2个相组、6个相区、15个相带
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沉积学_碳酸盐岩相模式
第二节 海洋碳酸盐岩沉积相模式 五、塔克（Tucker，1981）的模式
7个主要环境：潮上－潮间坪、泻湖及局限海湾、潮 间－潮下浅滩区、开阔陆棚及台地（由浅水至深水）、 礁及碳酸盐岩隆、前缘斜坡和盆地
29
沉积学_碳酸盐岩相模式
第二节 海洋碳酸盐岩沉积相模式
碳酸盐沉积环境及相模式 2
广西桥头村、马滩合山组潮坪垂直序列
邵阳西寨口D3x积云状叠层石(潮间带)
隆回滩头C1d3中厚层灰质白云岩(潮上带)
薄层灰岩与页岩互层（邵东段）
冷水江锡矿山石炭系剖面：岩关组 邵东段具有碳酸盐岩和碎屑岩混积沉积的特点，反映了混积潮坪相环境
2、局限台地相
太原西山本溪组半沟段
隆回滩头石炭系岩关组为生屑灰岩及泥质灰岩，局限台地沉积
隆林德峨黄龙组主要岩性以 大套灰色－浅灰色中厚层状 泥晶灰岩，其中含有大量的 深灰色中厚层生屑灰岩，表 现为多次生物碎屑粒序旋回 堆积，代表了本区多次的异 地生屑颗粒形成的浅滩环境。
广西上林塘红二叠系剖面：下二叠统则主要为清水碳酸盐岩沉积建造，代表 了较为稳定的开阔台地沉积，局部的重力流沉积反映了短暂的台缘斜坡环境；
三、碳酸盐岩沉积环境
温暖、清洁的浅海海域。在现代主要分布于南北纬30°之间。
生物骨胳和藻类繁 盛是形成碳酸盐沉积物 的最主要因素。
碳酸盐颗粒（内碎 屑、鲕粒、藻粒、球 粒 、生物颗粒）
碳酸盐骨架（珊瑚、 层孔虫等）
碳酸盐泥（机械的、 化学的、钙藻、钙质超 微生物）
绝大多数碳酸盐在浅海环境中形成，其沉积作用过程主要受到化学和生物 化学条件的控制。 1、生物在碳酸盐岩沉积中具有重要作用； 2、水动力条件对碳酸盐岩沉积具有控制作用； 3、碳酸盐岩沉积基本在原地形成； 4、碳酸盐岩沉积主要形成于温暖、清洁、透光的浅水环境； 5、碳酸盐岩沉积作用迅速，但容易受到控制(抑制)。
2020/9/29
15
7、盆地边缘或深陆棚边缘相
斜坡脚一般位于浪底以下，岩石主要为薄层的细粒石灰 岩，有的地方夹有燧石及粘土层，有滑塌现象，陆源碎屑少 见，多呈页岩夹层出现。
薄层泥岩夹硅质岩
邵阳西寨口D3x积云状叠层石(潮间带)
隆回滩头C1d3中厚层灰质白云岩(潮上带)
薄层灰岩与页岩互层（邵东段）
冷水江锡矿山石炭系剖面：岩关组 邵东段具有碳酸盐岩和碎屑岩混积沉积的特点，反映了混积潮坪相环境
2、局限台地相
太原西山本溪组半沟段
隆回滩头石炭系岩关组为生屑灰岩及泥质灰岩，局限台地沉积
隆林德峨黄龙组主要岩性以 大套灰色－浅灰色中厚层状 泥晶灰岩，其中含有大量的 深灰色中厚层生屑灰岩，表 现为多次生物碎屑粒序旋回 堆积，代表了本区多次的异 地生屑颗粒形成的浅滩环境。
广西上林塘红二叠系剖面：下二叠统则主要为清水碳酸盐岩沉积建造，代表 了较为稳定的开阔台地沉积，局部的重力流沉积反映了短暂的台缘斜坡环境；
三、碳酸盐岩沉积环境
温暖、清洁的浅海海域。在现代主要分布于南北纬30°之间。
生物骨胳和藻类繁 盛是形成碳酸盐沉积物 的最主要因素。
碳酸盐颗粒（内碎 屑、鲕粒、藻粒、球 粒 、生物颗粒）
碳酸盐骨架（珊瑚、 层孔虫等）
碳酸盐泥（机械的、 化学的、钙藻、钙质超 微生物）
绝大多数碳酸盐在浅海环境中形成，其沉积作用过程主要受到化学和生物 化学条件的控制。 1、生物在碳酸盐岩沉积中具有重要作用； 2、水动力条件对碳酸盐岩沉积具有控制作用； 3、碳酸盐岩沉积基本在原地形成； 4、碳酸盐岩沉积主要形成于温暖、清洁、透光的浅水环境； 5、碳酸盐岩沉积作用迅速，但容易受到控制(抑制)。
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7、盆地边缘或深陆棚边缘相
斜坡脚一般位于浪底以下，岩石主要为薄层的细粒石灰 岩，有的地方夹有燧石及粘土层，有滑塌现象，陆源碎屑少 见，多呈页岩夹层出现。
薄层泥岩夹硅质岩
碳酸盐岩沉积相模式2
蒸发盐类的沉积。 若受淡水溶解， 则形成塌陷角砾岩。
4.正常潮坪（潮湿型）碳酸盐及其剖面层序
海侵滞留层
二、局限陆棚环境
所谓局限陆棚是指地理上或水动力上受到限制的一种潮 下浅水低能的碳酸盐沉积环境。从地貌角度，它可以包括海 湾、礁后泻湖、台地边缘鲕滩、骨屑滩和障壁岛之后的泻湖， 在台地相沉积模式中，经常被称之为“局限台地”。
岸礁
2.现代礁的形成条件
根据对我国南海现代珊瑚礁的研究，发现温度、水深和 盐度是控制其生长的最基本因素。珊瑚礁生长的理想温度范 围是23－27℃左右，延伸范围可从18℃至30℃，在更高或更 低的温度下，造礁珊瑚虫将失去捕获食物的能力。为了迅速 钙化，造礁珊瑚要依赖共生的虫黄藻，虫黄藻的繁衍因受光 合作用限制，只能在水深30－40m以上的浅水透光区生长。 珊瑚正常生长的盐度范围在27‰－40‰之间。另外，在波浪 强烈作用的地区可为珊瑚虫提供丰富的浮游生物养料和充足 的氧气，因此，多数生物礁沿陆棚边缘或碳酸盐台地边缘的 搅动带产生。
欧文依据肖对陆表 海水动力能量及沉积物 分布特征研究建立的理 想模式，以不含陆源碎 屑物的浅海碳酸盐沉积 物为条件。在此模式中， 他将自滨岸到广海方向 划分为三个带，并分别 命Z 、Y、 X带。
三、潮汐相带模式－－拉波特（Laporte,1967)
拉波特对美国纽约州早泥盆世海德堡群进行沉积相分 析时所建立的模式，基本上承袭了肖及欧文的概念，所不同 的是他在研究该区沉积环境时指出，由于潮汐面频繁变动， 引起潮上－潮间－潮下环境的复杂变换，因而形成各种相的 交替和穿插。他指出潮汐作用的重要性和潮下存在碳酸盐和 陆源碎屑的沉积分带性，较前人进了一步。
五、塔克（Tucker，1981）的模式
塔克认为，完整的碳酸盐相模式应具有：在近岸潮间－潮上区，以碳酸盐泥 坪为主；在浅水到深水陆棚区，为碳酸盐砂及泥沉积；在沟通泻湖与开阔陆棚 的主要潮汐通道口上可以发育碳酸盐潮汐三角洲，也是鲕粒生成场所；沿着陆 棚边缘，礁和其它碳酸盐岩隆经常发育；在很少陆源物注入盆地的时候，则可 有异地搬运的远海碳酸盐沉积作用发生。
沉积学与沉积相课件碳酸盐沉积相
4. 生物礁的相带划分及特征
几
种
礁
灰
岩
珊瑚礁灰岩------摄于西藏革吉县夏麦 1995 ，5
礁前：陡坡，造礁生物的主要发育带，按水深生物分带。 并形成粘结岩—骨架岩—障积岩。
前礁：（滑塌）粒屑灰岩
同种生物在不同深度上的分带性
不同形态的珊瑚
礁顶：常露出水面，粘结灰岩。 礁坪：水浅，前方打碎的礁屑，可含造礁生物。
1. 大部分粗碳酸盐沉积物的搬运距离都不远。 2. 颗粒间灰泥的多少、颗粒的填集特点是判断水体能量 的标志。 3. 常在大面积上垂向加积，侧向加积少。
三、碳酸盐沉积物的沉积速率
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；深水环境1cm/1000a甚至无。
第二节 海洋碳酸盐沉积相模式
Show(1964)----
陆表海：大陆（或陆棚）内部，低坡度的，范围广阔的很浅的浅海 有利于碳酸盐的沉淀。
陆缘海：大陆（或陆棚）边缘，坡度较大，范围小，较深的浅海
一、欧文的陆表海能量带模式（Irwin,1965）
由海向陆，分X、Y、Z三个带： X带：深水低能带，光线弱，氧气缺乏，沉积灰泥及浮游
2．简述
碳沉积相
三、陆棚环境及沉积特征
浪基面以下。 两种形式： 碳酸盐缓坡、开阔台地。 1.正常的海相生物； 2.（含颗粒）泥晶灰岩，礁滩周围有颗粒灰岩、粘结灰岩； 3.广泛的生物扰动。
四、台缘浅滩及沉积特征
浅滩的类型很多。
台缘浅滩的形成与早期地形、水动力、海平面变化 等有关。
亮晶颗粒灰岩
五、生物礁环境及沉积特征
五、塔克的模式
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第二节碳酸盐沉积相模式
碳酸盐沉积相模式是一种描述碳酸盐岩沉积过程和环境的模式，通过
研究碳酸盐岩沉积相模式可以获得沉积相特征、沉积环境变化和沉积动力
学演化等方面的信息。
以下是关于碳酸盐沉积相模式的详细介绍。
碳酸盐岩是一种由碳酸盐矿物主导的沉积岩，包括石灰岩、白云石、
薄层灰岩等。
它们普遍出现在海洋、湖泊和浅海盆地等水体中，是地球历
史上非常重要的沉积岩类型之一、碳酸盐岩中富含的古生物化石和古地理
信息对于研究地球历史、古气候和古地理有着重要的意义。
碳酸盐沉积相模式是通过搜集和分析大量碳酸盐岩样品的沉积学特征，建立的一种描述沉积相变化的模式。
它考虑了地理、物理、化学和生物等
因素对碳酸盐沉积过程的影响，通过解释不同地质年代和地理环境下的碳
酸盐岩沉积特征，来推测古地理和古环境演化。
碳酸盐沉积相模式可以根据沉积相的不同特征划分为多个不同的类型。
根据控制碳酸盐沉积的主要因素，可以将碳酸盐沉积相模式分为五个基本
类型：悬浮物沉积型、化学沉积型、沿岸沉积型、台地沉积型和裂隙/溶
蚀沉积型。
悬浮物沉积型主要发生在富含悬浮物质的环境中，如内陆湖泊、盐湖
和湿地。
这种沉积相模式下的碳酸盐岩多为均一的细粒度结构，常常伴随
着粘土矿物的沉积。
化学沉积型主要发生在浅海和海湾等热带和亚热带环境中，水体富含
钙离子和碳酸盐。
这种沉积相模式下的碳酸盐岩由于水中的钙离子超饱和
度高，所以会发生大量的化学沉积作用，形成大量的碳酸盐沉积。
沿岸沉积型主要发生在海岸带和浅海环境中，受到波浪、潮汐和洋流等动力因素的影响。
这种沉积相模式下的碳酸盐岩通常存在多个沉积相，如沉积槽、潮间带和滩涂等。
台地沉积型主要发生在台地和大陆边缘等广泛分布的地区。
这种沉积相模式下的碳酸盐岩通常呈现台地沉积环境的特征，如平缓的坡面和波浪状的平原等。
裂隙/溶蚀沉积型主要发生在喀斯特地区和岩溶地貌中。
这种沉积相模式下的碳酸盐岩通常伴随着丰富的裂隙和溶蚀构造，如洞穴、溶洞和喀斯特地貌等。
除了以上五个基本类型，根据不同地质年代和地理环境等因素，还会存在不同的子类型和过渡类型。
通过研究这些类型和模式，可以获得沉积环境的变化过程和沉积动力学的演化等方面的信息。
总的来说，碳酸盐沉积相模式是一种描述碳酸盐岩沉积过程和环境的模式，通过研究沉积相的不同特征，可以推测古地理和古环境演化。
这对于了解地球历史、古气候和古地理等方面具有重要的意义。