碳酸盐台地沉积模式分类及主控因素

碳酸盐台地沉积模式分类及主控因素1 前言碳酸盐岩地模式是理解碳酸盐岩相的分布以及(在一定程度上)原生孔隙率的分布及其成岩史有关的保存情况的重要辅助工具。

随着油气勘探的不断深入, 海相碳酸盐岩地层分布区逐渐成为重要的油气勘探场所。

中国的塔里木盆地、四川盆地和鄂尔多斯盆地都有重大的发现, 特别是塔里木盆地、四川盆地最近都有重要的突破, 因此, 碳酸盐岩台地的研究也进入一个新的高潮, 各种观点、方法层出不穷。

通常用来描述不同台地的许多术语，对于地质学家来说往往具有不同的含意。

本文根据前人对碳酸盐台地的研究总结归纳其类型划分及其相模式。

2 分类2.1 不同地理位置、坡度、封闭性和镶边性下的碳酸盐岩台地类型在总结前人工作的基础上, 根据地理位置、坡度、封闭性和镶边性把碳酸盐岩台地分为以下类型: 缓坡开放型无镶边台地、缓坡封闭型无镶边台地、陡坡开放型无镶边台地、陡坡封闭型无镶边台地、缓坡开放型有镶边台地、缓坡封闭型有镶边台地、陡坡开放型有镶边台地、陡坡封闭型有镶边台地、礁滩型孤立台地、岩隆型孤立台地。

表1 碳酸盐岩台地分类（据顾家裕，2009）2.1.1 缓坡封闭型无镶边台地此类台地的特点是整个台地地势平坦且相对开阔, 虽然台地边缘没有明显的镶边, 但在台地边缘发育水体较浅的滩地, 对水体交换有一定的阻隔性, 台地上主要以潮坪沉积和澙湖沉积为主。

在潮上带发育膏泥坪、膏盐坪和含膏白云岩等, 而在潮间带主要沉积以泥晶为主的云岩、藻云岩和少量的藻屑云岩, 下部见砂屑坪沉积等; 澙湖中以泥晶白云岩和纹层白云岩等为主; 台地边缘滩中见凝块白云岩和少量的鲕粒白云岩。

2.1.2 陡坡开放型无镶边台地这是一类比较简单的台地。

台地岸坡坡度较陡, 滨岸水动力强度较高, 滨岸沉积主要是粒级较粗的生物碎屑灰岩、生物灰岩或一定量的鲕粒灰岩, 在一些地区岸边还发育一定高度的风成沙丘;向外则是一个相对有一定坡度的开阔台地, 沉积物主要是泥晶灰岩和泥质灰岩, 沉积物由岸至海逐渐变细, 直到台地边缘出现更大坡度的斜坡。

2.1.3缓坡封闭型有镶边台地该类台地的特点是台地广阔, 但由于受台缘带滩礁复合体或滩的阻隔, 台地内部水体交换阻滞,水体的蒸发量大于补给量, 台地内主要沉积膏泥岩、膏盐岩或大量的石膏; 台地边缘发育生物礁或礁滩复合体, 在一些水体交换并未受到影响、较开放的地区, 水体盐度正常, 可以形成一定量的小型礁体或台内滩; 在滨岸地区主要是浅水平坦的、膏泥岩沉积的潮坪或泥坪.2.1.4 缓坡开放型有镶边台地该类台地的特点是台地边缘具镶边, 即存在一个大型生物礁的边缘, 但生物礁分布断续, 台内水体交换通畅无阻。

2.1.5陡坡开放型有镶边台地该类台地的特点是滨岸坡度较大, 水体能量强, 主要发育粗粒的生物碎屑滩、鲕粒滩或少量的点礁, 而广阔的台地区则水体较深、能量较低, 沉积细粒的泥晶灰岩和泥质灰岩, 偶见台内浅滩, 台内不发育蒸发岩。

在台地边缘区发育明显的生物礁滩复合体, 但断续的生物礁滩复合体对台内水体的交换阻隔较小, 水体流动畅通。

2.1.6滩礁型孤立台地此类台地在中国南海广大海域有分布, 大部分是在海底喷发的火成岩基础上发育起来的生物礁。

2.2不同受力机制下的碳酸盐岩台地类型碳酸盐岩台地生长在构造高点之上, 如断层的上升盘、背斜和底辟的顶部。

按照基底的受力机制,可将碳酸盐岩台地分为伸展作用控制下的基底断块台地、旋转断块台地和生长断块台地; 挤压作用控制下的生长背斜台地、孤立台地、顶部刺穿台地和前陆边缘台地; 底辟作用控制下的盐底辟台地和火山基底台地; 及其它因素控制的被动大陆边缘台地和三角洲顶部台地。

2.2.1伸展作用控制下的断块台地1）基底断块台地[ 前期形成基底断裂, 当物质充足、水体适中即水体处于高潮线和低潮线之间时, 在基底断层的上升盘便会发育碳酸盐岩建隆, 同时在下降盘发育盆地沉积。

2) 旋转断块台地主要形成于海底断陷盆地中(如红海苏伊士海湾) , 形成机制与基底断块台地相似, 旋转断块台地的独特之处在于断块形成之后要发生反转。

3) 生长断块台地[ 2 ] 生长断块台地的整个形成过程包括碳酸盐岩的生长、后退和碳酸盐岩侧翼偶尔的坍塌。

通常, 碳酸盐岩台地的形成经历3 个阶段。

第1 阶段, 由孤立的点礁组合成一个顶部水平的大型台地, 坡度角较缓, 该阶段是碳酸盐岩的生长阶段。

第2 阶段, 同沉积断层的出现导致碳酸盐岩台地的侧翼发生坍塌在断层的下降盘形成低水位楔沉积, 此时斜坡角变陡。

第3 阶段, 碳酸盐岩台地继续生长, 由于物质不够充足, 导致台地面积一期期缩小, 台地面积的缩小使台地沉积更加不稳固, 导致后期还会发生碳酸盐岩台地的侧翼坍塌发生2.2.2 挤压作用控制下的台地1) 生长背斜台地生长背斜之上碳酸盐岩台地2) 孤立台地孤立台地底部为先期形成的背形3) 顶部刺穿台地形成于挤压构造背景, 基底断层未出露地表, 仅在顶部形成隆起。

碳酸盐岩台地形成于隆起之上。

4) 前陆边缘台地此类台地的沉积环境为前陆盆地。

2.2.3 底辟作用控制下的台地及其他类型的台地1) 盐底辟台地发育于盐底辟上部2) 火山基底台地常形成环礁发育于热沉降海底火山的顶部, 呈加积碳酸盐岩台地3) 被动大陆边缘台地是形成于被动大陆边缘的宽广厚层台地4) 三角洲顶部台地形成于三角洲进入浅海的地方。

3 控制因素3.1 构造运动所形成的古地形(貌) 控制台地的分布位置和基本类型众所周知, 构造运动对台地的形成具有明显的控制作用, 古地形的高低及坡度的陡缓对海侵过程中形成的沉积物有强烈的控制作用。

当岸坡陡的时候, 海岸水动力强, 形成一些较粗粒且结晶较好的碳酸盐岩, 如生物碎屑灰岩、砂屑灰岩、亮晶鲕粒灰岩等; 若坡度平缓、波浪消能, 水动力弱, 则形成泥晶灰岩、泥质灰岩等。

特别是在台地边缘区,由于具相对较高的地形, 则在外海波浪的作用下可以形成粗粒的碎屑滩, 甚至形成生物礁; 相反在没有任何古地形的高地, 或是一个向海倾斜斜坡, 则将是较深水的泥质灰岩或泥晶灰岩的沉积。

在台地发育过程中构造的变动和断裂的作用可以进一步引起地形的变化, 进而改变沉积环境, 造成沉积物的变化。

因此, 古地形控制了台地的类型和沉积物的性质和相。

3.2 海平面的升降控制台地类型及沉积物的变化海平面的变化对台地类型改变的作用是显而易见的。

当海平面上升的速率超过了台地上沉积物的沉积速率, 台地将被淹没, 改变了原来台地的类型和沉积物的性质; 反之, 当海平面下降的速率超过了碳酸盐沉积物前积的速率, 台地将会暴露或停止发育或遭受剥蚀而被破坏。

只有在沉积物的沉积速率与海平面的变化相适应的情况下, 台地才能正常发育。

碳酸盐岩台地沉积的控制因素除构造运动、相对海平面变化外还受沉积物供给和气候变化。

四者之间相互影响、相辅相成。

构造运动和相对海平面变化控制可容纳空间变化, 可容纳空间变化直接控制碳酸盐岩的沉积潜力。

碳酸盐岩沉积属于跟随性生长模式。

当构造抬升、相对海平面下降时, 碳酸盐岩生长速率减慢直至碳酸盐岩台地露出水面而停止生长。

当发生构造沉降即相对海平面变深时, 且保证物源充足的情况下, 碳酸盐岩会随水体快速向上生长。

与碎屑岩不同, 碳酸盐岩属于原地生长模式, 它的发育与否直接受原地沉积物供给的影响。

水体适中时利于造礁生物生长, 可为台地形成提供大量物源, 水体太深或太浅都会抑制造礁生物生长, 间接影响碳酸盐岩的形成。

气候中的降雨量、温度及光照对碳酸盐岩的形成同样起到不可低估的作用。

降雨量影响水体盐度, 水体盐度、温度和光照影响造礁生物的生长及水体的循环。

气候还会影响沉积层序中沉积物的类型。

气候干旱和水体循环较局限的环境下, 容易产生蒸发岩沉积物。

结束语关于碳酸盐岩台地的分类本文只是做了简单的总结与归纳，对其主控因素做了一些阐述，这些总结与归纳尚具许多不完整性甚至错误。

希望在以后进一步的学习与研究中能进一步完善，能够对中国的碳酸盐岩台地沉积有更深入的了解，希望能够带动更多关于碳酸盐岩台地沉积模式的研究与探讨。

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