5层序地层学-海相碳酸盐岩层序

1、相对海平面变化的控制作用 、
追补型和并进型沉积
1、相对海平面变化的控制作用 、
2、构造沉降和沉积背景的作用 、
• 构造沉降作用提供了长期的碳酸盐沉积物 的沉积和保存 • 构造升降作用也会影响碳酸盐台地的暴露 • 非局限性盆地和局限性盆地的不同盆地结 构造成水流畅通程度不同
3、气候的控制作用 、
1、相对海平面变化的控制作用 、
◎碳酸盐岩沉积物是由生物产生的，其 碳酸盐岩沉积物是由生物产生的， 中不少是光合作用的副产物。 中不少是光合作用的副产物。随着水 深增加光照程度迅速降低。 深增加光照程度迅速降低。 ◎高碳酸盐岩产率主要分布在海水上部 50m至100m的水体中， 的水体中， 至 的水体中 水深内碳酸盐岩产率最高， ◎在10m水深内碳酸盐岩产率最高，而 水深内碳酸盐岩产率最高 在10-20m内锐减 内锐减
◎盆地边缘的区域性前积台地和滩；
◎浅海台地或孤立台地
◎盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡； 盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡； ◎盆地边缘的区域性前积台地和滩； 盆地边缘的区域性前积台地和滩； ◎浅海台地或孤立台地
1）盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡 ）
◎区域性碳酸盐台地和缓坡沉积坡度都小于5°; 区域性碳酸盐台地和缓坡沉积坡度都小于 ° 沉积厚度可以变化很大，从几米到几百米; ◎沉积厚度可以变化很大，从几米到几百米 斜坡上相带宽缓、不规则， ◎斜坡上相带宽缓、不规则，没有明显的地 坡折; 形 坡折 ◎在地震剖面上，缓坡沉积表现为低角度的S 在地震剖面上，缓坡沉积表现为低角度的 型或叠瓦状前积结构 。
3）台地或滩边缘相 ）
◎由砂屑灰岩、泥屑灰岩及生物礁 由砂屑灰岩、 在内的岩相复合体组成 ◎滩边缘相通常含有小到中型的槽 状交错层理和海底硬地 ◎生物沉积含有生物或胶结物粘结 的块状礁体和斑礁体， 的块状礁体和斑礁体，其间隙被灰 质泥岩、 质泥岩、骨屑灰岩和泥质灰岩充填 沉积水深0－ ◎沉积水深 －50m
潮上带和潮间带波状叠层石
1）潮坪相 ）
（1）潮间带 ）
◎富含泥质和具有潮汐水道的复合体 ◎在潮汐水道中一般含有内碎屑和碳 酸盐岩岩屑的底部滞留沉积， 酸盐岩岩屑的底部滞留沉积，其上 覆具有潜穴的骨屑石灰岩 ◎典型沉积构造为潮汐过渡层理
平均高潮线 平均低潮线
潮间坪上各类砂波主 要是泥质岩和粉砂岩
滩礁沉积 斜坡沉积
盆地沉积
4）前缘斜坡相 ）
滩礁沉积 斜坡沉积
盆地沉积
4）前缘斜坡相 ）
◎位于台地或滩边缘坡折向海方向的斜坡 面上 沉积斜坡坡度可达35° ◎沉积斜坡坡度可达 °以上 ◎水深从几十米到百米以上 ◎沉积岩相由伴随着巨型滑塌的成层灰质 泥灰岩、 泥灰岩、透镜状或楔状碳酸盐碎屑或生物 碎屑钙质砂组成 ◎硅质碎屑岩可作为碳酸盐岩的夹层出现
沼泽
宽阔的潮间坪 沉积面上的波纹
小潮道
1）潮坪相 ）
（1）潮下带 ）
◎由颗粒灰岩、灰泥灰岩组成 由颗粒灰岩、 ◎发育交错层理或缺乏原始沉积构造
平均高潮线 平均低潮线
潮间带下部和潮下带的青鱼剌层理
青鱼刺层理（潮间带下部 潮下带 潮下带， 青鱼刺层理（潮间带下部—潮下带，涨潮流速 与退潮流速基本相当时出现） 与退潮流速基本相当时出现）
第二节 碳酸盐岩层序地层学
起源于被动大陆边缘陆源碎屑沉积盆 地的层序地层学基本原理适用于碳酸 盐岩沉积盆地的层序地层学研究
第二节 碳酸盐岩层序地层学
一、层序类型和层序边界
Ⅰ型和Ⅱ型层序边界和层序类型 型和Ⅱ
Ⅰ型层序边界
Ⅰ型层序由低位、 型层序由低位、 海侵和高位体系域构成
Ⅱ型层序边界
Ⅱ型层序由陆棚边缘、 型层序由陆棚边缘、 海侵和高位体系域构成
丘状反射
丘状反射
丘状反射
一、碳酸盐岩沉积背景
2．碳酸盐沉积相带 ． 碳酸盐岩沉积模式的发展（福克,欧文 欧文， 碳酸盐岩沉积模式的发展（福克 欧文，1965） 不同沉积相带具有不同的沉积背景。 不同沉积相带具有不同的沉积背景。 在陆棚狭窄、陆棚边缘陡峭的地方， 在陆棚狭窄、陆棚边缘陡峭的地方， 相带分布窄而规则； 相带分布窄而规则； 在台地和边缘区、陆棚区宽阔的地方， 在台地和边缘区、陆棚区宽阔的地方， 相带分布较宽而复杂。 相带分布较宽而复杂。
层序地层学
朱筱敏
石油大学资源与信息学院
第五章
海相碳酸盐岩层序地层学 第一节
碳酸盐岩沉积背景及其控制因素
起源于被动大陆边缘碎屑岩 层序地层学原理适用于碳酸 盐岩层序地层分析
第一节
碳酸盐岩沉积背景及其控制因素
一、碳酸盐岩沉积背景 1、碳酸盐岩沉积背景 、
一、碳酸盐岩沉积背景 1、碳酸盐岩沉积背景 、
1）潮坪相 ）
（1）潮上带 ）
◎由泥或粉砂级颗粒沉积物组成 发育风暴成因纹层，藻纹层、 ◎发育风暴成因纹层，藻纹层、 内碎屑层 潮上环境位于平均高潮线以上， ◎潮上环境位于平均高潮线以上， 从而具有泥裂、 从而具有泥裂、鸟眼构造
平均高潮线 平均低潮线
潮上带沉积（泥裂） 潮上带沉积（泥裂）
潮上带大量水平层理和液化流动 包卷层理和顶部的泥炭沉积
叠瓦状前积反射
2)盆地边缘的区域性前积滩和台地 盆地边缘的区域性前积滩和台地 ◎以具有前缘斜坡的前积模式为特征； 以具有前缘斜坡的前积模式为特征； 前缘斜坡的坡度为5° ° 前缘斜坡的坡度为 °-35°； 前积滩的厚度从几米到几百米， ◎前积滩的厚度从几米到几百米， 前积距离可达数百千米。 前积距离可达数百千米。 ◎呈S型、S型-斜交型和斜交型前积模式 型 型 斜交型和斜交型前积模式
3、气候的控制作用 、
2）气候还决定了沉积层序中的沉积物类型
◎若陆源沉积物供源点邻近碳酸盐岩 台地， 台地，气候的差异将会影响硅质碎屑 沉积物供给的类型。 沉积物供给的类型。
潮湿气候利于河流、 潮湿气候利于河流、三角洲硅质碎屑沉积 物的沉积 干旱气候利于风成硅质碎屑沉积。 干旱气候利于风成硅质碎屑沉积。
1）碳酸盐台地或滩边缘 ） 暴露侵蚀的岩溶特征
岩溶高度达百米之上
1）碳酸盐台地或滩边缘 ） 暴露侵蚀的岩溶特征
② 地表岩溶主 要特征为出现紫红 色泥岩、 色泥岩、灰绿色铝 土质泥岩以及覆盖 的角砾灰岩、 的角砾灰岩、角砾 白云岩的古土壤。 白云岩的古土壤。
1）碳酸盐台地或滩边缘 ） 暴露侵蚀的岩溶特征
5）盆地相 ）
◎在水深几百米、贫氧、水静的盆底，岩性 在水深几百米、贫氧、水静的盆底， 以薄层和纹层状黑色泥灰岩为主要结构类型， 以薄层和纹层状黑色泥灰岩为主要结构类型， 常见燧石， 常见燧石，生物群主要是远洋浮游生物 ◎若盆地非常局限，就会出现盐度成层现象， 若盆地非常局限，就会出现盐度成层现象， 在盆地碳酸盐岩中可能含有准同生石膏和硬 石膏
◎南北纬30度沉积盆地碳酸盐岩沉积多 南北纬30度沉积盆地碳酸盐岩沉积多 30 ◎碳酸盐台地和滩是碳酸盐岩沉积最为 活跃的地方。 活跃的地方。 根据沉积位置和地层剖面坡度， ◎根据沉积位置和地层剖面坡度，可将 碳酸盐台地和滩边缘剖面划分成三种类 型。
一、碳酸盐岩沉积背景 1、碳酸盐岩沉积背景 、
◎盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡； 盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡；
2）浅海陆架相 ）
◎当陆棚受限时，则可能形成广泛的蒸 当陆棚受限时， 发岩泻湖， 发岩泻湖，并以被石膏或硬石膏覆盖的 泥质支撑石灰岩构成的、向上咸化的准 泥质支撑石灰岩构成的、 层序为特征。 层序为特征。 ◎若淡水供给充足，侧浅海陆棚将淡化， 若淡水供给充足，侧浅海陆棚将淡化， 发育三角洲
3）台地或滩边缘相 ）
5）盆地相 ）
滩礁沉积 斜坡沉积
盆地沉积
5）盆地相 ）
◎岩石成分取决于水深和水的循环程度 对于水深达100m、水体盐度正常、 ◎对于水深达 、水体盐度正常、 含氧丰富和水体循环良好的盆地环境， 含氧ຫໍສະໝຸດ Baidu富和水体循环良好的盆地环境， 岩性常以潜穴化骨屑石灰岩和含有一些 泥质颗粒的石灰岩为特征 该相带生物群种属多样， ◎该相带生物群种属多样，局部生物群 丰度较高，包括腕足和头足类动物、 丰度较高，包括腕足和头足类动物、珊 瑚和棘皮动物
S形和斜交前积反射 形和斜交前积反射
S形和斜交前积反射 形和斜交前积反射
3）浅海孤立台地 ） ◎多出现在远离区域性盆地缓坡或台地的 地方； 地方； 地垒式断块常常诱发孤立台地的发育； ◎地垒式断块常常诱发孤立台地的发育； 常具有陡峭的边缘； ◎常具有陡峭的边缘； 在地震剖面上， ◎在地震剖面上，常响应于明显的宽缓丘 形反射
1）气候决定了水的盐度、水 ）气候决定了水的盐度、 的循环和含盐度 热带海洋浅水比中纬度温带海 洋具有更高碳酸盐产率、 洋具有更高碳酸盐产率、稳定 性和早期成岩的潜力。 性和早期成岩的潜力。
3、气候的控制作用 、
2）气候还决定了沉积层序中的沉 ） 积物类型 ◎在干旱气候和水体循环较局限 的环境下，在陆棚上盆地、泻湖、 的环境下，在陆棚上盆地、泻湖、 潮上坪等环境会产生蒸发岩沉积 物。
③古岩溶存在明显的 分带性， 分带性，自上而下 可分为垂直渗流岩溶 带、水平潜流岩溶 带和深部缓流岩溶带。 带和深部缓流岩溶带。
1）碳酸盐台地或滩边缘 ） 暴露侵蚀的岩溶特征
③古岩溶存在明显的 分带性， 分带性，自上而下 可分为垂直渗流岩溶 带、水平潜流岩溶 带和深部缓流岩溶带。 带和深部缓流岩溶带。
1）碳酸盐台地或滩边缘 ） 暴露侵蚀的岩溶特征
④岩溶表面和岩 溶带中出现各种岩 溶刻痕和溶洞， 溶刻痕和溶洞，如 细溶沟、阶状溶、 细溶沟、阶状溶、 起伏几十米至几百 米的夷平面、 米的夷平面、落水 溶洞等。 洞、溶洞等。
1）碳酸盐台地或滩边缘 ） 暴露侵蚀的岩溶特征
⑤溶孔内可充填不规则 层状且分选差的角砾、 层状且分选差的角砾、 泥岩或白云质泥的示底 沉积、 沉积、隙间或溶洞内充 填氧化铁粘土和石英粉 砂、以及淡水淋滤形成 的淡水方解石和白云岩
滩礁沉积 斜坡沉积
盆地沉积
二、碳酸盐岩沉积控制因素
1、相对海平面变化的控制作用 、 ◎相对海平面的变化是控制碳酸 盐岩沉积的首要因素。 盐岩沉积的首要因素。 ◎相对海平面的变化控制了可容 空间的变化， 空间的变化，控制着碳酸盐岩沉 积潜力。 积潜力。
1、相对海平面变化的控制作用 、
二、碳酸盐岩沉积控制因素
三个相区－ 三个相区－能量的观点
Z Y X
三个相区九个相带(1975) 三个相区九个相带
三个相区九个相带 Wilson,1975
三个沉积相区 （Sarg,1988） ）
1）潮坪相(平均海平面附近) ）潮坪相
1）潮坪相 ）
◎常为一种向上变浅的、规模较小的 常为一种向上变浅的、 潮下带到潮上的沉积旋回或准层序 ◎沉积厚度数十米 ◎沉积持续时间可达一百万年 由潮上、 ◎由潮上、潮间带和潮下带三个次级 沉积环境构成
二、碳酸盐岩沉积控制因素
二、碳酸盐岩沉积控制因素
◎古代碳酸盐岩台地或滩的沉积速率 远小于全新世的沉积速率 古生代碳酸盐沉积速率为13-365um/a ◎古生代碳酸盐沉积速率为 全新世碳酸盐生长速率为500-1100 um/a ◎全新世碳酸盐生长速率为 鲕滩和潮汐沉积） （鲕滩和潮汐沉积） ◎全新世珊瑚礁的沉积速率 达10000 um/a以上 以上
2）浅海陆架相 ）
2）浅海陆架相 ）
◎由潮下骨屑泥灰岩、粒屑灰岩和砂屑灰岩 由潮下骨屑泥灰岩、 等岩性构成的、向上变浅的准层序组成。 等岩性构成的、向上变浅的准层序组成。 ◎若存在正常海水，则该相带动植物群发育， 若存在正常海水，则该相带动植物群发育， 包括珊瑚、软体动物、腕足动物、海绵类、 包括珊瑚、软体动物、腕足动物、海绵类、 有孔虫及藻类等，生物扰动普遍。 有孔虫及藻类等，生物扰动普遍。 ◎海水盐度正常到中等盐度，水体循环程度 海水盐度正常到中等盐度， 从低到中等偏高， 从低到中等偏高，这主要取决于台地边滩对 潮汐和潮流的限制程度。 潮汐和潮流的限制程度。
1、Ⅰ型层序边界特征 、 1）碳酸盐台地或滩边缘 ） 暴露侵蚀的岩溶特征
风化壳岩溶是识别 碳酸盐岩I型层序的重要特征 碳酸盐岩 型层序的重要特征
1）碳酸盐台地或滩边缘 ） 暴露侵蚀的岩溶特征
古岩溶面常是不规则的， ① 古岩溶面常是不规则的，纵向起伏几 十至几百米。 十至几百米。岩溶地貌常表现为岩溶斜坡 和岩溶凹地。 和岩溶凹地。 岩溶高地 岩溶斜坡 岩溶凹地