第五章 海洋碳酸盐沉积

1.生物在碳酸盐形成中的重要作用
• 海洋生物可以通过 吸收大量CO2改变 介质的条件，促进 碳酸钙的沉淀 • 生物可以把壳体， 死亡后沉积于水底， 直接由生物形成的 碳酸盐组分数量很 大，其中有灰泥、 碳酸盐颗粒及原地 生物礁等
2.水动力条件对碳酸盐沉积的控制
• 灰泥总是堆积在 安静的环境中 • 较粗的颗粒如砾 屑、砂屑、生物 碎屑等沉积在水 动力条件较强的 水体中 • 有一些碳酸盐沉 积如生物礁等， 呈块状的原地生 物格架产出在水 动力条件活跃的 地区
S112井一间房组
S119井一间房组
台 地 边 缘 滩
轮古13井一间房组
LN46井棚缘丘滩沉积序列
C.台地沉积区
• (7)开阔台地相--适合各种生 物生长。主要为各种石灰岩。 沉积物的球粒化及潜穴作用 常见 • (8)局限台地相--泻湖相。海 水循环受到很大限制。主要 为泥晶灰岩，也有白云岩。 纹理、鸟眼、藻叠层石、小 型的递变层理、白云石壳及 钙质结壳等构造发育 • (9)台地蒸发岩相--潮上带。 主要为白云岩及石膏或硬石 膏。纹理发育，有泥裂、叠 层石等
S102井台内点礁灰岩
阿克苏鹰山组开阔台地相 礁滩间海厚层微晶灰岩 T740井台内滩颗粒灰岩
• 晚奥陶世良里塔格晚期碳酸盐镶边陆棚相沉积模式
T740 S102 S112
• 在碳酸盐陆棚生长到一定阶 段，由于陆棚边缘生物丘的 快速生长，使得陆棚边缘形 成抗浪的凸起，因而称之为 碳酸盐镶边陆棚
S106, O3l,4 12/34,生物丘 瘤状灰岩
（3）生物的多样性和生态特征
• 造礁生物主要为藻类、层孔虫、珊瑚、苔藓虫、海绵、 水螅、牡蛎及其它软体动物等
（4）地层接触关系
• 生物礁的向上生长幅度比同期的其它沉 积物要大得多，同时在礁的发育与演化 过程中又经常是兴旺与衰退相间交替出 现的。 • 因此，在礁体翼部，同期而不同相的地 层常与礁灰岩呈指状交错，从而显示出 礁体的穿时性。
3.古代礁的相标志
• 礁灰岩 的类型 • 结构构 造特征 • 生物多 样性和 生态特 征 • 地层接 触关系
（1）灰岩的类型
• Ⅰ. 骨架礁灰岩：由原地生长 的生物格架和充填于其间的胶 结物、基质及碎屑组成。构成 格架的主要化石有珊瑚等 • Ⅱ. 粘结礁灰岩：由大量灰泥 或藻粘结板状 — 层状生物而成。 主要化石为板状层孔虫等 • Ⅲ. 障积礁灰岩：有大量枝状 或节状生物骨骼，对灰泥和粉 屑等杂基组分起障积作用。杂 基数量较大。主要化石类型为 藻类等
• 中下奥陶统鹰山组开阔台地相模式
T740 S102 S112
平均低潮面 正常浪基面
正常浪基面
基 本 特 征
1、岩石类型：岩性相对较纯，泥质含量少，泥晶灰岩、泥晶云岩、 颗粒灰岩、云岩以及他们的过渡岩类 2、生物的丰度和分异度:较低
3、沉积水体能量：相对较低，风暴岩发育的频度较少、规模不大
4、海底地形：相对平坦、坡度极小，水体深度最大几十米
(2)沉积序列
• ①定殖阶段--为礁体发育的初始阶段。该期的 沉积物为富含生物碎片的灰泥岩、生物类型主 要为棘皮类、苔藓和腕足类等。 • ②拓殖阶段--造礁生物初期繁殖，属种较单一， 呈丛状或枝状形态。典型岩石为障积灰岩。 • ③泛殖阶段--为礁体形成的关键阶段。造源自文库生 物种属繁多，形成强壮的抗浪格架。主要岩石 类型为骨架灰岩和粘结灰岩。 • ④统殖阶段--造礁生物只有一种生长习性，如 呈结壳状或层纹状。岩石以粘结灰岩为主，也 可见骨架灰岩。
• 中奥陶统一间房组台地边缘沉积相模式
T740 S102 S112
平均低潮面 正常浪基面
正常浪基面
1、环境位置 向台地内部与开阔台地或者半局限台地相邻接 基 本 特 征 2、沉积水体能量 能量中－高，亮晶胶结为主 3、岩石类型 亮晶砂屑灰岩、亮晶鲕粒灰岩、亮晶鲕粒砂屑 灰岩、亮晶砂屑砾屑灰岩、亮晶藻砂屑灰岩。 4、生物 种类繁多，多为正常浅海相生物 5、典型相序 向上变深的旋回发育
第四章 海洋碳酸盐沉积
第四章 海洋碳酸盐沉积
• 一、碳酸盐沉积的基本条件 • 二、碳酸盐沉积相模式 • 三、浅水碳酸盐岩的沉积序列 • 四、生物礁和生物丘 • 五、与浅水台地毗邻的深水碳酸盐沉 积
一、碳酸盐沉积的基本条件
• 生物在碳酸盐形成中的重要作用 • 水动力条件对碳酸盐沉积的控制 • 碳酸盐沉积基本上是在原地形成的 • 碳酸盐沉积主要形成于温暖、清洁、透 光的浅水环境 • 碳酸盐的沉积作用迅速，但容易受到抑 制
陆棚坡折带是生物礁生 长的有利地带。这里风 浪强烈，营养丰富，水 体洁净 集中分布于泥盆纪、二
生物礁
（录象）
2、现代礁的类型与 环境分带
• （1）现代礁的类型 • （2）现代礁的环境分带
现代礁的类型
• （ a ）岸礁是从海岸 向海生长的礁 • （ b ）堡礁离岸有一 定距离，也常呈带 状平行海岸分布 • （ c ）环礁是位于海 中的环形的或不规 则断续环形的礁， 其中间没有陆地， 而是一个泻湖 • （ d ）滩礁是在滩的 基础上发育起来的 珊瑚礁
（4）局限潮下带
• 此带为较低能的环境 • 此带的岩石主要是轻微冲刷的内碎屑生 物碎屑石灰岩和致密的内碎屑生物碎屑 石灰岩，其基质主要是灰泥即泥晶，也 有亮晶 • 此带也和开阔潮下带一样有多变的生物 群 • 在此带的较浅部位，还可出现由生物泥 晶石灰岩和粘结岩组成的生物丘
三、浅水碳酸盐岩的沉积序列
现代礁的环境分带
• （a）礁前是礁的向海前缘部分，即从礁 坪生长的迎风边缘直到珊瑚生长的极限。 此带常堆积大小不等的礁碎屑(通常称礁 前角砾)。 • （b）礁坪是礁的主体，地形平坦。在低 潮时可以露出水面，各种造礁生物及附 礁生物均可在其上生长。 • （c）礁后是礁体向岸方或向泻湖方向的 部分。通常为低能环境。主要堆积细颗 粒和灰泥
(2)潮间带
• 潮间带的上部,其干燥和泥裂作用与潮上带相 同 • 在潮间带下部，风暴和潮汐能量形成内碎屑 及生物碎屑堆积 • 潮间带上部藻席茂盛 • 潮间带下部柱状叠层石以及藻灰结核常见 • 虫孔常见,潮间带上部多为垂直虫孔，下部多 为水平虫孔 • 潮间带也可有白云化现象
（3）开阔潮下带
• 为高能量环境，波浪和潮汐可以搅动和 簸选底部的沉积物 • 主要沉积是清洁的(即无灰泥的)内碎屑 石灰岩或生物碎屑石灰岩 • 可出现低角度斜层理 • 各种海洋生物如棘皮类、珊瑚、腕足类、 三叶虫以及软体动物均很发育
3.碳酸盐沉积基本上是在原地形成的
• 碳酸盐沉积物基本上是在原地或者是 在盆地内形成的 • 在高能环境仅留下颗粒，在安静环境 中颗粒与灰泥并存 • 在碳酸盐沉积中，每一类颗粒都有其 特定的形成条件
4.碳酸盐主要形成于温暖、清洁、 透光的浅水环境
• 温暖的气候 是碳酸盐沉 积的一个有 利条件
• 浑浊水体对 碳酸盐沉淀 的抑制作用 • 水浅温度高， 透光性好， 有利于生物 繁衍
碳酸盐建隆不涉及内部的组成，包括下列有成因 含义的描述性术语：
(1)生物格架礁：这种建隆部分地由抗浪的生物格架组成， 该术语通常也称生物礁。 (2)生物滩：这种建隆主要由生物碎屑堆积而成，大部分是 由于陷落或阻挡作用而堆积，但也有—部分是由波浪和水流机 械堆积的。 (3)灰泥丘：在该建隆中灰泥基质超过了其它组分，如生物 粘结岩和生物碎屑组分。因此它的形成兼有水动力学堆积和原 地生物产生的作用。 (4)滩：指任意形态的沉积物堆积，其内部组成表明，它主 要是移动质点的机械堆积作用形成的。也有人用滩表示这一含 义，如鲕粒滩、生物碎屑滩、砂屑滩、砾屑滩等。
• 浅水台地上的碳酸盐沉积进行得非常快，通 常为向上变浅的序列
三、浅水碳酸盐岩的沉积序列
• A.代表海进初期的基底薄层灰质砂和砾 • B.潮下沉积的厚层-块状泥晶灰岩、各种粒屑灰岩或 礁灰岩。含丰富的正常海相化石，生物扰动构造发育 • C.潮间带沉积的各种碳酸盐岩。间歇暴露的标志丰富， 如干裂、鸟眼构造；纹层构造发育，如叠层石、皱褶 状纹层；暴露与沉积交替出现的证据常见；人字形交 错层和压扁层理、波状层理与透镜状层理 • D.潮上带：为长期暴露地表产生的沉积特征，如纹层 状粉晶白云岩、白云化石灰岩、干裂及平铺层面的扁 平角砾、窗孔构造、岩溶空洞、钙质结壳、岩盐与石 膏层等。
2.潮汐作用相带模式
• 潮上带 • 潮间带 • 局限潮下带 • 开阔潮下带
（1）潮上带
• 主要由白云岩、白云质泥晶石灰岩、球 粒泥晶石灰岩组成 • 在高潮或风暴时，沉积物沉积在有藻席 覆盖的潮坪上 • 在低潮时，沉积物的上层和藻席发生干 裂、风蚀以及后来的再改造，就可以形 成砾石级或细小的内碎屑 • 白云石是毛细管浓缩白云化作用的产物
（2）结构构造特征
• Ⅰ. 连生格架结构：块状、 半球状和结壳状生物骨骼 • Ⅱ. 原生海绵状孔隙和玛脑 纹栉壳：原生孔隙被栉壳状 碳酸盐充填，由壁向内呈多 期玛脑纹状排列 • Ⅲ. 示顶底构造：反重力构 造和渗流粉砂 • Ⅳ. 块状及斑杂状构造：灰 岩结构与构造不均一 • Ⅴ. 包裹缠绕构造：粘结包 壳生态是常见组构
• (2) 开阔陆棚相 -- 是较深水浅海沉积环境。主要 为富含化石的石灰岩与泥灰岩。层理明显 • (3) 碳酸盐台地的斜坡脚相 -- 位于碳酸盐台地的 斜坡的末端，主要为薄层的细粒石灰岩。生物群 为广海陆棚的正常海洋的生物
B.台地边缘沉积区
• (4)碳酸盐台地前缘斜坡 相 -- 位于深水陆棚与浅 水碳酸盐台地过渡带。 为各种石灰岩，有大型 的滑塌构造 • (5)台地边缘生物礁相 -主要为块状的石灰岩及 白云岩，几乎全由生物 骨骼组成 • (6)簸选的台地边缘滩相 -- 主要呈沙洲、沙滩、 扇状或带状的滨外坝或 风成沙丘岛
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A.盆地沉积区
• （ 1 ）盆地相 -- 不利于底栖生物的生长和碳酸盐 的沉积：
• ①浊积灰岩相：由来自邻近陆棚及陆棚斜坡的碳酸盐岩 碎屑组成的异地石灰岩 • ②深海瘦地槽相：主要为薄的深海沉积物。常见有放射 虫岩、红色生物泥晶石灰岩及红色结核石灰岩等 • ③克拉通盆地碳酸盐相：为暗色薄层石灰岩。纹理发育
1.威尔逊相模式
• 盆地沉积区 • 台地边缘沉积区 • 台地沉积区
盆地沉积区
台地边缘 沉积区
台地沉积区
(1) 盆 地 相
(2) 开 阔 陆 棚 相
（ ） 前 斜 坡 脚 相
（ ） 台 缘 斜 坡 相
（ ） 台 缘 礁 相
（ ） 台 缘 滩 相
（ ） 开 阔 台 地 相
（ ） 局 限 台 地 相
（ ） 蒸 发 台 地 相
4.生物礁相模式
• (1)相的分带 • (2)沉积序列
(1)相的分带
• （ a ）礁核相是礁的主体， 由骨架灰岩组成，沉积体形 态呈透镜状 • （ b ）礁翼相指与礁核呈指 状交错过渡的礁体部分。在 礁体中比例较大，主要由礁 核破碎的碎屑和灰泥组成。 礁前向海一侧，主要为礁角 砾岩、漂浮砾灰岩等。礁后 向陆一侧，主要为生物屑、 内碎屑和球粒等砂屑灰岩 • （ c ）礁间相是礁体之间的 同期潮下泻湖沉积物。可含 陆源物，也可是纯碳酸盐岩
四、生物礁和生物丘
• 生物礁 • 生物丘
(一)生物礁
• • • • • 1.礁的概念 2.现代礁的类型与环境分带 3.古代礁的相标志 4.生物礁相模式 5.生物礁的识别标志
1、礁的概念
• 生物礁--为由造礁生物 原地生长建造的水下抗 浪凸起，包括：(1)主要由
造礁生物组成格架，(2)存 在有原地生长的痕迹，而不 是异地来源的，(3)在形态 上是一个厚度大于周围地层 的上凸状透镜状
5.碳酸盐的沉积作用迅速，但 容易受到抑制
• 要造成巨厚 的碳酸盐沉 积，盆地的 沉降速率必 须与沉积速 度相适应 • 气候、清水 环境和生物 繁殖要适宜
二、碳酸盐沉积相模式
• 威尔逊相模式 • 潮汐作用相带模式
•
几种常用的术语
碳酸盐台地 (carbonateplatform) ：指具有近于水 平的顶和陡峻的陆棚边缘的大型碳酸盐沉积体，在其 边缘常常有高能量的沉积物。 碳酸盐缓坡 (carbonateramp) ：指从岸线向盆地缓 慢倾斜的大型碳酸盐沉积体，其坡度很小(<1o)，与较 深水的低能环境间一般没有明显的坡折，有的缓坡坡 度很小，以致于难以把缓坡与台地分开，因此这两个 术语经常交换地使用， 碳酸盐建隆(carbonate buildup)：指在原地形成 的横向上局限、呈凸起地形的碳酸盐体, 它不涉及内 部的组成。