第24章 碳酸盐沉积 鲜本忠 2011简
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第24章 碳酸盐沉积 鲜本忠 2011简
第一节 碳酸盐岩沉积作用的基本特点
主要发育 于海洋环境， 少量见于非 海洋环境； 以浅海为 主 深海：南 北纬40º之
间，浮游生 物沉积。
现代，主要分布于南北纬30°之间。
胜利油田，东营凹陷，平方王礁灰岩
碳酸盐沉积的基本特点
1、物质来源：有机来源和盆内成因；
碳酸盐沉积的基本特点
4、主要产出环境：
1）凸起、台地边缘等正向地貌区 即两类台地：镶边台地+浅水台地； ——基本在原地沉积，沉积速率较快，受水体环境抑制明显， 2）深海：发育碳酸盐软泥和重力流沉积； 3）湖泊：更易受环境控制，白云岩较发育。
第二节 现代碳酸盐岩沉积环境
1、潮坪－潮汐作用占主导地位
பைடு நூலகம்
欧文( Irwin，1965)的陆表海能量带模式
• X带----深水低能带，波基面以下：灰泥及浮游生物碎屑——利于生油 • Y带----近岸高能带，波浪、潮汐的主要作用带：礁、滩——良好储集相 • Z带----滨岸低能带，水浅，蒸发量大：泥晶灰岩（白云岩）、蒸发岩、藻
叠层构造——优质盖层
根据潮汐和波浪作用的能量：三个能量带
• 碳酸钙补偿深度（CCD）
——carbonate compensation depth
– 海水对CaCO3不饱和的深度
– 在CCD以上沉淀，在CCD以下溶解
– 影响因素
• 海水压力（与深度有关）：压力↑， CaCO3利于溶解 • CO2含量增大，CaCO3溶解度增大 • 温度降低，CaCO3溶解度增大，高温CaCO3利于沉淀 • 光合作用强，CaCO3溶解度增大光合作用控制CO2含量： • 其它：浊流、海底火山、颗粒大小
基本格局：低能
— 高能 —
低能
盆地相区 浪基面之下 属低能带 与Irwin的X 相带相当。
台地边缘相区 波基面之上 波 浪 作 用强 烈 ， 均属高能带 与 Irwin 的 Y相 带 相当
台地相区 台地边缘靠陆 一侧
波浪消失，潮 汐为主
属低能带 与Irwin的Z相 带相当。
二、碳酸盐岩综合相模式
–三大相区九个标准相带
欧文( Irwin，1965)的陆表海能量带模式
能 X带：深水低能 量 带 带(浅海)
较深水 、 静 、 氧
环 境
气不足，藻的生长
受到限制,浮游生物
发育。
岩 粉屑、 灰泥 沉 积 石 为主（粉屑灰岩、
灰泥岩）。
颜构 暗色，水平层理。
Y带：近岸高能带 波浪、潮汐作用强 烈，阳光、氧气、养 料丰富，底栖生物及 藻类大量繁盛。
古隆起地形、水暖、水浅、水净、水动，生物多、阳光足
生态礁
第二节 现代碳酸盐岩沉积环境
4、深水 碳酸盐岩沉积1：异地 ——重力流作用及特定环境
－浊流和风暴流 浅水碳酸盐岩沉积，搬运到深水环境
第二节 现代碳酸盐岩沉积环境
4、深水 碳酸盐岩沉积2：原地 －垂向加积作用
微体化石与粘土、硅质岩沉积
补偿深度与沉积作用
甘肃 西部 玉门
黄土高原
华北平原
小秦岭 嵩山
长白山
黄海
含海绿石鲕粒灰岩
山东徐庄组鲕粒灰岩
二、碳酸盐岩综合相模式—威尔逊标准相带模式
威尔逊（1969，1975）：3个相区、9个标准相带、24个微相 碳酸盐岩标准相带模式——综合模式
——海底地形、潮汐、波浪、氧化界面、盐度及海水循环
X
Y
Z
威尔逊标准相带模式
2、有利于碳酸盐岩的沉积环境
（1）暖（Warm）:气候 （2）浅（Shallow） :水体 （3）清（Clear）：水体——少陆源物质供给
较高盐度
3、成因(过程)：复合成因的化学岩或生物化学岩
沉积过程主要受到化学和生物化学条件的控制 生物在碳酸盐岩沉积中具有重要作用； 同时机械作用常常占有重要位置。
一、陆表海沉积相模式（Shaw,1964）
陆缘海，pericontinental sea，也可称作大陆边缘海
——是位于大陆边缘的、坡度较大的（海底坡度
约2～0ft/mi)、范围较小的 （宽度一般100 ～300英 里）、深度较大的（水深可达 200 ～350米）的浅 海。
一、陆表海沉积相模式
Shaw第一次论述了陆表海水体能量特征，奠定了陆 表海碳酸盐沉积环境分析的理论基础。
陆表海和陆缘海是性质大不相同的两种浅海
在地质历史时期中，沉积碳酸盐岩的海大都是陆表海
一、陆表海沉积相模式（Shaw,1964）
陆表海( epeiric sea, epicontinental sea, inland sea,
continental sea)，也称作内陆海、陆内海，大陆海等
——是位于大陆内部或陆棚内部的、低坡度的（海 底坡度一般小于每英里一英尺）、范围广阔的（延 伸可达几百到几千英里）、很浅的（水深一般只有 几十米）浅海。
碳酸钙补偿深度（CCD）
浅于CCD—碳酸钙沉积； CCD之下—缺失钙质沉积 ——CCD犹似海底雪线， 沉积物重要相界面！
跃溶带（lysocline）
第三节 碳酸盐岩沉积相模式
碳酸盐岩沉积相的模式研究还不成熟； 介绍2种常用的碳酸盐岩沉积相模式 Shaw陆表海沉积相模式（1964） Wilson碳酸盐综合相模式（1975）
潮上带－蒸发、交代 潮间带－交代、沉积 潮下带－沉积
潮上带沉积（蒸发作用）
潮间带波状叠层石－交代、沉积作用
第二节 现代碳酸盐岩沉积环境
2、滨岸－波浪作用
在不同古地形、古物源和水动力作用下，形成不同沉积 类型的颗粒碳酸盐浅滩。
鲕滩
第二节 现代碳酸盐岩沉积环境
3、台地 碳酸盐岩沉积 ——波浪作用及特定环境
–A.盆地相区（相当于陆棚+ 陆坡沉积区）
1.盆地相 2.开阔陆棚相 3.碳酸盐斜坡脚相（盆地边缘
或深陆棚边缘相）
波基面以下——X带，静水 还原环境
暗色泥晶灰岩和页岩
主要生油区 宽相带区 按水深和环境进一步细分！
位置和 条件
岩性和 生物
1、盆地
氧化界面以下(100m左右)——200m左右 的克拉通盆地，外陆棚海，低能静水， 滞流缺氧和过咸化均可能存在（下部浅 海）
Z带：滨岸低能带
波浪作用弱。生物丰度和分 异度低，仅见兰绿藻、介形虫、 腹足类等。
形成生物礁、颗粒 灰泥为主, 干旱气候形成白 滩（鲕粒、生物碎屑、 云岩和蒸发岩。有泥晶灰岩、 内碎屑）。多为亮晶 纹层状灰岩、白云岩。
颗粒灰岩。 交错层理发育。
常见干裂、鸟眼构造、扁平 砾石、潜穴、钻孔等沉积构造。
山东张夏组鲕粒灰岩
第一节 碳酸盐岩沉积作用的基本特点
主要发育 于海洋环境， 少量见于非 海洋环境； 以浅海为 主 深海：南 北纬40º之
间，浮游生 物沉积。
现代，主要分布于南北纬30°之间。
胜利油田，东营凹陷，平方王礁灰岩
碳酸盐沉积的基本特点
1、物质来源：有机来源和盆内成因；
碳酸盐沉积的基本特点
4、主要产出环境：
1）凸起、台地边缘等正向地貌区 即两类台地：镶边台地+浅水台地； ——基本在原地沉积，沉积速率较快，受水体环境抑制明显， 2）深海：发育碳酸盐软泥和重力流沉积； 3）湖泊：更易受环境控制，白云岩较发育。
第二节 现代碳酸盐岩沉积环境
1、潮坪－潮汐作用占主导地位
பைடு நூலகம்
欧文( Irwin，1965)的陆表海能量带模式
• X带----深水低能带，波基面以下：灰泥及浮游生物碎屑——利于生油 • Y带----近岸高能带，波浪、潮汐的主要作用带：礁、滩——良好储集相 • Z带----滨岸低能带，水浅，蒸发量大：泥晶灰岩（白云岩）、蒸发岩、藻
叠层构造——优质盖层
根据潮汐和波浪作用的能量：三个能量带
• 碳酸钙补偿深度（CCD）
——carbonate compensation depth
– 海水对CaCO3不饱和的深度
– 在CCD以上沉淀，在CCD以下溶解
– 影响因素
• 海水压力（与深度有关）：压力↑， CaCO3利于溶解 • CO2含量增大，CaCO3溶解度增大 • 温度降低，CaCO3溶解度增大，高温CaCO3利于沉淀 • 光合作用强，CaCO3溶解度增大光合作用控制CO2含量： • 其它：浊流、海底火山、颗粒大小
基本格局：低能
— 高能 —
低能
盆地相区 浪基面之下 属低能带 与Irwin的X 相带相当。
台地边缘相区 波基面之上 波 浪 作 用强 烈 ， 均属高能带 与 Irwin 的 Y相 带 相当
台地相区 台地边缘靠陆 一侧
波浪消失，潮 汐为主
属低能带 与Irwin的Z相 带相当。
二、碳酸盐岩综合相模式
–三大相区九个标准相带
欧文( Irwin，1965)的陆表海能量带模式
能 X带：深水低能 量 带 带(浅海)
较深水 、 静 、 氧
环 境
气不足，藻的生长
受到限制,浮游生物
发育。
岩 粉屑、 灰泥 沉 积 石 为主（粉屑灰岩、
灰泥岩）。
颜构 暗色，水平层理。
Y带：近岸高能带 波浪、潮汐作用强 烈，阳光、氧气、养 料丰富，底栖生物及 藻类大量繁盛。
古隆起地形、水暖、水浅、水净、水动，生物多、阳光足
生态礁
第二节 现代碳酸盐岩沉积环境
4、深水 碳酸盐岩沉积1：异地 ——重力流作用及特定环境
－浊流和风暴流 浅水碳酸盐岩沉积，搬运到深水环境
第二节 现代碳酸盐岩沉积环境
4、深水 碳酸盐岩沉积2：原地 －垂向加积作用
微体化石与粘土、硅质岩沉积
补偿深度与沉积作用
甘肃 西部 玉门
黄土高原
华北平原
小秦岭 嵩山
长白山
黄海
含海绿石鲕粒灰岩
山东徐庄组鲕粒灰岩
二、碳酸盐岩综合相模式—威尔逊标准相带模式
威尔逊（1969，1975）：3个相区、9个标准相带、24个微相 碳酸盐岩标准相带模式——综合模式
——海底地形、潮汐、波浪、氧化界面、盐度及海水循环
X
Y
Z
威尔逊标准相带模式
2、有利于碳酸盐岩的沉积环境
（1）暖（Warm）:气候 （2）浅（Shallow） :水体 （3）清（Clear）：水体——少陆源物质供给
较高盐度
3、成因(过程)：复合成因的化学岩或生物化学岩
沉积过程主要受到化学和生物化学条件的控制 生物在碳酸盐岩沉积中具有重要作用； 同时机械作用常常占有重要位置。
一、陆表海沉积相模式（Shaw,1964）
陆缘海，pericontinental sea，也可称作大陆边缘海
——是位于大陆边缘的、坡度较大的（海底坡度
约2～0ft/mi)、范围较小的 （宽度一般100 ～300英 里）、深度较大的（水深可达 200 ～350米）的浅 海。
一、陆表海沉积相模式
Shaw第一次论述了陆表海水体能量特征，奠定了陆 表海碳酸盐沉积环境分析的理论基础。
陆表海和陆缘海是性质大不相同的两种浅海
在地质历史时期中，沉积碳酸盐岩的海大都是陆表海
一、陆表海沉积相模式（Shaw,1964）
陆表海( epeiric sea, epicontinental sea, inland sea,
continental sea)，也称作内陆海、陆内海，大陆海等
——是位于大陆内部或陆棚内部的、低坡度的（海 底坡度一般小于每英里一英尺）、范围广阔的（延 伸可达几百到几千英里）、很浅的（水深一般只有 几十米）浅海。
碳酸钙补偿深度（CCD）
浅于CCD—碳酸钙沉积； CCD之下—缺失钙质沉积 ——CCD犹似海底雪线， 沉积物重要相界面！
跃溶带（lysocline）
第三节 碳酸盐岩沉积相模式
碳酸盐岩沉积相的模式研究还不成熟； 介绍2种常用的碳酸盐岩沉积相模式 Shaw陆表海沉积相模式（1964） Wilson碳酸盐综合相模式（1975）
潮上带－蒸发、交代 潮间带－交代、沉积 潮下带－沉积
潮上带沉积（蒸发作用）
潮间带波状叠层石－交代、沉积作用
第二节 现代碳酸盐岩沉积环境
2、滨岸－波浪作用
在不同古地形、古物源和水动力作用下，形成不同沉积 类型的颗粒碳酸盐浅滩。
鲕滩
第二节 现代碳酸盐岩沉积环境
3、台地 碳酸盐岩沉积 ——波浪作用及特定环境
–A.盆地相区（相当于陆棚+ 陆坡沉积区）
1.盆地相 2.开阔陆棚相 3.碳酸盐斜坡脚相（盆地边缘
或深陆棚边缘相）
波基面以下——X带，静水 还原环境
暗色泥晶灰岩和页岩
主要生油区 宽相带区 按水深和环境进一步细分！
位置和 条件
岩性和 生物
1、盆地
氧化界面以下(100m左右)——200m左右 的克拉通盆地，外陆棚海，低能静水， 滞流缺氧和过咸化均可能存在（下部浅 海）
Z带：滨岸低能带
波浪作用弱。生物丰度和分 异度低，仅见兰绿藻、介形虫、 腹足类等。
形成生物礁、颗粒 灰泥为主, 干旱气候形成白 滩（鲕粒、生物碎屑、 云岩和蒸发岩。有泥晶灰岩、 内碎屑）。多为亮晶 纹层状灰岩、白云岩。
颗粒灰岩。 交错层理发育。
常见干裂、鸟眼构造、扁平 砾石、潜穴、钻孔等沉积构造。
山东张夏组鲕粒灰岩