沉积学与层序地层学7章(碳酸盐岩沉积相)
沉积学与层序地层学7章(碳酸盐岩沉积相)
关于清洁度： 清澈的海水有利于生物进行光合作用，而陆源碎屑物的注入使水体变浑浊，不
利于碳酸盐沉积物的形成。但在现实中确实存在陆源碎屑物与碳酸盐沉积物混和出 现的情况，包括结构混合（如互层）和成分混合（如砂质灰岩、灰质泥岩等），有 学者将这类沉积岩称为“混积岩”，如何解释是沉积学研究的热点之一。
关于深度： 海洋浅水（小于30m）环境有利于碳酸盐的沉积是毫无疑问的，但是现代深海
广西泥盆纪主要沉积相模式示意图
第三节 礁与礁相 Reefs and reef facies
一、概述
生物礁是碳酸盐沉积中的一种重要类型， 它是由大量的各种各样的生物堆积而成，或是由 生物作用的产物。
生物礁又是碳酸盐沉积中一种含油气的沉 积类型，在国外已发现了许多生物礁油气田。
近年来，在渝东—鄂西二叠系生物礁、山 东、珠江口盆地第三纪生物礁发现了生物礁油气 藏，最近又在北部湾石炭纪生物礁内发现高产油 气藏，预示着我国生物礁具有广阔的油气潜力。滨海的咸Fra bibliotek～淡水沼泽沉积
局限 近岸相带 台地相 远岸相带
陆源碎屑沉积为主 以含海绵骨针的泥岩为主
开阔 台地相
向岸相带 向海相带
含粪球粒颗粒灰泥岩及泥质颗粒岩
含棘皮类及苔藓类的泥质颗粒岩及 颗粒质泥岩
浅滩相 主要为鲕粒及生物碎屑的颗粒岩，具交错层理
五、综合相模式 1.Armstrong的碳酸盐岩沉积模式
碳酸盐岩沉积模式（Armstrong拟定的第二个沉积模式）
停滞缺氧盆地 潮汐陆棚 斜坡脚 前斜坡
开阔海陆棚 浅滩水
开阔台地 局限台地 潮间～潮上带
Irwin的X带 Irwin的Y带 Irwin的Z带
2.威尔逊（Wilson,1975）的模式 Wilson模式与Armstrong的相似，划分9个相带。
沉积岩与沉积相内容简介
沉积岩与沉积相Sedimentary Rocks and Facies一、内容提要第一部分：前言第二部分：分析原理与方法第三部分：碎屑岩岩石学与沉积相第四部分：碳酸盐岩岩石学与沉积相二、主要内容1、古环境恢复方法与所用资料主要方法:垂直相序列（Vertical Facies Profile)沃塞尔相律（Walther's Law）沉积模式（Depositional Model）物源与古流分析（Provenance and Paleocurrent）地震地层（Seismic Stratigraphy）层序地层（Sequence Stratigraphy）构造—沉积体系分析（Tectonics-Depositional System）主要资料：野外露头资料（Outcrops)岩心资料（Cores)岩屑资料（Sieve residue log）地球物理测井资料（Geophysical Logging）地球物理勘探资料（Geophysical Exploration）实验室分析资料（Laboratory data）2、沉积环境解释参数物理参数（Physical parameters）:沉积构造（Sedimentary structures）, 颗粒特征及分布（Grain and grain size distribution）生物参数（Biological parameters）:生物成因构造（Biogenic structures), 生物化石及生态特征（fossils and Paleocology）化学参数（Chemical parameters）: 岩性（Lithology）, 岩矿（Minerals）, 氧化还原电位（Oxidation-Reduction Potential），酸碱度（Acidicity-Alkalinity），盐度（Salinity），温度（Temperature）3、主要沉积体系及相构成冲积扇体系河流体系扇三角洲体系三角洲体系碎屑海岸体系碳酸盐岩台地体系深水扇体系4、地质应用对于地质勘探:平面及剖面相关系；确定有利勘探目标；寻找隐蔽及岩性圈闭；储层评价；对于地质研究:了解古代及近代地理变迁；沉积盆地的充填样式及其对构造活动与气候变化的响应；湖泊及海洋的水介质特征；5、学习方法整体分析（Integrated analysis）:概括各种资料--岩心（cores）,录井（logging）,地震（seismic），露头（outcrops），化验资料（laboratory data)，古生物（paleontology)层次分析（Gradation of analysis）:盆地尺度（Basin scale）, 油藏尺度（Oil reservoir scale）, 油层尺度（Oil layer scale）6、课程目的及意义意义:一直作为地质研究的热点尽管沉积物与沉积岩只占岩石圈体积的5%,但地球表面的75%被沉积物与沉积岩覆盖。
《碳酸盐岩沉积相》课件
欢迎来到《碳酸盐岩沉积相》PPT课件！本课程将带你回顾地质基础知识，介 绍碳酸盐岩的形成与特征，并深入探讨不同类型的碳酸盐岩沉积相。
地质基础知识回顾
了解地球演化史中的重要里程碑和地层特征，为后续讨论碳酸盐岩的沉积相打下基础。
地层特征
• 岩石类型 • 化石遗迹 • 岩层顺序
浅滩碳酸盐岩沉积相
浅海环境中的碳酸盐岩积聚， 具有丰富的生物化石和透明 的结构。
深水碳酸盐岩沉积相
深海环境中的碳酸盐岩形成， 岩石颗粒更细腻且密度较高。
黄土碳酸盐岩沉积相
黄土沉积与碳酸盐岩的相互 作用，产生独特的岩石组合 和颗粒结构。
浅滩碳酸盐岩沉积相
探索浅滩环境中的碳酸盐岩沉积相，了解它们的地貌特征、生物多样性和岩石构造。
地球演化史
• 原始地球 • 前寒武纪 • 寒武纪
重要地层
• 古生代地层 • 中生代地层 • 新生代地层
碳酸盐岩的形成与特征
探索碳酸盐岩形成机制以及其独特的地质特征，了解它们为何在沉积相研究中占据重要地位。 • 成岩作用 • 岩石组分 • 颗粒结构 • 风化和侵蚀
碳酸盐岩沉积相分类
系统分类不同类型的碳酸盐岩沉积相，了解它们的地质背景和特点，为地质学家们的研究提供框架。
1 研究前沿
2 跨学科合作
利用先进技术和综合方法， 深入研究碳酸盐岩沉积相 的演化过程。
与地球科学、环境科学和 石油工程等学科合作，推 动碳酸盐岩沉积相领域的 进一步发展。
3 实地考察
前往有代表性的地质景点， 进行实地考察和采样，为 研究提供更多的碳酸盐岩的相互作用导致了独特的岩石构造和颗粒组合。
1 黄土层
含有丰富的细颗粒物质，形成了黄土层的特殊构造。
沉积学与沉积相课件碳酸盐岩各论
在水体中直接沉淀出白云石
模拟自然环境人工合成真正的、化学计量的白云石 （Ca: Mg = 1:1）至今没有成功，
只有在Pco2 > 4atm条件下人工合成出白云石
考龙泻湖光合作用的高镁方解石和富钙白云石。
（二）毛细管浓缩 (蒸发泵)作用：
热带地区潮上带；
准同生白云化，蒸发作用 文石白云化
（四）混合白云化作用－巴迪奥扎曼（Badiozamani,1973）
5%海水和95%地下水混合 白云石已饱和 方解石不饱和
50%海水和50%地下水混合 白云石早已饱和 方解石才开始饱和
5－50％比例的海水只沉淀白云石。
不同因素影响下方解石和白云石溶解度的变化
A
B
C
(据ДCCOКOЛOB,转引自潘钟祥，1986)
灰泥质 颗粒 石灰岩
颗粒质 灰泥 石灰岩
含颗粒 灰泥 石灰岩
灰泥 石灰岩
灰泥 含量
颗粒 内碎屑
含量(%)
10 90
内碎屑 石灰岩
含灰泥
内碎屑 25 75 石灰岩
灰泥质
内碎屑 石灰岩
50 50 内碎屑质 灰泥
石灰岩
75 25 含内碎屑 灰泥
石灰岩
90 10 灰泥
石灰岩
生物 颗粒
生粒 石灰岩
含灰泥 生粒 石灰岩 灰泥质 生粒 石灰岩 生粒质 灰泥 石灰岩 含生粒 灰泥 石灰岩
A-温度影响（在CO2压力为9.80665×104Pa的条件下); B-碳酸含量的影响(温度为25℃); C-CaSO4的影响(CO2压力≈0.0012×9.80665×104Pa,温度为25℃时)
常伴随有暴露过程，缺乏蒸发环境
（五）淡水白云岩（Folk and Land, 1975）
[理学]碳酸盐岩层序地层学
![[理学]碳酸盐岩层序地层学](https://img.taocdn.com/s3/m/4568102952ea551810a6879b.png)
关士聪碳酸盐岩沉积模式
塔克碳酸盐岩沉积模式
塔克(M．E.Turker，1981)在他所著的《沉积岩石学导论》一书中提出了 他的碳酸盐相模式(图6—12)．他将主要碳酸盐相与七种主要沉积环境联系起 来，还明确将海相碳酸盐沉积环境划分成两大沉积区，即碳酸盐台地——陆表 海和盆地较深水——斜坡沉积区。后者实际上就是深水碳酸盐沉积，主要为重 力流和受CCD面控制的远洋灰泥两类沉积．在碳酸盐台地——陆表海沉积区中， 又将相当于威尔逊模式中的开阔陆棚置于台地内，也就是开阔台地中的静水碳 酸盐泥。同时，在台地边缘后面，也就是开阔台地内同样还可以出现浅水碳酸 盐砂滩和局部斑礁及泥丘。上述这些都比较合理，对我国华北地台及扬于地台 的古生代及三叠纪地层沉积部分是适用的(曾允孚等，1985)。
构造沉降 • 若不发生构造沉降，就不会发生长期的 碳酸盐岩沉积物的沉积和保存，由于地 壳变薄热冷凝和负载作用引起的构造沉 降与海平面升降共同构成可供沉积物沉 积的空间。构造沉积速率取决于地壳类 型地壳地质年代引起沉降的应力场类型 岩石圈流变特征岩石圈板块中的位置或 构造背景。
碳酸盐岩沉积及层序发育控制因素总结
之一
碳酸盐沉积与碎屑岩沉积作用比较
碎 屑 岩：陆源供给、机械搬运沉43;化学作用 +生物作用等；既有他旋回（盆 外因素造成的旋回），也有自 旋回（盆内因素造成的旋回，
如化学作用、生物作用等）
有利的碳酸盐沉积环境：温暖、清澈、浅水，生
物作用非常重要。
威尔逊碳酸盐岩沉积相模式
海水深浅控制碳酸盐生长率 碳酸盐岩沉积物多是在沉积环境中 原地生长的。大部分碳酸盐岩沉积物是 由生物产生，其中不少是光合作用的副 产物。因此，这种生产过程取决于光照 程度，随着水深增加光照强度迅速降低 （图4-6 ）高碳酸盐岩产率主要分布 在海水上部50—100m的水体中，因为该 深度内悬浮着大量能进行光合作用的生 物。有意义的是，在10m水深内碳酸盐岩 产率最高，而在10~20m内剧减（图47 ）
沉积岩与沉积相内容简介
沉积岩与沉积相内容简介沉积岩与沉积相Sedimentary Rocks and Facies一、内容提要第一部分：前言第二部分：分析原理与方法第三部分：碎屑岩岩石学与沉积相第四部分：碳酸盐岩岩石学与沉积相二、主要内容1、古环境恢复方法与所用资料主要方法:垂直相序列（Vertical Facies Profile)沃塞尔相律（Walther's Law）沉积模式（Depositional Model）物源与古流分析（Provenance and Paleocurrent）地震地层（Seismic Stratigraphy）层序地层（Sequence Stratigraphy）构造—沉积体系分析（Tectonics-Depositional System）主要资料：野外露头资料（Outcrops)岩心资料（Cores)岩屑资料（Sieve residue log）地球物理测井资料（Geophysical Logging）地球物理勘探资料（Geophysical Exploration）实验室分析资料（Laboratory data）2、沉积环境解释参数物理参数（Physical parameters）:沉积构造（Sedimentary structures）, 颗粒特征及分布（Grain and grain size distribution）生物参数（Biological parameters）:生物成因构造（Biogenic structures), 生物化石及生态特征（fossils and Paleocology）化学参数（Chemical parameters）: 岩性（Lithology）, 岩矿（Minerals）, 氧化还原电位（Oxidation-Reduction Potential），酸碱度（Acidicity-Alkalinity），盐度（Salinity），温度（Temperature）3、主要沉积体系及相构成冲积扇体系河流体系扇三角洲体系三角洲体系碎屑海岸体系碳酸盐岩台地体系深水扇体系4、地质应用对于地质勘探:平面及剖面相关系；确定有利勘探目标；寻找隐蔽及岩性圈闭；储层评价；对于地质研究:了解古代及近代地理变迁；沉积盆地的充填样式及其对构造活动与气候变化的响应；湖泊及海洋的水介质特征；5、学习方法整体分析（Integrated analysis）:概括各种资料--岩心（cores）,录井（logging）,地震（seismic），露头（outcrops），化验资料（laboratory data)，古生物（paleontology)层次分析（Gradation of analysis）:盆地尺度（Basin scale）, 油藏尺度（Oil reservoir scale）, 油层尺度（Oil layer scale）6、课程目的及意义意义:一直作为地质研究的热点尽管沉积物与沉积岩只占岩石圈体积的5%,但地球表面的75%被沉积物与沉积岩覆盖。
碳酸盐岩沉积学
1.4 .2 微量元素的迁移 受3个因素控制
1、矿物学因素（包括生物因素） 2、碳酸盐沉积环境和成岩环境元素构造的差别 3、化学动力学效应 (1) 海水的主要元素组成
元 素
Ca M n Fe Sr M g
含 量 （ ppm ） 海 水 大 陆 淡 水 4 11 15 0 .0 0 0 4 0 .0 2 0 .0 0 3 4 0 .6 7 8 .1 0 .0 9 1290 4 .1
（3）筛选原始矿物组成为LMC（低镁方解石）的组分 LMC、A、HMC在离开富Mg的海相环境后，都将在成 岩过程中转变成DLMC。因此原始矿物组成为LMC的组分具 有很强的抵抗成岩蚀变的能力，尤其是原始矿物组成为低镁 方解石的生物（如腕足类的全部种属、有孔虫壳和三叶虫的 部分种属等），此外也可选择没有遭受成岩蚀变的微（泥） 晶灰岩和准同生白云岩。
（1）沉积碳酸盐矿物的基本特征 沉积岩中见的碳酸盐矿物包括方解石(或称低镁方解石)、 文石、镁方解石 (或称高镁方解石)、白去石及菱铁矿.菱镁 矿.菱锰矿等.它们都是由碳酸根[Co3]2和Ca2+、Mg2+以及Fe2+、 Mn2+ 、 Ba2+ 、Sr2+ 、Pb2+等结合形成的无水碳酸盐矿物。从结 构上说,碳酴盐矿物有三方晶系和斜方晶系系列。斜方晶系系 列的典型代表矿物是文石,故亦称文石型.三方晶系则有三 方晶系方解石型和三方晶系白云石型两类。离子半径 较小的Mg、Zn、Fe、Mn、Cd 在能量上有利于形成六次配位的 三方晶系;半径较大的Ba、Pb、Sr等则有利于形成9次配位的 斜方晶系。 离子半径中等的Ca既可形成三方晶系方解石型, 也可形成斜方晶系的文石型(表1)。白云石由于其成分和结构 的特殊性,因而在三方晶系中单独将其划为一类。
碳酸盐岩沉积学
核形石泥粒灰岩
核形石灰岩
核形石泥粒灰岩
层孔虫
床板珊瑚
砂屑灰岩
含腹足砂屑灰岩
球状层孔虫白云岩 枝状层孔虫白云岩
“雾心状”白云岩
桂阳则板岭，棋子桥组，细晶白云岩（左）、白云岩 化灰岩（右），白云石负晶形晶间孔
海平面变化与混和水白云石化作用模式
混和水白云石化的水文模式
马田土桥，石炭系石磴子组，生屑 泥粒灰岩，缝合线两侧白云石化， 白云石晶体细小、干净、自形
钙质动物化石形态分类示意图（据余素玉，1978）
自形：具有生物的总体形态特征； 半自形：保存有生物的特殊形态； 沙砾级它形：壳体破碎强烈，但可鉴定出大门类； 粉沙级它形：壳体破碎强烈，难以识别生物门类。
自形
半自形
沙砾级它形
粉沙级它形
化石自形程度示意图
（据余素玉，1982）
风暴挤压褶皱掀起、破碎就地推 积，片状岩屑呈放射状排列。
泥粒灰岩
粒状灰岩
粘结岩 （沉积过 程中原始 组分、生 物颗粒被 粘结在一 起
结晶碳酸盐岩
3、现今分类
现今流行的碳酸盐岩分类都是建立在福克分类的基础之上， 基本上采用了颗粒－基质－胶结物三组分。它的量比关系，能反映 沉积物沉积时的水动力条件及沉积环境：如岩石的颗粒＋淀晶多、 基质少、颗粒的分选好，则沉积时的水动力强，相当于砂岩中的杂 基少，则砂岩形成时的水动力强；相反，若灰岩中颗粒少、杂基多， 水动力则弱。
风暴挤压褶皱破碎磨蚀就近推积， 片状砾屑呈到“小字形”砥柱构造
风暴流呈漩涡状，掀起并破碎的片状碎屑多呈不规则状直立，并且 底界面平坦而顶界面呈云朵状外貌。
风暴砾屑内碎屑灰岩的产状
（据孟祥化，1988 素描于北京西山中寒武统）
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范 围 较 小 ： 宽 度 一 般 为 100~300mile （160~480km）。
深度较大：水深可达200~350m。
现在的浅海大多是陆缘海，如黄海、东海、 南海，但地质历史中沉积碳酸盐岩的浅海大多 是陆表海，缺少现成的陆表海模式。
我们正生活在一个海 平面很低的地质时代中。
肖（Shaw，1964）第一次精辟地论述了陆 表海的水体能量特征，并且在能量的基础上， 对陆表海沉积物的分布也进行了相应的划分。
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。
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.X带（低能带）
①位于浪基面之下，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。
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：处于光合作用下限，底栖生物和 藻类都不发育；浮游生物、自游生物和来自高 能带的大量有机物质都可以在这里堆积下来。
④海底坡度很小，或近于平坦。
⑤靠近滨岸的地带，如因气候炎热干燥， 水流停滞，可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，但叠层藻席相当发育。
⑧沉积构造：干裂、冲沟、鸟眼、生物钻 孔等。
陆表海碳酸盐沉积的其他特征：
由于陆表海平坦宽阔，水又很浅，因此微 弱的地壳升降运动或冰川的消长都会使海平面 产生显著变化，这样就产生了大范围的潮坪沉 积。
一、陆表海与陆缘海 Shaw（1964）首先把碳酸盐的主要沉积
场所—浅海划分为陆表海和陆缘海两种类型。
1.陆表海（epeiric sea）
陆表海是位于大陆内部和陆棚内部的、低 坡度的、范围广阔的、很浅的浅海，又称内陆 海（epicontinental sea）、陆内海（inland sea）、 大陆海（continental sea）。 低坡度：海底坡度<1ft/mile（0.03～0.15m/km）
海底三分之一以上的地区覆盖有30％以上的钙质软泥。 深海碳酸盐沉积物主要来自海水表层浮游生物和浅水区飘运来或由碳酸盐岩重
力流搬运而来。
非海洋环境碳酸盐沉积物主要有湖泊碳酸 盐沉积、土壤中的钙结核、钙质砂丘、钙质泉 华、洞穴碳酸钙沉积等形式，其中湖泊碳酸盐 沉积具有相当的研究价值。
湖泊碳酸盐 岩一般规模很小， 局部发育，也有 呈区域性的较大 规模发育。
第九章 碳酸盐岩岩相古地理研究
（Study on lithofacies paleogeography of carbonate rocks）
第一节 绪论
一、碳酸盐岩沉积的环境
碳酸盐沉积物的形成方式有化学的、生物 化学的、生物的和机械的，以生物成因为主。
现代碳酸盐沉积物主要发育于海洋环境， 少量见于非海洋环境。
范围广阔：延伸可达几百～几千英里。 很浅的：水深一般只有几十米，一般不超过 200m。
注：1ft=0.3048m，1mile=1609.344m
2.陆缘海（Pericontinental sea）
陆缘海位于大陆边缘或陆棚边缘的、坡度 较大的、范围较小的、深度较大的浅海。
坡 度 较 大 ： 海 底 坡 度 为 2~10ft/mile （0.6~3m/km）。
关于清洁度： 清澈的海水有利于生物进行光合作用，而陆源碎屑物的注入使水体变浑浊，不
利于碳酸盐沉积物的形成。但在现实中确实存在陆源碎屑物与碳酸盐沉积物混和出 现的情况，包括结构混合（如互层）和成分混合（如砂质灰岩、灰质泥岩等），有 学者将这类沉积岩称为“混积岩”，如何解释是沉积学研究的热点之一。
关于深度： 海洋浅水（小于30m）环境有利于碳酸盐的沉积是毫无疑问的，但是现代深海
二、现代碳酸盐沉积作用 潮坪碳酸盐沉积：缺乏陆源物质输入物、
海浪被阻止。这类碳酸盐岩分布最广。 海滩碳酸盐沉积：处于开阔浅海，受波浪
作用的影响较大。 生物礁碳酸盐岩：在特定的条件下形成 风暴控制的浅海碳酸盐台地：风暴岩。 大陆坡碳酸盐沉积：远洋软泥+浊流沉积 深海碳酸盐沉积：远洋软泥为主。
第二节 碳酸盐岩沉积相模式
台 地 碳 酸 盐 沉 积
关于温度： 近些年来，人们也发现了不少现代和古代的非热带碳酸盐，包括温凉水及冷水
碳酸盐岩、温带及寒带碳酸盐岩和有孔虫—软体动物组合碳酸盐岩，它们主要分布 在30°以上的中高纬度地区，沉积温度在20~25℃以下，其特征不同于热带浅海碳 酸盐岩。这些认识对暖水碳酸盐岩的概念提出质疑。
现代海洋碳酸盐主要分布于赤道南北纬 30°的温暖浅海带，而且水体清澈，即温暖、 清洁、透光的浅水环境有利于碳酸盐的形成。
注：碳酸钙沉积作用补偿深度指在此深度界面之上碳酸钙的沉积速率大于 溶解速率，在此界面之下则相反。补偿深度取决于CO2的溶解量。
滨 岸 碳 酸 盐 沉 积
滨 岸 碳 酸 盐 沉 积
⑤沉积构造：水平层理发育。 ⑥颜色：安静缺氧，沉积物多呈暗色。
⑦沉积厚度：沉积物厚度一般不大。 ⑧该带岩石是有利的生油岩。
2.Y带（高能带）
①从波浪开始冲击海底的地点开始，向滨 岸方向延伸，直到波浪和潮汐的能量大部分被 消耗掉为止。
②此带宽约几十英里。
③沉积特征：此带波浪及潮汐十分活跃，水 浅、阳光充足、氧气充分，底栖生物和藻类大量 繁殖。
向海一侧，从深水上升带来的氧料尤其丰富， 因而各种生物大量发育，往往形成生物礁。
向岸一侧，见各种较粗的颗粒堆积，形成岩 石主要为生物屑灰岩、鲕粒灰岩、内碎屑灰岩。 分选和磨蚀良好，灰泥含量少，具交错层理。
④此带的碳酸盐岩是良好的油气储集岩。
3.Z带（低能带）
①位于Y带的向岸方向，直到滨岸为止。 ②水很浅，波浪和潮汐作用都很弱，水循 环也很弱。 ③宽度较大，可达几百英里宽。