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文檔簡介

碳酸鹽巖沉積相模式第一節(jié)主要碳酸鹽沉積相的特征第二節(jié)碳酸鹽巖沉積相模式1第一節(jié)主要碳酸鹽沉積相的特征一、碳酸鹽潮坪二、局限臺地三、開闊臺地四、淺灘五、生物礁六、碳酸鹽斜坡及盆地2

碳酸鹽巖潮坪相可沿著連陸碳酸鹽臺地的濱岸帶發(fā)育,也可環(huán)繞著由暴露的灘、丘和礁形成的島嶼發(fā)育。也可以大面積發(fā)育形成臺地潮坪相。碳酸鹽潮坪相可分為干旱氣候潮坪和潮濕氣候潮坪。一、碳酸鹽潮坪相31、潮上帶亞相干旱氣候的薩布哈潮坪環(huán)境的潮上坪亞相。

巖性以微晶-粉晶白云巖為主,次有含泥白云巖與泥質(zhì)白云巖,硬石膏巖和石鹽巖、角礫狀白云巖,球粒微晶白云巖等。4沉積構(gòu)造:常見干裂、帳篷構(gòu)造、干縮紋、板狀和竹葉狀礫屑。藻紋層、鳥眼構(gòu)造、瘤狀及雞雛狀硬石膏結(jié)核,腸狀硬石膏,鹽溶膏溶角礫構(gòu)造等發(fā)育。生物稀少,僅有藻層紋石、介形蟲碎片及垂直潛穴。5潮間帶穹隆狀藻疊層石灰?guī)r。62、潮間帶亞相周期暴露;低潮線附近能量較高,向上漸減弱。低潮線處為生屑、砂屑、鮞?;?guī)r及灰泥灰?guī)r;、丘狀柱狀藻紋層;向上顆粒減少灰泥增多。沉積構(gòu)造:發(fā)育透鏡狀、脈狀、復(fù)合波狀層理,極淺水波痕和改造波痕、并有波狀、席狀藻紋層、鳥眼構(gòu)造,還可有干裂、雨痕等暴露構(gòu)造。7潮池中多為球粒灰泥灰?guī)r、紋層狀灰泥灰?guī)r,發(fā)育藻席及底棲生物。潮汐溝中多為砂屑、生屑、鮞粒及礫屑的沉積,向上漸變細(xì),雙向潮汐層理、羽狀層理及沖刷構(gòu)造。生物貧乏,以藻類、腹足等為主,多異地生物屑。83、碳酸鹽潮坪的層序

碳酸鹽潮坪的堆積速度總是大大超過它們沉積所在的大陸架或臺地的沉降速度。因此,陸表海潮汐帶沉積單元都是形成向上變淺的基本層序?;緦有蛏喜康某鄙蠁卧从赤徑年懙丨h(huán)境,特別是氣候;基本層序下部的潮下單元反映鄰近潮坪的海洋環(huán)境類型。910干旱氣候潮坪的垂向?qū)有驈南峦鲜翘妓猁}―蒸發(fā)鹽序列。若蒸發(fā)鹽被淡水溶解后則層序上部發(fā)育鹽溶或膏溶角礫巖。潮濕氣候的潮坪,又根據(jù)其潮下是低能灰泥;還是高能砂質(zhì)顆粒分成兩種類型垂向?qū)有颉H舫逼涵h(huán)境中各類藻疊層石和藻紋層發(fā)育,則形成藻疊層類的垂向?qū)有?。從潮下、潮間到潮上,藻疊層石形態(tài)從柱狀、穹隆狀過渡到波狀,再逐步過渡到微起伏紋層狀1112二、局限臺地相

淺水瀉湖是海水循環(huán)受限制的低能碳酸鹽沉積環(huán)境。包括海岸瀉湖和非常廣闊的碳酸鹽臺地瀉湖。131、瀉湖與廣海間常有顆粒灘、生物礁、障壁島等的陰擋,風(fēng)浪難以到達(dá)瀉湖內(nèi),因此瀉湖是受限制的、風(fēng)浪微弱、循環(huán)差、能量低的淺水環(huán)境,易受氣候、風(fēng)暴的影響。2、鹽度常不正常,生物常貧泛單調(diào),當(dāng)超咸時幾乎無生物生存。3、沉積物灰泥灰?guī)r、球粒灰泥灰?guī)r、生屑灰泥灰?guī)r;常見藻席、生物擾動構(gòu)造、水平層理;可有風(fēng)暴浪帶來的介殼及生物屑的薄夾層或透鏡狀夾層。144、瀉湖沉積是加積過程,沉積速率常大于沉降速率,因此瀉湖常變淺、沉積物暴露,大范圍形成“似潮坪環(huán)境”。此時有鳥眼、干裂等暴露構(gòu)造,強(qiáng)蒸發(fā)時可成為“薩布哈”,發(fā)育石膏、石鹽沉積及白云化。15三、開闊臺地相

開闊臺地--是指海水循環(huán)較好、鹽度基本正常的淺海,其水體能量一般較低,但在淺水區(qū)常常發(fā)育生物礁和淺灘。

開闊臺地相以灰泥石灰?guī)r、含顆?;夷嗍?guī)r,灰泥顆粒石灰?guī)r,顆粒主要為原地堆積的正常海生物化石。巖石多呈灰色、深灰色。中到薄層狀為主。生物擾動強(qiáng)烈。當(dāng)混入粘土?xí)r,出現(xiàn)瘤狀構(gòu)造和波狀層理。生物有軟體動物、節(jié)肢動物、有孔蟲和藻類,還有腕足類和棘皮動物。開闊臺地中可以有點(diǎn)灘相??梢娚倭匡L(fēng)暴巖粒序?qū)訆A于正常沉積的巖石之中。16四、淺灘相淺灘是指水體淺(正常浪基面之上)、能量高、以異地碳酸鹽顆粒為淺水高能的碳酸鹽沉積環(huán)境。顆粒類型有內(nèi)碎屑、鮞粒、藻粒、生屑等,常常是亮晶膠結(jié)物充填孔隙。淺灘與生物礁、和生物丘、生物層的區(qū)別在于其沉積物是異地搬運(yùn)而來,經(jīng)過波浪反復(fù)淘洗、沖刷,因此分選磨圓好、亮晶膠結(jié)。淺灘是高能環(huán)境,可以出現(xiàn)在臺地或緩坡的不同部位。裙灘、堤灘、點(diǎn)灘、臺緣灘。其中以臺地邊緣灘沉積能量最強(qiáng)。171、顆粒灘水淺(5-10米至高出水面),海水循環(huán)良好,鹽度正常,氧氣充足,但由于底質(zhì)處于移動狀態(tài),不適于海洋底棲生物繁殖。2、由于波浪,潮汐及岸流經(jīng)常簸選,常形成清潔的碳酸鹽砂堆積,以淺色亮晶鮞?;?guī)r、亮晶生屑灰?guī)r、亮晶砂屑灰?guī)r為主,顆粒分選磨圓好,無或少灰泥。3、一般呈淺灰色至灰白色;多槽狀交錯層理、羽狀交錯層理、板狀交錯層理,雙向交錯層理及底沖刷等構(gòu)造。4、很少有原地底棲生物,可見多種異地的大型生物化石碎屑,腹足類、雙殼類、腕足類、綠藻、棘皮類等。18亮晶鮞粒灰?guī)r亮晶砂屑灰?guī)r195、巖石灰泥少,原生孔隙發(fā)育,有利于流體流動,易受淡水的影響,膠結(jié)作用、白云化作用、溶解作用均十分發(fā)育,常是油氣的良好儲集層。6、當(dāng)灰泥較多時,表明是在較深的浪基面附近形成,而稱其為“深水灘或稱深灘”,常為生物礁發(fā)育“礁基”。20五、生物礁相生物礁是指造礁生物原地生長產(chǎn)生抗浪格架的碳酸鹽巖隆起體?,F(xiàn)代海洋溫暖淺海發(fā)育珊瑚礁。

生物礁油氣藏的油氣儲量巨大,世界上發(fā)現(xiàn)了許多大型生物礁油氣田,如加拿大阿爾伯達(dá)盆地泥盆系生物礁油氣田,伊拉克Kirkuk油田屬碳酸鹽臺地邊緣巨型生物礁油田,我國四川東部晚二疊世長興期生物礁氣藏等。21(一)生物礁相中的生物1、生物礁環(huán)境中的生物造礁生物,是指原地底棲固著的、群體、具有造架能力的生物。是礁體的骨干生物。可細(xì)分為:造架生物:具有抗浪骨架的生物,多為塊狀、半球狀、球狀、枝狀板狀生物,如珊瑚、海綿等。粘結(jié)生物:附著于造架生物之上的結(jié)殼狀、板狀的具有粘結(jié)能力的生物,如藻類、苔蘚蟲等障積生物:在浪基面附近生長的莖枝狀、棒狀固著生物,起降低水流速、阻擋灰泥的作用,如海百合等。22附礁生物,是指生物礁環(huán)境中大量生長的各種體的原地固著生長的底棲生物、浮游生物、鉆孔生物等。附礁生物的繁盛為生物礁建造提供了大量碳酸鹽碎屑。在地質(zhì)歷史中不同時期造礁生物的門類是不同的。如珊瑚、層孔蟲、海綿、水螅、苔蘚蟲和藻等??傠x不開造架、障積、粘結(jié)三個主要功能。前寒武紀(jì)至早古生代主要是藍(lán)綠藻、海綿和古杯,中古生代為珊瑚和層孔蟲,晚古生代為結(jié)殼的藻、苔蘚蟲以及海綿和水螅,白堊紀(jì)為厚殼蛤,第三紀(jì)為珊瑚和藻。23(二)、礁相灰?guī)r骨架巖粘結(jié)巖障結(jié)巖礁角礫巖24(三)礁的相帶劃分對點(diǎn)礁、塔礁,常劃分為礁核、礁翼、礁間三個相帶。1、礁核亞相礁核相由原地礁灰?guī)r形成的塊狀的碳酸鹽巖巖體,具有抗浪的作用。主要含造礁生物,還有一些附礁生物。巖石類型主要為骨架巖、粘結(jié)巖、障積巖、生屑泥粒和粒泥灰?guī)r等。

從環(huán)境上看,礁核帶是造礁生物生長、繁盛的高能帶,處于礁體隆起的高部位或礁斜坡的上部位置。252、礁翼亞相指礁相與非礁相呈指狀交錯過渡的那部分礁體。礁翼帶處于礁體周圍下部斜坡及坡腳位置。3、礁間亞相礁間是礁群體之間的非礁相,是正常淺水沉積的、層狀的潮下帶灰?guī)r。礁間相對水體較深、能量較低。26礁間海侵時為正常海相碳酸鹽沉積;海退時,為瀉湖相甚至蒸發(fā)巖沉積。北密執(zhí)安盆地的塔礁、堤礁與礁間的碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖旋回的對比研究,揭示了礁的發(fā)展與蒸發(fā)巖的發(fā)展的特殊關(guān)系。海侵條件下有利于礁的形成;在海退條件下則有利于蒸發(fā)巖的形成。27海綿骨架巖,串管海具有原地生長生態(tài),藍(lán)綠藻纏結(jié)和包殼現(xiàn)象,格架間由兩個世代的白云石充填。海綿骨架巖,幾個串管海綿的橫切面,藍(lán)綠藻纏結(jié)現(xiàn)象明顯。28海綿骨架巖灰白色粘結(jié)巖29堤礁、岸礁不對稱,劃分為礁核相,礁后相和礁前相。30堤礁和岸礁的礁核相特征等同于對稱礁,但礁灰?guī)r特征更清楚和更典型。

礁后相是層狀的碳酸鹽砂、灰泥、造礁生物碎塊及礁角礫。

礁前相主要是來自礁核的角礫和較深水灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r與頁巖。

31礁前和礁后亞相①礁前:位于礁體向開闊海(迎風(fēng))一側(cè),形成礁前塌積巖或礁角礫巖,這些礁碎屑磨圓和分選差。往深水方向與盆地相泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r沉積物呈指狀接觸。②礁后:位于礁體的背風(fēng)一側(cè),礁后往往有砂坪和瀉湖組成,礁后砂坪由分選較好的砂屑灰?guī)r和生屑灰?guī)r構(gòu)成。礁后瀉湖為靜水灰泥沉積,其中可發(fā)育大量的海百合、綠藻、腕足類、介形蟲等動物群。324、礁基礁生長基底的原始地形隆起,臺地上灘、生物丘、海底火山、砂壩等均可成為生物礁固著生長的基底,在礁基上最早形成的往往是使活動底質(zhì)固定的蓋覆巖。5、礁蓋生物礁頂部發(fā)育終止后沉積的深水盆地相或瀉湖、蒸發(fā)巖。33(四)臺地邊緣生物礁相34(五)生物礁的形成與發(fā)展詹姆斯(James,1979)認(rèn)為大多數(shù)生物礁的發(fā)展可以劃分為四個階段,即:定殖階段、拓殖階段、泛殖階段以及統(tǒng)殖階段(圖4-46)。各階段特征如下:1)定殖階段最常見的是有柄亞門棘皮動物碎片組成的一系列淺灘或骼灰質(zhì)砂堆積物體,新生界則由鈣質(zhì)綠藻的板片。這些沉積物的表面繁殖著藻類(鈣質(zhì)綠藻)、植物(海草)或動物,使其聯(lián)結(jié)和固定下來,隨后星星散散的枝狀藻類,苔蘚蟲、珊瑚蟲、海綿等物就開始在定殖的生物之間生長起來。352)拓殖階段這種單元同整個礁的構(gòu)造相比,厚度比較薄,反映造礁的初期繁殖。生物礁巖石以生物種類少為特征,這個時期的生物能忍受沉積物降落(濁度)的影響。常見的是成熟的枝狀的(障積作用)為主。3)泛殖階段這個階段是礁體的主要構(gòu)成時期。沉積通常構(gòu)成了礁體的大部分,礁體向上生長,隆起的幅度加高。并向側(cè)向擴(kuò)展。生物的種類和數(shù)量達(dá)到最高程度,抗浪的塊狀、穹狀和疊層狀的造礁生物逐漸占統(tǒng)治地位。同時,波浪、潮汐水流可以破壞一些原生骨架,形成礁角礫、碎屑。364)統(tǒng)殖階段礁體發(fā)育至這個階段,變化常較突然。一般是石灰?guī)r,并以史具有一種生長習(xí)性(一般是結(jié)殼的到紋層關(guān)的)少數(shù)幾種種屬的生物占統(tǒng)治地位。37(六)生物礁相的鑒別標(biāo)志1、古地貌標(biāo)志具有明顯的古地貌隆起,加上礁相和非礁相之間的差異壓實作用,因此,礁相地層的厚度比同期非礁相地層的厚度明顯大。2、生物標(biāo)志生物礁中有大量原地固著生長的造礁生物和附礁生物。3、巖性標(biāo)志

礁核發(fā)育骨架巖、障積巖和粘結(jié)巖。礁前的垮塌礁角礫也是礁的識別標(biāo)志之一,礁頂、礁翼的生屑、砂屑灰?guī)r易發(fā)生白云巖化而成為良好的油氣儲層。384、沉積構(gòu)造

礁灰?guī)r常呈灰白色塊狀巖體,成層性差、無層理。礁灰?guī)r內(nèi)示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育。5、相帶標(biāo)志

生物礁一般能劃分出礁核、礁翼、礁間、礁蓋等亞相。堤礁可以分出礁體的礁前、礁后砂相、瀉湖相、礁斜坡相,塌積巖相。39(七)含油氣性

與礁有關(guān)油氣,所占儲量較大。各種原生孔隙(體腔孔、骨架孔、體腔間孔)和次生孔隙極其發(fā)育,白云化極溶解作用極發(fā)育有有效的儲集空間。我國川東和鄂西地區(qū)上二疊統(tǒng)生物礁型氣藏主儲集層是礁上部和礁翼部的白云巖。儲層的主要孔隙是白云石晶間孔和溶蝕孔。40六、碳酸鹽斜坡相(一)臺緣斜坡是指陸源物貧泛的淺水臺地至深水盆地間的過渡地帶。依據(jù)水體能量和坡度可分三種類型(二)碳酸鹽大陸坡指陸源物貧泛的陸棚至大洋盆地間的過渡地帶。按邊緣沉積特征及斜坡坡度可分為四種型411。碳酸鹽重力流沉積類型

①巖崩碎屑堆積巖

②滑塌碳酸鹽巖

③碎屑流碳酸鹽巖

④顆粒流碳酸鹽巖

⑤濁積碳酸鹽巖

2。碳酸鹽重力流沉積組合碳酸鹽重力流沉積作用的類型主要取決于發(fā)育重力流的陸棚邊緣的陡峻的陡峻程度和巖性特征。42跌積邊緣-礁邊緣沉積模式跌積邊緣--by-passmargin43跌積邊緣-灘邊緣沉積模式跌積邊緣--by-passmargin44沉積邊緣-礁邊緣重力流沉積模式沉積邊緣--depositionalmargin45沉積邊緣-灘邊緣重力流沉積模式沉積邊緣--depositionalmargin46七、淺海陸棚相水深幾十米到100多米,通常為氧化條件,鹽度正常,循環(huán)良好,海底位于正常波基面之下,但間歇性風(fēng)暴可以影響到海底沉積物。巖石類型為含豐富化石的石灰?guī)r與泥質(zhì)灰?guī)r或頁巖,灰?guī)r屬含生物屑或完整化石的粒泥狀灰?guī)r。生物相對完整。成層性明顯。偶見分選好的風(fēng)暴成因的介殼層。層理呈薄到中層-厚層狀,生物群繁茂。生物掘穴和生物擾動普遍,沉積灰色或棕紅色。常有小間斷沖刷面。有代表正常鹽度的生物,內(nèi)棲生物、表棲生物。例如腕足、珊瑚、頭足和棘皮動物。此相與開闊臺地相不易區(qū)分。47八、碳酸鹽盆地

指陸源物貧乏的CCD界面以上的碳酸鹽沉積為主深水區(qū)域。因水深,不透光,無波浪、風(fēng)暴浪的作用,無或極少底棲生物而浮游生物豐富。沉積物主為富浮游生物的灰泥質(zhì)沉積、含粘土灰泥質(zhì)沉積,常含火山物質(zhì)。水平層理發(fā)育。無淺水的各種構(gòu)造。局部發(fā)育鈣屑(質(zhì))重力流沉積。48第二節(jié)碳酸鹽巖沉積相模式陸表海沉積相模式(Shaw,1964;Trwin,1965)

潮汐作用相帶模式(Laporte,1967;yonng,1972)混積型沉積相模式(Armstrong,1974)威爾遜的標(biāo)準(zhǔn)相帶模式(wilson,1975)塔克的海相碳酸鹽沉積模式(Tucker,1981)阿爾的碳酸鹽緩坡模式(Ahr,1973)鑲邊臺地相模式(Ginsburg和Jams,1974)孤立碳酸鹽臺地相模式49

以相序遞變規(guī)律為基礎(chǔ),以現(xiàn)代沉積環(huán)境和沉積物特征的研究為依據(jù),反映沉積相發(fā)展演化規(guī)律的沉積相的空間組合形式稱為相模式.50

肖(Shaw,1964)首先把碳酸鹽的主要沉積場所——淺海劃分為兩個不同的類型,即陸表海和陸綠海。陸表海(epeiricsea)也可稱為內(nèi)陸海、陸內(nèi)海、大陸海等,是位于大陸內(nèi)部或陸棚內(nèi)部的、低坡度的(海底坡度一般小于lft/mile)、范圍廣闊的(延伸可達(dá)幾百到幾千英里)、很淺的淺海。陸緣海(pericontinentalsea)也可稱為大陸邊緣海,是位于大陸邊線或陸棚邊緣或大洋邊緣、坡度較大的(海底坡度約2~l0ft/mile)、范圍較小的(寬度一般為100~300mile)。深度較大的(水深可達(dá)200~350m)的淺海。一、陸表海沉積相模式5152

陸表海和陸緣海是性質(zhì)大不相同的兩種淺海。在地質(zhì)歷史中,沉積碳酸鹽巖的海大都是陸表海。各種現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境,不是陸表海,而是與大陸毗鄰的或孤立于大洋中的淺水碳酸鹽臺地。我們現(xiàn)在正生活在海平面從來沒有這么低的地史年代中,因此,現(xiàn)在還找不到一個現(xiàn)成的陸表海模式。這也是碳酸鹽巖沉積相研究中,采用現(xiàn)實主義原則方面所碰到的困難。肖(shaw,1964)第一次論述了陸表海的水體能量特征,以此奠定了陸表海碳酸鹽巖沉積環(huán)境分析的理論基礎(chǔ)。5354

歐文(lrwin,1965)在肖的陸表海能量分布模式的基礎(chǔ)上,提出了陸表海清水沉積作用的一般原理。所謂清水沉積作用,指的是沒有或很少有陸源物質(zhì)流入的陸表海環(huán)境中的碳酸鹽沉積作用。也就是說,缺少砂泥陸源物質(zhì)。水體清澈是陸表海碳酸鹽沉積作用的必不可少的環(huán)境因素之一。歐文主要根據(jù)潮汐和波浪作用的能量,劃分出了三個能量帶,即遠(yuǎn)離海岸的X帶(低能帶)、稍近海岸的Y帶(高能帶)和靠近海岸的Z帶(低能帶)。55二、潮汐作用相帶模式

拉波特(Laporte,1967)曾對美國紐約州下泥盆統(tǒng)曼留斯組的碳酸鹽巖是在非常接近海平面的環(huán)境中形成的,因此,總結(jié)出潮汐作用相帶模式,劃分出三個相帶,即潮上帶、潮間帶和潮下帶。

1969年,拉波特對其模式進(jìn)行了修改,將潮下帶分為潮下帶上部(高能環(huán)境)和潮下帶下部(低能環(huán)境)。楊等(Youngetal,1972)通過對美國阿肯色州的奧陶系碳酸鹽巖研究,也擬定了一個潮汐作用相帶模式,劃分出四個相帶:潮上帶、潮間帶、局限潮下帶、開闊潮下帶。56

Young等人的模式使以潮汐作用為依據(jù)劃分碳酸鹽巖相帶的方法更加明確和成熟。潮上帶---主要由白云巖、白云質(zhì)泥晶灰?guī)r和球粒泥晶灰?guī)r組成。水平藻紋層、干裂、鳥眼構(gòu)造常見,石膏和硬石膏晶體和結(jié)核常見。海洋化石缺乏。潮間帶---潮間帶上部藻紋層灰?guī)r發(fā)育,也有泥裂;潮間帶下部波狀、穹隆狀藻灰?guī)r。白云石化有時不徹底,形成豹皮狀云質(zhì)灰?guī)r。下部潮汐通道中見竹葉狀礫屑灰?guī)r。開闊潮下帶---波浪和潮汐可以攪動和簸選底部的沉積物,為高能環(huán)境。巖石類型為亮晶內(nèi)碎屑灰?guī)r和亮晶生物屑灰?guī)r??梢姷徒嵌冉诲e層理。局限潮下帶---由于沉積水體能量受到了限制,為低能環(huán)境。巖石類型主要是泥晶內(nèi)碎屑生物碎屑灰?guī)r、生物泥晶灰?guī)r。57

阿姆斯特朗(Armstrong,1974)曾長期對北美阿拉斯加北極地區(qū)的石炭系進(jìn)行研究。他根據(jù)該地區(qū)石炭系兩種不同的沉積組合,擬定了兩個沉積模式,即碎屑巖一碳酸鹽巖沉積模式和碳酸鹽巖沉積模式。此處重點(diǎn)介紹前者。三、混積型沉積相模式58

威爾遜(wilson,1975)總結(jié)的碳酸鹽巖綜合模式與阿姆斯特朗(Armstrong,1974)的碳酸鹽沉積模式十分相似。后者是研究北美阿拉斯加石炭系碳酸鹽巖總結(jié)出來的。依據(jù)海底地形、海水能量、海水充氧情況、循環(huán)條件、鹽度分為三大相區(qū),9個標(biāo)準(zhǔn)相帶,,24個微相。

四、威爾遜的標(biāo)準(zhǔn)相帶模式59

①盆地相;②開闊陸棚相;③臺地的斜坡腳(或盆地邊緣)相;④臺地前緣斜坡相;⑤臺地邊緣生物礁相;⑥臺地邊緣淺灘相;⑦開闊臺地相;⑧局限臺地相;⑨臺地蒸發(fā)巖(或蒸發(fā)巖臺地)相。

60611.盆地相盆地時位于浪底(或波基面)和氧化界面以下,水深超過幾十米至幾百米,為靜水還原環(huán)境。因水深而光線暗淡,不適于底棲生物生長。沉積物主要依靠從外帶注入的細(xì)粒泥質(zhì)物質(zhì)和硅質(zhì)物質(zhì),以及浮游生物死亡后降落的生物雨。停滯缺氧的和過威化條件均可出現(xiàn)。盆地相按沉積特征又可分為下列類型:1)深海濁積巖相:2)深海欠補(bǔ)償盆地相:62開闊陸棚2.開闊陸棚相(或廣海陸棚相)此環(huán)境水深幾十米至100m,一般為氧化環(huán)境。鹽度正常,水體循環(huán)良好。海底一般在波基面以下,但大的風(fēng)暴也可以影響底部沉積物。這種陸棚較寬闊,沉積作用相當(dāng)均勻。這是典型的較深的淺海沉積環(huán)境。63

主要巖石類型為富含化石的石灰?guī)r與泥灰?guī)r,呈灰、綠、紅及棕等色,視氧化和還原條件而異,普遍見生物擾動構(gòu)造。層理薄到中,或呈波狀到結(jié)核狀。在泥灰?guī)r中見球狀或瘤狀構(gòu)造,還可見泥丘和尖塔礁。陸源物質(zhì)有石英粉砂巖、頁巖等,與石灰?guī)r互層,成層性好。生物群有代表正常鹽度的介殼化石,狹鹽性動物群的腕足類、珊瑚、頭足類及棘皮類等相當(dāng)發(fā)育。此開闊陸棚相帶與開闊臺地相很相似,因此,常難加以區(qū)別,前者多為廣鹽性生物。

2.開闊陸棚相(或廣海陸棚相)643.臺地的斜坡腳相(或盆地邊緣相)位于碳酸鹽巖臺地的斜坡末端,其沉積物由遠(yuǎn)洋浮游生物及來自相鄰的碳酸鹽巖臺地的細(xì)碎屑組成,水體深度與開闊陸棚相相似,一般位于波基面以下,但高于氧化界面,由薄層、層理完好的碳酸鹽巖組成,夾少量粘土質(zhì)及硅質(zhì)夾層。此巖石類似盆地相沉積物,但含泥質(zhì)較少,厚度較大。某些韻律性或類似復(fù)理石層理的薄層石灰?guī)r可達(dá)數(shù)百米,有滑塌現(xiàn)象。斜坡腳相65

4臺地前緣斜坡相,此相帶為深水陸棚和淺水碳酸鹽巖臺地的過渡沉積,從波基面之上一直延續(xù)到波基面以下,但一般位于含氧海水下限之上。此斜坡的角度可達(dá)30o,主要由各種碎屑組成,堆積在向海的斜坡上。沉積物不穩(wěn)定,其大小和形狀變化極大,可能呈層狀,有細(xì)粒層,也有巨大的滑塌構(gòu)造,或為前積層及楔形體巖層。它們主要由灰砂組成,或由細(xì)粒碳酸鹽巖組成。廣海生物十分豐富。前斜坡相666.簸選的臺地邊緣砂相(或碳酸鹽巖臺地邊緣淺灘相)簸選的臺地邊緣砂相主要呈砂洲、海灘、扇形或帶狀的濱外壩或潮汐壩,或風(fēng)成砂丘島。一般位于海平面之上到5~10m水深的范圍內(nèi)。組成的顆粒已受波浪、潮汐或沿岸海流的簸選,因而比較潔凈。此帶鹽度正常,循環(huán)良好,氧氣充足。但由于底質(zhì)經(jīng)常變動,因此不適于海洋生物繁殖。臺地邊緣淺灘相678.局限臺地相(半封閉一封閉的臺地)這是一個真正的瀉湖,海水循環(huán)受到很大限制,鹽度顯著提高。從地理位置來看,這些瀉潮可分為堤礁(堡礁)之間或堤礁(堡礁)之后的瀉湖,沿岸砂嘴之后的瀉湖以及環(huán)礁內(nèi)的瀉湖。此相帶還包括潮間帶環(huán)境。主要沉積物為灰泥,它們堆積于天然堤、潮汐坪、瀉湖內(nèi)。粗粒沉積物見于潮汐溝以及局部海灘內(nèi)。海水鹽度變化較大,淡水、鹽水、超鹽水均有。有的地區(qū)可暴露于水面以上,氧化和還原環(huán)境均有。所見植物有海水沼澤植物,也有淡水沼澤植物。局限臺地相689.臺地蒸發(fā)巖相此帶即潮上帶,干熱地區(qū)的潮上鹽沼地或薩巴哈沉積均為此帶典型代表。此帶經(jīng)常位于海平面之上,僅在特大高潮或特大風(fēng)暴時才被水淹沒。主要巖石類型為白云巖及石膏或硬石膏,它們很可能是交代成因的。這些沉積還常與紅層共生。以上就是威爾遜的九個相帶沉積環(huán)境的基本特征。(1),(2),(3)所述相帶相當(dāng)于陸棚沉積區(qū);(4),(5),(6)所述相帶相當(dāng)于障壁島、灘沉積區(qū);(7),(8),(9)所述相帶相當(dāng)于潮坪、瀉湖沉積區(qū)。蒸發(fā)臺地相69五、塔克的海相碳酸鹽沉積模式1潮上-潮間坪;2瀉湖及局限海灣;3潮間-潮下淺灘區(qū);4開闊陸棚及臺地;5陸棚邊緣礁及淺灘;6斜坡礁前塌礫及泥丘;7盆地碳酸鹽軟泥及濁積巖。70

塔克將1至5劃歸碳臺地碳酸鹽臺地-陸表海;6和7劃歸盆地-軟深斜坡區(qū)。塔克模式把淺海陸棚與開闊臺地相放在一直。,因為這兩個相本身比較難以區(qū)分。在碳酸鹽臺地中將瀉湖與潮坪分開;

開闊臺地包含了淺水碳酸鹽淺灘,局部出現(xiàn)點(diǎn)礁及泥丘。臺地斜坡也就是一個碳酸鹽大陸斜坡。與我國古代碳酸鹽的沉積相特征較為吻合。71六、阿爾的緩坡模式(Ahr,1973)

碳酸鹽緩坡是海底向海平面緩傾斜(坡度通常小于l”)、水體逐漸變深的碳酸鹽沉積環(huán)境,其上部的近岸高能波浪作用帶向下逐漸過渡為深水低能環(huán)境,其間沒有明顯的坡折。緩坡與鑲邊臺地的區(qū)別在于緩坡通常缺乏連續(xù)的礁帶,高能淺灘位于海岸附近,深水重力流沉積的礫屑石灰?guī)r(如果有的話)中缺乏來自淺水環(huán)境的礫屑。

72

緩坡(ramp)自陸向海,其相帶依次為:l)潮坪/瀉湖:其沉積主要為灰泥石灰?guī)r,缺乏開闊海生物群,這個相帶不太寬;2)高能淺灘:其沉積主要為顆粒石灰?guī)r;3)外緩坡(水深在正常浪基面與風(fēng)暴浪基面之間):其沉積主要為灰泥石灰?guī)r。生屑質(zhì)灰泥石灰?guī)r,含有多樣的正常海生物群,生物擾動強(qiáng)烈,常見向上變細(xì)的風(fēng)暴沉積,可發(fā)育點(diǎn)礁。外緩坡再向海則過渡為斜坡和盆地。外緩坡與斜坡之間沒有坡折,兩者以風(fēng)暴浪基面為界。斜坡坡度也很小,其沉積主要為灰泥石灰?guī)r,重力流沉積不發(fā)育。73

根據(jù)剖面形態(tài),緩坡可分為均勻傾斜緩坡和末端變陡緩坡。74均勻傾斜緩坡發(fā)育于平緩的古構(gòu)造斜坡上。這種平緩的斜坡可出現(xiàn)于大陸架上遠(yuǎn)離陸殼一洋殼邊界的地方,或出現(xiàn)于前陸盆地俯沖盤的大陸殼上或出現(xiàn)于大陸內(nèi)部。

末端變陡緩坡具有緩坡的特征(高能淺水環(huán)境與低能較深水環(huán)境之間是均勻過渡的,不存在明顯坡折),也有一些鑲邊臺地的特征(斜坡陡,重力流沉積發(fā)育)。這種緩坡與鑲邊臺地的區(qū)別在于坡折不是發(fā)生在淺水高能帶附近,而是在遠(yuǎn)離高能帶、水體較深的地方。因此斜坡上的重力流沉積缺乏來自淺水高能環(huán)境的碎屑。末端變陡的緩波多發(fā)育于有正斷層活動或有撓曲的地區(qū)。當(dāng)鑲邊臺地因海平面快速上升而被淹沒時,也可演化為末端變陡的緩坡。75

現(xiàn)代均勻傾斜緩坡見于波斯灣和澳大利亞西部的鯊魚灣.古代的實例有美國弗吉尼亞地區(qū)的中奧陶統(tǒng)和紐約地區(qū)的泥盆系.

現(xiàn)代的末端變陡緩坡見于尤卡坦臺地(Ahr,1973),是海平面快速上升時期由鑲邊臺地淹沒形成的。古代實例包括美國西部的上寒武統(tǒng)一下奧陶統(tǒng)(Cook和Taylor,1977;Cook,1979)。7677

鑲邊臺地是與大陸緊密相邊的具有高能外部邊緣的淺水臺地,與深水盆地之間有坡度較陡的斜坡(幾度到60o以上)。沿其邊緣發(fā)育高能障壁礁或灘帶。從而在其向岸側(cè)形成了低能的瀉湖。瀉湖水體一般不深,多為幾十米,在正常浪基面之下、風(fēng)暴浪基面之上。其沉積主要為頁巖,夾一些薄層砂巖。當(dāng)水深較大,海底在風(fēng)暴浪基面之下時,則會形成缺氧的暗色頁巖沉積。在干旱氣候下,瀉湖中還會有蒸發(fā)巖沉積。七、鑲邊臺地相模式(Ginsburg和Jams,1974)7879

這種碳酸鹽臺地通常形成于有河流注入的陸棚上,多位于被動大陸邊緣?,F(xiàn)代的鑲邊臺地包括澳大利亞大堡礁、佛羅里達(dá)南岸以及伯利茲。古代的實例包括:我國南方揚(yáng)子地臺的二疊系、三疊系、加拿大西部的寒武系、加拿大東部的中生界。鑲邊臺地的邊緣都分為三種類型:沉積型(或加積)型、過路型侵蝕型。80811.沉積型(或加積型)的邊緣沉積型(或加積型)的臺地邊緣既有垂向加積又有側(cè)向加積,通常缺乏高并且坡度大的陡崖,臺地邊緣沉積可與斜坡沉積呈指狀交互而不是截然接融。自臺地向盆地發(fā)育的相帶依次為:l)潮坪一瀉湖體系:顆粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r、灰泥石灰?guī)r,局部發(fā)育點(diǎn)礁和灘。海平面周期性地相對下降常導(dǎo)致潮坪廣泛發(fā)育,甚至可以覆蓋整個臺地;而海平面的相對快速上升,可導(dǎo)致瀉湖和點(diǎn)礁廣布。因此在這種臺地上常發(fā)育測向連續(xù)性極好(可橫向追索幾十甚至幾百千米)的向上變淺的米級旋回。2)臺地邊緣內(nèi)側(cè):沉積生屑或鮞粒砂,具有交錯層理,并可發(fā)育點(diǎn)礁。向陸地方向顆粒含量減少,灰泥含量增高。823)臺地邊緣外側(cè):發(fā)育礁、淺灘,淺灘由生屑砂和來自礁的礫屑組成,同生海底膠結(jié)活躍。造礁生物常隨水深變化而成帶狀分布,淺水高能帶發(fā)育結(jié)實的包殼狀、塊狀造礁生物,隨水深加大,逐漸變?yōu)橹?、頁狀造礁生物?)礁前斜坡:沉積灰質(zhì)砂、角礫和一些灰泥,這些巖層通常呈高角度傾斜。隨水深加大,灰泥含量增高。角礫主要來自臺地邊緣的礁和膠結(jié)的淺灘,常見滑塌構(gòu)造。5)斜坡:席狀和水道狀濁積巖、碎屑流石灰?guī)r以及懸浮沉積的灰泥石灰?guī)r發(fā)育。礫屑來自臺地邊緣礁。灘以及斜坡上沉積的灰泥石灰?guī)r。6)盆地:主要為半深海、深?;夷嗍?guī)r和頁巖。832.過路臺地邊緣過路臺地邊緣發(fā)育于垂向加積較快、能跟上海平面上升的臺地。這種邊緣通常與陡崖或有溝道的斜坡伴生。自臺地邊緣向深水盆地發(fā)育的相帶依次為:842.過路臺地邊緣1)臺地邊緣生物礁及顆粒灘。2)陡崖(高度多在200m以上):為沉積物從邊緣到斜坡的過路帶。3)環(huán)臺地塌積群:由角礫。碳酸鹽砂以及灰泥夾層組成。如果臺地邊緣生物礁發(fā)育,沉積物中將有大量生物礁礫屑;如果臺地邊緣顆粒灘發(fā)育,塌積物中將有大量碳酸鹽砂及顆粒石灰?guī)r礫屑。塌積物與陡崖直接接觸并向盆地方向逐漸變細(xì)。4)有溝道的斜坡:主要沉積灰泥,其上發(fā)育條帶狀碳酸鹽砂及礫屑充填的溝道。5)斜坡下部:主要沉積濁積巖和灰泥。6)盆地:主要沉積灰泥或頁巖。853.侵蝕臺地邊緣侵蝕臺地邊緣常以發(fā)育高的陡崖為特征,陡崖高度可達(dá)4km。臺地邊緣發(fā)育生物礁,陡崖上部暴露。由于機(jī)械侵蝕后退,陡崖壁上出露了臺地內(nèi)部瀉湖、潮坪沉積的石灰?guī)r。自臺地邊緣向深水盆地方向發(fā)育的相帶依次為:863.侵蝕臺地邊緣1)臺地邊緣的生物礁和顆粒灘。2)陡崖:其下部暴露了臺地內(nèi)部瀉湖、潮坪沉積的石灰?guī)r,并直接與塌積物接觸。3)環(huán)臺地塌積裙:由角礫、碳酸鹽砂、灰泥夾層組成。其重要特征是有由鳥眼石灰?guī)r、疊層石石灰?guī)r和瀉湖沉積形成的角礫,從而表明臺地邊緣發(fā)生過大規(guī)模后退。這些礫屑與來自生物礁和淺灘的礫屑混合。87

鑲邊合地通常是由具有生物礁障壁的緩坡演化而來。障壁處由于有造礁生物發(fā)育,碳酸鹽產(chǎn)率高,隨海平面不斷上升,障壁會不斷加積增高形成較陡的邊緣。隨著時間的推移,加積型和進(jìn)積型臺地邊緣可以演化為過路型或陡崖型臺地邊緣。鑲邊臺地最可能在低緯度地區(qū)的大陸架上發(fā)育,這里造礁生物繁盛。在前陸盆地中,這種臺地不發(fā)育,主要是因為這種盆地中水體循環(huán)受限,而且陸源物質(zhì)注入較多導(dǎo)致水體渾度較大。在高緯度地區(qū),由于造礁生物少見,通常形成緩坡而不是鑲邊合地。88

孤立碳酸鹽臺地遠(yuǎn)離大陸架,通常幾十或幾百千米寬,位于陸殼、過渡殼的斷塊或火山上并被深水包圍(通常水深為幾百米甚至4km以上)。其中一些這樣的臺地又稱為環(huán)礁,邊緣為生物礁的臺地,內(nèi)部較深(可達(dá)20m),沉積物主要為生物顆粒和灰泥。邊緣以淺灘為主的臺地,內(nèi)部通常淺而平坦,其沉積主要為球粒砂和灰泥。孤立臺地與鑲邊臺地或緩坡的重要區(qū)別之一是其

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