現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境課件

現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境第一節(jié)碳酸鹽沉積物形成的控制因素第二節(jié)現(xiàn)代碳酸鹽的分布與沉積環(huán)境1

第一節(jié)碳酸鹽沉積物形成的控制因素

一、碳酸鹽沉積物的形成條件(一)初始碳酸鹽沉積物均是化學(xué)(生物化學(xué))成因的當(dāng)海水對(duì)CaCO3飽和及過(guò)飽和時(shí)則有CaCO3沉淀，即：

Ca2++2HCO-3=CaCO3↓+H2O+CO2↑現(xiàn)已證明，促使上述反應(yīng)向右進(jìn)行的因素有：1、藻類(lèi)光合作用吸收CO2，引起碳酸鈣沉淀：

6CO2+6H2O光合作用

C6H12O6+6O22、PH值增加和碳酸鹽濃度的增高，有利于碳酸鹽沉淀。23、細(xì)菌破壞作用產(chǎn)生氨，增加了水體的PH值，對(duì)CaCO3沉淀起促進(jìn)作用。4、溫度增加和蒸發(fā)作用的使CaCO3過(guò)飽和，使其發(fā)生大量沉積。5、海水從高壓區(qū)向低壓區(qū)上升CO2的分壓降低，有利于CaCO3的沉淀。3(二)、生物在碳酸鹽沉積過(guò)程中有極重要作用1、絕大部分的灰泥是有機(jī)來(lái)源的

1）底棲生物的死亡和破碎

2）較大碳酸鹽顆粒的磨蝕形成

3）浮游生物群(動(dòng)物及植物)的堆積

4）海水的直接沉淀作用42、生物形成大量多種碳酸鹽顆粒(生物顆粒)

如腹足類(lèi)、綠藻、珊瑚以及多數(shù)有孔蟲(chóng)提供文石質(zhì)點(diǎn)；部分有孔蟲(chóng)、紅藻以及棘皮動(dòng)物，則提供高鎂方解石。少量低鎂方解石來(lái)自腕足類(lèi)、苔蘚蟲(chóng)、介形蟲(chóng)、有孔蟲(chóng)、三葉蟲(chóng)、珊瑚

等。56783、造礁生物直接形成礁灰?guī)r如珊瑚、海綿動(dòng)物、古杯動(dòng)物、層孔蟲(chóng)、苔蘚蟲(chóng)、厚殼蛤和水螅等。94、生物的活動(dòng)消耗CO2。加快碳酸鹽沉積藻類(lèi)光合作用吸收CO2，引起碳酸鈣沉淀：

6CO2+6H2O光合作用

C6H12O6+6O2細(xì)菌破壞作用產(chǎn)生氨，增加了水體的PH值，對(duì)CaCO3沉淀起促進(jìn)作用。5、生物的粘結(jié)作用和障積作用有利碳酸鹽沉積10綜上述：保障碳酸鹽飽和及過(guò)飽和、保障生物生存及大量繁殖是形成碳酸鹽沉積物必須的環(huán)境條件。凡具備這樣的條件即有碳酸鹽沉積物的形成，也有碳酸鹽巖的沉積與堆積，否則無(wú)或少碳酸鹽沉積。11二、碳酸鹽巖形成有利的環(huán)境條件1．清澈的無(wú)大量陸源物注入的水體是首要條件海水清澈不混濁，有利于生物生存繁殖；無(wú)陸源物注入也無(wú)淡水注入，可保持水體飽和及過(guò)飽和；是碳酸沉積的前要條件。否則幾乎無(wú)碳酸鹽物的沉積。陸源碎屑巖與碳酸鹽巖有相互排斥的現(xiàn)象

2、透光的氧氣充足的淺水環(huán)境最有利于碳酸鹽的形成與沉積透光的淺水，陽(yáng)光和氧氣充足，有利于生物生存繁殖；淺水溫度較高而壓力較小，碳酸鹽因溶解度降低而過(guò)飽和，因此有利于碳酸鹽的沉積。一般淺水環(huán)境內(nèi)碳酸鹽巖類(lèi)型多樣、厚度巨大。12133、溫暖淺海最有利于多種碳酸鹽的沉積?，F(xiàn)代海洋碳酸鹽沉積主要分布區(qū)，主要集中分布在南北緯30°之間的。兩極地區(qū)也可有沉積。有冷水和暖水之分。144、透光帶及含氧帶以下、CCD(碳酸鹽補(bǔ)償)界面以上也可有碳酸鹽沉積(即界面以下無(wú)碳酸鹽沉積物分布)。深水區(qū)溫度較低而壓力大，CaCO3不飽和；深水區(qū)生物難以生存繁殖；不利于碳酸鹽質(zhì)點(diǎn)的形成。但海水表層的浮游生物和淺水碳酸鹽沉積區(qū)崩落或由重力流搬運(yùn)來(lái)的異地碳酸鹽碎屑，當(dāng)未被全部溶解時(shí)也可形成碳酸鹽巖的沉積，但類(lèi)型少數(shù)量亦少。

CCD界面的深度受二種因素的控制，一是淺水區(qū)碳酸鹽質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)能(量)；二是深水區(qū)對(duì)碳酸鹽質(zhì)點(diǎn)的溶解能力。致使世界各海區(qū)CCD的深度各不相同。一般熱帶深(達(dá)4~5Km)，寒帶淺(<1Km);遠(yuǎn)洋較深而近陸較淺。15三、各類(lèi)碳酸鹽沉積物的分布受水動(dòng)力條件控制

在波浪、潮汐作用的濱岸高能帶和濱外高能帶，形成粗顆粒的各種砂礫屑灘、介殼灘、沿岸砂壩、砂嘴、潮汐三角洲和潮汐砂壩等。由于水動(dòng)力條件強(qiáng)，細(xì)粒物質(zhì)不能沉積。碳酸鹽灰泥及粉屑一般堆積在低能帶，即：陸棚邊緣或障壁砂壩前緣的較深水盆地、瀉湖及潮坪區(qū)。深水盆地中也有少量硅質(zhì)和粘土沉積。瀉湖及潮坪區(qū)，水循環(huán)受到限制，如果天氣炎熱干燥，則可以出現(xiàn)絮凝球粒灰泥、白云巖、甚至出現(xiàn)膏鹽沉積。礁灰?guī)r因造礁生物具有搞浪性且為獲取更多更好的食物，常形成在迎風(fēng)浪的高水能環(huán)境，并常聚集成為礁體，厚度大于同期沉積物。16第二節(jié)現(xiàn)代碳酸鹽的分布與沉積環(huán)境一、現(xiàn)代濱岸碳酸鹽沉積二、巴哈馬臺(tái)地的碳酸鹽巖沉積三、現(xiàn)代生物礁沉積四、現(xiàn)代深海碳酸鹽沉積五現(xiàn)代白云石的沉積環(huán)境六、現(xiàn)代湖泊碳酸鹽沉積17

現(xiàn)代碳酸鹽沉積物主要以發(fā)育于海洋環(huán)境，少量見(jiàn)于非海洋環(huán)境（湖盆環(huán)境）。從淺海至深海均有碳酸鹽沉積物發(fā)育。淺水海洋環(huán)境是指水深小于20m（50m）的各種海洋環(huán)境，包括潮坪、礁、瀉湖、潮汐三角洲、潮溝、灘、壩、堤、島各種有障壁的環(huán)境。深度大于50m,并在浪基面以下就應(yīng)屬于淺海陸棚環(huán)境，超過(guò)200m是深海環(huán)境。

18現(xiàn)代淺水碳酸鹽主要發(fā)育在南緯和北緯30°之間。如加勒比海的巴哈馬地區(qū)、波斯灣、洪都拉斯、孟加拉灣以及我國(guó)的南海等海域。19

碳酸鹽沉積物的沉積速率較快，常大于地殼沉降速率，其自身沉積作用也常改變環(huán)境條件。因此，環(huán)境碳酸鹽巖沉積環(huán)境的分布組合相當(dāng)復(fù)雜多樣；在清水前提下，水深、水動(dòng)力條件、鹽度及循環(huán)條件是控制碳酸鹽巖沉積的主要因素，也是劃分環(huán)境的主要依據(jù)。

20碳酸鹽沉積物一般在溫暖（暖水）條件下堆積，在冷水條件下也有少量沉積。21(1)無(wú)障壁濱岸碳酸鹽沉積一、現(xiàn)代濱岸碳酸鹽沉積

我國(guó)海南島沿岸發(fā)育大量現(xiàn)代碳酸鹽沉積。水溫25.6－30℃；含鹽度在海南島區(qū)域表層為3.2%,較開(kāi)闊海域?yàn)?.3%。動(dòng)動(dòng)力條件以波浪、潮汐作用為主，還有較明顯的海流。在前濱帶，以發(fā)育成行排列的富含介殼的碳酸鹽海灘巖為特征。海灘巖為潮間帶的碳酸鹽沉積物在早期膠結(jié)成巖作用下形成的巖石，主要由各種鈣質(zhì)生物碎屑組成，其厚度（1—4)m。海灘巖有時(shí)呈現(xiàn)層次。22

海南省崖縣鹿回頭珊瑚碓及其碎屑堆積物組成的平臺(tái)剖面，自岸向海依次為:（1）潮上坡積帶；（2）潮間帶上部的濱岸海灘巖帶；（3）礁坪帶：平坦寬闊，主要由珊瑚體及一些其他生物碎屑組成；（4）潮間－潮下礁體生長(zhǎng)帶：極淺水高能帶發(fā)育珊瑚礁及其一些其他生物，向海地形變陡，沿斜坡前有大的潮溝。（5）較深水潮下帶：有破碎珊瑚堆積下來(lái)。一、無(wú)障壁濱岸碳酸鹽沉積23

(2)有障壁濱岸碳酸鹽沉積波斯灣的南部海岸是一個(gè)發(fā)育現(xiàn)代碳酸鹽沉積的廣闊區(qū)域。氣候極端干旱，在阿布扎比的開(kāi)闊陸棚的表面水溫為23－24℃。瀉湖為22－26℃。蒸發(fā)作用強(qiáng)，故鹽度很高，在阿布扎比的瀉湖以達(dá)4.5%，而在瀉湖內(nèi)可達(dá)5.4－6.7%。海灣的阿布扎比一側(cè)是一個(gè)廣闊的向北微傾斜的碳酸鹽的碳酸鹽大陸架，延岸地區(qū)及附近的水下大陸架。是各種碳酸鹽和蒸發(fā)的沉積環(huán)境。這些環(huán)境包括潮上鹽沼（薩布哈）、潮間帶、潮下瀉湖、濱外灘及珊瑚礁（迎風(fēng)一側(cè)），以及開(kāi)闊大陸架，在大量軟體動(dòng)物骨骼正在沉積。

24AB波斯灣南岸現(xiàn)代碳酸鹽沉積25波斯灣南岸現(xiàn)代碳酸鹽沉積26波斯灣南岸碳酸鹽沉積相分帶27以潮汐起主導(dǎo)作用的陸源物貧乏的淺水海岸區(qū)域稱(chēng)為潮坪環(huán)境。以碳酸鹽為主。以平均高潮面和平均低潮面為界，將潮汐環(huán)境分為潮上(坪或帶)、潮間(坪或帶)和潮下(坪或帶)三個(gè)亞環(huán)境。潮坪環(huán)境既可沿碳酸鹽臺(tái)地的濱岸發(fā)育，也可環(huán)繞著由暴露的灘、丘和礁形成的島嶼發(fā)育。

根據(jù)濕度與鹽度，碳酸鹽潮坪又分為超咸(干旱)潮坪與正常(潮濕)潮坪兩類(lèi)。以前者常見(jiàn)。生物主要是原地生長(zhǎng)的藍(lán)綠藻類(lèi)沉積物主要是潮汐、波浪帶來(lái)的顆?；夷嗉霸氐脑孱?lèi)潮坪沉積環(huán)境2829波斯灣南岸(左)碳酸鹽干旱氣候潮坪、馬哈馬群島(右)潮濕氣候沉積模式3031小巴哈馬灘加勒比海中小巴哈馬灘周?chē)练e物分布情況。32AB33馬哈馬地區(qū)洋舌海槽周?chē)_(tái)地斜坡下小型濁積扇朵體裙34

三、現(xiàn)代生物礁沉積

現(xiàn)代生物礁是與碳酸鹽與碳酸鹽沉積有關(guān)的一種特殊環(huán)境。它主要出現(xiàn)在濱岸－淺水碳酸鹽沉積環(huán)境中。淺水（30－40m）、溫暖（23－270）、正常鹽度（3－4％）和清潔是決定珊瑚礁分布環(huán)境。珊瑚多分布于波浪作用強(qiáng)烈的地區(qū)，因?yàn)椴ɡ俗饔每梢詭?lái)養(yǎng)分和氧氣。同時(shí)可以帶走泥砂，而過(guò)多的泥砂會(huì)窒息珊瑚。

35現(xiàn)代海洋生物礁的分布363738(一)生物礁的發(fā)育的控制因素1、溫度和鹽度大多數(shù)現(xiàn)代和古代造礁生物，都在正常鹽度的熱帶－亞熱帶海水中生長(zhǎng)最好。板塊運(yùn)動(dòng)進(jìn)入高緯度時(shí)礁冷死。2、強(qiáng)烈的海浪和波濤；3、透光性好，光合作用。4、沉積作用較弱，如果發(fā)生大規(guī)模的沉積作用，就會(huì)造成細(xì)粒沉積物阻塞進(jìn)食器官，而使生物迅速死亡。5、基底沉降與生物建礁和沉積速度的消長(zhǎng)平衡關(guān)系。海平面相對(duì)變化改變水深對(duì)礁有明顯的控制作用。海平面相對(duì)快速下降時(shí)，礁露出水面干死；海面相對(duì)快速上升，礁進(jìn)入深水中淹死；海平面若保持相對(duì)穩(wěn)定，礁體可以向側(cè)向發(fā)展。39海南島崖縣鹿回頭小東海礁沉積40(二)礁的類(lèi)型按礁的形態(tài)可分為：點(diǎn)礁＿也稱(chēng)補(bǔ)丁礁，是較低平的孤立的小的礁體。塔礁＿是較高的呈錐狀的孤立的礁體，主要生長(zhǎng)在斜坡帶、開(kāi)闊陸棚。環(huán)礁、馬蹄礁＿礁體呈近圓形的環(huán)狀，中心形成瀉湖，常形成于開(kāi)闊的深水的火山上。發(fā)育不對(duì)稱(chēng)時(shí)呈馬蹄狀礁。岸礁＿直接與海岸相連接，常沿海岸呈線狀分布。堤礁（又稱(chēng)堡礁）＿為平行于海岸或沿斜坡坡折帶呈線狀展布的礁體。其迎風(fēng)一側(cè)形成較陡的礁斜坡，背風(fēng)一側(cè)形成淺灘或?yàn)a湖。41早在一個(gè)世多紀(jì)以前，達(dá)爾文就提出礁基下沉的學(xué)說(shuō)，以解釋岸礁、堤礁、環(huán)礁的生成、發(fā)展、及演化。44我國(guó)南海的珊瑚礁島45我國(guó)南海的珊瑚礁島46現(xiàn)代海洋溫暖淺海發(fā)育珊瑚礁。澳大利亞大堡礁是世界上最大的礁組合，沿昆士蘭陸架延伸1900公里，約有2500個(gè)獨(dú)立的礁體，大部分礁體都不大于幾平方公里。我國(guó)南海熱帶海域中也廣泛發(fā)育珊瑚礁。4748

現(xiàn)代深海海底的三分之一以上的地區(qū)，都覆蓋著含有30%以上的軟泥。最常見(jiàn)的是深海碳酸鹽沉積物是浮游有孔蟲(chóng)軟泥、顆粒軟泥和翼足類(lèi)軟泥。赤道附近養(yǎng)分較多，微體、超微體鈣質(zhì)浮游生物發(fā)育。在深水斜坡及遠(yuǎn)洋水深碳酸鹽沉積物中，還常見(jiàn)有鈣質(zhì)重力流沉積。陸隆區(qū)，有可能出現(xiàn)等深流沉積。深水碳酸鹽沉積體系，與碎屑巖的結(jié)構(gòu)和分布相似。

四、現(xiàn)代深海碳酸鹽沉積49方解石的補(bǔ)償深度—CCD（CCD——CalciteCompensationDepth）隨水深增加，由于水溫降低和壓力增加，使碳酸鈣溶解的飽和度增大，方解石和文石的溶解速度也增加。在某一深度上碳酸鹽沉積物的溶解速度和供應(yīng)速度達(dá)到平衡。在此深度之下，碳酸鹽沉積物被溶解而不能沉積下來(lái)，粘土質(zhì)和硅質(zhì)便相對(duì)得到富集?，F(xiàn)代海洋的CCD在4500m之下。Ca2++2HCO3ˉ=CaCO3↓+H2O+CO2↑50深海碳酸鹽溶解作用與方解石補(bǔ)償深度51現(xiàn)代熱帶海洋中文石和方解石溶解度與分帶現(xiàn)象52正常沉積作用在深水沉積體系中，除了事件沉積作用之外，深海盆地發(fā)育主要受靜態(tài)物理化學(xué)作用控制的正常沉積體系。在開(kāi)闊大洋，深水碳酸鹽軟泥，主要常是來(lái)自遠(yuǎn)洋的浮游生物及深水底棲碳酸鹽生物介殼所組成的混合沉積。海洋中碳酸鹽的溶解分帶：⑴非溶解帶，⑵弱溶解帶，⑶中等溶解帶，⑷強(qiáng)溶解帶，⑸完全溶解帶

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事件沉積作用

大陸坡帶是淺海陸棚與深海盆地之間的過(guò)渡相帶。大致可分為兩種地形，一種是陡峭的懸崖，另一種是較緩傾的斜坡。較陡峭的斜坡上容易發(fā)生重力流碳酸鹽沉積。而較緩傾的斜坡上則以原地沉積的物質(zhì)為主。碳酸鹽重力流搬運(yùn)沉