臺(tái)地儲(chǔ)層沉積學(xué)

1、1,碳酸鹽巖臺(tái)地儲(chǔ)層沉積學(xué),2,一、現(xiàn)代海洋碳酸鹽沉積環(huán)境,,,3,現(xiàn)代海洋淺水碳酸鹽沉積物的分布（據(jù)威爾遜，1975）,現(xiàn)代碳酸鹽海岸—淺海沉積環(huán)境,,沿岸分布的現(xiàn)代丘礁群（碳酸鹽巖海岸-生物礁和灘沉積環(huán)境）,現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境,現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境,骨架礁,骨架礁,現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境,8,粘結(jié)礁,現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境,9,障積礁,現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境,10,障積礁和灰泥,現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境,現(xiàn)代碳酸鹽沉積環(huán)境,造礁生物碎片和灰泥,堤狀

2、的堡礁,礁后瀉湖,開闊海,現(xiàn)代大堡礁沉積環(huán)境,點(diǎn)灘,潮坪,礁坪灘,現(xiàn)代碳酸鹽潮坪—淺海沉積環(huán)境,淺海,潮坪,海灘,潮間瀉湖,現(xiàn)代深水生物礁（紅珊瑚）,15,,現(xiàn)代大巴哈馬灘碳酸鹽的淺海陸棚沉積環(huán)境示意圖,16,,現(xiàn)代巴哈馬臺(tái)地近代-現(xiàn)代沉積物分布剖面圖,17,,現(xiàn)代 波斯灣卡塔爾半島西北部向陸方向的潮間藻坪和潮上薩勃哈沉積（據(jù)巴瑟斯特,1975）,18,二、古代碳酸鹽巖沉積環(huán)境,1.古代碳酸鹽巖的分布和資源,1.在世界上約占沉積巖總量的

3、20%2.我國(guó)沉積巖分布面積約占國(guó)土面積70%， 其中碳酸鹽巖約占55%（旅游地質(zhì)資源）3.最重要的油氣儲(chǔ)層類型之一，世界上碳酸鹽 巖中的油氣資源約占50%，而產(chǎn)量約占60%4.不僅本身即是重要的非金屬礦產(chǎn)資源，同時(shí) 產(chǎn)有豐富的Cu、Pb、Zn、Sb、Ag、Hg、Fe 等金屬礦產(chǎn)資源,20,2. 古代碳酸鹽臺(tái)地 古代形成碳酸鹽沉積的淺?？梢苑譃殛懕砗：完懢壓?。陸表海也可稱做內(nèi)陸海、陸內(nèi)?；虼箨懞５龋?/p>

4、它是指位于大陸內(nèi)部或陸棚內(nèi)部的、坡度十分平緩的、范圍廣闊、很淺的淺海。陸緣海是位于大陸邊緣、坡度較大的、寬度較小的、深度可達(dá)200—500米的、即很少有陸源物質(zhì)注入的大陸邊緣海，也就是傳統(tǒng)意義是所謂的清水沉積環(huán)境。,21,現(xiàn)代海平面較以往任何歷史時(shí)期的海平面都低，所看到的大都是陸緣海，如我國(guó)的黃海、東海及南海。但古代形成碳酸鹽沉積物的海洋并不像現(xiàn)代的許多陸緣海，而是具有陸表海的性質(zhì)，如我國(guó)西南地區(qū)古生代及早中生代的海洋，華北早古生代的淺

5、?？赡芏紝儆陉懕砗?。北美奧陶紀(jì)的陸表海在東西延伸方向上達(dá)3200km，賓西法尼亞紀(jì)的陸表海延伸也達(dá)1600km。,22,古代形成碳酸鹽沉積的淺海環(huán)境分類,23,古代碳酸鹽臺(tái)地的概念 1.具有平的頂和陡峻邊的陸棚邊緣海域； 2.為淺水碳酸鹽沉積區(qū)； 3.陡峻邊緣為高能沉積區(qū)； 4.具有較大的碳酸鹽巖連續(xù)沉積厚度。,24,,碳酸鹽臺(tái)地的概念和概要（周緣臺(tái)地）,25,,碳酸鹽臺(tái)地的概念和概要（淺海孤立臺(tái)地）,26,三.碳酸鹽臺(tái)地沉

6、積相模式分述,27,1.碳酸鹽沉積模式的分類1.肖－歐文模式；2.拉波特模式；3.威爾遜模式；4.塔克模式；5. 里德模式,28,2.碳酸鹽沉積相模式的分類,29,,（1）肖-歐文的碳酸鹽沉積模式（1965）,X相帶：位于浪基面以下的低能帶，除有海流作用外很少受到擾動(dòng)。沉積物主要來自Y帶的細(xì)粒物質(zhì)和浮游生物，沉積物一般呈暗色，水平層理發(fā)育。,30,,（1）肖-歐文的碳酸鹽沉積模式（1965）,Y相帶：位于浪基面以上至低潮線的高能帶，波

7、浪及潮汐十分活躍、陽(yáng)光充足、氧氣充分，各種底棲生物、造礁生物和藻類生物等大量發(fā)育，生物成因的碳酸鹽生產(chǎn)率高，波浪及水流對(duì)沉積物的篩選作用往往形成具有交錯(cuò)層理的、分選良好的各種顆粒灰?guī)r。,31,,（1）肖-歐文的碳酸鹽沉積模式（1965）,Z相帶：位于低潮線至高潮線的低能帶，海水很淺，海 底坡度又很小，寬度可達(dá)數(shù)百公里，致使水的循環(huán)作 受到很大限制，波浪作用不發(fā)育，在干熱氣候條件下，此帶主要沉積白云巖、硬石膏以及各種鹽類沉積物。

8、化石少見，但藍(lán)綠藻的藻席卻相當(dāng)發(fā)育。,32,,威斯康星晚期的尤卡坦開放碳酸鹽陸架（碳酸鹽斜坡）,33,關(guān)于肖-歐文模式的評(píng)述 肖-歐文的陸表海清水碳酸鹽沉積模式是最早的海相碳酸鹽沉積模式，該模式不僅突破了海相碳酸鹽巖主要為深水化學(xué)沉積作用產(chǎn)物的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)了碳酸鹽沉積物基本是生物成因的新認(rèn)識(shí)，詳細(xì)描述了很少有陸源物質(zhì)注入的陸表海環(huán)境清水碳酸鹽沉積的一般原理，明確指出 Y相帶波浪及潮汐作用十分活躍、水淺、陽(yáng)光充足、氧氣充分，各種

9、底棲、造礁和藻類生物大量發(fā)育，是碳酸鹽最重要的生產(chǎn)場(chǎng)所，指出水流和能量對(duì)碳酸鹽沉積物的篩選改造作用類同砂巖。該模式的缺陷是相帶劃分太過簡(jiǎn)單，也未考慮陸源沉積與碳酸鹽沉積共存的問題。,34,,（2）拉波特碳酸鹽沉積模式（1969）,保持了歐文模式2個(gè)低能寬相帶（X和Y相）和1個(gè)高能窄相帶（Z相帶）劃分特征，并在相當(dāng)X的低能相帶中細(xì)分出有、無(wú)陸源碎屑的2個(gè)次級(jí)沉積環(huán)境,35,關(guān)于拉波特模式的評(píng)述 與肖-歐文的陸表海清水碳酸鹽沉積模式基本一

10、致，不同之處是在肖-歐文模式的X相帶中細(xì)分出波基面之下的陸源碎屑沉積相帶（盆地相帶），較好地協(xié)調(diào)了碳酸鹽巖與碎屑巖共存的關(guān)系，使陸表海碳酸鹽沉積模式具有更加廣泛的適用性，因此，拉波特模式是對(duì)肖-歐文模式的重要補(bǔ)充和發(fā)展。,36,威爾遜綜合了大量前人資料，并考慮到海底地形、潮汐、波浪、氧化界面、鹽度及海水循環(huán)等綜合因素的控制，提出原地加積的建?。ü铝⑴_(tái)地）和進(jìn)積的陸棚邊緣（鑲邊陸棚)兩種碳酸鹽陸棚形成方式，在此基礎(chǔ)上，建立了碳酸鹽標(biāo)準(zhǔn)相帶

11、模式。這個(gè)模式共由三大相區(qū)和九個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相帶組成，同時(shí)，為了用于分析這九個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相帶的沉積和巖性組合特征，他還總結(jié)出了24個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的微相類型（SMF）。,（3）威爾遜的碳酸鹽沉積模式（1975）,37,,威爾遜提出碳酸鹽陸棚兩種形成方式 a.原地加積的建隆（孤立臺(tái)地） b.進(jìn)積的陸棚邊緣（鑲邊陸棚),38,,（3）威爾遜的碳酸鹽沉積模式（1975）（九個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相帶和24個(gè)微相),,1至3亞相帶為第一個(gè)低能寬相帶組合（X相），4

12、至6亞相帶為高能窄相帶組合（Y相），7至9亞相為第二個(gè)低能寬相帶組合（Z相帶）,39,24個(gè)標(biāo)準(zhǔn)微相：微相1-海綿骨針巖；微相2-微生物碎屑粉屑灰?guī)r；微相3-浮游生物泥晶灰?guī)r；微相4-生物碎屑-巖屑微角礫巖；微相5-生物碎屑灰?guī)r，漂礫灰?guī)r；微相6-礁礫屑灰?guī)r；微相7-生物粘結(jié)灰?guī)r；微相8-含完整貝殼泥晶灰?guī)r；微相9-生物碎屑泥晶灰?guī)r或含生物碎屑泥晶灰?guī)r；微相10-含包殼顆粒泥晶灰?guī)r；微相11-包殼的磨蝕的亮晶生物屑灰?guī)r；微相12-介殼（

13、屑）灰?guī)r、生物屑灰?guī)r；微相13-亮晶核形石灰?guī)r、顆粒灰?guī)r；微相14-滯留角礫巖或顆?；?guī)r；微相15-鮞粒灰?guī)r；微相16-亮晶團(tuán)粒灰?guī)r；微相17-亮晶含葡萄石團(tuán)?；?guī)r或顆粒灰?guī)r；微相18-有孔蟲或傘藻顆粒灰?guī)r；微相19-紋層狀或窗格狀團(tuán)粒泥晶灰?guī)r；微相20-疊層石灰?guī)r；微相21-海綿層狀紋理的含團(tuán)粒泥晶灰?guī)r；微相22-核形石泥晶灰?guī)r；微相23-無(wú)紋層無(wú)化石純泥晶灰?guī)r；微相24-含粗生物碎屑的粒屑灰?guī)r或漂礫灰?guī)r。,40,威爾遜模式九個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相

14、帶的鑒別標(biāo)志,41,關(guān)于威爾遜模式的評(píng)述 威爾遜模式是對(duì)前人碳酸鹽沉積模式最重要的補(bǔ)充和發(fā)展，使碳酸鹽沉積模式的研究趨于完善，在我國(guó)已被廣泛引用。該模式也一個(gè)高度綜合的理想化模式，因此在使用過程中存在著一些問題，如沒有任何一個(gè)現(xiàn)代實(shí)例能同時(shí)具有完整的9個(gè)相帶，特別是5和6相帶往往發(fā)育在同一古地理位置而非前后關(guān)系，24個(gè)微相的細(xì)分太過煩瑣。所以，在實(shí)際研究中，要具體情況具體分析，切忌生搬硬套9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相帶。,42,（4）塔克的碳酸鹽

15、沉積模式（1981）,1至2亞相帶為第一個(gè)低能寬相帶組合（X相），3亞相帶為高能窄相帶組合（Y相），4至7亞相為第二個(gè)低能寬相帶組合（Z相帶）,43,,與塔克模式各沉積相帶可對(duì)比的佛羅里達(dá)鑲邊陸棚和陸架上的瀉湖,44,關(guān)于塔克模式的評(píng)述 該模式的特點(diǎn)主要是將碳酸鹽沉積相與七種主要環(huán)境聯(lián)系起來，并明確地將海相碳酸鹽沉積環(huán)境劃分成兩大沉積區(qū)，即碳酸鹽臺(tái)地-陸表海沉積區(qū)和斜坡-盆地沉積區(qū)，后者實(shí)際上就是深水碳酸鹽沉積，主要為重力流

16、和受CCD面控制的遠(yuǎn)洋灰泥沉積。在碳酸鹽臺(tái)地-陸表海沉積區(qū)中，又將相當(dāng)于威爾遜模式中的開闊陸棚置于臺(tái)地內(nèi)，也就是開闊臺(tái)地中的靜水碳酸鹽泥。在將5和6相帶合并的同時(shí)，提出開闊臺(tái)地中同樣可以出現(xiàn)淺水碳酸鹽砂灘和局部斑礁和泥丘，使該模式更加符合實(shí)際情況和使用方便。,45,（5） Read的的碳酸鹽沉積模式目前普遍認(rèn)為，不同時(shí)代地層中廣泛出現(xiàn)的碳酸鹽基本上都是屬于淺水成因，并主要在兩種相互過渡和連續(xù)演化的環(huán)境中形成，即碳酸鹽緩坡和臺(tái)地。這一點(diǎn)

17、在里德的“等斜緩坡模式--遠(yuǎn)端變陡緩坡模式--鑲邊臺(tái)地（陸棚）動(dòng)態(tài)發(fā)展演化模式”中得到充分體現(xiàn)（Read,1985）。,46,碳酸鹽緩坡（Carbonate ramp）：是指從岸線向盆內(nèi)具有緩慢傾斜的斜坡（通常坡度不足1度），與較深水的低能環(huán)境之間無(wú)或有不明顯的坡折，波浪攪動(dòng)帶（或最高能量帶）位于近岸處，相當(dāng)肖-歐文模式的Y相帶。這個(gè)術(shù)語(yǔ)盡管在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用，但不同學(xué)者對(duì)它的認(rèn)識(shí)不完全一致。里德認(rèn)為，緩坡有等斜和遠(yuǎn)端變陡的兩種類型

18、，發(fā)育有兩種緩坡沉積模式。,47,①等斜緩坡模式：具有比較均一和平緩的、逐漸進(jìn)入盆地的斜坡，由岸向海由以下4個(gè)相帶組成：（1）潮坪和瀉湖相。（2）淺灘或鮞粒（團(tuán)粒）砂灘的淺水組合。（3）較深水緩坡泥質(zhì)粒泥灰?guī)r或灰泥灰?guī)r，含各種完整的廣海生物群化石、結(jié)核狀層理、向上變細(xì)的風(fēng)暴層序和生物潛穴，斜坡下部也可具海底膠結(jié)的碳酸鹽建隆。（4）斜坡和盆地的灰泥灰?guī)r和具頁(yè)巖夾層的灰泥灰?guī)r。,48,,高能帶出現(xiàn)在濱岸坡折帶的等斜緩坡模式,49,②

19、遠(yuǎn)端變陡緩坡模式：沉積相與等斜緩坡類似也分為四個(gè)相帶，前三個(gè)相帶沉積特征與等斜緩坡完全一致，特征是相當(dāng)4相帶的斜坡遠(yuǎn)端坡度變陡，含有大量層內(nèi)橫切面和滑塌構(gòu)造，夾有斜坡相碎屑角礫巖，有時(shí)夾有互層狀的濁流和等深流成因的異地顆?；?guī)r。由岸向海由以下4個(gè)相帶組成： （1）潮坪和瀉湖相；（2）淺灘或鮞粒（團(tuán)粒）砂灘的淺水組合；（3）較深水緩坡相；（4）變陡斜坡（滑塌變形、碎屑流）和盆地邊緣相。,50,,遠(yuǎn)端變陡的緩坡模式（高能帶仍位于濱岸坡折帶

20、，變陡的遠(yuǎn)端出現(xiàn)沉積相分異和滑塌沉積）,51,③鑲邊碳酸鹽陸棚模式A.鑲邊碳酸鹽陸棚的環(huán)境特征：屬于定義中的淺水臺(tái)地，以發(fā)育外部高能的擾動(dòng)邊緣和進(jìn)入深水盆地的坡度明顯增加（由幾度到60度或更大）為顯著特征和與碳酸鹽緩坡的區(qū)別。沿陸棚邊緣發(fā)育的高能帶有半連續(xù)的鑲邊或障壁限制著海水循環(huán)與波浪作用，在向陸一側(cè)形成低能瀉湖。,52,B.鑲邊碳酸鹽陸棚的發(fā)育位置：鑲邊陸棚很可能在低緯度陸棚地區(qū)發(fā)育，也常見于熱帶區(qū)板塊聚合帶邊緣火山弧或沉積弧區(qū)，

21、如在新幾內(nèi)亞就存在數(shù)百公里的鑲邊礁和堤礁組合。由于高緯度地區(qū)（溫水到冷水陸棚）造礁生物不繁盛，所以鑲邊陸棚在這些地區(qū)是不發(fā)育的，而以緩坡模式為主。因此，生物礁的存在與否對(duì)鑲邊陸棚是否發(fā)育起著重要的作用。,53,C.鑲邊碳酸鹽陸棚的分類：里德根據(jù)地形特征、沉積物類型及其分布和水動(dòng)力條件等，將鑲邊碳酸鹽陸棚進(jìn)一步劃分為沉積或加積（Depositional or Accrctionary）邊緣型，溝槽（Bypass）邊緣型和侵蝕邊緣型三個(gè)亞類

22、：,54,,③鑲邊陸棚（臺(tái)地 ）的類型和演化模式,55,A. 加積邊緣型，表現(xiàn)為陸棚邊緣向上和向外營(yíng)建，但無(wú)高的陡崖，陸棚邊緣與斜坡成舌狀交互，從臺(tái)內(nèi)經(jīng)地邊緣到盆地可以劃分為六個(gè)相帶：,56,Ⅰ.平頂?shù)募臃e陸棚：廣泛分布的潮坪和瀉湖泥灰?guī)r或泥晶灰?guī)r的旋回性沉積，局部有點(diǎn)礁或?yàn)┏霈F(xiàn)；Ⅱ.陸棚邊緣淺灘砂：骨?；蝓b粒淺灘，具交錯(cuò)層理。Ⅲ.陸棚邊緣礁及礁屑灘：造礁生物帶按深度分帶。Ⅳ.環(huán)臺(tái)地前緣上斜坡砂與角礫：來源于臺(tái)地邊緣的大量已膠結(jié)礁

23、屑和巖塊，發(fā)育滑塌、拉裂構(gòu)造和泥丘；Ⅴ.下部斜坡或盆地邊緣：由層狀頁(yè)巖和重力流成因的鈣屑濁積巖和槽狀角礫巖組成。Ⅵ.盆地：由深水遠(yuǎn)洋灰泥灰?guī)r，遠(yuǎn)源濁積灰?guī)r和頁(yè)巖組成。,57,溝槽型邊緣，起因于陸棚上碳酸鹽極其迅速向上堆積，致使陸棚邊緣呈直立或近于直立的陡壁，從臺(tái)地邊緣到盆地可以劃分為六個(gè)相帶：,58,Ⅰ. 陸棚邊緣礁灰?guī)r和淺灘砂、礫屑；Ⅱ.陡崖（可達(dá)200M或更高）；Ⅲ.環(huán)臺(tái)地邊緣塌積物：邊緣礁為主，則塌積物中含有大量礁塊。邊緣

24、以灘砂為主，則含大量已被膠結(jié)的顆?；?guī)r巖塊（鮞粒、砂屑、生物屑）；Ⅳ.水道化（溝槽）斜坡，具有串珠狀的由砂和礫石充填的溝槽。如無(wú)水道化斜坡，變細(xì)的第Ⅲ相帶的環(huán)臺(tái)地邊緣塌積物將取代此相帶；Ⅴ.下部斜坡近源粒序濁積巖，由近源濁流沉積的角礫灰?guī)r和遠(yuǎn)源濁流沉積的灰泥灰?guī)r組成，向外變細(xì)；Ⅵ.盆地遠(yuǎn)源濁積巖，由遠(yuǎn)源濁積沉積的灰泥灰?guī)r與遠(yuǎn)洋沉積的頁(yè)巖韻律互層組成。,59,侵蝕邊緣型，通常以具有高而陡的懸崖為特征，礁灰?guī)r鑲在臺(tái)地邊緣。下斜坡由于受

25、到機(jī)械侵蝕，使陡崖侵蝕后退，致使陡崖出露成層的、旋回性瀉湖巖層和潮坪巖層，從臺(tái)地邊緣到盆地可以劃分為三個(gè)相帶：,60,Ⅰ.鑲邊的礁灰?guī)r和淺灘砂、礫屑；Ⅱ.陡崖，下部出露潮緣巖層，緊貼外緣為供給塌礫的侵蝕陡崖；Ⅲ.臺(tái)地外緣的塌積角礫巖帶，向外變細(xì)。鑒別標(biāo)志為角礫巖塊為淺水成因，角礫中含有具窗孔、疊層石組構(gòu)的瀉湖、潮坪相碎屑，表明有大規(guī)模的臺(tái)緣后退。這些灰?guī)r碎屑常常和礁屑及膠結(jié)的石灰砂碎屑混雜在一起。,61,關(guān)于Read（里德）模式的評(píng)

26、述 從80年代后期開始,人們對(duì)碳酸鹽相模式的研究不再拘泥于對(duì)淺水臺(tái)地內(nèi)部相帶特征的分析，而是更為強(qiáng)調(diào)不同構(gòu)造背景，不同緯度、不同氣候和不同規(guī)模的海侵等地質(zhì)條件下會(huì)產(chǎn)生什么樣的碳酸鹽沉積作用和相模式，并由此而建立了一系列淺水碳酸鹽沉積相類型的端元組分。里德模式可以說是它們中的一個(gè)典型代表，在他的模式中，將碳酸鹽緩坡與臺(tái)地相提并論并作了進(jìn)一步劃分，這一模式是對(duì)碳酸鹽相模式研究的一大建樹。,62,5.碳酸鹽臺(tái)地中的儲(chǔ)層分布研究