碳酸盐岩台地沉积模式概要课件.ppt
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- 碳酸盐 台地 沉积 模式 概要 课件
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1、1碳酸盐岩台地沉积模式碳酸盐岩台地沉积模式主讲主讲:郑荣才郑荣才 教授教授成都理工大学沉积地质研究院成都理工大学沉积地质研究院2010.10.182010.10.1821.1 1.1 按深度划分的现代海洋按深度划分的现代海洋碳酸盐岩碳酸盐岩沉积环境沉积环境1 1 现代碳酸盐岩现代碳酸盐岩沉积环境沉积环境1.2 1.2 现代碳酸盐岩沉积作用和分布现代碳酸盐岩沉积作用和分布1.1.赤道两侧的南、北纬赤道两侧的南、北纬3030的范围内的范围内2.2.洁净的浅海水域洁净的浅海水域3.3.动荡动荡弱动荡的沉积环境弱动荡的沉积环境4.4.生物和生物化学作用的产物生物和生物化学作用的产物5.5.文石、高镁方
2、解石和低镁方解石文石、高镁方解石和低镁方解石1.3 1.3 现代海洋浅水碳酸盐沉积物的分布现代海洋浅水碳酸盐沉积物的分布51.4 1.4 现代碳酸盐沉积物的沉积速率现代碳酸盐沉积物的沉积速率 依据依据Wilson(1975)Wilson(1975)统计,全新世浅水碳酸盐统计,全新世浅水碳酸盐的沉积速率平均的沉积速率平均1.0m/1000a.1.0m/1000a.礁带礁带3m/1000a3m/1000a;大巴哈马滩和安德罗斯岛潮坪大巴哈马滩和安德罗斯岛潮坪0.7m/1000a0.7m/1000a;深;深水环境水环境1cm/1000a1cm/1000a甚至无。甚至无。6现代大巴现代大巴哈马滩碳哈马
3、滩碳酸盐的浅酸盐的浅海陆棚沉海陆棚沉积环境示积环境示意图意图7 现代巴哈马台地近代沉积物分布剖面图现代巴哈马台地近代沉积物分布剖面图8 现代波斯湾现代波斯湾卡塔尔半岛卡塔尔半岛西北部向陆西北部向陆方向的潮间方向的潮间藻坪和潮上藻坪和潮上萨勃哈沉积萨勃哈沉积9现代碳酸盐海岸现代碳酸盐海岸浅海沉积环境浅海沉积环境10沿岸分布的沿岸分布的现代丘礁群现代丘礁群(碳酸盐岩(碳酸盐岩海岸海岸-生物生物礁和滩沉积礁和滩沉积环境)环境)11堤状的堡礁堤状的堡礁礁后泻湖礁后泻湖开阔海开阔海现代大堡礁沉积环境现代大堡礁沉积环境点滩点滩潮坪潮坪礁坪滩礁坪滩12现代碳酸盐潮坪现代碳酸盐潮坪浅海沉积环境浅海沉积环境浅海
4、浅海潮坪潮坪海滩海滩潮间潮间泻泻湖湖环环境境特特征征参参数数 暖暖水水碳碳酸酸盐盐 非非暖暖水水碳碳酸酸盐盐 纬纬度度 南南北北纬纬 30o之之间间 南南北北纬纬 30o以以外外 地地貌貌 镶镶边边陆陆棚棚或或台台地地 开开阔阔陆陆棚棚或或缓缓坡坡 平平均均水水温温 23oC 20oC 最最低低水水温温 约约 14 oC 12 oC 盐盐度度 正正常常高高盐盐度度 正正常常(偏偏低低)碳碳酸酸盐盐饱饱和和度度 过过饱饱和和饱饱和和 饱饱和和未未饱饱和和 循循环环 局局限限开开阔阔 开开阔阔 生生物物礁礁 丰丰富富 罕罕见见缺缺乏乏 非非生生物物颗颗粒粒 常常见见 罕罕见见缺缺乏乏 生生物物颗颗
5、粒粒组组合合 绿绿藻藻珊珊瑚瑚组组合合 绿绿藻藻组组合合 有有孔孔虫虫软软体体动动物物组组合合 苔苔藓藓虫虫软软体体动动物物组组合合 岩岩石石类类型型 泥泥晶晶灰灰岩岩、颗颗粒粒灰灰岩岩、礁礁灰灰岩岩 颗颗粒粒灰灰岩岩、泥泥粒粒灰灰岩岩 1.5 1.5 现代暖水与非暖水碳酸盐沉积特征比较现代暖水与非暖水碳酸盐沉积特征比较2.1 2.1 形成碳酸盐沉积的古代浅海环境分类形成碳酸盐沉积的古代浅海环境分类 形成碳酸盐沉积的浅海可以分为陆表海和陆缘海。形成碳酸盐沉积的浅海可以分为陆表海和陆缘海。陆表海也可称做内陆海、陆内海或大陆海等,它是陆表海也可称做内陆海、陆内海或大陆海等,它是指位于大陆内部或陆棚
6、内部的、坡度十分平缓的、指位于大陆内部或陆棚内部的、坡度十分平缓的、范围广阔和很浅的浅海。陆缘海是位于大陆边缘、范围广阔和很浅的浅海。陆缘海是位于大陆边缘、坡度较大的、宽度较小的、深度可达坡度较大的、宽度较小的、深度可达200200500500米米,很少有陆源物质注入的大陆边缘海,也就是传统意很少有陆源物质注入的大陆边缘海,也就是传统意义是所谓的清水沉积环境。义是所谓的清水沉积环境。2 2 古代碳酸盐岩古代碳酸盐岩沉积环境沉积环境形成碳酸盐沉积的古代浅海环境分类模式形成碳酸盐沉积的古代浅海环境分类模式 现代海平面较以往任何历史时期的海平面都低,所看到的大都是陆缘海,现代海平面较以往任何历史时期
7、的海平面都低,所看到的大都是陆缘海,如我国黄海、东海及南海。但古代沉积碳酸盐海洋不同现代的陆缘海,而是如我国黄海、东海及南海。但古代沉积碳酸盐海洋不同现代的陆缘海,而是具有陆表海性质,如我国西南地区古生代及早中生代的海洋,华北早古生代具有陆表海性质,如我国西南地区古生代及早中生代的海洋,华北早古生代的浅海都属于陆表海。北美奥陶纪的陆表海在东西延伸方向上达的浅海都属于陆表海。北美奥陶纪的陆表海在东西延伸方向上达3200km3200km,宾西法尼亚纪的陆表海延伸也达宾西法尼亚纪的陆表海延伸也达1600km1600km。2.2 2.2 碳酸盐台地的分类和概念模式碳酸盐台地的分类和概念模式(据Tuck
8、er和Wright,1990)1.1.碳酸盐缓坡(碳酸盐陆棚)碳酸盐缓坡(碳酸盐陆棚)2.2.镶边陆棚镶边陆棚3.3.陆表海台地陆表海台地4.4.孤立台地(包括深水的海洋环礁)孤立台地(包括深水的海洋环礁)5.5.淹没台地淹没台地碳酸盐沉积环境形态和分类(碳酸盐沉积环境形态和分类(TuckerTucker,19891989)2.3 2.3 碳酸盐台地的概念碳酸盐台地的概念 1)具有平的顶和陡峻边的陆棚边缘海域;具有平的顶和陡峻边的陆棚边缘海域;2)为浅水碳酸盐沉积区;为浅水碳酸盐沉积区;3)陡峻边缘为高能沉积区;陡峻边缘为高能沉积区;4)具有较大的碳酸盐岩连续沉积厚度。具有较大的碳酸盐岩连续沉
9、积厚度。现代碳酸盐台地的概念和概要(周缘台地)现代碳酸盐台地的概念和概要(周缘台地)现代碳酸盐台地的概念和概要(浅海孤立台地)现代碳酸盐台地的概念和概要(浅海孤立台地)3 3 碳酸盐沉积模式碳酸盐沉积模式1.1.肖欧文模式;肖欧文模式;2.2.拉波特模式;拉波特模式;3.3.威尔逊模式;威尔逊模式;4.4.塔克模式;塔克模式;5.5.关士聪模式;关士聪模式;6.6.里德模式里德模式模模式式 类类型型 亚亚类类 坡坡度度/坡坡折折 高高能能带带位位置置 等等斜斜缓缓坡坡 等等斜斜 1 oC 近近岸岸 缓缓坡坡 远远端端变变陡陡缓缓坡坡 坡坡上上等等斜斜 具具坡坡折折 近近岸岸 沉沉积积型型 沟沟
10、槽槽型型 镶镶边边陆陆棚棚 侵侵蚀蚀型型 明明显显坡坡折折 可可达达 60 oC 或或更更大大 边边缘缘 洋洋内内环环礁礁 台台地地 孤孤立立台台地地 大大陆陆边边缘缘台台地地 明明显显坡坡折折 可可达达 60 oC 或或更更大大 边边缘缘 3.1 3.1 碳酸盐沉积相模式的分类碳酸盐沉积相模式的分类1 1)肖)肖-欧文的碳酸盐沉积模式(欧文的碳酸盐沉积模式(19651965)X X相带:相带:位于浪基面以下的低能带,除有海流作用外很少受到扰位于浪基面以下的低能带,除有海流作用外很少受到扰动。沉积物主要来自动。沉积物主要来自Y Y带的细粒物质和浮游生物,沉积物一般呈带的细粒物质和浮游生物,沉积
11、物一般呈暗色,水平层理发育。暗色,水平层理发育。肖肖-欧文的碳酸盐沉积模式(欧文的碳酸盐沉积模式(19651965)Y Y相带:相带:位于浪基面以上至低潮线的高能带,波浪及潮汐十分活位于浪基面以上至低潮线的高能带,波浪及潮汐十分活跃、阳光充足、氧气充分,各种底栖生物、造礁生物和藻类生跃、阳光充足、氧气充分,各种底栖生物、造礁生物和藻类生物等大量发育,生物成因的碳酸盐生产率高,波浪及水流对沉物等大量发育,生物成因的碳酸盐生产率高,波浪及水流对沉积物的筛选作用往往形成具有交错层理的、分选良好的各种颗积物的筛选作用往往形成具有交错层理的、分选良好的各种颗粒灰岩。粒灰岩。Z Z相带:相带:位于低潮线至
12、高潮线的低能带,海水很浅,海位于低潮线至高潮线的低能带,海水很浅,海 底坡度底坡度又很小,宽度可达数百公里,致使水的循环作又很小,宽度可达数百公里,致使水的循环作 受到很大限制,受到很大限制,波浪作用不发育,在干热气候条件下,此带主要沉积白云岩、波浪作用不发育,在干热气候条件下,此带主要沉积白云岩、硬石膏以及各种盐类沉积物。化石少见,但蓝绿藻的藻席却相硬石膏以及各种盐类沉积物。化石少见,但蓝绿藻的藻席却相当发育。当发育。肖肖-欧文的碳酸盐沉积模式(欧文的碳酸盐沉积模式(19651965)关于肖关于肖-欧文模式的评述欧文模式的评述 肖肖-欧文的陆表海清水碳酸盐沉积模式是最早的海相欧文的陆表海清水
13、碳酸盐沉积模式是最早的海相碳酸盐沉积模式,该模式不仅突破了海相碳酸盐岩主碳酸盐沉积模式,该模式不仅突破了海相碳酸盐岩主要为深水化学沉积作用产物的传统观点,强调了碳酸要为深水化学沉积作用产物的传统观点,强调了碳酸盐沉积物基本是生物成因的新认识,详细描述了很少盐沉积物基本是生物成因的新认识,详细描述了很少有陆源物质注入的陆表海环境清水碳酸盐沉积的一般有陆源物质注入的陆表海环境清水碳酸盐沉积的一般原理,明确指出原理,明确指出 Y Y相带波浪及潮汐作用十分活跃、水相带波浪及潮汐作用十分活跃、水浅、阳光充足、氧气充分,各种底栖、造礁和藻类生浅、阳光充足、氧气充分,各种底栖、造礁和藻类生物大量发育,是碳酸
14、盐最重要的生产场所,指出水流物大量发育,是碳酸盐最重要的生产场所,指出水流和能量对碳酸盐沉积物的筛选改造作用类同砂岩。该和能量对碳酸盐沉积物的筛选改造作用类同砂岩。该模式的缺陷是相带划分太过简单,也未考虑陆源沉积模式的缺陷是相带划分太过简单,也未考虑陆源沉积与碳酸盐沉积共存的问题。与碳酸盐沉积共存的问题。2 2)拉波特碳酸盐沉积模式()拉波特碳酸盐沉积模式(19691969)保持了欧文模式保持了欧文模式2 2个低能宽相带(个低能宽相带(X X和和Z 相)和相)和1 1个高能窄相带(个高能窄相带(Y相带)划分相带)划分特征,并在相当特征,并在相当X X的低能相带中细分出有、无陆源碎屑的的低能相带
15、中细分出有、无陆源碎屑的2 2个次级沉积环境个次级沉积环境关于拉波特模式的评述关于拉波特模式的评述 与肖与肖-欧文的陆表海清水碳酸盐沉积模式基本一欧文的陆表海清水碳酸盐沉积模式基本一致,不同之处是在肖致,不同之处是在肖-欧文模式欧文模式X X相带中进一步细相带中进一步细分出碳酸盐灰泥和细陆源碎屑分出碳酸盐灰泥和细陆源碎屑2 2个盆地沉积相带,个盆地沉积相带,较好地协调了碳酸盐岩与细碎屑岩共存的关系,较好地协调了碳酸盐岩与细碎屑岩共存的关系,使陆表海碳酸盐沉积模式具有更加广泛的适用性,使陆表海碳酸盐沉积模式具有更加广泛的适用性,因此,拉波特模式是对肖因此,拉波特模式是对肖-欧文模式的重要补充和欧
16、文模式的重要补充和发展。发展。威尔逊综合了大量前人资料,并考虑到海底地形、威尔逊综合了大量前人资料,并考虑到海底地形、潮汐、波浪、氧化界面、盐度及海水循环等综合因素潮汐、波浪、氧化界面、盐度及海水循环等综合因素的控制,提出原地加积的建隆(孤立台地)和进积的的控制,提出原地加积的建隆(孤立台地)和进积的陆棚边缘(镶边陆棚陆棚边缘(镶边陆棚)两种碳酸盐陆棚形成方式,在两种碳酸盐陆棚形成方式,在此基础上,建立了碳酸盐标准相带模式。这个模式共此基础上,建立了碳酸盐标准相带模式。这个模式共由三大相区和九个标准相带组成,同时,为了用于分由三大相区和九个标准相带组成,同时,为了用于分析这九个标准相带的沉积和
17、岩性组合特征,他还总结析这九个标准相带的沉积和岩性组合特征,他还总结出了出了2424个标准的微相类型(个标准的微相类型(SMFSMF)。)。3 3)威尔逊的碳酸盐沉积模式()威尔逊的碳酸盐沉积模式(19751975)威尔逊提出碳酸盐台地两种形成方式威尔逊提出碳酸盐台地两种形成方式 原地加积的孤立台地(孤立建隆)原地加积的孤立台地(孤立建隆)进积的台地(镶边陆棚进积的台地(镶边陆棚)威尔逊的碳酸盐沉积模式(威尔逊的碳酸盐沉积模式(19751975)(九个标准相带和(九个标准相带和2424个微相个微相)1 1至至3 3亚相带为第一个低能宽相带组合(亚相带为第一个低能宽相带组合(X X相),相),4
18、 4至至6 6亚亚相带为高能窄相带组合(相带为高能窄相带组合(Y Y相),相),7 7至至9 9亚相为第二个低亚相为第二个低能宽相带组合(能宽相带组合(Z Z相带)相带)2424个标准微相:个标准微相:微相1-海绵骨针岩;微相2-微生物碎屑粉屑灰岩;微相3-浮游生物泥晶灰岩;微相4-生物碎屑-岩屑微角砾岩;微相5-生物碎屑灰岩,漂砾灰岩;微相6-礁砾屑灰岩;微相7-生物粘结灰岩;微相8-含完整贝壳泥晶灰岩;微相9-生物碎屑泥晶灰岩或含生物碎屑泥晶灰岩;微相10-含包壳颗粒泥晶灰岩;微相11-包壳的磨蚀的亮晶生物屑灰岩;微相12-介壳(屑)灰岩、生物屑灰岩;微相13-亮晶核形石灰岩、颗粒灰岩;微
19、相14-滞留角砾岩或颗粒灰岩;微相15-鲕粒灰岩;微相16-亮晶团粒灰岩;微相17-亮晶含葡萄石团粒灰岩或颗粒灰岩;微相18-有孔虫或伞藻颗粒灰岩;微相19-纹层状或窗格状团粒泥晶灰岩;微相20-叠层石灰岩;微相21-海绵层状纹理的含团粒泥晶灰岩;微相22-核形石泥晶灰岩;微相23-无纹层无化石纯泥晶灰岩;微相24-含粗生物碎屑的粒屑灰岩或漂砾灰岩。威威 尔尔 逊逊 模模 式式 相相区区 相相带带 岩岩石石类类型型 沉沉积积构构造造 生生物物特特征征 与与肖肖欧欧文文 模模式式比比较较 1 1 盆盆地地相相 暗暗色色泥泥晶晶灰灰岩岩、粉粉屑屑灰灰岩岩、页页岩岩 薄薄纹纹层层、韵韵律律层层 浮浮
20、游游生生物物(可可见见骨骨针针、放放射射虫虫)2 2 广广海海陆陆棚棚相相 生生物物灰灰岩岩、泥泥晶晶灰灰岩岩、粉粉屑屑灰灰岩岩 薄薄层层中中层层状状、生生物物扰扰动动构构造造 正正常常海海相相生生物物 盆盆地地 相相区区 3 3 深深陆陆棚棚边边缘缘相相 泥泥晶晶灰灰岩岩、微微角角砾砾灰灰岩岩 韵韵律律层层、粒粒序序层层 正正常常海海相相生生物物、来来自自斜斜坡坡的的生生屑屑 (相相当当于于)X 带带 4 4 台台地地前前缘缘斜斜坡坡相相 塌塌积积岩岩、礁礁屑屑灰灰岩岩、生生屑屑灰灰岩岩 滑滑塌塌构构造造、角角砾砾构构造造 来来自自斜斜坡坡上上部部的的生生屑屑 5 5 台台地地边边缘缘生生物
21、物礁礁相相 骨骨架架岩岩、障障积积岩岩、粘粘结结岩岩 块块状状层层、向向上上凸凸起起的的纹纹层层 造造礁礁生生物物(珊珊瑚瑚、层层孔孔虫虫)台台缘缘 相相区区 6 6 台台地地边边缘缘浅浅滩滩相相 亮亮晶晶颗颗粒粒灰灰岩岩 交交错错层层理理 受受磨磨蚀蚀的的生生物物介介壳壳 (相相当当于于)Y 带带 7 7 开开阔阔台台地地相相 微微晶晶颗颗粒粒灰灰岩岩、泥泥晶晶灰灰岩岩 中中层层薄薄层层状状、水水平平虫虫孔孔 正正常常海海相相生生物物 8 8 局局限限台台地地相相 球球粒粒灰灰岩岩、泥泥晶晶灰灰岩岩 纹纹层层、鸟鸟眼眼、斜斜交交虫虫孔孔 广广盐盐生生物物(介介形形虫虫、腹腹足足类类)台台地地
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