海洋环境及其相模式-3-(碳酸盐海相)课件.ppt
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- 海洋环境 及其 模式 碳酸盐 海相 课件
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1、1第八章 海洋环境及其相模式第一节第一节 概述概述第二节第二节 陆源碎屑海洋环境和相模式陆源碎屑海洋环境和相模式第三节海洋碳酸盐岩沉积环境和相模式第三节海洋碳酸盐岩沉积环境和相模式 2Worldwide Distribution of Carbonates402020400ReefsShelf carbonate30303分布地带:分布地带:碳酸盐沉积主要分布于碳酸盐沉积主要分布于低纬度低纬度(南北纬(南北纬30左右)的清澈、温暖、滨浅海地带。左右)的清澈、温暖、滨浅海地带。条件:条件:浅水、暖水、清水、阳光充分、浅水、暖水、清水、阳光充分、没有没有大量细大量细碎碎屑沉积物屑沉积物的注入。的注
2、入。生物:生物:钙藻大量繁殖,珊瑚礁发育。钙藻大量繁殖,珊瑚礁发育。沉积物:沉积物:主要是两类沉积物:主要是两类沉积物:(1)颗颗粒碳酸盐粒碳酸盐(贝(贝壳砂、鲕粒砂、葡萄状团块、球粒);(壳砂、鲕粒砂、葡萄状团块、球粒);(2)造)造礁礁生物粘结岩生物粘结岩。少量。少量灰泥灰泥。现代碳酸盐岩的分布特征在南北纬在南北纬40之间的之间的深海盆地底部深海盆地底部,有大量浮游生物,有大量浮游生物碳酸盐沉积。碳酸盐沉积。4 在水深在水深 15m中所产生的中所产生的CaCO3比深陆缘海每单位比深陆缘海每单位面积的面积的CaCO3多几倍。多几倍。这主要与浅水这主要与浅水绿藻绿藻及及蓝绿藻蓝绿藻特别丰富有关
3、。特别丰富有关。由于藻类的由于藻类的光合作用光合作用,从海水中,从海水中吸收大量吸收大量CO2,从,从而促使海水中的而促使海水中的CaCO3过饱和而沉淀出文石质灰泥。并过饱和而沉淀出文石质灰泥。并且且钙藻的外壳钙藻的外壳也是文石质灰泥也是文石质灰泥(成为颗粒的主要供给者成为颗粒的主要供给者)。藻类繁盛提供了大量碳酸盐沉积物。藻类繁盛提供了大量碳酸盐沉积物。浅海碳酸盐的发育与藻类有密切关系5藻类的生活需要藻类的生活需要温暖温暖、浅水浅水、清洁透光清洁透光的环境。的环境。海水海水浑浊浑浊妨碍光合作用,阻止钙藻生长,堵塞底栖生物的摄妨碍光合作用,阻止钙藻生长,堵塞底栖生物的摄食器官,影响其繁衍(妨碍
4、了大量碳酸盐颗粒的产生)。食器官,影响其繁衍(妨碍了大量碳酸盐颗粒的产生)。海水海水太深太深,阳光和氧气不足,对藻类和底栖无脊椎动物生长,阳光和氧气不足,对藻类和底栖无脊椎动物生长都不利。都不利。海水海水太深太深,水压大,溶解,水压大,溶解CO2多,多,CaCO3不饱和,因此深水不饱和,因此深水不会有大量碳酸盐的产生。不会有大量碳酸盐的产生。浅海碳酸盐的发育与生物有密切关系深水碳酸盐沉积物主要靠海水深水碳酸盐沉积物主要靠海水表层浮游生物表层浮游生物(颗石(颗石藻、有孔虫、翼足类等)和浅水陆棚区藻、有孔虫、翼足类等)和浅水陆棚区漂运来的漂运来的灰泥或灰泥或粉屑。粉屑。6在在海岸高能带海岸高能带,
5、由于波浪、潮汐、海流等作用,使碳,由于波浪、潮汐、海流等作用,使碳酸盐沉积物发生酸盐沉积物发生簸选簸选,将细粒碳酸盐带走,而留下各种砂,将细粒碳酸盐带走,而留下各种砂砾级碳酸盐颗粒,形成各种砂砾屑滩、介壳滩、沿岸砂坝、砾级碳酸盐颗粒,形成各种砂砾屑滩、介壳滩、沿岸砂坝、砂咀、滨外砂堤、砂洲、潮汐三角洲、潮汐砂坝等(西沙砂咀、滨外砂堤、砂洲、潮汐三角洲、潮汐砂坝等(西沙群岛)。群岛)。内内(源源)碎屑碎屑:盆地内准同生改造的碳酸盐颗粒。:盆地内准同生改造的碳酸盐颗粒。内内(盆内盆内):直接来源与准同生改造;:直接来源与准同生改造;成分成分:碳酸盐。:碳酸盐。碳酸盐的组成-颗粒和灰泥颗粒和灰泥细粒
6、碳酸盐细粒碳酸盐(灰泥、粉屑灰泥、粉屑)沉积在:沉积在:(1)较深水盆地区较深水盆地区:陆棚边缘、障壁砂坝前缘的较深:陆棚边缘、障壁砂坝前缘的较深水区水区(滩前、滩间滩前、滩间)。(2)较低能的浅水区较低能的浅水区:障壁后的泻湖及潮坪区。:障壁后的泻湖及潮坪区。7碳酸盐沉积物主要是生物成因的,包括碳酸盐沉积物主要是生物成因的,包括生物作用生物作用和和生物生物造岩造岩。有些生物能适应高能环境,具有抗浪的生态本能,它们有些生物能适应高能环境,具有抗浪的生态本能,它们在高能环境下原地生长聚集成为在高能环境下原地生长聚集成为礁体礁体。在高能带,由于向岸的波浪和潮汐作用,较深部的海水在高能带,由于向岸的
7、波浪和潮汐作用,较深部的海水能够沿着斜坡上升到浅水区,使其温度剧然升高,水能够沿着斜坡上升到浅水区,使其温度剧然升高,水压降低,压降低,CO2迅速释放,促进了迅速释放,促进了CaCO3大量沉淀大量沉淀。同。同时,从深水带来大量养料,有利于造礁生物的生长。时,从深水带来大量养料,有利于造礁生物的生长。因此,在沿岸高能带常形成因此,在沿岸高能带常形成岸礁岸礁,在滨外或陆棚边缘高,在滨外或陆棚边缘高能带常出现能带常出现堤礁或堡礁堤礁或堡礁(Barrier reef)。)。碳酸盐的组成-生物和生物礁生物和生物礁碳酸盐岩工厂碳酸盐岩工厂碳酸盐沉积的核心地区碳酸盐沉积的核心地区热带,水深热带,水深1015
8、m。The modern carbonate factory analog presented below is the west side of Andros Island on the Great Bahama Bank.The active areas that produce carbonate sediments have been termed the“carbonate factory”by James(1979).It is important to note that most carbonate sediment is produced in the shallow-mar
9、ine environment within a few tens of meters of the water surface.The sediment either remains where it was produced or it can be transported landward onto tidal flats or into beach/eolian dune complexes.It also can be transported offshore into deeper water and be deposited in the deep slope or basin
10、environment,along with the sediment derived from the shallow part of the open-ocean water column.Carbonate FactoryModified by Loucks from Handford andLoucks(1993)and Bosscher and Schlager(1992)Direction ofsediment transport25 KmCarbonateproductionDecreasesEuphoticZoneBasinSlopePlatformMarginPlatform
11、InteriorPatchReefTidalFlatsBiologicalCarbonate Factory10Modified by Loucks from Handford andLoucks(1993)and Bosscher and Schlager(1992)Direction ofsediment transport25 KmCarbonateproductionDecreasesEuphoticZoneBasinSlopePlatformMarginPlatformInteriorPatchReefTidalFlatsChemical precipitates:oolitesCa
12、rbonate Factory11Modified by Loucks from Handford andLoucks(1993)and Bosscher and Schlager(1992)Direction ofsediment transport25 KmCarbonateproductionDecreasesEuphoticZoneBasinSlopePlatformMarginPlatformInteriorPatchReefTidalFlatsPlanktonic foramnifera(Globerginid)Coccospheres Coccoliths Carbonate F
13、actory12无生物礁的高能地带无生物礁的高能地带,持续地保持高能条件,持续地保持高能条件,同时,碳酸钙又过饱和,这就使造礁生物不能大同时,碳酸钙又过饱和,这就使造礁生物不能大量繁衍。出现明显的碳酸盐的量繁衍。出现明显的碳酸盐的沉积作用沉积作用、胶结作胶结作用用、颗粒的包壳作用颗粒的包壳作用等。等。产生被亮晶胶结的颗粒灰岩。产生被亮晶胶结的颗粒灰岩。颗粒类型颗粒类型:鲕粒、砂屑、球粒、团块、核形:鲕粒、砂屑、球粒、团块、核形石、生物碎屑等。石、生物碎屑等。13在在炎热干燥区炎热干燥区,蒸发作用使泻湖咸化,正常海水,蒸发作用使泻湖咸化,正常海水化学沉淀化学沉淀CaCO3(文石)。(文石)。咸化
14、到一定程度就沉淀高镁方解石(转变为白云咸化到一定程度就沉淀高镁方解石(转变为白云岩)及蒸发岩(膏盐、盐岩)沉积。生物很贫乏,仅岩)及蒸发岩(膏盐、盐岩)沉积。生物很贫乏,仅有某些广盐性生物。有某些广盐性生物。在障壁(礁或碳酸盐砂堤)后的在障壁(礁或碳酸盐砂堤)后的泻湖泻湖及及潮坪潮坪:是:是水循环受到限制的水循环受到限制的低能条件低能条件。在在温暖潮湿区温暖潮湿区,泻湖的盐度变化不大,可出现大,泻湖的盐度变化不大,可出现大量绿藻、钙质海绵、苔藓虫及腕足类等,为碳酸盐沉量绿藻、钙质海绵、苔藓虫及腕足类等,为碳酸盐沉积提供大量颗粒。积提供大量颗粒。14在在潮坪地带潮坪地带由于间歇性的潮汐泛滥及陆上
15、暴由于间歇性的潮汐泛滥及陆上暴露干涸,形成白云岩以及鸟眼、干裂、藻纹层、露干涸,形成白云岩以及鸟眼、干裂、藻纹层、膏盐晶体假象等沉积构造。膏盐晶体假象等沉积构造。在在热带多雨区热带多雨区,潮间坪沉积物里出现淡水沉,潮间坪沉积物里出现淡水沉积透镜体,造成富含半咸水植物的沼泽,或出现积透镜体,造成富含半咸水植物的沼泽,或出现微喀斯特地貌,沉淀结壳状淡水方解石等。微喀斯特地貌,沉淀结壳状淡水方解石等。15如右图所示,如右图所示,由于灰岩结构是由于灰岩结构是不不同作用过程相互作同作用过程相互作用用的产物,因而就的产物,因而就会存在一个宽松的会存在一个宽松的谱系。谱系。右图还表明了右图还表明了灰岩主要结
16、构类型灰岩主要结构类型之间的相互关系。之间的相互关系。16灰岩的灰岩的成因成因-结构分类结构分类17第三节海洋碳酸盐岩沉积环境和相模式一、碳酸盐岩沉积相模式一、碳酸盐岩沉积相模式二、潮坪碳酸盐岩沉积相模式二、潮坪碳酸盐岩沉积相模式三、台地边缘浅滩相碳酸盐岩沉积特征三、台地边缘浅滩相碳酸盐岩沉积特征四、生物礁沉积特征四、生物礁沉积特征五、风暴成因的浅海碳酸盐岩沉积五、风暴成因的浅海碳酸盐岩沉积六、大陆斜坡碳酸盐岩沉积特征六、大陆斜坡碳酸盐岩沉积特征七、远洋深水碳酸盐岩沉积特征七、远洋深水碳酸盐岩沉积特征 18碳酸盐沉积受生物、水文和自然地理等多种条碳酸盐沉积受生物、水文和自然地理等多种条件的控制
17、,件的控制,沉积作用因素复杂沉积作用因素复杂,给建立碳酸盐沉积,给建立碳酸盐沉积相带模式带来困难。相带模式带来困难。碳酸盐岩沉积相和沉积环境的理想序列,至今碳酸盐岩沉积相和沉积环境的理想序列,至今似乎还没有似乎还没有一个完整无缺的模式。一个完整无缺的模式。目前关于海洋碳酸盐岩沉积相模式较多,择目前关于海洋碳酸盐岩沉积相模式较多,择2种种简要介绍。简要介绍。一、碳酸盐沉积相模式19陆表海陆表海陆缘海陆缘海面积面积广阔,几百广阔,几百几千几千km,四周多被大陆包围(内四周多被大陆包围(内陆海)陆海)位于大陆边缘位于大陆边缘(大陆架大陆架),窄,窄,150500km坡度坡度 平缓,平缓,1/5000
18、较陡,较陡,1/500-1/2000深度深度 浅,浅,30-50m,200m达达200-350m形成古代碳酸盐沉积物的海洋并不像现代的许多陆形成古代碳酸盐沉积物的海洋并不像现代的许多陆缘海性质缘海性质,而是属于陆表海,如华北地台和扬子地台古而是属于陆表海,如华北地台和扬子地台古生代的浅海都属于陆表海。生代的浅海都属于陆表海。20第三节海洋碳酸盐岩沉积环境和相模式一、碳酸盐岩沉积相模式一、碳酸盐岩沉积相模式 1、按能量带划分的沉积相模式、按能量带划分的沉积相模式 2、威尔逊沉积相模式、威尔逊沉积相模式二、潮坪碳酸盐岩沉积相模式二、潮坪碳酸盐岩沉积相模式三、台地边缘浅滩相碳酸盐岩沉积特征三、台地边
19、缘浅滩相碳酸盐岩沉积特征四、生物礁沉积特征四、生物礁沉积特征五、风暴成因的浅海碳酸盐岩沉积五、风暴成因的浅海碳酸盐岩沉积六、大陆斜坡碳酸盐岩沉积特征六、大陆斜坡碳酸盐岩沉积特征七、远洋深水碳酸盐岩沉积特征七、远洋深水碳酸盐岩沉积特征 21Shaw(1964)把浅海碳酸盐沉积区划分为把浅海碳酸盐沉积区划分为陆表海陆表海和和陆缘海陆缘海两种类型,两种类型,论述了陆表海的水能量特征,提出陆表海碳酸论述了陆表海的水能量特征,提出陆表海碳酸盐沉积分异主要取决于海水的能量。盐沉积分异主要取决于海水的能量。陆表海内陆表海内波浪波浪、海流海流、潮汐潮汐作用是控制碳酸盐分带主要因素。作用是控制碳酸盐分带主要因素
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