碳酸鹽巖層序地層學(xué)學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1碳酸鹽巖層序地層學(xué)碳酸鹽巖層序地層學(xué)第一頁，共65頁。碎碎 屑屑 巖：陸源供給、機械搬運沉積等巖：陸源供給、機械搬運沉積等碳酸鹽巖：內(nèi)源供給、機械搬運碳酸鹽巖：內(nèi)源供給、機械搬運+ +化學(xué)作用化學(xué)作用 + +生物作用等；既有他旋回（盆生物作用等；既有他旋回（盆 外因素造成的旋回），也有自外因素造成的旋回），也有自 旋回（盆內(nèi)因素造成的旋回，旋回（盆內(nèi)因素造成的旋回， 如化學(xué)作用、生物作用等）如化學(xué)作用、生物作用等）有利的碳酸鹽沉積環(huán)境：溫暖、清澈有利的碳酸鹽沉積環(huán)境：溫暖、清澈(qngch)(qngch)、淺水，生淺水，生 物作用非常重要。物作用非常重要。碳酸鹽沉積與碎屑巖沉積作用碳酸

2、鹽沉積與碎屑巖沉積作用(chn j zu yn)(chn j zu yn)比較比較之一之一第2頁/共65頁第二頁，共65頁。 威爾遜綜合了大量前人資料，并考慮到海底地形、溉汐、波浪、氧化界面、鹽度及海水循環(huán)等綜合因素的控制，建立了碳酸鹽標(biāo)準(zhǔn)相帶模式(Wilson，1975)。這個模式共由三六相區(qū)和九個標(biāo)準(zhǔn)相帶組成。同時，為了用于分析這九個標(biāo)準(zhǔn)相帶，他還總結(jié)出了24個標(biāo)準(zhǔn)的微相類型(SMF)。 盆地相區(qū)的1、2、3相帶的海底深度均在浪基面之下，水體運動很弱或處于靜止?fàn)顟B(tài)，屬于低能帶，與歐文的x相帶相當(dāng)。 臺地邊緣相區(qū)的4、5、6相帶的海底均位于浪基面之上，寬度窄，波浪作用強烈，屑于高能帶，與歐文

3、的Y相帶相當(dāng)。 臺地相區(qū)的7、8、9相帶，均位于臺地邊緣相區(qū)之后，波浪能量至此已消耗殆盡，故水體運動比較微弱，屬低能帶，大致與歐文的z相帶相當(dāng)。但是在開闊(kiku)臺地相帶(即7相帶)也可能有部分地區(qū)海底水能量較高。威爾遜碳酸鹽巖沉積相模式威爾遜碳酸鹽巖沉積相模式(msh)第3頁/共65頁第三頁，共65頁。 關(guān)士聰?shù)?1980)綜合研究了我國近年大量地層研究成果，編制了一套全國范圍的1：1000萬的古海域沉積相圖，提出了中國古海域沉積環(huán)境綜合模式圖，其中分出兩個相組、六個相區(qū)、十五個相帶 這個綜合模式，反映了我國晚期元古代至三疊紀(jì)總的沉積特征及其環(huán)境組合規(guī)律，具有重要的理論和實踐意義模式不僅

4、考慮了各種構(gòu)造條件下的沉積盆地(pnd)類型，而且也將陸源沉積模式與清水碳酸鹽沉積模式統(tǒng)一起來。尤為重要的是，臺地內(nèi)臺盆（溝）相帶的提出、比較符合我國南方古生代地層經(jīng)常出現(xiàn)的碳酸鹽臺地與克拉通內(nèi)部槽盆錯綜復(fù)雜的交錯格局。關(guān)士聰碳酸鹽巖沉積關(guān)士聰碳酸鹽巖沉積(chnj)模式模式第4頁/共65頁第四頁，共65頁。 塔克(ME.Turker，1981)在他所著的沉積巖石學(xué)導(dǎo)論一書中提出了他的碳酸鹽相模式(圖612)他將主要碳酸鹽相與七種主要沉積環(huán)境聯(lián)系起來，還明確將海相碳酸鹽沉積環(huán)境劃分成兩大沉積區(qū)，即碳酸鹽臺地陸表海和盆地較深水斜坡沉積區(qū)。后者實際上就是深水碳酸鹽沉積，主要為重力流和受CCD面控制

5、的遠(yuǎn)洋灰泥兩類沉積在碳酸鹽臺地陸表海沉積區(qū)中，又將相當(dāng)于威爾遜模式中的開闊陸棚(lpng)置于臺地內(nèi)，也就是開闊臺地中的靜水碳酸鹽泥。同時，在臺地邊緣后面，也就是開闊臺地內(nèi)同樣還可以出現(xiàn)淺水碳酸鹽砂灘和局部斑礁及泥丘。上述這些都比較合理，對我國華北地臺及揚于地臺的古生代及三疊紀(jì)地層沉積部分是適用的(曾允孚等，1985)。塔克碳酸鹽巖沉積塔克碳酸鹽巖沉積(chnj)模式模式第5頁/共65頁第五頁，共65頁。盡管沉積環(huán)境的劃分目前還不盡一致，但遵從一般的環(huán)境分類方案，將碳酸鹽沉積環(huán)境一分為三，即分為海岸、淺海和遠(yuǎn)洋三大沉積體系，并把湖泊環(huán)境單獨(dnd)列出。海岸體系和淺海體系以平均低潮面或浪基面

6、為界，淺海體系與遠(yuǎn)洋體系主要以臺地或緩坡邊緣明顯坡折來區(qū)分。海岸體系 潮緣亞體系 潮上帶 潮間帶 潮下帶 淺海平原亞體系 海岸沙丘沙脊 后濱 前濱 臨濱 濱外 外灘障壁一瀉湖亞體系 障壁島 島后瀉湖 瀉湖岸向潮坪 潮汐通道 潮汐三角洲淺海體系 碳酸鹽緩坡 碳酸鹽臺地 陸表海臺地 孤立臺地 沉降臺地 鑲邊臺地遠(yuǎn)洋體系 較深水斜坡 深水遠(yuǎn)洋盆地里德碳酸鹽巖沉積里德碳酸鹽巖沉積(chnj)模式模式第6頁/共65頁第六頁，共65頁。之一第7頁/共65頁第七頁，共65頁。第8頁/共65頁第八頁，共65頁。第9頁/共65頁第九頁，共65頁。西班牙比利牛斯南部前陸盆地(pnd)構(gòu)造沉積演化示意圖（據(jù)Puig

7、defabregas，1986）第10頁/共65頁第十頁，共65頁。第11頁/共65頁第十一頁，共65頁。有意義的是，在10m水深內(nèi)碳酸鹽巖產(chǎn)率最高，而在1020m內(nèi)劇減（圖4-7 ）海水深淺海水深淺(shnqin)控制碳酸鹽生長率控制碳酸鹽生長率第12頁/共65頁第十二頁，共65頁。第13頁/共65頁第十三頁，共65頁。第14頁/共65頁第十四頁，共65頁。第15頁/共65頁第十五頁，共65頁。 受碳酸鹽巖主要為盆內(nèi)成因控制，碳酸鹽層序地層的形成主受碳酸鹽巖主要為盆內(nèi)成因控制，碳酸鹽層序地層的形成主要受著海平面變化、構(gòu)造沉降和氣候因素的影響要受著海平面變化、構(gòu)造沉降和氣候因素的影響(yngx

8、ing)(yngxing)-構(gòu)造沉降、海平面變化控制可容納空間，控制地層分布和巖相構(gòu)造沉降、海平面變化控制可容納空間，控制地層分布和巖相分布；分布；-氣候控制沉積物類型。氣候控制沉積物類型。第16頁/共65頁第十六頁，共65頁。被動大陸邊緣被動大陸邊緣碳酸鹽巖盆地碳酸鹽巖盆地(pnd)(pnd)層序地層模式層序地層模式 （ J JF FSargSarg模式）模式）之二之二第17頁/共65頁第十七頁，共65頁。之二之二模式建立模式建立(jinl)的背景為碳酸鹽臺地的背景為碳酸鹽臺地第18頁/共65頁第十八頁，共65頁。碳酸鹽巖沉積層序的關(guān)鍵碳酸鹽巖沉積層序的關(guān)鍵(gunjin)界面界面層序不整合

9、層序不整合(zhn h)面面 型層序界面不整合型層序界面不整合(zhn h) 型層序界面不整合型層序界面不整合(zhn h)初始海泛面初始海泛面最大海泛面與凝縮段最大海泛面與凝縮段之二之二第19頁/共65頁第十九頁，共65頁。1I I型層序界面不整合型層序界面不整合 當(dāng)海平面下降速率超過碳酸鹽臺地(tid)或灘邊緣的盆地沉降速率時，形成I型層序界面。它以（1）廣泛的臺地(tid)或灘的暴露和侵蝕，（2）伴生的陸坡前緣的海底侵蝕作用，（3）區(qū)域性淡水透鏡體向海方向的運動，（4）上覆地層的上超和海岸上超的下移等為特征。第20頁/共65頁第二十頁，共65頁。 1）碳酸鹽臺地背景下，層序界面以下的沉積

10、物具有明顯的暴露、溶蝕特征，暴露面的識別是關(guān)鍵。 侵蝕凹凸面、鋁土質(zhì)粘土(zhn t)層、次生灰?guī)r層、硅質(zhì)殼 層序不整合面下往往有溶蝕孔洞層發(fā)育 層序不整合面及其附近是層狀白云巖或微晶白云巖發(fā) 育的有利層位 2）在碳酸鹽緩坡和碳酸鹽臺地邊緣出現(xiàn)的水道充填礫屑灰?guī)r，以及向陸方向由河流回春作用引起的由海相到陸相、碳酸鹽巖到碎屑巖的轉(zhuǎn)換相沉積物，也是確定I型層序界面的標(biāo)志。I I型層序界面型層序界面(jimin)(jimin)不整合的識別不整合的識別第21頁/共65頁第二十一頁，共65頁。I I型層序界面不整合型層序界面不整合(zhn h)(zhn h)的識別的識別 3）由于明顯的斜坡前緣的侵蝕，造

11、成大量(dling)碳酸鹽礫屑的向下滑塌堆積作用和碳酸鹽砂的碎屑流、濁流沉積于斜坡和盆底，因此，斜坡和盆底部位，層序界面往往位于碎屑流、濁流沉積物的底部。 4）沉積相及相序分析幫助層序不整合面的識別 層序界面下伏層常具向上變淺的沉積序列 覆蓋在深水或較深水沉積物之上的突然變淺沉積物的 識別第22頁/共65頁第二十二頁，共65頁。2 2型層序界面型層序界面(jimin)(jimin) 當(dāng)海平面下降速率小于盆地沉降速率時，多形成型層序界面。（1）僅臺地(tid)內(nèi)部發(fā)生暴露溶蝕，臺地(tid)邊緣形成潮緣沉積作用，（2）缺乏陸緣物質(zhì)的穿越和臺緣斜坡的侵蝕作用，（3）沉積相帶向盆地方向的遷移不顯著。

12、第23頁/共65頁第二十三頁，共65頁。 （1）初始海泛面上下沉積物的性質(zhì)、類型和沉積作用方式差異明顯，常表現(xiàn)出沉積相的突變。 （2）初始海泛面常含豐富的生物化石，并與下伏層有著不同的生態(tài)組合。 （3）在臺地和潮緣區(qū)，初始海泛面是具有高能水動力條件的近岸環(huán)境不斷向陸遷移的基面，其上下地層的堆積樣式不致，下伏地層是海平面下降的產(chǎn)物，為一種向上變淺變粗的序列，上覆地層則代表海平面上升階段，表現(xiàn)出向上變深變細(xì)的序列特點。 （4）在斜坡盆地區(qū)，初始海泛面之下為低水位體系域或陸架邊緣體系域，向臺地方向，則常與層序界面一致，即海侵體系域直接(zhji)沉積在下伏層序上。3.3.初始初始(ch sh)(ch

13、 sh)海泛面的識別海泛面的識別第24頁/共65頁第二十四頁，共65頁。 任級海平面變化周期內(nèi)，當(dāng)海平面迅速上升達(dá)到高峰后，到變?yōu)榫徛仙虺跏枷陆?xijing)之前的瞬間，稱為最大海泛期。該段時間內(nèi)，盆地水體深度最大，碳酸鹽生產(chǎn)率低，造成非補償性環(huán)境，從而沉積以低速、低能和懸浮沉積作用為主的沉積物層，即凝縮層。在深海中，由于沉積速率一般較低，可形成厚度較大的凝縮段。4.4.最大海泛面與凝縮段最大海泛面與凝縮段第25頁/共65頁第二十五頁，共65頁。 （1）凝縮段通常視為與海洋沉積間斷相伴生，沉積作用極為緩慢(1cm/ka)，因此，多以連續(xù)的薄層產(chǎn)出，或以海相硬底的形式出現(xiàn)，常見生物潛穴、鉆

14、孔和各種深水遺跡構(gòu)造。典型代表是薄層狀泥灰?guī)r、微晶(wi jn)灰?guī)r、生物擾動灰?guī)r和蠕蟲狀灰?guī)r等，單層厚僅數(shù)毫米到數(shù)厘米。 （2）凝縮段中常含豐富的多種多樣的浮游和底棲生物組合，并常表現(xiàn)為沉積作用和生態(tài)環(huán)境的轉(zhuǎn)換層，由下伏的淺水沉積及與海侵作用相伴生的底棲生物群落變?yōu)樯钏蜉^深水沉積及與之伴生的浮游生物組合。 （3）由于凝縮段可分布于從臺地到盆地水深跨度大的廣闊地區(qū)，因此，它具有不同的組分和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特點。 （4）在海底構(gòu)造運動較強烈的沉積盆地中，碳酸鹽層序中的凝縮段可以是薄層的分布廣泛的海底火山噴發(fā)沉積。最大海泛面與凝縮段的識別最大海泛面與凝縮段的識別(shbi)第26頁/共65頁第二十六頁

15、，共65頁。型層序：低水位體系域+海侵體系域+高水 位體系域型層序：陸棚邊緣體系域+海侵體系域+高 水位體系域 層序類型劃分的關(guān)鍵在于層序底部層序不整合界面(jimin)類型的識別。兩種類型兩種類型(lixng)的碳酸鹽巖沉積層序的碳酸鹽巖沉積層序第27頁/共65頁第二十七頁，共65頁。SB1LSFLSWTSTHSTSB2SMW海平面升降構(gòu)造沉降可容空間SB1LSFLSWTSTHSTSB2SMW海平面升降構(gòu)造沉降相對海面碳酸鹽巖巖相在層序格架中的分布綜合(zngh)略圖第28頁/共65頁第二十八頁，共65頁。碳酸鹽巖巖相在層序格架中的分布(fnb)綜合略圖第29頁/共65頁第二十九頁，共65頁

16、。 組成碳酸鹽層序地層格架的沉積體系域包括四種類型：低水位體系域、陸棚(lpng)邊緣體系域、海侵體系域和高水位體系域。 沉積沉積(chnj)(chnj)體系域體系域第30頁/共65頁第三十頁，共65頁。 海平面下降時期的低水位(shuwi)體系域是I型層序底部的組成部分，沉積物包括：（1）前緣斜坡侵蝕產(chǎn)生的他生碎屑楔，（2）斜坡上沉積的自生碳酸鹽楔，（3）蒸發(fā)巖楔1. 1.低水位低水位(shuwi)(shuwi)體系域體系域第31頁/共65頁第三十一頁，共65頁。沉積機理包括：斜坡上的滑塌推積作用，碎屑流沉積和濁流沉積作用，常伴隨海平面下降(xijing)形成海底扇和斜坡裙。(1)(1)他生

17、低水位他生低水位(shuwi)(shuwi)楔楔第32頁/共65頁第三十二頁，共65頁。 是指在低水位期間，碳酸鹽工廠中生產(chǎn)的碳酸鹽原地形成的楔狀體。自生低水位楔的沉積物組成和特征在不同盆地其差異(chy)很大，它們可以是生物礁、丘、臺緣粒屑灰?guī)r和較深水的泥灰?guī)r，也可以是白云巖或蒸發(fā)巖。(2)(2)自生低水位自生低水位(shuwi)(shuwi)楔楔第33頁/共65頁第三十三頁，共65頁。在局限盆地內(nèi)，這種自生低水位楔可由上超蒸發(fā)巖組成(圖310)，如密執(zhí)安盆地的志留系，高水位期以發(fā)育(fy)層狀礁為特點，鄰近盆地區(qū)沉積薄紋層石膏質(zhì)泥晶灰?guī)r。海平面下降時，盆地變得局限，礁停止生長，蒸發(fā)鹽巖以上

18、超和披蓋盆地楔形體的形式沉積(Sarg，1991)，這種類型的低水位楔亦可與型層序界面伴生。 第34頁/共65頁第三十四頁，共65頁。第35頁/共65頁第三十五頁，共65頁。SB1LSFLSWTSTHSTSB2SMW海平面升降構(gòu)造沉降可容空間SB1LSFLSWTSTHSTSB2SMW海平面升降構(gòu)造沉降相對海面2 2陸棚邊緣陸棚邊緣(binyun)(binyun)體系域體系域位于型層序界面之上，并疊覆在先前(xinqin)臺地和灘邊緣之上的前積和加積楔狀體，常由一個或多個微弱前積到加積的準(zhǔn)層序組組成，朝陸方向上超，朝盆地方向則下超第36頁/共65頁第三十六頁，共65頁。第37頁/共65頁第三十七

19、頁，共65頁。SB1LSFLSWTSTHSTSB2SMW海平面升降構(gòu)造沉降可容空間SB1LSFLSWTSTHSTSB2SMW海平面升降構(gòu)造沉降相對海面3 3海侵體系海侵體系(tx)(tx)域域海侵體系域由套退積準(zhǔn)層序組組成，它們朝陸棚方向(fngxing)加厚，然后因底面上超而減薄。位于海侵體系域底部的界面為初始海泛面，是層序內(nèi)的第一個海侵面。海侵體系域是在海平面上升速度加快、海水逐漸變深情況下形成的。第38頁/共65頁第三十八頁，共65頁。第39頁/共65頁第三十九頁，共65頁。4. 4. 高水位高水位(shuwi)(shuwi)體系體系域域 位于位于(wiy)(wiy)層序的最上部，覆蓋于

20、海侵體系域之上，呈層序的最上部，覆蓋于海侵體系域之上，呈“s”“s”型到型到斜交型的沉積單元。其底面是與凝縮層斜交型的沉積單元。其底面是與凝縮層( (段段) )伴生的下超面，或稱為最大伴生的下超面，或稱為最大海泛面，頂部為層序界面。海泛面，頂部為層序界面。以相對較厚的從以相對較厚的從加積到進(jìn)積的幾加積到進(jìn)積的幾何形態(tài)為特征，何形態(tài)為特征，形成寬闊的臺地形成寬闊的臺地、緩坡和進(jìn)積灘、緩坡和進(jìn)積灘及其在淺海孤臺及其在淺海孤臺上的對應(yīng)沉積體上的對應(yīng)沉積體。通常認(rèn)為，高。通常認(rèn)為，高水位體系域是在水位體系域是在海平面上升晚期海平面上升晚期、全球、全球(qunqi)(qunqi)海平面靜止期和海平面靜止

21、期和下降初期的沉積下降初期的沉積體。體。第40頁/共65頁第四十頁，共65頁。 可分為早期和晚期兩個階段。高水位早期，可容空間相對增加轉(zhuǎn)快，碳酸鹽生產(chǎn)率不高，沉積作用緩慢，陸棚上只發(fā)生加積作用，地震剖面上呈“s”型反射特征。高水位晚期，海平面開始下降，陸棚上可容空間增加速率減小，水體變得更穩(wěn)定和循環(huán)更好，碳酸鹽生產(chǎn)率較高，結(jié)果形成(xngchng)套向上變淺的沉積序列和相組合。 第41頁/共65頁第四十一頁，共65頁。第42頁/共65頁第四十二頁，共65頁。之二第43頁/共65頁第四十三頁，共65頁。之二第44頁/共65頁第四十四頁，共65頁。第45頁/共65頁第四十五頁，共65頁。之三之三第

22、46頁/共65頁第四十六頁，共65頁。潮濕氣候下碳酸鹽鑲邊陸架潮濕氣候下碳酸鹽鑲邊陸架(lji)(lji)的層序模式的層序模式第47頁/共65頁第四十七頁，共65頁。潮濕氣候下碳酸鹽鑲邊潮濕氣候下碳酸鹽鑲邊(xin bin)(xin bin)陸架的層序模式陸架的層序模式第48頁/共65頁第四十八頁，共65頁。潮濕氣候潮濕氣候(qhu)(qhu)下碳酸鹽緩坡層序地層模式下碳酸鹽緩坡層序地層模式第49頁/共65頁第四十九頁，共65頁。潮濕潮濕(chosh)(chosh)氣候下碳酸鹽氣候下碳酸鹽硅質(zhì)碎屑巖混合飾邊陸架層序模式硅質(zhì)碎屑巖混合飾邊陸架層序模式第50頁/共65頁第五十頁，共65頁。潮濕氣候

23、潮濕氣候(qhu)(qhu)下碳酸鹽下碳酸鹽硅質(zhì)碎屑巖混合飾邊陸架層序模式硅質(zhì)碎屑巖混合飾邊陸架層序模式第51頁/共65頁第五十一頁，共65頁。干旱氣候下干旱氣候下碳酸鹽碳酸鹽硅質(zhì)碎屑巖硅質(zhì)碎屑巖蒸發(fā)蒸發(fā)(zhngf)(zhngf)鹽混合飾邊陸鹽混合飾邊陸架層序模式架層序模式第52頁/共65頁第五十二頁，共65頁。干旱氣候下干旱氣候下碳酸鹽碳酸鹽硅質(zhì)碎屑巖硅質(zhì)碎屑巖蒸發(fā)鹽混合飾邊陸架蒸發(fā)鹽混合飾邊陸架(lji)(lji)層序模式層序模式第53頁/共65頁第五十三頁，共65頁。干旱氣候下干旱氣候下碳酸鹽碳酸鹽蒸發(fā)蒸發(fā)(zhngf)(zhngf)鹽鹽- -硅質(zhì)碎屑巖混合緩坡層序模式硅質(zhì)碎屑巖混合緩坡層序模式第54頁/共65頁第五十四頁，共65頁。干旱氣候下干旱氣候下碳酸鹽碳酸鹽蒸發(fā)蒸發(fā)(zhngf)(zhngf)鹽鹽- -硅質(zhì)碎屑巖混合緩坡層序模式硅質(zhì)碎屑巖混合緩坡層序模式第55頁/共65頁第五十五頁，共65頁。潮濕氣候潮濕氣候(qhu)(qhu)下孤立碳酸鹽飾邊臺地的層序格架模式下孤立碳酸鹽飾邊臺地的層序格架模式第56頁/共65頁第五十六頁，共