24章碳酸鹽巖沉積相解析課件

1、第二十四章 碳酸鹽巖沉積相Carbonate rock第1頁，共74頁。1第二十四章 碳酸鹽巖沉積相第一節(jié) 碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積作用第二節(jié) 碳酸鹽巖沉積相模式第三節(jié) 古地理圖件編制第2頁，共74頁。2第二十四章 碳酸鹽巖沉積相本章重點(diǎn)1、碳酸鹽巖沉積作用2、 Shaw和Wilson陸表海碳酸鹽巖 沉積相模式第3頁，共74頁。3第二十四章 碳酸鹽巖沉積相第一節(jié) 碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積作用一、碳酸鹽巖沉積作用和沉積特征第4頁，共74頁。4第一節(jié) 碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積作用一、碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積特征1、碳酸鹽巖主要形成于溫暖氣候條件的淺海環(huán)境。S30、 N30 之間是碳酸鹽巖沉積的有利環(huán)境第5

2、頁，共74頁。53030二疊紀(jì)古地理第6頁，共74頁。6特提斯多島洋30度30度第7頁，共74頁。7第一節(jié) 碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積作用一、碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積特征2、碳酸鹽巖可由化學(xué)作用沉積而成，也可 由機(jī)械和生物作用共同作用形成第8頁，共74頁。8第一節(jié) 碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積作用一、碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積特征3、碳酸鹽巖沉積不僅具有碎屑巖的沉積特征， 而且具有自身的沉積特征第9頁，共74頁。9第一節(jié) 碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積作用二、碳酸鹽巖沉積過程和沉積作用1、潮坪碳酸鹽巖沉積潮汐作用占主導(dǎo)地位潮上帶蒸發(fā)、交代潮間帶交代、沉積潮下帶沉積第10頁，共74頁。10潮上帶沉積（蒸發(fā)作用）第11頁

3、，共74頁。11 潮間帶波狀疊層石交代、沉積作用第12頁，共74頁。12第一節(jié) 碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積作用二、碳酸鹽巖沉積過程和沉積作用2、海灘、淺海碳酸鹽巖沉積波浪作用在不同古地形、古物源和水動力作用下，形成不同沉積類型的顆粒碳酸鹽淺灘。鮞灘第13頁，共74頁。13第一節(jié) 碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積作用二、碳酸鹽巖沉積過程和沉積作用3、生態(tài)礁碳酸鹽巖沉積波浪作用及特定環(huán)境古隆起地形、水淺、水凈，生物多、陽光足生態(tài)礁第14頁，共74頁。14第一節(jié) 碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積作用二、碳酸鹽巖沉積過程和沉積作用4、濁流和風(fēng)暴流碳酸鹽巖沉積 重力流作用及特定環(huán)境淺水碳酸鹽巖沉積搬運(yùn)到深水環(huán)境第15頁，共74

4、頁。15第一節(jié) 碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積作用二、碳酸鹽巖沉積過程和沉積作用5、半深海和深海碳酸鹽巖沉積 垂向加積作用微體化石與粘土、硅質(zhì)巖沉積第16頁，共74頁。16第一節(jié) 碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積作用二、碳酸鹽巖沉積過程和沉積作用6、碳酸鹽巖沉積補(bǔ)償深度（CCD） 和硅質(zhì)巖沉積補(bǔ)償深度（QCD）沉積作用與溶解作用之間的平衡CCDQCD第17頁，共74頁。17第一節(jié) 碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積作用三、碳酸鹽巖沉積相標(biāo)志1、特征層理類型是確定沉積相的重要標(biāo)志 交錯層理和生物礁格架丘狀交錯層理遞變層理泥裂晴天浪底風(fēng)暴浪底平均海平面第18頁，共74頁。18第一節(jié) 碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積作用三、碳酸鹽巖沉積相

5、標(biāo)志2、層面的流痕及印模構(gòu)造 波痕槽模等晴天浪底雨痕第19頁，共74頁。19第一節(jié) 碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積作用三、碳酸鹽巖沉積相標(biāo)志3、豐富的生物化石和遺跡化石 晴天浪底第20頁，共74頁。20第一節(jié) 碳酸鹽巖沉積環(huán)境和沉積作用三、碳酸鹽巖沉積相標(biāo)志4、溶解、滲濾和暴露標(biāo)志以及其它化學(xué)成因的構(gòu)造 晴天浪底喀斯特和石鹽假晶第21頁，共74頁。21第九章 碳酸鹽巖沉積相第二節(jié) 碳酸鹽巖沉積相模式一、陸表海沉積相模式第22頁，共74頁。22第二節(jié) 碳酸鹽巖沉積相模式一、陸表海沉積相模式1、陸表海的概念（Shaw,1964）是位于大陸內(nèi)部或陸棚內(nèi)部的、低坡度的（海底坡度一般小于1英尺/英里）、范圍廣闊

6、的（延伸可達(dá)幾百到幾千英里）、很淺的（水深一般只有幾十米）淺海。 第23頁，共74頁。23兩種淺海陸表海及陸緣海的特征第24頁，共74頁。24陸緣海也可稱作大陸邊緣海，是位于大陸邊緣的、坡度較大的（海底坡度約210ft/mi)、范圍較小的 （寬度一般100 300mile）、深度較大的（水深可達(dá) 200 350米）的淺海。陸表海和陸緣海是性質(zhì)大不相同的兩種淺海。第25頁，共74頁。25陸表海陸緣海面積廣闊，幾百幾千公里，四周多被大陸包圍（內(nèi)陸海）位于大陸邊緣(大陸架), 窄，150500km坡度平緩， 1/5000較陡，1/500-1/2000深度淺，30-50m， 200m達(dá)200-350m

7、） 形成古代碳酸鹽沉積物的海洋并不像現(xiàn)代的許多陸緣海性質(zhì), 而是屬于陸表海，如華北地臺和揚(yáng)子地臺古生代的淺海都屬于陸表海。陸表海與陸緣海第26頁，共74頁。26第二節(jié) 碳酸鹽巖沉積相模式一、陸表海沉積相模式2、陸表海清水沉積作用（Irwin,1965）清水沉積作用是指沒有或幾乎沒有陸源物質(zhì)流入陸表海沉積環(huán)境的碳酸鹽沉積作用。第27頁，共74頁。27第二節(jié) 碳酸鹽巖沉積相模式一、陸表海沉積相模式3、陸表海沉積相模式（Irwin,1965）依據(jù)陸表海能量特征，劃分出三個能量帶?？拷０兜牡湍軒帶；稍近海岸的低能帶Y帶；遠(yuǎn)離海岸的低能帶X帶；X帶Y帶Z帶第28頁，共74頁。28一、陸表海沉積相模式

8、第29頁，共74頁。29二、混積型沉積相模式Armstrong，1974第二節(jié) 碳酸鹽巖沉積相模式碎屑巖與碳酸鹽巖共同沉積的模式第30頁，共74頁。30二、混積型沉積相模式Armstrong，19741、沉積單元的劃分陸相局限臺地開闊臺地第31頁，共74頁。31二、混積型沉積相模式Armstrong，19742、沉積特征陸相陸相砂泥巖和煤的沼澤沉積，植物化石多第32頁，共74頁。32二、混積型沉積相模式Armstrong，19742、沉積特征局限臺地局限臺地近岸帶：粉細(xì)砂巖和泥巖；遠(yuǎn)岸帶：含海綿骨針的泥巖第33頁，共74頁。33二、混積型沉積相模式2、沉積特征開闊臺地向岸帶：含糞粒的顆粒質(zhì)泥灰

9、巖和泥質(zhì)顆粒巖；向海帶：苔蘚類的顆粒質(zhì)泥灰?guī)r和泥質(zhì)顆粒巖第34頁，共74頁。34第九章 碳酸鹽巖沉積相第二節(jié) 碳酸鹽巖沉積相模式三、碳酸鹽巖綜合相模式第35頁，共74頁。35第二節(jié) 碳酸鹽巖沉積相模式三、碳酸鹽巖綜合相模式Wilson,19751、沉積相帶的劃分3個相區(qū)、9個相帶和24個微相1）寬相區(qū)：潮坪陸棚相區(qū)，3個相2）窄相區(qū)：臺地相區(qū)，3個相3）寬相區(qū)：盆地斜坡相區(qū)，3個相第36頁，共74頁。36第37頁，共74頁。372、相帶沉積特征1）盆地相位于浪底（或波基面）和氧化界面以下，水深超過幾十米至幾百米，為靜水還原環(huán)境。主要為深海沉積物和濁積巖沉積第38頁，共74頁。382、相帶沉積特

10、征2）廣海陸棚相水深幾十米至米，風(fēng)暴浪基面以下；富含生物化石的泥灰?guī)r和石灰?guī)r；多見生物擾動構(gòu)造 第39頁，共74頁。392、相帶沉積特征3) 碳酸鹽臺地斜坡腳相 風(fēng)暴浪底附近，由遠(yuǎn)洋浮游生物及來自相鄰的碳酸鹽臺地的細(xì)碎屑組成;少量粘土質(zhì)及硅質(zhì)夾層，塊狀層理 第40頁，共74頁。402、相帶沉積特征4） 臺地前緣斜坡相 晴天浪底附近，為深水陸棚和淺水碳酸鹽臺地的過渡沉積；主要由各種碎屑組成（灰沙）；廣海生物發(fā)育第41頁，共74頁。412、相帶沉積特征5）臺地邊緣生物礁相晴天浪底之上 灰泥丘或生物碎屑丘；圓丘礁臺或斜坡，格架建筑的環(huán)礁。 第42頁，共74頁。42現(xiàn)代生物礁.碳酸鹽灘第43頁，共74

11、頁。43現(xiàn)代碳酸鹽灘第44頁，共74頁。44Wilson模式相帶實(shí)例（礁、灘）山東徐莊組鮞?；?guī)r貴州香樹園組珊瑚礁灰?guī)r第45頁，共74頁。45環(huán) 礁 的 發(fā)育演化 岸礁與陸地或島嶼相連的礁 堡礁延伸方向與海岸平行 環(huán)礁遠(yuǎn)離海岸呈環(huán)形 第46頁，共74頁。462、相帶沉積特征6) 碳酸鹽臺地邊緣淺灘相 晴天浪底之上顆粒碳酸鹽巖主要呈砂洲、海灘、扇形；顆粒已受波浪、潮汐水流或沿岸海流的簸選，比較潔凈 第47頁，共74頁。47山東張夏組鮞粒灰?guī)r山東徐莊組鮞?；?guī)r含海綠石鮞粒灰?guī)r第48頁，共74頁。482、相帶沉積特征7） 開闊臺地相 晴天浪底之下環(huán)境水較淺，由數(shù)米到數(shù)十米；鹽度正常生物發(fā)育；灰泥質(zhì)顆

12、粒碳酸鹽巖及生物礁 第49頁，共74頁。492、相帶沉積特征8） 局限臺地相晴天浪底附近 瀉湖，環(huán)境水較淺，由數(shù)米到數(shù)十米；鹽度不正常，生物變化大；灰泥質(zhì)顆粒巖、泥巖及白云巖第50頁，共74頁。502、相帶沉積特征9） 臺地蒸發(fā)巖相 潮上帶，鹽沼，石膏和白云巖第51頁，共74頁。51塔北Cm-O碳酸鹽巖臺地層序-體系域類型與空間分布Wilson模式9個相帶實(shí)例第52頁，共74頁。52第三節(jié) 古地理圖件編制一、古地理研究的指導(dǎo)思想1、構(gòu)造古地理2、生物古地理3、巖相古地理第53頁，共74頁。53沉積盆地: 地球表面三度空間內(nèi)，容納沉積物堆積的場所。沉積盆地分析: 運(yùn)用多學(xué)科（沉積學(xué)、地層學(xué)、構(gòu)造

13、地質(zhì)學(xué)）知識，采用多種方法（鉆孔、露頭觀察、地球物理）對沉積盆地的形成、沉積充填、古地理演化和地球動力學(xué)進(jìn)行綜合研究的過程。古地理學(xué)：研究地史中地球表面的自然地理（ 海陸分布、海平面變化、沉積介質(zhì)性質(zhì)、地形地貌、氣候條件、生物分布等）特征及其發(fā)展歷史的學(xué)科。古地理分析：通過沉積學(xué)、古生態(tài)、古構(gòu)造、地球化學(xué)等方法，再造地質(zhì)歷史時期中的自然地理景觀的過程，也就是再造沉積區(qū)和侵蝕區(qū)的古景觀的過程。 第54頁，共74頁。54古地理研究包括:（1）沉積（巖相）古地理：反映海陸分布、各種古環(huán)境及沉積產(chǎn)物；（2）生物古地理：通過生物相、生物分區(qū)研究，確定古代環(huán)境（海陸，水深）的分布及其對古板塊構(gòu)造的指示意義

14、。（3）構(gòu)造古地理：著眼于構(gòu)造地貌標(biāo)志，表示各種沉積類型、組合的分布，表示構(gòu)造地貌單元，如大陸邊緣、島弧、邊緣海、裂陷槽等。第55頁，共74頁。55剝蝕區(qū)沉積區(qū)古地理分析的內(nèi)容包括：確定侵蝕區(qū)位置、盆地邊界、古地貌、母巖性質(zhì)、介質(zhì)類型、水動力條件、化學(xué)性質(zhì)、古氣候等。 古地理分析不僅可以確定當(dāng)時的自然地理景觀，還可查明沉積礦產(chǎn)生成與分布規(guī)律，闡明沉積作用與大地構(gòu)造之間的關(guān)系，進(jìn)一步了解地殼運(yùn)動與地質(zhì)發(fā)展史，作出礦產(chǎn)的預(yù)測。第56頁，共74頁。56二、常用的沉積古地理研究與編圖方法 一）編圖工作的設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備 二）野外工作 三）室內(nèi)工作 四）綜合圖件的編圖一）編圖工作的設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備吸收前人成果，開展

15、必要的野外工作。在工作方法上強(qiáng)調(diào)宏觀與微觀結(jié)合、野外與室內(nèi)結(jié)合；在工作步驟上，一般包括設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、野外工作、室內(nèi)分析鑒定和編圖工作。這些不同的工作階段之間，常常是有機(jī)聯(lián)系、相互穿插的。在設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段，要做好以下幾方面的工作： 1. 全面收集資料； 2. 統(tǒng)一地層劃分對比方案，確定編圖單元；第57頁，共74頁。571、 全面收集資料 古地理研究需要收集各方面資料并對其進(jìn)行綜合分析，主要包括以下三方面資料： (1) 地表地質(zhì)資料， 收集前人的地質(zhì)圖、剖面圖及構(gòu)造、地層、沉積等方面的成果，注意收集盆緣資料和區(qū)域資料。野外工作應(yīng)注意搜集構(gòu)造、地層、沉積方面的資料，并對關(guān)鍵層位進(jìn)行區(qū)域追索。 (2) 地下

16、地質(zhì)與地球物理資料， 包括地震、鉆井巖心、測井資料及地震相、測井相資料。 (3) 室內(nèi)分析資料， 如地化分析資料、巖石空隙度、鏡煤反射率（R0）。2. 統(tǒng)一地層劃分對比方案，確定編圖單元第58頁，共74頁。583、編圖單位的選擇 A編圖單位內(nèi)不能有不整合存在。 B既要選擇大的層段作為編圖單位，又要選擇相當(dāng)于中旋回或者主要層段作為編圖單位。 C要有足夠的數(shù)據(jù)點(diǎn)。 D選擇編圖單位時應(yīng)考慮到有一個或者上、下兩個標(biāo)準(zhǔn)層作為編圖單位的界限。二）野外工作是沉積古地理研究的基礎(chǔ)。主要通過測制沉積相剖面，系統(tǒng)研究巖石成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、古生物組合和生態(tài)特點(diǎn)、遺跡化石、古流向等各種能夠判別沉積環(huán)境的成因標(biāo)志，進(jìn)而

17、劃分巖石的成因單元。采集必要的樣品供室內(nèi)分析研究，為正確的劃分沉積相類型，建立區(qū)域沉積相模式和綜合編圖工作奠定基礎(chǔ)。第59頁，共74頁。59（一）沉積相剖面的測制1. 野外踏勘2. 剖面的類型、布署原則和精度要求3. 剖面測制程序和樣品采集（二）沉積相野外研究 野外定相問題十分重要，室內(nèi)工作只是野外工作的補(bǔ)充、修正和深化。 沉積相類型的確定。 野外準(zhǔn)確定相要求熟練掌握不同沉積相類型的主要特征，不同環(huán)境的沉積模式，善于發(fā)現(xiàn)和識別各種相標(biāo)志；要求在野外根據(jù)不同的剖面特點(diǎn)，抓住要點(diǎn)，仔細(xì)觀察，根據(jù)所有的標(biāo)志和剖面結(jié)構(gòu)及相序變化特點(diǎn)，綜合分析，然后作出判斷。第60頁，共74頁。60三）室內(nèi)工作 包括樣

18、品的分析和整理、圖件以及報告的編寫。內(nèi)容包括巖石薄片的鑒定及其結(jié)果的分析和統(tǒng)計(jì)、碎屑巖粒度分析、巖石薄片中生物碎屑、種屬和生態(tài)特征的鑒定和統(tǒng)計(jì)分析、部分沉積成巖礦物的定性定量研究、各項(xiàng)測試數(shù)據(jù)（包括光譜、化學(xué)分析、同位素分析）的綜合整理與解釋等。第61頁，共74頁。611. 實(shí)際材料圖2. 沉積相柱狀剖面圖3. 地層厚度等值線圖4. 巖性圖5. 復(fù)合組分圖1. 實(shí)際材料圖 常用簡化后的地質(zhì)圖為底圖。圖面主要內(nèi)容包括：(1)研究層位的露頭分布情況。(2)注明編圖使用的露頭剖面和鉆井剖面的位置。(3)所有剖面點(diǎn)統(tǒng)一編號，以便查閱。2. 沉積相柱狀剖面圖：是根據(jù)野外和室內(nèi)的成果，綜合分析后編制而成。

19、既是描述性的，也是解釋性的。包括地層單位系統(tǒng)、實(shí)際材料（層號、厚度、樣品等）、相標(biāo)志（巖性、成分、顏色、層理、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、生物類型、生態(tài)特征、成巖后生變化等）和沉積相類型四個方面。四）古地理圖件的編制第62頁，共74頁。623. 地層厚度等值線圖研究地層厚度變化可了解其延展情況和幾何形態(tài)，并作為劃分沉積相的參考。作圖方法是在地理底圖上，首先按實(shí)際材料投點(diǎn)編號，標(biāo)明厚度，然后用內(nèi)插法勾繪厚度等值線或采用趨勢分析。編圖應(yīng)注意：(1) 剖面點(diǎn)的均勻性和厚度的可靠性。(2) 聯(lián)圖時應(yīng)結(jié)合巖性變化特點(diǎn)，對厚度變化進(jìn)行分析，初步掌握其定向趨勢，然后再行聯(lián)圖。(3) 特別注意地層尖滅點(diǎn)性質(zhì)的分析，它直接影響到

20、古地理面貌的解釋。(4) 注意同沉積構(gòu)造的研究，特別是同沉積斷裂活動的影響。第63頁，共74頁。63 4. 巖性圖表示巖性組合特點(diǎn)及其空間變化，是劃分沉積相的重要依據(jù)。分為：單組分圖和復(fù)組分圖。單組分圖的編制通?？刹捎靡韵氯N等值線圖：(1) 厚度法：以某種組分巖石在剖面中的實(shí)際總厚度編制厚度等值線圖。(2) 巖石百分率法：用某種組分在剖面中所占的厚度百分比編制等值線圖，以表示它們在區(qū)域上的變化。(3) 巖石比率法：用某幾類主要巖石在剖面中的相對比率編制等值線圖，以表示它們在空間上的變化關(guān)系和特點(diǎn)。第64頁，共74頁。645. 復(fù)合組分圖 (1)沉積類型圖 (2)巖組三角圖 (3)巖比三角圖和百分率三角圖第65頁，共74頁。65沉積古地理圖圖面上所表示的主要內(nèi)容