碳酸盐岩层序地层学极力推荐.pptx

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1、会计学1碳酸盐岩层序地层学极力推荐碳酸盐岩层序地层学极力推荐第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学 浅海碳酸盐岩沉积以相对厚的加积和前积沉积形式出现在浅海碳酸盐岩沉积以相对厚的加积和前积沉积形式出现在温暖的热带区，它可以环绕在盆地周缘或成为盆内的孤立台地温暖的热带区，它可以环绕在盆地周缘或成为盆内的孤立台地(Wilson，1975)。盆地边缘沉积可以以宽阔的区域性台地或缓。盆地边缘沉积可以以宽阔的区域性台地或缓坡样式出现，或者以相对高角度坡样式出现，或者以相对高角度(5)的前积滩沉积样式出现。的前积滩沉积样式出现。这些特征，通常在地震剖面上能够识别出来，在碳酸盐岩台地这些特征，通常

2、在地震剖面上能够识别出来，在碳酸盐岩台地沉积厚度用地震方法可以分辨的地方，利用地震剖面就可预测沉积厚度用地震方法可以分辨的地方，利用地震剖面就可预测沉积相。在台地沉积较薄和接近于地震分辨的地方，测井、岩沉积相。在台地沉积较薄和接近于地震分辨的地方，测井、岩心解释结合地震解释和地震相，也可以进行沉积相预测。心解释结合地震解释和地震相，也可以进行沉积相预测。碳酸盐岩相和层序解释的步骤包括：碳酸盐岩相和层序解释的步骤包括：弄清碳酸盐岩沉积的区域盆地背景与时代关系；弄清碳酸盐岩沉积的区域盆地背景与时代关系；划分层序和通过编制沉积体外部几何形态图划分层序和通过编制沉积体外部几何形态图(运用运用地震测线网

3、进行地震层序分析地震测线网进行地震层序分析),圈定相的分布范围；圈定相的分布范围；圈定层序内的岩相，根据反射结构、振幅和连续圈定层序内的岩相，根据反射结构、振幅和连续性性(地震相地震相)，结合测井资料和岩心描述，预测岩相分，结合测井资料和岩心描述，预测岩相分布。布。第1页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学 一一、层层序序地地层层学学基基本本理理论论 在碳酸盐岩中，在碳酸盐岩中，4个主要变量控制着地层分布模式的变个主要变量控制着地层分布模式的变化和岩相分布，它们是：化和岩相分布，它们是：构造沉降，它产生了沉积物的构造沉降，它产生了沉积物的沉积空间；沉积空间；全球海平面升

4、降变化，它是控制地层分布模全球海平面升降变化，它是控制地层分布模式和岩相分布的主要控制因素式和岩相分布的主要控制因素(Vail and Todd，1981)；沉积物的多少，它控制古水深；沉积物的多少，它控制古水深；气候，它是控制沉积物气候，它是控制沉积物类型的主要因素，其中降雨量和温度对碳酸盐岩、蒸发岩类型的主要因素，其中降雨量和温度对碳酸盐岩、蒸发岩的分布、对于硅质碎屑沉积的类型和数量是相当重要的。的分布、对于硅质碎屑沉积的类型和数量是相当重要的。全球海平面升降变化与构造沉降的结合产生了海平面全球海平面升降变化与构造沉降的结合产生了海平面的相对变化。由于构造沉降相对于海平面的变化要缓慢得的相

5、对变化。由于构造沉降相对于海平面的变化要缓慢得多，因而用线性关系曲线表示。海平面的相对变化形成沉多，因而用线性关系曲线表示。海平面的相对变化形成沉积物的可容纳空间。沉积的厚度主要受构造沉降作用控制，积物的可容纳空间。沉积的厚度主要受构造沉降作用控制，沉积地层的分布模式和岩相分布则受控于海平面相对变化沉积地层的分布模式和岩相分布则受控于海平面相对变化速率，这一点表现为相对海平面曲线斜率的变化，它主要速率，这一点表现为相对海平面曲线斜率的变化，它主要受全球海平面升降控制受全球海平面升降控制(图图4-1)。第2页/共56页第四章 碳酸盐岩层序地层学 层序由三部分或三个层序由三部分或三个体系域组成。这

6、里的体系体系域组成。这里的体系域是根据界面类型、地层域是根据界面类型、地层的几何形态和在层序内的的几何形态和在层序内的位置定义的。体系域被解位置定义的。体系域被解释为海平面相对变化曲线释为海平面相对变化曲线中某一特定时间段内沉积中某一特定时间段内沉积的。一个层序被解释为在的。一个层序被解释为在一个海平面变化周期从开一个海平面变化周期从开始到结束间的沉积。该周始到结束间的沉积。该周期位于海平面曲线相邻下期位于海平面曲线相邻下降翼拐点之间。降翼拐点之间。在硅质碎屑岩层序中在硅质碎屑岩层序中识别出两类不同的层序，识别出两类不同的层序，即即I型层序和型层序和型层序。型层序。同样，这两类层序在碳酸同样，

7、这两类层序在碳酸盐岩层序中也能识别。盐岩层序中也能识别。一、层序地层学基本理论一、层序地层学基本理论 第3页/共56页第四章 碳酸盐岩层序地层学一、层序地层学基本理论一、层序地层学基本理论 I型层序的底部是型层序的底部是I型层序边型层序边界，它以台地出露和侵蚀，界，它以台地出露和侵蚀，以及伴生的陆坡前缘海底侵以及伴生的陆坡前缘海底侵蚀，上覆地层的上超和海岸蚀，上覆地层的上超和海岸上超的下移为特征。上超的下移为特征。海岸上超向盆地方向迁移，海岸上超向盆地方向迁移，使得潮缘区岩层常常直接突使得潮缘区岩层常常直接突然地覆盖在深水相的潮下带然地覆盖在深水相的潮下带之上。由于碳酸盐台地在多之上。由于碳酸

8、盐台地在多数地区趋向于增生到海平面，数地区趋向于增生到海平面，这对于我们确定台地或滩边这对于我们确定台地或滩边缘的碳酸盐岩层序边界是极缘的碳酸盐岩层序边界是极其有用的。因此，其有用的。因此，I型层序型层序边界的成因可解释为海平面边界的成因可解释为海平面下降速率超过酸盐岩台地或下降速率超过酸盐岩台地或滩边缘处的盆地沉降速度时滩边缘处的盆地沉降速度时形成的，在该位置上产生了形成的，在该位置上产生了海平面的相对下降。海平面的相对下降。第4页/共56页第四章 碳酸盐岩层序地层学II型层序边界以台内潮型层序边界以台内潮缘区和台地浅滩缘区和台地浅滩(shoal)区出露地表为标志。区出露地表为标志。海海岸上

9、超的向下迁移出现岸上超的向下迁移出现在下伏潮缘区的向海方在下伏潮缘区的向海方向。如果台地向上增生向。如果台地向上增生到海平面处，那么这种到海平面处，那么这种向下迁移就可能出现在向下迁移就可能出现在先前的台地或滩边缘某先前的台地或滩边缘某一位置处。潮缘成因的一位置处。潮缘成因的上覆地层的上超出现在上覆地层的上超出现在没有增生在海平面的台没有增生在海平面的台地内低洼处和台地或滩地内低洼处和台地或滩的边缘处。关于的边缘处。关于型层型层序边界的成因，解释为序边界的成因，解释为海平面下降速率小于或海平面下降速率小于或等于台地或滩边缘区的等于台地或滩边缘区的沉降速率造成的。沉降速率造成的。一、层序地层学基

10、本理论一、层序地层学基本理论 第5页/共56页第四章 碳酸盐岩层序地层学图图4-1中表示出海平面相中表示出海平面相对变化与体系域之间在对变化与体系域之间在时间和深度上的相互关时间和深度上的相互关系，每种体系域都可根系，每种体系域都可根据露头、测井和地震资据露头、测井和地震资料中可以观察的标志识料中可以观察的标志识别出来。体系域有别出来。体系域有4种类种类型，即低水位体系域、型，即低水位体系域、陆架边缘体系域、海进陆架边缘体系域、海进体系域和高水位体系域。体系域和高水位体系域。低水位体系域沉积于先低水位体系域沉积于先前台地和滩边缘的向盆前台地和滩边缘的向盆地方向，并盖在地方向，并盖在I型层序型层

11、序边界上。边界上。低水位体系域低水位体系域除了充填在陆架上的下除了充填在陆架上的下切河谷内之外，总是在切河谷内之外，总是在先前的台地或滩边缘处先前的台地或滩边缘处或它的附近向外叠覆出或它的附近向外叠覆出去去。一、层序地层学基本理论一、层序地层学基本理论 第6页/共56页第四章 碳酸盐岩层序地层学 海进体系域由一套后退海进体系域由一套后退的或退积的地层组成。它们的或退积的地层组成。它们朝陆架方向增厚，直至因底朝陆架方向增厚，直至因底面上超而减薄为止。通常由面上超而减薄为止。通常由于沉积物补给不足，致使向于沉积物补给不足，致使向上的沉积单元逐渐变薄。因上的沉积单元逐渐变薄。因此，海进体系域向盆地方

12、向此，海进体系域向盆地方向和向上变薄，在其顶部形成和向上变薄，在其顶部形成一个密集段。密集段由极缓一个密集段。密集段由极缓慢沉积的薄层半深海到深海慢沉积的薄层半深海到深海相沉积物组成。位于海进体相沉积物组成。位于海进体系域底部的界面是海侵面或系域底部的界面是海侵面或首次海泛面，该面之下是低首次海泛面，该面之下是低水位体系域或陆架边缘体系水位体系域或陆架边缘体系域。在低水位体系域向陆方域。在低水位体系域向陆方向尖灭的地方，海进体系域向尖灭的地方，海进体系域底界面与层序边界不整合面底界面与层序边界不整合面重合。重合。一、层序地层学基本理论一、层序地层学基本理论 第7页/共56页第四章 碳酸盐岩层序

13、地层学 高水位体系域是一个高水位体系域是一个层序的终结，它覆盖在海层序的终结，它覆盖在海进体系域之上，呈进体系域之上，呈“S”型到斜交型的沉积单元。型到斜交型的沉积单元。其底面是与密集段伴生的其底面是与密集段伴生的下超面，称为最大海泛面，下超面，称为最大海泛面，在内陆架上变为整合面。在内陆架上变为整合面。高水体系域上部是高水体系域上部是I型或型或型层序边界。型层序边界。陆架边缘体系域是上陆架边缘体系域是上覆在覆在II型层序边界之上和型层序边界之上和叠覆在先前台地和滩边缘叠覆在先前台地和滩边缘之上向陆地方向的一个前之上向陆地方向的一个前积和加积楔沉积体的下部积和加积楔沉积体的下部边界是一个整一的

14、层序界边界是一个整一的层序界面，上部边界为海侵面，面，上部边界为海侵面，在它尖灭处的向陆地方向在它尖灭处的向陆地方向存在不整合面存在不整合面(图图4-1)。一、层序地层学基本理论一、层序地层学基本理论 第8页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学二二、沉沉积积剖剖面面和和相相带带l.沉积背景沉积背景 根据盆地位置根据盆地位置(如环如环盆边缘、盆内的独立部盆边缘、盆内的独立部分分)，以及地层剖面的坡，以及地层剖面的坡度，可以将碳酸盐岩台度，可以将碳酸盐岩台地和地和(或或)浅滩边缘剖面浅滩边缘剖面分为分为3类：类：附生于盆地附生于盆地边缘的边缘的区域性台地和区域性台地和(或或

15、)坡地坡地，其沉积坡度小于，其沉积坡度小于5；环绕盆地边缘的环绕盆地边缘的区域性进积滩和区域性进积滩和(或或)台台地地，有，有535的前缘斜的前缘斜坡；坡；滨外或孤立台地滨外或孤立台地。这这3类剖面都可以在地震类剖面都可以在地震剖面上识别，而且它们剖面上识别，而且它们的内部地震相特征可以的内部地震相特征可以帮助预测发育史及所包帮助预测发育史及所包括的地质岩相。括的地质岩相。第9页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学二二、沉沉积积剖剖面面和和相相带带(1)区域性台地和区域性台地和(或或)坡地坡地 区域性坡地的厚度变区域性坡地的厚度变化很大，从几米到几百米，化很大，从几米到

16、几百米，其发育型式既有其发育型式既有加积性的，加积性的，又有进积性的又有进积性的。碳酸盐坡地。碳酸盐坡地从隆起区开始，以平缓的古从隆起区开始，以平缓的古区域坡度向下延伸。不存在区域坡度向下延伸。不存在明显的坡度转折，相型也常明显的坡度转折，相型也常常是不规则的宽带。在地震常是不规则的宽带。在地震资料中，坡地可能表现为低资料中，坡地可能表现为低角度的角度的S型或叠瓦状进积。型或叠瓦状进积。碳酸盐台地的发育具有基本碳酸盐台地的发育具有基本平坦的顶面，有时具有突变平坦的顶面，有时具有突变的边缘。台地的进积显示很的边缘。台地的进积显示很差，因而在地震显示很薄处，差，因而在地震显示很薄处，识别台地和识别

17、台地和(或或)坡地的边缘坡地的边缘很困难。因此在层序格架中很困难。因此在层序格架中结合现有的测井和岩心资料，结合现有的测井和岩心资料，就显得特别重要。就显得特别重要。第10页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学二二、沉沉积积剖剖面面和和相相带带(2)区域性进积滩和区域性进积滩和(或或)台地台地 以进积型式为特征，其前缘以进积型式为特征，其前缘斜坡坡度为斜坡坡度为535以上以上。浅滩厚。浅滩厚度从几米到数百米，进积作用可度从几米到数百米，进积作用可达数公里。这些浅滩表现为达数公里。这些浅滩表现为S形、形、S斜交形和斜交形进积型式。斜交形和斜交形进积型式。层序内常见的演化是

18、坡地或低角层序内常见的演化是坡地或低角度度S形进积向斜交形进积的变化，形进积向斜交形进积的变化，这很可能是由高水位期末海平面这很可能是由高水位期末海平面下降引起的。下降引起的。(3)滨外孤立台地滨外孤立台地 这种台地这种台地以规模和厚度均很以规模和厚度均很大的复杂岩隆出现大的复杂岩隆出现，分布在离位，分布在离位于盆地边缘的区域性坡地或台地于盆地边缘的区域性坡地或台地相当远的近海。裂谷盆地内的地相当远的近海。裂谷盆地内的地垒断块常常引起孤立台地的发育，垒断块常常引起孤立台地的发育，他们可以成为碳酸盐的沉积场所，他们可以成为碳酸盐的沉积场所，而深水泥质沉积物则局限分布于而深水泥质沉积物则局限分布于

19、地堑中。这种台地通常具有陡峭地堑中。这种台地通常具有陡峭的边缘，而且有一侧可能朝向开的边缘，而且有一侧可能朝向开阔海。阔海。第11页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学二二、沉沉积积剖剖面面和和相相带带2相带相带 上述各类碳酸盐剖上述各类碳酸盐剖面都有一套特征性的相。面都有一套特征性的相。由于多数碳酸盐沉积物由于多数碳酸盐沉积物是在盆地内产生的，而是在盆地内产生的，而且基本上属于有机成因，且基本上属于有机成因，因此相的分布对水深、因此相的分布对水深、化学性质以及水的流通化学性质以及水的流通性特别敏感。图示有代性特别敏感。图示有代表性的碳酸盐剖面表性的碳酸盐剖面(从从陆架

20、到盆地陆架到盆地)，同时也，同时也标出了典型相带。这些标出了典型相带。这些相带的宽度和均一性都相带的宽度和均一性都是变化的。如果陆架很是变化的。如果陆架很窄，且陆架边缘很陡，窄，且陆架边缘很陡，那么相带也较窄且更有那么相带也较窄且更有规律。如果台地和规律。如果台地和(或或)浅滩边缘很缓且陆架区浅滩边缘很缓且陆架区很宽，相带也就较宽，很宽，相带也就较宽，但比较凌乱。从近岸区但比较凌乱。从近岸区到盆地，到盆地，可识别出的相带：可识别出的相带：潮上潮间坪相潮上潮间坪相、浅海陆浅海陆架相架相、台地或浅滩边缘相、台地或浅滩边缘相、前缘斜坡相前缘斜坡相和和盆地相盆地相。第12页/共56页第四章第四章 碳酸

21、盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学二二、沉沉积积剖剖面面和和相相带带(1)潮上潮上潮间坪相潮间坪相 潮间潮间坪相通常表坪相通常表现为小规模现为小规模的向上变浅的向上变浅的潮下潮的潮下潮上旋回或准上旋回或准层序。层序。第13页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学二二、沉沉积积剖剖面面和和相相带带 (1)潮上潮间坪相潮上潮间坪相 潮间坪相通常表现为小规模的向上变浅的潮下潮上旋潮间坪相通常表现为小规模的向上变浅的潮下潮上旋回或准层序。据回或准层序。据Van Wagoner等定义，准层序的厚度为几米等定义，准层序的厚度为几米到到30以上，持续时间为以上，持续时间为0到到1Ma。他

22、们是可识别的最小的他旋。他们是可识别的最小的他旋回或自旋回沉积序列。许多研究者已描述过现代和古代的潮回或自旋回沉积序列。许多研究者已描述过现代和古代的潮坪沉积。坪沉积。潮积物有潮积物有3种基本的沉积环境，种基本的沉积环境，即潮上、潮间和潮下即潮上、潮间和潮下。潮潮上环境出现与正常或平均高潮面之上，上环境出现与正常或平均高潮面之上，多数时间出露于大气多数时间出露于大气条件下，条件下，潮上亚相的特征是泥裂、风暴成因的泥或砂；潮间潮上亚相的特征是泥裂、风暴成因的泥或砂；潮间环境出现在正常高潮面和低潮面之间环境出现在正常高潮面和低潮面之间，潮间通常富含泥质并，潮间通常富含泥质并含有潮道复合体。潮道普遍

23、含有内碎屑和岩屑的底部滞留沉含有潮道复合体。潮道普遍含有内碎屑和岩屑的底部滞留沉积，上面覆盖着具虫孔的骨屑泥粒灰岩。积，上面覆盖着具虫孔的骨屑泥粒灰岩。相邻的潮下亚相常相邻的潮下亚相常有球粒碳酸盐的粒状灰岩和粒泥灰岩组成，缺乏原生沉积构有球粒碳酸盐的粒状灰岩和粒泥灰岩组成，缺乏原生沉积构造造。在蒸发的气候条件下，潮间和潮上亚相内可出现结核状。在蒸发的气候条件下，潮间和潮上亚相内可出现结核状和星状移位石膏。和星状移位石膏。第14页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学二二、沉沉积积剖剖面面和和相相带带(2)浅海浅海陆架相陆架相 该相该相带通常由带通常由从潮下的从潮下的骨屑泥

24、状骨屑泥状灰岩灰岩和粒和粒泥灰岩到泥灰岩到似球粒或似球粒或骨屑的泥骨屑的泥粒灰岩和粒灰岩和粒状粒状灰岩灰岩变浅的准变浅的准层序组成层序组成。第15页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学二二、沉沉积积剖剖面面和和相相带带 (2)浅海陆架相浅海陆架相 该相带通常由各种类型的该相带通常由各种类型的灰岩构成向上变浅的准层序灰岩构成向上变浅的准层序。在正常的海水条件，动植物群就会很丰富，包括珊瑚、软在正常的海水条件，动植物群就会很丰富，包括珊瑚、软体、腕足、海绵、节肢、棘皮、有孔虫和藻类。生物扰动体、腕足、海绵、节肢、棘皮、有孔虫和藻类。生物扰动作用很常见。这种环境分布在潮坪的向

25、海一侧，水深一般作用很常见。这种环境分布在潮坪的向海一侧，水深一般不大，最多不大，最多1020m。陆架或台地内部相和潮汐相的地震显示一般都是陆架或台地内部相和潮汐相的地震显示一般都是席状席状或楔形单元或楔形单元，具，具平行反射且底部表现为上超平行反射且底部表现为上超。在以。在以碳酸盐碳酸盐为主为主的相域中反射的的相域中反射的连续性差，振幅低连续性差，振幅低；在；在碎屑或蒸发盐碎屑或蒸发盐和和(或或)碳酸盐的混合背景中，则碳酸盐的混合背景中，则连续性好，振幅高连续性好，振幅高。陆架。陆架可以含有局部的碳酸盐岩隆，具有丘状地震形态。这种丘可以含有局部的碳酸盐岩隆，具有丘状地震形态。这种丘形反射在底

26、部有下超，在顶部为平行或削截。上覆层位表形反射在底部有下超，在顶部为平行或削截。上覆层位表现为披盖或上超。在块状层状岩隆或礁岩隆中，反射的现为披盖或上超。在块状层状岩隆或礁岩隆中，反射的振幅低、连续性差，而在成层性很好的碳酸盐沙滩沉积体振幅低、连续性差，而在成层性很好的碳酸盐沙滩沉积体内，反射的振幅高、连续性好。内，反射的振幅高、连续性好。第16页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学二二、沉沉积积剖剖面面和和相相带带(3)台地或台地或浅滩边缘浅滩边缘相相 在特有在特有的生物类型的生物类型和水体条件和水体条件下，此相带下，此相带构成了一个构成了一个岩相复合体，岩相复合体，

27、可以包括变可以包括变浅的骨屑或浅的骨屑或非骨屑的非骨屑的粒粒状灰岩状灰岩、泥泥粒灰岩粒灰岩以及以及生物和生物和(或或)胶胶结物粘结灰结物粘结灰岩岩礁。礁。第17页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学二二、沉沉积积剖剖面面和和相相带带 (3)台地或浅滩边缘相台地或浅滩边缘相 在特有的生物类型和水体条件下，此相带构成了一个在特有的生物类型和水体条件下，此相带构成了一个岩相复合体，可以包括变浅的骨屑或非骨屑的岩相复合体，可以包括变浅的骨屑或非骨屑的粒状灰岩粒状灰岩、泥粒灰岩泥粒灰岩以及生物和以及生物和(或或)胶结物粘结灰岩礁。浅滩边缘准胶结物粘结灰岩礁。浅滩边缘准层序上覆有广

28、泛可对比的出露面。在许多情况下，由于沉层序上覆有广泛可对比的出露面。在许多情况下，由于沉积于活跃的高能波浪海流状态的碳酸盐砂体存在垂向叠积于活跃的高能波浪海流状态的碳酸盐砂体存在垂向叠覆，所以单一准层序可能难于区分。这种浅滩边缘相通常覆，所以单一准层序可能难于区分。这种浅滩边缘相通常含有小到中等规模的花彩弧状交错层理和海底硬底。生物含有小到中等规模的花彩弧状交错层理和海底硬底。生物礁含有块状和斑块状的生物和礁含有块状和斑块状的生物和(或或)胶结物粘结灰岩。间隙胶结物粘结灰岩。间隙中充填着灰泥岩或骨屑粒状灰岩与泥粒泥岩。中充填着灰泥岩或骨屑粒状灰岩与泥粒泥岩。此相带的沉此相带的沉积水深为海平面至

29、积水深为海平面至50m，在适当部位可以构成小型潮小岛，在适当部位可以构成小型潮小岛，其宽度达数公里其宽度达数公里。这种台地或浅滩边缘的这种台地或浅滩边缘的地震相显示地震相显示可呈可呈丘形丘形，具有不，具有不同程度的坡折。台地和（或）同程度的坡折。台地和（或）浅滩边缘相将向陆架为浅滩边缘相将向陆架为浅海浅海陆架相陆架相，向盆地过渡为，向盆地过渡为前缘斜坡相前缘斜坡相。第18页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学二二、沉沉积积剖剖面面和和相相带带(4)前缘斜坡相前缘斜坡相 此相带分布在台此相带分布在台地和地和(或或)浅滩坡折处浅滩坡折处向海延伸的斜坡上，向海延伸的斜坡上，此

30、斜坡是坡地或进积此斜坡是坡地或进积滩的向海构筑部分。滩的向海构筑部分。这里的沉积坡度可达这里的沉积坡度可达35或更陡，水深可或更陡，水深可达数百米或超过达数百米或超过1000m。岩相为成层。岩相为成层的灰泥岩，含有由碳的灰泥岩，含有由碳酸盐岩屑或生物碎屑酸盐岩屑或生物碎屑灰质砂组成的大型滑灰质砂组成的大型滑塌构造和透镜状或楔塌构造和透镜状或楔形层段，均属于从邻形层段，均属于从邻近的浅滩或坡地倾泻近的浅滩或坡地倾泻下来的碎屑沉积。下来的碎屑沉积。第19页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学二二、沉沉积积剖剖面面和和相相带带 (4)前缘斜坡相前缘斜坡相 在该相带中，准层序发

31、育不明显，它可以表现为碳酸在该相带中，准层序发育不明显，它可以表现为碳酸盐岩盐岩(海进海进)页岩页岩(海退海退)的层耦或上覆有海底硬底的灰泥的层耦或上覆有海底硬底的灰泥异地砂屑层耦。下坡岩隆也可以出现，其成分在富含异地砂屑层耦。下坡岩隆也可以出现，其成分在富含颗粒到富含灰泥之间变动。二叠盆地的斯特朗颗粒到富含灰泥之间变动。二叠盆地的斯特朗(Strawn)岩隆是前者的例子，而密执安州的志留系塔礁和新墨西岩隆是前者的例子，而密执安州的志留系塔礁和新墨西哥州的密西西比系沃尔索哥州的密西西比系沃尔索(Waulsortian)丘则是后者的实丘则是后者的实例。例。前缘斜坡相的地震特征是下超反射前缘斜坡相的

32、地震特征是下超反射，其角度有低，其角度有低(12)之分。之分。前缘斜坡反射由指状前缘斜坡反射由指状交错的前缘斜坡碎屑和泥质碳酸盐岩构成交错的前缘斜坡碎屑和泥质碳酸盐岩构成。由于这两种。由于这两种岩相的阻抗不同，所以这种反射具有不同的振幅与连续岩相的阻抗不同，所以这种反射具有不同的振幅与连续性。性。第20页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学二二、沉沉积积剖剖面面和和相相带带(5)盆地底部盆地底部相相 此相的成分此相的成分视水体流通程度视水体流通程度和水深的不同而和水深的不同而有变化。深达有变化。深达100m的盆地环的盆地环境只要有良好的境只要有良好的水流循环，就会水流循

33、环，就会含有氧气并具备含有氧气并具备正常海水盐度，正常海水盐度，这时常见的特征这时常见的特征性成分是性成分是虫孔骨虫孔骨屑粒泥灰岩屑粒泥灰岩，夹，夹有一些泥粒灰岩。有一些泥粒灰岩。富含硅屑的层与富含硅屑的层与灰岩成互层分布。灰岩成互层分布。第21页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学二二、沉沉积积剖剖面面和和相相带带 (5)盆地底部相盆地底部相 生物群种属多样，在某些地方可能很丰富，包括生物群种属多样，在某些地方可能很丰富，包括腕足类、珊瑚、头足类和棘皮类动物。较深腕足类、珊瑚、头足类和棘皮类动物。较深(数百米数百米)或比较局限的盆地区域具有缺氧和静水环境特征，其或比较

34、局限的盆地区域具有缺氧和静水环境特征，其主要的岩相结构类型是暗色薄层状且通常为纹层状的主要的岩相结构类型是暗色薄层状且通常为纹层状的灰泥岩。燧石也很常见。生物群中含有海绵骨针，主灰泥岩。燧石也很常见。生物群中含有海绵骨针，主要是深海浮游动物，包括丁丁虫要是深海浮游动物，包括丁丁虫(Calpionellids)、颗石、颗石藻、放射虫和硅藻。如果盆地相当有限，就会出现盐藻、放射虫和硅藻。如果盆地相当有限，就会出现盐度分层，这时盆地的碳酸盐沉积物可以含有准同生石度分层，这时盆地的碳酸盐沉积物可以含有准同生石膏或硬石膏。膏或硬石膏。碳酸盐盆地环境在海平面高水位期常处于非补偿碳酸盐盆地环境在海平面高水位

35、期常处于非补偿状态。在斜坡的坡脚处，向盆地倾斜的前缘斜坡层位状态。在斜坡的坡脚处，向盆地倾斜的前缘斜坡层位明显变薄。在海平面低水位期沉积的局限盆地层位以明显变薄。在海平面低水位期沉积的局限盆地层位以超覆单元出现，可以由硅屑、蒸发盐和碳酸盐沉积物超覆单元出现，可以由硅屑、蒸发盐和碳酸盐沉积物组成。组成。第22页/共56页 三三、产产率率和和沉沉积积作作用用的的控控制制因因素素 一套碳酸盐岩沉积层序的沉积形态、岩相分布和早期一套碳酸盐岩沉积层序的沉积形态、岩相分布和早期成岩作用，主要受海平面相对变化、沉积背景成岩作用，主要受海平面相对变化、沉积背景(盆地结构盆地结构)和气候条件的控制。和气候条件的

36、控制。在台地和浅滩边缘与堆积速度有关，发育有两种具不在台地和浅滩边缘与堆积速度有关，发育有两种具不同微晶灰岩和海底胶结物含量的碳酸盐岩，可以称为并进同微晶灰岩和海底胶结物含量的碳酸盐岩，可以称为并进型和追补型碳酸盐岩体系。型和追补型碳酸盐岩体系。第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学并进型碳酸盐体系：并进型碳酸盐体系：这这种碳酸盐有较快的沉积速种碳酸盐有较快的沉积速率，并能赶上海平面的相率，并能赶上海平面的相对上升。并进型碳酸盐的对上升。并进型碳酸盐的特点是，在台地边缘的早特点是，在台地边缘的早期海底胶结物数量较少，期海底胶结物数量较少，且普遍以富颗粒贫灰泥的且普遍以富颗粒贫灰泥的

37、准层序占优势。在浅滩边准层序占优势。在浅滩边缘及台地内适当位置，并缘及台地内适当位置，并进型碳酸盐体系具有丘形进型碳酸盐体系具有丘形和斜交的形态。和斜交的形态。第23页/共56页 三三、产产率率和和沉沉积积作作用用的的控控制制因因素素 追补型碳酸盐体系：追补型碳酸盐体系：这种碳酸盐体系沉积这种碳酸盐体系沉积速度相对较慢，其根源可速度相对较慢，其根源可能是在高水位的大部分时能是在高水位的大部分时间保持着不利于碳酸盐快间保持着不利于碳酸盐快速产生的水体条件，即缺速产生的水体条件，即缺氧、缺少营养物质、高盐氧、缺少营养物质、高盐度或低水温。追补型碳酸度或低水温。追补型碳酸盐岩在台地边缘具有广泛盐岩在

38、台地边缘具有广泛的早期胶结特征，且可能的早期胶结特征，且可能含大量的富泥准层序。这含大量的富泥准层序。这种广泛的早期胶结，可能种广泛的早期胶结，可能是沉积作用期间存在较长是沉积作用期间存在较长时间的孔隙流体运移和胶时间的孔隙流体运移和胶结物沉淀的结果。在浅滩结物沉淀的结果。在浅滩或台地边缘，追补型碳酸或台地边缘，追补型碳酸盐体系表现为盐体系表现为S型沉积剖面。型沉积剖面。第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学第24页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学 三三、产产率率和和沉沉积积作作用用的的控控制制因因素素 1.海平面相对变海平面相对变化化 海平面的相对变海

39、平面的相对变化是碳酸盐产率和化是碳酸盐产率和台地或浅滩发育以台地或浅滩发育以及有关岩相分布的及有关岩相分布的首要控制因素。这首要控制因素。这一变化是构造变化一变化是构造变化速率速率(沉降或隆起沉降或隆起)与与海平面升降速率之海平面升降速率之和。由此造成的可和。由此造成的可容空间容空间(Accommodation)代代表了碳酸盐层序的表了碳酸盐层序的堆积潜力。堆积潜力。第25页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学 三三、产产率率和和沉沉积积作作用用的的控控制制因因素素 碳酸盐沉积物基本上碳酸盐沉积物基本上是在沉积环境内原地产生是在沉积环境内原地产生的。碳酸盐物质主要由生的

40、。碳酸盐物质主要由生物生成，其中有不少是光物生成，其中有不少是光合作用的副产品。因此，合作用的副产品。因此，这一作用过程离不开光线，这一作用过程离不开光线，它将随水深增大而急剧减它将随水深增大而急剧减弱。碳酸盐的大量产生局弱。碳酸盐的大量产生局限于水体上部限于水体上部50100m的的深度范围，这里可供养大深度范围，这里可供养大量的光合自养生物。很显量的光合自养生物。很显然，在深度不足然，在深度不足10m的水的水中，碳酸盐产率最高，然中，碳酸盐产率最高，然后在后在1020m深度，产率深度，产率急剧下降。浅海碳酸盐产急剧下降。浅海碳酸盐产率这种狭小的深度分布，率这种狭小的深度分布，就是碳酸盐生产得

41、以赶上就是碳酸盐生产得以赶上海平面变化的一个重要原海平面变化的一个重要原因。因。第26页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学 三三、产产率率和和沉沉积积作作用用的的控控制制因因素素 全新世海平面上升期间碳酸盐礁的沉积史全新世海平面上升期间碳酸盐礁的沉积史，显示了海平，显示了海平面变化对碳酸盐产率的影响，虽然全新世造礁珊瑚生长速度面变化对碳酸盐产率的影响，虽然全新世造礁珊瑚生长速度可比海平面上升速度大一个数量级，但实际上它们生长得比可比海平面上升速度大一个数量级，但实际上它们生长得比较慢。它们的垂向生长是受海平面相对上升限制的总体质量较慢。它们的垂向生长是受海平面相对上升

42、限制的总体质量平衡的函数。珊瑚的最大生长速度是平衡的函数。珊瑚的最大生长速度是1200015000ma，已超过了最快的海平面上升速率，即早全新世的已超过了最快的海平面上升速率，即早全新世的8000ma。即使如此，仍有大量的礁和台地没有赶上早全新世海平面的即使如此，仍有大量的礁和台地没有赶上早全新世海平面的上升，因而发生了沉没或它们的向海边缘发生了退缩。上升，因而发生了沉没或它们的向海边缘发生了退缩。礁的生长以及大多数碳酸盐的生产很容易受环境变化的礁的生长以及大多数碳酸盐的生产很容易受环境变化的干扰。碳酸盐堆积速率很低的原因有：干扰。碳酸盐堆积速率很低的原因有：在早全新世海进期在早全新世海进期间

43、。在滩外或台地外有来自台地顶部浅泻湖的微超咸或缺氧间。在滩外或台地外有来自台地顶部浅泻湖的微超咸或缺氧水的流动；水的流动；随着水深的增大，礁的生长速度下降；随着水深的增大，礁的生长速度下降；碳酸碳酸盐生产的早期，速度很慢盐生产的早期，速度很慢(Sschlager，1981)。因此，实际的。因此，实际的长期堆积速率可能是以下因素的函数：海平面相对变化期间长期堆积速率可能是以下因素的函数：海平面相对变化期间水体条件的变化水体条件的变化(盐度、营养物、温度、含氧量盐度、营养物、温度、含氧量)以及任一层序以及任一层序阶段所产生的可容空间阶段所产生的可容空间(即海平面变化量加沉降量即海平面变化量加沉降量

44、)的变化速率。的变化速率。第27页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学 三三、产产率率和和沉沉积积作作用用的的控控制制因因素素 古老碳酸盐台地或浅滩的长期堆积速率要比全古老碳酸盐台地或浅滩的长期堆积速率要比全新世的速率低得多新世的速率低得多(图图4-4)。例如密执安州志留系。例如密执安州志留系的堆积速率为的堆积速率为13ma，而得克萨斯州米德兰盆地，而得克萨斯州米德兰盆地下克利尔福克下克利尔福克(Lower Clear Fork)组下部的碳酸盐组下部的碳酸盐堆积速率为堆积速率为365ma。在晚全新世海平面上升。在晚全新世海平面上升(500ma)期间，鲕粒砂和潮汐沉积物的

45、堆积速期间，鲕粒砂和潮汐沉积物的堆积速率在率在5001100ma之间，而某些礁则可超过之间，而某些礁则可超过10000ma。在巴哈马滩边缘，全新统的最大堆。在巴哈马滩边缘，全新统的最大堆积厚度为积厚度为12m，据此计算巴哈马滩的堆积速率为，据此计算巴哈马滩的堆积速率为1200ma。但如果考虑到计算这些数据的时间间。但如果考虑到计算这些数据的时间间隔很短（隔很短（10000a），而且不包括埋藏压实、准层），而且不包括埋藏压实、准层序间断或长时间的海平面静止期，则全新世的这序间断或长时间的海平面静止期，则全新世的这一速率并不特别高，因此是可以与许多古老层序一速率并不特别高，因此是可以与许多古老层序

46、的较低容存能力进行对比的。的较低容存能力进行对比的。第28页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学 三三、产产率率和和沉沉积积作作用用的的控控制制因因素素 2.沉积背景沉积背景 对碳酸盐层序总体发育有重要影响的另一项因素是盆对碳酸盐层序总体发育有重要影响的另一项因素是盆地结构地结构。具有。具有正常海水且循环良好正常海水且循环良好的未受局限盆地，将为的未受局限盆地，将为较广泛的生物群提供较广泛的生物群提供有利的生存环境有利的生存环境，其生长潜力不同于，其生长潜力不同于局限盆地的生物群。局限盆地的生物群。高盐度或缺氧盆地高盐度或缺氧盆地具有特殊的或具有特殊的或缩小缩小的生物群

47、的生物群。海底坡度的突然转折处。海底坡度的突然转折处(例如裂谷盆地边缘或孤例如裂谷盆地边缘或孤立地垒断块边缘立地垒断块边缘)，可以成为礁或碳酸盐沙洲发育的有利场，可以成为礁或碳酸盐沙洲发育的有利场所。在沙洲区附近，可以发育横向突然相变的非常明确的所。在沙洲区附近，可以发育横向突然相变的非常明确的线状相带线状相带(图图4-3)。后期的台地或浅滩边缘将通过加积和进积而得到发育，后期的台地或浅滩边缘将通过加积和进积而得到发育，其最终形态（如抗浪礁、疏松沙洲其最终形态（如抗浪礁、疏松沙洲)将取决于有关生物的生将取决于有关生物的生长特性和水深。在具有中低沉降速率的浅中深长特性和水深。在具有中低沉降速率的

48、浅中深(100600m)的盆地中，进积作用很常见。面向深大洋的边缘则的盆地中，进积作用很常见。面向深大洋的边缘则是加积作用占优势的形态是加积作用占优势的形态(如巴哈马新第三纪晚期和印尼特如巴哈马新第三纪晚期和印尼特鲁姆布台地鲁姆布台地)。与此相反，海底逐渐加深而无突然坡折的背。与此相反，海底逐渐加深而无突然坡折的背景可以发育比较宽阔且不大明确的相带景可以发育比较宽阔且不大明确的相带(即克拉通背景即克拉通背景)。第29页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学 三三、产产率率和和沉沉积积作作用用的的控控制制因因素素 3气候变化气候变化 气候是碳酸盐相发育的第三种重要控制因素气

49、候是碳酸盐相发育的第三种重要控制因素。如果如果气候干燥，就有利于蒸发盐的沉积气候干燥，就有利于蒸发盐的沉积。蒸发盐沉。蒸发盐沉积可与陆架碳酸盐伴生，它们充填在陆架盆地和泻积可与陆架碳酸盐伴生，它们充填在陆架盆地和泻湖中，并进入潮上坪湖中，并进入潮上坪(即萨布哈沉积即萨布哈沉积)。在盆地受局限。在盆地受局限期间，蒸发盐可以充填盆地区域期间，蒸发盐可以充填盆地区域。气候对早期成岩。气候对早期成岩作用的范围也有重要的控制作用，这种成岩作用通作用的范围也有重要的控制作用，这种成岩作用通常与碳酸盐层位在海平面下降期和低水位期的出露常与碳酸盐层位在海平面下降期和低水位期的出露有关，次生岩溶孔隙的发育程度与

50、分布面积可以有有关，次生岩溶孔隙的发育程度与分布面积可以有巨大的差异。这种差异与出露时间的长短以及因降巨大的差异。这种差异与出露时间的长短以及因降雨量大小而引起的潮湿或干旱气候有关。雨量大小而引起的潮湿或干旱气候有关。第30页/共56页第四章第四章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学四四、不不整整合合类类型型及及相相关关的的地地质质作作用用1I型层序界面型层序界面 如果海平面下降速率如果海平面下降速率足以使其降落到原有台地足以使其降落到原有台地和和(或或)浅滩以下，就会形浅滩以下，就会形成成I型层序界面。在此期间，型层序界面。在此期间，存在存在2种重要作用：种重要作用：斜坡斜坡前缘的侵蚀；前