碳酸盐岩台地沉积模式主讲 ： 郑荣才 教授成都理工大学沉积地质研究院2010.10.1811.1 按深度划分的现代海洋碳酸盐岩沉积环境1 现代碳酸盐岩沉积环境21.2 现代碳酸盐岩沉积作用和分布1.赤道两侧的南、北纬30的范围内2.洁净的浅海水域3.动荡弱动荡的沉积环境4.生物和生物化学作用的产物5.文石、高镁方解石和低镁方解石31.3 现代海洋浅水碳酸盐沉积物的分布41.4 现代碳酸盐沉积物的沉积速率依据Wilson(1975)统计，全新世浅水碳酸盐的沉积速率平均1.0m/1000a.礁带3m/1000a；大巴哈马滩和安德罗斯岛潮坪0.7m/1000a；深水环境1cm/1000a甚至无。5现代大巴 哈马滩碳 酸盐的浅 海陆棚沉 积环境示 意图6现代巴哈马台地近代沉积物分布剖面图7现代波斯湾 卡塔尔半岛 西北部向陆 方向的潮间 藻坪和潮上 萨勃哈沉积8现代碳酸盐海岸浅海沉积环境9沿岸分布的 现代丘礁群 （碳酸盐岩 海岸-生物 礁和滩沉积 环境）10堤状的堡礁礁后泻湖开阔海现代大堡礁沉积环境点滩潮坪礁坪滩11现代碳酸盐潮坪浅海沉积环境浅海潮坪海滩潮间泻湖121.5 现代暖水与非暖水碳酸盐沉积特征比较132.1 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 、坡度较大的、宽度较小的、深度可达200500 米,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。 2 古代碳酸盐岩沉积环境14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， 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 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3200km， 宾西法尼亚纪的陆表海延伸也达1600km。152.2 碳酸盐台地的分类和概念模式 （据Tucker和Wright，1990）1.碳酸盐缓坡（碳酸盐陆棚） 2.镶边陆棚 3.陆表海台地 4.孤立台地（包括深水的海洋环礁） 5.淹没台地16碳酸盐沉积环境形态和分类（Tucker，1989）172.3 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；2) 为浅水碳酸盐沉积区； 3) 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。18现代碳酸盐台地的概念和概要（周缘台地）19现代碳酸盐台地的概念和概要（浅海孤立台地）203 碳酸盐沉积模式1.肖欧文模式；2.拉波特模式；3.威尔逊模式； 4.塔克模式；5.关士聪模式； 6.里德模式213.1 碳酸盐沉积相模式的分类221）肖-欧文的碳酸盐沉积模式（1965）X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 动。沉积物主要来自Y带的细粒物质和浮游生物，沉积物一般呈 暗色，水平层理发育。23肖-欧文的碳酸盐沉积模式（1965）Y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 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 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。24Z相带：位于低潮线至高潮线的低能带，海水很浅，海 底坡度 又很小，宽度可达数百公里，致使水的循环作 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、 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。肖-欧文的碳酸盐沉积模式（1965）25关于肖-欧文模式的评述肖-欧文的陆表海清水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 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 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 Y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 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 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。 262）拉波特碳酸盐沉积模式（1969）保持了欧文模式2个低能宽相带（X和Z 相）和1个高能窄相带（Y相带）划分 特征，并在相当X的低能相带中细分出有、无陆源碎屑的2个次级沉积环境 27关于拉波特模式的评述与肖-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-欧文模式X相带中进一步细 分出碳酸盐灰泥和细陆源碎屑2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， 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-欧文模式的重要补充 和发展。28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)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岩性组合特征，他还总 结出了24个标准的微相类型（SMF）。 3）威尔逊的碳酸盐沉积模式（1975）29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）进积的台地（镶边陆棚)30威尔逊的碳酸盐沉积模式（1975） （九个标准相带和24个微相)1至3亚相带为第一个低能宽相带组合（X相），4至6亚 相带为高能窄相带组合（Y相），7至9亚相为第二个低 能宽相带组合（Z相带）3124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 。32威尔逊模式九个标准相带的鉴别标志33与威尔逊 模式标准 相带可对 比的现代 尤卡坦开 放的进积 台地34关于威尔逊模式的评述威尔逊模式是对前人碳酸盐沉积模式最重要的补充和发展，使碳酸盐沉积模式的研究趋于完善，在 我国已被广泛引用。该模式也一个高度综合的理想 化模式，因此在使用过程中存在着一些问题，如没 有任何一个现代实例能同时具有完整的9个相带，特 别是5和6相带往往发育在同一古地理位置而非前后 关系，24个微相的细分太过烦琐。所以，在实际研 究中，要具体情况具体分析，切忌生搬硬套9个标准 相带。 354) 塔克的碳酸盐沉积模式（1981）1至2亚相带为第一个低能宽相带组合（X相），3亚相带为高能窄 相带组合（Y相），4至7亚相为第二个低能宽相带组合（Z相带）36与塔克模式各沉积相带可对比的佛罗里达 现代镶边台地和台地上的泻湖与潮坪37关于塔克模式的评述该模式的特点主要是将碳酸盐沉积相与7种主要 环境联系起来，并明确地将海相碳酸盐沉积环境划 分成两大沉积区，即浅水的碳酸盐台地-陆表海沉 积区和深水的斜坡-盆地沉积区，后者实际上就是 深水碳酸盐沉积，主要为重力流和受CCD面控制的 远洋灰泥沉积。在碳酸盐台地-陆表海沉积区中， 又将相当于威尔逊模式中的开阔陆棚置于台地内， 也就是开阔台地中的静水碳酸盐泥。在将5和6相带 合并的同时，提出开阔台地中同样可以出现浅水碳 酸盐砂滩和局部斑礁和泥丘，使该模式更加符合实 际情况和使用方便。385）关士聪中国古海域和碳酸盐沉积模式（1985）39关士聪的中国古海域碳酸盐沉积模式3个相组：陆地边缘相组、台棚相组、槽盆相组6个相区：陆地边缘相区、台地相区、台地边缘相区、浅海陆棚相区、次深海槽盆相区、深海槽盆相区18个相带；40关于关士聪模式的评述该模式是关士聪等综合研究了我国当年大量地层 研究成果和编制1：1000万全国范围的古海域沉积 相图的基础上，结合威尔逊模式概要和综合了中国 元古代晚期至三叠纪古海域总体特征所提出的沉积 模式。该模式不仅考虑了各种构造条件下的沉积盆 地类型，沉积特征及其环境组合规律，而且也将陆 源沉积模式与清水碳酸盐沉积模式统一起来，其中 台地内盆地（台盆或台沟）相带的提出，非常符合 我国南方晚生代和早三叠世常出现的碳酸盐台地与 台内槽盆错综复杂的交错格局，具有重要的理论意 义和实践意义。 该模式的缺点是相带划分太复杂， 不便于记忆和应用。 416） Read的碳酸盐沉积模式目前普遍认为，不同时代地层中广泛出现的碳酸 盐基本上都是属于浅水成因，并主要在两种相互 过渡和连续演化的环境中形成，即碳酸盐缓坡和 台地。这一点在里德的“等斜缓坡模式-远端变陡 缓坡模式-镶边台地（陆棚）动态发展演化模式” 中得到充分体现（Read,1985）。42碳酸盐缓坡（Carbonate ramp）：是指从岸线向 盆内具有缓慢倾斜的斜坡（通常坡度不足1度）， 与较深水的低能环境之间无或有不明显的坡折，以 波浪搅动带（或最高能量带）位于近岸处为主要特 征，相当肖-欧文模式的Y相带。这个术语尽管在国 内外得到广泛的应用，但不同学者对它的认识不完 全一致。里德认为，缓坡有等斜和远端变陡的两种 类型，发育有两种缓坡沉积模式。43等斜缓坡模式：具有比较均一和平缓的、逐渐进 入盆地的斜坡，由岸向海由以下4个相带组成： （1）潮坪和泻湖相。 （2）浅滩或鲕粒（团粒）砂滩的浅水组合。 （3）较深水缓坡泥质粒泥灰岩或灰泥灰岩，含各 种完整的广海生物群化石、结核状层理、向上变细 的风暴层序和生物潜穴，斜坡下部也可具海底胶结 的碳酸盐建隆。 （4）斜坡和盆地的灰泥灰岩和具页岩夹层的灰泥 灰岩。 4445远端变陡缓坡模式：沉积相与等斜缓坡类似也分 为四个相带，前三个相带沉积特征与等斜缓坡完全 一致，特征是相当4相带的斜坡远端坡度变陡，含有 大量层内横切面和滑塌构造，夹有斜坡相碎屑角砾 岩，有时夹有互层状的浊流和等深流成因的异地颗 粒灰岩。由岸向海由以下4个相带组成： （1）潮坪和泻湖相；（2）浅滩或鲕粒（团粒）砂 滩的浅水组合；（3）较深水缓坡相；（4）变陡斜 坡（滑塌变形、碎屑流）和盆地边缘相。 4647镶边碳酸盐台地模式 A.镶边碳酸盐台地的环境特征：属于定义中的浅 水台地，以发育外部高能的扰动边缘和进入深水盆 地的坡度明显增加（由几度到60度或更大）为显著 特征和与碳酸盐缓坡的区别。沿陆棚边缘发育的高 能带有半连续的镶边或障壁限制着海水循环与波浪 作用，在向陆一侧形成低能泻湖。48B.镶边碳酸盐陆棚的发育位置：镶边陆棚很可能 在低纬度陆棚地区发育，也常见于热带区板块聚 合带边缘火山弧或沉积弧区，如在新几内亚就存 在数百公里的镶边礁和堤礁组合。由于高纬度地 区（温水到冷水陆棚）造礁生物不繁盛，所以镶 边陆棚在这些地区是不发育的，而以缓坡模式为 主。因此，生物礁的存在与否对镶边陆棚是否发 育起着重要的作用。49C.镶边碳酸盐台地的分类：里德根据地形特征 、沉积物类型、分布和水动力条件等，将镶边 碳酸盐陆棚划分为沉积或加积（Depositional or Accrctionary）边缘型，沟