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第八章-7海洋环境及相模式.1/93第八章-7海洋环境及相模式第一节概述第二节陆源碎屑海洋环境一、海岸（滨海）环境（一）概况（二）陆源碎屑无障壁海岸环境（三）陆源碎屑障壁海岸环境二、陆源碎屑浅海环境（一）过渡带沉积（二）浅海陆棚沉积三、半深海—深海环境（一）半深海和深海的地貌特征（二）半深海沉积特征（三）深海沉积特征第三节海洋碳酸盐沉积环境2/93第三节海洋碳酸盐沉积环境一、碳酸盐沉积相模式1、按能量带划分的沉积相模式2、威尔逊沉积相模式二、潮坪碳酸盐沉积相模式三、台地边缘砂滩相碳酸盐沉积特征四、生物礁沉积特征五、风暴成因的浅海碳酸盐沉积六、大陆斜坡碳酸盐沉积特征七、远洋深水碳酸盐岩沉积特征3/93现代碳酸盐岩的分布特征分布地带：碳酸盐沉积主要分布于低纬度（南北纬30º左右）的清澈、温暖、滨浅海地带。条件：浅水、暖水、清水、阳光充分、没有大量细碎屑沉积物的注入。生物：钙藻大量繁殖，珊瑚礁发育。沉积物：主要是两类沉积物（1）颗粒碳酸盐（贝壳砂、鲕粒砂、葡萄状团块、球粒）；（2）造礁生物粘结岩。少量灰泥。在南北纬40º之间的深海盆地底部，有大量浮游生物碳酸盐沉积。4/93浅海碳酸盐的发育与藻类有密切关系在水深15m中所产生的CaCO3比深陆缘海每单位面积的CaCO3多几倍。主要与浅水绿藻及蓝绿藻特别丰富有关。由于藻类的光合作用，从海水中吸收大量CO2，从而促使海水中的CaCO3过饱和而沉淀出文石质灰泥，而且钙藻的外壳也是文石质灰泥(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。5/93藻类的生活需要温暖、浅水、清洁透光环境。海水浑浊妨碍光合作用，阻止钙藻生长，堵塞底栖生物的摄食器官，影响其繁衍（妨碍了大量碳酸盐颗粒的产生）。海水太深，阳光和氧气不足，对藻类和底栖无脊椎动物生长都不利。海水太深，水压大，溶解CO2多，CaCO3不饱和，因此深水不会有大量碳酸盐的产生。深水碳酸盐沉积物主要靠海水表层浮游生物（颗石藻、有孔虫、翼足类等）和浅水陆棚区漂运来的灰泥或粉屑。浅海碳酸盐的发育与生物有密切关系6/93在海岸高能带，由于波浪、潮汐、海流等作用，使碳酸盐沉积物发生簸选，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、砂咀、滨外砂堤、砂洲、潮汐三角洲、潮汐砂坝等（西沙群岛）。细粒碳酸盐（灰泥、粉屑）沉积在：（1）较深水盆地区：陆棚边缘、障壁砂坝前缘的较深水区（滩前、滩间）。（2）较低能的浅水区：障壁后的泻湖及潮坪区。浅海碳酸盐颗粒的复杂成因内（源）碎屑：盆地内准同生改造的碳酸盐颗粒。内（盆内）：直接来源与准同生改造；成分：碳酸盐。7/93碳酸盐沉积物主要是生物成因的。生物遗体和生物作用。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礁体。在高能带，由于向岸的波浪和潮汐作用，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，水压降低，CO2迅速释放，促进了CaCO3大量沉淀。同时，从深水带来大量养料，有利于造礁生物的生长。所以，在沿岸高能带常形成岸礁，在滨外或陆棚边缘高能带常出现堤礁或堡礁（Barrierreef）。碳酸盐与生物和生物礁8/93生物礁9/93澳大利亚的大堡礁-GreatBarrierReef世界上有一个最大最长的珊瑚礁群，它就是有名的大堡礁-GreatBarrierReef。它纵贯蜿蜒于澳洲的东海岸，全长2011km，最宽处161km。南端最远离海岸241km，北端离海岸仅16km。在落潮时，部分的珊瑚礁露出水面形成珊瑚岛。10/93如果这些地带，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量繁衍。出现明显的碳酸盐的沉积作用、胶结作用、颗粒的包壳作用等。产生被亮晶胶结的颗粒灰岩。颗粒类型：鲕粒、砂屑、球粒、团块、核形石、生物碎屑等。无生物礁的地带11/93在障壁（礁或碳酸盐砂堤）后的泻湖及潮坪：是水循环受到限制的低能条件。在炎热干燥区，蒸发作用使泻湖咸化，正常海水化学沉淀CaCO3（文石）。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，仅有某些广盐性生物。在温暖潮湿区，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，为碳酸盐沉积提供大量颗粒。12/93在潮坪地带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、纹层、膏盐晶体假象等沉积构造。在热带多雨区，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，或出现微喀斯特地貌，沉淀结壳状淡水方解石等。13/93水深5米.14/93水深2米.15/93多毛纲.16/93海底.17/93水深７m普通海綿綱.18/93水深5m.水深7m.19/93一、碳酸盐沉积相模式碳酸盐沉积受多种条件的控制，沉积作用因素复杂，给建立碳酸盐沉积相带模式带来困难。至今还没有一个很好的模式。目前，关于碳酸盐岩沉积相模式较多，择3种简述如下。20/93陆表海陆表海陆缘海陆缘海面积面积广阔，几百广阔，几百——几千公几千公里，四周多被大陆包围里，四周多被大陆包围（内陆海）（内陆海）位于大陆边缘位于大陆边缘((大陆大陆架架),),窄，窄，150150——500km500km坡度坡度平缓，平缓，1/50001/5000较陡，较陡，1/5001/500--1/20001/2000深度深度浅，浅，3030--50m50m，，200m200m达达200200--350m350m））形成古代碳酸盐沉积物的海洋并不像现代的许多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陆缘海性质,,而是属于陆表海，如华北地台和扬子地而是属于陆表海，如华北地台和扬子地台古生代的浅海都属于陆表海。台古生代的浅海都属于陆表海。陆表海与陆缘海陆表海与陆缘海21/931、按能量带划分的模式Shaw,1964年,把浅海碳酸盐沉积区划分为陆表海和陆缘海两种类型，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。陆表海内波浪、海流、潮汐作用是控制碳酸盐分带主要因素。Irwin，1965年，根据Shaw的理论，进一步提出了陆表海沉积模式。按照能量，把陆源物质输入很少的陆表海（清水碳酸盐盆地）从海岸到广海方向划分为X、Y、Z三个带。22/93Z带：潮上低能带，波浪作用小。灰泥为主,干旱气候形成白云岩和蒸发岩。岩石有泥晶灰岩、纹层状灰岩、白云岩。常见干裂、鸟眼构造、扁平砾石、潜穴、钻孔等沉积构造。生物丰度和分异度低，仅见兰绿藻、介形虫、腹足类、双壳类等。Y带：潮间带+潮下高能带，阳光、氧气、养料丰富，底栖生物及藻类大量繁盛。形成生物礁。大量碳酸盐颗粒（鲕粒、生物碎屑、内碎屑）。多为亮晶颗粒灰岩。交错层理发育。X带：潮下低能带(浅海)。以粉屑、灰泥沉积为主（粉屑灰岩、灰泥岩）。较深水、静水、氧气不足，藻的生长受到限制。暗色，水平层理。实际用的是平均潮线和浪基面以下为潮下带的概念23/93Laport(1967,1969)修改了Shaw和Irwin的模式，认为潮汐作用在海水动力能量分带上起重要作用。发现由于潮汐面频繁变动经常引起能量带的复杂迁移，因而形成各相带的变化。把碳酸盐的能量分带与潮汐分带结合起来，划分出四个相带。按能量带+潮汐划分的模式.24/93ABCD:平均高潮线C：平均海平面B：平均低潮线A：浪基面潮下带（1）：潮上及潮间带：相当于Irwin的Z带；（2）：浅的潮下带：位于波基面以上，相当于Irwin的Y带；（3）：无陆源沉积的潮下带，位于波基面以下，无细粒陆源碎屑物（主要指粘土），相当于Irwin的X带的上部；（4）：有陆源沉积的潮下带：位于波基面之下，有陆源粘土沉积物，相当于Irwin的X带的下部。用的是平均潮线潮下带无陆源碎屑D425/932、威尔逊的综合沉积相模式威尔逊（Wilson，1975）综合了古代及现代碳酸盐的大量沉积模式，吸收了按能量、潮汐划分碳酸盐相带的优点。根据海底地形、潮汐、波浪、氧化界面、盐度、水深、海水循环、气候条件等因素建立了综合的碳酸盐沉积的标准相带模式。把海洋碳酸盐划分为三大相区、九个相带、22种微相类型。26/93ShelflagongShelfmarginUppershelfslopeLowershelfslope27/9311、盆地、盆地22、陆棚、陆棚33、深陆棚边缘、深陆棚边缘位置和位置和条件条件氧化界面以下氧化界面以下(100m(100m左右左右))————200m200m左右的克拉通盆地，外陆棚海，低能静左右的克拉通盆地，外陆棚海，低能静水，滞流缺氧和过咸化均可能存在（水，滞流缺氧和过咸化均可能存在（下下部浅海部浅海））氧化界面氧化界面100m100m至至最大风暴浪基面（几最大风暴浪基面（几十米）（十米）（中部浅海中部浅海））（内陆棚（内陆棚))，低能，低能碳酸盐台地斜坡脚，碳酸盐台地斜坡脚，盆地边缘（盆地边缘（上部浅上部浅海海），氧化界面以上），氧化界面以上,,正常浪基面以下正常浪基面以下岩性和岩性和生物生物泥质、硅质、浮游生物残骸（暗色薄层泥质、硅质、浮游生物残骸（暗色薄层泥晶灰岩、暗色页岩、粉砂岩、薄层石泥晶灰岩、暗色页岩、粉砂岩、薄层石膏层），不利于底栖生物生长，浮游生膏层），不利于底栖生物生长，浮游生物为主，不利于碳酸盐的形成物为主，不利于碳酸盐的形成粉屑灰岩、粒泥灰粉屑灰岩、粒泥灰岩、灰泥岩，少量风岩、灰泥岩，少量风暴影响，生物丰富，暴影响，生物丰富，保存完整保存完整远洋浮游生物及相邻远洋浮游生物及相邻碳酸盐台地的细碎碳酸盐台地的细碎屑，生物丰富，保存屑，生物丰富，保存完整完整沉积沉积构造构造水平层理、韵律层理、块状层理水平层理、韵律层理、块状层理水平层理、小型交错水平层理、小型交错层理层理水平层理、小型交错水平层理、小型交错层理层理其他其他碳酸盐浊积岩相：碳酸盐浊积岩相：由斜坡的灰质角砾、灰质砂由斜坡的灰质角砾、灰质砂等组成异地碳酸盐岩。等组成异地碳酸盐岩。非补偿盆地相：非补偿盆地相：异地碳酸盐堆积。泥晶灰岩、异地碳酸盐堆积。泥晶灰岩、放射虫硅质岩。远洋生物，暗色沉积。放射虫硅质岩。远洋生物，暗色沉积。克拉通盆地（陆棚）碳酸盐岩相：克拉通盆地（陆棚）碳酸盐岩相：暗色薄层灰暗色薄层灰岩、暗色页岩或粉砂岩。岩、暗色页岩或粉砂岩。风暴岩，远源风暴岩风暴岩，远源风暴岩风暴岩，近源风暴岩风暴岩，近源风暴岩28/9344、台地前斜坡、台地前斜坡55、台地边缘生物礁、台地边缘生物礁66、台地边缘浅滩、台地边缘浅滩位置位置和条和条件件深水陆棚边缘与台地的过深水陆棚边缘与台地的过渡地带，渡地带，斜坡斜坡，可达，可达3030°°浪基面浪基面--平均低潮线之间，平均低潮线之间，高能高能生物生物礁，礁，从浪基面之上从浪基面之上到平均低潮线左右，高到平均低潮线左右，高能能礁与礁后开阔台地之间，礁与礁后开阔台地之间，滩，滩，从浪基面之上到平均从浪基面之上到平均低潮线左右，高能。盐度低潮线左右，高能。盐度正常，循环好，氧气充足正常，循环好，氧气充足岩性岩性和生和生物物生物丰富，含广海生物，生物丰富，含广海生物，但保存多不完整。生物碎但保存多不完整。生物碎屑灰岩、角砾灰岩、礁前屑灰岩、角砾灰岩、礁前塌积角砾灰岩塌积角砾灰岩斜坡碳酸盐泥和生物碎斜坡碳酸盐泥和生物碎屑沉积、生物碎屑的圆屑沉积、生物碎屑的圆丘礁缓坡、生物骨架灰丘礁缓坡、生物骨架灰岩（礁环）岩（礁环）碳酸盐砂，呈砂洲、海碳酸盐砂，呈砂洲、海滩，扇状或带状的滨外滩，扇状或带状的滨外坝。亮晶砂屑灰岩。坝。亮晶砂屑灰岩。沉积沉积构造构造块状层理、变形层理、滑块状层理、变形层理、滑塌构造塌构造块状层理块状层理交错层理、平行层理交错层理、平行层理标志标志底质移动不利于生物生活底质移动不利于生物生活29/9377、开阔台地、开阔台地88、局限台地相、局限台地相99、台地蒸发岩、台地蒸发岩位置和位置和条件条件台地边缘内的泻湖和海湾台地边缘内的泻湖和海湾（外侧或周边），潮下带为（外侧或周边），潮下带为主（几米到几十米）（低主（几米到几十米）（低能），