5层序地层学海相碳酸盐岩层序课件.pptx
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1、石油大学资源与信息学院,朱 筱 敏,层序地层学,第五章 海相碳酸盐岩层序地层学第一节 碳酸盐岩沉积背景及其控制因素,起源于被动大陆边缘碎屑岩层序地层学原理适用于碳酸盐岩层序地层分析,第一节 碳酸盐岩沉积背景及其控制因素,一、碳酸盐岩沉积背景1、碳酸盐岩沉积背景,一、碳酸盐岩沉积背景1、碳酸盐岩沉积背景,南北纬30度沉积盆地碳酸盐岩沉积多碳酸盐台地和滩是碳酸盐岩沉积最为活跃的地方。根据沉积位置和地层剖面坡度,可将碳酸盐台地和滩边缘剖面划分成三种类型。,一、碳酸盐岩沉积背景1、碳酸盐岩沉积背景,盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡;盆地边缘的区域性前积台地和滩;浅海台地或孤立台地,盆地边缘的区域性碳酸
2、盐台地和缓坡;盆地边缘的区域性前积台地和滩;浅海台地或孤立台地,1)盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡 区域性碳酸盐台地和缓坡沉积坡度都小于5;沉积厚度可以变化很大,从几米到几百米;斜坡上相带宽缓、不规则,没有明显的地形 坡折;在地震剖面上,缓坡沉积表现为低角度的S型或叠瓦状前积结构。,叠瓦状前积反射,2)盆地边缘的区域性前积滩和台地以具有前缘斜坡的前积模式为特征;前缘斜坡的坡度为5-35;前积滩的厚度从几米到几百米,前积距离可达数百千米。呈S型、S型-斜交型和斜交型前积模式,S形和斜交前积反射,S形和斜交前积反射,3)浅海孤立台地多出现在远离区域性盆地缓坡或台地的地方;地垒式断块常常诱发孤立台
3、地的发育;常具有陡峭的边缘;在地震剖面上,常响应于明显的宽缓丘形反射,丘状反射,丘状反射,丘状反射,一、碳酸盐岩沉积背景,2碳酸盐沉积相带碳酸盐岩沉积模式的发展(福克,欧文,1965)不同沉积相带具有不同的沉积背景。在陆棚狭窄、陆棚边缘陡峭的地方,相带分布窄而规则;在台地和边缘区、陆棚区宽阔的地方,相带分布较宽而复杂。,三个相区能量的观点,X,Z,Y,三个相区九个相带(1975),三个相区九个相带Wilson,1975,三个沉积相区(Sarg,1988),1)潮坪相(平均海平面附近),1)潮坪相,常为一种向上变浅的、规模较小的潮下带到潮上的沉积旋回或准层序沉积厚度数十米沉积持续时间可达一百万年
4、由潮上、潮间带和潮下带三个次级沉积环境构成,1)潮坪相,(1)潮上带由泥或粉砂级颗粒沉积物组成发育风暴成因纹层,藻纹层、内碎屑层潮上环境位于平均高潮线以上,从而具有泥裂、鸟眼构造,潮上带沉积(泥裂),潮上带大量水平层理和液化流动包卷层理和顶部的泥炭沉积,潮上带和潮间带波状叠层石,1)潮坪相,(1)潮间带富含泥质和具有潮汐水道的复合体在潮汐水道中一般含有内碎屑和碳 酸盐岩岩屑的底部滞留沉积,其上 覆具有潜穴的骨屑石灰岩典型沉积构造为潮汐过渡层理,潮间坪上各类砂波主要是泥质岩和粉砂岩,宽阔的潮间坪沉积面上的波纹,沼泽,小潮道,1)潮坪相,(1)潮下带由颗粒灰岩、灰泥灰岩组成发育交错层理或缺乏原始沉
5、积构造,潮间带下部和潮下带的青鱼剌层理,青鱼刺层理(潮间带下部潮下带,涨潮流速与退潮流速基本相当时出现),2)浅海陆架相,2)浅海陆架相,由潮下骨屑泥灰岩、粒屑灰岩和砂屑灰岩等岩性构成的、向上变浅的准层序组成。若存在正常海水,则该相带动植物群发育,包括珊瑚、软体动物、腕足动物、海绵类、有孔虫及藻类等,生物扰动普遍。海水盐度正常到中等盐度,水体循环程度从低到中等偏高,这主要取决于台地边滩对潮汐和潮流的限制程度。,2)浅海陆架相,当陆棚受限时,则可能形成广泛的蒸发岩泻湖,并以被石膏或硬石膏覆盖的泥质支撑石灰岩构成的、向上咸化的准层序为特征。若淡水供给充足,侧浅海陆棚将淡化,发育三角洲,3)台地或滩
6、边缘相,3)台地或滩边缘相,由砂屑灰岩、泥屑灰岩及生物礁在内的岩相复合体组成滩边缘相通常含有小到中型的槽状交错层理和海底硬地生物沉积含有生物或胶结物粘结的块状礁体和斑礁体,其间隙被灰质泥岩、骨屑灰岩和泥质灰岩充填沉积水深050m,滩礁沉积,盆地沉积,斜坡沉积,4)前缘斜坡相,滩礁沉积,盆地沉积,斜坡沉积,4)前缘斜坡相,位于台地或滩边缘坡折向海方向的斜坡面上沉积斜坡坡度可达35以上水深从几十米到百米以上沉积岩相由伴随着巨型滑塌的成层灰质泥灰岩、透镜状或楔状碳酸盐碎屑或生物碎屑钙质砂组成硅质碎屑岩可作为碳酸盐岩的夹层出现,5)盆地相,滩礁沉积,盆地沉积,斜坡沉积,5)盆地相,岩石成分取决于水深和
7、水的循环程度对于水深达100m、水体盐度正常、含氧丰富和水体循环良好的盆地环境,岩性常以潜穴化骨屑石灰岩和含有一些泥质颗粒的石灰岩为特征该相带生物群种属多样,局部生物群丰度较高,包括腕足和头足类动物、珊瑚和棘皮动物,5)盆地相,在水深几百米、贫氧、水静的盆底,岩性以薄层和纹层状黑色泥灰岩为主要结构类型,常见燧石,生物群主要是远洋浮游生物若盆地非常局限,就会出现盐度成层现象,在盆地碳酸盐岩中可能含有准同生石膏和硬石膏,滩礁沉积,盆地沉积,斜坡沉积,二、碳酸盐岩沉积控制因素,1、相对海平面变化的控制作用 相对海平面的变化是控制碳酸盐岩沉积的首要因素。相对海平面的变化控制了可容空间的变化,控制着碳酸
8、盐岩沉积潜力。,1、相对海平面变化的控制作用,二、碳酸盐岩沉积控制因素,1、相对海平面变化的控制作用碳酸盐岩沉积物是由生物产生的,其中不少是光合作用的副产物。随着水深增加光照程度迅速降低。高碳酸盐岩产率主要分布在海水上部50m至100m的水体中,在10m水深内碳酸盐岩产率最高,而在10-20m内锐减,二、碳酸盐岩沉积控制因素,二、碳酸盐岩沉积控制因素,古代碳酸盐岩台地或滩的沉积速率 远小于全新世的沉积速率古生代碳酸盐沉积速率为13-365um/a全新世碳酸盐生长速率为500-1100 um/a(鲕滩和潮汐沉积)全新世珊瑚礁的沉积速率 达10000 um/a以上,1、相对海平面变化的控制作用,追
9、补型和并进型沉积,1、相对海平面变化的控制作用,2、构造沉降和沉积背景的作用,构造沉降作用提供了长期的碳酸盐沉积物的沉积和保存 构造升降作用也会影响碳酸盐台地的暴露非局限性盆地和局限性盆地的不同盆地结构造成水流畅通程度不同,3、气候的控制作用,1)气候决定了水的盐度、水的循环和含盐度热带海洋浅水比中纬度温带海洋具有更高碳酸盐产率、稳定性和早期成岩的潜力。,3、气候的控制作用,2)气候还决定了沉积层序中的沉积物类型在干旱气候和水体循环较局限的环境下,在陆棚上盆地、泻湖、潮上坪等环境会产生蒸发岩沉积物。,3、气候的控制作用,2)气候还决定了沉积层序中的沉积物类型若陆源沉积物供源点邻近碳酸盐岩台地,
10、气候的差异将会影响硅质碎屑沉积物供给的类型。潮湿气候利于河流、三角洲硅质碎屑沉积物的沉积干旱气候利于风成硅质碎屑沉积。,第二节 碳酸盐岩层序地层学,起源于被动大陆边缘陆源碎屑沉积盆地的层序地层学基本原理适用于碳酸盐岩沉积盆地的层序地层学研究,第二节 碳酸盐岩层序地层学,一、层序类型和层序边界,型和型层序边界和层序类型,型层序边界,型层序由低位、海侵和高位体系域构成,型层序边界,型层序由陆棚边缘、海侵和高位体系域构成,1、型层序边界特征,1)碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征,风化壳岩溶是识别碳酸盐岩I型层序的重要特征,1)碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征,古岩溶面常是不规则的,纵向起
11、伏几十至几百米。岩溶地貌常表现为岩溶斜坡和岩溶凹地。,岩溶高地,岩溶凹地,岩溶斜坡,1)碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征,岩溶高度达百米之上,1)碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征,地表岩溶主要特征为出现紫红色泥岩、灰绿色铝土质泥岩以及覆盖的角砾灰岩、角砾白云岩的古土壤。,1)碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征,古岩溶存在明显的分带性,自上而下可分为垂直渗流岩溶带、水平潜流岩溶带和深部缓流岩溶带。,1)碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征,古岩溶存在明显的分带性,自上而下可分为垂直渗流岩溶带、水平潜流岩溶带和深部缓流岩溶带。,1)碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征,岩溶表面
12、和岩溶带中出现各种岩溶刻痕和溶洞,如细溶沟、阶状溶、起伏几十米至几百米的夷平面、落水洞、溶洞等。,1)碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征,溶孔内可充填不规则层状且分选差的角砾、泥岩或白云质泥的示底沉积、隙间或溶洞内充填氧化铁粘土和石英粉砂、以及淡水淋滤形成的淡水方解石和白云岩,1)碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征,钙质壳,溶解后扩大的并可被粘土充填的解理,分布广泛的选择性溶解孔。,1)碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征,岩溶地层具有明显的电测响应,如明显的低电阻率、相对较高的声波时差、较高的中子孔隙度、较明显的扩径、杂乱的地层倾角模式和典型的成像测井响应。,美国德州,不整合,1)
13、碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征,古岩溶面响应于起伏较明显的不规则地震反射,古岩溶带常对应明显低速异常带。,1)碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征,古岩溶面上下地层产状、古生物组合、微量元素及地化特征也有明显的差别。,1、型层序边界特征,2)斜坡前缘侵蚀特征,斜坡前缘侵蚀作用会导致台地和滩边缘及斜坡上部大量沉积物被侵蚀掉,造成大量碳酸盐岩砾屑顺坡而下的滑塌沉积作用和碳酸盐岩砂屑的密度流沉积作用,2)斜坡前缘侵蚀特征,斜坡前缘侵蚀作用可是局部性的或区域性的,向上可延伸到陆棚区形成发育良好的海底峡谷滩前沉积物可被侵蚀掉几十至几百米,3)淡水透镜体向海方向迁移,淡水透镜体向海和向盆地方向的
14、区域性迁移与海平面相对下降有关。淡水透镜体渗入碳酸盐岩剖面的程度与海平面下降速率、海平面下降幅度和海平面保持在低于台地或滩边缘的时间长短有关。,1、型层序边界特征,4)不同规模白云化作用,在I型层序边界形成时期,可发生不同规模的混合水白云化和高盐度白云化作用。,1、型层序边界特征,5)下切谷及其充填物,河流回春作用形成下切谷,充填粗粒碳酸盐岩和碎屑岩沉积物,1、型层序边界特征,5)下切谷及其充填物,河流回春作用形成下切谷,充填粗粒碳酸盐岩和碎屑岩沉积物,第二节 碳酸盐岩层序地层学,一、层序类型和层序边界,2、型层序边界特征,当海平面下降速率小于或等于台地边缘沉降速率时,多形成II型层序界面,一
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- 地层学 海相 碳酸盐 岩层 课件
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