层序地层学－海相碳酸盐岩层序.ppt

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XZY三个相区九个相带三个相区九个相带Wilson,1975三个沉积相区（Sarg,1988）1）潮坪相(平均海平面附近)滩礁沉积盆地沉积斜坡沉积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、鸟眼构造平均高潮线平均低潮线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平均高潮线平均低潮线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积构造平均高潮线平均低潮线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5）盆地相岩石成分取决于水深和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 追补型和并进型沉积二、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 构造沉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，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、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）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盆地沉降速率时，多形成II型层序界面；盆地可容空间扩大，仅台地潮缘区和台地浅滩较短期出露地表遭受侵蚀；II型层序边界缺乏明显台地斜坡的侵蚀作用和明显的沉积相带向盆地方向的迁移。

一、层序类型和层序边界2、型层序边界特征一、层序类型和层序边界2、型层序边界特征可发生类似小规模I型海平面下降时所产生的淡水成岩作用，其包括颗粒溶解，不稳定文石和高镁方解石的溶解，还包括少量渗流和潜水胶结物的沉淀和混合带白云化作用可发生超盐度白云化作用一、层序类型和层序边界2、型层序边界特征第二节 碳酸盐岩层序地层学二、综合模式 体系域类型及其特征两类沉积层序包括低位、海侵、高位和陆棚边缘体系域沉积背景不同，层序地层模式不同碳酸盐岩层序地层模式型层序模式二、体系域类型及其特征1、低位体系域组成:物源来自前缘斜坡的他生碎屑沉积沉积于海平面低位期斜坡上部的自生碳酸盐岩楔 1、低位体系域1）他生碳酸盐岩沉积成因：海平面明显下降形成新的可容空间特征：重力流沉积，扇形和楔形1、低位体系域2）自生碳酸盐岩楔 成因：海平面上升低于台地边缘特征：沉积类型多 深水沉积、礁滩几白云岩影响因素：斜坡坡度、海平面上升速度二、体系域类型及其特征2、海侵体系域海平面较快速上升，沉积水体加深形成背景二、体系域类型及其特征2、海侵体系域追补型（catch up）和并进型（keep up）沉积沉积类型取决于海平面上升速度与沉积速度之间的关系二、体系域类型及其特征2、海侵体系域凝缩层最大海泛面形成发育时期形成的常由沉积缓慢的、薄层泥质微晶灰岩构成，并包含着薄的（厘米级）、发育生物扰动构造的、泥灰岩到泥粒灰岩层和大量海底石化的硬地。

分布广、富含多种生物组合二、体系域类型及其特征3、高位体系域形成时期相对海平面上升晚期、相对海平面静止期和下降早期 二、体系域类型及其特征3、高位体系域形成两个阶段早期追补晚期并进3、高位体系域早期追补晚期并进并进型碳酸盐岩沉积以富粒、贫泥的准层序为主，在台地边缘沉积中，早期海底胶结物含量较少追补型碳酸盐岩沉积以富泥、贫粒的准层序为主，在台地边缘沉积中含有大量的早期海底胶结物 二、体系域类型及其特征4、陆棚边缘体系域陆棚边缘体系域是II型层序界面之上的一个体系域,它常由一个或多个微弱前积到加积的准层序组组成 二、体系域类型及其特征4、陆棚边缘体系域以厚层加积退覆为特征，层序显示出S形进积几何形状，在陆棚上由向。