第九讲 碳酸盐岩沉积环境

第二十四章碳酸盐岩沉积相§24-1 碳酸盐岩沉积环境和沉积作用一、碳酸盐岩沉积环境和沉积特征●主要形成于温暖气候条件的浅海环境。

以化学、生物化学、生物、机械多种机制综合形成的一类化学岩及生物化学岩。

颗粒和灰泥（相当于杂基）的比例及其组合而成的多种岩石类型，是浅海相碳酸盐岩沉积环境的重要标志。

深水碳酸盐岩多起因于风暴条件，形成于大陆坡及深水盆地中。

具有叠覆递变的角砾化碳酸盐岩、具有鲍玛层序的典型浊积岩和深水超微化石及遗迹化石的组合层序是鉴别深水碳酸盐岩的重要相标志。

碳酸盐岩的形成和分布不仅受制于沉积环境，也与成岩环境和成岩作用密切相关。

碳酸盐岩具有易溶性和易变性。

二、碳酸盐岩沉积过程和沉积作用●潮坪碳酸盐岩——缺乏陆源输入物、海浪被阻止、潮汐为主的碳酸盐岩盆地环境，——古今分布最广的一类碳酸盐岩沉积。

潮汐沉积作用带主要发生在：1）潮下带环境——高能、低能沉积带。

2）潮间沉积带——具间歇能所形成的岩石类型和相标志。

3）潮上沉积带——具暴露蒸发和交代作用标志。

潮坪环境中以物理—生物作用为特征所形成的藻叠层及其形态分带是划分潮坪环境（相）的主要相标志。

●海滩碳酸盐岩——主要处于缺乏障璧的开阔浅海（无广阔藻席）；其次主要受制于波浪能量大小，在不同古地形和水动力条件作用下，形成鲕粒滩（岩）、内碎屑滩（岩）和生屑滩（岩）等，其中有发育的冲洗层理和交错层理，以及生物扰动构造。

视岩性、结构和构造特征的变化，它们可分别组合成不同类型的相层序。

●生物礁碳酸盐岩——具格架的珊瑚礁碳酸盐岩，特定形成条件：1）造礁生物在迎浪带原地生长营造起来的。

2）具水下凸起的地貌，沉积厚度比相邻地区大。

3）具生物格架或只有造礁生物原地生长的痕迹。

4）于海面～水深200m以下，可延伸到400～500m，取决于造礁生物所需的温度、阳光而定。

正确识别生物礁沉积体不同带的岩石学特征是划分亚相和微相的主要标志。

不同相带的礁碳酸盐岩具有不同的生储条件。

海洋碳酸盐沉积环境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。

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。

浅海碳酸盐的发育与生物有密切关系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。

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。

碳酸盐与生物和生物礁碳酸盐沉积物主要是生物成因的。

第九章 碳酸盐岩第一节 概述一、概念碳酸盐岩：主要由方解石、白云石等碳酸盐矿物（含量大于50%）组成的沉积岩。

主要岩石类型：石灰岩（方解石>50%）；白云岩（白云石>50%）。

它们经常还和陆源碎屑及粘土组成各种过渡类型的岩石。

二、研究意义1、分布广：占沉积岩总量的20%，居第三位，仅次于泥质岩和砂岩2、重要的生油岩和储集岩3、蕴藏丰富的矿产，本身就是很有价值的资源蕴含铁、铝、锰、磷、硫、石膏、钾盐等层状矿床；铜、铅、锌、汞、锑、砷、铀等多金属层控矿床4、重要的地下水储集岩石三、现代碳酸盐岩的沉积作用和分布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第二节 碳酸盐岩的成分碳酸盐岩的成分： 矿物成分、 化学成分、 同位素成分一、 碳酸盐岩的矿物成分⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧有机质盆外矿物：陆源物质非碳酸盐矿物碳酸盐矿物盆内矿物（一）、盆内矿物：碳酸盐矿物1．主要的碳酸盐矿物为方解石和白云石方解石矿物体系中：方解石、低镁方解石（一般的方解石，很稳定）文石、高镁方解石白云石矿物体系中：白云石、原白云石（富钙的白云石，向白云石转化）2．次要的碳酸盐矿物：铁方解石、铁白云石、菱铁矿、菱镁矿等。

文石(又名霰石)文石是方解石的同质异象变体,含 Mg[CO3]少于 2mol ％,属斜方晶系,在现代沉积中常呈针状,有时也呈泥状。

{010}解理不完全,硬度3.5,比重2.9。

基本特征：(1)在现代沉积物中常呈现针状，有时也呈现泥状。

(2)形成有利条件为：温度较高（＞15 ℃ ），温暖浅海沉积物以文石为主；pH值> 8；盐度高，超盐条件有利于形成文石；Mg／Ca＞2：1(3)海水中文石较方解石易沉淀的原因，李普曼（Lippman）认为与文石成核速度和结晶速度比方解石更快有关。

(4)稳定性较差(介于高镁方解石和方解石间)，易于转变为方解石，在古老的碳酸岩中不存在。

第9章海洋碳酸盐沉积环境一、碳酸盐沉积概况二、碳酸盐沉积相模式三、碳酸盐潮坪四、碳酸盐海滩五、碳酸盐局限陆棚六、碳酸盐开阔陆棚七、生物礁相一、碳酸盐沉积概况现代碳酸盐岩的分布特征•分布地带：主要分布于低纬度（南北纬30°左右）的清澈、温暖、滨浅海地带。

•条件：浅水、暖水、清水、阳光充分、无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：（1）颗粒碳酸盐；（主要）（2）造礁生物粘结岩；（3）少量灰泥。

•在南北纬40°之间的深海盆地底部，有大量浮游生物碳酸盐沉积。

浅海碳酸盐的发育与藻类的关系•在水深＜15m 中所产生的碳酸钙比深陆缘海每单位面积多几倍。

——藻类繁盛提供了大量碳酸盐沉积物。

•由于藻类的光合作用，从海水中吸收大量CO 2，从而促使海水中的CaCO 3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）。

浅海碳酸盐沉积与生物有密切关系•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。

且水压大，溶解CO2多，CaCO3不饱和，也不会产生大量碳酸盐。

•深水碳酸盐沉积物主要是靠海水表层浮游生物（颗石藻、有孔虫等）和浅水陆棚区漂运来的灰泥或粉屑。

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）：直接来源于准同生改造–成分：碳酸盐•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筛选，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、沙咀、砂洲、潮汐三角洲、潮汐砂坝等。

•细粒碳酸盐（灰泥、粉屑）沉积在：–较深水盆地区：陆棚边缘、障壁砂坝前缘的较深水区–较低能的浅水区：障壁后的泻湖及潮坪。

碳酸盐与生物和生物礁•碳酸盐沉积物主要是生物成因的。

碳酸盐岩地层的沉积与演化过程碳酸盐岩是一种由碳酸钙或镁的化学沉淀形成的岩石。

它常见于海洋环境，特别是热带海洋，因为热带地区的海水富含钙离子，并且具有适宜的温度和pH值来促使沉淀的形成。

碳酸盐岩地层的沉积与演化是一个复杂的过程，涉及多个因素的相互作用。

1. 沉积环境碳酸盐岩的沉积环境通常是浅海或较浅的湖泊盆地。

在这些环境中，适宜的温度和盐度使得海洋生物能够活跃地进行生活和繁殖。

这些生物包括珊瑚、藻类、贝类和螺旋类动物。

它们通过吸收海水中的溶解性钙离子，利用其身体外壳或骨骼来沉淀碳酸钙，逐渐形成岩石堆积。

2. 沉积过程碳酸盐岩的沉积过程主要涉及两个方面：生物沉积和化学沉积。

生物沉积是指生物对钙离子进行吸收和利用，通过生物体表面或内部骨骼所沉淀的碳酸钙。

化学沉积是指无生物作用的碳酸盐沉淀，主要依靠溶液饱和度的改变来促使碳酸钙沉淀，如海水浓缩、水体蒸发等。

3. 沉积特征碳酸盐岩地层具有明显的特征，例如粒度细腻、颗粒均匀、质地坚硬等。

这是因为碳酸盐岩的沉积物是由细小的碳酸钙晶体组成的，这些晶体通过水流或风暴的作用聚集在一起，形成坚固的结构。

此外，由于碳酸盐岩主要形成于浅海或湖泊环境，其地层往往呈层状或似石灰岩的结构。

4. 演化过程碳酸盐岩地层的演化是一个长期的过程。

随着时间的推移，地壳的运动和地质力学作用会使得碳酸盐岩地层发生变形和破裂。

此外，碳酸盐岩还容易被化学作用侵蚀，例如酸性降水和地下水的侵蚀。

这些作用会导致碳酸盐岩地层的溶解和溶蚀，形成洞穴和地下河道等地貌特征。

总结起来，碳酸盐岩地层的沉积与演化是一个复杂的过程，包括生物沉积、化学沉积以及地质力学和化学作用等多个因素的相互作用。

通过了解碳酸盐岩的形成和演化过程，可以更好地理解地球历史上的地质变迁，并对地质资源勘探和环境保护提供重要参考。

（总字数：495字）。

第十二章碳酸盐沉积环境及相模式第一节海洋碳酸盐沉积环境特点一、温暖、清洁、透光的浅水海洋环境现代海洋碳酸盐沉积，主要分布于30°纬度的赤道南北温暖浅海地带，如加勒比海大巴哈马滩、波斯湾、孟加拉湾、我国南海诸岛及印度尼西亚巽他陆棚等地。

上述地带钙藻大量繁殖，珊瑚礁发育，局部有贝壳砂、鲕粒砂、葡萄状团块、球粒灰泥及造礁生物粘结岩正在堆积。

而在南北纬度40°之间的深海盆地底部，有大量浮游生物碳酸盐沉积。

这些现代海相碳酸盐产出环境，不仅是温暖、浅水，而且是清水环境，如加勒比海的三大碳酸盐滩，远离密西西比河口自西来的沿岸流，这就避开了大量细碎屑沉积物的注入；我国广西北海水域的涠洲岛和海南岛南端的三亚市的滨浅海域，同样远离粘土及粉砂的供给区而以沉积碳酸盐为主。

除造钙生物提供的骨骼，现代热带浅海碳酸钙沉积与藻类活动有关。

据金斯伯格（R. N. Cinsburg，1975）的资料，现代热带浅海小于10－15m水深的海域，所产生的CaCO3比深陆缘海每单位面积的CaCO3多几倍，主要与这一水域的绿藻海松科及蓝绿藻特别丰富有关，由于藻类的光合作用，需要从海水中吸收大量CO2，从而促使海水中的CaCO3过饱和，沉淀出文石质灰泥来，而且钙藻的外壳也是文石质灰泥及颗粒的主要提供者，因此藻类繁生可以提供大量碳酸盐沉积物，而它的生活需要一个温暖浅水清洁透光的环境。

如果海水浑浊，不仅妨碍光合作用，阻止钙藻的生长，另外悬浮的粘土可以堵塞许多底栖无脊椎动物的摄食器官，使这些动物不能繁衍，也妨碍了大量碳酸盐颗粒的产生，故浑水对碳酸盐的生成起着抵制作用。

海水太深，阳光不足，氧气不够，对藻类和底栖无脊椎动物生长不利；位于CCD面之下的深海水域，水压大，溶解CO2多，CaCO3不饱和，因此深水不仅不会有大量原地碳酸盐沉积物的直接产生，而且对已堆积的碳酸盐沉积物有强烈溶解作用，部分深水碳酸盐沉积物主要靠海水表层具几丁质表面保护层的浮游生物（如颗石藻、抱球有孔虫、翼足类等）和浅水陆棚区以浊流方式搬运来的灰泥或粉屑供给。