碳酸盐台地沉积模式分类及主控因素
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第二节碳酸盐沉积相模式碳酸盐沉积相模式是一种描述碳酸盐岩沉积过程和环境的模式,通过研究碳酸盐岩沉积相模式可以获得沉积相特征、沉积环境变化和沉积动力学演化等方面的信息。
以下是关于碳酸盐沉积相模式的详细介绍。
碳酸盐岩是一种由碳酸盐矿物主导的沉积岩,包括石灰岩、白云石、薄层灰岩等。
它们普遍出现在海洋、湖泊和浅海盆地等水体中,是地球历史上非常重要的沉积岩类型之一、碳酸盐岩中富含的古生物化石和古地理信息对于研究地球历史、古气候和古地理有着重要的意义。
碳酸盐沉积相模式是通过搜集和分析大量碳酸盐岩样品的沉积学特征,建立的一种描述沉积相变化的模式。
它考虑了地理、物理、化学和生物等因素对碳酸盐沉积过程的影响,通过解释不同地质年代和地理环境下的碳酸盐岩沉积特征,来推测古地理和古环境演化。
碳酸盐沉积相模式可以根据沉积相的不同特征划分为多个不同的类型。
根据控制碳酸盐沉积的主要因素,可以将碳酸盐沉积相模式分为五个基本类型:悬浮物沉积型、化学沉积型、沿岸沉积型、台地沉积型和裂隙/溶蚀沉积型。
悬浮物沉积型主要发生在富含悬浮物质的环境中,如内陆湖泊、盐湖和湿地。
这种沉积相模式下的碳酸盐岩多为均一的细粒度结构,常常伴随着粘土矿物的沉积。
化学沉积型主要发生在浅海和海湾等热带和亚热带环境中,水体富含钙离子和碳酸盐。
这种沉积相模式下的碳酸盐岩由于水中的钙离子超饱和度高,所以会发生大量的化学沉积作用,形成大量的碳酸盐沉积。
沿岸沉积型主要发生在海岸带和浅海环境中,受到波浪、潮汐和洋流等动力因素的影响。
这种沉积相模式下的碳酸盐岩通常存在多个沉积相,如沉积槽、潮间带和滩涂等。
台地沉积型主要发生在台地和大陆边缘等广泛分布的地区。
这种沉积相模式下的碳酸盐岩通常呈现台地沉积环境的特征,如平缓的坡面和波浪状的平原等。
裂隙/溶蚀沉积型主要发生在喀斯特地区和岩溶地貌中。
这种沉积相模式下的碳酸盐岩通常伴随着丰富的裂隙和溶蚀构造,如洞穴、溶洞和喀斯特地貌等。
碳酸盐岩地层划分及类型识别方法碳酸盐岩是一种重要的沉积岩,能够记录地球历史以及古生物演化等相关信息。
因此,对碳酸盐岩地层的划分及类型识别是地质学研究中一项基础性工作。
下面将介绍碳酸盐岩地层划分和类型识别的方法。
碳酸盐岩地层划分主要依据沉积环境和地层特征,常采用塌陷盆地、隆升盆地和台地等划分体制。
对于古海平面变化较小的塌陷盆地,可以根据不同古水深条件下沉积体系特征进行地层划分。
例如,浅水碳酸盐岩沉积以滩洲、珊瑚礁、浅滩等为主,水深逐渐增加时,相应的沉积环境也会从浅水雲洲过渡到深水灰汤盆地。
而隆升盆地的地层划分则更多地依赖于构造运动,以构造隆升和侵蚀剥蚀为特征。
除了沉积环境和地层特征外,根据岩石组分和岩性特征也能够对碳酸盐岩地层进行划分。
根据碳酸盐岩中的不同成分比例,可以分为石灰岩、白云岩和长石石英砂岩等不同类别。
石灰岩主要由方解石和/或矿物质组成,通常呈灰色、白色或黄色,质地较硬。
白云岩则主要由高晶度的白云石组成,通常呈白色或灰色,纹理较细腻。
而长石石英砂岩则主要由长石和石英组成,通常呈白色或粉红色,质地稍软。
此外,根据溶蚀作用的程度,碳酸盐岩地层还可以分为台地与溶洞地形。
台地是由于溶蚀作用的不均一程度造成的,通常呈现为平坦的地形,地表上分布着溶洞、塌陷和溶洞堆积物等地貌特征。
而溶洞地形是由于溶蚀作用形成的地下空洞,通常呈现为洞穴和洞室,地表上则没有明显的地形特征。
碳酸盐岩地层类型的识别方法主要包括岩性特征分析、岩层测井和岩芯描述等。
岩性特征分析是通过对岩石中显微组分、颗粒组成和结构特征等进行观察和分析,从而确定岩石类型。
岩层测井则是通过测井曲线的分析,包括自然伽马测井、声波测井和电阻率测井等,来获得碳酸盐岩地层的物性参数,并进一步推断岩石类型。
岩芯描述则是通过对岩芯的取样分析,观察岩芯的颜色、结构、颗粒组成等特征,来确定岩石类型。
综上所述,碳酸盐岩地层划分和类型识别方法主要包括沉积环境和地层特征、岩石组分和岩性特征分析、岩层测井和岩芯描述等。
文献综述引言随着塔里木盆地哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩沉积相带及储层特征的不断深入研究,在上奥陶统良里塔格组良一段和良三段见良好的油气显示,其沉积相带(尤其是台缘滩亚相)成为了近年来研究的重点之一。
通过对哈拉哈塘地区大量录井、测井、岩心、薄片及地震等资料的分析以及探讨了该区上奥陶统良里塔格组的岩石类型、沉积特征及台缘滩的展布规律。
台缘滩是优质储层发育的基础,对研究区域良里塔格组潜在油气储量层位的确定具有指导意义。
1 沉积相的概念相这一概念是由丹麦地质学家斯丹诺(Steno,1669)引入地质文献的,并认为是在一定地质时期内地表某一部分的全貌。
1838年瑞士地质学家格列斯利(Gressly)开始把相的概念用于沉积岩研究中,他认为“相是沉积物变化的总和,它表现为这种或那种岩性的、地质的或古生物的差异”。
自此以后,相的概念逐渐为地质界所接受和使用。
20世纪以来,相的概念随着沉积岩石学和古地理学的发展而广为流行,对相的概念的理解也随之形成了不同的观点。
一种观点认为相是地层的概念,把相简单的看做“地层的横向变化”;另一种观点则把相理解为环境的同义语,认为相即为环境;还有人认为相是岩石特征和古生物的总和。
油气田探勘及其他沉积矿产勘探事业的飞速发展促进了对相的研究,使人们对相这一概念的认识更加深入。
目前较为普遍的看法是,相的概念中应包含沉积环境和沉积特征这两个方面的内容,而不应当把相简单地理解为环境,更不应当把它与地层概念相混淆。
《沉积学》(姜在兴,2003)把相定义为沉积环境及在该环境中形成的沉积岩(物)特征的综合。
沉积环境是在物理上、化学上和生物上均有别于相邻地区的一块地表,是发生沉积作用的场所。
沉积环境是由下述一系列环境条件(要素)所组成的:1)自然地理条件,包括海、陆、河、湖、沼泽、冰川、沙漠等的分布及地势的高低;2)气候条件,包括气候的冷、热、干旱、潮湿;3)构造条件,包括大地构造背景及沉积盆地的隆起与坳陷;4)沉积介质的物理条件,包括介质的性质(如水、风、冰川、清水、浑水、浊流)、运动方式和能量大小以及水介质的温度和深度;5)介质的化学条件,包括介质的氧化还原电位(Eh)、酸碱度(pH)以及介质的含盐度及化学组成等。
碳酸盐台地沉积模式分类及主控因素1 前言碳酸盐岩地模式是理解碳酸盐岩相的分布以及(在一定程度上)原生孔隙率的分布及其成岩史有关的保存情况的重要辅助工具。
随着油气勘探的不断深入, 海相碳酸盐岩地层分布区逐渐成为重要的油气勘探场所。
中国的塔里木盆地、四川盆地和鄂尔多斯盆地都有重大的发现, 特别是塔里木盆地、四川盆地最近都有重要的突破, 因此, 碳酸盐岩台地的研究也进入一个新的高潮, 各种观点、方法层出不穷。
通常用来描述不同台地的许多术语,对于地质学家来说往往具有不同的含意。
本文根据前人对碳酸盐台地的研究总结归纳其类型划分及其相模式。
2 分类2.1 不同地理位置、坡度、封闭性和镶边性下的碳酸盐岩台地类型在总结前人工作的基础上, 根据地理位置、坡度、封闭性和镶边性把碳酸盐岩台地分为以下类型: 缓坡开放型无镶边台地、缓坡封闭型无镶边台地、陡坡开放型无镶边台地、陡坡封闭型无镶边台地、缓坡开放型有镶边台地、缓坡封闭型有镶边台地、陡坡开放型有镶边台地、陡坡封闭型有镶边台地、礁滩型孤立台地、岩隆型孤立台地。
表1 碳酸盐岩台地分类(据顾家裕,2009)2.1.1 缓坡封闭型无镶边台地此类台地的特点是整个台地地势平坦且相对开阔, 虽然台地边缘没有明显的镶边, 但在台地边缘发育水体较浅的滩地, 对水体交换有一定的阻隔性, 台地上主要以潮坪沉积和澙湖沉积为主。
在潮上带发育膏泥坪、膏盐坪和含膏白云岩等, 而在潮间带主要沉积以泥晶为主的云岩、藻云岩和少量的藻屑云岩, 下部见砂屑坪沉积等; 澙湖中以泥晶白云岩和纹层白云岩等为主; 台地边缘滩中见凝块白云岩和少量的鲕粒白云岩。
2.1.2 陡坡开放型无镶边台地这是一类比较简单的台地。
台地岸坡坡度较陡, 滨岸水动力强度较高, 滨岸沉积主要是粒级较粗的生物碎屑灰岩、生物灰岩或一定量的鲕粒灰岩, 在一些地区岸边还发育一定高度的风成沙丘;向外则是一个相对有一定坡度的开阔台地, 沉积物主要是泥晶灰岩和泥质灰岩, 沉积物由岸至海逐渐变细, 直到台地边缘出现更大坡度的斜坡。
2.1.3缓坡封闭型有镶边台地该类台地的特点是台地广阔, 但由于受台缘带滩礁复合体或滩的阻隔, 台地内部水体交换阻滞,水体的蒸发量大于补给量, 台地内主要沉积膏泥岩、膏盐岩或大量的石膏; 台地边缘发育生物礁或礁滩复合体, 在一些水体交换并未受到影响、较开放的地区, 水体盐度正常, 可以形成一定量的小型礁体或台内滩; 在滨岸地区主要是浅水平坦的、膏泥岩沉积的潮坪或泥坪.2.1.4 缓坡开放型有镶边台地该类台地的特点是台地边缘具镶边, 即存在一个大型生物礁的边缘, 但生物礁分布断续, 台内水体交换通畅无阻。
2.1.5陡坡开放型有镶边台地该类台地的特点是滨岸坡度较大, 水体能量强, 主要发育粗粒的生物碎屑滩、鲕粒滩或少量的点礁, 而广阔的台地区则水体较深、能量较低, 沉积细粒的泥晶灰岩和泥质灰岩, 偶见台内浅滩, 台内不发育蒸发岩。
在台地边缘区发育明显的生物礁滩复合体, 但断续的生物礁滩复合体对台内水体的交换阻隔较小, 水体流动畅通。
2.1.6滩礁型孤立台地此类台地在中国南海广大海域有分布, 大部分是在海底喷发的火成岩基础上发育起来的生物礁。
2.2不同受力机制下的碳酸盐岩台地类型碳酸盐岩台地生长在构造高点之上, 如断层的上升盘、背斜和底辟的顶部。
按照基底的受力机制,可将碳酸盐岩台地分为伸展作用控制下的基底断块台地、旋转断块台地和生长断块台地; 挤压作用控制下的生长背斜台地、孤立台地、顶部刺穿台地和前陆边缘台地; 底辟作用控制下的盐底辟台地和火山基底台地; 及其它因素控制的被动大陆边缘台地和三角洲顶部台地。
2.2.1伸展作用控制下的断块台地1)基底断块台地[ 前期形成基底断裂, 当物质充足、水体适中即水体处于高潮线和低潮线之间时, 在基底断层的上升盘便会发育碳酸盐岩建隆, 同时在下降盘发育盆地沉积。
2) 旋转断块台地主要形成于海底断陷盆地中(如红海苏伊士海湾) , 形成机制与基底断块台地相似, 旋转断块台地的独特之处在于断块形成之后要发生反转。
3) 生长断块台地[ 2 ] 生长断块台地的整个形成过程包括碳酸盐岩的生长、后退和碳酸盐岩侧翼偶尔的坍塌。
通常, 碳酸盐岩台地的形成经历3 个阶段。
第1 阶段, 由孤立的点礁组合成一个顶部水平的大型台地, 坡度角较缓, 该阶段是碳酸盐岩的生长阶段。
第2 阶段, 同沉积断层的出现导致碳酸盐岩台地的侧翼发生坍塌在断层的下降盘形成低水位楔沉积, 此时斜坡角变陡。
第3 阶段, 碳酸盐岩台地继续生长, 由于物质不够充足, 导致台地面积一期期缩小, 台地面积的缩小使台地沉积更加不稳固, 导致后期还会发生碳酸盐岩台地的侧翼坍塌发生2.2.2 挤压作用控制下的台地1) 生长背斜台地生长背斜之上碳酸盐岩台地2) 孤立台地孤立台地底部为先期形成的背形3) 顶部刺穿台地形成于挤压构造背景, 基底断层未出露地表, 仅在顶部形成隆起。
碳酸盐岩台地形成于隆起之上。
4) 前陆边缘台地此类台地的沉积环境为前陆盆地。
2.2.3 底辟作用控制下的台地及其他类型的台地1) 盐底辟台地发育于盐底辟上部2) 火山基底台地常形成环礁发育于热沉降海底火山的顶部, 呈加积碳酸盐岩台地3) 被动大陆边缘台地是形成于被动大陆边缘的宽广厚层台地4) 三角洲顶部台地形成于三角洲进入浅海的地方。
3 控制因素3.1 构造运动所形成的古地形(貌) 控制台地的分布位置和基本类型众所周知, 构造运动对台地的形成具有明显的控制作用, 古地形的高低及坡度的陡缓对海侵过程中形成的沉积物有强烈的控制作用。
当岸坡陡的时候, 海岸水动力强, 形成一些较粗粒且结晶较好的碳酸盐岩, 如生物碎屑灰岩、砂屑灰岩、亮晶鲕粒灰岩等; 若坡度平缓、波浪消能, 水动力弱, 则形成泥晶灰岩、泥质灰岩等。
特别是在台地边缘区,由于具相对较高的地形, 则在外海波浪的作用下可以形成粗粒的碎屑滩, 甚至形成生物礁; 相反在没有任何古地形的高地, 或是一个向海倾斜斜坡, 则将是较深水的泥质灰岩或泥晶灰岩的沉积。
在台地发育过程中构造的变动和断裂的作用可以进一步引起地形的变化, 进而改变沉积环境, 造成沉积物的变化。
因此, 古地形控制了台地的类型和沉积物的性质和相。
3.2 海平面的升降控制台地类型及沉积物的变化海平面的变化对台地类型改变的作用是显而易见的。
当海平面上升的速率超过了台地上沉积物的沉积速率, 台地将被淹没, 改变了原来台地的类型和沉积物的性质; 反之, 当海平面下降的速率超过了碳酸盐沉积物前积的速率, 台地将会暴露或停止发育或遭受剥蚀而被破坏。
只有在沉积物的沉积速率与海平面的变化相适应的情况下, 台地才能正常发育。
碳酸盐岩台地沉积的控制因素除构造运动、相对海平面变化外还受沉积物供给和气候变化。
四者之间相互影响、相辅相成。
构造运动和相对海平面变化控制可容纳空间变化, 可容纳空间变化直接控制碳酸盐岩的沉积潜力。
碳酸盐岩沉积属于跟随性生长模式。
当构造抬升、相对海平面下降时, 碳酸盐岩生长速率减慢直至碳酸盐岩台地露出水面而停止生长。
当发生构造沉降即相对海平面变深时, 且保证物源充足的情况下, 碳酸盐岩会随水体快速向上生长。
与碎屑岩不同, 碳酸盐岩属于原地生长模式, 它的发育与否直接受原地沉积物供给的影响。
水体适中时利于造礁生物生长, 可为台地形成提供大量物源, 水体太深或太浅都会抑制造礁生物生长, 间接影响碳酸盐岩的形成。
气候中的降雨量、温度及光照对碳酸盐岩的形成同样起到不可低估的作用。
降雨量影响水体盐度, 水体盐度、温度和光照影响造礁生物的生长及水体的循环。
气候还会影响沉积层序中沉积物的类型。
气候干旱和水体循环较局限的环境下, 容易产生蒸发岩沉积物。
结束语关于碳酸盐岩台地的分类本文只是做了简单的总结与归纳,对其主控因素做了一些阐述,这些总结与归纳尚具许多不完整性甚至错误。
希望在以后进一步的学习与研究中能进一步完善,能够对中国的碳酸盐岩台地沉积有更深入的了解,希望能够带动更多关于碳酸盐岩台地沉积模式的研究与探讨。
参考文献[1] Geir Elvebakk , David W H , Lars Stemmerik1 From isolated buildups to buildup mosaics : 3D seismic sheds new light on upper Carboniferous - Permian fault cont rolled carbonate buildups , Norwegian Barent s Sea [J ] 1 Sedimentary Geology , 2002 , 152 : 7~171[2] Valentina Zampetti , Wolfgang Schlager , J an – Henk van Konijnenburg , el al1 Architecture and grow the history of a Miocene carbonate platform from 3D seismic reflection data ; Luconia province , off shore Sarawak , Malaysia [J ] 1 Marine and petroleum geology , 2004 ,21 : 517~534[3]Stacy Lynn Reeder, Eugene C. Rankey, etal. Interactions between tidal flows and ooid shoals, Northern Bahamas[J]. Journal of sedimentary research, 2008, 78:175-186 [4]SMITH R M H,WARD P D.Pattern of vertebrate extinctions across an event bed at the Permian -Triassic boundary in the aroo Basin of South Africa [J].Geology,2001,29: 1147 -1150.[5]Beauchamp B, Desrochers A. 1997. Permian Warm2to Very Coldwater Carbonates and Cherts in Northwest Pangca [ C ]. In: James N P ,Clarke J A D ( eds) . Cool Water Carbonates, SEPM Special Publication, 56: 327 - 347.[6]Davi P J,刘健. 1990. 澳大利亚东北部碳酸盐台地的演化[ J ]. 海洋地质译丛, 5: 38 - 49.[7]高志前,樊太亮,焦志峰,等. 2006. 塔里木盆地寒武—奥陶系碳酸盐岩台地样式及其沉积响应特征[ J ]. 沉积学报, 24 (1) : 19 - 27.[8]尹微, 樊太亮, 郭刚2006 不同受力机制下的碳酸盐岩台地类型及其控制因素分析石油天然气学报(江汉石油学院学报) 第28 卷第4 期188-191[9]顾家裕马锋季丽丹 2009 碳酸盐岩台地类型、特征及主控因素古地理学报第11卷第1期 21-27[10]梅冥相, 邓军, 高金汉, 等. 广西高龙孤立碳酸盐岩台地的生长发育模式[J]. 现代地质, 2003, 17(4): 395- 401.。