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1、第五章第五章 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学第一节第一节 碳酸盐岩沉积背景及其控制因素碳酸盐岩沉积背景及其控制因素第二节第二节 层序关键界面的识别层序关键界面的识别第三节第三节 碳酸盐岩层序地层学模式碳酸盐岩层序地层学模式第四节第四节 碳酸盐岩层序地层学模式与油气碳酸盐岩层序地层学模式与油气第一节第一节 碳酸盐岩沉积背景及其控制因素碳酸盐岩沉积背景及其控制因素一一碳酸盐岩沉积背景碳酸盐岩沉积背景二二碳酸盐岩沉积的控制因素碳酸盐岩沉积的控制因素一一 沉积背景沉积背景 根据在盆地中位置和坡度、根据在盆地中位置和坡度、可可以把碳酸盐沉积背景分为三种以把碳酸盐沉积背景分为三种类型。类型。1 1
2、区域性碳酸盐台地和缓坡区域性碳酸盐台地和缓坡其沉积的坡度小于其沉积的坡度小于5 5度。度。2 2 区域性台地和前积滩区域性台地和前积滩其前缘斜坡的坡度为其前缘斜坡的坡度为5 5度度3535度。度。3 3 浅海台地或孤立台地浅海台地或孤立台地这些类型的每一种都可以在地这些类型的每一种都可以在地震剖面中识别，并且其内部地震剖面中识别，并且其内部地震相特征有助于预测它们的发震相特征有助于预测它们的发育历史和确定它们的沉积相。育历史和确定它们的沉积相。1 1 区域性台地和缓坡背景区域性台地和缓坡背景 区域性缓坡的沉积区域性缓坡的沉积厚度变化很大厚度变化很大，从几米到几百米其，从几米到几百米其生生长模式
3、可以从加积到进积长模式可以从加积到进积。碳酸盐岩缓坡从正地形区建设、。碳酸盐岩缓坡从正地形区建设、并顺着平缓的古缓坡而下斜坡上没有明显的坡折，相带宽并顺着平缓的古缓坡而下斜坡上没有明显的坡折，相带宽缓，不规则。在地震剖面上，缓坡剖面表现为低角度的缓，不规则。在地震剖面上，缓坡剖面表现为低角度的“s”“s”型或叠瓦状前积结构。型或叠瓦状前积结构。碳酸盐岩台地以大致水平的顶向上生碳酸盐岩台地以大致水平的顶向上生长，在某些情况下可有较陡的边缘。台地和缓坡的前积结构长，在某些情况下可有较陡的边缘。台地和缓坡的前积结构不明显，在台地和缓坡地层薄，不足以从地震上分辨的地方，不明显，在台地和缓坡地层薄，不足
4、以从地震上分辨的地方，台地和缓坡的识别是困难的。台地和缓坡的识别是困难的。所以充分利用所以充分利用测井和岩芯资测井和岩芯资料对层序格架料对层序格架综合分析显得综合分析显得尤为重要。尤为重要。2 2 区域性前积滩和台地背景区域性前积滩和台地背景 区域性前积滩和台地以具有区域性前积滩和台地以具有前缘斜坡的前积结构前缘斜坡的前积结构为特为特征。前缘斜坡的坡度变化向上从征。前缘斜坡的坡度变化向上从 5 5度度3535度度 。前积滩。前积滩的厚度从几米到数百米，前积距离可达数公里。它们的厚度从几米到数百米，前积距离可达数公里。它们呈呈“S”“S”型、型、“S“S型型斜交型和斜交型前积模式。斜交型和斜交型
5、前积模式。层层序内的一种常见演化方式是从缓坡或低角度序内的一种常见演化方式是从缓坡或低角度“S”“S”型型前积到斜交型前积。这可能是前积到斜交型前积。这可能是高水位结束时海平面下高水位结束时海平面下降引起的降引起的。3 3 浅海孤立台地背景浅海孤立台地背景 浅海孤立台地作为一种大型、较厚的垂向加积三复合建造，在浅海孤立台地作为一种大型、较厚的垂向加积三复合建造，在远离区域性盆地边缘缓坡或远离区域性盆地边缘缓坡或 台地处出现在巴哈马晚第三纪和中台地处出现在巴哈马晚第三纪和中新世新世 Terumbu Terumbu台地就是这样的例子。台地就是这样的例子。拉张盆地中的拉张盆地中的地垒式断块地垒式断块
6、常常诱发孤立台地的发育。这些断块常常诱发孤立台地的发育。这些断块可以作为沉积浅海碳酸盐岩的场所而泥质深水沉积可以作为沉积浅海碳酸盐岩的场所而泥质深水沉积 物局限在物局限在地堑内。孤立台地通常具有陡峭的边缘，那里可能是台地的面地堑内。孤立台地通常具有陡峭的边缘，那里可能是台地的面临开阔海洋的一侧。临开阔海洋的一侧。二 碳酸盐岩沉积的控制因素1相对海平面变化的控制作用相对海平面变化的控制作用2.构造沉降和沉积背景的控制作用构造沉降和沉积背景的控制作用3.气候控制作用气候控制作用4.地形的控制作用地形的控制作用1相对海平面变化的控制作用 对于碳酸盐产率、台地或滩的发育及其相应的岩相分布来说，对于碳酸
7、盐产率、台地或滩的发育及其相应的岩相分布来说，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是控制碳酸盐岩沉积的首要因素。相对海平。相对海平面的变化控制了面的变化控制了可容空间可容空间的变化，从而控制了碳酸盐岩的变化，从而控制了碳酸盐岩沉积潜沉积潜力力。碳酸盐岩沉积物多是在沉积环境中原地生长的。大部分碳酸碳酸盐岩沉积物多是在沉积环境中原地生长的。大部分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(Schlager(Schlager，1981)1981)。因此，这种生成过程取决于光照程度。随。因此，这种生成过程取决于光
8、照程度。随着水深增加光照程度迅速降低。高碳酸盐产率主要分布在海水着水深增加光照程度迅速降低。高碳酸盐产率主要分布在海水 100 m以内的水体中，因为该深度内悬浮着大量能进行光合作用以内的水体中，因为该深度内悬浮着大量能进行光合作用的生物。有意义的是，在的生物。有意义的是，在 10 m水深附近，碳酸盐产率最高，而水深附近，碳酸盐产率最高，而在在 1020 m内锐减。这种碳酸盐产率的狭窄深度限制，是碳酸内锐减。这种碳酸盐产率的狭窄深度限制，是碳酸盐产率能否与海平面变化保持同步的重要因素。显然，碳酸盐盐产率能否与海平面变化保持同步的重要因素。显然，碳酸盐产率受控于水体深度或可容空间的变化速率。实际上
9、，产率受控于水体深度或可容空间的变化速率。实际上，相对海相对海平面变化控制了可容空间的变化，也影响了水体盐度、营养成平面变化控制了可容空间的变化，也影响了水体盐度、营养成分、温度、含氧量及水深等因素的变化，从而最终控制了沉积分、温度、含氧量及水深等因素的变化，从而最终控制了沉积层序的构型层序的构型。1 1 海平面的相对变化海平面的相对变化2.构造沉降和沉积背景的控制作用构造沉降构造沉降-可容空间的变化可容空间的变化 构造抬升构造抬升-碳酸盐岩台地暴露碳酸盐岩台地暴露-碳酸盐停止生碳酸盐停止生长，遭受化学风化作用长，遭受化学风化作用-喀斯特地貌喀斯特地貌 构造下沉构造下沉-形成新的可容空间，沉积
10、形成新的可容空间，沉积沉积背景沉积背景-盆地结构盆地结构 非局限性盆地：具有正常的、循环良好的水体，非局限性盆地：具有正常的、循环良好的水体，生物繁盛，碳酸盐发育生物繁盛，碳酸盐发育 局限性盆地：盐度高、含氧量低，生物少，碳局限性盆地：盐度高、含氧量低，生物少，碳酸盐不发育酸盐不发育3.气候控制作用气候气候决定了气温、降雨量、大气圈湿度和风，从而决定了气温、降雨量、大气圈湿度和风，从而决决定了水的盐度和水的循环。定了水的盐度和水的循环。热带热带海洋浅水比海洋浅水比中纬度中纬度温温带海洋具有更高的饱和度，这个差异影响了碳酸盐沉带海洋具有更高的饱和度，这个差异影响了碳酸盐沉积物的产率、稳定性和早期
11、成岩的潜力。积物的产率、稳定性和早期成岩的潜力。气候还决定了沉积层序中的沉积物类型。气候还决定了沉积层序中的沉积物类型。在在干旱干旱气候气候和水体循环较局限的环境下，在陆棚上的盆地、泻湖、和水体循环较局限的环境下，在陆棚上的盆地、泻湖、潮上坪等环境会产生潮上坪等环境会产生蒸发岩蒸发岩沉积物。若陆源沉积物供沉积物。若陆源沉积物供应点邻近碳酸盐台地，那么气候的差异将会影响硅质应点邻近碳酸盐台地，那么气候的差异将会影响硅质碎屑沉积物供给的类型。碎屑沉积物供给的类型。潮湿潮湿气候利于河流、三角洲气候利于河流、三角洲硅质碎屑沉积物的沉积，而干旱气候利于风成硅质碎硅质碎屑沉积物的沉积，而干旱气候利于风成硅
12、质碎屑沉积。屑沉积。4 地形的控制作用地形的控制作用区域性碳酸盐台地和缓坡、区域性碳酸盐台地和缓坡、区域性前积滩和台区域性前积滩和台地、地、浅海台地或孤立台地浅海台地或孤立台地的地形特征不同，所的地形特征不同，所形成的形成的碳酸盐沉积碳酸盐沉积的特征不同，叠置样式也有明的特征不同，叠置样式也有明显的差异。显的差异。第二节第二节 层序关键界面的识别层序关键界面的识别一一层序界面的识别层序界面的识别二二首次海泛面的识别首次海泛面的识别三三最大海泛面的识别最大海泛面的识别一一 层序界面的识别层序界面的识别1 1 层序界面类型层序界面类型2 I2 I型层序界面及其识别标志型层序界面及其识别标志3 3
13、IIII型层序界面的识别标志型层序界面的识别标志4 I4 I型与型与II II型层序界面的不同型层序界面的不同5 5 型层序界面的识别标志型层序界面的识别标志1 1 层序界面类型层序界面类型I型层序：型层序：低水位体系域（低水位体系域（LST）海侵体系域（海侵体系域（TST）高水位体系域（高水位体系域（HST）II型层序：型层序：陆棚边缘（陆棚边缘（SMST）海侵体系域（海侵体系域（TST）高水位体系域（高水位体系域（HST）III型层序：型层序：海侵体系域（海侵体系域（TST）高水位体系域（高水位体系域（HST）碳酸盐岩的沉积体系和层序地层分布模式，根据相对海平面变碳酸盐岩的沉积体系和层序地
14、层分布模式，根据相对海平面变化的反映，可识别出三类不同的层序界面，即化的反映，可识别出三类不同的层序界面，即I型、型、II型、型、III型型层序界面。层序界面。2 型层序界面当海平面迅速下降且速当海平面迅速下降且速率大于碳酸盐台地或滩率大于碳酸盐台地或滩边缘盆地沉降速率、海边缘盆地沉降速率、海平面位置低于台地或滩平面位置低于台地或滩边缘时，就形成了碳酸边缘时，就形成了碳酸盐岩的盐岩的I型层序界面。型层序界面。l型型层序界面以台地或滩的层序界面以台地或滩的暴露和侵蚀、斜坡前缘暴露和侵蚀、斜坡前缘侵蚀、区域性淡水透镜侵蚀、区域性淡水透镜体向海方向的运动以及体向海方向的运动以及上覆地层上超、海岸上上
15、覆地层上超、海岸上超向下迁移为特征超向下迁移为特征2 型层序界面的识别标志（1）层序界面以下的沉积物具有明显的暴露、）层序界面以下的沉积物具有明显的暴露、溶蚀等特征溶蚀等特征（2）斜坡前缘的侵蚀作用）斜坡前缘的侵蚀作用（3）淡水透镜体向海的方向运动）淡水透镜体向海的方向运动（4 4）上覆地层的上超）上覆地层的上超和和海岸上超的下移海岸上超的下移（1）层序界面以下的沉积物具明显的暴露、溶蚀等特征）层序界面以下的沉积物具明显的暴露、溶蚀等特征碳酸盐台地或陆棚沉积背碳酸盐台地或陆棚沉积背景上的陆上暴露，可通过景上的陆上暴露，可通过古岩溶特征来识别。古岩溶特征来识别。如我国鄂尔多斯盆地奥陶如我国鄂尔多
16、斯盆地奥陶系顶部、新疆奥陶系顶部、系顶部、新疆奥陶系顶部、川东石炭系黄龙组顶部等川东石炭系黄龙组顶部等发育的古岩溶。发育的古岩溶。常见的岩溶识别标志1）古岩溶面常是）古岩溶面常是不规则的不规则的，纵向起伏几十至几百米。岩纵向起伏几十至几百米。岩溶地貌常表现为岩溶斜坡和溶地貌常表现为岩溶斜坡和岩溶凹地。岩溶凹地。2）地表岩溶主要特征为出现）地表岩溶主要特征为出现紫红色泥岩紫红色泥岩、灰绿色铝土质灰绿色铝土质泥岩以及覆盖的角砾灰岩、泥岩以及覆盖的角砾灰岩、角砾白云岩的古土壤角砾白云岩的古土壤。风化风化壳顶部的岩溶角砾岩往往成壳顶部的岩溶角砾岩往往成分单一，分选和磨圆差。碎分单一，分选和磨圆差。碎屑
17、灰岩的碎屑如鲕粒、生物屑灰岩的碎屑如鲕粒、生物碎屑常被溶解形成铸模孔等。碎屑常被溶解形成铸模孔等。3）古岩溶存在明显的分带性，古岩溶存在明显的分带性，自上而下可分为垂直渗流岩溶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。带、水平潜流岩溶带和深部缓流岩溶带。4）溶孔内存在）溶孔内存在特征充填物特征充填物。可充填不规则层状且分选差的角。可充填不规则层状且分选差的角砾岩、泥岩或白云质泥的示底沉积，隙间或溶洞内充填氧化铁砾岩、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。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。6）
18、选择性溶解孔隙选择性溶解孔隙。具有钙质壳、溶解后扩大的并可被粘土。具有钙质壳、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隙。充填的解理、分布广泛的选择性溶解孔隙。7）岩溶地层具有明显的）岩溶地层具有明显的电测响应电测响应，如明显的低电阻率、相对，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。地层倾角模式和典型的成像测井响应。8）古岩溶面响应于）古岩溶面响应于起伏较明显的不规则地震反射起伏较明显的不规则地震反射，古岩溶带，古岩溶带常对应于明显的低速异常带。常对应于明
19、显的低速异常带。另外，古岩溶面上下地层的产状、古生物组合、微量元素及地另外，古岩溶面上下地层的产状、古生物组合、微量元素及地化特征也有明显的差别化特征也有明显的差别（2）斜坡前缘的侵蚀作用 在在I型层序界面形成时，常型层序界面形成时，常发生明显的斜坡前缘的侵蚀，发生明显的斜坡前缘的侵蚀，导致台地和滩缘斜坡上部大量导致台地和滩缘斜坡上部大量沉积物被侵蚀掉，沉积物被侵蚀掉，结果造成大结果造成大量碳酸盐砾屑的向下滑塌堆积量碳酸盐砾屑的向下滑塌堆积作用和碳酸盐砂的碎屑流、浊作用和碳酸盐砂的碎屑流、浊流沉积作用流沉积作用。在碳酸盐缓坡和碳酸盐台在碳酸盐缓坡和碳酸盐台地边缘出现的地边缘出现的水道充填砾屑灰
20、水道充填砾屑灰岩岩，以及向陆方向由河流回春，以及向陆方向由河流回春作用引起的由海相到陆相、碳作用引起的由海相到陆相、碳酸盐岩到碎屑岩的酸盐岩到碎屑岩的转换相沉积转换相沉积物物，也是确定，也是确定I型层序界面的标型层序界面的标志。志。（3）淡水透镜体向海的方向运动 I型层序界面形成时发生的另一种作用，就是淡型层序界面形成时发生的另一种作用，就是淡水透镜体向海或向盆方向的区域性迁移，使得原海相水透镜体向海或向盆方向的区域性迁移，使得原海相沉积物遭受淡水和混合水的成岩作用。沉积物遭受淡水和混合水的成岩作用。1）淡水的淋滤、溶解作用和胶结作用淡水的淋滤、溶解作用和胶结作用 Sarg认为，当海平面下降认
21、为，当海平面下降75-100米或更多并保持米或更多并保持相当长的时间时，在陆棚上建立起淡水透镜体，发生相当长的时间时，在陆棚上建立起淡水透镜体，发生明显的淋滤、溶解作用，潜流带出现大量的淡水胶结明显的淋滤、溶解作用，潜流带出现大量的淡水胶结物，如不稳定的文石、高镁方解石可能被溶解，形成物，如不稳定的文石、高镁方解石可能被溶解，形成低镁方解石沉淀。在适宜的构造、气候和时间条件下低镁方解石沉淀。在适宜的构造、气候和时间条件下就可能发育风化壳。就可能发育风化壳。（3）淡水透镜体向海的方向运动2）混合白云化和高盐度白云化）混合白云化和高盐度白云化 伴随伴随I型界面形成期间，可发生不同规模的混合水白云化
22、和型界面形成期间，可发生不同规模的混合水白云化和强烈蒸发作用而引起的白云化强烈蒸发作用而引起的白云化。（4）上覆地层的上超和海岸上超的下移3 型层序界面的识别标志当海平面下降速率小于当海平面下降速率小于盆地沉积速率，多形成盆地沉积速率，多形成II型层序边界。此时盆型层序边界。此时盆地的可容空间扩大，台地的可容空间扩大，台地潮缘区和台地浅滩出地潮缘区和台地浅滩出露地表，陆棚边缘向陆露地表，陆棚边缘向陆方向的上超向下迁移，方向的上超向下迁移，形成陆棚边缘沉积物。形成陆棚边缘沉积物。与与I型界面相比，型界面相比，缺乏陆缺乏陆缘物质的穿越和台缘斜缘物质的穿越和台缘斜坡的侵蚀作用坡的侵蚀作用，沉积相，沉
23、积相带向盆地方向的迁移不带向盆地方向的迁移不显著。显著。型层序边界及其伴生作用型层序边界及其伴生作用 与与 型层序边界有关的作用和沉积物，在某些方面不同于型层序边界有关的作用和沉积物，在某些方面不同于 型型层序边界。层序边界。1.1.在在 型层序边界形成期间，海平面下降到恰好处于或者刚刚型层序边界形成期间，海平面下降到恰好处于或者刚刚低于台地或滩边缘处，内台地区出露地表。外台地和台地低于台地或滩边缘处，内台地区出露地表。外台地和台地边缘可能经历过短暂的出露。边缘可能经历过短暂的出露。2.2.通常淡水的影响主要在内台地区内。通常淡水的影响主要在内台地区内。这些影响包括颗粒的这些影响包括颗粒的溶解
24、，特别是不稳定文石和高镁方解石的溶解，少量渗流溶解，特别是不稳定文石和高镁方解石的溶解，少量渗流和潜水胶结物的沉淀和混合带白云岩化作用。和潜水胶结物的沉淀和混合带白云岩化作用。3.3.海平面仅在相对短的时间内就开始上升，并回过头来淹没海平面仅在相对短的时间内就开始上升，并回过头来淹没外台地。台地或滩边缘楔形体沉积，将在下伏的台地边外台地。台地或滩边缘楔形体沉积，将在下伏的台地边 缘缘处或低于它的位置上沉积并且在向陆地方向上超。处或低于它的位置上沉积并且在向陆地方向上超。斜坡前斜坡前缘的侵蚀不会成为缘的侵蚀不会成为 型层序边界上的主要作用型层序边界上的主要作用。4 型与型层序界面的不同1）暴露时
25、间暴露时间：I型和型和II型界面都表现为碳酸盐台地的暴露，型界面都表现为碳酸盐台地的暴露，但但II型界面经历暴露的型界面经历暴露的时间短时间短，侵蚀量小侵蚀量小。2）地层产状地层产状：在陆棚边缘，：在陆棚边缘，II型界面上覆地层一般是型界面上覆地层一般是平平行的和加积行的和加积的，而的，而I型则主要是型则主要是斜向的和进积斜向的和进积的。的。3）淡水成岩作用淡水成岩作用：II型层序界面形成期间，当海平面下型层序界面形成期间，当海平面下降恰好处于或略低于台地或滩边缘处，内台地出露地表，降恰好处于或略低于台地或滩边缘处，内台地出露地表，外台地和台缘可能仅经历短暂的出露。因此，淡水的影响外台地和台缘
26、可能仅经历短暂的出露。因此，淡水的影响主要在内台地区，淡水成岩作用规模小，强度弱。另外，主要在内台地区，淡水成岩作用规模小，强度弱。另外，海平面仅在相当短的时间内就开始上升，并淹没外台地、海平面仅在相当短的时间内就开始上升，并淹没外台地、台地或滩边缘楔形体，沉积作用将发生在下伏台地边缘处台地或滩边缘楔形体，沉积作用将发生在下伏台地边缘处或较低的位置上。或较低的位置上。5 型层序界面的识别标志其底界面为淹没不整合面或其相其底界面为淹没不整合面或其相关面关面,在其相关面之上有时可见在其相关面之上有时可见到极薄的海侵体系域到极薄的海侵体系域(TST)。这。这是在构造沉降速率相对快速的背是在构造沉降速
27、率相对快速的背景下景下,叠加于其上的三级海平面叠加于其上的三级海平面上升产生的环境加深效应较强而上升产生的环境加深效应较强而导致碳酸盐岩台地被淹没的结果导致碳酸盐岩台地被淹没的结果,在相同背景下的硅质碎屑沉积在相同背景下的硅质碎屑沉积体系中也可见到由体系中也可见到由CS+HST”序序列构成的层序。梅冥相把这种类列构成的层序。梅冥相把这种类型的层序定义为类型型的层序定义为类型III层序层序,从从而区别于类型而区别于类型I及类型及类型II层序层序 加里曼丹岛浅海加里曼丹岛浅海NatunaNatuna油田油田TerumbuTerumbu碳酸盐岩台地地碳酸盐岩台地地震剖面显示广泛斜坡前缘侵蚀的丘型高位
28、域震剖面显示广泛斜坡前缘侵蚀的丘型高位域 的几何形的几何形态及层序边界态及层序边界 二 初始海泛面的识别1)沉积相突变：沉积相突变：初始海泛面上下沉积物的性质、类型和沉积初始海泛面上下沉积物的性质、类型和沉积作用方式差异明显，常表现为沉积相的突变。作用方式差异明显，常表现为沉积相的突变。2）边缘地区与层序界面一致：边缘地区与层序界面一致：伴随海侵，海水不断向陆地伴随海侵，海水不断向陆地方向扩展，淹没原暴露的潮缘和台地区。因此，在斜坡方向扩展，淹没原暴露的潮缘和台地区。因此，在斜坡-盆地盆地区，该面之下为低水位体系域或陆架边缘体系域，向台地方区，该面之下为低水位体系域或陆架边缘体系域，向台地方向
29、，则常与层序界面一致，即海侵体系域直接覆盖在下伏层向，则常与层序界面一致，即海侵体系域直接覆盖在下伏层序上。序上。3）生物组合差异：生物组合差异：初始海泛面常含丰富的生物化石，并与初始海泛面常含丰富的生物化石，并与下伏层有不同的生态组合。下伏层有不同的生态组合。4）准层序组特征差异：准层序组特征差异：在台地和潮缘区，初始海泛面是具在台地和潮缘区，初始海泛面是具有高能水动力条件的近岸环境不断向陆迁移的基面，其上下有高能水动力条件的近岸环境不断向陆迁移的基面，其上下地层的堆积样式不一致，下伏地层是海平面下降的产物，为地层的堆积样式不一致，下伏地层是海平面下降的产物，为一种向上变浅变粗的序列，上覆地
30、层则代表海平面上升阶段，一种向上变浅变粗的序列，上覆地层则代表海平面上升阶段，表现向上变深变细的序列特点。表现向上变深变细的序列特点。三 最大海泛面和凝缩段的特征海平面迅速上升海平面迅速上升-高峰高峰-缓慢上升或初始下降之前，水深大，碳酸缓慢上升或初始下降之前，水深大，碳酸盐生产速率低盐生产速率低-非补偿性沉积环境。非补偿性沉积环境。1）产状：产状：以连续的薄层产出，或以海底硬地的形式出现，常见生以连续的薄层产出，或以海底硬地的形式出现，常见生物潜穴、钻孔和各种深水遗迹构造。物潜穴、钻孔和各种深水遗迹构造。2）岩性：岩性：主要由灰泥沉积物组成，常具生物扰动构造，典型代表主要由灰泥沉积物组成，常
31、具生物扰动构造，典型代表是薄层状泥灰岩、微晶灰岩、生物扰动灰岩和蠕虫灰岩等，单层厚是薄层状泥灰岩、微晶灰岩、生物扰动灰岩和蠕虫灰岩等，单层厚仅数毫米至数厘米。仅数毫米至数厘米。3）生物：生物：凝缩段中常含丰富的浮游和底栖生物组合，并常表现为凝缩段中常含丰富的浮游和底栖生物组合，并常表现为沉积作用和生物环境的转换层，由下伏的浅水沉积与海侵作用相伴沉积作用和生物环境的转换层，由下伏的浅水沉积与海侵作用相伴生的底栖生物群落变为深水或较深水沉积及与之伴生的浮游生物组生的底栖生物群落变为深水或较深水沉积及与之伴生的浮游生物组合。合。4)分布：分布：由于凝缩段可分布于从台地到盆地水深跨度大的广阔地由于凝缩
32、段可分布于从台地到盆地水深跨度大的广阔地区，因此，具有不同的组分和结构、构造特征。区，因此，具有不同的组分和结构、构造特征。5）在海底构造运动较强烈的沉积盆地中，碳酸盐层序中的凝缩段）在海底构造运动较强烈的沉积盆地中，碳酸盐层序中的凝缩段可以是薄层的分布广泛的海底火山喷发沉积。可以是薄层的分布广泛的海底火山喷发沉积。第三节第三节 碳酸盐岩层序地层学模式碳酸盐岩层序地层学模式一一碳酸盐岩层序地层学综合模式碳酸盐岩层序地层学综合模式二二碳酸盐岩缓坡层序地层学模式碳酸盐岩缓坡层序地层学模式三三 碳酸盐岩斜坡层序地层学模式碳酸盐岩斜坡层序地层学模式四四 孤立的碳酸盐岩台地层序地层学模式孤立的碳酸盐岩台
33、地层序地层学模式一一 碳酸盐岩层序地层格架综合模式图碳酸盐岩层序地层格架综合模式图在由碳酸盐岩在由碳酸盐岩构成的层序中构成的层序中体系域有四种体系域有四种类型：即类型：即低水低水 位体系域位体系域、陆陆架边缘体系域架边缘体系域、海进体系域海进体系域和和高水位体系域高水位体系域(Van Wagoner(Van Wagoner等，等，Posamentier Posamentier and vail)and vail)。每种体系域都每种体系域都可根据露头、可根据露头、测井和地震资测井和地震资料中可以观察料中可以观察的标志识别出的标志识别出来。来。1 低水位体系域低水位体系域低水位体系域低水位体系域沉
34、积于先前台地和滩边缘的向盆地方向，并盖沉积于先前台地和滩边缘的向盆地方向，并盖在在 型层序边界上。低水位体系域除了充填在陆架上的下切河型层序边界上。低水位体系域除了充填在陆架上的下切河谷内之外，总是在先前的台地或滩边缘处或它的附近向外叠谷内之外，总是在先前的台地或滩边缘处或它的附近向外叠覆。主要沉积体系为由巨角砾和砂岩组成的覆。主要沉积体系为由巨角砾和砂岩组成的海底扇海底扇、以碎屑、以碎屑灰岩为主的灰岩为主的低位楔低位楔和和由浅水颗粒灰岩和半深海泥灰岩组成由浅水颗粒灰岩和半深海泥灰岩组成低低水位进积复合体水位进积复合体。他生低水位楔他生低水位楔 他生碳酸盐碎屑的沉积机理：他生碳酸盐碎屑的沉积机
35、理：1）斜坡上的滑塌堆积作用；）斜坡上的滑塌堆积作用；2）碎屑流沉积作用；）碎屑流沉积作用；3）浊流沉积作用）浊流沉积作用他生低水位楔与硅质碎屑环境的低水位期沉积相似，常伴随他生低水位楔与硅质碎屑环境的低水位期沉积相似，常伴随海平面下降形成海底扇、斜坡裙。位于台地边缘的深水盆地海平面下降形成海底扇、斜坡裙。位于台地边缘的深水盆地边缘的海底扇一般由巨角砾边缘的海底扇一般由巨角砾砂级碳酸盐碎屑组成。砂级碳酸盐碎屑组成。自生低水位楔自生低水位楔自生自生低水位楔是指在低水位期间，碳酸盐工厂中生低水位楔是指在低水位期间，碳酸盐工厂中生产的碳酸盐产的碳酸盐原地形成的楔状体原地形成的楔状体。处于开阔环境条件
36、。处于开阔环境条件下的自生低水位楔由并进碳酸盐岩构成，而在封闭下的自生低水位楔由并进碳酸盐岩构成，而在封闭环境中则发育追补碳酸盐楔。环境中则发育追补碳酸盐楔。自生低水位楔的沉积物组成和特征在不同自生低水位楔的沉积物组成和特征在不同盆地盆地和同一盆地不同部位差异很大和同一盆地不同部位差异很大，可以是礁、丘、台，可以是礁、丘、台缘粒屑灰岩和较深水的泥灰岩，也可以是白云岩或缘粒屑灰岩和较深水的泥灰岩，也可以是白云岩或蒸发岩。蒸发岩。进积碳酸盐复合体进积碳酸盐复合体低水位进积复合体是指从盆地延伸到台地边缘的进积漫滩，低水位进积复合体是指从盆地延伸到台地边缘的进积漫滩，由由浅水颗粒灰岩和半深海泥灰岩组成
37、浅水颗粒灰岩和半深海泥灰岩组成。近盆缘部位，由向上变浅的粒泥灰岩到粒状灰岩组成，在盆近盆缘部位，由向上变浅的粒泥灰岩到粒状灰岩组成，在盆地内相变为细粒灰岩和半深海泥灰岩。地内相变为细粒灰岩和半深海泥灰岩。低水位进积复合体朝低位扇下超，在坡折带附近，由岸出现低水位进积复合体朝低位扇下超，在坡折带附近，由岸出现上超。上超。陆架边缘体系域陆架边缘体系域是上覆在是上覆在 型层序边界之上和叠覆在先前台型层序边界之上和叠覆在先前台地和滩边缘之上的一个前积加积楔沉积体。它的下部边界地和滩边缘之上的一个前积加积楔沉积体。它的下部边界是一个整一的层序界面。是一个整一的层序界面。上部边界为海侵面，在它尖灭处的上部
38、边界为海侵面，在它尖灭处的向陆地方向存在一个不整合面。主要为向陆地方向存在一个不整合面。主要为台地蒸发盐台地蒸发盐、台地边台地边缘粒状灰岩或礁缘粒状灰岩或礁、以及、以及台地斜坡砂屑灰岩台地斜坡砂屑灰岩。2 陆架边缘体系域3 海进体系域海进体系域 海进体系域：海进体系域：由一套后退的或由一套后退的或退积的地层组成退积的地层组成。它们朝。它们朝陆架方向增厚，陆架方向增厚，直至因底面上超而减薄为止直至因底面上超而减薄为止。通常由于沉积物补给不足，致使向上的沉积单。通常由于沉积物补给不足，致使向上的沉积单元逐渐变薄。海进体系域向元逐渐变薄。海进体系域向 盆地方向和向上变薄、在其盆地方向和向上变薄、在其
39、顶部顶部形成一个密集形成一个密集段，段，底界面底界面是海侵面或首次海泛面，在低水位体系域向陆方向尖灭的地方，是海侵面或首次海泛面，在低水位体系域向陆方向尖灭的地方，海进体系域底界面与层序边界不整合面重合。主要为海进体系域底界面与层序边界不整合面重合。主要为潮上带、潮上带、台地蒸发盐、台地蒸发盐、台地边缘粒状灰岩或礁台地边缘粒状灰岩或礁、以及、以及台地斜坡砂屑灰岩台地斜坡砂屑灰岩。4 高水位体系域高水位体系域高水位体系域高水位体系域：是一个层序的终结，它覆盖在海进体系域之上，：是一个层序的终结，它覆盖在海进体系域之上，呈呈“S”“S”型到斜型到斜 交型的沉积单元。其交型的沉积单元。其底面底面是与
40、密集段伴生的下是与密集段伴生的下超面，也称为最大海泛面，在内陆架上变为整合面。高水位体超面，也称为最大海泛面，在内陆架上变为整合面。高水位体系域系域顶界面顶界面是是 型或型或 型层序边界。主要为型层序边界。主要为潮上带、潮上带、台地蒸发盐、台地蒸发盐、台地边缘粒状灰岩或礁台地边缘粒状灰岩或礁、以及、以及台地斜坡砂屑灰岩台地斜坡砂屑灰岩。二二 碳酸盐岩缓坡模式碳酸盐岩缓坡模式碳酸盐岩缓坡是指介于滨线和大陆斜坡之间的平缓斜坡，它没碳酸盐岩缓坡是指介于滨线和大陆斜坡之间的平缓斜坡，它没有明显的斜坡坡折或陆棚边缘，缓坡的平均坡度小于有明显的斜坡坡折或陆棚边缘，缓坡的平均坡度小于0.1”。缓。缓坡的沉积
41、相带与碳酸盐岩斜坡等有较大差异，因而它具有特征坡的沉积相带与碳酸盐岩斜坡等有较大差异，因而它具有特征的与海平面相对变化的关系和层序地层样式。的与海平面相对变化的关系和层序地层样式。平均海平面缓坡的沉积环境划分主要依据正常浪基面和风暴面。缓坡的沉积环境划分主要依据正常浪基面和风暴面。内缓坡：内缓坡：正常浪基面与平均海平面之间，以含叠层石漠和蒸发岩的潮线正常浪基面与平均海平面之间，以含叠层石漠和蒸发岩的潮线和萨巴哈相、受生物扰动的层状灰泥岩泻湖相和具交错层理的滨面相为和萨巴哈相、受生物扰动的层状灰泥岩泻湖相和具交错层理的滨面相为特征。特征。中缓坡中缓坡：正常浪基面与风暴面之间，海底受风暴浪影响较大
42、，发育具粒：正常浪基面与风暴面之间，海底受风暴浪影响较大，发育具粒序层理和丘状交错层理的粗碎屑风暴岩。序层理和丘状交错层理的粗碎屑风暴岩。外缓坡：外缓坡：风暴浪基面与密度跃层之间，可出现与风暴作用有关的沉积作风暴浪基面与密度跃层之间，可出现与风暴作用有关的沉积作用，形成分散的、具粒序的远源风暴岩。用，形成分散的、具粒序的远源风暴岩。缓坡盆地：缓坡盆地：常以纹层状粉屑碳酸盐岩、生物扰动灰质泥岩等沉积为特征常以纹层状粉屑碳酸盐岩、生物扰动灰质泥岩等沉积为特征碳酸盐岩缓坡层序地层模式低位域低位域低位域的沉积特征主要低位域的沉积特征主要取决于相对海平面下降的幅度、下降取决于相对海平面下降的幅度、下降速
43、率、持续时间、可容空间的大小速率、持续时间、可容空间的大小等。等。若若海平面相对下降幅度偏小、碎屑沉积物供给速率较低海平面相对下降幅度偏小、碎屑沉积物供给速率较低，则，则缓坡上部的相带可能会以进积式向盆内迁移，内缓坡暴露，缓坡上部的相带可能会以进积式向盆内迁移，内缓坡暴露，中缓坡和外缓坡处于浅水环境。中缓坡和外缓坡处于浅水环境。若相对海平面下降幅度较大并低于正常浪基面或缓坡边缘时，若相对海平面下降幅度较大并低于正常浪基面或缓坡边缘时，中缓坡和外缓被沉积环境突然变浅以至出露地表，内缓坡完中缓坡和外缓被沉积环境突然变浅以至出露地表，内缓坡完全暴露并发生喀斯特化，全暴露并发生喀斯特化，河流硅质碎屑沉
44、积物河流硅质碎屑沉积物可覆盖或下切可覆盖或下切下伏的早期高位缓坡沉积物，也可能阻碍中缓坡和外缓坡碳下伏的早期高位缓坡沉积物，也可能阻碍中缓坡和外缓坡碳酸盐岩的沉积。酸盐岩的沉积。由于缓坡坡度很小，所由于缓坡坡度很小，所以不发育低位扇或斜坡以不发育低位扇或斜坡裙沉积物。裙沉积物。当气候潮湿时，暴露地当气候潮湿时，暴露地表的内缓坡沉积可发育表的内缓坡沉积可发育成为古土壤和喀斯特；成为古土壤和喀斯特；若气候干燥，在暴露的若气候干燥，在暴露的缓坡地区可形成钙质结缓坡地区可形成钙质结核或广泛的萨巴哈沉积，核或广泛的萨巴哈沉积，甚至于形成风成沉积甚至于形成风成沉积海侵体系域当海平面相对上升发育海侵体系域时
45、，海侵体系域沉积物不断当海平面相对上升发育海侵体系域时，海侵体系域沉积物不断向陆迁移向陆迁移，深水沉积物叠置在浅水沉积物之上。此时，较深水，深水沉积物叠置在浅水沉积物之上。此时，较深水的缓坡区处于沉积物供给的的缓坡区处于沉积物供给的饥饿状态饥饿状态，易形成大量的有机质的，易形成大量的有机质的堆积，构成潜在的堆积，构成潜在的烃源岩烃源岩层。层。高能缓坡：颗粒石灰岩高能缓坡：颗粒石灰岩低能缓坡：泥灰岩低能缓坡：泥灰岩海侵晚期：凝缩层海侵晚期：凝缩层 -暗色泥岩暗色泥岩高位体系域高位域早期，可容空间仍有增加，从而发育了潮上、潮间和泻高位域早期，可容空间仍有增加，从而发育了潮上、潮间和泻湖沉积物并作为
46、顶积层存在。湖沉积物并作为顶积层存在。高位域晚期，可容空间不断减少，此时几乎不发育项积层沉积高位域晚期，可容空间不断减少，此时几乎不发育项积层沉积物，而产生较明显的一系列单向前积层。物，而产生较明显的一系列单向前积层。高位域比海侵域更富含颗高位域比海侵域更富含颗粒灰岩等浅滩沉积，构成粒灰岩等浅滩沉积，构成海滩或障壁岛体系的主体海滩或障壁岛体系的主体部分，局限泻湖比其它时部分，局限泻湖比其它时期更发育，构成了内缓坡期更发育，构成了内缓坡的大部分。高位体系域的的大部分。高位体系域的垂向剖面表现为一系列向垂向剖面表现为一系列向上变粗、变浅和变厚的沉上变粗、变浅和变厚的沉积序列积序列三 碳酸盐岩斜坡低
47、位域早期低位域早期，海平面快速下降至坡折，海平面快速下降至坡折以下，斜坡中上部和台地暴露地表，以下，斜坡中上部和台地暴露地表，仅斜坡下部和台盆位于水下，此时发仅斜坡下部和台盆位于水下，此时发育由钙屑和陆源碎屑构成的混积盆底育由钙屑和陆源碎屑构成的混积盆底扇。扇。低位域晚期低位域晚期，相对海平面开始缓慢上，相对海平面开始缓慢上升，台缘物源逐渐减少，相对浅水区升，台缘物源逐渐减少，相对浅水区以生物泥粒灰岩或颗粒灰岩为主，向以生物泥粒灰岩或颗粒灰岩为主，向台盆方向逐渐相变为泥灰岩、灰泥岩。台盆方向逐渐相变为泥灰岩、灰泥岩。低位域海平面海平面缓慢上升时，此时台地暴露时间短，侵缓慢上升时，此时台地暴露时
48、间短，侵蚀量少，陆源碎屑供给较少，形成原地厚层灰蚀量少，陆源碎屑供给较少，形成原地厚层灰岩加积或退积体，夹透镜状钙屑浊积岩，陆棚岩加积或退积体，夹透镜状钙屑浊积岩，陆棚边缘可发育礁边缘可发育礁海侵体系域早期：海平面相对快速上升，沉积物供给受到抑制，发育浮游早期：海平面相对快速上升，沉积物供给受到抑制，发育浮游相硅质灰岩、放射虫灰泥岩夹不同类型的浊积岩。相硅质灰岩、放射虫灰泥岩夹不同类型的浊积岩。晚期：相对海平面继续上升，台地碳酸盐产率不断降低，斜坡晚期：相对海平面继续上升，台地碳酸盐产率不断降低，斜坡和台地区发育深水的浮游相硅灰岩、硅泥岩、放射虫岩以及火和台地区发育深水的浮游相硅灰岩、硅泥岩、
49、放射虫岩以及火山碎屑浊积岩山碎屑浊积岩高位体系域早期：早期：相对海平面缓慢上升，台地和台缘碳酸盐产率接近海平相对海平面缓慢上升，台地和台缘碳酸盐产率接近海平面上升速率，在台地和斜坡上部发育加积沉积，但斜坡主体仍面上升速率，在台地和斜坡上部发育加积沉积，但斜坡主体仍处于较深水环境，仍以浮游相沉积及钙屑浊积岩沉积为特征。处于较深水环境，仍以浮游相沉积及钙屑浊积岩沉积为特征。晚期：晚期：相对海平面处于静止和下降状态，碳酸盐产率大于海平相对海平面处于静止和下降状态，碳酸盐产率大于海平面上升速率，导致斜坡的加积和进积作用，以富粒贫泥的碎屑面上升速率，导致斜坡的加积和进积作用，以富粒贫泥的碎屑灰岩及垮塌沉
50、积为特征灰岩及垮塌沉积为特征四 碳酸盐孤立台地孤立碳酸盐台地沉积区，孤立碳酸盐台地沉积区，由于无陆源碎屑供给，所由于无陆源碎屑供给，所以它的层序地层样式主要以它的层序地层样式主要受控于海平面相对升降速受控于海平面相对升降速率、碳酸盐和生物生长速率、碳酸盐和生物生长速率、气候的变化，以及生率、气候的变化，以及生态序列、孤立台地的基底态序列、孤立台地的基底地形等因素。地形等因素。低水位体系域潮湿气候，孤立碳酸盐台地顶部发潮湿气候，孤立碳酸盐台地顶部发生大面积的喀斯特化作用，形成层生大面积的喀斯特化作用，形成层序边界。序边界。台地边缘礁丘滩的发育程度主要取台地边缘礁丘滩的发育程度主要取决于台地边缘的