碳酸盐岩相模式
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远端变陡的缓波多发育于有正断层活动或有挠曲 的地区。当镶边台地因海平面快速上升而被淹没时, 也可演化为远端变陡的缓坡。 现代的远端变陡缓坡见于尤卡坦台地(Ahr, 1973),是海平面快速上升时期由镶边台地淹没形成 的。古代实例包括美国西部的上寒武统一下奥陶统 (Cook和Taylor,1977;Cook,1979)。 上述两类缓坡又可根据相带的发育特征划分为 4类, 即具有裙滩的缓坡。具有障壁滩的缓坡、具有点礁的 缓坡、高能缓坡。
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七、镶边台地相模式 镶边台地是与大陆紧密相边的具有高能外部边缘 的浅水台地,与深水盆地之间有坡度较陡的斜坡(几 度到60o以上)。沿其边缘发育高能障壁礁或滩带,从 而在其向岸侧形成了低能的泻湖。 许多镶边碳酸岩台地向陆侧有泻湖,泻湖向陆地 方向过渡为碎屑岩海岸,向海方向则逐渐过渡为浅水 碳酸盐台地。台地向泻湖的一侧为地形平缓的缓坡, 而与广海相邻一侧则为发育较陡的生物礁或浅滩台地 边缘,台地边缘前面是坡度大的斜坡,其上重力流沉 积发育。 泻湖水体一般不深,多为几十米,在正常浪基面 之下、风暴浪基面之上。其沉积主要为页岩,夹一些 薄层砂岩。当水深较大,海底在风暴浪基面之下时, 则会形成缺氧的暗色页岩沉积。在干旱气候下,泻湖 中还会有蒸发岩沉积。
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3)外缓坡(水深在正常浪基面与风暴浪基面之 间):其沉积主要为灰泥石灰岩。生屑质灰泥石灰岩, 含有多样的正常海生物群,生物扰动强烈,常见向上 变细的风暴沉积,可发育点礁。
外缓坡再向海则过渡为斜坡和盆地。外缓坡与斜 坡之间没有坡折,两者以风暴浪基面为界。斜坡坡度 也很小,其沉积主要为灰泥石灰岩,重力流沉积不发 育。 均匀倾斜缓坡发育于平缓的古构造斜坡上。这种 平缓的斜坡可出现于大陆架上远离陆壳一洋壳边界的 地方,或出现于前陆盆地俯冲盘的大陆壳上或出现于 大陆内部。 现代均匀倾斜缓坡见于波斯湾和澳大利亚西部的 鲨鱼湾.古代的实例有美国弗吉尼亚地区的中奥陶统 和纽约地区的泥盆系.
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这种碳酸盐台地通常形成于有河流注入的陆棚上, 多位于被动大陆边缘。 现代的镶边台地包括澳大利亚大堡礁、佛罗里达 南岸以及伯利兹。 古代的实例包括:我国南方扬子地 台的二叠系、三叠系、加拿大西部的寒武系、加拿大 东部的中生界。 镶边台地的边缘都分为三种类型:沉积型(或加 积)型、过路型和侵蚀型。
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9.台地蒸发岩相 此带即潮上带,干热地区的潮上盐泪地或萨巴哈 沉积均为此带典型代表。此带经常位于海平面之上, 仅在特大高潮或特大风暴时才被水淹没。主要岩石类 型为白云岩及石膏或硬石膏,它们很可能是交代成因 的。这些沉积还常与红层共生。 以上就是威尔逊的九个相带沉积环境的基本特征。 (1),(2),(3)所述相带相当于陆棚沉积区; (4),(5),(6)所述相带相当于障壁岛、滩沉积 区;(7),(8),(9)所述相带相当于潮坪、泻湖 沉积区。
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7.开阔台地相 从地理位臵来看,此相带位于台地边缘之后的海 峡、调湖及海湾中,因此也可以用陆棚泻湖或台地泻 湖来命名。此环境水较浅,由数米到数十米,盐度由 基本上属于正常盐度到略为偏高,水流环境中等。这 种条件适合各种生物生长,但无狭盐性生物。沉积物 的结构变化大,但含有相当相(半封闭一封闭的台地) 这是一个真正的泻湖,海水循环受到很大限制, 盐度显著提高。从地理位臵来看,这些泻潮可分为堤 礁(堡礁)之间或堤礁(堡礁)之后的泻湖,沿岸砂 嘴之后的泻湖以及环礁内的泻湖。此相带还包括潮间 带环境。主要沉积物为灰泥,它们堆积于天然堤、潮 汐坪、泻湖内。粗粒沉积物见于潮汐沟以及局部海滩 内。海水盐度变化较大,淡水、盐水、超盐水均有。 有的地区可暴露于水面以上,氧化和还原环境均有。 所见植物有海水沼泽植物,也有淡水沼泽植物。
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5.台地边缘的生物礁相 其生态特征取决于水体的能量、斜坡陡峻程度、 生物繁殖能力、造染生物的数量、粘结作用、捕集作 用、出露水面的频率以及后来的胶结作用。此种生物 建造可分为三种类型:①灰泥丘或生物碎屑丘;②圆 丘礁台或斜坡;③格架建筑的环礁。主要由块状石灰 岩和白云岩组成,几乎全由生物组成,也有许多生物 碎屑。
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6.簸选的台地边缘砂相(或碳酸盐岩台地边缘浅 滩相) 簸选的台地边缘砂相主要呈砂洲、海滩、扇形或 带状的滨外坝或潮汐坝,或风成砂丘岛。一般位于海 平面之上到5~10m水深的范围内。组成的颗粒已受波 浪、潮汐或沿岸海流的簸选,因而比较洁净。此带盐 度正常,循环良好,氧气充足。但由于底质经常变动, 因此不适于海洋生物繁殖。
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远端变陡缓坡具有缓坡的特征(高能浅水环境与 低能较深水环境之间是均匀过渡的,不存在明显坡 折),也有一些镶边台地的特征(斜坡陡,重力流沉 积发育)。这种缓坡与镶边台地的区别在于坡折不是 发生在浅水高能带附近,而是在远离高能带、水体较 深的地方,如图28-2(b)所示。因此斜坡上的重力 流沉积缺乏来自浅水高能环境的碎屑。 自陆向海,远端变陡缓坡上发育的相带依次为: 潮坪/泻湖、高能浅滩和外缓坡。 这些相带的沉积特征与均匀倾斜缓坡相似,但与 远端变陡缓坡相邻的斜坡坡度明显变陡,重力流沉积 发育,层内侵蚀面、滑塌构造等常见,这是与均匀倾 斜缓坡的重要区别。
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4碳酸盐岩台地的前斜坡相(或台地前缘斜坡相) 此相带为深水陆棚和浅水碳酸盐岩台地的过渡沉 积,从波基面之上一直延续到波基面以下,但一般位 于含氧海水下限之上。此斜坡的角度可达30o,主要由 各种碎屑组成,堆积在向海的斜坡上。沉积物不稳定, 其大小和形状变化极大,可能呈层状,有细粒层,也 有巨大的滑塌构造,或为前积层及楔形体岩层。它们 主要由灰砂组成,或由细粒碳酸盐岩组成。广海生物 十分丰富。
第二十六章
碳酸盐岩相模式
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反映沉积相发展演化规律的沉积相的空间组合形 式称为相模式. 碳酸盐岩沉积模式很多典型的有: 一、陆表海沉积相模式 肖(Shaw,1964)首先把碳酸盐的主要沉积场 所——浅海划分为两个不同的类型,即陆表海和陆绿 海。陆表海 (epeiric sea)也可称为内陆海、陆内海、 大陆海等,是位于大陆内部或陆棚内部的、低坡度的 (海底坡度一般小于lft/mile)、范围广阔的(延伸 可达几百到几千英里)、很浅的浅海。 陆缘海(pericontinental sea)也可称为大陆边 缘海,是位于大陆边线或陆棚边缘或大洋边缘、坡度 较大的(海底坡度约2~l0ft/mile)、范围较小的 (宽度一般为100~300mile)。深度较大的(水深 可达200~350m)的浅海。
另外,浅滩相主要为鲕粒及生物碎屑的颗粒岩, 具有交错层理。
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三、威尔逊的标准相带模式 在研究碳酸盐沉积的分布、发育规律综合出的 一理论模式。 依据水深、水动力条件、循环条件、盐度分为 三大相区,九个 标准相带,24个微相。 从海至陆九个相带依次是: ①盆地相;②开阔陆棚(广海陆棚)相;③碳 酸盐岩台地的斜坡脚(或盆地边缘)相; ④碳酸盐岩台地的前斜坡(或台地前缘斜坡) 相;⑤台地边缘的生物礁相;⑥簸选的台地边缘砂 (或台地边缘浅滩)相; ⑦开阔台地(或陆棚渴湖)相;⑧局限台地相; ⑨台地蒸发岩(或蒸发岩台地)相。
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2.局限台地相 局限台地相又分为两个亚带,即近岸相带和远岸 相带。近岸相带以陆源碎屑沉积为主,岩石主要为暗 灰色页岩、粉砂岩、细砂岩和泥岩,化石少见;远岸 相带以含海绵骨针的泥岩为主,含粘土质,还常含有 棘皮类及苔藓类碎屑。
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3.开阔台地相 开阔台地相也分为两个亚相带,即向岸相带和向 海相带。向岸相带主要为含粪粒、球粒的颗粒质泥岩 及泥质颗粒岩,含一些粘土及粉砂,苔藓类、腕足类、 有孔虫类以及丛状珊瑚发育。向海相带主要为棘皮类 及苔辞类碎屑的泥质颗粒岩和颗粒质泥岩,含粘土很 少,近岸浅滩处有大量多角状珊瑚,但丛状珊瑚较少。
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四、塔克的碳酸盐台地-陆表海模式
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五、关士聪的综合模式
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六、阿尔的缓坡模式
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碳酸盐缓坡是海底向海平面缓倾斜(坡度通常小 于l”)、水体逐渐变深的碳酸盐沉积环境,其土部的近 岸高能波浪作用带向下逐渐过渡为深水低能环境,其 间没有明显的坡折。缓坡与镶边台地的区别在于缓坡 通常缺乏连续的礁带,高能浅滩位于海岸附近,深水 重力流沉积的砾屑石灰岩(如果有的话)中缺乏来自 浅水环境的砾屑。 根据剖面形态,缓坡可分为均匀倾斜缓坡和远端 变陡缓坡(如图28-2所示)。自陆向海,其相带依次 为: l)潮坪/泻湖:其沉积主要为灰泥石灰岩,缺乏 开阔海生物群; 2)高能浅滩:其沉积主要为颗粒石灰岩;
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陆表海和陆缘海是性质大不相同的两种浅海。在 地质历史中,沉积碳酸盐岩的海大都是陆表海。但是, 现代的浅海,都不是陆表海,而是陆缘海。就是上述 所列举的各种现代碳酸盐沉积环境,也不是陆表海, 而是与大陆毗邻的或孤立于大洋中的浅水碳酸盐台地。 我们现在正生活在海平面从来没有这么低的地史年代 中,因此,现在还找不到一个现成的陆表海模式。这 也是碳酸盐岩沉积相研究中,采用现实主义原则方面 所碰到的困难。 肖第一次论述了陆表海的水体能量特征(如图24 -l所示),以此奠定了陆表海碳酸盐岩沉积环境分析 的理论基础。
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欧文(lrwin,1965)在肖的陆表海能量分布模 式的基础上,提出了陆表海清水沉积作用的一般原理。 所谓清水沉积作用,指的是没有或很少有陆源物质流 入的陆表海环境中的碳酸盐沉积作用。也就是说,缺 少砂泥陆源物质。水体清澈是陆表海碳酸盐沉积作用 的必不可少的环境因素之一。 欧文主要根据潮汐和波浪作用的能量,划分出了 三个能量带,即远离海岸的X带(低能带)、稍近海岸 的Y带(高能带)和靠近海岸的Z带(低能带)(如图 24-2所示)。
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1.盆地相 盆地时B位于浪底(或波基面)和氧化界面以下, 水深超过几十米至几百米,为静水还原环境。因水深 而光线暗淡,不适于底栖生物生长。沉积物主要依靠 从外带注入的细粒泥质物质和硅质物质,以及浮游生 物死亡后降落的生物雨。停滞缺氧的和过威化条件均 可出现。盆地相按沉积特征又可分为下列类型: 1)石灰岩浊积岩相: 2)深海瘦地槽相: 3)克拉通盆地(欠补偿和停滞缺氧的)碳酸盐岩 相: