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碳酸盐沉积

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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本科必修课鲜本忠联系方式: 国石油大学(北京)地球科学学院沉积岩与沉积相 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠复习思考题1、重力流形成的一般条件( 4条)?2、重力流可以划分为哪些类型( 4)?3、鲍玛序列的概念?或典型浊积岩相序 (5)?4、重力流沉积物(岩)的基本特征有哪些?5、简述海底扇沉积模式? 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠第二十五章 碳酸盐岩沉积环境及沉积相第一节 碳酸盐岩沉积作用的基本特点第二节 现代碳酸盐岩沉积环境第三节 碳酸盐岩沉积模式第二十七章 礁和礁相第一节 礁的概念、基本特征及分类第二节 礁相和礁复合体沉积模式 国石油大学(北京)地科学院 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠现代,主要分布于南北纬 30° 之间。第一节 碳酸盐岩沉积作用的基本特点 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠胜利油田,东营凹陷,平方王礁灰岩 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠 主要发育于海洋环境,少量见于非海洋环境 ;海洋中,从浅海到深海均有发育,但以浅海为主;现代深海碳酸盐岩远比古代发育。 现代浅水 : 南、北纬 30 º之间,主要为有障壁海岸环境。 深海底部: 南北纬 40º之间,大量 浮游生物碳酸盐沉积 。现代碳酸盐岩的分布特征 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠碳酸盐岩沉积环境图片 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠( 1)暖( :气候( 2)浅( :水体( 3)清( 水体 —— 少陆源物质供给2、有利于碳酸盐岩的沉积环境1、物质来源: 有机来源和盆内成因 ;较高盐度碳酸盐沉积的基本特点3、成因: 复合成因的化学岩或生物化学岩沉积过程主要受到 化学和生物化学 条件的控制生物 在碳酸盐岩沉积中具有重要作用;同时 机械作用 常常占有重要位置。 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠4、主要产出环境: 1)凸起、台地边缘等正向地貌区即两类台地 :镶边台地 +浅水台地; 2)深海; 3)湖泊;5、搬运、沉积特征:1)浅水 : 基本在 原地 沉积,沉积速率较快,受水体环境抑制明显,因此地史时期碳酸盐岩沉积作用是间歇性的;2)深海 : 发育碳酸盐 软泥 和 重力流 沉积;3)湖泊 : 更易 受环境 控制,白云岩较发育。碳酸盐沉积的基本特点 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠•与陆源碎屑 不同 :(1)搬运距离近 ;(2)化学、生物、机械作用常 复合 起作用;(3)浅海 潮下带是碳酸盐沉积物堆积速率最高的地带 ,深水沉积速率低;(4)碳酸盐沉积体的 特有形态 —— 碳酸盐建隆碳酸盐沉积的基本特点碳酸盐的 搬运和沉积作用 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠1、潮坪 -潮汐作用占主导地位潮上带-蒸发、交代潮间带-交代、沉积潮下带-沉积潮上带沉积(蒸发作用)潮间带波状叠层石-交代、沉积作用第二节 现代碳酸盐岩沉积环境2、海滩(滨岸)、浅海 -波浪作用鲕滩第二节 现代碳酸盐岩沉积环境在不同古地形、古物源和水动力作用下,形成不同沉积类型的 颗粒碳酸盐 浅滩。3、生态礁(滨岸 酸盐岩沉积—— 波浪作用及特定环境生态礁第二节 现代碳酸盐岩沉积环境古隆起地形、水暖、水浅、水净、水动,生物多、阳光足4、深水碳酸盐岩沉积 1:异地—— 重力流作用及特定环境第二节 现代碳酸盐岩沉积环境- 浊流和风暴流浅水碳酸盐岩沉积,搬运到 深水环境4、深水碳酸盐岩沉积 2:原地-垂向加积作用第二节 现代碳酸盐岩沉积环境微体化石与粘土、硅质岩沉积 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠• 碳酸钙 补偿深度( — 海水对 在 影响因素• 海水压力 (与深度有关):压力 ↑, 大, 温度 降低, 温 光合作用 强, 合作用控制 • 其它 :浊流、海底火山、颗粒大小补偿深度与沉积作用 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠碳酸钙补偿深度( 于 广布白色碳酸钙沉积; 失钙质沉积,为硅质 /粘土—— 底雪线 ,沉积物重要相界面!碳酸盐 溶跃面 ,是指海洋中碳酸盐物质发生 急剧溶解的深度带 ,钙质壳遭受溶蚀破坏的分界面,一般在 大体相同的深度上。不同生物有不同的溶跃面。跃溶带 ( 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠第三节 碳酸盐岩沉积相模式目前对碳酸盐岩沉积相的模式研究 还不成熟;介绍 2种 国外 常用的碳酸盐岩沉积相模式1964)1975) 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠在 地质历史 时期中,沉积碳酸盐岩的海大都是陆表海陆表海和陆缘海是性质大不相同的两种浅海 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠陆表海 ( 也称作内陆海、陆内海,大陆海等—— 是位于 大陆内部或陆棚内部 的、 低坡度 的(海底坡度一般小于每英里一英尺)、 范围广阔 的(延伸可达几百到几千英里)、 很浅的 (水深一般只有几十米)浅海。一、陆表海沉积相模式 ( 964) 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠陆缘海, 可称作 大陆边缘海—— 是位于 大陆边缘 的、 坡度较大 的(海底坡度约 2~ 0ft/ 范围较小 的 (宽度一般 100 ~ 300英里)、 深度较大 的(水深可达 200 ~ 350米)的浅海。一、陆表海沉积相模式 ( 964) 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠一、陆表海沉积相模式体能量 特征,奠定了陆表海碳酸盐 沉积环境分析 的理论基础。 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠欧文 ( 1965)的陆表海能量带模式• 基面以下灰泥及浮游生物碎屑 —— 有利于生油• 浪、潮汐的主要作用带礁、滩 —— 良好的储集相带• 浅,蒸发量大泥晶灰岩(白云岩)、蒸发岩、藻叠层构造根据潮汐和波浪作用的能量划分 三个能量带 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠深水低能带 (浅海 )较深水 、 静 、氧气不足 , 藻的生长受到限制 ,浮游生物发育 。粉屑 、 灰泥 沉积为主 ( 粉屑灰岩 、 灰泥岩 ) 。暗色 , 水平层理 。岸高能带波浪 、 潮汐作用强烈 , 阳光 、 氧气 、养料丰富 , 底栖生物及藻类大量繁盛 。形成 生物礁 、 大量碳酸盐 颗 粒 滩( 鲕粒 、 生物碎屑 、内碎屑 ) 。 多为亮晶颗粒灰岩 。交错层理发育 。岸低能带波浪作用弱 。 生物丰度和分异度低 , 仅见兰绿藻 、介形虫 、 腹足类等 。灰泥为主 , 干旱气候形成白云岩和蒸发岩 。 有泥晶灰岩 、 纹层状灰岩 、 白云岩 。常见干裂 、 鸟眼构造 、扁平砾石 、 潜穴 、 钻孔等沉积构造 。 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠现代局限台地潮坪、珊瑚礁(包括岸礁、堡礁、环礁) 潮下带现代潮间带叠层石( 澳大利亚 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠二、碳酸盐岩综合相模式 — 威尔逊标准相带模式X Y 1969, 1975): 3个相区、 9个标准相带、 24个微相碳酸盐岩标准相带模式 —— 综合模式—— 海底地形 、 潮汐 、 波浪 、 氧化界面 、 盐度及海水循环 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠威尔逊标准相带模式盆地相区浪基面之下属低能带与 相带相当 。台地边缘相区波基面之上波浪作用强烈 ,均属高能带与 相带相当台地相区台地边缘靠陆一侧波浪消失,潮汐为主属低能带与 相带相当。基本格局: 低能 — 高能 — 低能 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠– 三 大相区九个标准相带– 当于陆棚沉积区) 盆地边缘或深陆棚边缘相 )波基面以下 —— 水还原环境暗色泥晶灰岩和页岩主要生油区宽相带区二、碳酸盐岩综合相模式 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠1、盆地 2、开阔陆棚 3、盆地边缘位置和条件氧化界面以下 (100—— 200陆棚海,低能静水,滞流缺氧和过咸化均可能存在( 下部浅海 )氧化界面 100m 至最大风暴浪基面(几十米)( 中部浅海 )(内陆棚 ),低能碳酸盐台地斜坡脚,盆地边缘( 上部浅海 ),氧化界面以上 , 正常浪基面以下岩性和生物泥质、硅质、浮游生物残骸(暗色薄层泥晶灰岩、暗色页岩、粉砂岩、薄层石膏层),不利于底栖生物生长,浮游生物为主,不利于碳酸盐的形成粉屑灰岩、粒泥灰岩、灰泥岩,少量风暴影响,生物丰富,保存完整远洋浮游生物及相邻碳酸盐台地的细碎屑,生物丰富,保存完整沉积构造水平层理、韵律层理、块状层理 水平层理、小型交错层理水平层理、小型交错层理其他 碳酸盐浊积岩相:非补偿盆地相:克拉通盆地 ( 陆棚 ) 碳酸盐岩相:风暴岩,远源风暴岩 风暴岩,近源风暴岩 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠• 相当于障壁岛 、 滩沉积区 )– 斜坡相• 远岸低能与高能的 过渡带– 物礁相– 缘 浅滩 ( 砂 ) 相波基面以上 —— 生物碎屑灰岩鲕粒灰岩 、 内碎屑灰岩油气储集相带窄相带区 。二、碳酸盐岩综合相模式 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠4、台地前斜坡 5、台地边缘生物礁 6、台地边缘浅滩位置和条件深水陆棚边缘与台地的过渡地带, 斜坡 ,可达 30浪基面 能生物 礁 , 从浪基面之上到平均低潮线左右,高能礁与礁后开阔台地之间,滩 , 从浪基面之上到平均低潮线左右,高能。盐度正常,循环好,氧气充足岩性和生物生物丰富 ,含广海生物,但保存多不完整。 生物碎屑灰岩、角砾灰岩、礁前塌积角砾灰岩斜坡碳酸盐泥和 生物碎屑沉积 、生物碎屑的圆丘礁缓坡、 生物骨架灰岩 (礁环)碳酸盐砂 ,呈砂洲、海滩,扇状或带状的 滨外坝 。 亮晶砂屑灰岩。沉积构造块状层理、 变形层理、滑塌构造块状层理 交错层理、平行层理其它 底质移动不利于生物生活 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠现代生物礁 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠现代碳酸盐滩 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠山东张夏组鲕粒灰岩山东徐庄组鲕粒灰岩含海绿石鲕粒灰岩 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠• (三)台地相区 ( 相当于 潮坪、 泻湖 沉积 区)– 本是低能带– 潮坪带 —— 白云质灰岩 、白云岩 、 蒸发岩白云岩 —— 储集岩蒸发岩 —— 盖层分布宽阔 —— 宽相带区二、碳酸盐岩综合相模式 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠7、开阔台地 8、局限台地 9、台地蒸发岩位置和条件位于台地边缘之后的 海峡、泻湖及海湾 中,因此也称为陆棚泻湖或台地泻湖 。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 。从地理位置来看,这些泻湖可分为 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 。此带即 潮上带 ,干热地区的 潮上盐沼地 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。岩性和生物各种碳酸盐岩和碎屑岩,这种条件 适合各种生物生长 ,但无狭盐性生物。细-粗晶白云岩 ;白云质生物颗粒质泥岩;泥质颗粒岩;白云质球粒 ( 灰岩 ) 泥岩白云岩及石膏或硬石膏 ;碎屑红层沉积构造虫孔痕迹很多 鸟眼构造、叠层石 泥裂 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠四、威尔逊的碳酸盐理想的标准相带模式 ( 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠塔北 体系域类型与空间分布个相带实例 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠第二十七章 礁和礁相 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠1、礁的概念-广义礁和狭义礁1)礁:挪威语( 指脊或海底凸起的岩块2)礁:指灰质骨骼的原地堆积(达尔文时代)广义礁 :生物成因的厚层碳酸盐岩体(建隆)狭义礁 : 生态礁 -原地生长、抗浪有格架第一节 礁沉积环境及其沉积作用 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠沉积时的地貌比礁周围突起,礁核具有完整的生物骨架,形成深度从海水表面到水深 200米,有的可达 500米。一、礁的概念、特征和分类1、礁的概念生态礁(狭义礁):指 造礁生物 原地生长 造成坚固抗浪骨架,在地形上具有隆起 正性地貌 特征的 水下建隆 。 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠不同形态的珊瑚 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠珊瑚礁灰岩 995 , 5 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠一、礁的概念、特征和分类2、礁的基本特征礁核、礁翼、礁间1)礁核 -抗击波浪的礁主体,由原地堆积的生物岩或粘结岩组成,造礁生物及附礁生物多2、礁的基本特征 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠贵州志留纪珊瑚礁山东寒武纪藻礁贵州志留纪层孔虫礁湖南奥陶纪海绵礁2)礁翼- 礁前和礁后,礁与非礁的过渡带◎礁前 :指迎风侧,波浪大,礁破碎,形成礁角砾岩或塌积岩,在礁前陡坡堆积与灰泥混积◎礁后 :指背风侧,由分选好的 砂屑和灰泥 组成,单体生物多,但生物种属减少2、礁的基本特征 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠3)礁间 --群礁之间的沉积海侵时,群礁发展,礁间沉积正常碳酸盐岩海退时,群礁发展受抑,沉积泻湖沉积物2、礁的基本特征 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠( 1)根据地理位置,分为:1)岸礁 ,也称 边礁、群礁、镶边礁, 紧靠海岸生长,顶平,发育陡峭的海岸陡坡,呈曲线状2)堡礁 ,也称 堤礁、堤岛礁或障壁礁 ,多在平缓的海岸生产,离海岸有一定距离;如澳大利亚东北岸的大堡礁,长 2000岸外延伸 50-145)边缘礁 ,与盆地深度的剧烈变化有关,但远离海岸分布。3、生物礁的分类 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠岸礁 — 与陆地或岛屿相连的礁堡礁 — 延伸方向与海岸平行 边缘礁 — 远离海岸呈环形(1)依据地理位置 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠岸礁 ,也称边礁、群礁、镶边礁 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠堡礁 ,也称堤礁、堤岛礁或障壁礁 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠边缘礁 — 远离海岸呈环形 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠3、生物礁的分类1) 岸礁(裙礁), 是指直接与海岸相接的礁体;2) 环礁 ,是礁体中心为泻湖沉积的礁,孤立的碳酸盐建隆,常形成于较深水盆地或大洋火山上;3) 斑礁(点礁) ,是孤立的小而圆形的礁体,主要形成于广海陆棚;4) 堡礁 ,由一系列礁体组成的礁带,多平行于海岸线分布,与岸之间隔有泻湖,在澳大利亚东北岸的大堡礁延长达 1200于现代最大的堡礁。5) 宝塔礁(尖礁), 呈锥状的孤立的礁体;( 2)根据形态,分为: 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠1、礁的形成条件1)适宜 位置 -碳酸盐台地,陆源碎屑少2)适宜 水温 -热带和亚热带, 23- 27° 适宜 盐度 - 3- 4%4)适宜 水深 -小于 50米(光合作用)5)适宜 水动力 -波浪、岸流和风二、 生物礁的形成 及生物造礁作用根据对我国南海现代珊瑚礁的研究,发现 温度、水深和盐度是控制其生长的最基本因素捕获食物的能力虫黄藻的繁衍因受光合作用限制提供丰富的浮游生物养料和充足的氧 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠二、生物礁的形成及 生物造礁作用造礁生物分为 4类:1、礁骨架建设者;2、礁骨架粘结者;3、礁骨架居住着;4、礁骨架保护者。骨架岩障积岩粘结岩骨架式障积式粘结式附着式胶结式作用形式 礁灰岩礁砾漂浮岩礁砾石灰岩 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠障积岩 粘结岩礁砾漂浮岩 礁砾石灰岩格架岩礁灰岩的类型原地礁灰岩异地礁灰岩 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠贵州志留纪珊瑚礁山东寒武纪藻礁贵州志留纪层孔虫礁湖南奥陶纪海绵礁 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠异地礁灰岩:生物骨架被破碎 、 搬运再推积形成的 , 主要堆积于礁的翼部 , 实际上是礁核的塌积物 。有两种类型:漂浮灰岩 ( 礁砾漂浮岩 ) ,岩石中有 10%以上的颗粒直径大于 2米 , 并受基质支撑;碎块灰岩 ( 礁砾石灰岩 ) ,岩石主要是由粗碎屑礁块支撑 。 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠第二节 礁相和礁复合体沉积模式礁的典型特征: 各类岩石和动物群落在礁块中有规律地分布—— 造成生物礁体 岩相上的明显分带性—— 为礁相带的划分和模式的建立奠定了基本轮廓。礁复合体或礁组合 ,是生物礁不同相的总称包括 :礁骨架、礁顶、礁坪、礁后、泻湖、斜坡和塌积沉积 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠礁复合体的各相带示意图(据 979;981;986等)远侧滑塌岩相近侧滑塌岩相 泻湖相礁斜坡相礁坪相礁顶相礁后砂相礁骨架相礁核礁侧 /翼 礁侧 /翼 礁间 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠各相带沉积特征相 沉积作用 生物类型 颗粒大小 分选性 骨架含量 深度 岩石类型礁骨架相水循环好,波浪能量强珊瑚、藻、软体动物、棘皮、有孔虫骨架和砂差,洞穴中有泥28~ 80 1~ 30 粘结岩骨架岩 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠各相带沉积特征相 沉积作用 生物类型 颗粒大小 分选性 骨架含量 深度 岩石类型礁顶相 波浪能量低,水循环好抗浪的珊瑚和藻很粗 中-好 0- 80 0- 2 骨架岩颗粒岩粘结岩 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠各相带沉积特征相 沉积作用 生物类型 颗粒大小 分选性 骨架含量 深度 岩石类型礁坪相 零星风暴,水循环好指状珊瑚、藻、大的底栖有孔虫、珊瑚粗-很粗中 0- 10 1- 3 颗粒岩、有少量珊瑚 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠各相带沉积特征相 沉积作用 生物类型 颗粒大小 分选性 骨架含量 深度 岩石类型礁后砂相有零星风暴和流水横过礁,重力滑动仙人藻、少量红藻、指状珊瑚粗 中-好 0 1- 10 颗粒岩 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠各相带沉积特征相 沉积作用 生物类型 颗粒大小 分选性 骨架含量 深度 岩石类型泻湖相 低能、生物潜穴、零星的流水软体、棘皮、有孔虫、介形虫泥,含有粗骨架碎屑差 0 5- 30 颗粒泥质岩 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠各相带沉积特征相 沉积作用 生物类型 颗粒大小 分选性 骨架含量 深度 岩石类型礁斜坡相光线受限制,重力流搬运珊瑚、海绵混合 差 5- 40 20- 50 泥质颗粒岩、粘结岩 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠各相带沉积特征相 沉积作用 生物类型 颗粒大小 分选性 骨架含量 深度 岩石类型近侧滑塌岩相重力搬运、缺少光线少量 中-粗 差-好 0 40-100颗粒岩、泥质颗粒岩 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠各相带沉积特征相 沉积作用 生物类型 颗粒大小 分选性 骨架含量 深度 岩石类型远侧滑塌岩静水、无光线、重力滑动浮游有孔虫细 中-好 0 100-200泥质颗粒岩 国石油大学(北京)地科学院 鲜本忠第四节 碳酸盐岩沉积与油气的关系世界上与碳酸盐岩有关的石油和天然气储量占 总储量的 50%,产量约占总产量的 60%。碳酸盐岩和粘土岩一样能够 生成 石油与天然气。碳酸盐岩油气的 储集 空间比较复杂,构造裂缝和溶蚀孔隙是造成高产的主要原因。有利油气储集的主要岩相带有: 潮坪碳酸盐沉积相 、 台缘浅滩 沉积相、 生物礁相 、 深水碳酸盐重力流沉积 等。 国石油大学(北京)地科学院 结合阐述陆表海碳酸盐岩沉积模式?个相区、 9个沉积相?义、狭义)?
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