1、石油大学资源与信息学院朱朱 筱筱 敏敏 层序地层学第五章第五章 海相碳酸盐岩层序地层学海相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起源于被动大陆边缘碎屑岩起源于被动大陆边缘碎屑岩层序地层学原理适用于碳酸层序地层学原理适用于碳酸盐岩层序地层分析盐岩层序地层分析第一节第一节 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、碳酸盐岩沉积背景一、碳酸盐岩沉积背景1、碳酸盐岩沉积背景、碳酸盐岩沉积背景一、碳酸盐岩沉积背景一、碳酸盐岩沉积背景1、碳酸盐岩沉积背景、碳酸盐岩沉积背景南北纬南北纬3030度沉积盆地碳酸盐岩沉积多度沉积盆地碳酸盐岩沉积多
2、碳酸盐台地和滩是碳酸盐岩沉积最为碳酸盐台地和滩是碳酸盐岩沉积最为活跃的地方。活跃的地方。根据沉积位置和地层剖面坡度，可将根据沉积位置和地层剖面坡度，可将碳酸盐台地和滩边缘剖面划分成三种类碳酸盐台地和滩边缘剖面划分成三种类型。型。一、碳酸盐岩沉积背景一、碳酸盐岩沉积背景1、碳酸盐岩沉积背景、碳酸盐岩沉积背景盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡；盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡；盆地边缘的区域性前积台地和滩；浅海台地或孤立台地浅海台地或孤立台地盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡；盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡；盆地边缘的区域性前积台地和滩；盆地边缘的区域性前积台地和滩；浅海台地或孤立台地浅海台地或孤立
3、台地1）盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡）盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡 区域性碳酸盐台地和缓坡沉积坡度都小于区域性碳酸盐台地和缓坡沉积坡度都小于5 ; 沉积厚度可以变化很大，从几米到几百米沉积厚度可以变化很大，从几米到几百米; 斜坡上相带宽缓、不规则，没有明显的地斜坡上相带宽缓、不规则，没有明显的地形形 坡折坡折; 在地震剖面上，缓坡沉积表现为低角度的在地震剖面上，缓坡沉积表现为低角度的S型或叠瓦状前积结构型或叠瓦状前积结构 。叠瓦状前积反射叠瓦状前积反射2)盆地边缘的区域性前积滩和台地盆地边缘的区域性前积滩和台地以具有前缘斜坡的前积模式为特征；以具有前缘斜坡的前积模式为特征；前缘斜坡的坡
4、度为前缘斜坡的坡度为5 -35 ；前积滩的厚度从几米到几百米，前积滩的厚度从几米到几百米，前积距离可达数百千米。前积距离可达数百千米。呈呈S型、型、S型型-斜交型和斜交型前积模式斜交型和斜交型前积模式S形和斜交前积反射形和斜交前积反射S形和斜交前积反射形和斜交前积反射3）浅海孤立台地）浅海孤立台地多出现在远离区域性盆地缓坡或台地的多出现在远离区域性盆地缓坡或台地的地方；地方；地垒式断块常常诱发孤立台地的发育；地垒式断块常常诱发孤立台地的发育；常具有陡峭的边缘；常具有陡峭的边缘；在地震剖面上，常响应于明显的宽缓丘在地震剖面上，常响应于明显的宽缓丘形反射形反射 丘状反射丘状反射丘状反射丘状反射丘状
5、反射丘状反射一、碳酸盐岩沉积背景一、碳酸盐岩沉积背景2碳酸盐沉积相带碳酸盐沉积相带碳酸盐岩沉积模式的发展（碳酸盐岩沉积模式的发展（福克福克,欧文，欧文，1965）不同沉积相带具有不同的沉积背景。不同沉积相带具有不同的沉积背景。在陆棚狭窄、陆棚边缘陡峭的地方，在陆棚狭窄、陆棚边缘陡峭的地方，相带分布窄而规则；相带分布窄而规则；在台地和边缘区、陆棚区宽阔的地方，在台地和边缘区、陆棚区宽阔的地方，相带分布较宽而复杂。相带分布较宽而复杂。 三个相区三个相区能量的观点能量的观点XZY三个相区九个相带三个相区九个相带(1975)三个相区九个相带三个相区九个相带Wilson,1975三个沉积相区三个沉积相区
6、（Sarg,1988）1）潮坪相）潮坪相(平均海平面附近平均海平面附近)1）潮坪相）潮坪相常为一种向上变浅的、规模较小的常为一种向上变浅的、规模较小的潮下带到潮上的沉积旋回或准层序潮下带到潮上的沉积旋回或准层序沉积厚度数十米沉积厚度数十米沉积持续时间可达一百万年沉积持续时间可达一百万年由潮上、潮间带和潮下带三个次级由潮上、潮间带和潮下带三个次级沉积环境构成沉积环境构成1）潮坪相）潮坪相（1）潮上带）潮上带由泥或粉砂级颗粒沉积物组成由泥或粉砂级颗粒沉积物组成发育风暴成因纹层，藻纹层、发育风暴成因纹层，藻纹层、 内碎屑层内碎屑层潮上环境位于平均高潮线以上，潮上环境位于平均高潮线以上，从而具有泥裂、
7、鸟眼构造从而具有泥裂、鸟眼构造平均高潮线平均高潮线平均低潮线平均低潮线潮上带沉积（泥裂）潮上带沉积（泥裂）潮上带大量水平层理和液化流动潮上带大量水平层理和液化流动包卷层理和顶部的泥炭沉积包卷层理和顶部的泥炭沉积 潮上带和潮间带波状叠层石潮上带和潮间带波状叠层石1）潮坪相）潮坪相（1）潮间带）潮间带富含泥质和具有潮汐水道的复合体富含泥质和具有潮汐水道的复合体在潮汐水道中一般含有内碎屑和碳在潮汐水道中一般含有内碎屑和碳 酸盐岩岩屑的底部滞留沉积，其上酸盐岩岩屑的底部滞留沉积，其上 覆具有潜穴的骨屑石灰岩覆具有潜穴的骨屑石灰岩典型沉积构造为潮汐过渡层理典型沉积构造为潮汐过渡层理平均高潮线平均高潮线平
8、均低潮线平均低潮线潮间坪上各类砂波主潮间坪上各类砂波主要是泥质岩和粉砂岩要是泥质岩和粉砂岩宽阔的潮间坪宽阔的潮间坪沉积面上的波纹沉积面上的波纹沼泽沼泽小潮道小潮道1）潮坪相）潮坪相（1）潮下带）潮下带由颗粒灰岩、灰泥灰岩组成由颗粒灰岩、灰泥灰岩组成发育交错层理或缺乏原始沉积构造发育交错层理或缺乏原始沉积构造平均高潮线平均高潮线平均低潮线平均低潮线潮间带下部和潮下带的青鱼剌层理潮间带下部和潮下带的青鱼剌层理青鱼刺层理（潮间带下部青鱼刺层理（潮间带下部潮下带，涨潮流速潮下带，涨潮流速与退潮流速基本相当时出现）与退潮流速基本相当时出现）2）浅海陆架相）浅海陆架相2）浅海陆架相）浅海陆架相由潮下骨屑泥
9、灰岩、粒屑灰岩和砂屑灰岩由潮下骨屑泥灰岩、粒屑灰岩和砂屑灰岩等岩性构成的、向上变浅的准层序组成。等岩性构成的、向上变浅的准层序组成。若存在正常海水，则该相带动植物群发育，若存在正常海水，则该相带动植物群发育，包括珊瑚、软体动物、腕足动物、海绵类、包括珊瑚、软体动物、腕足动物、海绵类、有孔虫及藻类等，生物扰动普遍。有孔虫及藻类等，生物扰动普遍。海水盐度正常到中等盐度，水体循环程度海水盐度正常到中等盐度，水体循环程度从低到中等偏高，这主要取决于台地边滩对从低到中等偏高，这主要取决于台地边滩对潮汐和潮流的限制程度。潮汐和潮流的限制程度。2）浅海陆架相）浅海陆架相当陆棚受限时，则可能形成广泛的蒸当陆棚
10、受限时，则可能形成广泛的蒸发岩泻湖，并以被石膏或硬石膏覆盖的发岩泻湖，并以被石膏或硬石膏覆盖的泥质支撑石灰岩构成的、向上咸化的准泥质支撑石灰岩构成的、向上咸化的准层序为特征。层序为特征。若淡水供给充足，侧浅海陆棚将淡化，若淡水供给充足，侧浅海陆棚将淡化，发育三角洲发育三角洲3）台地或滩边缘相）台地或滩边缘相3）台地或滩边缘相）台地或滩边缘相由砂屑灰岩、泥屑灰岩及生物礁由砂屑灰岩、泥屑灰岩及生物礁在内的岩相复合体组成在内的岩相复合体组成滩边缘相通常含有小到中型的槽滩边缘相通常含有小到中型的槽状交错层理和海底硬地状交错层理和海底硬地生物沉积含有生物或胶结物粘结生物沉积含有生物或胶结物粘结的块状礁体
11、和斑礁体，其间隙被灰的块状礁体和斑礁体，其间隙被灰质泥岩、骨屑灰岩和泥质灰岩充填质泥岩、骨屑灰岩和泥质灰岩充填沉积水深沉积水深050m滩礁沉积滩礁沉积盆地沉积盆地沉积斜坡沉积斜坡沉积4）前缘斜坡相）前缘斜坡相滩礁沉积滩礁沉积盆地沉积盆地沉积斜坡沉积斜坡沉积4）前缘斜坡相）前缘斜坡相位于台地或滩边缘坡折向海方向的斜坡位于台地或滩边缘坡折向海方向的斜坡面上面上沉积斜坡坡度可达沉积斜坡坡度可达35 以上以上水深从几十米到百米以上水深从几十米到百米以上沉积岩相由伴随着巨型滑塌的成层灰质沉积岩相由伴随着巨型滑塌的成层灰质泥灰岩、透镜状或楔状碳酸盐碎屑或生物泥灰岩、透镜状或楔状碳酸盐碎屑或生物碎屑钙质砂组
12、成碎屑钙质砂组成硅质碎屑岩可作为碳酸盐岩的夹层出现硅质碎屑岩可作为碳酸盐岩的夹层出现5）盆地相）盆地相滩礁沉积滩礁沉积盆地沉积盆地沉积斜坡沉积斜坡沉积5）盆地相）盆地相岩石成分取决于水深和水的循环程度岩石成分取决于水深和水的循环程度对于水深达对于水深达100m、水体盐度正常、水体盐度正常、含氧丰富和水体循环良好的盆地环境，含氧丰富和水体循环良好的盆地环境，岩性常以潜穴化骨屑石灰岩和含有一些岩性常以潜穴化骨屑石灰岩和含有一些泥质颗粒的石灰岩为特征泥质颗粒的石灰岩为特征该相带生物群种属多样，局部生物群该相带生物群种属多样，局部生物群丰度较高，包括腕足和头足类动物、珊丰度较高，包括腕足和头足类动物、
13、珊瑚和棘皮动物瑚和棘皮动物5）盆地相）盆地相在水深几百米、贫氧、水静的盆底，岩性在水深几百米、贫氧、水静的盆底，岩性以薄层和纹层状黑色泥灰岩为主要结构类型，以薄层和纹层状黑色泥灰岩为主要结构类型，常见燧石，生物群主要是远洋浮游生物常见燧石，生物群主要是远洋浮游生物若盆地非常局限，就会出现盐度成层现象，若盆地非常局限，就会出现盐度成层现象，在盆地碳酸盐岩中可能含有准同生石膏和硬在盆地碳酸盐岩中可能含有准同生石膏和硬石膏石膏滩礁沉积滩礁沉积盆地沉积盆地沉积斜坡沉积斜坡沉积二、碳酸盐岩沉积控制因素二、碳酸盐岩沉积控制因素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 相对海平面的变化是控制碳
14、相对海平面的变化是控制碳酸盐岩沉积的首要因素。酸盐岩沉积的首要因素。 相对海平面的变化控制了可相对海平面的变化控制了可容空间的变化，控制着碳酸盐岩容空间的变化，控制着碳酸盐岩沉积潜力。沉积潜力。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 二、碳酸盐岩沉积控制因素二、碳酸盐岩沉积控制因素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碳酸盐岩沉积物是由生物产生的，其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。随着水中不少是光合作用的副产物。随着水深增加光照程度迅速降低。深增加光照程度迅速降低。高碳酸盐岩产率主要分布在海水上部高碳酸盐岩产率主要分布在海水上部50m至
15、至100m的水体中，的水体中，在在10m水深内碳酸盐岩产率最高，而水深内碳酸盐岩产率最高，而在在10-20m内锐减内锐减二、碳酸盐岩沉积控制因素二、碳酸盐岩沉积控制因素二、碳酸盐岩沉积控制因素二、碳酸盐岩沉积控制因素古代碳酸盐岩台地或滩的沉积速率古代碳酸盐岩台地或滩的沉积速率 远小于全新世的沉积速率远小于全新世的沉积速率古生代碳酸盐沉积速率为古生代碳酸盐沉积速率为13-365um/a全新世碳酸盐生长速率为全新世碳酸盐生长速率为500-1100 um/a（鲕滩和潮汐沉积）（鲕滩和潮汐沉积）全新世珊瑚礁的沉积速率全新世珊瑚礁的沉积速率 达达10000 um/a以上以上1、相对海平面变化的控制作用、
16、相对海平面变化的控制作用 追补型和并进型沉积追补型和并进型沉积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作用、构造沉降和沉积背景的作用 构造沉降作用提供了长期的碳酸盐沉积物构造沉降作用提供了长期的碳酸盐沉积物的沉积和保存的沉积和保存 构造升降作用也会影响碳酸盐台地的暴露构造升降作用也会影响碳酸盐台地的暴露 非局限性盆地和局限性盆地的不同盆地结非局限性盆地和局限性盆地的不同盆地结构造成水流畅通程度不同构造成水流畅通程度不同3、气候的控制作用、气候的控制作用1）气候决定了水的盐度、水）气候决定了水的盐度、水的循环和含盐度的循环和含盐度热带海洋浅水比中纬度温带海
17、热带海洋浅水比中纬度温带海洋具有更高碳酸盐产率、稳定洋具有更高碳酸盐产率、稳定性和早期成岩的潜力。性和早期成岩的潜力。3、气候的控制作用、气候的控制作用2）气候还决定了沉积层序中的沉）气候还决定了沉积层序中的沉积物类型积物类型在干旱气候和水体循环较局限在干旱气候和水体循环较局限的环境下，在陆棚上盆地、泻湖、的环境下，在陆棚上盆地、泻湖、潮上坪等环境会产生蒸发岩沉积潮上坪等环境会产生蒸发岩沉积物。物。3、气候的控制作用、气候的控制作用2 2）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若陆源沉积物供源点邻近碳酸盐岩若陆源沉积物供源点邻近碳酸盐岩台地，气候的差异将会影响硅
18、质碎屑台地，气候的差异将会影响硅质碎屑沉积物供给的类型。沉积物供给的类型。潮湿气候利于河流、三角洲硅质碎屑沉积潮湿气候利于河流、三角洲硅质碎屑沉积物的沉积物的沉积干旱气候利于风成硅质碎屑沉积。干旱气候利于风成硅质碎屑沉积。第二节第二节 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学起源于被动大陆边缘陆源碎屑沉积盆起源于被动大陆边缘陆源碎屑沉积盆地的层序地层学基本原理适用于碳酸地的层序地层学基本原理适用于碳酸盐岩沉积盆地的层序地层学研究盐岩沉积盆地的层序地层学研究第二节第二节 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学一、层序类型和层序边界型和型和型层序边界和层序类型型层序边界和层序类型型层序边界型层序边界型层
19、序由低位、型层序由低位、海侵和高位体系域构成海侵和高位体系域构成型层序边界型层序边界型层序由陆棚边缘、型层序由陆棚边缘、海侵和高位体系域构成海侵和高位体系域构成1、型层序边界特征型层序边界特征 1）碳酸盐台地或滩边缘）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征暴露侵蚀的岩溶特征风化壳岩溶是识别风化壳岩溶是识别碳酸盐岩碳酸盐岩I型层序的重要特征型层序的重要特征 1）碳酸盐台地或滩边缘）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征暴露侵蚀的岩溶特征 古岩溶面常是不规则的，纵向起伏几古岩溶面常是不规则的，纵向起伏几十至几百米。岩溶地貌常表现为岩溶斜坡十至几百米。岩溶地貌常表现为岩溶斜坡和岩溶凹地。和岩溶凹地。
20、 岩溶高地岩溶高地岩溶凹地岩溶凹地岩溶斜坡岩溶斜坡 1）碳酸盐台地或滩边缘）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征暴露侵蚀的岩溶特征岩溶高度达百米之上岩溶高度达百米之上 1）碳酸盐台地或滩边缘）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征暴露侵蚀的岩溶特征 地表岩溶主地表岩溶主要特征为出现紫红要特征为出现紫红色泥岩、灰绿色铝色泥岩、灰绿色铝土质泥岩以及覆盖土质泥岩以及覆盖的角砾灰岩、角砾的角砾灰岩、角砾白云岩的古土壤。白云岩的古土壤。 1）碳酸盐台地或滩边缘）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征暴露侵蚀的岩溶特征古岩溶存在明显的古岩溶存在明显的分带性，自上而下分带性，自上而下可分为垂直渗流岩溶可分
21、为垂直渗流岩溶带、水平潜流岩溶带、水平潜流岩溶带和深部缓流岩溶带。带和深部缓流岩溶带。 1）碳酸盐台地或滩边缘）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征暴露侵蚀的岩溶特征古岩溶存在明显的古岩溶存在明显的分带性，自上而下分带性，自上而下可分为垂直渗流岩溶可分为垂直渗流岩溶带、水平潜流岩溶带、水平潜流岩溶带和深部缓流岩溶带。带和深部缓流岩溶带。 1）碳酸盐台地或滩边缘）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征暴露侵蚀的岩溶特征 岩溶表面和岩岩溶表面和岩溶带中出现各种岩溶带中出现各种岩溶刻痕和溶洞，如溶刻痕和溶洞，如细溶沟、阶状溶、细溶沟、阶状溶、起伏几十米至几百起伏几十米至几百米的夷平面、落水米的夷平
22、面、落水洞、溶洞等。洞、溶洞等。 1）碳酸盐台地或滩边缘）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征暴露侵蚀的岩溶特征 溶孔内可充填不规则溶孔内可充填不规则层状且分选差的角砾、层状且分选差的角砾、泥岩或白云质泥的示底泥岩或白云质泥的示底沉积、隙间或溶洞内充沉积、隙间或溶洞内充填氧化铁粘土和石英粉填氧化铁粘土和石英粉砂、以及淡水淋滤形成砂、以及淡水淋滤形成的淡水方解石和白云岩的淡水方解石和白云岩 1）碳酸盐台地或滩边缘）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征暴露侵蚀的岩溶特征钙质壳，溶解钙质壳，溶解后扩大的并可被后扩大的并可被粘土充填的解理，粘土充填的解理，分布广泛的选择分布广泛的选择性溶解孔。性溶
23、解孔。 1）碳酸盐台地或滩边缘）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征暴露侵蚀的岩溶特征 岩溶地层具有明显岩溶地层具有明显的电测响应，如明显的电测响应，如明显的低电阻率、相对较的低电阻率、相对较高的声波时差、较高高的声波时差、较高的中子孔隙度、较明的中子孔隙度、较明显的扩径、杂乱的地显的扩径、杂乱的地层倾角模式和典型的层倾角模式和典型的成像测井响应。成像测井响应。 美国德州美国德州不整合不整合 1）碳酸盐台地或滩边缘）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征暴露侵蚀的岩溶特征 古岩溶面响应于起伏较明显的不古岩溶面响应于起伏较明显的不规则地震反射，古岩溶带常对应明规则地震反射，古岩溶带常对应明显低
24、速异常带。显低速异常带。 1）碳酸盐台地或滩边缘）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征暴露侵蚀的岩溶特征古岩溶面上下地层产状、古生物组合、古岩溶面上下地层产状、古生物组合、微量元素及地化特征也有明显的差别。微量元素及地化特征也有明显的差别。 1、型层序边界特征型层序边界特征2）斜坡前缘侵蚀特征）斜坡前缘侵蚀特征斜坡前缘侵蚀作用会导致台地和滩斜坡前缘侵蚀作用会导致台地和滩边缘及斜坡上部大量沉积物被侵蚀掉，边缘及斜坡上部大量沉积物被侵蚀掉，造成大量碳酸盐岩砾屑顺坡而下的滑造成大量碳酸盐岩砾屑顺坡而下的滑塌沉积作用和碳酸盐岩砂屑的密度流塌沉积作用和碳酸盐岩砂屑的密度流沉积作用沉积作用2）斜坡前缘侵
25、蚀特征）斜坡前缘侵蚀特征斜坡前缘侵蚀作用可是局部性的或区斜坡前缘侵蚀作用可是局部性的或区域性的，域性的， 向上可延伸到陆棚区形成发育向上可延伸到陆棚区形成发育良好的海底峡谷良好的海底峡谷滩前沉积物可被侵蚀掉几十至几百米滩前沉积物可被侵蚀掉几十至几百米 3）淡水透镜体向海方向迁移）淡水透镜体向海方向迁移淡水透镜体向海和向盆地方向的区域淡水透镜体向海和向盆地方向的区域性迁移与海平面相对下降有关。性迁移与海平面相对下降有关。淡水透镜体渗入碳酸盐岩剖面的程淡水透镜体渗入碳酸盐岩剖面的程度与海平面下降速率、海平面下降幅度度与海平面下降速率、海平面下降幅度和海平面保持在低于台地或滩边缘的时和海平面保持在低
26、于台地或滩边缘的时间长短有关。间长短有关。 1、型层序边界特征型层序边界特征4）不同规模白云化作用）不同规模白云化作用在在I型层序边界形成时期，可发生型层序边界形成时期，可发生不同规模的混合水白云化和高盐不同规模的混合水白云化和高盐度白云化作用。度白云化作用。1、型层序边界特征型层序边界特征5）下切谷及其充填物）下切谷及其充填物河流回春作用形成下切谷，充河流回春作用形成下切谷，充填粗粒碳酸盐岩和碎屑岩沉积物填粗粒碳酸盐岩和碎屑岩沉积物1、型层序边界特征型层序边界特征5）下切谷及其充填物）下切谷及其充填物河流回春作用形成下切谷，充河流回春作用形成下切谷，充填粗粒碳酸盐岩和碎屑岩沉积物填粗粒碳酸盐
27、岩和碎屑岩沉积物第二节第二节 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学一、层序类型和层序边界一、层序类型和层序边界2、型层序边界特征型层序边界特征当海平面下降速率小于当海平面下降速率小于或等于台地边缘沉降速率或等于台地边缘沉降速率时，多形成时，多形成II型层序界面型层序界面一、层序类型和层序边界一、层序类型和层序边界2、型层序边界特征型层序边界特征盆地可容空间扩大，仅台地潮缘区和台盆地可容空间扩大，仅台地潮缘区和台地浅滩较短期出露地表遭受侵蚀；地浅滩较短期出露地表遭受侵蚀；II型层序边界缺乏明显台地斜坡的侵蚀型层序边界缺乏明显台地斜坡的侵蚀作用和明显的沉积相带向盆地方向的迁移。作用和明显的沉积相带
28、向盆地方向的迁移。一、层序类型和层序边界一、层序类型和层序边界2、型层序边界特征型层序边界特征一、层序类型和层序边界一、层序类型和层序边界2、型层序边界特征型层序边界特征可发生类似小规模可发生类似小规模I型海平面下降时所产生型海平面下降时所产生的淡水成岩作用，其包括颗粒溶解，不稳定的淡水成岩作用，其包括颗粒溶解，不稳定文石和高镁方解石的溶解，还包括少量渗流文石和高镁方解石的溶解，还包括少量渗流和潜水胶结物的沉淀和混合带白云化作用。和潜水胶结物的沉淀和混合带白云化作用。可发生超盐度白云化作用。可发生超盐度白云化作用。一、层序类型和层序边界一、层序类型和层序边界2、型层序边界特征型层序边界特征第二
29、节第二节 碳酸盐岩层序地层学碳酸盐岩层序地层学二、综合模式二、综合模式 体系域类型及其特征体系域类型及其特征两类沉积层序包括低位、海两类沉积层序包括低位、海侵、高位和陆棚边缘体系域侵、高位和陆棚边缘体系域沉积背景不同，层序地层模式不同沉积背景不同，层序地层模式不同碳酸盐岩层序地层模式碳酸盐岩层序地层模式型层序模式型层序模式二、体系域类型及其特征二、体系域类型及其特征1、低位体系域、低位体系域组成组成:物源来自前缘斜坡的他生碎屑沉积物源来自前缘斜坡的他生碎屑沉积沉积于海平面低位期斜坡上部的沉积于海平面低位期斜坡上部的自生碳酸盐岩楔自生碳酸盐岩楔 1、低位体系域、低位体系域1）他生碳酸盐岩沉积）他
30、生碳酸盐岩沉积成因：海平面明显下降改变原有可容空间成因：海平面明显下降改变原有可容空间特征：重力流沉积，扇形和楔形特征：重力流沉积，扇形和楔形1、低位体系域、低位体系域2）自生碳酸盐岩楔）自生碳酸盐岩楔 成因：海平面上升低于台地边缘成因：海平面上升低于台地边缘特征：沉积类型多特征：沉积类型多 深水沉积、礁滩及白云岩深水沉积、礁滩及白云岩影响因素：斜坡坡度、海平面上升速度影响因素：斜坡坡度、海平面上升速度二、体系域类型及其特征二、体系域类型及其特征2、海侵体系域、海侵体系域海平面较快速海平面较快速上升，沉积水上升，沉积水体加深体加深形成背景形成背景二、体系域类型及其特征二、体系域类型及其特征2、
31、海侵体系域、海侵体系域追补型（追补型（catch up）和并进型（和并进型（keep up）沉积沉积沉积类型取决于海平面上升速度与沉积速度之间的关系二、体系域类型及其特征二、体系域类型及其特征2、海侵体系域凝缩层、海侵体系域凝缩层最大海泛面形成期形成最大海泛面形成期形成由沉积缓慢的、薄层泥质微晶由沉积缓慢的、薄层泥质微晶灰岩构成，并包含着薄的（厘米灰岩构成，并包含着薄的（厘米级）、发育生物扰动构造的、泥级）、发育生物扰动构造的、泥灰岩到泥粒灰岩层灰岩到泥粒灰岩层分布广、富含多种生物组合分布广、富含多种生物组合二、体系域类型及其特征二、体系域类型及其特征3、高位体系域、高位体系域形成时期形成时期
32、相对海平面上升相对海平面上升晚期、相对海平晚期、相对海平面静止期和下降面静止期和下降早期早期 二、体系域类型及其特征二、体系域类型及其特征3、高位体系域、高位体系域形成两个阶段形成两个阶段早期追补早期追补晚期并进晚期并进3、高位体系域、高位体系域早期追补早期追补晚期并进晚期并进并进型碳酸盐岩沉积以富粒、贫泥并进型碳酸盐岩沉积以富粒、贫泥的准层序为主，在台地边缘沉积中，的准层序为主，在台地边缘沉积中，早期海底胶结物含量较少。早期海底胶结物含量较少。追补型碳酸盐岩沉积以富泥、贫粒追补型碳酸盐岩沉积以富泥、贫粒的准层序为主，在台地边缘沉积中的准层序为主，在台地边缘沉积中含有大量的早期海底胶结物。含有
33、大量的早期海底胶结物。 二、体系域类型及其特征二、体系域类型及其特征4、陆棚边缘体系域、陆棚边缘体系域陆棚边缘体系域是陆棚边缘体系域是II型层序界面之上型层序界面之上的一个体系域的一个体系域,它常由一个或多个微它常由一个或多个微弱前积到加积的准层序组组成弱前积到加积的准层序组组成 二、体系域类型及其特征二、体系域类型及其特征4、陆棚边缘体系域、陆棚边缘体系域以厚层加积退覆为特征，以厚层加积退覆为特征，层序显示出层序显示出S形进积几何形状，形进积几何形状，在陆棚上由向上变浅的准层序组成，在陆棚上由向上变浅的准层序组成，外陆坡为较厚的生物碎屑楔状体，外陆坡为较厚的生物碎屑楔状体， 主要由浑圆形骨屑
34、灰岩组成。主要由浑圆形骨屑灰岩组成。 碳酸盐岩层序地层模式碳酸盐岩层序地层模式陆棚边缘体系域陆棚边缘体系域二、体系域类型及其特征二、体系域类型及其特征5、体系域与海平面升降的关系、体系域与海平面升降的关系低位体系域低位体系域是在全是在全球海平面快速下降、球海平面快速下降、静止和开始上升早静止和开始上升早期形成的厚层沉积期形成的厚层沉积体系体系 二、体系域类型及其特征二、体系域类型及其特征5、体系域与海平面升降的关系、体系域与海平面升降的关系海侵体系域海侵体系域是在海是在海平面快速上升、可平面快速上升、可容空间快速增大时容空间快速增大时形成的薄层沉积体形成的薄层沉积体系系 二、体系域类型及其特征
35、二、体系域类型及其特征5、体系域与海平面升降的关系、体系域与海平面升降的关系高位体系域高位体系域是在海平是在海平面快速上升末期、静面快速上升末期、静止期和开始下降早期止期和开始下降早期沉积而成的，此时可沉积而成的，此时可容空间开始减小、相容空间开始减小、相对海平面处于稳定和对海平面处于稳定和下降阶段下降阶段 三、碳酸盐岩缓坡层序地层模式三、碳酸盐岩缓坡层序地层模式1、碳酸盐岩缓坡的概念、碳酸盐岩缓坡的概念碳酸盐岩缓坡(ramp)是指介于滨线和大陆斜坡之间的平缓斜坡，其没有明显的斜坡坡折或陆棚边缘，缓坡的平均坡度小于0.1。密度跃层密度跃层三、碳酸盐岩缓坡层序地层模式三、碳酸盐岩缓坡层序地层模式
36、2、碳酸盐岩缓坡的沉积环境划分、碳酸盐岩缓坡的沉积环境划分密度密度跃层跃层平均海平面平均海平面浪基面浪基面风暴风暴浪基浪基面面2、碳酸盐岩缓坡的沉积环境划分、碳酸盐岩缓坡的沉积环境划分密度密度跃层跃层平均海平面平均海平面浪基面浪基面风暴风暴浪基浪基面面内缓坡内缓坡中缓坡中缓坡外缓坡外缓坡2、碳酸盐岩缓坡的沉积环境划分、碳酸盐岩缓坡的沉积环境划分内缓坡内缓坡含叠层石藻和蒸发岩的潮缘含叠层石藻和蒸发岩的潮缘和萨巴哈相和萨巴哈相受生物扰动的层状灰泥岩泻受生物扰动的层状灰泥岩泻湖相湖相具交错层理的滨岸相具交错层理的滨岸相 2、碳酸盐岩缓坡的沉积环境划分、碳酸盐岩缓坡的沉积环境划分中缓坡中缓坡中缓坡介于
37、正常浪基面与风暴面（中缓坡介于正常浪基面与风暴面（SWBSWB）之间，海底受风暴浪影响较大，发育粒序之间，海底受风暴浪影响较大，发育粒序层理和丘状交错层理的粗碎屑风暴岩和泥层理和丘状交错层理的粗碎屑风暴岩和泥灰岩灰岩 2、碳酸盐岩缓坡的沉积环境划分、碳酸盐岩缓坡的沉积环境划分外缓坡外缓坡外缓坡介于风暴浪基面与密度跃层（外缓坡介于风暴浪基面与密度跃层（PCPC）之）之间，可出现与风暴作用有关的沉积作用，形间，可出现与风暴作用有关的沉积作用，形成分散的、具粒序的浊流沉积和泥灰岩沉积成分散的、具粒序的浊流沉积和泥灰岩沉积缓坡盆地常以纹层状粉屑碳酸盐岩、缓坡盆地常以纹层状粉屑碳酸盐岩、生物扰动灰质泥岩
38、等沉积为特征。生物扰动灰质泥岩等沉积为特征。3、碳酸盐岩缓坡的沉积层序、碳酸盐岩缓坡的沉积层序层序的基本单元是由一系列相似的、层序的基本单元是由一系列相似的、向上变浅的沉积序列构成的。向上变浅的沉积序列构成的。三级缓坡层序的厚度较小（三级缓坡层序的厚度较小（ 200米）米）反映了有限的可容空间反映了有限的可容空间 4、缓坡层序的体系域特征、缓坡层序的体系域特征（1）海平面下降幅度低）海平面下降幅度低（2）海平面下降幅度大）海平面下降幅度大1）低位体系域）低位体系域（1）海平面下降幅度低）海平面下降幅度低（4-5级）碎屑沉积物供给速率较低，则缓坡上部碎屑沉积物供给速率较低，则缓坡上部的相带可能会
39、以退覆形式向盆内迁移，的相带可能会以退覆形式向盆内迁移，内缓坡部分暴露，中、外缓坡处于浅水内缓坡部分暴露，中、外缓坡处于浅水环境。环境。难以将这种低位体系域与下伏的高位滨难以将这种低位体系域与下伏的高位滨面或浅滩沉积区分开来。面或浅滩沉积区分开来。 （2）海平面下降幅度大）海平面下降幅度大（3级）相对海平面下降低于正常浪基面或相对海平面下降低于正常浪基面或缓坡边缘，缓坡边缘，中缓坡和外缓坡沉积环中缓坡和外缓坡沉积环境突然变浅以至出露地表，内缓坡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，完全暴露并发生喀斯特化，河流硅河流硅质碎屑沉积物可覆盖或下切下伏的质碎屑沉积物可覆盖或下切下伏的高
40、位缓坡沉积物，也可阻碍中、外高位缓坡沉积物，也可阻碍中、外缓坡碳酸盐岩的沉积。缓坡碳酸盐岩的沉积。 低低位位体体系系域域低低位位体体系系域域缓坡坡度很缓，不发育低位斜坡扇缓坡坡度很缓，不发育低位斜坡扇气候潮湿，可发育古土壤和喀斯特；气候潮湿，可发育古土壤和喀斯特；气候干燥，可形成钙结核或广泛的萨气候干燥，可形成钙结核或广泛的萨巴哈沉积，甚至于风成沉积巴哈沉积，甚至于风成沉积潮坪、陆源滩和泻湖沉积潮坪、陆源滩和泻湖沉积4、缓坡层序的体系域特征、缓坡层序的体系域特征2）海侵体系域）海侵体系域2种沉积种沉积海平面上升，较深水的缓坡区处于沉积物海平面上升，较深水的缓坡区处于沉积物供给的饥饿状态，水体加
41、深，易形成大量供给的饥饿状态，水体加深，易形成大量的有机质的堆积，构成潜在的烃源岩层。的有机质的堆积，构成潜在的烃源岩层。2）海侵体系域）海侵体系域高能缓坡：高能缓坡：长周期的海平面相对上升长周期的海平面相对上升产生一系列叠置的、厚几十米的阶梯状产生一系列叠置的、厚几十米的阶梯状退积准层序，由海滩、障壁岛或障壁砂退积准层序，由海滩、障壁岛或障壁砂坝颗粒灰岩和共生的滨面及过渡带组成。坝颗粒灰岩和共生的滨面及过渡带组成。2）海侵体系域）海侵体系域低能缓坡：低能缓坡：海侵体系域大多由泥粒灰岩海侵体系域大多由泥粒灰岩和粒泥灰岩组成，仅在局部浅滩环境含有和粒泥灰岩组成，仅在局部浅滩环境含有高能的颗粒灰岩
42、。高能的颗粒灰岩。2）海侵体系域）海侵体系域凝缩层凝缩层相对海平面上升到最大，发育黑相对海平面上升到最大，发育黑色页岩、磷质泥岩、海绿石或鲕色页岩、磷质泥岩、海绿石或鲕绿泥石质铁质岩、或由特殊生物绿泥石质铁质岩、或由特殊生物组成的灰岩组成的灰岩4、缓坡层序的体系域特征、缓坡层序的体系域特征3）高位体系域）高位体系域高位体系域沉积时期，海平面升降高位体系域沉积时期，海平面升降状态不同，形成不同沉积体系。状态不同，形成不同沉积体系。4、缓坡层序的体系域特征、缓坡层序的体系域特征3）高位体系域）高位体系域高位沉积高位沉积早期早期，可容空间，可容空间较大，发育潮坪和泻湖沉积。较大，发育潮坪和泻湖沉积。
43、4、缓坡层序的体系域特征、缓坡层序的体系域特征3）高位体系域）高位体系域高位沉积高位沉积晚期晚期，可容空间减小，可容空间减小，发育颗粒碳酸盐岩和泻湖沉积。发育颗粒碳酸盐岩和泻湖沉积。四、孤立碳酸盐台地层序地层模式 位于远离盆地边缘的浅海位于远离盆地边缘的浅海地区；地区； 对称或不对称；对称或不对称； 无陆源碎屑的影响；无陆源碎屑的影响； 层序地层主要控制因素海层序地层主要控制因素海平面升降、碳酸盐生长、平面升降、碳酸盐生长、生物生长以及气候变化生物生长以及气候变化四、孤立碳酸盐台地层序地层模式1、低位体系域、低位体系域海平面下降低于台地边缘，海平面下降低于台地边缘，孤立碳酸盐台地出露地表，孤立
44、碳酸盐台地出露地表，碳酸盐岩沉积基本停止。碳酸盐岩沉积基本停止。气候潮湿，台地顶部大面气候潮湿，台地顶部大面积的喀斯特化作用。积的喀斯特化作用。气候干旱，台地顶部形成气候干旱，台地顶部形成盐湖沉积。盐湖沉积。 四、孤立碳酸盐台地层序地层模式1、低位体系域、低位体系域以广泛出露的喀斯特以广泛出露的喀斯特地貌、台地边缘低位地貌、台地边缘低位前积礁丘滩和低位楔、前积礁丘滩和低位楔、盆底扇为特征。盆底扇为特征。 四、孤立碳酸盐台地层序地层模式1、低位体系域、低位体系域孤立台地边缘礁丘滩相孤立台地边缘礁丘滩相的发育主要取决于台地的发育主要取决于台地边缘的地形坡度。边缘的地形坡度。若孤立台地边缘地形坡若孤
45、立台地边缘地形坡度较平缓，则礁丘滩相度较平缓，则礁丘滩相就比较发育就比较发育四、孤立碳酸盐台地层序地层模式1、低位体系域、低位体系域台地边缘较陡，快速的台地边缘较陡，快速的海平面下降，沉积物处海平面下降，沉积物处于不稳定状态，呈碎屑于不稳定状态，呈碎屑流形式向盆地方向运动，流形式向盆地方向运动，形成形成台地边缘低位盆底台地边缘低位盆底扇和低位楔状体扇和低位楔状体 四、孤立碳酸盐台地层序地层模式2、海侵体系域、海侵体系域海平面快速上升，海平面快速上升，形成早期追补、形成早期追补、后期并进沉积后期并进沉积四、孤立碳酸盐台地层序地层模式2、海侵体系域、海侵体系域追补阶段追补阶段一旦水深足以保证一旦水
46、深足以保证水体循环，沉积作水体循环，沉积作用发生并追踪海平用发生并追踪海平面的上升形成细粒面的上升形成细粒加积型沉积序列。加积型沉积序列。四、孤立碳酸盐台地层序地层模式2、海侵体系域、海侵体系域并进阶段并进阶段沉积作用速率较快，沉积作用速率较快，在台地边缘发育加在台地边缘发育加积型较窄的礁丘滩，积型较窄的礁丘滩，在台地内部分布少在台地内部分布少量的补丁礁。量的补丁礁。 四、孤立碳酸盐台地层序地层模式2、海侵体系域、海侵体系域最大海侵期最大海侵期礁丘滩停止生长，礁丘滩停止生长，发育分布较广、厚发育分布较广、厚度较薄、沉积速率度较薄、沉积速率较慢的、含有丰富较慢的、含有丰富浮游和游泳生物的浮游和游
47、泳生物的凝缩层。凝缩层。 四、孤立碳酸盐台地层序地层模式3、高位体系域、高位体系域形成于海平面上升末期、形成于海平面上升末期、静止期和开始下降期静止期和开始下降期浅海碳酸盐沉积速率一浅海碳酸盐沉积速率一般大于盆地沉降和海平般大于盆地沉降和海平面上升速率，发生了台面上升速率，发生了台地碳酸盐岩的加积和进地碳酸盐岩的加积和进积作用积作用 四、孤立碳酸盐台地层序地层模式3、高位体系域、高位体系域迎风侧发育加积型到进迎风侧发育加积型到进积型的礁；积型的礁；背风侧多发育粒屑滩；背风侧多发育粒屑滩；台地内部多为泻湖沉积，台地内部多为泻湖沉积，有时发育少量的补丁礁有时发育少量的补丁礁 五、海相碳酸盐层序地层
48、与油气勘探1、碳酸盐岩层序地层与油气勘探的关系、碳酸盐岩层序地层与油气勘探的关系1） 开阔思路，提供了层序地层格架和模式开阔思路，提供了层序地层格架和模式2）碳酸盐岩成岩作用的复杂性）碳酸盐岩成岩作用的复杂性1、碳酸盐岩层序地层与油气勘探的关系、碳酸盐岩层序地层与油气勘探的关系3） 研究思路研究思路8个步骤个步骤充分利用多种可获得的资料；充分利用多种可获得的资料；明确碳酸盐沉积物沉积时的盆地结构明确碳酸盐沉积物沉积时的盆地结构 和古地理背景；和古地理背景；建立反映盆地古地貌特征的不同沉积建立反映盆地古地貌特征的不同沉积 背景条件下的碳酸盐岩层序地层样式；背景条件下的碳酸盐岩层序地层样式；密集采
49、样确定有利烃源岩、储集层和密集采样确定有利烃源岩、储集层和 盖层的位置；盖层的位置；1、碳酸盐岩层序地层与油气勘探的关系、碳酸盐岩层序地层与油气勘探的关系3） 研究思路研究思路加强不同成因类型碳酸盐岩储层成岩加强不同成因类型碳酸盐岩储层成岩 作用的研究，确定古岩溶的发育部位、作用的研究，确定古岩溶的发育部位、 淡水淋滤作用发育的层段等；淡水淋滤作用发育的层段等；确定有利于烃源岩发育的凝缩层段，确定有利于烃源岩发育的凝缩层段， 并寻找能够捕获油气的碳酸盐岩储层；并寻找能够捕获油气的碳酸盐岩储层；明确生储盖组合方式，制定可行高效明确生储盖组合方式，制定可行高效 的油气勘探方案；的油气勘探方案；对勘
50、探靶区实施油气勘探，以发现和对勘探靶区实施油气勘探，以发现和 探明油气资源。探明油气资源。2、碳酸盐岩层序的成藏条件分析、碳酸盐岩层序的成藏条件分析1）有利烃源岩和盖层分析）有利烃源岩和盖层分析良好的烃源岩和盖层形成良好的烃源岩和盖层形成发育在海侵体系域期间发育在海侵体系域期间 2、碳酸盐岩层序的成藏条件分析、碳酸盐岩层序的成藏条件分析1）有利烃源岩和盖层分析）有利烃源岩和盖层分析烃源岩发育的成因类型烃源岩发育的成因类型4种种 台地内部建隆之间；台地内部建隆之间；台地内部凹陷；台地内部凹陷；非限制性盆地边缘；非限制性盆地边缘；深水洋盆深水洋盆1）有利烃源岩和盖层分析）有利烃源岩和盖层分析烃源岩
