碳酸盐岩层序类型和层序边界

大家好，欢迎来到IT知识分享网。

(=^ω^=)

每天一篇全球人文与地理

微信公众号：环球地科

碳酸盐岩层序地层分布样式和体系域的类型受控于相对海平面的变化。根据层序边界类型、海平面升降速率和盆地构造沉降速率的变化,可以将碳酸盐岩层序划分成I型和II型两种类型。I型层序由低位体系域、海侵体系域和高位体系域构成，II型层序由陆棚边缘体系域、海侵体系域和高位体系域构成(图5-6)。

1.I型层序界面特征

当海平面迅速下降且速率大于碳酸盐台地或滩边缘盆地沉降速率、海平面位置低于台地或滩边缘时,就形成了碳酸盐岩的I型层序界面。I型层序界面以台地或滩的暴露和侵蚀、斜坡前缘侵蚀、区域性淡水透镜体向海方向的运动以及上覆地层上超、海岸上超向下还移为特征(图5-7)。

(1)碳酸盐台地或滩边缘暴露侵蚀的岩溶特征

碳酸盐台地广泛的陆上暴露和合适的气候条件为形成1型层序界面提供了地质条件,因此风化壳岩溶是识别碳酸盐岩1型层序的重要特征。常见的岩溶识别标志有:

① 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和岩溶凹地。

②地表岩溶主要特征为出现紫红色泥岩、灰绿色铝土质泥岩以及覆盖的角砾灰岩、角砾白云岩的古土壤。风化壳顶部的岩溶角砾岩往往成分单一,分选和圆差。碎屑灰岩的碎屑如鲕粒、生物碎屑常被溶解形成铸模孔等。

③古岩溶存在明显的分带性,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。

④ 岩溶表面和岩溶带中出现各种岩溶刻痕和溶洞,如细溶沟、阶状溶坑,起伏几十米至几百米的夷平面、落水洞、溶洞以及均–的中小型蜂窝状溶孔洞等。

⑤溶孔内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,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。

⑥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。

⑦ 岩溶地层具有明显的电测响应,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,、杂乱的地层倾角模式和典型的成像测井响应。

⑧古岩溶面响应于起伏较明显的不规则地震反射,古岩溶带常对应于明显的低速异常带。

另外,古岩溶面上下地层的产状、古生物组合、微量元素及地化特征也有明显的差别。

(2)斜坡前缘侵蚀特征

在I型层序边界形成时,常发生明显的斜坡前缘侵蚀作用,导致台地和滩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塌沉积作用和碳酸盐岩砂屑的密度流沉积作用(图5-7),斜坡前缘侵蚀作用可是局部性的或区域性的，向上可延伸到陆棚区形成发育良好的海底峡谷。滩前沉积物可被侵蚀掉几十至几百米。

在碳酸盐岩地边缘和斜坡出现的深切谷粗粒充填灰岩,河流回春作用引起的由海相到陆相、由碳酸盐岩到碎屑岩的相变沉积物以及向上变浅的沉积序列也是I型层序边界的标志。

(3)淡水透镜体向海方向的运动特征

I型层序边界形成时发生的另一种特征作用就是淡水透镜体向海和向盆地方向的区域性迁移(图5-7)。淡水透镜体渗入碳酸盐岩剖面的程度与海平面下降速率、下降幅度和海平面保持在低于台地或滩边缘的时间长短有关。在大规模I型层序边界形成时期,当海平面下降75~100m或更多并保持相当长的时间时,在陆棚上就会长期地产生淡水透镜体,它的影响会充分地深入到地下,并可能深入到下伏层序。若降雨量大,明显的淋滤和溶解作用就会出现在剖面浅部,大量的淡水胶结物会出现在深部浅水带中。不稳定的文石和高镁方解石颗粒可能会被溶解掉,并以低镁方解石的方式重新沉淀下来(Sarg,1998)。Vail 的海平面升降曲线表明,在全球海平面下降中,少见大规模的I型海平面下降。一般的海平面下降幅度不超过 70~100 m。也就是说,在小规模I型层序边界形成时期,淡水透镜体未被充分建立起来,只潜留在陆架地层的浅部,没有造成广泛的溶解和地下潜水胶结物的沉淀。在I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度白云化作用。

2.II型层序边界特征

当海平面下降速率小于或等于盆地沉降速率时,多形成II型层序界面。此时,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(图5-8)。与I型层序界面相比,Ⅱ型层序边界缺乏明显的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。在陆棚边缘,II型层序界面上覆的地层一般是平行和加积的,而I型层序界面上覆的地层主要是斜向和进积的。在II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,会发生类似于小规模I型海平面下降时所产生的淡水成岩作用,其中包括颗粒溶解,特别是不稳定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。在Ⅱ型层序边界形成时,也会发生超盐度自云化作用。与I型层序相反，II型层边界形成时海平面在相对短的时间内就开始上升并淹没外台地。II型层序底部台地和滩边缘楔状体将会在下伏的台地边缘处或稍低的位置发生沉积并向陆地方向上超(图5-8)。