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礁和礁微相第一节礁沉积环境和沉积作用第二节礁相和礁复合体沉积模式第三节礁的分布规律及其与油气的关系第一节礁沉积环境和沉积作用一、礁的概念、基本特征及分类1.礁的概念礁(reel),目前国内外对礁的概念尚有不同认识。该术语来源于挪威语山,其含义为脊,最早来自航海,是指海底突起的岩块,船触礁则失事。因现代海底这类岩块大都是由珊瑚组成的,故往往称为珊瑚礁。广大研究者对礁大体有两类理解,即邓哈姆(1970)提出的礁的双重概念:广义礁和狭义礁。狭义的礁即所谓生态礁,是指造礁生物原地生长造成的坚固的抗浪骨架,它在地形上具有隆起的正性地貌特征。该地貌的出现,逐渐改变周围的沉积环境,造成规则的相带分布。广义的礁实际上是指厚的碳酸盐岩体,横向延伸不远,即是一个三度空间上的碳酸盐岩几何体,包括如下众多同义或基本同义的多种名词:石化礁、生物礁、生物岩礁、有机建造、生物丘、灰泥丘、生物层、层状礁、地层礁等。而礁复合体或礁组合(Henson,1950),是指礁石灰岩和有关碳酸盐岩的集合体,大多数人都把它看做生物礁的不同相的总称,凡是与礁形成发展有关的相都应概括在礁复合体中。第一节礁沉积环境和沉积作用2.礁的基本特征生物礁一般的沉积相模式:后礁相、礁核相(礁坪、礁顶、礁前)、前礁相第一节礁沉积环境和沉积作用(1)礁核礁核是指礁体中能够抵抗波浪作用的部分,乃礁的主体。它主要由原地堆积的生物岩或粘结岩组成。其中生物的含量很高,主要是造礁生物,还有一些附礁生物。这些造礁生物有时保存有原地的生长骨架,骨架间常有礁的破碎物充填。其原生孔洞不是被内部沉积物充填,就是被早期纤状文石和镁方解石胶结。(2)礁翼礁翼通常是指礁相与非礁相呈指状交错过渡的部分礁体。礁体迎风的一侧称为礁前,背风的一侧称为礁后。在一些盆地或鸿湖的斑礁或塔礁中,由于未受到方向性风浪作用的影响,礁前同礁后极为相似,所以礁翼就分不出礁前和礁后。礁前处于迎风一侧,在风浪冲击下,礁碎屑顺着礁前缘的陡坡堆积形成的岩石一般称为礁前塌积岩或礁前礁砾岩。这些礁碎屑大都未被磨圆且分选差。主要由礁核和礁翼组成。在一些群礁复合体中,礁间沉积也与礁的发展有密切关系第一节礁沉积环境和沉积作用礁后沉积多由分选较好的砂屑石灰岩组成,胶结物多为亮晶方解石。背风的地方含有较多的灰泥基质。碎屑物质主要为来自礁核的生物碎屑。礁后也可以出现一些特殊的生物。与礁核的差别是动物群富含单体生物,与礁前相比,其生物门类和种属大为减少。在礁发展的晚期,在礁后相中,有纹层构造、叠层石以及鸟眼构造,还有早期白云石化的现象。(3)礁间在一些群礁复合体中,礁与礁之间的沉积物和生物组分与礁的发展有着及其密切的关系。在海侵的情况F,群礁一般是发展的,在礁间可以出现正常的海相碳酸盐沉积;当海退时,群礁的发展受到抑制,礁间可以出现一些泻湖相的沉积。有时礁间也可以包括在礁组合的复合体中。第一节礁沉积环境和沉积作用3.礁的分类关于礁的类型,主要是根据其形态和地理位置来划分:1)岸礁,也称为边礁、镶边礁和裙礁,紧靠海岸生长,顶平,由于向海岸一侧斜坡常很陡,故发育陡峭的海岸峭壁或陡坡,呈曲线状。2)堡礁,也称为堤礁、堤岛礁。堡礁多在乎缓的海岸生长,离海岸有一定距离。平面上礁多呈曲线状,平行海岸分布。3)边缘礁,也和堤礁一样与盆地深度的剧烈变化有关,但远离海岸分布。因此尽管礁后广阔的水域较浅并比较隔绝,但它的含岩状况实际上没有变化。礁后沉积为正常海水的碳酸盐岩层。第一节礁沉积环境和沉积作用按形态可将礁分为以下类型:4)点礁,也称为斑点礁。礁体近似圆形,或呈不规则状,是在湍湖或外滨海底较小隆起上形成的孤立小礁体。现代海洋中,点礁主要分布在大陆架海域波基面以上,并止于海面。5)宝塔礁,也称为尖柱礁和孤礁,形似锥状或者陡侧向上变尖的丘状,是成礁期海底持续下降而成,多出现于深水带。6)马蹄形礁,也称为新月形礁。向风面一侧礁体发育,背风一侧不发育,触体凸面迎风,多分布于开阔海盆中,如美国二叠纪马蹄形礁。4)环礁,礁体围绕海底较大隆起的边缘生长,连接成环状,中央带凹下成泻湖,多出现于外滨广海中。5)丘礁,孤立地分布,近似半球状,是波基面以下较深水碳酸盐堆积而成。圆丘礁或宝塔礁用来指示大陆架边缘或盆地内的单元岩隆。6)层状礁,也称为带状礁和滩礁,分布面积较大,礁高度不大,多分布于碳酸盐岩台地上,相当于前述生物层礁。第一节礁沉积环境和沉积作用二、礁的形成及生物造礁作用1.礁的形成条件一切礁和有机建造的形成,都与发育繁盛的、能分泌石灰质的动植物有关。因此,产生礁和有机建造的最重要的条件之一,就是要有能使礁生物群落中的生物蓬勃发展的合适的生态条件。纬度〈30°,盐度30%~40%,水深较小,水温:23~27℃,清澈、透明,具风浪的地带。在现代热带地区的碳酸盐台地上,常有珊瑚礁的分布。造礁生物主要是珊瑚和珊瑚藻(红藻),影响珊瑚生长和珊瑚礁发育的因素是水温、盐度、水深、浊度(或透明度)、溶解的气体、底质以及波浪和水流等。第一节礁沉积环境和沉积作用2.生物造礁作用从生态的观点看,一般把礁的生物划分为四种类型,即礁骨架建设者、礁骨架粘结者、礁骨架居住者以及礁骨架保护者。这些具有不同功能的各种生物形成一个对立和统一的总体。生物有以下五种作用形式:1)骨架式。造架生物(如珊瑚等)死亡后仍保留其生态条件,作为礁体拓展的基本格架。这种生物作用在礁体中起着重要作用。2)障积式。如海底的海藻,当海流经过时,生物可阻碍海流中的泥晶物质而沉淀成岩。3)粘结式。如层孔虫,能把海底生物碎屑覆盖起来快速粘结成岩,起到加固作用,以抗波浪的强烈破坏。这种作用称为粘结作用,:4)附着式。藻类等可以附着在骨架生物上造成结壳,起到加固作用。5)胶结式。藻类生长在洞穴或孔隙内,产化胶结作用,同时起到加固作用,有许多碳酸盐颗粒都是被海藻胶结成岩的。大部分生物礁都是这几种生物作用结合起来形成的,很少是某种单独的作用造岩。第一节礁沉积环境和沉积作用生物礁的生长(纵向分带)可分为四个阶段:定殖、拓殖、泛殖、统殖①定殖阶段--为礁体发育的初始阶段。该期的沉积物为富含生物碎片的灰泥岩、生物类型主要为棘皮类、苔藓和腕足类等。②拓殖阶段--造礁生物初期繁殖,属种较单一,呈丛状或枝状形态。典型岩石为障积灰岩。③泛殖阶段--为礁体形成的关键阶段。造礁生物种属繁多,形成强壮的抗浪格架。主要岩石类型为骨架灰岩和粘结灰岩。④统殖阶段--造礁生物只有一种生长习性,如呈结壳状或层纹状。岩石以粘结灰岩为主,也可见骨架灰岩。第一节礁沉积环境和沉积作用三、礁形成的控制因素生物礁就是通过骨骼生物的生长死亡、沉积物的充填、结壳生物的粘结等不断增生而成的。影响现代造礁群落和化石造礁群落的因素有:1)温度和盐度,大多数现代和古代造礁生物,都在正常盐度的热带一亚热带海水中生长最好;2)强烈的海浪和波涛;3)透光性好;4)沉积作用较弱,如果发生大规模的沉积作用,就会造成细粒沉积物阻塞进食器官,而使生物迅速死亡;5)基底沉降与生物建礁和沉积速率的消长均衡关系。第二节礁相和礁复合体沉积模式礁建造物的一个典型特征,就是各类岩石和动物化石群落在礁块中有规律地分布,从而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。把礁复合体看成是由骨架相、礁顶相、礁坪相、礁后砂相、泻湖相、斜坡相以及塌积相(近侧和远侧塌积相)组合的总称。一、礁骨架相礁的前缘,造礁生物生长最旺盛地带,水体波浪能量强。岩性:格架灰岩、部分障积岩、粘结岩。二、礁顶相礁的最高处,风浪最强,破坏作用为主。1.仍由活着的珊瑚骨架组成,板状、席状珊瑚,可形成格架灰岩、粘结岩。2.周期性露出水面,珊瑚碎屑砾块,可有藻类等的粘结次生骨架。砾屑灰岩、粘结岩。三、礁坪相礁顶以后的背风带,地形平坦,较宽,水体能量较低。沉积物以生物及珊瑚碎屑为主。岩性为砾屑灰岩、砂屑灰岩、障积岩、骨架岩。四、礁后砂相水体能量大幅度降低,沉积物较细,砂屑沉积为主,几无固着生物生存。沉积物:分选中等到较好的砂屑灰岩。五、泻湖相较静水,水体循环差,发育碳酸盐泥和细粒砂屑。六、礁斜坡相向海一侧,坡度陡,50--90°,波能低,阳光不足。发育板状珊瑚、重力滑落的砂砾。岩石以粘结岩、泥晶颗粒灰岩。七、近侧塌积相水深几十~近百米,能量低,光线弱,沉积物多为重力滑落方式沉积的泥晶颗粒灰岩。八、远侧塌积相水最深,粒度细。岩石多为泥晶颗粒灰岩、颗粒泥晶灰岩相沉积作用和生物的控制保存的生物类型颗粒大小分选性骨架含量%深度m主要岩石类型泻湖低能、生物浅穴发育,零星的流水和扰动软体动物、棘皮、小粟虫、有孔虫和介形虫泥、但混有粗骨架碎屑差05~30m颗粒泥质岩礁后砂有零星的风暴和流水横过礁,含盐性,重力滑动仙掌藻、小粟虫、少量红藻和指状珊瑚粗中—好01~10颗粒岩礁坪零星风暴,水循环好,分离出现指状珊瑚、红藻、绿藻、大的底栖有孔虫和大的珊瑚粗—很粗中0~101~3颗粒岩、有少量珊瑚礁顶波浪能量低,持续扰动,水循环好抗浪的珊瑚和藻很粗中—好0~800~2颗粒岩(少量粘结岩)礁骨架水循环好,波浪能量强丰富的珊瑚、藻、软体动物、棘皮、有孔虫骨架和砂差,洞穴中有泥28~801~30粘结岩礁斜坡光线受限制,有零星扰动,碎屑的重力搬运作用软珊瑚,扁平状、板状珊瑚,海绵混合的差5~4020~50泥质颗粒岩,粘结岩近侧塌积岩零星扰动,重力搬运,缺少光线,不稳定—稳定仅有少量的活着的生物中—粗差—好040~100颗粒岩,泥质颗粒岩远侧塌积岩静水,无光线,沉积物重力滑动浮游有孔虫细中—好0100~200泥质颗粒岩现代礁复合体相的特征(据何起祥等,1986,有修改)第三节礁的分布规律及其与油气的关系一、礁的分布控制因素礁在海域和湖域中分布很广泛,但其都是在一定地质背景条件下主要由生物作用形成的地质体,因此其分布具有一定的规律。按生物礁在发生、发展、消亡以及最终形态和内部构造受不同条件控制的特点:1.海平面的升降造礁生物生存在一定的海水深度,既不能露出水面,也不能生存于较深的水中,因此,组成礁的藻和一些植物,只能在光合带繁殖第三节礁的分布规律及其与油气的关系2.大地构造位置对礁的控制意义与海平面的变化同等重要。礁的形成基本上是受构造大陆架的控制,这里的沉积作用是在浅水、无陆源碎屑的环境中进行的。在这个广阔的领域里,可以识别出四个主要亚类。第一种礁形成堡礁或不连续的点礁。有时大陆架的边缘可能是断层,礁在断层悬崖的顶峰上建造,如英国北部克拉科和克拉文礁。第二种礁,因大陆架太深,使礁沿着背斜顶部同沉积移动发育而形成。第三种礁为海底火山喷发时在熔岩锥上形成的,墨西哥塔菲拉勒盆地的泥盆纪生尔格达德是典型代表之一。第四种礁是在广泛的面积中分布的无规律的点礁。生物礁与油气统计了全球己知121个最终可采储量1X106m3以上的礁油藏或相当可采储量的礁气藏。这121个礁油、气藏,按礁类型统计储量,台地边缘礁占首位,堤礁次之,二者合并其最终可采储量占整个礁油气藏最终可采储量的一半以上。再次之为块礁、环礁和塔礁。按各地质时代统计的储量,居首位的是白垩纪,其次为渐新世、古新世、泥盆纪、中新世、石炭纪、侏罗纪、二叠纪、志留纪等。按各地质时代礁类型统计的储量,在己知各地质时代礁油、气藏分类总数中,环礁占首位,其次是塔礁,再次为台地边缘礁和堤礁,最后是块礁。第三节礁的分布规律及其与油气的关系3.地貌的影响岸礁和环礁严格地受海底地貌和海岸带地貌特点的控制。例如我国南海的岸礁,其形态和分布特点均受海岸带坡度和海岸地形的制约。海南岛的珊瑚岸礁,根据地貌可分为平直海岸岸礁、弯曲海岸岸礁等。又如海台地、海山控制着太平洋的岸礁、堤礁的形态和分布。第三节礁的分布规律及其与油气的关系4.沉积环境的影响礁主要分布于南北纬32°之间,少量的珊瑚藻礁分布于北纬49°。由此可见,礁的形成需要温暖的条件。除此之外,生物生长需要清洁的水域,以免有碎屑物质使生物窒息;还需要有机物质和CaCO3的供给,保证生物的造架作用。各种不同的生物生存的环境各有不同,例如珊
本文标题:礁和礁相
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