海相沉积的沉积环境

1. 海相沉积的沉积环境

现代碳酸盐主要在两类环境中沉积：①与陆地毗连台地，如南佛罗里达和波斯湾南岸；②大洋中孤立浅水区，如西大西洋巴哈马台地和太平洋中珊瑚环礁。浅海碳酸盐沉积速度达1英尺/1000年，如波斯湾南岸数千年来因潮坪碳酸盐沉积，使海湾以1～2米/年的速度向海推进

2. 海相沉积

现代海洋根据海底地形和海水深度，可进一步划分为滨海（潮汐带）、浅海（陆棚或陆架）、半深海（大陆斜坡）及深海（大洋盆地）（图4-3）。

图4-3 海洋沉积地形和环境划分示意图

（据 Heckel，P.H.，1972）
地史时期，由于滨浅海环境经常交互出现，目前地质文献中对碎屑岩和碳酸盐岩分别采用不同分类方案，下面按照两种岩类分别予以介绍。
1.碎屑型滨海沉积相类型
滨海带 是指在正常波（浪）基面以上的海岸地区，也称滨岸沉积环境。受海岸地形特征影响其宽度变化较大，水动力条件变化也大，波浪和潮汐作用十分活跃。一般根据地形及水动力状态，区分为有障壁和无障壁两类海岸。
砂坝和澙湖 波浪作用强烈的滨海带，由于海浪和风暴浪的作用，水动力条件较强，面临开阔的大洋，则形成海滩砂沉积，也有些海岸地带具有露出高潮面的平行海岸的狭长砂体构成砂坝。它们是高能环境下的产物，由分选好的纯净石英砂组成，发育双向交错层理、冲洗交错层理和向海缓倾斜的交错层理。具砂坝的滨海地区，在砂坝与海岸之间则为澙湖，发育广盐度生物群。在潮湿气候条件下淡水注入量较多时，这些滨岸小澙湖可成为滨岸沼泽，若其中生长植物则可形成泥炭沉积。与广海连通不好的海湾或澙湖，在干燥气候条件下，由于蒸发量大，可发展为咸化海湾或澙湖，产生白云岩、硬石膏、石膏及岩盐沉积。
潮坪 在潮汐作用为主的平坦泥砂质滨海地带形成潮坪沉积，其沉积物组分视陆源碎屑供应的多少而定。潮汐作用为主的滨海带又可划分为潮上带、潮间带和潮下带。潮上带处于平均高潮面以上，大部分时期出露于水面，仅在最高潮时被潮水覆盖。因此以砂、粉砂和泥质沉积为主，沉积物中可见泥裂、雨痕、晶痕等暴露标志，可见陆生动物和鸟类足迹。潮间带处于平均高潮面与平均低潮之间海水反复进退的地区，水动力最强，发育双向交错层理和透镜状、脉状及波状层理，以及垂直层面的潜穴等水下标志，也有暴露标志，生物介壳多破碎并常形成介壳滩。潮下带则是平均低潮面与浪基面之间的地带，始终被海水淹没。在潮下高能环境，由于波浪的强烈扰动作用，多形成石英砂岩，常见交错层理、水流冲刷面和波痕。由于水较浅，含氧量和透光性好，营养充分，窄盐度底栖生物大量繁殖。在潮下低能环境，以细粒粉砂和泥质沉积为主，发育水平层理和水平波状层理，以广盐度生物如双壳类、介形虫等为特征。
2.碎屑型浅海沉积相类型
浅海区处于浪基面以下向外海延伸的海水深度不大（一般＜200m）的海域，即陆棚或陆架地带。现代陆棚平均宽75km，坡度小于4°。但古代的陆棚浅海由于海岸的迁移，宽度可达数百公里。影响浅海陆棚沉积的海流主要是潮汐流和受气象因素控制而产生的风暴及洋流。陆棚沉积常以泥岩、页岩、粉砂岩为主，与中一细粒砂岩成不规则的互层，泥岩中夹有薄层粉砂、砂、贝壳层和生物碎屑灰岩，发育丰富的窄盐度底栖生物，如珊瑚、腕足、棘皮、苔藓虫和某些钙质有孔虫等，化石保存完整、分异度高，遗迹化石也很丰富，以啮食和觅食迹为主，如 Zoophycus（动藻迹）、Cruziana（克鲁斯迹）、Chondrites（丛藻迹）等。
浅海陆棚沉积中常出现风暴流沉积。风暴流是短暂的强风（飓风、台风）造成的强海流事件。当风暴浪发生时，原正常浪基面下形成的沉积物受到冲蚀，形成侵蚀面，并有砾屑滞留；同时风暴浪还将沉积物卷起，形成具密度流和重力流性质的风暴流，在粗碎屑沉积物中形成粒序层理。风暴浪开始减弱时，细粒沉积物在风暴浪导致的底流影响下形成丘状和洼状层理，再逐渐变为波痕纹理。风暴停息后又沉积泥质悬浮物，构成无风暴浪影响的“背景沉积物”。
3.碳酸盐型滨浅海沉积相类型
以碳酸盐沉积为主的滨浅海，一般具有由碳酸盐缓坡向台地演化的浅水碳酸盐沉积特征。
碳酸盐缓坡 是指从岸线向盆内缓慢倾斜底斜坡（通常坡度不足1°），在较深水的低能环境之间一般无明显的坡折，波浪搅动带（或最高能量带）位于近岸处。当碳酸盐缓坡存在时，自近岸至远岸一般由潮坪沉积、澙湖沉积的鲕粒或团粒浅水碳酸盐岩横向相变为较深水泥质粒泥灰岩或泥灰岩沉积，其中含各种完整的广海生物群化石。在垂向剖面上，可与斜坡或盆地环境的深水灰岩或具水平层理的页岩等构成沉积组合序列。现代波斯湾著名的萨勃哈（即被盐浸透之意）沉积，就是处于炎热干旱气候、海岸地势平坦、水面很浅条件下的碳酸盐潮坪沉积，形成了大量自生蒸发盐如石膏、硬石膏、岩盐等，沉积物广泛白云岩化，并在沉积过程中由于淡水淋滤作用使蒸发岩、膏盐被溶解而形成塌陷角砾岩层。
碳酸盐潮坪 碳酸盐潮坪中潮上带沉积以发育雨痕、雹痕、泥裂、鸟眼构造为特征。潮间带则发育藻纹层及藻叠层石，当未完全固结的碳酸盐沉积被风暴浪打碎并滚动磨圆，暴露地表时，往往形成氧化圈，然后在水下再被胶结形成竹叶状构造。潮下带高能环境下则形成由鲕粒、生物碎屑及内碎屑组成的亮晶粒状灰岩（grainstone），常见交错层理、冲刷面和波痕，有时也有藻叠层石发育，大量底栖生物繁殖，一些造礁生物也大量生长。潮下带低能环境下则以泥晶灰岩沉积为主，其中发育水平层理和波状层理。
生物礁和碳酸盐台地 在碳酸盐缓坡的浪基面与水下斜坡的交截区域，有利于形成生物碎屑砂坝和生物营造的地形上凸起的初期碳酸盐建隆，碳酸盐缓坡开始转变成碳酸盐台地。由于在台地边缘碳酸盐生产率极高，又由于水较浅透光好，氧含量和营养充分，生物大量繁殖，一些造礁生物如群体珊瑚、层孔虫和藻类等，则形成生物礁（具有生物建造的抗浪骨架的碳酸盐建隆）。当造礁生物生长速度明显地大于周围沉积物的沉积速度时，生物礁就逐渐成了一个连续不断地水下高地，从而导致内外陆棚地分隔。这样，生物礁（晚期碳酸盐建隆）就起到了障壁作用，并直接影响着周围水体的能量、含氧量、温度、含盐度以及生物的生长。同时也增加了碳酸盐台地边缘地形的起伏，并使边缘变得更陡。当生物礁进一步向上和向前营造和加积时，可生长到海面，并在向海的方向形成坡度为几度至几十度的边缘，而进入深水盆地。至此，就形成了镶边碳酸盐台地。这是一种浅水台地，具有水平的顶和陡峻的边缘，常发育于低纬度陆棚地区。各种造礁和附礁生物异常丰富，并形成具交错层理的骨屑和鲕粒灰岩、礁核生物粘结岩和礁前斜坡环境的深水泥灰岩及礁屑塌积角砾灰岩组合。
陆棚海 陆棚海是指朝海岸方向与大陆相邻，朝海洋方向与斜坡和盆地相邻的一个浅水碳酸盐沉积环境。一般来说海水盐度正常，含氧充足，深度变化较大，从十几米到200m。其海底位于正常浪基面之下，碳酸盐沉积为连续、延伸范围广的板状体。陆棚碳酸盐沉积主要由粒泥灰岩（wackstone）组成，泥粒灰岩（packstone）和灰泥灰岩（mudstone）也常见，并与泥灰岩和页岩互层，局部可有粘结灰岩和生物碎屑颗粒灰岩。具有正常海相生物群组合，广泛的生物扰动作用、潜穴、结核状和脉状层为其特征性沉积构造。
4.深海和半深海沉积相类型
半深海区大致相当大陆斜坡的地段，斜坡上（特别是上段）常发育有海底沟谷系统。由于各种原因（比如地震）的扰动，平衡遭到破坏，大量沉积物质沿海底沟谷向下运移，构成浊流。大陆斜坡上段受浊流的冲刷，供应岩屑；斜坡下段到坡底则接受沉积，形成所谓浊流沉积。浊流沉积的最主要特征是具有明显的频繁出现的韵律性结构，即典型的复理石建造。每一个韵律代表一次浊流沉积，粗粒的碎屑先沉积下来，然后是细粒的，构成粒度分选的韵律性。浊流沉积沿着斜坡沟谷下部至坡底形成扇形堆积——海底扇，向陆一方沉积物较粗，向海一方颗粒较细，成层较薄。向外逐渐变为深海底沉积。浊流沉积可含有海相化石，除浮游、游泳生物外，某些底栖生物的遗体也可被海流携带来，保存在沉积物中。
现代大洋深海盆地底栖生物贫乏，而以浮游和游泳生物为主，沉积物为各种（粘土质、硅质、碳酸盐质）软泥。

3. 海陆过渡相沉积模式与沉积相

海陆过渡相主要包括：①三角洲相；②潟湖相；③障壁岛相；④潮坪相；⑤河口湾相。根据川东南地区上三叠统须家河组砂岩沉积结构特征和岩石组合特征，主要为三角洲相中的三角洲平原亚相和三角洲前缘亚相沉积，极少部分为前三角洲亚相沉积。
1）三角洲平原亚相。为三角洲沉积陆上部分，沉积环境和沉积特征与河流相有较多共同之处，岩性主要为砂岩、泥岩（包括泥炭、褐煤等）。可进一步分为分支河道、陆上天然堤、决口扇、沼泽等亚相。分支河道以砂岩沉积为主，分选性差，粒度比邻近的微相稍粗，概率曲线与河流相近似。陆上天然堤、决口扇、沼泽、淡水湖泊等亚相沉积物较细，主要以细砂、粉砂、泥岩、炭泥等为主。
2）三角洲前缘亚相。位于三角洲平原外侧向海方向，处于海平面以下，为河流和海水剧烈交锋带，沉积作用活跃，是三角洲砂体的主体。可进一步分为水下分流河道、水下天然堤、支流间湾、分支河口砂坝、远砂坝、三角洲前缘席状砂。水下分流河道、分支河口砂坝、远砂坝以砂岩、粉砂岩为主，泥质极少。
3）前三角洲亚相。位于三角洲前缘的前方，是三角洲沉积最厚的地区。沉积物大部分在坡基面以下，主要由暗色粘土、粉砂质粘土组成。

4. 海相沉积的介绍

海相沉积是指海洋环境下，经海洋动力过程产生的一系列沉积。反映了海洋环境特征。其特点是颗粒较细而分选好，且在海水温度比大陆温度低而变化小的环境下沉积。海相沉积指海洋环境下，经海洋动力过程产生的一系列沉积，包括来自陆上的碎屑物，海洋生物骨骼和残骸，火山灰和宇宙尘等。具有海洋环境的一系列岩性特征和生物特征。其特点是颗粒较细而分选好，且在海水温度比大陆温度低而变化小的环境下沉积。海相沉积易产石油，生成的石油十分广泛，一般情况下也最丰富。

5. 海相沉积模式、沉积相对储层发育的影响

海相碳酸盐岩台地是油气富集的有利场所，每类台地相都有含油的实例。对同一台地，不同的部位储集潜力也不同。从威尔逊的碳酸盐岩理想化综合模式和阿姆斯特郎的碳酸盐岩综合模式特征可以看出，对碳酸盐岩储集岩发育较为有利的相带为⑤～⑨沉积相带（见图1.1）。
1）台地边缘生物礁储层相带储集岩。是油气最有利的储集相带，这是因为生物礁中不仅孔隙发育，而且孔隙大，常为几厘米甚至更大，这样的孔隙在后期成岩作用中不易被充填满。例如，川东北地区上二叠统（P2）具有储集性能的岩石都发育在礁组合的礁滩相中。上二叠统长兴组（P2c）生物礁礁滩相可分为礁基滩、架间滩、礁顶滩三种。较多井在礁基滩中已钻遇礁气藏，仅在架间滩中测试天然气产能就达50.10×104m3/d。
2）簸选的台地边缘砂（或台地边缘浅滩）储层相带储集岩。该相带亮晶灰岩中，鲡粒、砂屑中原生粒间孔隙发育，但这些孔隙在后期成岩阶段多被充填而变为无效孔隙。如果地质年代较新、成岩胶结时间相对较短，则可保留部分孔隙成为良好储层。例如，川东北和川东南地区飞仙关组一段（T1f1）、飞仙关组三段（T1f3）高能鲕粒灰岩主要分布在浅水点滩、浅水砂滩相带中，厚层鲕粒灰岩一般鲕粒含量大于60%，泥晶基质含量少，孔隙较发育，是碳酸盐浅水台地上相对高能环境下的沉积产物，大型鲡粒滩呈席状，斜错叠置呈滩体展布，为典型的滩坝沉积。在川东北地区的毛坝、普光地区和赤水太和、旺隆构造飞仙关组一段（T1f1）、飞仙关组三段（T1f3）鲡粒灰岩中已获得较高的天然气产能。
3）开阔台地（或陆棚潟湖）储层相带储集岩。以灰泥石灰岩、含颗粒或颗粒质灰泥石灰岩为主，岩石中几乎没有原生孔隙，如果要形成储层，只能靠裂缝、白云化或后期溶蚀。但这两个相带却是台地上最有利的生油气相带。例如，二叠系茅口组（P1m）顶部开阔台地（或陆棚潟湖）相中沉积了厚度较大的白云化亮晶灰岩、生物碎屑泥晶—亮晶灰岩、砂屑亮晶灰岩，该套岩石中原生孔隙多被压实、交代和充填，孔隙极不发育，但下二叠统（P1）沉积之后，由于东吴构造运动造成华南地区地层普遍抬升，在沉积较高部位的滩体暴露地表遭受大气淡水淋滤溶蚀，粒内和粒间孔多被溶蚀而形成孔洞，有的溶蚀孔洞又被后期构造溶蚀、地下水渗透溶蚀而形成较大的溶蚀洞穴，成为下二叠统（P1）最有效的储集空间，赤水太12井在茅口组三段（P1m3）获高产工业气流，就是古岩溶形成的储集体；而在其他较低部位滩体未曾暴露地表遭受淡水淋滤溶蚀，孔隙不发育，为非储层。
4）局限台地（半封闭—封闭的台地）储层相带储集岩。该相带以细到粗晶白云岩、白云质灰岩、泥质颗粒岩、白云质球粒（灰）泥岩为主。岩石中原生孔隙也极不发育，储集性能主要靠准同生白云化作用形成溶蚀孔隙而成为储集空间。川东南地区嘉陵江组二段（T1j2）灰质白云岩、白云质灰岩、泥质颗粒岩、白云质球粒（灰）泥岩储层，就为白云化作用而形成。
潮上带储层相带储集岩。潮上带位于强烈蒸发的沉积环境，有利于发生准同生白云化，形成准同生白云岩，白云岩中常含石膏结核、石膏层等蒸发岩，蒸发岩后期容易发生溶蚀，形成溶蚀孔隙，也可导致上覆岩层垮塌、碎裂，形成角砾，产生砾间孔隙，从而形成储层。在川东南地区嘉陵江组四段（T1j4）、五段（T1j5）潮坪亚相中的潮上暴露带角砾白云岩、膏溶角砾岩中孔洞极发育；潮上萨布哈微相晶簇状、瘤状硬石膏和白云质石膏中可见晶间孔、格架孔；潮间坪微相残余颗粒白云岩中的晶间孔、晶间溶孔也是蒸发溶蚀形成的储集孔隙类型。
川东南地区海相地层总体上具向上具变浅的沉积特点，下二叠统（P1）—三叠系（T）沉积时期，古地理沉积环境表现出由开阔浅水台地→台地边缘生物礁→台地边缘浅滩→局限台地→潮间带→潮上带的特征，发育了生物碎屑灰岩、亮晶砂屑灰岩、鲕粒灰岩、白云质灰岩、白云岩、膏质白云岩、石膏岩层。为海相碳酸盐岩储集孔隙空间的形成创造了极为有利条件。

6. 海相沉积与陆相沉积是什么？

想知道什么是“海相”和“陆相”，首先要了解一个基本概念——沉积相。学过地理的人都知道，任何一块沉积岩石都蕴藏着大量的“信息密码”，这些“信息密码”反映了沉积岩（物）的特征，揭示了沉积环境。沉积环境和在该环境中形成的沉积岩特征综合来讲就是沉积相。
从这个定义出发可以知道，沉积环境和沉积岩特征是构成沉积相的两个基本方面。沉积环境包括岩石在沉积和成岩过程中所处的自然地理条件、气候状况、沉积介质的物理化学条件等。沉积岩特征包括岩性特征（岩石成分、颜色、结构等）、古生物特征（古生物种属和生态）等。沉积环境决定了沉积岩特征，沉积岩特征是沉积环境的物质表现，二者之间存在辩证关系。

海洋地貌和沉积环境示意图
据《沉积岩与沉积相》，2007
一般而言，自然地理环境分为大陆环境（沙漠、河流、湖泊、冰川等）、海洋环境（滨海、浅海、半深海、深海等）与海陆过渡环境（三角洲等）。依据自然地理环境的不同，可以把沉积相划分为陆相、海相和海陆过渡相三个类型。
顾名思义，海相就是在海洋环境中形成的沉积相的总称，根据形成的海水深度和在海洋中的位置，还可以将海相进一步划分为滨海相、浅海陆棚（大陆架）相、半深海相、深海相等。

7. 海相沉积的海相沉积分类

海底环境与离大陆远近、水深有关，故常把海相沉积分为： 深海相沉积（水深>2000m），主要为抱球虫软泥、红色粘土、硅藻软泥、放射虫软泥，沉积速度仅1～0.5毫米/年。海相沉积另一特点是化学沉积比例较大，尤其碳酸盐沉积。

8. 海相沉积与陆相沉积之辨？

任何一块由沉积而形成的岩石都凝聚着大量的信息，这些信息可以反映岩石形成时的沉积环境，被称为“沉积相”。
沉积相是指一定的沉积环境及在此环境中沉积的沉积岩（沉积物）特征的综合。换言之，沉积相包括了沉积的自然地理条件，如海、陆、湖沼、冰川、沙漠等的分布和地势的高低，还包括气候的冷、热、干旱、潮湿等以及沉积时的构造背景是隆起还是坳陷（凹陷），沉积时期水介质，地球物理和地球化学条件。由于这些条件的不同，沉积物就表现为不同的类型，为区别它们就引入沉积相概念，以便展现其在时间上和空间中的分布。
岩石的岩性特征（如岩石类型、颜色、成分、结构等）以及古生物、地球化学特征，它们被叫做相标志，用以区别不同的相类型。
“海相”是海洋环境中形成的沉积相的总称。根据形成的海水深度与在海洋中的位置可以分为滨岸相、浅海陆棚相、半深海相和深海相。“陆相”是在陆地的自然地理环境下形成的沉积相的总称，包括湖泊相、河流相、河湖过渡相、沼泽相以及火山沉积相。
一提到海相沉积，人们就想到浩瀚无边的大海。的确，海的规模是湖无法相比的。此外，海水的盐度高，是咸的；而地质历史中绝大多数湖泊盐度低，是淡水，只有少部分湖泊盐度较高。海洋有潮汐作用，而湖泊没有。湖与海的诸多差异导致了湖相沉积与海相沉积有很大的区别。
（1）沉积规模的差异：海相沉积的规模大，同一个相带分布范围一般都很大，例如奥陶纪的海相沉积分布在华北，其可对比性要比当地后来形成的湖相沉积地层大得多。
（2）湖相沉积以碎屑岩为主，碳酸盐岩沉积不到1%，而海相地层中碳酸盐岩的比例较大。在我国华北地区广泛发育浅海碳酸盐岩沉积，范围可达几十万平方千米。湖相沉积的规模小，相带分布范围窄，湖盆面积大者万余平方千米，小者不足数百平方千米。
（3）海相碎屑岩的成分较单一，结构较简单，以分选好的石英砂岩为主。而湖相碎屑岩的成分复杂，结构差异大，既有分选好的石英砂岩，又有分选差的长石砂岩或岩屑砂岩。
（4）由于受潮汐和风浪作用的影响，部分海岸形成潟湖—障壁岛沉积体系，而湖泊沉积物不可能形成这样的体系。
（5）在地质历史中，海相的浅海沉积是良好的生油岩，滨海沉积是良好的储层。而湖相的浅湖沉积几乎不能生油，深湖相地层才是良好的生油岩；滨湖沉积的储集性能较海相差。

海相沉积与陆相沉积之辨01
（6）海相沉积受全球海平面变化影响，即海相沉积全球具有可对比性。湖泊沉积不受全球海平面变化的影响，而受构造、气候、物源供给的控制，地层仅在湖盆内可以对比，与其他湖盆的可对比性很差。
此外，还有介于海相和陆相之间的“海陆过渡相”，比如三角洲相、潟湖相、障壁岛相、潮坪相等等。
人们知道了自然界中沉积岩的分布规律，再掌握了各种矿藏的分布特点，就能够预测到哪里可能埋藏着石油、天然气和煤等等。