第二十五章 碳酸盐岩沉积环境和沉积相
第一节 碳酸盐沉积作用的基本特点
现代碳酸盐沉积物主要发育于海洋环境，少量见于非海洋环境。碳酸盐沉积物从浅海至深海均有发育，但主要形成于温暖气候条件的浅海环境。其中深海环境碳酸盐岩在现代海洋沉积物中占有重要位置，而古代碳酸盐岩则主要形成于浅海环境。
现代浅水碳酸盐岩主要发育在南、北纬 30°之间，如加勒比海中的巴哈马地区、波斯湾、洪都拉斯、孟加拉湾以及我国的南海等海域。严格讲，上述主要是有障壁的浅水碳酸盐沉积环境。现代无障壁的浅水碳酸盐沉积环境较少出现。
在成因上，碳酸盐主要形成于化学作用、生物化学作用以及有机械作用参与的化学或生物化学作用。因此，碳酸盐岩是一类复合成因的化学岩或生物化学岩。
在现代环境中，碳酸盐沉积作用总体上具有如下特点。
(1) 温暖的气候、清洁并具有较高盐度的浅水动荡水体 (波浪和潮汐作用较强)，最有利于碳酸盐沉淀。
(2) 在碳酸盐岩形成过程中，机械作用仍占有重要地位，如鲬粒的形成、内碎屑的破碎磨圆和分选、细粒灰泥等物质的被簸选，均与机械作用有关。而礁的发育和叠层石的堆积更与水体能量密切相关。
(3) 碳酸盐岩沉积物在正向地貌区，即凸起处最发育，如珊瑚礁； 在负向地貌区，如盆地则不太发育，沉积厚度薄。在大陆架、碳酸盐台地和稳定克拉通地区，尤其在这些地区的边缘，碳酸盐岩易大量发育。
(4) 现代碳酸盐沉积作用主要发生在两种类型台地，即与大陆毗连的镶边台地，如波斯湾、南佛罗里达和我国的南海地区，以及孤立于大海中的浅水台地，如巴哈马台地与我国的西沙和南沙群岛礁等。
(5) 碳酸盐台地的形成结果表明，碳酸盐沉积持续发育的最根本要素是保持浅水环境，即海底下沉速度与碳酸盐沉积物的补偿速度基本相均衡。因此，碳酸盐沉积作用一方面速率较快，但另一方面由于易受诸多因素抑制，因而在地史时期碳酸盐沉积作用是间歇性的。
(6) 比浅水台地环境大得多的半深海—深海环境的海底，也发育着各种碳酸盐软泥和各种重力流沉积。根据统计，深海碳酸盐沉积物比浅水碳酸盐沉积物的数量还要大，但它们主要是微体和超微体浮游生物的堆积。浮游生物的大量繁殖亦需要暖、清、浅的水体。
(7) 尽管湖泊碳酸盐岩与海洋碳酸盐岩相似，但是它们的形成条件更主要是与气候、河流、湖水面升降、水动力、地化特点、生物作用等因素有关。在古湖泊碳酸盐岩中，白云岩较发育。
(8) 白云岩的成因问题，主要是白云石的形成机理问题，是碳酸盐岩研究历史中热点和难点之一。现代碳酸盐沉积物的研究是解决这一问题的重要途径之一。不具有交代结构或交代结构不明显的泥晶—粉晶白云岩为准同生白云岩，具有重要的指示沉积环境意义。
第二节 现代碳酸盐沉积环境
一、现代滨岸——潮坪碳酸盐沉积
(一) 无障壁的滨岸碳酸盐沉积
我国海南岛沿岸现代碳酸盐沉积为典型的无障壁滨岸碳酸盐沉积。南海海水温度为25.6~30℃； 含盐度在海南岛区域表层为3.2%，在较开阔海域为3.3%。海南岛区域的波浪作用明显，在邻昌岛有强浪击作用。海流亦较明显，在琼州海峡流速很大，同时还有显著的潮汐作用。
海南岛沿岸现代碳酸盐沉积区相当于无障壁的碎屑岩前滨沉积区，以发育成行排列的、富含介壳的碳酸盐海滩岩滩脊为特征。海滩岩为潮间带的碳酸盐沉积物在早期胶结成岩作用下形成的岩石，主要由各种钙质生物碎屑组成，其厚度一般1m左右，最厚可达3~4m。海滩岩有时呈现较多的层次，如海南岛海蚀崖剖面，自下而上依次为岸礁珊瑚层、八射珊瑚骨针状灰岩层、珊瑚砾屑灰岩层等。时代越老者成层性和胶结程度越好，总厚度较大，层面上可见海水冲刷溶解现象。这些全新世海滩岩的发育受气候、地理、生物、基岩及水动力条件等因素的综合控制。海岸沉积物中大量的海生动物壳，由于经波浪和潮水作用平行海岸堆积延伸而呈“壳积线”。故正确判定古海滩岩，可界定古海岸线，有助于恢复古地理和古气候等沉积条件，寻找有利油气储集的相带及沉积岩体。
由于海南岛附近水域的海水温度、含盐度、透明度等物理化学条件有利于珊瑚的生长，故在滨岸带繁生了大量的小型珊瑚礁复合体。当它们被波浪等营力打碎后，即成为碳酸盐的碎屑沉积物，形成了一些碳酸盐礁屑平台。如海南省崖县鹿回头小东海西南珊瑚礁及其碎屑堆积物组成的平台剖面，自岸向海依次为：(Ⅰ) 潮上坡积带； (Ⅱ) 潮间带上部的滨岸海滩岩带； (Ⅲ) 平坦宽阔礁坪带，主要由珊瑚礁体及其他生物碎屑组成； (Ⅳ) 潮间—潮下礁体生长带，为极浅水高能带，发育珊瑚礁及其伴生物，向海地形变陡，沿坡前有大的潮沟；(Ⅴ) 较深水潮下带，有破碎珊瑚堆积下来 (图25–1)。
造礁珊瑚的种属与形状和喜礁生物的分布主要受地貌及水文条件的控制。海南岛沿岸的珊瑚有 116种之多，但构成格架的却为数甚少。这里主要发育岸礁和裙礁，其中滨珊瑚是主要造礁生物，其次是蜂巢珊瑚、扁脑珊瑚和牡丹珊瑚等。在西沙和南沙一带的广海中，发育堡礁和环礁。
(二) 有障壁的潮坪碳酸盐沉积
波斯湾南岸是一个发育现代碳酸盐沉积的广阔区域，是一个有障壁的潮坪碳酸盐沉积典型实例。
20世纪60年代以来，地质学家曾对南岸的浅水沉积区 (包括潟湖和潮坪沉积) 作了详细研究 (图25-2)，对鲫粒浅滩和潟湖内的沉积作用、沉积物类型和深度间的关系，特别是对潮上盐坪 (萨巴哈) 白云石和石膏的形成作用取得了新认识。该区二叠纪到中新世都广泛发育了包括深水泥灰岩、浅水砂屑石灰岩和鲕粒石灰岩的碳酸盐岩沉积，偶尔还发育蒸发岩。
波斯湾的气候极端干旱，年降雨量50~60mm。在阿布扎比的开阔陆棚表面水温为23~34℃，潟湖水温为22～26℃，而在萨巴哈地区可达40℃，因蒸发作用强，故盐度很高，在阿布扎比的非潟湖区盐度达4.5%，潟湖区盐度可达5.4%~6.7%。强烈的西北风和潮汐是主要动力因素，潮差高达2m。
波斯湾沙特阿拉伯一侧是一个广阔的向北微倾斜的碳酸盐岩大陆架 (图25–2)，延伸至水下30~40m。由于滩和灰质沙洲的存在，其等深线特征很复杂。该沿岸地区及其附近的水下大陆架，是各种碳酸盐岩和蒸发岩的良好沉积环境。这些环境包括潮上盐沼 (萨巴哈)、潮间带、潮下潟湖、滨外滩及珊瑚礁 (位于迎风一侧)，以及开阔的大陆架。在开阔的大陆架上，大量软体动物骨骼正在发生沉积。
波斯湾南岸碳酸盐礁和鲕粒滩坝沉积主要受风和潮汐等因素控制，礁位于岛屿的迎风一侧，鲬粒则在潮汐水道口处形成潮汐三角洲沉积。在潮下潟湖边缘主要沉积了球粒状灰质砂，而在潟湖内部沉积含文石的灰泥。在潮上带的萨巴哈环境，地下盐水水面非常接近地表，并周期性地被风暴所带来的海水和来自陆地的径流所冲溢。这些萨巴哈是很好的、可引起蒸发矿物 (如石膏、硬石膏和石盐) 的形成以及准同生的白云化作用的成岩变化场所。
目前，波斯湾南侧的沙特阿拉伯沿岸地区正在发生快速的岸进作用，更新世以后，潮上和潮间环境已向海中央方向推进15000m以上。如果这个岸进作用持续下去，萨巴哈将会发展到沙特阿拉伯沿岸的整个大陆架，即目前的滨外滩和礁都将会戴上蒸发岩的“帽子”。这种沉积一构造作用的综合发展将有助于形成良好的油气圈闭。
二、现代台地碳酸盐沉积
(一) 碳酸盐台地沉积
现代巴哈马台地是滨外浅海台地 (或称为陆棚) 碳酸盐沉积的典型实例，它位于美国佛罗里达海岸外的加勒比海中，面积超过156000km² (图 25-3 和图25-4)。大巴哈马滩是其中一部分，发育了现代碳酸盐台地沉积。
大巴哈马滩位于广阔的巴哈马台地的中央潟湖以西，是鲕粒和生物颗粒沉积区，鲫粒主要分布在台地边缘脊的内侧，生物颗粒砂一般分布在台地边缘脊的外侧，再向外就进入陡斜坡和深海环境了。此边缘脊现代沉积的下伏层为更新世石灰岩，这里的沉积条件与巴哈马台地其他地区的区别是潮汐作用很强，潮差达1m，水体运动主要受潮汐控制。在这里不能生成礁，因为来自其东边的广阔浅潟湖的退潮水，带来了高盐度和低氧度的水，这种水不利于造礁生物生长。相反，涨潮水却把冷的、饱和碳酸钙的大洋水带到地台边缘，并可越过边缘脊进入潟湖。当进潮水越过边缘脊时，其速度和能量是相当大的，从而使水底的质点被扰动起来处于悬浮状态。与此同时，水的温度也在升高，水中的二氧化碳也在逸入大气。这样，海水对于碳酸钙来说就变得过饱和了。所以，碳酸钙就围绕潮汐水道中经常被扰动起来的质点发生沉淀，进而形成了鲬粒，这种鲬粒堆积就是通常所说的鲬粒坝或鲬粒滩。同样，在埃克苏马海峡的北端，潮汐作用也很强，也有颤粒坝的形成(图25–3)。由此表明，现代的鲬粒滩或坝几乎总与强水动力条件有关。生物颗粒砂沿台地边缘呈带状分布，宽达数公里。
(二) 生物礁沉积
在所有的现代碳酸盐沉积环境中，最为人们熟悉的是热带珊瑚礁沉积。或者说，生物礁是与碳酸盐沉积有关的一种特殊环境，它主要出现在滨岸—浅水碳酸盐沉积环境中。我国南海广泛发育现代珊瑚礁。水深、温度、盐度和清洁度是决定珊瑚礁分布的最基本因素。珊瑚礁生长的理想温度范围是23~27℃左右。为了迅速钙化，造礁珊瑚要依赖共生的虫黄藻，因此，造礁型珊瑚一般局限于虫黄藻能够进行光合作用的30~40m以内的浅海中生长。珊瑚正常生长的盐度范围在3%~4%之间。珊瑚多发育于波浪作用强烈的地区，因为这里的波浪作用可带来养分和氧气。同时，波浪作用可带走泥砂，因过多的泥砂会窒息珊瑚。
珊瑚礁一般分为裙礁、堡礁和环礁。裙礁靠近陆地，只有浅水把它们与岸线分开； 堡礁离岸较远，其间有一潟湖，深度一般不超过10m； 环礁具有被礁围绕的潟湖，只露出低矮的碳酸盐礁岛 (参见第二十七章)。环礁是一个理想的独立生态系统，它是研究珊瑚礁生活环境的极好实例。
根据沉积环境和生物属种研究，发现现代太平洋和印度洋的礁沉积特征大体相似，但与大西洋加勒比海的生物礁存在不同。在北加勒比海，礁的发育不好； 在温暖的南加勒比海，礁的发育和生长情况可以与印度洋和太平洋的礁相比。
美洲佛罗里达和巴哈马台地是研究礁良好的地区。
我国南海诸岛中的永兴岛面积为1.8km²，是西沙群岛中的第一大岛，其形状呈不规则椭圆形，近似环礁，长轴为NW——SE向。该环礁远离大陆孤立于大洋中，它们自海向陆的沉积分带为：(1) 塌积相； (2) 槽沟砂砾相； (3) 块状砾石——粘结岩相； (4) 礁坪砾石相，块状—枝状砾石； (5) 含砾砂相，枝状砾石； (6) 海滩砂。灰砂岛 (海滩砂) 高出海面，是风浪将生物砂砾屑堆积在礁台上所致。自破浪带向岸，颗粒由粗变细； 组分中珊瑚碎屑由多变少，有孔虫壳和钙藻碎屑由少变多，贝壳砂则稳定分布； 碎屑的磨圆度和分选性也由差变好。围绕礁坪，碎屑和粒度、组分、分选均表现出分带性。
现代珊瑚礁的特征同古代的礁大致可以对比，而许多古代礁是良好的油气储集岩。
三、现代深海碳酸盐沉积
在现代深海海底1/3以上的地区，都覆盖着含有30%以上的钙质软泥 (图25–5)。最常见的深海碳酸盐沉积物是浮游有孔虫软泥、颗粒软泥和翼足类软泥。由于赤道附近养分较多，微体、超微体钙质浮游生物发育，故赤道附近钙质软泥相对较厚。
深海海底的软泥主要是钙质软泥、硅质软泥和红色粘土。由于碳酸钙沉积补偿作用，深海钙质软泥与红色粘土和硅质软泥在横向上常呈突变关系。所谓碳酸钙沉积作用补偿深度，是指在这一深度界面之上，海洋中碳酸盐的沉积速率大于溶解速率； 而在这一界面之下，碳酸盐的沉积速率小于溶解速率。碳酸盐沉积作用补偿深度主要取决于水体中二氧化碳的溶解量以及水温的变化。世界各大洋中以及它们的不同部位，碳酸钙的沉积作用补偿深度是变化的, 一般约为400~7000m。
在深水斜坡及远洋深水碳酸盐沉积物中，还常见有钙质重力流沉积。深水钙质重力流沉积物的物源之一是大陆架的浅水碳酸盐沉积物，这种重力流沉积物可能包括有滑塌、滑动、碎屑流、颗粒流及浊流沉积物，一般均具再搬运、再沉积特征等。在沉积结构上，这种重力流沉积物与以陆源碎屑为主的重力流沉积物没有太大差别 (参见第二十四章)。深水钙质重力流沉积物的物源之二是滨外或海底隆起区沉积物，缺乏不稳定的碳酸盐组分，其成分与远洋深水碳酸盐沉积物相似，但在粒级、分选、化石等特征上也有所差异。由于再搬运作用，这类重力流沉积物中可能混杂陆源碎屑或火山碎屑沉积物。
在深海盆地与大陆架之间的过渡地带即陆隆，有时可能出现等深流沉积。这些等深流的发育机制、沉积物特征以及其与深水钙质浊流的区别，可参见第二十八章。
总之，深水碳酸盐沉积是一个完整的沉积体系，它可包括碳酸盐台地边缘 (大陆架边缘) 沉积、大陆斜坡沉积以及深海盆地沉积。这一沉积体系中的沉积物类型可能是岩崩堆积、滑动及滑塌沉积、碎屑流→颗粒流→扇内的浊流→末梢细粒浊流→远洋软泥沉积等。
随着全球油气勘探领域的日益扩大，获得了大量的深水碳酸盐 (岩) 资料。研究和勘探实践表明，无论现代和古代都发育深水碳酸盐沉积物 (岩)，其已成为重要的油气勘探领域。
四、非海洋碳酸盐沉积
除了海洋环境，现代碳酸盐沉积物还以湖泊碳酸盐沉积、土壤中的钙结核、钙质沙丘、钙质泉华、洞穴碳酸钙沉积等形式发育于陆地环境。在非海洋碳酸盐沉积中，湖泊碳酸钙沉积具有相当重要的研究价值。
湖泊碳酸盐沉积一般规模较小，局部发育，但也可以呈区域性的较大规模发育。它可以具有类似滨岸——浅水海洋中形成的各种颗粒，如内碎屑、鲕粒、藻粒、生物颗粒等。
湖泊成因的碳酸盐沉积物及石灰岩，在宏观上与海洋沉积的对应物难以区别，在微观上则有所不同，主要表现在其中的生物介壳和自生矿物以及晶粒的大小。古代海相细粒碳酸盐岩以泥晶石灰岩为主，隐晶石灰岩次之，其晶粒一般大于5μm； 而古代湖相细粒碳酸盐岩则隐晶、泥晶均发育，其晶粒常小于3μm。
在现代湖泊中，如死海和美国西部大盐湖，现在还正在进行着碳酸盐和蒸发盐的沉积作用。
大盐湖位于美国西部犹他州一个构造凹陷中，其表面面积约3225km²，平均水深4.91m。自最后一次冰期以来，由于气候变干，湖水面积逐渐缩小，盐度逐渐增大，目前水体的盐度为2.3%。在大盐湖的东部滨岸地区，分布着各种陆源沉积物。在其西部近岸地区，则分布着颤粒、粪球粒、藻席等。鲬粒主要出现在深度小于3m 的滨岸地区，鲫粒核心多为陆源石英、粪球粒等，正常鲕和表皮鲕均有。藻席出现在湖岸和浅水地带。
死海位于西亚的巴勒斯坦，是世界盐度最高的湖泊之一。现在正在沉积低镁方解石、文石以及石膏等碳酸盐和硫酸盐矿物。
我国青海湖是一个以碎屑沉积为主的微咸水湖泊，其沉积物具明显分带性。其中半深湖至深湖沉积区，在水深25m以下，发育粒径小于0.01mm的黑色粘土质和钙质淤泥，它们占据了湖底面积的60%。钙质淤泥的CaO含量高达20.2%，MgO含量高达9.8%，已达到形成泥灰岩的水平。在青海湖东北部发育鲕粒砂和风成砂，呈不规则的带状分布。局部地区还有湖底泉水形成的石灰华等特殊沉积。
我国东部地区古近系古湖泊沉积中，碳酸盐沉积较发育，有生物石灰岩(包括螺石灰岩、介形虫石灰岩、生物碎屑石灰岩)、鲕粒石灰岩、泥晶石灰岩、白云质石灰岩及白云岩等，厚度几米到几十米。从湖盆边缘向中心碳酸盐岩呈带状分布，具良好生、储、盖条件，油气显示丰富。
现代碳酸盐沉积是分析类比古代碳酸盐岩沉积环境的钥匙，下面将介绍经典并广泛使用的4种碳酸盐岩沉积相模式。
第三节 碳酸盐岩沉积相模式
一、陆表海沉积相模式
肖 ( Shaw，1964) 首先把碳酸盐的主要沉积场所———浅海划分为两个不同的类型，即陆表海和陆缘海。陆表海也可称为内陆海、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1ft/ mile, 1ft=0.3048m, 1mile=1609.34m)、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。陆缘海也可称为大陆边缘海，是位于大陆边缘或陆棚边缘或大洋边缘、坡度较大的 (海底坡度约2~10ft/ mile)、范围较小的 (宽度一般为100~300miles)、深度较大的 (水深可达200~350m) 的浅海。陆表海和陆缘海是性质大不相同的两种浅海。在地质历史中，沉积碳酸盐岩的海大都是陆表海。但是，现代的浅海都不是陆表海，而是陆缘海。就是上述所列举的各种现代碳酸盐沉积环境，也不是陆表海，而是与大陆毗邻的或孤立于大洋中的浅水碳酸盐台地。我们现在正生活在海平面从来没有这么低的地史年代中，因此，还找不到一个现成的陆表海模式。这也是在碳酸盐岩沉积相研究中，采用现实主义原则方面所碰到的困难。
肖第一次论述了陆表海的水体能量特征，将陆表海水体沉积动力划分成3个带，从此奠定了陆表海碳酸盐沉积环境分析的理论基础 (图25–6)。
欧文 ( Irwin，1965) 在肖的陆表海能量分布模式的基础上，提出了陆表海清水沉积作用的一般原理。所谓清水沉积作用，是指没有或很少有陆源物质流入陆表海环境中的碳酸盐沉积作用。也就是说，缺少砂泥陆源物质、水体清澈是陆表海碳酸盐沉积作用的必不可少的环境因素之一。欧文主要根据潮汐和波浪作用的能量，在陆表海中划分出了3个能量带，即远离海岸的X带(低能带)、稍近海岸的 Y带(高能带和靠近海岸的Z带(低能带)(图 25-7)。X带(低能带)位于浪底之下，分布范围大，沉积水动力较弱，沉积泥晶碳酸盐沉积物，常是油气生成的良好场所;Y带(高能带)位于波浪和潮汐作用强烈的地带，分布范围相对较小，沉积水动力强，细粒沉积物被淘洗，沉积了较粗粒的碳酸盐颗粒或生物礁，可形成油气储集体;Z带(低能带)为波浪和潮汐能量毛尽处，沉积范围大、沉积水动力弱，易形成可早时的膏盐沉积。受风暴影响，可在乙带(低构成油气藏盖层的泥晶碳酸盐沉积或气候干能带)发育较粗粒的风暴沉积物(图 25-6图 25-7)。
后来，拉波特(1969)研究了美国纽约州早泥盆世碳酸盐沉积，基于肖和欧文的观点提出了反映潮间一潮下带复杂环境变化的沉积模式。该模式包括潮上带、潮间带、无陆源碎屑沉积的潮下带和有陆源碎屑沉积的潮下带，指出潮下带可存在碳酸盐和陆源碎屑沉积的分带性(图 25-8)。
二、混积型沉积相模式
阿姆斯特朗(1974)曾长期对北美阿拉斯加北极地区的石炭系进行研究。他发现，碳酸盐岩可自生发生沉积，也可与碎屑岩共同发生沉积。故根据该地区石炭系两种不同的沉积组合，概括了两个沉积模式，即碎屑岩-碳酸盐岩沉积模式和碳酸盐岩沉积模式(图 25-9，图 25-10)。
阿拉斯加石炭系碎屑岩—碳酸盐岩沉积模式代表一个海进组合 (图25-9)。
(一) 陆相
陆相主要为滨海的咸水至淡水沼泽沉积，沉积岩性为黑色碳质页岩、粉砂岩及砂岩，夹薄煤层，含大量植物化石，具有冲刷及充填构造。
(二) 局限台地相
局限台地相又分为两个亚带，即近岸相带和远岸相带。近岸相带以陆源碎屑沉积为主，岩石主要为暗灰色页岩、粉砂岩、细砂岩和泥岩，少见化石； 远岸相带以含海绵骨针的泥岩为主，含粘土质，还常含有棘皮及苔藓类碎屑。
(三) 开阔台地相
开阔台地相也分为两个亚相带，即向岸相带和向海相带。向岸相带主要为含粪粒、球粒的颗粒质泥岩及泥质颗粒岩，含一些粘土及粉砂，苔藓类、腕足类、有孔虫以及丛状珊瑚发育。向海相带主要为棘皮类及苔藓类碎屑的泥质颗粒岩和颗粒质泥岩，含粘土很少，近岸浅滩处有大量多角状珊瑚，但丛状珊瑚较少。
另外，浅滩相主要为鲬粒与生物碎屑的颗粒岩，具有交错层理。
这一模式对陆源碎屑岩与碳酸盐岩组成韵律沉积的地层进行相分析时颇有参考价值。
阿拉斯加石炭系碳酸盐岩沉积模式是一个综合性的、反映沉积能量观点的碳酸盐岩台地模式 (图25–10)。该模式将碳酸盐岩沉积盆地划分成9个相带：(1) 停滞缺氧盆地； (2)潮汐陆棚; (3) 斜坡脚; (4) 前斜坡; (5) 开阔海陆棚; (6) 碳酸盐沙滩; (7) 开阔台地(或陆棚潟湖)；(8) 局限台地； (9) 潮间—潮上带。显然，可将这9个相带组合成与欧文能量相带类比的3个沉积相区 (图25–10)。
三、威尔逊碳酸盐岩综合相模式
威尔逊( Wilson，1975)提出了一个理想化的碳酸盐岩综合相模式，与阿姆斯特朗的模式十分相似，目前国内外流传也比较广。他归纳了陆棚上碳酸盐岩台地和边缘温暖浅水环境中碳酸盐岩沉积类型的地理分布规律，把碳酸盐岩划分为三大沉积区、9个相带、24个标准微相。从海至陆，9个相带依次是：(1) 盆地； (2) 开阔陆棚 (广海陆棚)；(3) 碳酸盐岩台地斜坡脚(或盆地斜坡或盆地边缘)；(4) 碳酸盐岩台地的前斜坡 (或台地前缘斜坡)；(5) 台地边缘的生物礁； (6) 簸选的台地边缘砂 (或碳酸盐岩台地边缘浅滩)； (7) 开阔台地 (或陆棚潟湖)；(8) 局限台地 (半封闭一封闭的台地)；(9) 台地蒸发岩(或蒸发岩台地) (图25-11)。
这里将各相带的沉积环境特征说明如下 (图25-11)。
(一) 盆地相
盆地相位于浪底 (或浪基面) 和氧化界面以下，水深超过几十米至几百米，为静水还原环境。因水体深而光线暗淡，不适于底栖生物生长。沉积物主要依靠从外部注入的细粒泥质物质和硅质物质，以及浮游生物死亡后降落的生物雨。停滞缺氧的和过咸化条件均可出现。按沉积特征，将盆地相细分为下列类型。
(1) 石灰岩浊积岩相：沉积物主要来自陆棚或陆棚斜坡带的碳酸盐角砾、微角砾及砂屑等内碎屑 (异化颗粒)，其中也常含外来岩块或漂砾，夹有深海结核和泥质岩层，厚度较大，但常有变化。由于盆地强烈拗陷及沉积物不稳定性，易产生一个连续的、巨厚的深海沉积物(岩)，并具有复理石沉积所特有的结构和构造特征。沉积这类浊积岩的海槽较窄，相变明显。
(2) 深海瘦地槽相：主要为深海沉积物，但无大量的异地石灰岩堆积。当粘土注入量很少而其水深又超过碳酸盐的补偿深度时，常聚集硅质沉积，这些沉积物与克拉通盆地内的沉积物很相似。常见的岩石类型有放射虫岩、红色泥晶石灰岩及红色结核石灰岩、浅色远洋泥晶石灰岩、暗色盆地泥晶石灰岩、骨针石灰岩，以及含有菊石、放射虫、管状有孔虫、远洋瓣鳃类和棘皮类的微球粒泥晶石灰岩等。红色沉积是由于细粒物质沉积缓慢，且缺乏有机物质，高价铁未能还原所致。
(3) 克拉通盆地 (欠补偿和停滞缺氧的) 碳酸盐岩相：这是一个位于氧化界面以下的静水沉积环境，水深至少为30m，一般为几百米。由于水太深、太暗，故缺少底栖生物生长。从周围陆棚来的底流可能为超盐度的，其密度较大，不易上流，这更加使底部水体停滞缺氧。主要岩石类型为薄层暗色石灰岩、暗色页岩或粉砂岩，以及一些薄层石膏，色多样，纹层发育，也有波状交错层理。陆源碎屑呈薄层，石英粉砂岩、页岩与石灰岩互层出现，燧石也较常见。生物群主要为自游及浮游生物； 大型生物化石有笔石、浮游瓣鳃类、菊石、海绵骨针等； 微体化石有钟纤虫、钙球、硅质放射虫、硅藻等。
(二) 开阔陆棚相 (或广海陆棚相)
开阔陆棚相沉积环境水深几十米至 100m，盐度正常，水体循环良好。海底一般在浪基面以下，但大的风暴也可以影响底部沉积物。这种陆棚较宽阔，沉积作用相当均匀。这是典型的、较深的浅海沉积环境，主要岩石类型为富含化石的石灰岩与泥灰岩。视氧化和还原条件而异，沉积物呈灰、绿、红及棕等色，普遍见生物扰动构造。层理薄到中，或呈波状到结核状。在泥灰岩中见球状或流动状构造，还可见泥丘和尖塔礁。陆源物质有石英粉砂岩、页岩等，与石灰岩互层，成层性好。生物群有代表正常盐度的介壳化石，狭盐性动物群的腕足类、珊瑚、头足类及棘皮类等相当发育。此开阔陆棚相带与开阔台地相很相似，因此，常难以区别。
(三) 碳酸盐岩台地的斜坡脚相 (或盆地斜坡相或盆地边缘相)
碳酸盐岩台地的斜坡脚相位于碳酸盐岩台地的斜坡末端，其沉积物由远洋浮游生物及来自相邻的碳酸盐岩台地的细碎屑组成，水体深度与开阔陆棚相相似，一般位于浪基面以下，但高于氧化界面。由薄层、层理完好的碳酸盐岩组成，夹少量粘土质及硅质夹层。此岩石类似盆地相沉积物，但含泥质较少，厚度较大。某些韵律性或类似复理石层理的薄层石灰岩可达数百米，有滑塌现象。
(四) 碳酸盐岩台地的前斜坡相 (或台地前缘斜坡相)
碳酸盐岩台地的前斜坡相相带为深水陆棚和浅水碳酸盐岩台地的过渡沉积，从波基面之上一直延续到浪基面以下，但一般位于含氧海水下限之上。此斜坡的角度可达30°，主要由各种碎屑组成，堆积在向海的斜坡上。沉积物不稳定，其大小和形状变化极大，可能呈层状，有细粒层，也有巨大的滑塌构造，或为前积层及楔形体岩层。它们主要由灰砂组成，或由细粒碳酸盐岩组成。广海生物十分丰富。
(五) 台地边缘的生物礁相
台地边缘的生物礁相的生态特征取决于水体的能量、斜坡陡峻程度、生物繁殖能力、造架生物的数量、粘结作用、捕集作用、出露水面的频率以及后来的胶结作用。此种生物建造可分为3种类型：(1) 灰泥丘或生物碎屑丘； (2) 圆丘礁台或斜坡； (3) 格架建筑的环礁。主要由块状石灰岩和白云岩组成，几乎全由生物组成，也有许多生物碎屑。
(六) 簸选的台地边缘砂相 (或碳酸盐岩台地边缘浅滩相)
簸选的台地边缘砂相主要呈沙洲、海滩、扇形或带状的滨外坝或潮汐坝，或风成沙丘岛。一般位于海平面之上到5~10m水深的范围内。组成的颗粒已受波浪、潮汐或沿岸海流的簸选，因而比较洁净。此带盐度正常，循环良好，氧气充足。但由于底质经常变动，因此不适于海洋生物繁殖。
(七) 开阔台地相 (或陆棚潟湖相)
从地理位置来看，开阔台地相带位于台地边缘之后的海峡、潟湖及海湾中，因此也可以用陆棚潟湖或台地潟湖来命名。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。这种条件适合各种生物生长，但缺乏开阔海动物群，如棘皮类和腕足类。沉积物的结构变化大，含有相当数量的灰泥，主要岩性为颗粒质泥岩，较多的虫孔痕迹。
(八) 局限台地相 (或半封闭——封闭的台地相)
局限台地相是一个真正的潟湖，海水循环受到很大限制，盐度显著提高。从地理位置来看，这些潟湖可分为堤礁(堡礁) 之间或堤礁(堡礁) 之后的潟湖，沿岸沙嘴之后的潟湖以及环礁内的潟湖。此相带还包括潮间带环境，主要沉积物为生物碎屑质灰泥，它们堆积于天然堤、潮汐坪、潟湖内。粗粒沉积物见于潮汐沟以及局部海滩内。海水盐度变化较大，淡水、盐水、超盐水均有。有的地区可暴露于水面以上，形成鸟眼构造，氧化和还原环境均有。所见植物有海水沼泽植物，也有淡水沼泽植物。
(九) 台地蒸发岩相 (或蒸发岩台地相)
台地蒸发岩相带即潮上带，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。主要岩石类型为不规则纹理状的白云岩和石膏或硬石膏，它们很可能是交代成因的。这些沉积还常与红层共生，几乎无原地动物。
在威尔逊的9个相带碳酸盐岩沉积模式中，(1)、 (2)、 (3) 所述相带相当于陆棚沉积区，基本对应于欧文的碳酸盐岩模式的低能X带； (4)、(5)、(6) 所述相带相当于障壁岛、礁滩沉积区，基本对应于欧文碳酸盐岩模式的高能Y带； (7)、 (8)、 (9) 所述相带相当于潮坪、潟湖沉积区，基本对应于欧文碳酸盐岩模式的低能Z带。
四、塔克碳酸盐岩综合相模式
(一) 主要相带类型
塔克根据陆表海沉积特征和威尔逊的碳酸盐岩综合相模式，将碳酸盐沉积划分成两个相区，即碳酸盐台地—陆表海相区和盆地较深水斜坡相区。前者包括潮坪、滩后潟湖及局限海湾、潮间—潮下带浅滩、开阔陆棚及台地和陆棚边缘礁滩等5个沉积相，后者包括前缘斜坡和盆地 (图25–12)。与威尔逊的碳酸盐岩沉积相模式相比，塔克将威尔逊的一些沉积相带合并，但更强调陆表海沉积作用，该模式有助于中国华北地台和扬子地台古生代及中生代的碳酸盐岩研究。
(二) 主要相带沉积特征
近岸的潮间和潮上带以碳酸盐泥坪沉积为特征，发育球粒泥晶灰岩。在气候干旱地区，向萨巴哈沉积特征转变，形成白云岩和蒸发岩 (图25–12)。
潟湖及局限海湾，沉积水深可浅可深，沉积水动力能量较弱，沉积生物球粒泥晶灰岩。
潮间一潮下带浅滩沉积水动力较强，沉积具有交错层理的颗粒碳酸盐岩。在沟通潟湖的潮道口上，可有潮汐三角洲的发育。
开阔陆棚及台地常处于浪基面之下，沉积水动力能量较弱，除了发育一些斑礁外，主要沉积较多生物扰动的球粒泥晶灰岩。
陆棚边缘礁滩是沉积水动力最强的沉积地区，养料供给充分，发育生态礁和具有交错层理的亮晶颗粒碳酸盐岩。
前缘斜坡主要处于浪基面之下，沉积水动力较弱，主要沉积泥晶灰岩。但陆棚边缘礁滩的砂砾级塌积物可沉积此处，形成砾屑灰岩。
盆地沉积环境处于风暴浪基面之下，在风暴浪基面与碳酸钙补偿深度CCD之间，可沉积水动力能量较弱的远洋碳酸盐软泥或含有生物碎屑的泥晶灰岩。在CCD之下，缺少碳酸盐沉积，主要发育广海泥页岩以及浊流成因的碳酸盐岩 (图25–12)。