从旋回的有序叠加形式到层序的识别和划分：层序地层学进展之三

在Exxon层序地层学概念体系中,由不整合面及其可以对比的整合面所限定的地层单位被定义为 层序,即三级沉积层序;构成三级层序的单元为体系域,体系域由若干准层序和准层序组所组成。基于海岸沉 积的层序地层模式,准层序被定义为“由海泛面所限定的层或层组组成的一个相对整合的序列”;作为准层序界 面的海泛面被进一步定义为：一个将老地层与新地层分开的面,穿过该面存在一个突然的“水深加深”。因此, 从海泛面到准层序,其定义由于不具有普遍性而表现出欠完整性。虽然类似级别的地层单元后来又被Exxon的 科学家修改为“高频层序”,但是,准层序这个欠完整的概念一直被广泛使用着。与层序地层学的Exxon时代大 致同步,或者在更早的时期,地质学家就已经注意到那些由岩层所构成的沉积旋回,以“洛非尔旋回层” 为典 型代表;这种类似的旋回性沉积记录,后来被进一步定义为“米级旋回”,而且将米级旋回进一步解释为异成因 机制控制下的自旋回沉积过程（间断-加积-旋回机制;PAC机制） 的产物,这种异成因机制是与米兰柯维奇 旋回相关的极地冰盖的消长所造成的海水体积变化,以及由这种数万年至数十万年级别的海水体积变化所产生 的高频海平面变化旋回。这些厚度为数厘米至数米的沉积旋回,在长周期三级层序中常常构成有序的叠加形式, 这种叠加形式成为研究三级层序内沉积趋势变化的主要标志。再者,对与米兰柯维奇旋回存在成因关联的沉积 旋回的研究,成为另一个地层学分支---旋回地层学的主要内容。如果说对Exxon层序地层学概念体系不协调 的研究是第1个进展、对长周期层序的形成机制的探索为层序地层学的第２个进展,那么,从旋回的有序叠加 形式到层序的识别与划分,不但表现出了旋回地层学和层序地层学的交融,而且也代表了层序地层学的第3个 重要进展。     

从沉积层序到海平面变化层序——层序地层学一个重要的新进展

以不整合面为主要地层面对地层记录的旋回性进行研究,已成为层序地层学的核心内容。在层序地层学的概念体系中,早期具有"构造旋回"涵义、并且只是由不整合面所限定的"层序",随着研究的深入,演变为由不整合面及其可以对比的整合面所限定的地层单位——"沉积层序",而且将沉积层序大胆解释为海平面变化旋回的产物,最终将层序地层学带进了地层学实践的主流。但是,沉积层序是海平面变化的产物,还是反映构造影响,以及海平面变化对沉积作用控制的解释,争论一直持续到今天;尤其把三级沉积层序归为冰川型海平面变化旋回的产物,受到许多学者的质疑。总的来讲,多年来的研究在两个方面取得了共识:1)把一级和二级层序归为构造型海平面变化(地幔对流和板块构造)的产物,即与洋盆体积的变化而导致的长周期海平面变化;2)将高频率层序(四级到六级)归为气候(冰川)型海平面变化旋回的产物,即海水体积发生变化而造成的海平面变化,最终与轨道效应旋回相联系。近年来,随着地球轨道参数(气候岁差、倾斜度和偏心率)通过日照强度的变化而作为气候和海平面变化的一个外部驱动力的深入研究,以及轨道参数变化在50 Myr以来较为精确的计算,在中新生代,三级沉积层序与天文旋回之间的对应关系已经建立,最终产生了海平面变化层序的概念。在此基础上,关于三级海平面变化层序的成因,取得了最富有智慧的认识:1)在新生代冰室效应时期,三级层序与倾斜度调节作用旋回存在成因联系,其周期为1.2 Myr左右;2)在中生代温室效应时期,三级层序在某种程度上则与偏心率调节作用旋回相对应,其周期为2.4 Myr左右。海平面变化层序的提出,不但对多年来的争论给予了一个满意的答案,而且成为层序地层学近年来最为重要的进展之一。     

从正常海退与强迫型海退的辨别进行层序界面对比:层序地层学进展之一

针对类型1和类型2层序定义过程之中所存在的概念体系的不协调,1988年以后的层序地层学发生了较多的变化,这些变化代表了层序地层学的重要进展之一。这些变化包括:(1)成因地层层序的提出,表明了一个"水下不整合面"——最大海泛面也可以作为层序界面;(2)将强迫型海退沉积的顶面作为层序界面,是为了始终将层序界面置于海平面变化的最低点,从而与全球海平面变化曲线保持一致;(3)海侵—海退层序模式,似乎代表了层序地层学的简单化;(4)淹没不整合型层序,代表了快速海侵事件的产物。这些变化的基础是将强迫型海退与正常海退区分开,以便能更准确地将暴露不整合面(subaerial unconformity,也有学者译为陆上不整合面)所形成的层序界面与"可以对比的整合面"进行对比。也就是说,层序内部地层的叠加形式是对沉积作用速率变化与基准面变化相互作用的响应,而且每一种叠加形式还代表了独特沉积的成因类型(即"海侵的"、"正常海退的"以及"强迫型海退的沉积"),对这些过程的研究即为层序地层学研究的核心内容。因此,从正常海退与强迫型海退的区别去追索不整合面所构成的层序界面的水下整合部分——"可以对比的整合面",产生了不同的认识及其所代表的不同的层序地层模式,最终代表了层序地层学从1988年以来的重要进展之一。追索这个重要进展,对于深入理解层序地层学的发展具有重要意义。     

华北地台晚寒武世层序地层及其与北美地台海平面变化的对比

华北地台在晚寒武世为一个较为典型的缓坡型台地。在其北部地层中,以发育风暴砾屑灰岩及生物丘灰岩闻名,包括崮山组、长山组和凤山组。在该套地层中,深缓坡相泥岩和泥灰岩与浅缓坡相颗粒灰岩和泥粒灰岩一起构成若干潮下型碳酸盐米级旋回,这些米级旋回本身即为有序的异成因岩相序列而成为基本工作单元。在长周期三级层序中。米级旋回形成有序垂直叠加形式,反映了三级层序本身是一个与三级相对海平面变化相关的、环境加深和变浅过程中所形成的沉积相序列根据这些特征,在华北地台北部晚寒武世地层中可识别出4个三级层序。从北向南,相变为一套白云岩,其中三级层序的高水位体系域则发育较多的潮坪相白云岩以及由其构成的环潮坪型米级旋回。这些层序的典型特征是：层序界面为淹没不整合面,层序的相序序列以“深缓坡相—浅缓坡相”为特征,从而构成特殊的“CS(?) HST”序列;而在华北地台南部,层序界面多为暴露间断面,层序的相序组构多以“缓坡相—潮坪相”为特征。从北向南的变化,形成了一个富有规律性的层序地层格架。从旋回到层序、从岩相序列到沉积相序列的层序地层研究表明：作为基本工作单元,米级旋回实际上是由“间断—加积作用”旋回机制所形成的岩相序列,由米级旋回的有序叠加形式所构成的三级层序则是一个沉积相序列。由各剖面点的古水深变化曲线,可以定性地综合出华北地台晚寒武世的海平面变化曲线。与北美晚寒武世海平面变化曲线相对比,既存在相似性更存在差异性,说明了长周期海平面变化既受全球性海平面变化的控制,同时也受区域因素的影响。     

层序级别划分与驱动机制的探索

在多年研究的基础之上,地质学家提出了两种层序级别划分途径。第一种划分方案是按层序界面特征和属性进行级别划分,不受时间范围的限制,有利于小型陆相孤立盆地的层序级别划分。第二种划分方案以层序发育时限为基础进行级别划分,把全球海平面振荡作为形成层序的驱动机制,为研究全球变化和地层的大范围对比提供了一个有效途径。海平面变化与构造运动、沉积物供给等因素相互影响形成层序的假设已得到普遍认可,同时将这种旋回性与天文周期结合起来为进一步探索形成层序的最终驱动机制提供了一个更加广阔的思考空间。基于显生宙资料得出的层序地层模式在前寒武纪地层划分对比中还存在许多问题,有待于进一步解决。各种不同的概念和模式都是前辈地质学家对解释复杂而不完整的地层记录的一种尝试,追踪这一具有重要意义的层序地层学基本问题可以为今后的研究提供线索。     

华北北部晚寒武世层序地层及海平面变化研究——兼论与北美晚寒武世海平面变化的对比

华北北部晚寒武世地层以发育风暴砾屑灰岩及生物丘灰岩著称 ,包括崮山组、长山组和凤山组。在该套地层中 ,主要发育潮下型碳酸盐米级旋回层序 ,根据米级旋回层序在长周期层序中的有序叠加形式 ,可识别出 4个三级层序。这些层序的典型特征是 :层序界面为淹没不整合面 ,层序的相序序列以“深缓坡相—浅缓坡相”为特征 ,从而构成特殊的“CS(?) +HST”序列。由各剖面点的古水深变化曲线 ,可以定性地综合出晚寒武世的海平面变化曲线。与北美晚寒武世海平面变化曲线相对比 ,既存在相似性更存在差异 ,说明了长周期海平面变化既受全球性海平面变化的控制 ,也受区域因素的影响     

塔里木盆地志留纪沉积层序构成及充填响应特征

塔里木盆地志留系是由角度不整合面所限定的一个区域性（二级）的沉积层序,其内可划分出5个三级沉积层序。总体上显示一个从水进到水退的沉积旋回,可识别出曲流河三角洲—辫状河三角洲、滨外陆棚及较深水盆地、无障壁碎屑滨岸—无障壁碎屑潮坪沉积体系组合,它们代表了二级沉积层序中相对低位、海侵和高位的3个沉积体系组合。研究区构造、沉积、古生物和古气候资料表明,层序1底界面和层序5顶界面是塔里木周缘板块构造挤压、盆地隆升作用的结果;层序2底界面是周缘板块强烈挤压、盆地挠曲下降作用结果,同期全球海平面快速上升;层序3、层序4和层序5的底界面是在构造作用稳定、全球海平面下降背景之上由相对海平面次一级旋回变化形成的,是古气候变化、沉积物供给及构造沉降共同作用的结果。     

前陆盆地层序地层学研究中的几个问题

用层序地层学理论和工作方法来研究聚敛型活动大陆边缘的前陆盆地沉积地层时应力求使用术语上的统一,使用一级（旋回）层序、二级（旋回）层序、三级（旋回）层序等,每一级别的（旋回）层序可以划分低水位体系域、海（水）进体系域及高水位体系域、海（洪）泛面等。层序级别的划分以持续的时限为标准。各级别的层序界面以不整合面或沉积间断面或与之相应的整合面为标志。前陆盆地可容空间的变化主要受控于构造作用和全球海平面变化（假定物源供给稳定）。在造山构造活跃期,前陆挠曲作用占主导地位;在构造期后（构造宁静期）,全球海平面变化主要控制可容空间。这两种因素都以不同内容和形式在沉积层序中得到响应。通过详细的岩石学、沉积学、地层学以及各沉积区（前陆盆地即前渊、前隆和隆后盆地）剖面的区域对比研究,并与“标准”的全球海平面变化曲线图进行对比,可以区分出二者对前陆盆地形成、发育、演化的不同影响。     

黔桂地区石炭系层序地层格架及海平面变化

从石炭系到下二叠统,构成一个二级层序,其底面为紫云运动主幕不整合面及其相关面,顶界面为黔桂运动不整合面及其相关面,包含6个三级层序。研究区范围内,从连陆台地到孤立台地乃至台沟背景,沉积特征明显不同,如在连陆台地上发育煤系地层并且发育较多的白云岩地层,而在孤立台地上则以大套碳酸盐岩地层为特征,台沟背景中以暗色细粒沉积为主包括台盆相和台棚相沉积。因此,三级沉积层序的相序特征形成有规律的空间变化,虽然在不同的地点三级层序的形成时限和相序组构存在差异,但它们所代表的相对海平面变化过程基本上是同步的。在前人大量的古生物学研究成果的基础上,追索各三级沉积层序界面的空间展布特征,以地层记录中的两种相变面和两种穿时性为基本要素,可以建立黔桂地区石炭系(含下二叠统)的地层层序格架。     

藏南浪卡子地区新特提斯洋盆地层层序及盆地演化

西藏南部拉轨岗日地区分布的中生代侏罗－白垩纪沉积地层。是新特提斯洋盆的充填地层，笔者通过对浪卡子地区新特提斯洋盆地充填地层的详细研究和层序地层分析，发现了两个典型的I型不整合界面，划分出两个一级层序、三个二级层序和四个三级层序。地层层序及海平面变化与特提斯洋盆的演化密切相关。     

黄骅坳陷歧口凹陷古近系层序地层格架及其特征分析

以经典层序地层学为指导,利用先进的解释系统,通过井-震互动反馈,从层序划分原则入手,对一级、二级、三级层序和体系域界面特征和识别标志进行研究,提出了该地区的层序划分方案。将该地区古近系地层划分为1个一级层序、3个二级层序和11个三级层序。一级层序和二级层序是构造层序,对应于不同级别的构造运动;三级层序是由盆缘不整合面及与其对应的盆内整合面所限定的地层单元,在盆地范围内可追踪对比。研究区内主要发育同生断裂坡折带和挠曲坡折带,这两种坡折带引起沉积斜坡明显突变,控制着坡折带两边的层序和砂体的发育。最终建立了两种坡折带与沉积体系配置关系,指出坡折带下部是低位砂体的有利发育带。     

Sequence stratigraphic concepts applied to the identification of basin‐filling rhythms in Precambrian successions

The new approaches to stratigraphy, that permit geodynamic interpretations of rock units during mapping, are beginning to be applied to Precambrian successions. Foremost among the new approaches is sequence stratigraphy. In its simplest form, the technique combines the mapping of facies and time‐significant bedding surfaces. The primary surface is the unconformable sequence boundary, or its correlative conformity. However, sequence stratigraphy is not only the documentation of the vertical and internal order of rock units bounded by unconformities, but also the documentation of the hierarchical rank of those units because there are three ranks of unconformity‐bounded sequences. First‐order sequences (megasequences and megasequence sets) record global tectonic cycles. Second‐order sequences (supersequences) record depositional basins or their tectonic stages. Third‐order sequences (depositional sequences) are basin‐filling rhythms. A depositional sequence, regardless of its provenance, geodynamic setting and contained depositional systems, is divided internally into sets of sedimentation units that additively have progradational, aggradational or retrogradational stacking patterns. These patterns record the relationships between the rate of sediment accumulation and the rate at which space was made available for sediment accumulation (or rate of creation of accommodation). Depositional sequences are therefore the non‐random, but not necessarily periodic, cyclic linkage between sediment flux and accommodation, and are a reflection of geodynamic evolution. The importance of eustasy in sequence stratigraphy should be de‐emphasised. Instead the role of the sequence approach in identifying basin‐filling rhythms, whatever their cause, should be stressed. The adaptability of the technique is best viewed by using examples in which tectonic controls were dominant and chaotic responses evident. Despite the uniqueness of each basin‐fill, sequence mapping reveals an order in stratigraphic style that is inherent to basin type, regardless of basin age. Greater acceptance of the sequence approach will add significantly to the revolution in Precambrian geology, because the technique can establish the conformity in stratigraphic style between, and within, the Phanerozoic and Precambrian rock records.     

浅议层序边界

基于现行层序地层学标准化建议方案出现的层序边界差异,分析层序边界设置的演变历史,存在将相对应的整合面cc分别放置在海平面、相对海平面或基准面垂向变化的1/8周期处、最低点、最高点3种方式。Sloss关于科迪勒拉冒地槽和阿巴拉契亚冒地槽之间的北美克拉通层序划分的年代地层关系图解,以及生物地层学均证实不整合面"楔入"层序为整体趋势,包围层序仅为局部的,这一观念的转变有利于层序地层学的进一步发展;岌岌湖现代水下加积扇实体模型经验地证实层序边界为残留最大水泛面及其相对应的不整合面,该定义也可为硅质碎屑岩背景提供借鉴。通过实例分析,比较了强迫海退底界、强迫海退顶界、残留最大水泛面+相对应的整合面3种层序边界划分,建议将不整合面"包围层序"的观念调整到"楔入且部分界定"这一理念上来。此外,对岸线迹线周期性约束层序边界、横向上不整合面上下地层成因关联性与其不整合面发育时间区间呈负相关问题进行了讨论。     

Sequence Stratigraphy of Upper Proterozoic Glacigenous Rocks in Southeastern Margin of Yangtze Platform

INTRODUCTIONTheUpperProterozoicglacigrnousrocksarewidelydistributedinthesoutheasternmarginoftheYangtzeplatformandaflpreservedinHunan,Hubei,GulhouandGuanghProvince.PreviousbarkontheSestudhasbeendonebyLuetal.(1985)andLiuetal.(1991).TheysUggeStedthatthesegladgenousrockscanbeusedasbarkersforhighresolutionstratigl'aphiccoagulationfromcontinenttocontinent,andadoptedtheconceptofPrecambrianglobaliceagepearland,1900.ReCentresea~showthattheSestudhaveah~useaschronostratigraphicmarkers.InrejeC…     

中伊朗盆地卡尚地区库姆组层序地层研究

利用野外露头、钻井和地震资料．通过岩相、沉积旋回以及地震层序和地震相分析建立中伊朗盆地库姆组的层序地层系统、框架模式及沉积体系，岩性地层单元与沉积层序的对应关系。研究发现库姆组沉积于一个受全球海平面升降变化及区域构造活动影响而与波斯湾间歇性相通的弧后大陆边缘海盆地，是一顶底面以不整合界面为界的构造层序(超层序组)，其内部发育3个3级层序。依据库姆组沉积时的盆地形态和沉积环境分析将盆地分为岛弧、台地、斜坡、盆地4个次级构造一沉积单元。盆地南缘为障壁岛，由于陆源碎屑少，南带及中带沉积碳酸盐岩为主；而北东缘为陆地，陆源(火山)碎屑供应充分，发育扇、河控三角洲沉积体系；东南岛弧带则沉积碳酸盐岩夹火山碎屑岩为主。     

渤海湾盆地西部保定凹陷构造-地层层序与盆地演化

保定凹陷位于渤海湾盆地内冀中坳陷的西部, 西侧以太行山山前断层为界与太行山隆起相隔.凹陷内构造-地层层序的划分, 对研究其构造演化和油气勘探有着重要的意义, 对探讨太行山山前断层的发育特征也有一定的帮助.按照井、震结合的思路, 利用最新的钻井和地震资料, 并结合周缘的地质填图成果, 建立了保定凹陷的地层系统; 根据区域性不整合面的发育特征, 对保定凹陷构造-地层层序进行了划分; 利用平衡剖面技术, 分析了保定凹陷的构造演化.研究发现, 保定凹陷内发育了古近系孔店组底部和新近系馆陶组底部两个区域性角度不整合面, 据此将保定凹陷在纵向上划分为3个构造层: 基底构造层、断陷期构造层和拗陷期构造层.保定凹陷的形成演化经历了基底形成、古近纪断陷、渐新世末反转和新近纪-第四纪拗陷4个阶段, 其中, 古近纪断陷期又可以分为强烈断陷期、持续断陷期和断陷末期.     

二连盆地乌里亚斯太断陷层序地层格架及其幕式充填演化

应用高分辨层序地层学分析的原理和方法,通过地震反射剖面和测井等资料的综合分析,揭示了盆地内部各级层序界面,建立了乌里亚斯太断陷盆地的层序地层格架。通过盆地的充填记录、构造特征和盆地的沉降史等信息,论证了该盆地经历了不同级别构造事件控制下的幕式演化过程。幕式构造运动是盆地内高级别层序发育的主控因素,与盆地的沉积充填具有良好的响应关系。一个裂陷期与盆地内部的一级层序相对应,并控制了盆地原型的构成;一个裂陷期内不同的裂陷幕控制了盆地原型内二级构造层序的发育;而三级层序的发育受控于低级的幕式伸展事件。此外,文章还通过层序内部结构分析,阐述了该湖盆体系域的构成模式。     

Depositional Sequences of Yitong Graben (Eastern China) and Its Response to Transform-Extensional Processes

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅＴａｎｃｈｅｎｇ－Ｌｕｊｉａｎｇｆａｕｌｔｂｅｌｔｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔｓｔｒｉｋｅ－ｓｌｉｐｆａｕｌｔｂｅｌｔｉｎＥａｓｔＣｈｉｎａ．Ｔｈｉｓｆａｕｌｔｂｅｌｔｈａｓｕｎｄｅｒｇｏｎｅａｃｏｍ－ｐｌｉｃａｔｅｄｇｅｏ...