沉积地层旋回性记录中几个理论问题的认识

层序地层学及旋回地层学的大量研究成果表明，浅海相地层的旋回性记录是一种普遍现象。在进行露头层序地层研究中，不能机械地识别层序界面及进行体系域划分，岩性、岩相、相序及其有序叠加形式才是研究的基础和关键。旋回层序的界面有两种类型：暴露间断面及加深饥饿间断面。不管是间断面还是凝缩段均存在一个级别归属问题。判断一个旋回层序是否存在的标准，是看组成它的“成因相关的相序”是否存在空间上的有序性及时间上的同步性     

从地层记录的特性论岩石地层学的困惑

地层记录有四个特性:不完整性、非渐变性、旋回性及复杂性。这四个特性在岩石地层中将形成两种穿时性——相界面穿时及间断面穿时,最终造成常规标志层的缺乏和复杂有序的相变。为此,根据"岩性、岩相的统一"来划分和对比岩石地层单位时,常常具有人为性及不确定性。在相序基础上识别出的旋回层序,具有空间上相序的有序性及时间上环境变化的同步性两大特征,在把它用于岩石地层学研究时,具有以下优点:1)不同级别旋回层序及其有序叠加形式的研究是从岩石地层记录的复杂性中寻找规律的最好方法;2)旋回层序,特别是长周期旋回层序的界面,同样可以作为岩石地层单位的界面;3)地层记录的旋回性的研究,可以丰富岩石地层单位的的内容,为其划分对比提供更多的天然标志。     

全息地层学原理与方法综述

全息地层学是以全球旋回地层学和高分辨率事件地层学为基础，综合生物地层学、磁性地层学、化学层学以及构造地层学等地层学各个分支的研究结果，以崭新的思路，全方位地开发和提取出沉积记录中所蕴涵的各类地层学信息，从而以极高的时间精度划分对比地层的综合性地层学。     

旋回地层学研究现状和新进展

旋回地层学作为一门独立的地层分支学科诞生于20世纪80年代,它以米兰科维奇天文轨道旋回为理论基础,以露头剖面、岩心等为研究对象,应用地球化学、光谱分析和时间序列分析等方法,研究天文轨道参数周期性变化在地层记录中的沉积响应.旋回地层学的基本地层单位米级旋回,相当于层序地层概念体系中的准层序,二者相互联系又存在差异."天文地质年代表"的提出和"国际地质年表"把天文轨道因素作为确定地质年代的一种重要方法,突出显示旋回地层学在定量确定地质年代方面的优势.近年来在地层记录中识别出时间分辨率更高的亚米兰科维奇旋回信号不仅是该学科最新进展,也是沉积学和地层学新的生长点.     

沉积物体积分配原理——高分辨率层序地层学的理论基础

基准面旋回期间沉积物以不同体积被分配到不同相域的过程及其伴随的可容纳空间的变化称为“沉积物体积分配” ,它反映了沉积过程响应系统遵循物质保存定律。沉积物体积分配在地层记录中的沉积学和地层学的响应表现为 :( 1)地层旋回的对称性随时间和空间的变化 ;( 2 )反映原始地貌要素保存程度的相分异作用 ;( 3)进积 /加积地层单元的叠加样式。这些沉积学与地层学属性无一不是高分辨率层序地层划分与对比的基础。根据沉积物体积分配原理 ,正确的年代地层对比应该是有时岩石与岩石、有时岩石与界面或界面与界面的对比 ,而不是等厚度对比和岩性地层对比。鄂尔多斯盆地上古生界海陆过渡相和渤海湾裂谷盆地东营组湖相沉积的地层对比说明了沉积物体积分配的过程及其在高分辨率地层划分和对比中的应用。     

四川盆地上三叠统须家河组高分辨率层序地层研究

为了进一步认识四川盆地须家河组的层序格架和时空分布,基于高分辨率层序地层学及沉积学相关理论,通过露头剖面、钻井岩心的观察及测井、地震等资料的分析,开展了四川盆地须家河组层序地层研究,结果发现盆地内虽然具有构造复杂、物源多样、岩相不均、组名不统一的特点,但依然具有全盆地范围内可追溯的不整合面和湖泛面。通过层序界面追踪及沉积旋回分析,将四川盆地须家河组划分为3个超长期基准面旋回、6个长期基准面旋回及21个中期基准面旋回,并建立了盆地内各级旋回的对比关系。通过全盆地对比结果表明,须家河组在南北方向上各级旋回个数变化不大,沉积厚度相对稳定;东西方向上旋回变化复杂,西部缺失LSC6旋回和大部分LSC5旋回,东部则缺失大部分LSC1旋回,由于沉降与沉积中心位于龙门山前缘坳陷,盆地近西部沉积速率极高,整体的沉积体展布呈现西厚东薄的楔形体形态特征。在层序对比研究的基础上,尝试性地建立了年代地层格架,通过层序地层学与年代地层学、古生物地层学的综合对比,推测了各旋回的相对年龄值以及不整合面的沉积间断时间,为四川盆地须家河组下一步油气资源探勘开发提供了理论支持。     

鄂尔多斯盆地南部上三叠统层序地层学研究

高分辨率层序地层学是对地层记录中反映基准面变化旋回的时间地层单元的二级划分。鄂尔多斯盆地南部上三叠统成油体系可明显的划分为1个中期地层层序和10个短期地层层序，它们在时空上的演变反映基准面、可容纳空间变化对沉积物沉积厚度、堆积方式有明显的控制作用。三角洲水下分流河道砂体的储集物性变化也明显受基准面、可容纳空间变化的影响。上升旋回的水下分流河道砂体物性随基准面上升变差，下降旋回的水下分流河道砂体物性随基准面下降变好，且下降旋回砂体物性好于上升旋回的砂体物性。     

沉积旋回、复合海平面变化、旋回叠加型式及地层力等级

海平面升降、台地沉降和沉积物的聚集是确定千米级(沉积层序级)和米级(沉积旋回级)地层组合的主要因素。本项研究中特别注意了具有不同频率(定为级)和不同振幅并相互叠加的海平面波动及其在联系旋回地层和层序地层时所起的作用。借助计算机模拟,对阿尔卑斯三叠纪台地碳酸盐地层进行了详细分析,即对低频的第三级(1—10Ma)沉积旋回和组成其中的高频第四级(0.1—1Ma)和第五级(0.01—0.1Ma)旋回之间的关系进行了探讨。在此基础上,发现存在着一个由复合海平面升降所驱动的地层力等级,它导致形成有序的叠加型式。这一型式由典型的高频第四级、第五级浅水碳酸盐旋回组成并受低频的第三级海平面相对变化的影响。层序叠加型式在垂向上的规则变化是由于第三级海平面相对升降阶段可容空间的规律性变化造成的,而且这些规律性变化的存在不受产生高频旋回机制的控制。这一方法对于联系米级旋回地层和地震级层序地层具有重要意义。本文介绍了阿尔卑斯山区三叠纪沉积建造的两个实例,即拉丁期Latemar建造和诺利期的Dolomia Principale单元。它们的规律性的高频旋回叠加存在于第三级层序之中,反映了与地层力驱动等级一致的短期高频海平面升降和长期低频海平面升降之间的相互作用。这一结论通过计算机模拟得到了充分证实。此外还介绍了另一个阿尔卑斯三叠纪实例,即诺利期Lofer旋回层,尽管它存在有复合高频海平面升降变化,但是既没有发现高频旋回叠加型式的规则层序,也没有发现具有复合韵律的地层记录。从上述实例中,笔者认为(1)局部的构造力可以使台地沉积出现短期偏差;(2)不同级次的高频海平面振荡在振幅上的巨大差异是复合韵律缺失的主要原因;(3)对复合海平面相对变化以及地层驱动力等级潜在意义的理解将旋回地层学和层序地层学联系起来了。     

旋回地层──一个正在发展中的理论

地层中的旋回性很早就引起了人们的注意。Ｍ． Ｍｉｌａｎｋｏｖｉｔｃｈ对地球轨道参数的定量计算和对冰期的解释是旋回地层发展的重要里程碑。６０～７０年代开展的ＤＳＤＰ项目,在深海沉积记录中发现了支持米兰科维奇理论的强有力证据,使该理论得以复活。８０年代,层序地层的发展和全球地质观的兴起又重新激发了人们对地层旋回性研究的热情,并形成了一个新的地质学分支──旋回地层学。     

沉积地层旋回性记录中几个理论问题的认识：兼论“露头层序地层”的工作方法

层序地层学及旋回地层学的大量研究成果研究，浅海相地层的旋回记录是一种普遍现象。在进行露头层序地层研究中，不能机械地识别层序界面及进行体系划分，岩性、岩相，相序及其有序又珈形式才是研究的基础和关键。旋回层序的界面有两种类型；暴间断面及加深饥饿间断面。     

Stochastic and deterministic controls on stratigraphic completeness and fidelity

Compilations of sedimentation rates determined across a large range of time spans and different sedimentary environments attest to the discontinuous nature of sedimentation and support the reasoning that hiatuses pervade sedimentary successions at multiple spatial and temporal scales. The relationship between sedimentation rate and time span of observation also emphasises how stratigraphic completeness is a time span-dependent concept. The scaling of stratigraphic completeness with time span alludes to the likely stochastic, and fractal, nature of the stratigraphic record. It also implies that the relationship between stratal thickness and time is inherently non-linear and this has obvious implications for the way we should expect temporal processes to be recorded stratigraphically. Order within the stratigraphic record may arise from deterministic processes in stratigraphy, most notably through astronomically influenced sedimentation. Intuitively, a strongly ordered stratigraphic record due to the presence of cyclicity in sedimentation increases stratigraphic completeness at time spans equal to and longer than the time span of the cyclicity and minimises the non-linearity between stratal thickness and time. Here, geological data and simple modelling are used to support this supposition, but these results also highlight how stochastic variability inherent in depositional processes may sensitise certain successions to missed cycles and incompleteness, even in the presence of strong cyclicity. This stochastic variability has the potential to mask evidence of astronomical forcing of sedimentation. It is also shown how hiatuses affect the ability of a succession to faithfully record temporal processes, and this is true regardless of whether hiatuses are deterministically controlled or random, or indeed whether a succession is considered complete or not. Consequently, stratigraphic completeness and stratigraphic fidelity are not synonymous terms.     

Genetic Types of Meter-Scale Cyclic Sequences and Fabric Natures of Facies Succession

Ｍｅｔｅｒ ｓｃａｌｅｃｙｃｌｉｃｓｅｑｕｅｎｃｅｓ,ｓｉｍｉｌａｒｔｏｍｅｔｅｒ ｓｃａｌｅｃｙｃｌｅｓｄｅｆｉｎｅｄｂｙＡｎｄｅｒｓｏｎａｎｄＧｏｏｄｗｉｎ (1990 ) ,ｒｅｆｅｒｔｏｆｕｎｄａｍｅｎ ｔａｌｕｎｉｔｓｏｆｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｉｃａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｔｈａｔｃｏｕｌｄｂｅｄｉｓｃｅｒｎｅｄｄｉｒｅｃｔｌｙｉｎｏｕｔｃｒｏｐ .Ａｓｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｗｏｒｋｉｎｇｕｎｉｔｓｉｎｓｔｒａｔｉ ｇｒａｐｈｉｃｒｅｃｏｒｄｓ,ｍｅｔｅｒ ｓｃａｌｅｃｙｃｌｉｃｓｅｑｕｅｎｃｅｓｒ…     

米级旋回层序的成因类型及其相序组构特征

与米兰柯维奇旋回存在成因联系的幕式地层堆积作用的结果,是在地层记录中形成各种类型的米级旋回层序。在不同的古地理背景中,受物质来源及沉积动力学背景的控制,故发育具有不同相序组构的不同类型的米级旋回层序。因此,相序组构特征就成为米级旋回层序类型划分的基本准则。地层记录中米级旋回层序的广泛发育,以及它们在长周期层序中的有序垂直叠加形式和地史演化特征,由不同相序组构所反映的成因类型以及由不同类型所指示的沉积动力背景等等,不但表明了米级旋回层序是描述地层结构的基本工作单元,而且是对“准层序”的延展和补充。在海相地层中,不管是碳酸盐岩还是陆源碎屑岩地层,这种厚几厘米至几米的米级旋回层序,大致都可以划分为正粒序和反粒序两种相序组构,正粒序组构主要是潮汐作用的结果,而反粒序主要是以波浪作用为主的浅海环境的产物 不管是正粒序还是反粒序序列,均构成总体向上变浅序列。由此,碳酸盐岩米级旋回层序可划分为L-M型、深水非对称型、潮下型及环潮坪型 碎屑岩米级旋回层序可划分为潮汐动力型及波浪动力型。米级旋回层序的界面是由高频率海平面变化所产生的非沉积作用面,包括瞬时暴露间断面和瞬时加深淹没间断面乃至它们的相关面,这些在区域上延伸较远,甚至。     

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。     

从常规体系域到非常规体系域——河流相层序地层学研究的一个重要进展

在与海平面变化存在联系的近滨线河流相地层中,源于海岸碎屑沉积体系的层序地层学概念得到了较好的应用,从而在河流相地层中产生了低水位体系域(LST)、与海侵体系域类似的水进体系域(TST)及高水位体系域(HST)等常规体系域下的河流相层序地层划分方案。由于源于海岸沉积体系的早期体系域划分存在着概念体系的不协调,故常规体系域划分在河流相层序中的使用也就存在着概念体系的不协调。非常规体系域(低可容纳空间体系域,LAST;高可容纳空间体系域,HAST)的提出可避免这种概念体系的不协调,并为研究复杂的河流沉积过程和提取地层记录规律提供重要的线索和思路。     

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.     

塔里木盆地北部寒武——奥陶纪层序地层格架

本文根据露头剖面，钻井和地震剖面层序地层研究的成果，以露头剖面和钻井的层序地层研究为主要依据，以地震层序格架为指导，首次在塔里木盆地北部寒武－奥陶纪地层中建立起了以层序为单位的层序地层横向对比关系，并在此基础上建立了该区寒武－奥陶纪的层序地层格架，揭示了塔里木盆地北部寒武－奥陶纪沉积层序的时空分布规律。     

从不整合面复杂的地质涵义窥视层序地层学的诞生:层序地层学重要的科学命题之一

不整合是地层记录中最显眼的最壮观的地质现象之一,这种表现为地层的不协调接触关系的地层面具有复杂的地质学涵义.上世纪60年代以前,地质学家对不整合的地质涵义主要集中在构造地质学方面,因为角度不整合明显包含着褶皱幕,这不但产生了构造旋回或构造地层学的概念,而且产生了繁杂混乱的不整合名称.在沉积岩地层中,不整合常常表现为两种...     

五台山南缘中元古界的层序地层特征及其古地理意义:以山西五台陈家庄剖面为例

中元古代时期的五台山南缘是华北克拉通北部的燕辽裂隙槽与南部的晋豫陕裂隙槽之间的交接地带。在该地区中元古界由常州沟组潮坪沉积体系碎屑岩地层和高于庄组潮坪沉积体系碳酸盐岩地层组成,常州沟组与下伏的早元古界滹沱群为角度不整合接触,高于庄组与上覆的寒武系之间为地层间断时间超过1000 Ma的平行不连续面;残留不全的元古界不但成为前寒武纪层序地层学划分的典型代表,而且成为窥视早期来自南部裂陷槽向北海侵以及晚期来自燕辽裂陷槽向南海侵的宝贵的物质记录,并且成为重新审视晋豫陕裂陷槽与燕辽裂陷槽的争议较大的地层对比的关键地层记录。对山西五台沉积状剖面中元古界沉积序列及其所表征的层序地层学特征的观察和描述,为今后的进一步研究提供了有用的线索,因而具有重要意义。