塔里木盆地寒武-奥陶纪海平面升降变化规律研究

利用元素地球化学特征和地震几何构型特征,对塔里木盆地寒武-奥陶纪时期海平面升降变化规律进行了研究,建立了寒武-奥陶纪相对海平面变化曲线。研究发现,塔里木盆地寒武-奥陶纪可划分出3个一级旋回,8个二级旋回,17个三级旋回和多期高频震荡旋回。其中,寒武纪经历了3期二级旋回,早中奥陶世经历了2期旋回。相对于寒武纪,早奥陶世海平面升幅较大。晚奥陶世经历了3期二级旋回：第一期处于海平面低位期,幅度较小;后二期快速上升,直达最高水位状态。海平面相对升降变化控制着盆地的沉积充填和层序的形成演化,其旋回性与盆地沉积作用的旋回性相一致,并可通过沉积相的演变表现出来。     

海平面及海平面变化综述

分析总结了海平面及海平面变化的有关问题,如相关概念及其关系的理解,海平面变化旋回等时性及可对比性,海平面升降曲线的表示方法、内容及绘制技术与原理,其升降幅度的定量化计算和模拟,海平面变化成因的旋回级别、动态分异及成因标识,海平面变化对沉积盆地的影响等等。提出部分建议,包括理清海平面与海平面变化,海平面升降与振荡、波动,全球与相对、高频、复合海平面,ＴＲ旋回与海平面变化等概念;限定其概念的外延、内涵及其之间的关系,以及三、四级海平面变化旋回用于同一大陆或泛大陆的对比性;分清各种表示方法、技术的使用范围,相对水深曲线转换为海平面升降曲线过程中成岩作用、构造沉降、沉积（生产）速率的影响校正及定量模拟;在海平面变化旋回级次格架下结合两种思路进行成因分析;推荐相对海平面升降成因分析按曲线对比法→构造沉降→回剥法思路进行;建议加强海平面升降变化对盆地充填响应的研究;重视对沉积矿床的控制和大陆边缘地壳变形的反弹作用过程及定量模拟。     

地球脉动——表现、级别及与古地磁的联系

地球脉动的概念是指地球在其历史中曾发生膨胀和收缩的周期性变化。其根据是构造变动、岩浆活动、地磁极倒转以及海平面升降等方面，在地球的膨胀和收缩期，均有各种表现。构造 海平面升降在地球收缩期形成海退，在膨胀期形成海侵。在一个地球脉动旋回的不同时期，地表、海平面和洋底之间的相互关系均有变化，因而形成“层序”的沉积记录。地磁场的强度和地磁极倒转频率在显生宙有明显变化，有高峰期和平静期。这种频率变化与构造变动和岩浆活动都有对应关系，特别是４Ｍａ为准周期的地磁极倒转频率与海底扩张、洋壳形成速率之间具有良好的对应关系。地球脉动旋回可以分为不同的级次，构成级别体系：超级旋回约１Ｇａ，巨旋回２５０～３００Ｍａ，一级旋回５０～１５０Ｍａ，二级旋回５～５０Ｍａ，三级旋回１～５Ｍａ，均可与构造旋回相对应，更高的级次对构造不形成影响。三级及更长的脉动旋回可能受深部过程的控制。中、新生代以来，地球脉动是在地球适度膨胀的背景下进行的。     

海平面变化成因及其盆地响应

海平面及海平面变化研究成果可概括为10个方面,但应将海平面与海平面变化,海平面升降与振荡、波动,全球与相对、高频、复合海平面、T-R旋回与海平面变化等的概念理清,限制其概念的外延和内涵及其相互之间的关系。对利用沉积记录来研究海平面变化的重视程度很高,但对海平面变化对沉积盆地的影响注意甚少。建议关注海平面升降变化对盆地充填物的作用,对沉积型矿床的控制和对大陆边缘地壳变形的反弹作用过程的研究及定量模拟是一个重要方向,它可能为大陆边缘动力学研究提供一方面的思路。     

豫西禹州地区太原组旋回沉积与海平面变化特征

豫西禹州地区太原组旋回沉积与海平面变化特征的研究可为华北地区石炭-二叠系煤与煤层气勘探与开发提供沉积背景方面的理论支撑。基于对豫西禹州地区龙华山一带太原组露头剖面的岩性、沉积构造、遗迹化石和沉积序列特征的精细研究,本次工作识别出2种沉积体系(无障壁海岸和有障壁海岸沉积体系)、4种沉积相(包括浅海相、潮坪相、障壁岛相和潟湖相)及3种相组合(浅海相和潮坪相组合,障壁岛、潟湖和潮坪相组合及浅海、潟湖和潮坪相组合)。依据沉积相、沉积体系以及海侵与海退构成的沉积旋回特征,划分出3个大的一级旋回和9个二级旋回。第Ⅰ大旋回由浅海相与潮坪相沉积的4次交替叠加组成;第Ⅱ大旋回由潮坪相→潟湖相→潮坪相→障壁岛相→潮坪相→潟湖相→潮坪相沉积构成;第Ⅲ大旋回表现为浅海相与潮坪相沉积的3次叠加,而后再变为潟湖相沉积。通过沉积旋回与海平面变化的响应关系分析,绘制了相对海平面变化曲线,阐明了本区太原组沉积期旋回沉积与海平面升降变化的基本特征。     

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。     

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。     

黔南台地罗甸末期—冷坞期海平面变化特征

研究结果表明,贵州南部台地相区二叠纪罗甸末期—冷坞期的海平面经历了连续7次三级旋回升-降的变化过程,这一过程可分为以早期上升较慢为特点(包括第1～3次升降旋回)和以早期上升较快为特点(包括第4～7次升降旋回)的两个不同阶段,其中以海平面第1次升降旋回的早期上升最慢,第4次的最快;海平面变化期间的海面始终都位于台地边缘坡折带之上,而最后一次海平面下降叠加东吴运动导致海水退出台地。     

华南陆缘晚三叠-早、中侏罗世海平面相对升降与古气候演化的地球化学记录

晚三叠-中侏罗世华南陆缘发生多期海侵-海退旋回.元素地球化学特征指示的古盐度高低和古水深深浅记录了海平面的相对升降.华南陆缘存在3个级别的海平面变化.其中, Ⅲ级海平面波动频繁, 由晚三叠世3次波动、早侏罗世4次波动和早、中侏罗世2次波动构成了此间大规模海侵-海退旋回.华南陆缘Ⅰ级海平面相对升降曲线与全球海平面长周期曲线, 在诺利克阶早期-辛涅缪尔阶晚期变化同步, 在辛涅缪尔阶晚期-阿连阶变化相悖.Ⅲ级海平面相对升降曲线与全球海平面短周期曲线, 在瑞替阶-辛涅缪尔阶晚期同发生4次波动, 时间上近乎同步.Sr/Cu值指示的元素迁移与富集反映了气候的温湿与干热.粤中-粤东地区晚三叠-早、中侏罗世经历了温湿-干热-温湿的气候变化.      

中国南方二叠纪海平面变化及升降事件

在对中国南方二叠纪层序地层、充填特征及沉积演化认识基础上,通过研究海平面升降变化及事件后认为:华南二叠纪相对海平面升降旋回与其层序数量一致,升降型式可有两种且互成影像;二级海平面升降包括“二分式”和“单分式”,前者以扬子区为代表,后者典型见于华夏区;海平面升降事件发生在栖霞早期、茅口早期、茅口末期、吴家坪早期及长兴中后期;二级、三级海平面变化在升降样式、数量、相位上与欧美各地有所不同,其成因与所处构造域有关。     

吕梁－陕北地区马家沟组中小层序特征及其成因

吕梁－陕北地区马家沟组碳酸盐岩－蒸发岩向上变浅层序由一系列小层序垂向叠置而成。本文主要通过小层序特征及其分布规律的研究，认为小层序是由叠加在三级海平面变化旋回上的频繁小级别海平面升降旋圆形成的，这种小级别海平面旋回与地球轨道旋回引起的米兰科维奇旋回有关。     

吕梁－陕北地区马家沟组中小层序特征及其成因

吕梁－陕北地区马家沟组碳酸盐岩－蒸发岩向上变浅层序由一系列小层序垂向叠置而成。本文主要通过小层序特征及其分布规律的研究，认为小层序是由叠加在三级海平面变化旋回上的频繁小级别海平面升降旋圆形成的，这种小级别海平面旋回与地球轨道旋回引起的米兰科维奇旋回有关。     

鄂北南化地区寒武纪缓坡沉积及层序

出露于鄂北南化地区的寒武纪地层，总厚约１４００ｍ，主体为一套碳酸盐岩。对沉积岩相及相组合的分析表明，本区寒武系主要是形成于碳酸盐缓坡之上，并可以划分出四种主要的沉积相带:浅水陆棚、深水缓坡、浅水缓坡建隆和近岸浅水缓坡。本文还初步研究了区内寒武系露头的层序地层学特征，划分出两个亚层序，并探讨了亚层序内部岩相的不同叠置类型及其在时间上的演化与相应的海平面升降变化。通过与已有的旋回性海平面变化模式相对比，得出了本区寒武纪层序内部的次级旋回可能指示第三级海平面变化旋回的认识。     

显生宙一级层序的银河年旋回响应:重要的进展与争论

与一级海平面旋回相对应的层序被称为一级层序,一级层序与银河年旋回很可能存在内在联系,即银河年旋回在宏观上控制着一级层序。而显生宙期间所发生的诸如大气圈二氧化碳(CO_2)浓度变化、相应的温室—冰室气候更替、全球海平面升降、水圈中"方解石海"与"文石海"交替出现、古地磁磁极倒转等超事件都具有良好的旋回性,且在成因上具有较为明显的相关性,很可能受控于银河年旋回与各个超事件之间复杂的成因联系。多年来的研究表明太阳系在绕银心运动时,重力加速度(G值)随之改变,太阳系因此发生膨胀(或收缩),太阳系的成员——地球,形成位能的变化,并吸收(或释放)热量;同时由于G值的改变,重力分异作用也因此改变,导致地幔的膨胀与地核的收缩,当能量积攒到一定程度时就会启动超级地幔柱,进而影响地球上的板块格局。显生宙发生的这些超事件所展示出的周期性变化在近年来引起了广泛的关注与探讨,关注这些富有智慧的认识和存在的问题,将为今后的深入研究提供重要的思考过程与研究线索。     

黔北务正道地区沉积型铝土矿富集成矿主控因素分析

黔北务正道地区铝土矿是我国超大型铝土矿矿床,该矿床为沉积型铝土矿,其成矿过程主要受到沉积相和海平面变化的影响。通过对研究区铝土矿含矿岩系岩性和地球化学分析,认为该区铝土矿主要形成于湖泊相滨浅湖亚相,即铝土矿形成于淡水环境,含矿岩系的绿泥石黏土岩和铝土岩形成于扇三角洲和潮坪相。水动力条件和沉积分异作用控制着铝土矿类型:颗粒状铝土矿形成于滨湖等水动力较强的区域,而土状铝土矿形成与水动力较弱的浅湖区。海平面上升旋回以绿泥石岩和铝土岩沉积为主,而海平面下降旋回以铝土矿沉积为主。海平面下降旋回的跨时远大于海平面上升旋回,这也说明铝土矿的形成是漫长的风化过程。研究区铝土矿含矿岩系最多可识别出3个海平面升降旋回,这3个旋回与研究区周缘同期的碳酸盐岩和碎屑岩沉积旋回具有一致性和可对比性。     

长周期层序形成机制的探索:层序地层学进展之二

将不整合面所限定的地层单位定义为层序,赋予这种层序以"构造旋回"的概念;将"不整合面及其可以对比的整合面"所限定的地层单位定义为"沉积层序",简称为"层序",并将沉积层序的形成过程解释为海平面变化过程。如果将前者作为"构造层序",则这种层序代表了二级层序,新定义的"沉积层序"则属于三级层序。概念的调整和变化意味着层序存在一个级别或序次问题。地质学家长期研究的结果表明,海平面变化主要存在两种基本的驱动机制,一种是由于构造运动所造成的"洋盆体积"的变化,另一种是气候变化所造成的地球极地冰盖消长而最终产生的海水体积的变化;前者所造成的变化以周期长、速度慢为特征,被简称为"构造型海平面变化",后者所产生的变化则以高频率和高速率为特征,被简称为"冰川型海平面变化"。根据上述概念,显生宙可识别出两个一级旋回,并可以进一步划分为6个二级层序(Sloss模型)或13个二级层序(Vail模型),显生宙二级层序划分的差别反映了长周期层序形成机制研究的一些重要变化和进展。对长周期层序形成机制的研究,除了考虑地球本身的构造活动所造成的洋盆体积的变化以外,地质学家们还将一级旋回与银河年旋回对应、二级旋回与银道面旋回对应、三级旋回与奥尔特星系旋回对应起来进行更大范围的思考和探索,也为研究长周期层序形成的最终驱动机制提供了一个重要的思考途径。如果把对Exxon层序地层模式概念体系不协调的研究而产生的各种层序地层模式作为层序地层学的第1个进展,长周期层序形成机制的研究则可以作为层序地层学的第2个进展。包括:(1)把来自于显生宙的一些重要模型和概念应用到前寒武纪,由此在更长的时间框架内探索一级旋回与超大陆旋回的成因联系;(2)二级旋回与地球水圈和大气圈演变的成因关联;(3)进一步总结三级旋回的形成机制。追索这方面的进展,可以更加深入地理解当年Exxon科学家们将层序形成机制归因于海平面变化的初衷以及所包含的科学意义,从而有利于今后的深入研究。     

华北地台中寒武世鲕滩碳酸盐旋回沉积、古海平面变动控制及旋回年代学研究

 华北地台中寒武世鲕滩碳酸盐沉积序列中具有特征的低频(级)和高频(级-级)旋回层序叠加样式和规律。旋回层序内部的沉积构成、微相组构、成岩特点以及高频旋回的复合、叠加严格受复合海平面变动的控制。巨厚鲕滩形成于低频海平面变化的回落时期,但复合叠加于低频海平面变化中的级海平面变化更直接地控制着鲕滩建造的时空发育、进积迁移。鲕滩微相中鲕粒组构特征则主要与高频海平面变化相关。鲕滩高频海平面变化旋回层序的厚度频率分布、不同级次旋回叠加比率和样式以及大范围空间上的连续可比性规律可能说明它们受地球轨道参数周期性变动的控制。轨道旋回层序具有的特定变化时间周期和频率使得旋回地层学具有了年代学意义,可以对重要地层段、事件层及生物带高精度测年。应用旋回地层学的研究得到了中寒武世毛庄\徐庄\张夏期的界线(面)年龄,即毛庄(期)\徐庄(期)为530.50Ma、徐庄(期)\张夏(期)为526.90Ma,与前人应用生物年代地层学等方法得到的年龄值极为一致。     

二叠系-三叠系研究的进展

介绍了近年来二叠系、三叠来年代地层学的研究趋势及最新的年代地层表与磁性地层表。在二叠系、三叠系界线方面报道了新的底界方案及四个层型候选剖面，以及与之有关的生物地层学进展。界线事件地层学的总趋势是球外事件研究趋于沉静而缺氧事件、海侵事件及火山事件的综合作用导致生物大绝灭的观点已占主导地位，其中界线缺氧事件的确立以及海侵始于二叠纪末的新观点是引人注目的发展。在层序地层学方面对于二叠系的全球海平面变化一般趋向于分四个旋回，但对于三叠纪则尚未统一。早二叠世的全球冰期—海平面升降旋回及三叠纪的米兰柯维奇旋回在我国均有可能发现和研究。文章最后提出了层序地层界线与年代地层界线不一致所产生的理论问题并探讨了解决方法。     

四川盆地东北部二叠系层序发育的动力学分析

运用可容空间分析法,在野外剖面岩性、岩相厚度和旋回变化分析的基础上,对川东北地区宣汉县渡口镇羊鼓洞二叠系剖面的旋回层序进行研究,识别出3种类型5种亚类型的高频旋回层序类型,并将剖面中栖霞组、茅口组以及吴家坪组下部划分为118个高频旋回层序。根据测井曲线的旋回变化,将普光4井的长兴组划分出49个高频旋回层序,据此运用Fischer图解绘制了二叠系可容空间变化曲线。将可容空间变化曲线与相对海平面升降曲线之间进行对比发现,二者之间存在着良好的对应关系。采测井曲线的频谱分析,对研究区长兴组进行了米兰科维奇沉积周期进行研究,结果表明:长兴组中广泛地保存着124,44.89,35.11,21.16和17.72ka的米兰科维奇沉积周期;地层中的沉积旋回主要受古气候变化的控制,偏心率、地轴倾角和岁差周期引起的地层旋回厚度变化范围分别为:12.47—13.74m,3.56—5.21m,1.78—2.41m,其中受偏心率周期的影响最大。在构造活动相对较弱的川东北二叠系中,层序发育的动力学因素主要为相对海平面的变化和气候变化两个方面。相对海平面的变化主要是三级层序的控制因素,而气候变化则是高频层序旋回的主要动力。     

华北地台中寒武世鲕滩碳酸盐旋回沉积、古海平面变动控制及旋回年代学研究

华北地台中寒武世鲕滩碳酸盐沉积序列中具有特征的低频(级)和高频(级-级)旋回层序叠加样式和规律。旋回层序内部的沉积构成、微相组构、成岩特点以及高频旋回的复合、叠加严格受复合海平面变动的控制。巨厚鲕滩形成于低频海平面变化的回落时期,但复合叠加于低频海平面变化中的级海平面变化更直接地控制着鲕滩建造的时空发育、进积迁移。鲕滩微相中鲕粒组构特征则主要与高频海平面变化相关。鲕滩高频海平面变化旋回层序的厚度频率分布、不同级次旋回叠加比率和样式以及大范围空间上的连续可比性规律可能说明它们受地球轨道参数周期性变动的控制。轨道旋回层序具有的特定变化时间周期和频率使得旋回地层学具有了年代学意义,可以对重要地层段、事件层及生物带高精度测年。应用旋回地层学的研究得到了中寒武世毛庄\徐庄\张夏期的界线(面)年龄,即毛庄(期)\徐庄(期)为530.50Ma、徐庄(期)\张夏(期)为526.90Ma,与前人应用生物年代地层学等方法得到的年龄值极为一致。