海平面变化全球可比性的可靠例证--上扬子地台东南缘奥陶纪层序地层及海平面变化研究

通过对上扬子地台东南缘奥陶纪碳酸盐台地、台缘斜坡和盆地三个不同相区典型剖面的沉积学、生物地层学及岩石地层学等方面的综合研究,在该地区奥陶系中识别出时限为２ ～５ Ｍａ 的１８ 个正层序和相应的１９次海退事件,将其与塔里木、华北及北美、澳洲等大陆对比结果表明,上扬子地台东南缘奥陶纪的绝大部分三级以上海退事件及沉积层序有着良好的全球可比性。     

中国南方三叠纪层序地层及海平面变化

随着地震地层学的不断发展,层序地层学脱胎而出,成为当今沉积学界研究沉积层序、沉积体系域和海平面变化的有力途径。这一工作在国外研究已达到相当的水平,提交了一系列优秀的成果。近年来,由于有关层序地层学的理论和方法不断传入我国,从而也开始了这方面的研究工作。我们运用层序地层学的理论和方法,对中国南方三叠系进行了沉积层序、沉积体系域及与海平面变化关系的初步研究,获得了一些尚未十分成熟的成果。草写此文,以期能引起同行们的兴趣和共同探讨层序地层学这一新兴学科。     

南秦岭古生代沉积盆地构造活动-海平面变化与沉积响应

位于扬子地台北部被动边缘的南秦岭镇安、旬阳古生代沉积盆地,发育一套早古生代—中生代一套碳酸盐岩夹细碎屑岩沉积,其沉积建造稳定,岩相清晰,地层层序及沉积体系域发育清楚,海平面变化敏感,是研究海平面变化与沉积响应较理想的地区。通过对区内沉积盆地地层特征及侧向变化分析,初步划分出了10个层序,识别出若干个沉积体系域和层序界面。盆地沉积演化与构造体制、区域性构造运动密切相关,构造活动控制了海平面变化。通过区域地层格架分析和层序地层学研究,可以进一步研究区域构造活动历史,恢复海平面变化细节,建立岩石地层、年代地层格架,从微观上准确了解区域海平面敏感变化,确切刻画古气候、古地理、古环境,从而更好的预测沉积矿产。     

白垩纪的地层层序及海平面变化

区分全球范围内海平面变化与可能得到的或产生的沉积物的变化及沉积位置沉降速率的变化是地层学长期存在的问题之一,也是研究全球海平面变化的起因和结果的基础。对地震地层学和层序地层学——沉积序列可分为许多以不整合面为边界的沉积层序——的认识,以及在这些层序中地层形状和相组合与海平面变化关系的新知,为论证全球海平面变化历史取得巨大的进展铺平了道路。     

扬子地台北缘南郑马元—宁强阳平关沉积盆地沉积构造事件与海平面变化响应

位于扬子地台北部被动边缘的南秦岭南郑—阳平关一带古生代沉积盆地,发育一套早古生代—中生代碳酸盐岩夹细碎屑岩沉积,沉积构造及岩相清晰。通过对区内沉积盆地地层特征及侧向变化分析,初步划分出了6个层序,识别出若干个沉积体系域和层序界面。盆地沉积演化与构造体制、区域性构造运动密切相关,构造活动控制了海平面变化。近几年来,在南郑马元一带震旦系灯影组白云岩中,发现了近百千米的马元型铅锌矿带,因此,通过区域地层格架分析和层序地层学研究,进一步研究区域构造活动历史,恢复海平面变化细节,建立岩石地层格架,从微观上准确了解区域海平面敏感变化,从而更好地预测沉积矿产。     

层序地层学和海平面变化

一、引言、意义海平面相对于大陆的震荡变化受全球海面变化,以及沉积物供给的变化和沉降速率的控制。如果我们想要了解全球海面变化的原因,以及它与其它全球地质现象,如板块构造、气候、大洋缺氧事件等之间的关系,那么,区分全球海面变化与沉积物供给和沉降的影响,这一地层学上的老问题便具有极大的重要性。从地震地层学以及最近的层序地层学认识到:沉积层系可分成许多由不整合面限界的沉积序列;最近又进一步了解到,这些序列内的相组合和几何形态与海平面变化有关。这样,就为阐明全球海面变化史铺平了道路。CRER第一工作组的任务——层序地层学和海面变化——就是要在上述成就的基础上,对白垩纪时的沉积旋回性的成因,按1-10百万年的时标进行预定的研究,特别要估计白垩纪时,全球海面变化在形成的不整合为边界的沉积序列中所起的作用。     

四川龙门山马角坝地区石炭纪层序地层及海平面变化研究

在沉积学、生物地层学研究之基础上,结合沉积地球化学资料,对龙门山马角坝地区石炭系进行了露头层序地层学研究。首次识别出9个三级层序和若干个四至五级高频层序。在三级层序中,岩关组2个、大塘组3个、威宁组2个、马平组2个,它们均可作区域性对比。其中,四个层序分别与冈瓦纳大陆晚古生代五次冰川事件中四次间冰期一冰期旋回相对应,表明其成因与冰川型全球海平面变化有关。显然,研究区石炭纪层序主要受控于全球海平面升降旋回,具有全球对比意义。     

华北晚古生代海平面变化及其层序地层响应

依据沉积学、煤地质学、层序地层学、古生物学等多学科综合方法,对华北地区晚古生代地层进行层序地层分析,并研究了相对海平面升降和其层序地层学响应,研究结果表明:研究区晚古生代地层存在着8种层序界面,主要包括古构造运动面、古生物间断面、大面积泥炭化沼泽化界面、陆表海低水位砂体底界、盆地转换界面、大范围冲刷面、大面积暴露面和硅质海绵岩等;依据界面的划分原则可以将研究区地层划分出1个盆地充填层序、3个构造层序(相当于二级层序)和7个三级层序;分析发现,基于层序格架下的相对海平面升降可以分为层序1-层序3的短期大规模海侵阶段及长时间海退阶段和层序4-层序7的长时期的海退阶段.在此基础上,依据海平面变化曲线及其层序地层响应特征发现华北晚古生代海平面变化具有周期性与复合性和高频性与事件性等特点.     

上扬子区下古生界层序地层格架的初步研究

上扬子区下古生界在贵州及其邻区发育较为完整。在震旦纪与寒武纪之交的台地淹没事件之后,寒武系形成一个从深水盆地相黑色页岩系到大套台地碳酸盐的沉积序列,其中下寒武统包含5个三级层序而可以进一步归为一个二级层序,中上寒武统构成一个二级层序而且可以进一步划分为7个三级层序。奥陶纪艾家山世末期的都匀运动、奥陶纪末期的与冈瓦纳大陆冰期相响应的全球海平面下降事件以及志留纪末期广西运动的共同作用,造成扬子地台大幅度的古地理变迁以及残留不全的奥陶系和志留系。详尽追踪和对比的结果可以将奥陶系划分为8个三级层序且可以进一步归为一个二级层序,在残留不全的的志留系中可以划分出7个三级层序并可以进一步归为一个二级层序。层序地层格架的建立,可以大致解读许多有趣的地质现象,如寒武纪碳酸盐台地的生长过程,奥陶纪与志留纪之交的“浅海静水”型黑色页岩系的发育特点,志留纪由北而南的海侵所造成的复杂的志留系展布特征等等;同时也意味着许多有待于进一步研究的问题,早寒武世数次快速海侵事件与生物事件的关系,奥陶系顶部特殊的“观音桥灰岩”的成因,奥陶系红花园组海绵生物礁的基本沉积模式等等。     

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。     

川黔湘交境早寒武世"变马冲组”沉积层序与古环境

川黔湘交境早寒武世“变马冲组”为一套陆源碎屑岩沉积，是在三角洲环境中形成的，该组相当于一个Ⅱ型三级层序，由陆棚边级体系域、海侵体系域和高水位体系域组成，分别代表了三角洲发育、萎缩和再发育的３个演化阶段，陆棚边缘体系域期，发育充相、三角洲前缘相和前三角洲相，以三角洲前缘相为主；海侵体系系域期，发育三角洲前缘相和前三角洲相，以前三角洲相为主；高水位体系域期，发育三角洲平面相、前缘相和前三角洲相、以三角     

四川江油马角坝地区上石炭统层序地层研究

应用露头层序地层学基本原理和方法、结合碳酸盐岩微相、古生物学、成岩作用、沉积相和沉积事件等理论,对江油马角坝地区上石炭统碳酸盐岩地层进行了露头层序地层研究。研究表明,研究区晚石炭世为典型的陆表海沉积,地形平坦,地壳下降相对缓慢,海水较浅,沉积物界面与海平面接近,主体为碳酸盐岩开阔台地和浅滩沉积环境。水体主体深度为0~50m,为低幅高频低速的海平面变化。根据沉积层序界面的露头和镜下标志,共划分出7个三级层序,反映了研究区晚石炭世具有7次相对较大的海平面升降旋回。发育TST和HST,普遍缺失LST,局部CS难以识别。平均每个层序时限约为2.7Ma,并伴随着多次四级、五级乃至高频海平面变化,共同组成了研究区简单而复杂的碳酸盐岩地层格架。动力机制主要源于晚古生代冰川型全球海平面变化,其原因可能为晚古生代冰期(大洋水体积的周期型变化或大陆冰盖的增长和衰减)和风暴事件共同作用的结果,同时受到古地形、物源和沉积物供应量变化的制约。其中,CSQ1、CSQ3和CSQ4对应的海平面变化幅度较大,海平面变化速率主要为突发性的快递上升到缓慢下降或缓慢上升到相对下降的特点。CSQ2、CSQ5、CSQ6和CSQ7对应的海平面变化幅度不大,为缓慢上升和缓慢下降的特点。     

上扬子台地西缘峨眉地区三叠纪高频层序与海平面振荡研究

通过精细露头层序地层学的研究,将三叠纪标定了二级层序2个,三级层序9个。提出并厘定了层序旋回的等级系列:一级(200-400Ma),二级(10一100Ma),三级(1-10Ma),四级(0.1-0.2Ma),五级(0.2一0.05Ma)和六级(±0.02Ma)层序旋回。将三叠纪盆地划分为被动边缘(T₁+2)和前陆盆地(T₃)阶段。进一步标定了古构造沉降对有效容纳空间及层序形成的贡献。提出并规范了高频层序的内涵本质及其划分方案。建立并标定了不同物质背景之下的高频层序四种鉴定类型;三角洲河口坝或滨岸旋回序列型;波痕指数垂向有序变化型;厚层灰岩或白云岩与薄层灰岩或白云岩有序叠置偶合型和砂屑灰岩与砂、泥岩层偶型。高频层序行为堆叠样式及其所携带的信息可深刻地揭示三级层序的内部构架,提高地层对比精度。为建立高分辨率层序地层学和定量编制全球海平面变化曲线奠定了基础。     

华南五峰组-龙马溪组黑色岩系时空展布的主控因素及其启示

在回顾五峰组-龙马溪组两个地层单位沿革并重申其定义与划分基础上,重建了华南五峰组-龙马溪组及其相关地层序列的区域地层框架.根据这一框架中奥陶-志留纪黑色笔石岩系的穿时性、以及相关地层序列纵向演化特征与岩石圈板块挠曲模式的联系,结合所发现钾质斑脱岩源岩的板块汇聚背景,以及该阶段海平面升降与黑色岩系对应关系,提出控制该阶段华南黑色岩系的时空展布格局的主要因素有两个,即该阶段自南东向北西的华夏地块与扬子地块幕式汇聚过程所产生的岩石圈板块挠曲-周缘前陆盆地的同向迁移,以及该阶段两次全球性的三级海平面变化快速上升阶段所导致的缺氧及欠补偿水体.本文认为,要在华南奥陶-志留纪(包括其他断代)寻找其他可能的烃源岩层位,可能要首先考虑类似背景下这两种因素综合作用所导致的快速沉降及深水缺氧的沉积环境.     

河北承德路通沟剖面寒武系层序地层划分

层序地层学是地层学研究中的第三次革命,其强调年代地层框架内的沉积相关系和地层结构。河北路通沟剖面寒武系地层连续,层序界面清楚而独特,沉积现象丰富,是进行华北地台寒武系层序地层划分的典型地点之一。该剖面岩相类型以泥晶灰岩、鮞粒灰岩及白云岩为主,发育潮坪相、颗粒滩相、缓坡相及陆棚相等沉积相。在新的年代地层框架下,依据沉积相的垂向叠加样式及其反映的长周期旋回特征,将路通沟剖面寒武系划分为9个三级层序,以第三统徐庄组组成的三级层序(TST+CS+HST)为界,整个沉积序列从混积潮坪相沉积变为缓坡型碳酸盐岩沉积,层序也从以"TST+HST"为主的沉积序列转变为以"CS+HST"为特征的淹没不整合型层序序列。芙蓉统中众多的叠层石生物丘暗示:寒武系末期贫乏骨骼的风暴海洋中微生物碳酸盐岩随后生动物辐射也在增加的特殊沉积现象。基于沉积相叠置方式及旋回特征对路通沟剖面寒武系的层序地层研究,将为探索华北地台东北部广泛分布的寒武系地层的层序划分提供一个典型的实例,为今后大范围的追索和对比提供更多的思考途径。     

Sequence Stratigraphy and Relative Sea Level Changes in Sinian System of Yichang, Hubei Province

TheSinianseCtionintheYangtZeGorges,YichangisthestfstotypesectionfortheNeoproterozoicofChina.Manydetailedresearchesonbiostratigraphyandlithostratigraphyhavebeendonethere.ThedetailedolltcropsequencestratigraphyisoneofthemainworkinsyntheSizedstratigraphy.Inthispaper,somenewprogressachievedinthisseCtionisintroduced.~NAGorsrviXNsvInordertosetupanewstratigraphicsyStembelowCambrianintheglobalstratigraphicframework,anintensiveresearchontheSilvanSyStemhasbeenconductedinChinasincethe1970s,andas…     

上扬子地台南缘不同沉积相区上泥盆统和下石炭统沉积层序之对比

层序的空间分布是否具有全球性,地史时期海平面变化是否具有全球等时一致性,是层序地层学的根本问题。上扬子地台南缘不同沉积相区上泥盆统和下石炭统沉积层序研究表明,不同级别的层序具有特定的空间分布和对比范围,虽然形成各种级别层序的海平面变化基本上是全球性的。本文把空间分布,特别是在不同沉积相区的分布作为定义和识别各种级别层序的一个标准。正层序（ 三级层序） 的分布可能是全球性的,至少可以在同一大陆边缘的不同相区辨认,并能进行远距离对比,有些甚至可以进行全球对比。一般来说,亚层序（ 四级层序,时间间隔0.5 M a～ 1.5 M a） 在不同的沉积相区对比比较困难,虽然有些亚层序的空间分布也可以是全球性的。亚层序至少应当在一个沉积相带内可以普遍识别和对比。更高级的层序,包括副层序（ 五级层序,即Wang 和 Shi 1996 年使用的亚层序） 和小层序（ 六级层序） 的分布是区域性的或地区性的,它们可能分别反映米兰柯维奇旋回的长周期和短周期。正层序和亚层序一般可在不同沉积相区识别,而副层序和小层序一般仅能在浅海相区识别,在斜坡和盆地相区则不易辨认。     

冀中中奥陶统高频率旋回层序的基本特征

通过野外实测剖面及路线观察，河北中部中奥陶统马家沟群的高频率旋回可划分为三个级别，并与层序地层学术语可以对比，由低到高为；六级旋回──韵律层；五级旋回──准层序；四级旋回──准层序组。这些由米兰柯维奇驱动力所控制的旋回层序在不同的沉积环境中具有不同岩石组合特征，反映了高频率旋回的沉积模式。     

华北地台中寒武统张夏组上部高频层序研究

根据华北地台东部寒武系露头层序地层研究,将张夏组划分为两个正层序,其中上部正层序（５３０－５２５ＭａＢ．Ｐ．,三叶虫带Ａｍｐｈｏｔｏｎ－Ｔａｉｔｚｕｉａ带至Ｄａｍｅｓｅｌａ带）由４个亚层序和１７－２３个小层序组成,其中正层序和亚层序具有高分辨率区域地层对比意义。每一级层序均表现为向上变浅和变粗进积型序列,底部常以间断－加深面或洪泛面为界。该时期的海平面变化具有高频振荡特点,构成一个三级复合海平面变化旋回。由不同级别层序所反映的海平面变化旋回可以分别与天文周期的奥特周期（２—５Ｍａ）、米兰科维奇长周期（０．１—０．４Ｍａ）和米兰科维奇短周期（０．０２—０．０４Ｍａ）相对比。据层序地层和相序及相模式的研究,识别出６种类型的小层序,陆棚盆地至上缓坡显示出由Ａ—Ｆ类型的规律性变化。