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。     

露头层序地层研究中的几个基本问题

以豫西中－新元古界为例，探讨目前露头层序地层学研究中存在的几个重要的问题。认为地层堆积类型转换面及沉积相序向上突然变浅的间断面是层序界面的间接标志。深切谷并非存在于所有的Ｉ类层序界面，其产生与否主要取决于河流均衡剖面的坡度与暴露和海底地形的坡度差。此外，在露头研究中，副层序应该以沉积相序的演变及海泛面作为划分和鉴别的主要标志。     

层序地层旋回地层与多重地层划分

以现代地层学理论为指导，分析了多重地层划分单位的涵义，属性及划分标准；重点探讨了层序地层，旋回地层与传统地层单位的关系；以京西，冀北古生界为例说明了层序地层，旋回地层及多重地层划分理论的具体应用。     

层序地层旋回地层与多重地层划分———以京西冀北下古生界为例

以现代地层学理论为指导，分析了多重地层划分单位的涵义、属性及划分标准；重点探讨了层序地层、旋回地层与传统地层单位的关系；以京西、冀北古生界为例说明了层序地层、旋回地层及多重地层划分理论的具体应用     

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。     

赣北晚二叠世的层序地层及高频沉积旋回研究

本文依据露头剖面及钻孔资料，在对其沉积物进行详细的微相及沉积环境研究的基础上，将赣北上二叠统划分为４个三级层序，并详细地论述了各三级层序的特征，丰城长兴组的呈家坪初期近源缓坡，早期具深切谷的近源缓坡边缘，中期台盆相间的断裂边缘，长兴期具滩礁内陆地镶边陆架等４个发展阶段，表明这种复杂多变的五级高频沉积旋回形成的根源是地壳运动地地壳运行造成沉积背景的不同，与秦岭一别洋向北储冲消减的慢悉悉相关，根据更小级别的时断加积沉积旋回的研究，它们的时限与地球运行轨道的岁差和短偏心率旋回大体吻合，从而，认为控制间断加积沉积旋回的主导机制是地球轨道周期性变化导致的气候周期性变化。     

地层记录中旋回层序界面的识别方法及原理

应用频谱分析技术对测井物理参数记录的沉积旋回在深度域的变化进行了研究,发现沉积速率变化对沉积旋回波长、旋回谱系的组合样式和连续性具有明显的影响。数字模拟实验研究结果表明,在深度域对测井数据进行递进扫描的频谱分析图中,旋回波长和旋回谱系的终止面和转换面,指示沉积速率突变界面,对应地层间断面或沉积体制转型的位置和深度,这是我们识别旋回层序界面的标志,这一结论在深海钻孔中得到了验证。文中详细地介绍了从测井曲线数据中提取沉积旋回信号的数据处理方法和流程,提出根据原始测井曲线建立的极值曲线,可以检测到最明显的旋回波长为10 m级的频谱信号,这一层级的旋回层序界面,可以作为区域等时对比的基准。文中以川西上三叠统须家河组为例,根据自然伽马测井曲线的频谱分析,讨论了旋回层序界面在解决地震层序界面标定中的实用价值。     

恭城地区法门期地层高频旋回的划分及特征

文章以恭城县西岭乡挖掘沟村晚泥盆世法门期地层为例,应用层序地层学理论,进行高频旋回地层研究,将其详细地划分出五级旋回９４个,四级旋回３６个,初步总结了各种旋回地层的空间叠复关系,强调指出高频旋回地层出现的原因很可能与地球轨道变化周期有关。     

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。     

试论沉积学原理与地层学中应用的几个问题

本文简要地讨论了当前沉积学，层序地层学，旋回地层学以及与传统的岩石地层和生物地层有关的一些基本问题及彼此的关系。强调了沉积学原理在地层层序划分工作中的作用。将层序界面划分为四种类型，提出应以岩相突变面作为层序的界面。     

沉积层序及海平面旋回的分类级别———旋回周期的成因讨论

摘　要　沉积层序可区分为巨层序、大层序、中层序、正层序、亚层序和小层序6 个级别的 单位, 其时间延续大致分别为500 ～ 600 Ma , 60 ～ 120 Ma, 30 ～ 40 Ma , 2 ～ 5 Ma , 0.1 ～ 0.4 Ma 和0.02～ 0.04 Ma 。沉积层序虽不同程度地受区域性构造运动和其他因素的影响, 但 具有明显的全球性和周期性。除大层序可能是由克拉通规模的热旋回引起的海平面相对变化 所造成的外, 其他级别的层序可能主要由全球海平面变化旋回所控制, 并与天文周期有关。 地球做为银河系和太阳系的一个行星, 其地质演化不可避免地受到其他星系及其内部星体运 行规律的影响, 沉积层序可能是地球水圈响应于天体运动周期的沉积记录。     

塔里木盆地石炭系卡拉沙依组旋回地层与层序地层综合研究

塔里木盆地石炭系卡拉沙依组形成于盆地演化相对稳定期的陆表海陆棚环境, 由多层碎屑岩与碳酸盐岩及膏岩相互叠置而成, 是重要的成藏组合之一.根据古生物研究及地层对比, 卡拉沙依组在国际地层表上对应于维宪阶和谢尔普霍夫阶, 时限约为±27 Ma.目前卡拉沙依组层序地层学方面的研究工作尚较薄弱, 由于内部难于识别出明显的古间断面, 有的研究将其划分为3~4个三级层序, 这与其所跨越的地质时限之间存在较大的矛盾.通过频谱分析和小波分析等处理方法对卡拉沙依组的自然伽马、自然电位等测井曲线进行了旋回地层学研究, 同时结合岩心观察及基准面分析, 对塔中及邻近区域的麦6井、中1井、中17井及顺6井的卡拉沙依组地层分别划分出了9~11个层序地层单元, 每个层序的延续时限约为2.40 Ma, 对应于地球轨道3个参数组合形成的天文周期.这在实现精细划分了三级层序的同时, 也在一定程度上反映了此处三级层序成因于天文气候因素的形成机理.      

高分辨率层序地层划分在辫状河沉积相中的应用——以北京延庆硅化木国家地质公园剖面为例

通过对延庆硅化木国家地质公园剖面的观察实测、剖面精细解剖及沉积观察描述,识别出了辫状河道、决口扇、泛滥平原三种辫状河沉积的微相类型,并分析了其沉积特征。利用高分辨率层序地层学的基准面旋回变化原理,在所测剖面中划分出了两个完整的中期旋回和多个构成中期旋回的短期旋回,在研究区建立了高分辨率层序地层格架。总结了辫状河野外露头基准面旋回转换面的两类识别标志:洪泛面及层序界面。洪泛面,包括河间潮湿泛滥平原泥岩发育段(需要具有一定厚度和分布范围),河道之间叠置的决口扇(厚度较大处)及孤立的辫状河道层段。层序界面,包括泛滥平原泥岩段较少或不发育段,冲刷面之上具有相互叠置特征的河道沉积位置及在一定范围内具有可对比性且规模较大河道的位置。在低A/S比值条件下产生的横向上叠加成片、纵向上相互叠置的辫状河道砂体,其连通性相对较好,砂岩的厚度较大,泥质含量少,均质性较强,具有较强的可对比性。而在高A/S比值条件下产生的较少叠置或孤立河道砂岩,厚度较薄,横向上延伸范围有限,泥质含量高,可对比性较差。由此,初步形成了露头辫状河沉积相中高分辨率层序地层划分的方法,为辫状河沉积体系内高精度等时对比格架的建立、储层的识别与预测提供了依据。     

从准层序到米级旋回——层序地层学与旋回地层学相互交融的纽带

层序地层学的基本单位是层序。准层序和准层序组构成了层序的基本结构单元,它们在层序内有规律的空间叠置样式是识别体系域的客观标准。准层序被定义为以海泛面为界的向上变浅序列,但是准层序是一个比较松散的概念,存在问题是对其成因机制研究不足。米级旋回作为旋回地层学的基本单位,定义为数厘米至数米厚的向上变浅的岩相序列,是高频率海平面升降变化的产物,其形成时限为相应的米兰柯维奇天文旋回周期。作为旋回地层学的基本单位,米级旋回以其明确的沉积学涵义和有规律的天文成因机制,是对层序地层学概念体系中的"准层序"的良好补充,对其进行深入研究具有重要的理论意义和应用价值。从准层序到米级旋回这一概念体系的演变,代表了层序地层学与旋回地层学相互交融的纽带。最后介绍旋回地层学的最新进展亚米兰柯维奇旋回,它对精确数字定年具有重大意义。     

湖北省栖霞组沉积环境-沉积旋回及层序地层划分

根据岩石结构、构造及生物碎屑含量等特征,将本区栖霞组分为3类微相:A.生物碎屑灰岩;B.灰泥岩;C.具水平层纹的含炭质泥质细生物屑灰岩(泥灰岩).在剖面上,这3类微相组合成CA、CB或以C微相为主的韵律.不同韵律纵向上有规律的叠置常构成厚约10余米的沉积旋回.根据沉积旋回在垂向上的更替,在本区栖霞组内可识别出4次较大的海平面变化,周期约3My.通过与同期泛大陆北方各大陆上所发育的旋回层的对比,作者认为本区栖霞组内的4次海平面变化属三级海平面变化,对应4个三级层序,为全球冰川性海平面变化的结果,可与同期北美大陆上海平面变化曲线对比.     

环流分解及其在沉积地层旋回分析中的应用

本文应用马尔柯夫链进行地层序列分析。当一个地层序列形成一个具有马尔柯夫性质和极限概率分布的马尔柯夫链时,它的转移概率矩阵可分解为细致平衡部分和环流部分。根据环流矩阵可确定该序列中的主要沉积旋回趋势,为地层序列分析提供重要依据。本文给出了两个研究实例。     

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。     

基于MATLAB的小波变换在沉积旋回研究中的应用

以黑龙江双鸭山盆地828井为例,选择基于MATLAB的wavelet 1-D和continueswavelet 1-D对GR曲线进行变换分析。结果表明,在Daubechies二进制小波系的db5wavelet1-D分析下,828井60m～570m区间共识别出二个二级旋回、四个三级旋回、八个四级旋回,分别对应于第11、第10、第8尺度的小波变换系数。在continues wavelet 1-D分析下,在10层分解后10个尺度下小波变换高频成份小波系数识别出四个三级层序,与wavelet 1-D变换d10所代表的三级沉积旋回一致。该方法将测井信号与深度的关系转换为深度与尺度域的变化关系,建立与之有对应关系的各级层序界面,使地层内部的隐蔽旋回结构得以清晰展示,这对提高旋回层序的划分精度具有重要的意义。     

沉积旋回叠置形式的波形分析及旋回层序划分方法

在陆源碎屑岩地层的沉积记录中,测井曲线上一个砂泥岩旋回可以采用正弦波进行描述,测井曲线幅度的高低反映旋回粒度大小的变化,旋回波长则是度量旋回厚度的标尺。本研究表明,测井曲线变化幅度与其平均值之差计算的累积残差曲线,是识别沉积体系、判别旋回层序界面的一个有效图解方法。根据数值模拟实验,证实对于任意一个级次的旋回复合波系,累积残差曲线的正半波和负半波曲线分别对应低频旋回的向上变细和向上变粗的沉积序列,正半波和负半波曲线的转换点位置对应旋回层序界面的深度。同时,引进测井曲线的频谱分析和滤波方法,可以划分沉积旋回的级别,进而研究沉积旋回变化形式的驱动机制。文中以柴达木盆地东部地区仙3井为例,根据测井数据计算的累积残差曲线,说明了划分低频和高频旋回层序的方法和流程,讨论了旋回幅度、波长变化与沉积环境和沉积速率的关系。     

单岩性米级旋回在旋回地层划分中识别——以北京西山张夏组为例

通过对传统米级旋回成因的讨论,提出了在传统的四种米级旋回之间存在米级旋回的过渡类型,即单岩性米级旋回的观点,并从米级旋回的成因及层序—岩相古地理方面对单岩性米级旋回的形成模式进行了分析,在野外露头对北京西山张夏组碳酸盐岩进行了旋回地层划分,就沉积间断面不易识别的旋回地层进行了讨论,并识别出了单岩性米级旋回。层序—岩相古地理背景下的米级旋回模式,可对米级旋回的平面展布进行预测;单岩性米级旋回的发现,有利于提高三级旋回层序识别及划分的精度。