影响沉积盆地相对海平面变化的多重因素和旋回层序响应

沉积盆地内相对海平面变化及沉积层序形成不仅受全球海平面变化旋回控制，而且沉积盆地所处的构造背景和相关因素，如：沉积物供给、盆底沉降和自然地理条件也对沉积层序及其内部组成——体系域具有极大的影响。对应于海平面变化发育的容纳空间旋回层序，沉积供给也可以形成特征的、可以鉴别的供给旋回层序。具有过渡性界线的三级或高频旋回层序受相对海平面变化和沉积供给双重因素控制。不同构造背景沉积盆地边缘发育不同的盆底沉降速率，相对海平面变化响应于盆缘沉降具有明显的构造－海平面分带，岸线在构造－海平面带中的地理位置决定了层序界面和层序堆叠样式，也同样影响着低位体系域的构成。深水盆地环境古地形特点及沉积物供给制约着深水沉积序列。构造运动显著地影响着沉积层序发育。碳酸盐缓坡和平顶镶边陆架的层序格架及体系域发育受其坡度、盆地深度及下降幅度的因素的作用。台地边缘和大陆边缘盆地浊积岩层序的发育和体系域组成受控于差异的沉积物源（平顶碳酸盐台地、镶边台地和陆源碎屑岩陆架）、古地理及构造活动性     

塔里木盆地柯巴麦地区寒武纪层序模式及意义

以层序地层学理论为指导,据全球海平面变化,结合钻井、野外露头及地震资料,将柯坪-巴楚-麦盖提斜坡地区寒武系碳酸盐岩划分为3个二级层序,24个三级层序。总结每个层序界面及层序内部特征,建立柯巴麦寒武系层序地层格架,揭示层序内体系域构成特征。提出柯巴麦地区寒武系碳酸盐岩发育3种层序模式—低位、海侵与高位模式,分析其控制因素。将寒武系沉积模式归纳为2种：碎屑岩沉积模式和碳酸盐台地-蒸发台地沉积模式,为塔西南地区进一步油气勘探提供新思路。     

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。     

滇东南地区泥盆纪层序地层格架及海平面变化

根据精细岩相分析，在滇东南泥盆纪台地及台地边缘沉积区识别出9个三级层序，而在深水盆地沉积区仅能识别出3个三级层序。结合海平面波动及构造作用分析，认为在台地或台地边缘沉积区，能划分出的层序在盆地中难以一一对应的原因是：掀斜拉伸作用导致下沉一侧的沉降速度总大于海平面的下降及沉积速率，而保持盆地深水沉积体系的沉积特点或海侵沉积特点，或是以饥饿性盆地性质出现，以致形成的沉积层序相对较少。三级及三级以上(高频沉积层序)沉积层序的形成主要受区域构造作用影响，因构造活动强度的差异而难以进行大区域对比，同一层序界面在不同地区表现出不同的性质。     

长江源地区中侏罗世巴通期层序地层

长江源地区在侏罗纪巴通斯发育一套稳定碳酸盐岩夹碎屑岩沉积（布曲组）,其沉积环境经历了开阔海台地、右．台前缓坡、陆棚、近宾、陆棚、台前缓坡至开阔海台地等变化,于布曲组内部识别出三个Ⅱ型层序界面和四个不完整三级层序,在此基础上提出布曲组的顶底界面（岩性界面）可能不是一个等时面,而是穿时的,巴通期的相对海平面经历了下降、慢升快降、慢升慢降及慢降等变化。     

黔南独山地区晚石炭世—早二叠世早期沉积特征及层序地层研究

晚石炭世—早二叠世早期黔南地区发育一套巨厚层碳酸盐岩沉积,具有分布面积广、地层发育完整、剖面连续性好、沉积环境多样、岩性组合丰富等特点,是研究碳酸盐岩沉积特征及层序地层的理想场所。本文以黔南独山地区甲刀寨剖面为基干,以数条相邻剖面为辅助。运用沉积学及露头层序地层学的有关理论和研究方法对黔南地区露头实测资料进行沉积特征分析、层序划分及对比,认为黔南地区晚石炭世—早二叠世早期主要为碳酸盐局限台地、开阔台地、台地边缘-斜坡、台盆相沉积,而独山地区仅发育局限台地、开阔台地相沉积,整体表现为北北东"台"、南南西"盆"的格局。层序充填特征表现为:早期层序充填主要受控于三级海平面变化;晚期构造运动相对加强,构造活动和三级海平面变化共同控制层序格架内的沉积充填,表现在台地内沉积的填平补齐。     

华北石炭-二叠纪层序地层格架及其特征

华北石炭二叠纪沉积建造由两部分组成,下部为碳酸盐岩与硅质碎屑岩构成的含煤建造,上部为硅质碎屑岩红色建造。根据不整合面及其它识别层序界面的标志,该沉积建造可划分为５个沉积层序。ＤＳ_１、ＤＳ_２、ＤＳ_３层序属陆表海型层序,其底界面为Ⅰ_ｅ型层序界面,层序内仅发育海侵体系域和高位体系域;ＤＳ_４层序为过渡型层序,由低位体系域、海侵体系域和高位体系域构成;ＤＳ_５层序为湖泊型层序,包括低水位体系域、水进体系域和高位体系域。盆地充填超层序（ＤＳ_１-ＤＳ_５）的发育受控于全球二级相对海平面变化,而沉积层序的发育则与区域性造山作用引起的三级海平面变化有关。     

塔里木柯坪地区奥陶系层序地层与同位素地球化学响应特征

塔里木盆地柯坪地区奥陶系发育浅水碳酸盐岩台地、深水陆棚-盆地两大类沉积体系和局限台地、开阔台地、陆棚和盆地等4种相类型。通过露头剖面的详细观察,在该区识别出局部暴露不整合和淹没不整合两类层序界面,以此为依据将该区奥陶系划分为9个三级层序。通过对层序格架内碳同位素和元素地球化学组成分析表明,不同层序界面及层序内不同体系域的δ13C和元素地球化学组成有明显的差异,并呈现出有规律性变化,反映出该区奥陶纪发生了多次海平面升降变化。研究表明同位素和地球化学特征可以作为层序地层学研究的辅助标志。     

塔里木盆地奥陶纪碳酸盐岩台地的层序结构演化及其对盆地过程的响应

塔里木盆地奥陶纪的碳酸盐岩台地发育有长达3千余千米的台地边缘带。通过综合大量的地震、钻井及野外剖面的分析,奥陶纪碳酸盐岩系中识别出4个以不整合面为界的复合（二级）层序。它们均显示出从上超的水进沉积到进积或加积的高位域的沉积结构。其内可进一步划分出10个沉积层序或三级层序。它们的组合和分布决定着碳酸盐台地沉积层序结构的基本特征。沉积层序的水进早期或高位域晚期以颗粒灰岩、生物灰岩等沉积相组合为主;而水进期或高位域早期则以泥晶-粉晶灰岩、簿层白云质灰岩等沉积相组合为主。古地貌恢复并结合钻井资料的沉积相分析揭示出,盆地东北部早、中奥陶世的碳酸盐岩台地边缘的分布受到满加尔深水凹陷的边缘斜坡带古构造地貌的控制,形成一向西凸的弧形碳酸盐岩台地边缘带,沿台地边缘发育有礁-滩沉积复合体。中奥陶世的构造古地理变革使盆内的碳酸盐岩台地分异成塔中、塔北、塘南等多个孤立台地,并由深水、半深水的凹陷所分隔。台地边缘的发育和分布常受古隆起边缘的控制。沿台地边缘的礁、滩相带为重要的有利储集层发育带。中奥陶统中央隆起带缺失中奥陶世早期和晚奥陶世早期沉积,并形成了大范围分布的喀斯特岩溶不整合面。喀斯特岩溶体系以发育垂向的、由断裂控制的串珠状洞穴和多层状分布的岩溶洞穴为特征。
     跨盆地不同构造带的井-震结合解释剖面的追踪对比表明,盆内与二级、三级层序对应的海进-海退旋回是同时变化的,并与Haq的海平面变化曲线可对比。这反映出盆地范围的或全球海平面变化对沉积旋回结构的发育具有控制作用。盆地西缘露头剖面和盆内钻井岩心的碳、氧同位素分析也为海平面变化的旋回结构分析提供了制约。主要海平面下降期的氧同位素δ18O都发生了明显的正偏。盆内晚奥陶世的海平面总体是呈上升趋势的,晚奥陶世中期海平面的上升导致了盆内碳酸盐岩台地的总体淹没。     

碳酸盐岩旋回沉积的形成机制

为了更好地理解碳酸盐岩旋回沉积的形成机制,计算机模拟可谓是一种既直观又定量的好方法。我们重点选择了与沉积相有关的五个重要参数：（１）与水深相关的沉积速率;（２）时滞（Ｌａｇｔｉｍｅ）;（３）盆地线性沉降速率;（４）潮差;（５）海平面振荡幅度与周期等。由于碳酸盐岩沉积物对海平面变化非常敏感,因此研究中特别注意了海平面振荡幅度与周期的变化对碳酸盐岩旋回沉积的控制和影响。一个几米厚的潮坪旋回层序通常是由海平面的低幅振荡形成的,振荡幅度也就是几米,时滞亦较短。当海平面振荡幅度较大时,在海平面下降期间,滨线向海迁移的速率会超过潮坪的侧向加积速率,因此在内陆棚上缺乏潮坪沉积物。海平面振荡幅度的增加也能造成海平面下降快于潮坪的沉降,滨线向海迁移速率比潮坪进积的速率要快得多,从而在旋回层序内发育较厚的渗流带以及不整合界面。某些高幅振荡（１００ｍ或更大）还可造成碳酸盐岩台地的早期淹没以及沉积旋回内部的深水相与浅水相并置     

环渤海地区及华北平原第四纪古环境变迁机制

在青藏高原隆升背景下,环渤海地区与华北平原成为中国东部汇流盆地和堆积平原.第四纪时期阶段性河流进积,造成研究区出现构造气候旋回性的环境变迁.晚更新世以来沿海平原进入一个快速沉降阶段,在全球性冰川海平面变化叠加背景下,研究区水热对流状况以及相应的环境变迁更加剧烈和丰富.在晚全新世河流造陆过程中,河流的沉积速率超过了海平面的上升速率,陆地才得以形成.在现代海岸带依然持续构造沉降、河流输沙减少、相对海平面上升的背景下,认识不同时间尺度环境变迁机制是极其必要的.     

基于高精度碳酸盐岩微相的海平面变化曲线分析

精确的海平面变化曲线分析一直是地质学研究的难题和前沿科学问题,原因在于:1）深时沉积记录是全球海平面变化和区域构造沉降的综合响应,如何从沉积记录中剔除区域构造运动对海平面变化的影响尚缺乏手段;2）根据深时沉积记录确定古水深还具有挑战性。晚奥陶世塔里木盆地柯坪地区经历了从盆地—盆缘—陆棚的环境演变,这是对海平面变化最为敏感的环境地带,是开展沉积微相研究的理想地区。对大湾沟剖面上奥陶统进行密集取样分析,基于岩相沉积学、古生物学等手段,划分了广海陆棚及盆地边缘两大相带。详细划分为七个微相:MF1砖/紫红色微生物泥晶灰岩、MF2灰色微生物泥晶灰岩、MF3灰绿色钙质泥岩、MF4灰色生物碎屑—岩屑微角砾岩、MF5灰色含微生物碎屑粉屑灰岩、MF6灰色生物碎屑泥微晶灰岩及MF7深灰色钙质泥岩;重建了上奥陶统坎岭组—印干组海平面变化曲线,提供一套在深时沉积记录敏感带基于高精度微相全球海平面曲线的分析方法。将研究区海平面变化与全球各地区海平面变化曲线进行对比,发现研究区与北美海平面频繁波动极其相似。前人古板块重建恢复结果显示这一时期加里东构造运动已具备全球响应特征,而相似的海平面变化则是由不同区域造山碰撞所导致。     

华南晚三叠世前陆盆地的成因地层格架及演化历史

在详细研究盆地中各类沉积体系的沉积构成和演化过程的基础上,通过成因地层对比,建立了残留海湾—前陆盆地的成因地层格架。根据沉积体系的时空组合及其与相关等时性地层面的配置关系,划分出了3个构造沉积幕,每个构造沉积幕都是盆地基底荷载挠曲变形至弹性回跳过程的沉积响应。海平面升降变化和盆内软沉积物压实沉降虽然不能触发和主控盆地基底的构造挠曲旋回,但对各构造沉积幕的地层构型和持续时间有重要影响。盆地基底荷载挠曲变形与海平面升降或压实沉降过程以不同方式叠加,产生各种类型的构造沉积幕,与前陆盆地共生的还有后陆盆地和残留的弧后盆地。     

Geodetic observation crucial to sea level monitoring

The relative rate of rise of the sea levels measured by a tide gauge is made of a sea and a land component. The first is usually restricted to the global short-term effect of melting icecaps and expansion of water mass due to global temperature change. The second is often limited to the regional long-term effects of glacial isostatic adjustment (GIA). Sometimes, the regional subsidence, due to compaction and ground water withdrawal, is considered. Here we show as this assumption of regional subsidence fails to represent the relative sea level patterns of Sandy Hook, NJ, and The Battery, NY, as well as of Venezia Punta Della Salute, Venezia II, Trieste and Trieste II. The subsidence of the tide gauge instrument may only be addressed by the precise monitoring of the tide gauge vs. a Global Navigation Satellite System (GNSS) antenna, even if the GNSS tracking is only recent and not yet very accurate. The relative sea level records are much more complicated than what is thought.     

四川盆地构造沉降特征及成因机制分析

盆地的沉降过程能够反映盆地的演化历史及成盆机制。为深入分析四川盆地构造沉降特征,本文基于最新钻井资料和地震数据,通过回剥反演方法,进行去压实、沉积负载、古水深和海平面变化校正,重建了四川盆地不同构造单元的构造沉降史。同时根据瞬时均匀伸展模型和裂后热坳陷模型进行正演模拟,对盆地成因进行分析。构造沉降史的恢复揭示了四川盆地具有典型的克拉通盆地沉降特征。四川盆地的形成演化可划分为震旦纪—早古生代、石炭纪—三叠纪、侏罗纪—白垩纪3个构造沉降旋回,盆地经历了晚震旦世—早寒武世、早志留世、晚二叠世—早三叠世以及中晚侏罗世4幕快速沉降,第一幕和第三幕快速沉降期为岩石圈伸展减薄引起,另外两幕为前陆盆地发育过程中所引起的快速沉降。构造沉降正演结果表明四川盆地在寒武纪—奥陶纪和晚二叠世—三叠纪经历了两期“快速沉降—缓慢沉降”过程,快速沉降受控于岩石圈的伸展作用,缓慢沉降为岩石圈热冷却作用所主导。盆地在热冷却沉降阶段后进入前陆挠曲沉降,出现不同规模的剩余沉降。

     

Land subsidence due to groundwater withdrawal: potential damage of subsidence and sea level rise in southern New Jersey, USA

 Land subsidence due to groundwater withdrawal combined with a global sea level rise creates a serious environmental problem in the coastal region. Groundwater withdrawal results in fluid pressure change in the layers. The pressure change in the layers induces both elastic and inelastic land compaction. The elastic compaction can be recovered if the water level rises again and inelastic compaction becomes permanent. Groundwater response to barometric pressure change is used to estimate the elastic compaction in this study. The storativity, specific storage and other layer and hydrological information are used to estimate the inelastic compaction of the layers due to fluid withdrawal. The discussed methods are applied to estimate and predict the subsidence potentials resulting from overdrafting of the groundwater in the southern New Jersey. The estimated subsidence is about 2–3 cm near the location of monitoring wells in Atlantic, Camden, Cumberland and Cape May Counties over the past 20 years. If the current trend of water-level drop continues, the average subsidence in southern New Jersey in the vicinity of some monitoring wells will be about 3 cm in the next 20 years. The rise of global sea level is about 2 mm/year on average. Because of the very gentle slope in southern NJ, the combination of subsidence and sea level rise will translate into a potentially substantial amount of land loss in the coastal region in each 20 year period. This combination will also accelerate the coastal flooding frequency and the erosion rate of the New Jersey coastal plain, and pose a serious threat to the coastal economy. Received: 15 December 1997 · Accepted: 30 June 1998     

Clay mineralogy as a tool for integrated sequence stratigraphic and palaeogeographic reconstructions: Late Oligocene–Early Aquitanian western internal South Iberian Margin,Spain

The different hydrodynamic behaviour of detrital clay minerals in the marine depositional environment allows assessment of relative sea‐level variations in the sedimentary record. Comparison of smectite and kaolinite:illite (S+K:I) changes with the global sea‐level curves and with the third‐order cycles of the eustatic curve for European basins allows assessment of the influence of global eustasy and local tectonics on sequence stratigraphy. In the South Iberian Margin, sedimentation took place both on open‐marine platforms and in deeper water areas. On this margin during the Late Oligocene to Early Aquitanian, the variations in sedimentation were caused not only by global eustasy but also by compressive tectonics. Correlations were made between the S+K:I cycles and the third‐order cycles for European basins, enabling the definition of four third‐order sedimentary sequences (here called C1, C2, C3, and A1) and two lower‐order sequences within C3 and A1 (here called C3a, C3b, A1a, and A1b) related to tectonic movements. High S+K:I values were observed during episodes of maximum flooding in each sequence and lower‐order sequence and in each succession, enabling changes in palaeocoastal morphology to be considered. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

塔里木盆地北部寒武纪海平面变化研究

在以往的沉积学研究中，常常用剖面中的相对水深变化来讨论海平面的变化规律。本文通过对塔里木盆地北部寒武纪上超点变化曲线与肖尔布拉克地区寒武系露头剖面中相对水深变化曲线的对比研究发现，上超点变化曲线与相对水深变化曲线具有明显的差异，前者在寒武纪呈持续上升趋势，而后者除早期有一快速上升外，总体呈持续下降趋势，这说明相对水深变化虽与海平面变化存在着本质的联系，但单凭露头剖面中相对水深变化的研究是难以对海平面变化作出正确估价的，还必须综合考虑基底沉降、沉积物供给等多种因素的影响。计算机模拟结果也证实了，在碳酸盐台地的浅水处，当基底沉降速率较低时，无论是海平面上升还是下降时期，相对水深均呈现持续下降趋势。为了能从露头剖面的地层层序中来了解海平面的变化规律，本文应用作者改进后的Ｆｉｓｃｈｅｒ图解和数学方法对肖尔布拉克寒武系剖面进行了海平面变化的重建，结果发现，它们与上超点变化曲线的变化趋势完全一致。这充分说明了海平面变化对沉积层序的控制作用，同时也告诉我们，不能简单地利用露头剖面中的相对水深变化来研究地质历史时期的海平面变化规律。只有在排除了不同沉积背景上基底沉降速率和沉积物供给速率对沉积层序的控制效应后，才能从露头剖面?     

陆相断陷盆地层序形成动力学及层序地层模式

文中认为 :陆相断陷盆地层序形成的动力学机制源于全球构造事件导致的区域构造应力场、地幔隆升产生的岩石圈拉张伸展而导致的不同级别的幕式构造运动以及由构造、冰川消融作用和地球旋转而产生的气候旋回。基准面的变化是构造、气候的函数 ,对于地史时期的滨海盆地 ,基准面就是相对海平面。不同级别的基准面变化旋回形成不同级别的层序 ,表现为盆地的裂陷旋回期相当于海平面变化旋回的超周期组 ,形成构造层序 ;裂陷幕和气候的二级旋回相当于海平面旋回的超周期 ,形成层序组 ;幕式断陷作用和气候的三级旋回形成层序。断陷盆地一个典型层序形成的模式是 :由于湖水体积的有限性 ,一次断陷和掀斜运动就能产生构造坡折并使湖水体积再分配 ,湖水向主断层和构造坡折之间可容空间增大的区域流动 ,造成基准面下降 ,产生陆上暴露、下切水道、水下冲积扇、废弃型三角洲及扇三角洲构成低位域 (LST)。构造宁静期 ,在气候等因素的作用下 ,湖水将趋于恢复断陷前的位置 ,使基准面 (湖平面 )升高 ,形成湖浸和河流退积作用形成的破坏型三角洲 ,深湖、浊积扇及浅湖构成湖扩张体系域 (EST)。当湖平面达到最高并趋于稳定 ,由于断陷使流域地形变陡 ,大量碎屑物入湖形成以三角洲前积体为主的高位体系域 (HST)。叠加在三级基准?     

二维沉积层序计算机模拟研究

本项研究建立了综合性的二维沉积层序模拟系统SSMS。该模拟系统由盆地的沉降过程模拟与盆地充填过程模拟两个子系统构成。盆地的沉降模拟结合了反演的沉降回剥和盆地形成的正演模型;盆地充填过程模拟综合考虑了盆地沉降、重力均衡作用、海（湖）平面升降、沉积物供给、侵蚀作用、沉积物分布和压实等因素。结合实例分析表明,该模拟系统可用于定量分析盆地构造、海（湖）平面、沉积物供给等变化对沉积层序的形成过程、几何形态及其沉积体系分布的控制作用,检验地质模型和进行预测。