沉积相作业

层序地层学基本原理读书报告

——层序模式

层序地层学是研究旋回式、成因上有联系的、以侵蚀面或者与其可以对比的整合面为界的年代地层格架，以及沉积层序内部地层、岩相分布模式的地层学分支学科。它是现代沉积地质学中最具有革命性的范例之一，层序地层学在过去的这些年中已经发展成为与许多学科相结合，应用范围也变得比以前更为广泛。改变了人们对于地层单元、相域、沉积单元在沉积盆地内时间和空间上的相互关系的理解（图1）。

图1 学科交叉的层序地层学——主要控制因素、综合资料、学科范围和应用

层序地层学在地层界面的解释中大部分标志都具有其成因特性，层序地层学的地层学部分包括了施加格架上的对比能力，通常大于单一的沉积体系尺度，尽管沉积相的侧向变化出现在任何的沉积盆地中。处理与沉积学和地层学密切相关之外，层序地层学也开创了沉积相预测能力新领域，与工业定向有关。出地层本身的相分析外，层序地层学也重点强调了分隔沉积趋势表征的地层间的接触关系。这种接触关系对于区域对比及在特定沉积体系内了解其相关性十分重要。

层序是层序地层学的基本地质单元，它与整个基准面变化或海岸线移动旋回所形成的沉积产物是否一致取决于所应用的层序模式（图2）。层序不涉及时空上的尺度含义。层序为不整合划分相对整一的、连续的、成因上有联系的地层边界。不整合也能解释岩石记录中相对应整合的位置，因此，不整合代表了层序定义的基本组成。为了区分不整合边界层序和以不整合或与之可对比的整合为边界的地层单元，后者被定义为沉积层序。图3举例说明了相对应整合的六种不同层序地层模式的位置（形成时间）。除Gallway外，这六个中有五个就是用陆上不整合作为层序边界的不整合部分。因此，这些模式的差异在沉积盆地的海相部分更趋于明显，这些发生在整合的一套地质层中层序边界的识别过程中，其他层序边界状况在图4中也有说明。

图2 基准面与海侵—海退曲线定义的层序、体系域和地层界面SU—路上不整合面；c.c.——相对应整合面；BSFR—强制海退底界；MRS—最大海退面；MFS—最大洪泛面；R—海侵浪蚀面；IV—下切谷；（A）—可容纳的空间（基准面上升）；NR—正常海退；FR—强制海退；LST—低位体系域；TSt—海侵体系域；HST—高位体系域；

FSST—下降期体系域；DS—沉积层序；GS—成因地层层序；TR—海侵—海退层序

图3 不同层序地层模式中的相对应整合

相对应整合的形成时间可能与沉积速率无关（模式A、B、C、D），或与沉积速率有关（模式C、E）。除了模式C外，其他的模式都以陆上不整合作为层序边界的不整合部分。上图的每一个相对应整合都负荷地层界面的特定类型：强制海退底面（A F），相对应整合面（B D），最大洪泛面（C）及最大海退面（E）。

图4 根据不同的层序地层模式适合作为层序边界的地层界面次地震测线显示墨西哥海湾更新世到全新世的地层序列，SU—陆上不整合，CC—相对应整合，BSFR—强制海退底面；MRS—最大海退面；MFS—最大洪泛面。用红色表示与基准面曲线相关的面。黄色表示与海侵—海退曲线相关的面。

“层序”概念可以应用于沉积盆地的任何部分，而今知道，以不整合为边界的层序也许能在完全非海相的环境中找到，其形成于海洋基准面变化和滨线迁移无关，成因上完全受构造（或）气候条件控制。因此对于不同的实例要运用不同的适合的层序模式。

一、地层层序类型

1.沉积层序

沉积层序使用陆上不整合及其海相对应整合作为一个复合层序边界。Vail等提出将沉积层序限定为有0.3~0.5Ma的所为“三级”海面升降旋回构成的韵律层（旋回层）。沉积层序的形成可以反映不同的时空规模，不同规模的层序具有相似的特征，需做相似的分析来识别边界面和内的体系域等。因此人们提及“沉积层序”一次不涉及规模，关于其在绝对火或相对意义上的规模用一级、二级词来修饰。

2.成因层序地层

它用最大洪泛面作为沉积盆地海相和大陆部分的层序边界。它与沉积层序2应用相同的体系域名称，细分为高位（晚期上升）、低位（下降和早期上升）和海侵体系域。

3.海侵—海退（T—R）层序

它以复合面为界，包括向盆地边缘的陆上不整合和海洋部分向海方向的最大海退面。该模式提供了一种把地层组合成层序的选择方法，目的是为了避免沉积层序和成因层序的一些缺陷。但是T—R层序模式仅适用于沉积物（如堆积在陆上不整合面之上的低位顶积层）原始（前期海侵）厚度局限于米级范围（或者通常来说，低于与后期海侵有关的冲刷量的厚度）的沿海到河流低位正常海退地区如图5。

图5 海侵—海退（T—R层序模式概念和使用的局限性）

低位正常海退沉积物保存地区，最大海退面的海相部分不与陆上不整合向盆终端相连。这一倾斜方向横剖面图示了河流到浅水环境强制海退、正常海退和海侵沉积体系的最普遍模式。

伽马曲线（GR）显示层序地层格架中浅水序列的整个梯度趋势。

4.准层序

它是一个亿“洪泛面为界、由成因上有联系的层或层组构成的相对整合序列”。一般在海岸到浅海环境中，准层序是粒度向上变粗的进积体如图6。

图6 准层序露头堆积实例

准层序是以洪泛面为边界的向上变粗的进积序列，准层序边界（即洪泛面）标志水体急剧加

深事件（箭头）

准层序概念主要问题取决于他的分界面，即洪泛面。另一个争论的主题取决于“层序”和“准层序”之间的关系。准层序能否与沉积趋势变化的整个旋回一致，取决于洪泛面在每个专题研究的地层接触样式。在洪泛面是最大海退或最大洪泛面地区，准层序的确与沉积趋势变化的整个旋回一致。在洪泛面是海侵侵蚀面或相变接触面地区，准层序可能是不完整的层序或地层单元，持续时间比单一的地层周期要长。

二、河流体系层序

由于现今能观察到各种构造背景和气候条件下的河流沉积，所以河流沉积是较容易理解的一种沉积体系。河流体系还受到很多沉积作用以外的因素影响，如图7；

图7 河流沉积的异源影响河流加积或侵蚀作用可能受到下游因素的影响（毗邻滨线：主要是海平面变化和盆地沉降）及上游因素的影响（毗邻物源区：尤其是气候因素，盆地沉降和物源区隆起）。注意，气候也可能通过改变浅海环境波浪和水流的能量从而改变正常和风暴期基准面的位置成为一种下游因素；也可能成为上游控制因素。

Mail总结出河流地层层序的序列原理，如图8：