陆 相 层序地层
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海平面升降曲线对湖泊层序无指导意义,湖平面变化不具全球可对比性, 变化相当频繁,与海平面周期完全不同,控制地层结构的主要因素是构造、 气候、沉积物供给等。
早期的经典的层序地层学是以全球海平面变化曲线为第一主控因素 建立的,将构造沉降视为常量,基本没有考虑沉积速率和气候变化。 ——只是对被动大陆边缘的简化模式。
第四章 陆相层序地层学
第一节 陆相湖盆地质特征
层序地层学的基本思路可以应用于陆相地层,因为湖盆与海盆沉积 具有一定程度的相似性。
但陆相湖盆 (海陆对比): 受构造和气候的影响大, ……….. 盆地类型和结构复杂,…….. 湖盆水域浅小,….. 近物源,…... 湖平面升降频繁 相变快、 缺少明显的沉积坡折。
陆相盆地中,应该寻找控制和影响层序及体系域发育的最主要因素。 建立陆相盆地特有的层序模式。
层序地层应用于陆相盆地,必须掌握
层序地层学的本质特征(刘震,2000):
(1)地层边界的等时性 不整合的层序边界、体系域边界、准层序边界均具有等时意义。
(2)地层单元具旋回性特征
即重复性。如果控制因素呈旋回性,则层序框架亦具有旋回性。 这种旋回性是地层对比和岩性预测的依据。(陆相的构造旋回、气候旋回)
(二)陆相盆地气候特征
1.中国陆相盆地中新生代气候特征 晚三叠潮湿气候; 早中侏罗世,南方川滇地区干旱—半干旱,华北、西北潮湿; 晚侏罗世,到早白垩世,干旱北扩,东北及内蒙东部潮湿; 晚白垩世, 干旱; 早第三纪,中国东南、中南、西北干旱—半干旱,两广、华北、东北潮湿; 晚第三纪,干旱北移,南部为海洋潮湿气候。
一个阶段的盆地构造沉降包括:早期快速沉降、后期减慢、晚期 停止或抬升。基底沉降速率的变化形成了陆相层序的不同体系域。 同时,应注意气候的影响。
假定沉积物的供给速率保持不变,碎基底沉降速率的变化,依次形成 低位体系域、湖侵体系域、高位体系域,以及层序界面。
一级构造运动控制了盆地的形成、消亡,和构造层序的形成。 二级构造运动控制了盆地层序的形成。 三级、四级构造运动影响了准层序组和准层序的形成。
中国东部拉张性盆地——松辽、渤海湾、珠江口, 基底正断裂发育,断陷—拗陷。 单断、双断、拗陷盆地。
3.陆相湖盆的构造 演化特征
中国中新生带陆相 盆地构造演化史可分为 早期断陷阶段、中期 拗陷阶段、晚期萎缩 消亡阶段。
4.盆地构造演化对层序发育的控制作用
盆地构造演化常常是陆相层序的最主要的因素。 陆相盆地的形成和演化是间歇性的、幕式的,盆地范围的阶段性 构造作用控制部分陆相盆地的层序地层模式。
——层序——体系域——建造块。 解习农(1996)认为层序受控于构造事件。断陷盆地划分四种
层序样式:拉张型、挤压型、走滑—伸展型、热沉降型,分别由 不同的体系域构成。
单断盆地中,如果 湖水总体积不变,发生 掀斜时:
(1)缓坡湖退; (2)陡坡湖进(S);? (3)湖心水体变深; (4)湖面变窄; (5)可容空间变大。
(2)地层成因分析特征
与其它地层学相比,层序地层学尤其注意层序及体系域、准层序 等地层单元的成因解释。如:四大控制因素、准层序组的类型、海泛面 等。
与海相地层类似,陆相沉积盆地应该以控制地层沉积的主控因素为 线索,建立层序地层模式。
(1)认为构造旋回是形成层序的基本原因。 李思田(1992)对鄂尔多斯盆地提出:盆地充填序列——构造层序
2.气候对陆相盆地层序的控制作用
影响陆相层序的重要因素。 (1)影响降雨量、风化强度、河流 类型、碎屑物质的搬运和沉积。 温暖潮湿有利于层序的发育。 (2)影响湖平面的升降变化, 这种变化控制了地层的叠置样式 和沉积相的分布
全球气候变化具有周期性、旋回性,天文地质周期可划分6个级次。
与气候相关的三级、四级、五级周期控制了层序的形成和发育。如: 干旱的沙四段与潮湿的沙三段之间为百万年级,米氏四级周期为几十万年. ……….,不同级次的气候变化产生不同的层序。
(二)湖平面升降变化曲线特征
中新生代湖平面相对变化具有明显的旋回性和周期性。 湖岸上超点的迁移是湖平面绝对升降、基底沉降、沉积物供给综合 影响的产物。 实践表明;湖平面升降变化周期与沉积物的垂向旋回、古水深旋回 具有良好的对应关系。
旋回周期为1.3 ~ 6.2 Ma,湖平面升降曲线明显不对称;湖平面上升最明显时期, 也是边界断裂活动最强烈的时候;湖岸上超的湖岸进侵量在水体相对较浅、沉积范围大 的断拗阶段最大。
(刘震,1997)
(2)认为构造与气候都是主控因素,沉积物、湖平面为影响因素。 纪友亮(1996)将层序划分为构造层序、气候层序。
敞流湖盆,气候的变化不会影响湖平面的波动,只控制沉积物供应量; 闭流湖盆,气候的变化可引起湖平面的变化,并导致沉积物分布范围 的变化,(张世奇,1998)
一、湖盆的构造作用和气候变化
拉张 地幔上拱 ? 上拱 拉张 ?
陆相断陷盆地的拉张 具有阶段性、旋回性特点。 不连续的幕式沉降。
2.陆相湖盆的结构特征
中新生带盆地类型:
中国西部挤压性沉积盆地——塔里木、准噶尔、柴达木, 受印度、西伯利亚板块的挤压,山前拗陷,但无明显岩浆活动;
中国中部过渡性盆地——四川、鄂尔多斯盆地, 稳定的基底,盆地西部发育逆冲断裂。
三、湖盆的沉积旋回特征
中新生代陆相湖盆沉积具明显的旋回性,受控于盆地构造活动的多期性、 阶段性、海平面相对变化、和沉积物供给的周期性。
二、湖平面升降变化
(一).湖平面升降变化的确定
最可靠标志是湖岸的上超和顶超: 湖平面相对上升——湖岸上超的向陆迁移; 湖平面相对静止——湖岸沉积物的顶超; 湖平面相对下降——湖岸上超向湖盆中央迁移;
湖盆缓坡的高分辨率地震剖面是确定湖岸上超、顶超的最好资料。 实际应用时要注意对差异沉降、成岩作用等造成的厚度变化进行校正。
(一)湖盆的构造作用及其对层序的控制
1.陆相湖盆的成因机制
许多种……….. 主要的有两种:
(1)岩石圈弹性变形,按地形法则堆积,凭借弹性承受沉积负载, 沉积物厚度可达初始地形异常的 2~3倍,分布于大陆边缘。
(2)热沉降。 地幔物质上涌,拉张 沉积负载大,断面摩擦系数小,拉张幅度大Байду номын сангаас则沉降明显。
断陷——拗陷