露头层序地层学研究的几个基本理论问题

中　国　科　学　(D　辑)

第29卷　第1期SCIE NCE I N CHI NA(Series D)　1999年2月露头层序地层学研究的几个基本理论问题3

王训练

(中国地质大学地质矿产系,北京100083)

摘要 讨论了露头层序地层学研究的几个基本理论问题,认为详细的沉积相分析

和副层序叠置样式的研究、生物地层研究、不同地区和不同沉积相区的对比研究是正

确划分层序的必要基础;初始海泛面是露头层序地层学研究中理想的层序界线,不

仅在野外露头上最容易识别,还使层序及层序界面的年代可以用生物地层精确标

定;把空间分布范围,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.三级层序至少应可以在同一大陆边缘的不同相区辨认,有些甚至可

以进行全球对比;应用层序地层优化年代地层单元界线,在地球演化自然节律基础

上建立新一代地质年表,应使用初始海泛面作为界线的主要辅助标志.

关键词 理论地层学　层序地层　层序界面　地层界线优化

经典层序地层学是在地震地层学的基础上发展起来的,主要理论和概念体系是以晚第三纪以来被动大陆边缘沉积研究为基础建立的.露头层序地层学与经典层序地层学的研究方法和研究范围明显不同.经典层序地层学主要通过地震剖面来识别层序的几个关键界面,所研究的晚第三纪以来被动大陆边缘盆地的沉积保存完整,侧向变化相对简单,变动少.露头层序地层学运用综合地层学方法,主要通过沉积相研究识别层序的关键界面.与经典层序地层学相比,露头层序地层学的研究范围已经大大扩展,从新生代扩展到元古代地层,从被动大陆边缘扩展到各种大地构造环境,从海相发展到陆相地层.由于研究时代的久远和沉积背景的复杂多样,盆地的原形已遭破坏,地层保存不完整,多有不同程度的变形,侧向变化复杂.研究对象和研究手段的不同,经典层序地层学建立的一整套层序地层理论和概念体系应用于露头层序地层时遇到一些困难,有些问题是普遍存在的.

1　正确建立层序的必要基础

目前露头层序地层学还没有完全统一的研究方法,建立层序所依据的研究基础差别较大,建立层序的标准常因人而异.这些引起了层序划分的分歧和层序对比的困难.层序是在一个海平面升降周期中形成的.海平面周期性变化的物质记录表现在各个方面.地层中的物理、化学和生物特征都可以用于划分对比层序.露头层序地层学的研究方法各式各样,但至少下列几个方面的研究是正确建立层序的必要基础.

1998208213收稿,1998210222收修改稿

3国家“九五”攀登计划专项“SSER”和原地质矿产部重大项目“Pangea”联合资助

111　详细的沉积相分析和副层序叠置样式的研究

层序的正确建立依赖于相对海平面变化的恢复和几个关键界面,包括作为经典层序界面的不整合和与不整合相当的整合面,初始海泛面和最大海泛面的正确识别.露头层序地层学研究的实质是露头沉积相的研究.相对海平面变化曲线的建立、副层序和关键界面的识别都是通过沉积相研究完成的.对于一套由粗向细的沉积序列,在无障壁海岸环境下代表海水逐渐加深,在潮坪环境下则代表了海水逐渐变浅,反映了海水截然相反的变化趋势.因此,深入细致的沉积相研究是露头层序地层学的基石.

不同的体系域中副层序的叠置样式不同,几个关键界面上下副层序的叠置样式的变化有一定的规律.因此,详细的剖面研究以确定副层序的叠置样式及其变化对于鉴别体系域和关键界面,进而建立层序具有决定性意义.

112　翔实的生物地层研究

层序地层学是研究等时地层格架内岩层间的相互关系.经典层序地层学中,区域地震剖面可以反映地层在三维空间内的展布和变化情况,直接提供地层的等时格架.在露头层序地层研究中,生物地层是建立地层等时格架唯一可靠的基础.层序的级别、界面的时代、每个层序的时限,以及不同地区、不同露头上层序的划分和对比,都离不开高精度的生物地层研究(前寒武纪层序地层研究例外).层序地层研究成果的可靠程度和精度,在很大程度上取决于生物地层学的研究精度.只有在生物地层建立的可靠等时格架内,层序及其反映的海平面变化才可能进行有意义的对比.

113　不同地区、不同沉积相区的对比研究

层序地层的主要特点之一是更加强调地层三维特征的研究.沉积层序是一个三维空间展布的地层体.经典层序地层学中,区域地震剖面可以反映地层在三维空间内的展布和变化特征.与地震剖面相比,任何露头剖面上的研究都是点上工作.一个露头剖面,甚至一个沉积相区数个露头剖面的层序地层学研究,都难以反映层序的空间展布特征,难以正确确定层序界面以及层序内地层与界面的关系.浅海台地中形成的沉积层序常常表现为含较多不连续面的复合层序.这些不连续面的层序地层学意义一般不易确定.在形成于深水环境下的连续沉积中,层序的界面是与浅水相区不整合相当的整合面,但鉴别与不整合面相当的整合面缺乏公认标准.一般情况下,仅仅根据一个剖面的研究只能识别没有任何级别意义的沉积旋回.另外,在有些环境下,沉积物的特征受海平面变化的控制不明显.如礁相环境中,礁体的生长速度和海平面的上升速度一致,使礁体顶部的海水相对深度保持不变.根据这种相区单剖面的研究很难正确区分层序.露头层序地层学研究中,不同地区、不同沉积相区的对比研究是揭示层序空间变化特征的唯一方法,也是正确建立不同级别层序的重要基础.

在大陆斜坡的滨线坡折附近或台盆相区,单一剖面研究有时能正确反映三级层序的特征.这些地带海水深度适中.与深水盆地相比,它们对比较明显的海平面变化能有明显的反映,和陆棚浅海环境相比,这一地区对小的海平面波动反映不敏感,小的海平面波动不会在沉积物中造成间断.所以大陆斜坡的滨线坡折附近或台盆相区是开展露头层序地层研究的最好地区.

露头层序地层学是一项综合性研究,其中详细的沉积相分析和副层序叠置样式的研究,翔实的生物地层研究,不同地区、不同沉积相区的对比研究是正确划分对比层序的基础.

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