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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（AF），相对应整合面（BD），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：

图8河流层序地层学的首要原则

地层层序模式分为两种不同的观点：

一个强调在河流沉积物堆积期间是否存在海洋作用的影响，另一个强调沉积期间河流有效的可容空间。

Shanley和McCabe说明了基准面下切谷的作用、低位期河道的混合加积作用、潮汐影响的海侵体系和以横向混合曲流带结束的高位体系如图9。

图9河流沉积层序的地层结构

注意，上部层序边界常常削截高位沉积物，因此，层序的上部混合河道充填只有低的保存潜能。

根据先前河谷下切的程度，层序边界古土壤在低位正常海退期间可能继续形成。

当充足的可容空间容许洪泛平原生成与深切谷之外时，层序边界古土壤才停止生成。

河道充填长宽比率变化显示从辫状河到曲流河河道受限程度向上游增加，与逐渐降低的地形坡度和河流能量平行。

上游主控河流体系域距物源区较近，因此更容易受物源区构造作用的影响，另外受到对沉积物供应和能量的影响及盆地沉降造成的河流有效可容空间总量的影响。

与基准面变化无关的河流沉积旋回，可能受稳定构造区气候旋回的影响或受长期稳定气候条件下构造旋回的影响。

1.气候旋回：

反映气候变化的河流层序主要受轨道强制控制，即受104~105年周期冰川消长的米兰科维奇旋回控制。

气候变化对河流的流量有直接影响，因而改变河流搬运能力和沉积物载荷之间的平衡。

2.构造旋回在长期稳定的气候条件下，高频叠置的构造沉降和上升旋回也会导致河流沉积旋回性的发育。

这种不整合为界的河流层序模式，其形成不受海洋的影响，需要适应单一的构造条件，因为构造沉降、上升的机制和方式在不同类型沉积盆地的变化相当大。

不考虑河流沉积物堆积期间是否存在海洋影响，同沉积沉降模式对河流序列中不整合机构体系和沉积成分具有深远的影响。

河流的可变性在河流序列地层特征上有重要的标志。

在缓慢和快速沉降盆地或其他地区可观测的河流结构体系的区别，导致了低、高可容空间环境之间的差异等。

如果明确河流沉积和滨线迁移的相互关系，低和高可容空间环境可能主导正常低位、海侵、高位体系域或构造、气候条件控制的河流层序的低和高可容空间体系域。

三、海岸到浅水碎屑层序体系

海岸环境包括河口湾环境以及河口湾之间开阔的滨线地区，河口湾指沉积物进入海洋盆地的点。

海岸环境从浅海环境向海延伸到大陆架边缘，是浅水和深水环境的“边界”。

海岸到浅水环境是由于沉积供应和盆地再沉积作用的相互影响而形成的。

此地段可以展现沉积盆地关键区域亚环境之间沉积物搬运的基本原理。

包括：

1.沉积物补给与搬运机制2.海岸—浅海剖面分带

海岸带浅海环境如图10所示。

海岸和浅海之间以低潮线为界。

从滨线向陆方向，风暴潮线为海岸和非海相环境的边界。

滨岸带后滨滩脊是非风暴期海洋作用影响最远的界限，将无障壁岛海岸环境分为前滨和后滨两个亚环境。

在海岸—浅海环境、破浪携带沉积物在海底滚动的能力向陆方向随着水体变浅是增强的。

能量状态的这种变化要求海底坡度相应的改变，通过向海岸线方向梯度变陡来平衡。

图10倾向方向的海岸到浅海剖面

显示各种不同的亚环境，他们的定义与高潮线低潮位，晴天浪基面和风暴浪基面有关。

泼能对海底的影响朝岸线增加，被上凹动梯度剖面所均衡。

在海侵和强制海退期间，滨面剖面的保存倾向于波能均衡，者分别是波浪剥蚀面和海退侵蚀面形成的关键。

与滨线迁移有关的海岸旋回中，正常的海退环境确定为海岸到浅海环境同期的加积和进积作用。

结果，滨线向海迁移，同时海报增高。

正常海退海岸环境表征为海退河口湾或开阔滨线，无论哪种情况，大量的砂肯那个被圈闭在海滨平原、滨面和三角洲的前缘体系中，其中有些体系可能沿走向潜在的横向延伸。

在海岸和近滨浅水环境，沉积速率超过了由基准面上升产生可容空间的速率。

相反，低位正常海退期，海岸线离陆架边缘更近，甚至在上部斜坡位置，因此滨面沉积样式沿倾向直接进入深水环境，不存在大陆架过渡转换带。

在这种情况下，这个海岸到浅海沉积作用可能限制在陆架边缘三角洲及其侧向相关的开阔滨线体系。

而强制海退环境在基准面下降期间，非风暴期作用过程有利于沉积物从滨面上部和海岸运移，与不对称浅水坡向陆的沉积物搬运有关。

尽管是高能环境，但由于来自滨面下部；河流体系和沿岸较多的沉积物供应，沉积发生在滨面上部。

与滨面上部沉积同时，下部滨面侵蚀产生海退侵蚀面。

此冲刷面逐渐被进积作用下超并退覆于上部滨面强制海退舍形体之下。

沉积和侵蚀作用那样进行，以至于上凹的滨面剖面在滨线强制海退期间保存下来，这就是海退侵蚀面首先形成的原因。

在滨面环境，从沉积到侵蚀基质的变化发生在沉积补给和环境流量能之间的平衡点处。

海侵环境伴随海侵基准面的上升导致前滨和滨面上部的侵蚀及滨面下部的沉积。

随着滨线海侵，在滨面上部的波浪产生侵蚀作用，以保存滨面的上凹梯度剖面。

随着滨线海侵，造成的冲刷面试高度穿时的。

来自滨面上部侵蚀作用形成的部分沉积物向陆方向搬运，这与不对称波浪的运动有关，有助于后滨或河口湾混合物的形成，而一些细粒沉积物向海搬运以“愈合”滨面下部的等深剖面。

可以发现，陆棚环境陆源沉积物供应在海侵和海退期间变化很大。

这种差异受滨线可容空间和沉积作用之间的平衡控制。

在海退时，滨线附近没有足够的可容空间容纳所有的河源沉积物，因此，声誉的陆源碎屑通过各种搬运基质被分布到滨面和陆棚环境。

相反，海侵的特点是在滨线位置有过渡的可容空间，因此，全部河源沉积物可以圈闭在后面的河流和海岸体系内。

四、深水碎屑岩层序体系

对深水碎屑岩层序体系的研究，将限定在离散型的大陆边缘这样一个构造单元中，其浅水及深水环境的界限由大陆架边界所决定。

在这样的盆地中，深水环境中的海底扇复合体会捕掳到大量的陆源沉积物。

同样的，重力流的类型和规模也依赖于外