高分辨率层序地层学——以阿伯塔东坷里三角洲为例

层序地层学的基本概念乃是基准变化和沉积物通量的综合作用所导致的地层结构的发育以及它们之间的相互关系.阿伯塔东坷里湖相小型三角洲即是个很好的实例,它表明层序地层学的概念与规模大小和时间长短无关.该扇三角洲因湖面的升降形成干路边排水沟中,其形成所持续的时间不长.沉积物充填的水下空间(即可容空间)的变化造成了一系列沉积体系域,该体系域与通过漫长时期形成干沉积盆地中的体系域极其相似.在湖面上升时期,湖泊开始发生沉积,并形成扇三角洲进积楔形体.快速的湖水面上升造成了湖岸的后退和海侵体系域的沉积作用;湖面下降导致了相对陡的三角洲的沉积.因基准面下降而形成的地层层序以发育低水位体系域为特征,低水位体系域通常形成于具有明显的陡倾斜坡的盆地边缘中(如被动边缘).湖面的进一步下降会造成次一级小型深切谷,并在由不断下降的湖面所造成的宽缓的自然地理沉积物面上发育新的低水面三角洲体系.在基准面下降过程中发育的低水位三角洲和湖岸构成了"强迫海退",并以发育于具有宽缓斜坡盆地边缘的低水位体系域为特征.尽管上述实例规模小,但它清楚地表明,层序地层学原理不但可以运用于海洋沉积环境中,而且还可运用于大陆湖泊等任何其它沉积环境中.     

斜坡再调整:海底扇-裙形成的一个新模式

在提出海底峡谷和海底扇-裙形成的新模式中,可利用盆地充填的数值模拟表示斜坡均衡作用的简单概念。该模式认为,侵蚀削蚀、沉积物跌积(by-pass)和海底扇-裙复合体海相超覆的形成与沉积盆地内自然地理的变化状况相关。盆地边缘可划分为两种类型:(1)进积边缘表示均衡的沉积剖面朝向盆地推进。它形成于沉积物扩散作用和重力流作用与沉积物供给、盆地沉降及盆地自然地理相均衡的背景;(2)当上部坡度超过均衡坡度时形成侵蚀边缘,其特征是侵蚀、滑塌和沉积物跌积形成的沉积物均通过重力流作用而移置到下部斜坡环境。当深海陡坡(即过陡坡边缘)被超覆和加积的扇-裙沉积物埋藏时,侵蚀边缘转变为进积边缘。当海平面发生相对快速上升,盆缘发生构造变形(如断层作用)或沉积物从碳酸盐变为硅质碎屑时,进积边缘可发育深海陡坡,并变为侵蚀边缘。既然海平面的相对下降在大陆架边缘变为沉积物源区的过程中起着主要作用,斜坡不整合和超覆海底扇-裙系统的形成主要受由变化的盆地自然地理所触发的斜坡再调整作用控制。     

土尔其Niksar "Z"形拉分盆地的陆内年轻火山与走滑剪切变形有关

沿土尔其Anatolian断层带中段西部的Niksar盆地是一个年轻"Z"型拉分盆地,它是由两个不平行的主断层相互连接而成的,并在1939年和1942年分别发生过地震.尽管主断层之间相距124m,然而,可以认为是重叠的.由于剥蚀和地形坡度的原因,斜向盆地的边界非常不规则.第四纪平原地形比周围山峰低1km.盆地以充填活动网状平原、不活动网状平原、沼泽、山麓冲积扇、冲积扇的沉积为特征,估计沉积厚度超过600m.沿着不规则的ENE向盆地边缘的断层几何形态是非常复杂的,年轻晚第四纪火山岩浆切穿盆地沉积物,沿陡走滑断层达到地表.火山岩的主要类型为玄武岩、玄武质安山岩,而次要是安山岩、流纹质英安岩等.     

威尔士盆地古生代层序地层学

本文根据地层露头记录的“岩石保存曲线”对威尔士盆地中不整合发生的时间及其分布范围进行了研究。盆地内有四个区域性不整合面,分别在晚前寒武纪、晚特马豆克期、早阿什极尔期和中泥盆世。四个不整合面划分出三个大层序(megasequence),分别相当于新建立的岩石地层单元Dyfed超群、Gwynedd超群和Powys超群。分布稍局限的不整合面进一步划分出18个分层序(component sequence)。大部分层序界线反映的是一种构造的或火山构造活动性而不是纯海平面变化。这些大层序界线分别代表晚前寒武纪至早寒武世裂谷作用开始至被动边缘形成、特马豆克期弧内盆地沉降开始至弧后扩张、晚卡拉道克期沉降结束、早泥盆世晚期碰撞变形。这些大层序与控制性事件暂时可与阿瓦龙边缘的其它盆地对比。本文的研究表明,层序分析同样适用于缺乏钻井和地震资料的向岸盆地,而层序地层学的全球海平面升降解释仅部分适用于主动的边缘盆地。     

陆架可容纳空间对碳酸盐台地的控制

陆架可容纳空间、沉积物供给及原始沉积表面构形的变化是控制大型碳酸盐台地地层叠置型式的3个主要因素。讨论了这3个变量的影响及其时空分布。层序地层格架中的结构单元即三级沉积序列的形态、相及发育程度由其所处二级海进/海退旋回中的位置所决定。对于单个沉积剖面来说,沉积序列的特征取决于碳酸盐产率与陆架可容纳空间之间的平衡状况。高速沉积作用致使因海平面变化和沉降所产生的整个可容纳空间被充填,并使沉积物即使在长期的海平面上升时期仍暴露地表。因此,岸线的移动方向、局限海及开阔海的性质以及时间长短并不是控制海进、海退的主导因素。通常情况下可发育4种类型的沉积层序:海退期间形成的充填层序和前积层序及海进期间形成的加积层序和退积层序。这4种类型的沉积层序并不同时发育在同一碳酸盐台地上,其发育程度与陆架可容纳空间和沉积物供给长期变化幅度和速度有密切关系。     

大陆裂谷盆地演化的流体驱动力动态研究

本项研究是应用连续压实作用、变密度地下水流动和热传导/对流交换等的二维有限元模型,定量反映大陆裂谷初始断陷和挠曲坳陷阶段的流体动力学。分析过程中为了确定地质上相关的盆地沉降和基底热流的边界条件,也结合了两个阶段裂谷下岩石圈热演化的伸展/冷却地球动力模型。在确定盆地演化期主要的流体驱动力(压实、密度和地形)方面,通过该模型获得的动态研究能反映渗透性和地下水位结构的控制作用。动态分析中考虑了许多代表性拉张地区的水文状态和岩石性质。假定裂谷盆地的沉降和基底热流能用地球动力模型表示,则在盆地演化期大陆裂谷内形成两个独立的地下水流动系统。裂陷初始(伸展)阶段,沉降受断块运动控制,在渗透性冲积扇沉积内形成地形驱动的地下水流动系统。位于盆地中心的低渗透性湖相沉积以压实驱动的地下水流动为主。在这里,由于两种环境间存在着相对较大的渗透性差,压实的湖相沉积使孔隙流体横向上从盆地中心集中流向冲积扇沉积。由传导热交换形成的热异常局限在盆地格架断层附近的冲积扇相带内。在盆地演化的热冷却(挠曲)阶段,横向上沉积了广泛的超覆相层系。在渗透性冲积扇沉积内以密度驱动的地下水流动为主,而在湖相和超覆相层系内继承了压实驱动的流体流动。超覆相层系内发育的渗透性含水层,引起流体远距离输导到盆地边缘。在盆地演化的两个阶段,湖相和冲积扇沉积之间地下水流速分别在10~(-5)～10~(-1)m/a之间变化。在某些大陆裂谷系,如安哥拉白垩纪裂谷盆地,冲积扇沉积内所观察到的矿化作用支持了本项研究的一些发现。     

西班牙陆架晚更新世—全新世沉积物极高分辨率层序地层模型

在西班牙大陆边缘的一个地区完成了晚更新世-全新世沉积物高分辨地震剖面的层序地层分析,共识别出四类沉积背景:(1)低速沉降斜坡(Alboran边缘-Cadiz海湾);(2)高速沉降(2m/千年)斜坡(Alicante-Valencia);(3)大西洋被动边缘“Ria型”地貌(Ria de Muros);(4)具沉降作用的断层崖地貌体系(Balearic边缘)。所有地区均为Ⅰ型层序,由低水位体系城、海进体系域和高水位体系域组成,符合层序地层学的基本概念。独特的陆架特征如发育海滩沉积和进积沉积楔的阶地等,显示所有体系域都是由较小的亚层序经复杂堆垛而成,这些亚层序肯定与极短期的海平面停滞和下降有关。作者建立了一个甚高分辨率层序地层学模型,其最终海平面半旋回被以下旋回所分隔:“P”旋回(4500年),起因于新冰川事件;“h”旋回(2200～950年)和“C”旋回(500～50年)。这些旋回相互影响,可以建立高低海平面定位。值得特别注意的是:(1)对晚更新世-全新世陆架和上部斜坡沉积演化的解释;(2)改变某些经典层序地层模式概念的说明;(3)晚更新世-全新世海平面曲线并非简单进积,而是低于米兰科维奇(Milankovitch)旋回的三个不同期旋回的多次重复。该模式仅限于更新世-全新世期间的波动海平面,这些特征在任何大陆边缘都应识别出来,然而,由于沉降和大陆架地貌等局部特征将决定每个海平面变化周期形成的沉积体的位置和深度。     

辽东湾地区辽西凹陷古近系东营组层序特征分析

在充分的利用沉积学标志、古生物标志、地球物理标志、地球化学标志等,对辽东湾地区辽西凹陷古近系东营组地层层序界面特征进行了分析,并结合前人资料针对其界面特征将辽东湾古近系东营组的三级层序划分为三个三级层序,叙述了各层序发育阶段的构造活动类型及其强弱、沉积体展布类型及其控制因素等,并详细讨论各层序在不同相带内的特征和变化。分析认为辽东湾地区辽西凹陷古近系东营组地层发育特征主要受构造活动影响。为进一步研究辽东湾古近系东营组地层的层序充填过程提供一定的帮助。     

地貌特征对冲积体系的复杂影响——层序地层学的若干含义

第一代层序地层学模型是以一种极为雏形的方式来处理冲积体系对海平面变化的响应。迄今人们所接受模型的一个主要方面是,当海平面下降时河流下切和在海平面继续上升时河流发生加积。已建立的较完备的地貌学原理表明,冲积体系是复杂的过程响应体系,除了以下切和加积方式以外,它们还能够通过其它方式,譬如改造其河流样式和水道几何形态,对内部和外部变化加以调整。将地貌学准则应用到层序地层学模型中得到了以下结果:首先,在海平面低水位期,河流可调整到较低的基准面,并通过改变水道样式来使坡度发生变化。因此。并非所有的低水位都产生Ⅰ型层序界面。其次,当海平面下降到大陆架坡折以下时,更有可能发育以冲积谷下切为特征的Ⅰ型层序界面,同时在海岸线附近因溯源侵蚀破裂而使其地形发生起伏。尽管从地质背景上看,海平面变化是很快的,但在海平面变化期间,有限低的变化就足以使地貌体系很容易地维持其平衡,而无须较大的改造就可沿大陆架向海或陆地方向迁移。在海平面相对静止的条件下,由纯内在原因和冲积体系响应最终也可形成与海平面变化期间形成的、相同时空尺度的层序和亚层序。一般来说,海平面变化控制了沉积和侵蚀的位置,而最终地层几何形态是沉积物供给以及作用于沉积物的一些因素,如海平面升降变化,使海岸线沿大陆架迁移而使沉积物发生变化的这种作用来共同控制的。     

陆相层序地层学的展望

该报告是1991年在加拿大班夫召开的NUNA会议上组建的陆相层序地层学工作组几年研究的总结。尽管人们早已发现,在陆相盆地中分布有不整合限定的地层单元,但目前层序地层学概念主要应用于海相地层的研究中。要成功地将层序地层学的概念应用于陆相地层,有必要对控制基准面及沉积物供应的因素作深入的研究。正如浅海环境一样,相对海平面可视为海岸陆相环境地层及地貌的基准面。不断地向内陆方向,决定容纳空间的地层基准面变得更为复杂,并表现为各种型式,如河流地层的均衡剖面、风成地层潜水面和山间沉积物的湖水面等。由于陆相盆地接近物源区,故其中沉积物供给比海洋环境丰富和复杂。在许多陆相沉积物中,可以明显看出沉积物供应受气候和构造作用影响。气候、构造作用及海平面升降的主要控制因素多少有些互相影响的事实,以及一种参数的变化很可能在其它方面有所反映的事实,在陆相地层中也颇易识别。即便在层序地层学的初期,它的概念就已应用于各类陆相环境,以试图解释各种相格架的变化。其中最具意义的研究是把海岸平原的河流相格架与同期海相地层指示的相对海平面变化相连系,以及研究高水位期和低水位期沉积之间有明显相变的湖泊环境。随着层序地层学在陆相地层研究中的应用,必将促进地层对比方法和模式的发展,从而更精确地预测河流及风成储集层的位置和性质。     

地层层序及其年代地层对比

Posamentier和同事们的Exxon层序模式形成了两个概念,我对这两个概念有疑问.他们认为河流均夷至"海湾线",但现代河流的特征表明并非如此.他们又认为河流沉积的堆积空间是在海平面下降期间向海方向的均衡堆积所形成,但这是一个太简单化的模式.该模式建立在大陆边缘的概略形态的假设基础上,对真正的陆坡和实际资料未给予具体的表现和解释.在大多数情况下,基准面的下降将导致三角洲的进积作用和上游河流的深切作用.大多数海岸平原上的河流楔状沉积形成于两个过程:其一,海平面上升,并伴随海湾淹没和充填;其二是强烈活动的物源区的构造作用.靠近前陆盆地的主要构造事件如地体碰撞,将导致第三级类型层序(持续时间大约1～1.5Ma)的发育.由区域板块动力学特征的变化形成的板块内部特点应力变化也具相似的周期或幕,而这种变化周期在扩张大陆边缘也可形成一些第三级别的旋回.对Haq及其同事们所推出的中新生代旋回图年代地质学基础的仔细审视,发现了该图内部不一致和对潜在误差的不确实的低估.该图不可作为一个全球标准,在运用它时应该特别的小心谨慎.     

四川省达竹矿区晚二叠世层序地层及岩相古地理

文章对四川省达竹矿区晚二叠世层序地层及岩相古地理进行了研究,厘定了该区层序地层格架,划分了2个三级层序;梳理了达竹矿区晚二叠世岩相古地理演化过程,总结出达竹矿区在层序Ⅰ沉积期发育碳酸盐台地、台地边缘、深水盆地岩相,煤层形成于低水位体系域期的泻湖-潮坪环境,在层序Ⅱ沉积期自南向北发育碳酸盐台地、台地边缘、深水盆地岩相,不发生聚煤作用。     

混积型硅质碎屑-碳酸盐沉积体系中最大海泛事件的识别——全球年代地层对比的关键

沉积层序中的最大海泛事件是地层对比的重要资料,因为它实质上代表等时的地层。这种事件是根据被动大陆边缘背景下滨岸到大陆斜坡环境硅质碎屑沉积中的特殊物理面和/或微化石组合(相对化石丰度峰值)的显著变化加以识别的。在混积型硅质碎屑-碳酸盐沉积物中识别最大的海泛事件更难,因为整个剖面通常代表具有生物与碳酸盐产量相对于硅质碎屑输入的变化的大陆架沉积。因此,这种事件不能只简单地根据相对化石丰度峰值来鉴别。诸如硅质碎屑的输入、碳酸盐产量、沉积物堆积速率以及古环境条件等因素都明显地影响着微化石的相对丰度。认识不到这些复杂性就会导致实际上过高估计(1～10)Ma 的沉积层序数量的层序地层学解释。     

层序地层学在元古代序列中的应用

笔者在研究美国西部、南澳大利亚和加拿大西北部的元古代岩层时,利用沉积学测井记录和相图等方法来确定那些以轻微的、但是在一个区域内保持不变的不整合为界的沉积层序。通过这些研究工作,我们认为,在元古代盆地内部时代对比和元古代岩石的相解释及盆地分析等方面,层序地层学的方法是极为重要的。     

南澳大利亚弗林得斯山脉晚元古代Wonoka组盆地-斜坡序列的演化与层序地层学

南澳大利亚弗林得斯山脉北部晚元古代Wonoka组,在纵向与横向上出露一套从陆架至盆地斜坡的过渡地层。根据岩相特征、沉积构造、接触关系、地层的几何形态以及向斜坡下的重力运动的类型和发育程度,该套地层可划分为四个单元(单元C—F)。最下部单元(C)主要为泥岩,具平行纹层及少量同沉积滑动构造。单元D为薄层状再沉积硅质碎屑-碳酸盐岩,沉积在单元C海侵末期的层序界线上,显示出从东部成层性清楚的外陆架沉积到西部盆地斜坡泥石流沉积的变化。单元E组成一个从外陆架粉砂岩到内陆架受风暴浪影响的砂岩向上变浅变粗的沉积序列。该单元向西变厚,沿斜坡方向粒度变细,单层厚度变薄,同沉积滑动构造的丰度增加。单元F沉积在一个推测的陆架至盆地斜坡的过渡部位,向上变粗变浅,厚度向西增加,砂岩与同沉积滑动构造的百分含量最高。单元G沉积在陆架深度,同样向上变浅变粗,下部为薄层的碳酸盐-硅质碎屑岩段,向上砂岩增加,与Pound亚群为渐变接触关系。根据岩相、地层尖灭以及在推测的层序界线上岩相的不连续性,在该过渡地层中可确定三个层序。每一层序底部以海侵为标志,并被向上变浅的沉积序列所覆盖。在推测的陆架与陆架坡折附近,向着该序列顶部,在层序的界线上岩相的不连续性更为显著,在岩性及推测的古环境上截然不同,进一步向斜坡下部和序列中的较低层位,界线模糊不清,只有从陆架到斜坡横向追索其接触关系或者观察地层的尖灭,方能被认识。     

裂谷、拉分盆地及前陆盆地中构造旋回层的发育:幕式构造运动的沉积反应

不对称的裂谷、拉分盆地和前陆盆地填充物的最厚部分,一般是由大型(数百米到数千米厚)、构造成因旋回层组成,包括细粒的海相、湖相或纵向河流沉积与粗粒的横向辫状河道平原或冲积扇相沉积。根据地形与粗颗粒大小之间的概念关系和Davis地貌发育理论的应用,盆地中粗粒碎屑出现的时间就代表物源区构造复活的开始。我们在此提出相反的解释,即构造旋回层中粗粒沉积物之上细粒沉积物的开始出现是构造活动重新开始的最好标志。这种解释与下述几点是吻合的:(1)现代实例;(2)物源区与沉积盆地地貌学关系的研究;(3)不同沉积环境对沉降的反应速度的差异;(4)构造隆起速度与侵蚀速度的不同;(5)碎屑楔渐进作用的控制条件。在我们的模式中,广泛发育的粗粒碎屑楔状体的进积作用是构造稳定期的标志。     

冰川作用和大陆裂谷作用——以澳大利亚南部晚元古代阿德莱德地槽为例

阿德莱德地槽的晚元古代斯图特冰成层序(约750Ma)被称为Yudnamutana亚群。该“地槽”可考虑分为两个盆地;北弗林德盆地和阿德莱德盆地,两者被相对正向的“中弗林德高地”所分割。本文主要讨论北弗林德盆地斯图特岩层地层学和沉积学。除广泛分布的大厚度的杂砾岩外,冰川作用的证据还包括:擦痕和磨面石,局部发育的擦痕     

根据粒径及补给体系对深水盆地边缘的浊流沉积体系进行分类

在深水盆地边缘中的沉积体系可以根据粒径和补给体系分成12类:以泥为主、以泥/砂为主、以砂为主和以砾为主的点状物源海底扇;以泥为主、以泥/砂为主、以砂为主和以砾为主的多物源海底斜坡沉积;以泥为主、以泥/砂为主、以砂为主和以砾为主的线性物源斜坡裙沉积。前两种沉积体系中的河道大小、稳定性及沉积层序的序列规律性都和其长宽比一样,向着线性物源斜坡裙沉积体系减小。随着粒径减小,物源区及沉积体系的大小都在增加;而且扇面河道、河道-天然堤体系中的水流量、水流持续性以及向下游流动的距离也在增加;曲流化程度和大量滑塌沉积物及席状砂被搬运到下扇和盆地平原的趋势也增加。在这种分类中,任何一种沉积体系的准确分类位置都不是十分精确。它们的分类位置会随着构造、气候、物源供给、海平面升降的变化而改变。然而,不同沉积体系的模式在影响石油勘探远景和储层模式的性质上都十分不同。理解和认识这种特点,对于勘探开发的各个环节都具有决定意义。     

碳酸盐胶结物层序地层学

传统的共生分析通常未能注意到碳酸盐胶结物序次在区域上的微小变化,层序地层学概念在成岩作用研究中的应用使沉积(沉淀或结晶)事件产物被归并入不同层序中.这些层序界面即为反映侵蚀(溶解)、非沉积(再成核)、压实或强置性裂隙等事件的表面.成岩序列中化学变化型式可提供识别层序的良好标志,成岩序列可归并成相应的时间系列,以获得与局部不整合面密切相关的地层单元成岩作用的总概貌.有证据表明,所谓横向地层层位可代表成岩时间层位的观点是错误的,事实上,成岩界面常可穿过地层界面.层序地层学概念的应用为碳酸盐岩区域性成岩作用的研究提供了有用工具,并为判定和了解烃类或流体运移途径开辟了崭新的思路和方法.     

扇三角洲及其识别

本文回并认真讨论了扇三角洲最初的概念及其新近的变动。作为修改的定义,提出:扇三角洲是由冲积扇提供物质并沉积在活动扇与静止水体分界面处的、全部或大部分位于水下的沉积体。这里把扇三角洲看作是冲积扇实际上的三角洲,强调的是它所处的部位,即:水上与水下环境活动界面处。建议扇三角洲的概念应适用于各种类型的冲积扇,包括“干扇”和“湿扇”,只要它们能动地与湖或湖接触。靠近高地及与构造陡坡伴生是扇三角洲常见和重要的标志,但不是决定性的,而成为扇三角洲概念中的一部分。相标志被认为是在岩石记录中识别扇三角洲的最有用的依据。