Question

（二）层序的体系域分析

Answer 1

在露头上分析层序的体系域时，必须明确它们不是指某一种沉积相或某一特定的环境，而是指互相连接的同时期的从盆缘延续到盆内的多个沉积体系和多种岩相三维组合，其中沉积体系是指特定沉积环境中的岩相三维组合，因此，每一个层序的体系域都可包括多个同时期发育的岩相三维组合体。此外，由于盆地边缘沉积物补给速度不同，相对海平面变化速度也不同，所以在陆棚的不同位置上，都可能同时沉积不同叠置方式的准层序组，因此，在同一层序内，体系域之间的界面在陆棚各处其发育时间可以是不同的，即具有一定的穿时性。

包括低水位、陆棚边缘、海侵和高水位体系域在内的4种体系域及其包含的准层序组，在前文中已有详细论述，现仅强调对凝缩层的分析，并补充露头（或钻井岩心）中低水位体系域的深切谷和低水位滨岸沉积特征。

1.凝缩层

凝缩层也可称之为饥饿层、凝缩剖面或密集段，是很薄的海相地层单位，由深海至半深海沉积物组成，以极低的沉积速度为特征。凝缩层的顶面代表最大海洋淹没面，此时凝缩层向陆扩展最远，也即凝缩层分布最广，或者说此时的海洋面积在该全球海平面变化周期中扩张最大。露头（或钻井岩心）的层序地层学研究中凝缩层具有十分重要的意义，有如下几个特点：①由于凝缩层的独特的岩石学、矿物学、地球化学特征，常表现为富含有机质的暗色泥岩（或页岩），在野外易于识别，因此，它是层序地层学研究和区域地质填图中的标志层；②凝缩层虽薄，但十分连续，各层间为整合接触，含有丰富的类别繁多的浮游生物和底栖生物组合，是确定层序及层序界面年代的主要依据。

2.深切谷

深切谷是海平面大幅度下降期间，河道向盆地延伸并切入下伏地层的深切河流体系，其宽窄不一，窄者不过数千米，宽者可达数十千米，在野外易于识别，因此是鉴别I类层序界面的主要标志。在陆棚上，深切谷以I型层序界面为底界，以第一次最大海洋淹没面或海侵面为顶界。深切谷的形成与充填可分为两个阶段：①侵蚀与沉积阶段，海平面相对下降，沉积物越过受侵蚀的河谷而沉积于低水位滨线；②谷内沉积阶段，海平面开始上升，一般为低水位体系域沉积晚期或海侵体系域沉积初期。

深切谷的上、下游有不同的沉积环境和岩相组合，上游的沉积环境及伴生岩石有河口湾与辫状河砂岩，经潮流改造的冲积砂岩或海岸平原砂岩、泥岩或煤，这些沉积物与下伏层序中的外陆棚泥岩和薄层砂岩直接接触，其间没有中间环境的沉积（或被侵蚀）。下游的沉积环境及伴生岩石有低位三角洲及潮坪相的砂岩、泥岩，海滩和河口湾相的砂岩，以及切割大陆斜坡的深切谷和充填盆地扇内扇水道的砂岩（图6-19）。它们可组成多个进积准层序组。在深切谷之间的地区，与其侵蚀面相应的不整合面为陆表暴露面，以发育有古土壤或根土层为识别标志。

图6-18 切割斜坡的深切谷和盆地扇内扇水道充填物

据研究，深切谷有三种类型，每一种可代表一种河流原型，并伴生有相对应的层序界面类型：①狭窄型砂岩充填谷，表示盆地或盆地的某一部分河流稀疏、排量中等，同时，海平面以中等速度上升，层序界面表现为充填谷之下的地层被局部侵蚀和相的向盆地方向迁移，谷间区广泛分布古土壤或根土层；②宽阔型砂岩充填谷，表示盆地或盆地该部分河流纵横密布或有一条高排量的大河，此时海平面上升速度低至中等，层序界面表现为广泛发育冲积砂岩或河口湾席状砂岩，界面之下的地层被区域性地削截，也普遍可见相向盆地方向迁移。谷间区因广泛的区域性侵蚀而无沉积物保存，古土壤层很少见；③页岩充填谷，盆地或盆地该部分没有或极少有河流底沙，海平面上升为中-快速，层序界面表现为截削和广泛的古土壤层或根土层，或陆表暴露的其他特征，相向盆地迁移不明显。

当盆地或盆内某部分没有河流时，也就没有深切谷。此时类型Ⅰ层序界面就只有广泛的陆表暴露。在被淹没的层序界面上，一般仅发育有薄的海侵滞留沉积层，或由碳酸盐结核组成，它们是海平面上升前层序界面上有过暴露、蒸发和古土壤层的重要标志。

深切谷与局部河谷（如分流河道）的主要区别在于：①古深切谷很宽，通常为数千米至数十千米，分流河道一般相对较窄，如现在的密西西比河的分流河道宽仅 153～1673m；②水道的围岩沉积相不同，深切谷边缘的地层是远海的陆棚薄层砂岩和泥岩，即主要为较深水相的沉积，而不是浅水的三角洲前缘或河口砂坝沉积。分流河道的围岩沉积相，或河道间的沉积物，是三角洲平原或砂坝沉积，哪怕是在三角洲舌形体的分流河道已侵蚀切割过，该舌形体的前三角洲并入下伏准层序的地层中时，该河道的大部分充填物在横向上仍是在河口砂坝沉积的包围之中，也就是说分流河道在区域上不可能为深水沉积物所包围；③深切谷内充填物是沿一定表面，即广泛分布于盆地的层序界面出现的，而不像分流河道那样，局限于某个三角洲舌形体的侵蚀面，其上的沉积物是河流相的多层叠加；④深切谷底的层序界面上通常可以见到侵蚀面与沉积期间有过间断的证据。例如在河谷被淹和被沉积物充填之前，形成于海平面低位期的土壤、根土层或潜穴，分流河道总是充满淡水，或因流量小而充有海水，因此，分流河道底面不可能有明显的陆表暴露迹象。

3.低水位滨岸准层序

在沉积低水位体系域时期，是否只有低水位楔、斜坡扇和盆底扇而没有滨岸或浅海沉积，难道海平面下降期间竟没有浅水沉积？以前，对此问题有两种解释：其一为沉积物越过陆棚至斜坡以下才沉积；其二为虽有浅海沉积，但很薄，随海平面的逐渐下降而暴露地表，并最终被剥蚀殆尽。在野外地质工作中，常见表示有不整合面存在的古土壤或根土层覆于浅海准层序之上。这种浅海准层序既可沉积于下伏层序的高水位体系域沉积期间，也可形成于层序的低水位体系域沉积初期，后者便是低水位滨岸沉积或低水位滨岸准层序。因此，认识低水位滨岸准层序关系到对不整合面位置的确定。

形成低水位滨岸准层序的方式有如下几种：①在海平面下降初期，陆棚暴露，河谷深切并向海延伸；②下伏层序的高位沉积被深切谷切割侵蚀，并被搬运到向海一侧的谷口及其附近海域再沉积下来，形成薄层三角洲和海滩准层序；③随着海平面继续下降，既有新的海滩和三角洲准层序在陆棚更远处的深切谷口沉积，也有部分（或全部）先前沉积的准层序被保存下来，并被“遗弃”在深切谷边上或附近的陆棚上；④这种被“遗弃”的低位准层序最终被层序界面的陆表暴露面覆盖。

这类低位准层序显然是沉积在陆棚或缓坡上的早期低水位体系域，在具有陆棚坡折的盆地内，它们的沉积时间可能是在海平面下降至陆棚边缘之前，并早于海底扇沉积期。既然如此，上覆它们顶部的陆表广泛暴露及截削型区域性不整合面还是否属于层序界面，有的研究者根据以下理由仍将其作为层序界面：①它分隔了上、下两个层序的全部地层；②界面上各点虽不代表同一瞬时，但所有各点在海平面下降结束和不整合面完全形成的时期中都有一个共同的瞬时；③在其存在的大部分地区内易于识别；④它形成速度快，可能还不到一万年。但是，上述4点理由与层序地层学的基本概念有矛盾，例如：层序是指相邻两个下降拐点之间的沉积，也就是说层序的上部准层序组（或高水位体系域）应是全球海平面上升达最高位置后的沉积，而低水位准层序组（或低水位体系域）是海平面下降阶段的产物；又如，体系域应是同时的沉积体系，如果把低水位准层序放在下伏层序的上部，则分割了海平面下降期间的沉积体系，而且在地层对比上造成了人为的穿时；再如，将低水位准层序放入层序的下部，则出现不整合面不是层序底界面而被包含在层序下部的现象，这与层序地层学的基本概念也是不相容的。总之，低水位准层序在层序中的位置是有争论的，尚需在实践中予以解决。

低水位准层序通常有如下地层特征：①一般为三角洲或海滩准层序，但往往由底界突变的下临滨砂岩组成；②由于形成于海平面下降阶段，所以它在海岸平原的上倾段既没有明显的等时沉积物，也没有沉积物供给；③尽管其底部不能解释为相的向盆地迁移，但底界一般与下伏陆棚相地层呈突变接触（仍是整合接触）；④为向上变浅的沉积序列，顶界为轻微截削或陆表暴露为标志的不整合面；⑤一般较薄，其厚度一般不超过数十米，此外，因顶部的暴露剥蚀不一，各地的厚度也不尽相同。