Question

基准面旋回的控制因素

Answer 1

基准面是抽象的、非物理的界面，而且地层旋回的存在表明的确存在一个变化的势能面，其通过制约可容空间变化而控制着地层的沉积与保存作用，这就是地层基准面。基准面、可容空间和反映可容空间与沉积物供给之间平衡时的地貌状态由于基准面在旋回变化中总是有向其幅度的最大值或最小值单向移动的趋势，构成一个完整的上升与下降旋回，即基准面旋回。

不同规模的基准面旋回导致的地层旋回都是时间地层单元，都是在基准面旋回变化期间由成因上有联系的沉积环境中堆积起来的地层记录。由于基准面旋回运动在地表之下时产生剥蚀作用，基准面旋回所经历的全部时间记录由地层记录（岩石）和沉积间断面组成。地层旋回的多级次性反映了基准面旋回的多级次性。

控制基准面旋回的主要因素有全球海平面升降、构造作用、沉积物补给、古地形与气候变化等，这些因素的综合作用最终导致基准面的变化，从而控制层序的发育特征。

（1）全球性海平面变化

层序的形成主要受全球性海平面升降的控制，而沉积物的供应、构造沉降和气候等因素的影响是局部的，构造可能增强或削弱由海平面升降形成的层序体系域的边界，但并不影响这些边界在其相应整合部位以最小间断所确定的时代。对于全球性海平面的起因，Vail等将一级海平面升降曲线与板块扩张相联系，提出一级旋回起因为构造-全球性海平面升降；将二级至五级海平面升降旋回归因于冰川-全球性海平面升降。

（2）构造作用

在陆相盆地中，构造运动对基准面变化和层序发育的控制至关重要。在断陷盆地中，断裂的幕式活动造成断块基底沉降的阶段性及至可容空间的周期性变化。断裂幕式活动的规模、幅度和强度控制着可容空间的变化速率。边界断裂幕式活动形成长期旋回，期间产生的次级幕式活动形成次一级的地层旋回，由此导致断陷盆地充填地层的多级次旋回特征。

不同级次的基准面旋回形成的主要因素不同。构造基准面旋回的形成受区域构造运动控制，多与盆地的演化阶段有关。对于陆相盆地，周期性的构造运动、断裂的幕式活动都会引起基准面的周期性升降变化、湖盆水体深度和水域大小的变化、沉积物供给速率的变化，最终导致可容空间的变化，由此决定了地层旋回的形成与发育特征。

构造旋回级次相应控制不同级次的不整合面或沉积间断面。构造旋回的级次越高，形成的地层旋回在盆地内的可比程度越差。区域构造运动形成的长期基准面旋回在盆地范围内可以追踪对比，次一级的基准面旋回可以二级的断裂活动造成，在二级构造单元或局部构造上的可对比性强。更次一级的基准面旋回受构造沉降与沉积物补给双重作用的控制更加明显。短期基准面旋回的形成除了与构造运动、沉积物补给作用等因素有关外，自旋回作用对地层旋回形成的影响逐渐增加，如河流的决口、三角洲朵叶体迁移等，因而一般仅能在沉积体内部进行追踪与对比。

（3）沉积物补给

尽管层序地层学的倡导者们一直宣称沉积物供应在层序的成因中起重要作用，但其层序模式描述的是正弦式海平面升降变化的一段时期内，以均匀的沉积物流动和恒定的构造沉降为特征的演化，忽视了沉积物供应对层序的影响。在相对海平面分析中，如果不考虑全球性海平面升降因素，单就基底沉降速率与沉积物供应之间即可产生3种不同情况：当沉积物供应速率大于基底沉降速率时，相对海平面下降，形成进积序列；当沉积物供应速率与基底沉降速率相等时，相对海平面保持不变，形成加积序列；而当沉积物供应速率小于基底沉降速率时，相对海平面上升，形成退积序列。

（4）古地形

冲积-河流沉积体系的发育、演化与古地形及其变化密切相关。物源供应与古地形息息相关，古地形的差异导致物源供应的变化。陡坡区高差变化大，风化、剥蚀作用所形成的产物容易被暂时性水流（雨水或洪水）或山区河流带走，并在地形坡度急剧变缓的山口或山脚形成堆积；缓坡处及平原区地形坡度较小，水流能量也较小，物源供应相对减少，冲积扇规模一般较小甚至不发育，仅发育河流相沉积。因此，经常会出现在同一层序内部沉积相有差异，如在陡坡区以冲积扇、辫状河沉积为主，而在地势较为平坦的区域则以辫状河甚至曲流河沉积为主。

（5）气候

气候环境的差异对沉积层序的形成有较大的影响，特别是在热带、亚热带碳酸盐岩沉积区影响更大。Sarg认为气候是控制沉积物类型的主要因素，其中降雨量和温度对碳酸盐岩、蒸发岩的分布，对硅质碎屑的沉积类型和数量都是相当重要的。

对于陆相冲积-河流相地层，气候变化对层序的形成有着直接和间接的影响，气候变化对降雨量的变化、物源区的剥蚀、沉积物的供应及沉积环境有着重要的影响，进而影响层序的形成，甚至在某一时期是层序的主要控制因素。在潮湿气候条件下，降雨量大，陆地表面河流交错，河道宽而浅，河道侧向迁移迅速，沉积物中粗碎屑物质比例较高，同时河道间的河漫湖泊、河漫沼泽中以灰色、灰绿色泥岩为主，夹棕红色、杂色泥岩，与粗碎屑河道沉积相比，其沉积厚度相对较小，呈现“砂包泥”特征。干旱气候条件下，大气降水较少，且呈间歇性特点，平面上表现为大面积的泛滥平原，河道分布面积较小，具狭长而弯曲的特点，垂向上呈现出“泥包砂”的特征，泥岩颜色以紫红色、杂色为主。

交替变化的古气候条件会引起基准面的周期性升降变化、湖盆水体深度和水域大小的变化及沉积物供给速率的变化，最终导致可容空间的变化，由此决定了地层旋回的形成与发育特征。

对于基准面旋回而言，除上述主要因素之外，沉积负荷补偿、沉积压实等因素也起着重要的控制作用。同时，各种因素对基准面旋回的控制和影响是极其复杂的，而且这些因素之间还存在着复杂的相互联系。在某一特殊的地质背景中，可能其中的一种因素是主要的控制因素，但更多的情况下，是上述多因素耦合的结果，必须具体情况具体分析。