Question

　基准面旋回的识别

Answer 1

基准面旋回的识别主要以淮南煤田二叠系上下石盒子组为例，分别鉴别了短期、中期基准面旋回，在此基础上分析了长期基准面旋回。

一、基准面旋回的识别标志

基准面旋回的识别标志主要依据岩心和测井曲线所反映出来的地层旋回性特点和突变界面的分布。笔者认为以下几个方面可以作为基准面旋回识别的标志：

（1）沉积序列中的海相沉积，其底界面往往是海泛面，代表相对海平面上升时的海进面。

（2）滨岸过渡沉积中的泥炭沼泽沉积（煤层），代表了水体变浅、甚至退出的标志，在一定意义上讲，煤层的顶界面代表一种沉积间断，是基准面下降的标志。

（3）岩心剖面中的冲刷现象及其上覆的滞留沉积物，可能是指示基准面变化的标志，或者代表基准面下降后的侵蚀作用，或者代表基准面上升时的水进冲刷面。

（4）相序的有规律变化是识别基准面旋回的重要依据。如岩心相序柱状上表现为沉积相朝盆地方向迁移，或向陆源方向迁移，都是识别基准面旋回变化的证据。

（5）相组合在岩心剖面上的转换，代表了沉积体制（如水体、深度、盆地沉积特点、水动力条件等）的转变，是基准面旋回变化的标志，如向上变浅的相序或相组合，与变深的相序或相组合的转换，即为基准面旋回的分隔界面。因此相序研究、相组合关系研究是基准面识别的重要基础。

二、短期基准面旋回

钻孔岩心的高分辨率特征是短期地层基准面旋回识别的重要基础资料，与测井资料结合，可鉴别不同规模的地层旋回。根据对研究区的岩心和测井资料分析，以及沉积相和相组合关系等，在研究层段可识别出下列短期地层基准面旋回类型（图12-3）。

图12-3　短期基准面旋回类型及其沉积响应

1.三角洲平原非对称旋回

自下而上为：冲刷面（或砂泥突变接触面）→灰白色中一细粒砂岩（局部底部见有中一粗砂岩，具大型直线型、槽状交错层理，分流河道相）→灰色粉砂岩（含植物碎片，发育波状及水平层理，分流间洼地沉积）→灰黑色粉砂质泥岩或泥岩（沼泽相）→煤层（泥炭沼泽相），代表一种基准面上升，可容空间向上增大时的沉积组合。单层砂体向上变细，底部具有冲刷面或沉积间断面，向上变为沼泽及泥炭沼泽沉积。表明A/S比值向上增大（图12-3A）。此类型旋回在二叠系中下部最为发育。

2.三角洲前缘非对称旋回

自下而上为：深灰色粉细砂岩互层（具脉状或透镜状层理，三角洲前缘相）→灰白色—灰绿色长石石英砂岩（河口砂坝）→深灰—灰色粉砂岩或粉砂质泥岩（分流间湾沉积）→泥岩及煤层（沼泽和泥炭沼泽沉积）。代表一种基准面下降，可容空间向上减小时的沉积组合。单层砂层有向上厚度变大、粒度变粗的趋势。表明由于沉积物补给速度的增加导致A/S比值逐渐减小（图12-3B）。此类旋回多见于二叠系中下部。

3.潮汐三角洲对称旋回

自下而上为：灰黑色粉砂岩（波状层理，泻湖相）→灰—灰白色中细粒石英砂岩（具双向交错层理，有时底部具冲刷面，潮道相）→灰—灰黑色粉砂岩或砂泥岩互层（波状或水平层理，混合坪相）→灰黑色泥岩（泥坪相）→煤层（泥炭沼泽相）。砂岩成分成熟度和结构成熟度均较高，粒度向上变细，见有海绿石等海相自生矿物。其上的细碎屑岩中见有舌形贝（Lingula）。代表沉积物补给速度由减小到增大，A/S比值向上增大又减小的较完整对称型旋回（图12-3C）。旋回的转换面（基准面由下降到上升的转换点）位于潮道沉积向泻湖沉积的转换处。此类型的旋回见于上石盒子组第六含煤段。

4.泻湖沉积对称旋回

自下而上为：灰—灰白色中细粒石英砂岩（障壁岛相）→灰—灰黑色粉砂岩、泥岩互层（混合坪相）→灰黑色泥岩（泥坪相）→灰—灰黑色粉砂岩、泥岩互层（混合坪相）→泥岩、炭质泥岩或煤层（沼泽及泥炭沼泽相）。代表了基准面由下降转为上升一个完整的旋回（图12-3D）。此类旋回多见于上石盒子组第五、六含煤段。

短期基准面上升或下降导致的水侵标志或沉积体系废弃（沼泽化）标志是短期基准面旋回界面识别的主要依据。经对比分析，淮南煤田二叠系含煤地层中可识别出50个短期基准面旋回（图12-4）。以非对称型旋回为主。

三、中期基准面旋回

在对短期基准面旋回叠加样式分析的基础上，确定了中期基准面旋回。根据短期基准面旋回的岩相组合特征与测井响应，识别出三类中期基准面旋回（图12-5）。

1.弱退积－加积型

在垂向上表现为以加积叠加样式为主，总体表现为退积样式。岩性表现为旋回下部砂岩厚度大，层数多，粒度粗，向上变薄，粒度变细；泥质含量向上增加。岩相类型较为简单，以三角洲与泻湖潮坪沉积体系交替，最终以后者占主导地位为特征。此类基准面旋回代表可容空间与沉积物供给通量比值（A/S）略小于1，但总体向上增大（图12-5A）。

2.弱进积－加积型

在垂向上表现为由以加积叠加样式为主，总体表现为进积样式。岩性表现为旋回下部单层砂岩厚度向上增厚，粒度变粗，泥质含量减少，泥岩厚度逐渐减薄或出现大面积泥炭沼泽化。岩相类型较为复杂，出现多个三角洲及潮坪、泻湖、潮汐三角洲沉积组合的交替。该类型旋回的形成与水平面脉动式下降有关。沉积物供给通量与水平面变化导致A/S比值总体向上减小（图12-5B）。

3.进积型

垂向上总体表现为进积样式。岩性表现为单层砂岩厚度向上增厚，粒度变粗，泥质含量则向上明显减少。岩相类型由泻湖、潮汐三角洲等向三角洲前缘、三角洲平原转化，为海陆交替型含煤地层沉积晚期海水逐渐退出聚煤盆地转变为陆相沉积形成的非对称型旋回类型（图12-5C）。

在研究层段可以确定出15个中期旋回（见图12-4）。其分界或转化面分别反映出一种由于基准面旋回的变化导致水域体制发生转换的界面，主要的聚煤作用基本上发生于中期旋回的顶部。一个中期旋回包含2～9个短期旋回，因此，中期基准面旋回在时空上的规模和持续时间是各不相同的，而且以具有不对称性特点的下降旋回为主，对称性旋回少见。

四、长期基准面旋回

在中短期基准面旋回识别与对比分析的基础上，确定了长期基准面旋回，二叠系共划分出6个长期旋回。每个长期旋回中有2～3个中期旋回组成。长期旋回反映了基准面变化的高一级周期，如淮南煤田二叠系由于盆地构造活动的逐步加剧和演化的阶段性，盆地水域体制发生阶段性变化，三角洲体系在发育、高速建设至废弃，到再度发育、发展到废弃，是与盆地基准面长周期变化导致的A/S比值发生根本性变化密切相关的。长期基准面变化是与盆地聚煤作用阶段相互吻合的，因为较强的聚煤作用总是在盆地演化中的某一阶段发生。总体上看基准面以下降为主，盆地聚煤作用逐渐减弱，直至消失。因此，在上石盒子组上部出现了干燥气候条件下的杂色沉积。

图12-4　淮南煤田二叠系高分辨率层序划分与基准面旋回特征

图12-5　中期基准面旋回类型及其沉积响应

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