Question

基准面旋回的级次划分

Answer 1

2.4.3.1 基准面旋回级次划分现状

在Cross教授等（1994）提出，邓宏文教授引进的高分辨率层序地层学理论中，对于 基准面旋回划分的级次划分并没有明确加以界定，只是简单地分为短期基准面旋回、中期 基准面旋回和长期基准面旋回，这种做法极易导致人们在进行基准面旋回划分时，因对同 一基准面旋回周期相对长短的理解不同而产生划分上的不一致而产生混乱，不利于实际工 作的开展和资料的引用与对比。作者依据近几年来应用该理论体系对多个陆相盆地进行层 序分析的体会和众多同行学者公布的研究成果，结合Cross提出的基准面旋回的概念范 畴、级次划分和等时对比原则，认为所谓“高分辨率” 的实质系指对不同级次地层基准 面旋回进行划分和等时对比的高精度时间分辨率，高分辨率的时间-地层单元划分，应该 既可应用于油气田勘探阶段长时间尺度的层序单元划分和等时对比，也适合开发阶段短时 间尺度的砂层组、砂层和单砂体层序单元划分和等时对比。但已发表的众多文献资料中，有关基准面旋回的级次划分和层序的等时对比，虽然都遵循了基准面旋回划分和旋回中二 分时间单元界线为等时地层优选对比位置的基本原则，然而在大多数成果中都未提出具体 的旋回级次划分标准，甚至有的学者认为基准面旋回的级次划分应服从研究的需要而制 定，如国内某个研究小组在其发表的有关研究鄂尔多斯盆地上古生界高分辨率层序地层研 究成果的文献资料中，前后公布了两种层序划分方案，其一将整个上古生界（上石炭统 本溪组至上二叠统石盒子组）划分为1个长期和3个中期旋回，中期旋回的时间尺度相当 于统一级的地层单位，时间跨度非常大。其二将山西组划分为1个长期和3个中期旋回，中期旋回的时间尺度相当于岩性段一级的地层单位，时间跨度明显比前一种方案小得多。这种对旋回级次划分缺乏标准和规范做法，极易导致人们在进行基准面旋回划分时因研究 目标和目的不同，对同一基准面旋回相对长短的理解不同，从而产生基准面旋回级次划分 上的不一致和随意性，非常不利于实际工作的开展和资料的相互引用与对比。由此可见，这一理论体系及其技术方法在层序分析中的应用，如何更为合理地划分旋回级次和进行等 时地层对比，建立高时间精度分辨率的层序地层格架，已成为实际工作中急需解决的关键 技术难题之一。

对于旋回级别的划分，尽管不同学者的方案不尽相同，如Allen等（1990）将沉积旋 回分为4级；Mitehum等（1991）、Haq等（1988）分为5级；Vail等（1991）、王鸿祯和 史晓颖（1998）；王嗣敏等（2004）划分为5级；郑荣才等（2001）划分为6级；而Van- Wagoner等（1990）则划分为9级，而且各家所划分的沉积旋回在时限和级别对应关系上 也不尽相同（表2-3），但各家所强调的基准面变动控制因素和地质过程的变量是基本一 致的，包括沉积地形、海平面升降、盆地沉降、沉积物补给速率的变化等。事实上，基准 面旋回是基准面对地球内、外部各种过程的沉积学响应结构，而各种内、外部过程是一些 周期性和非周期性过程共同构成的。大部分学者认为时限为500～600 Ma的地层基准面巨 旋回过程是与泛大陆旋回或威尔逊旋回有关的，时限为60～120 Ma的超长周期旋回与克 拉通热旋回有关（王鸿桢、史晓颖，1998）。而较短周期的地层基准面旋回则受一些高频 过程影响，其中广为人知的高频过程即为与地球轨道参数有关的米兰科维奇旋回。在经典 的层序地层学理论中，以3级层序为地层基本单元，其时限为0.5～5.0 Ma，海相3级层 序主要影响因素有构造（褶皱、断裂）、岩浆活动、气候和全球海水体积或海平面变化 （Vail et al.，1991），以全球海平面变化为主要因素。Haq等在中、新生代旋回表上所划 出的120余个3级层序的时限基本上都在0.5～5.0 Ma之间。陆相3级层序则主要受构造 和气候因素的控制，其中构造作用的影响在断陷盆地中表现得更为明显（王嗣敏等，2000），而气候的变化则主要与天文因素有关。众多对松辽盆地、辽河盆地、渤海湾盆地 济阳坳陷、川西盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、百色盆地、珠江口盆地等陆、海相层 序分析的结果，表明相当3级层序的长期旋回时限为1.25～6.5 Ma，多数则为3～5 Ma，中期和短期旋回的时限分别为0.1～0.5 Ma和0.02～0.05 Ma。多数学者的研究结果表 明，来自地球内部和外部的各种地质作用的周期性有着明显的不同时限，尽管周期长短井 非十分严格和精确，但地质作用的旋回性确实存在明显的分级现象。因此，与上述地质过 程响应的基准面旋回分级的客观性也就毋庸置疑。

表2-3 不同学者采用的旋回划分方案和层序时限对比表

2.4.3.2 推荐的基准面旋回6级次划分方案

如上所述，不同成因特征的层序界面在发育规模上具有不同的级别，它们与各级别旋 回层序之间存在特定的对应关系，其中Ⅰ类和Ⅱ类界面分别为原型盆地的沉积充填序列和 超长期旋回层序的边界面，Ⅲ类和Ⅳ类界面分别为长期和中期旋回层序的边界面，而Ⅴ类 和Ⅵ类界面则为短期与超短期旋回层序边界面，根据各级别层序界面与相关旋回层序的对 应关系，提出如表2-4所示的6级层序划分方案。

表2-4 基准面旋回的级次划分方案和基本特征

* 时限范围的年龄资料来源详见表2-5。

依据地层基准面旋回周期的长短变化，已有的大多数研究成果将基准面划分为长期、中期、短期3个级次。在同时考虑地层基准面旋回与盆地构造演化关系的基础上，部分研 究成果中提出了增加超短期、超长期和巨旋回的5级次（表2-5）（王嗣敏等，2004）和 6级次划分方案（郑荣才，2001）。在实际工作中，由于层序分析对象和要求不同，如在 同一地区的同一地层系统中，以勘探阶段层序分析为目标的研究者，对象主要为长-中等 时间尺度的统、组、段地层单元，采用3级次划分方案划分的各级次旋回时间跨度可能系 统偏大，而以开发阶段层序分析为目标的研究者，对象主要为短时间尺度的段、砂层组、砂层（或小层），乃至单砂体地层单元，采用同样的3级次划分方案划分的各级次旋回时 间跨度可能系统偏小，由此不同的研究者很可能将同一地层系统因研究目的不同而将其划 分为不同级次的旋回。究其原因无疑与缺乏统一的划分标准有关，也说明仅3个级次的旋 回划分方案已不能满足油气田勘探开发各阶段的要求，且存在旋回级次划分缺乏统一标准 和随意性较大等严重的技术问题。针对上述问题，笔者认为有必要扩充旋回级次的划分内 容，并对各级次旋回的成因和识别标志加以厘定，明确各级次旋回的含意和相关层序的定 义，制定和规范在实际工作中易于操作的划分标准，以满足油气田勘探开发工程的各阶段 要求。结合典型陆相含油气盆地的层序界面发育特征，在原来3级次划分方案的基础上，提出6级次划分方案。与原来的长、中、短期3个级次的划分方案相比较，该方案突出如 下几个特点和研究意义：

表2-5 旋回及高分辨率层序级别划分方案

（据王嗣敏，2004）

1）充分强调了引起地层记录中不同级次地层基准面旋回周期性变化的各种控制因 素，并保存在各级次旋回的地质记录中，因而通过界面的成因类型、产状特征、发育规模 和识别标志，可对各级次基准面旋回进行更为合理的划分；

2）基准面旋回的分级命名，同时考虑了各级次旋回的时限变化范围和主控因素，给 予特定的层序含义，规范了级次划分标准；

3）相对3级次划分方案，6级次划分方案更能满足油气田勘探开发工程各阶段要求，在统一划分标准的基础上，不仅可降低各级次旋回划分的随意性，同时亦增强了实际应用 的可操作性；

4）6个级次划分方案与经典的 “Vail” 层序划分方案具有一定的可对比性，便于实 际工作的开展和不同学者和学派之间的资料引用、对比和交流。需指出的是，有关陆相层 序发育的主控因素，绝大多数研究者将其归结为单一构造作用的结果，因而很少对各级次 旋回的发育规模和时限分布范围加以约束。在不同构造性质的沉积盆地中，巨旋回、超长 期和长期此3个低频的长周期旋回的时限虽然变化都很大，但其中的长期旋回的时限周期 限于变化范围不大的一定的范围内，并与Vail的Ⅲ级层序基本相当。而3个高频的短周 期旋回时限分布范围较一致，特点为中期、短期和超短期旋回的平均时限，分别与米兰科 维奇地球轨道参数中的偏心率长周期（0.4 Ma）、斜率周期（0.1 Ma）和岁差周期 （0.019～0.043 Ma）分别相接近为显著特征（表2-3）。王嗣敏等（2004）在研究松辽盆 地西部斜坡区上白垩统青山口组层序地层学特征时提出了5级旋回的高分辨率层序划分方 案（表2-5），并将短期基准面旋回作为高分辨率层序地层划分的基本层序单元（或最小 成因地层）。

据此，不难得出陆相盆地的低频长周期旋回的发育与海相盆地的低频层序控制因素有 所差异，它主要受区域性或局部构造作用控制，而高频短周期旋回则与海相盆地的高频层 序的主控因素一致，主要受天文因素控制的认识。郭建华教授等（1999）对东濮断陷湖 盆沙三段的T-R旋回研究中划分的不同级次T-R旋回，低频长周期的3级T-R旋回（相当 长期旋回）时限为1.03～2.75 Ma，主要受局部构造幕式性强弱变化活动控制，而高频短周 期的4级和5级T-R旋回（分别相当中期和短期旋回）的时限分别为0.26 Ma和0.09 Ma，分别受偏心率长周期和黄赤交角（岁差长周期）周期控制。由此可见，各级次旋回的时 限，特别是高频短周期基准面旋回的时限，也应该是划分和规范陆相盆地基准面旋回级次 划分的重要标准之一。