陆相层序控制机制

发布网友 发布时间：2024-10-24 14:33

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热心网友 时间：2024-10-31 14:37

一、陆相盆地主要控制因素

在陆相盆地中，控制层序发育的主要因素是盆地基底沉降、沉积物供给和气候。气候条件主要影响沉积物类型，而构造沉降和沉积物供给则直接控制沉积体系空间配置和不同级别层序单元的界面，其中构造沉降是最关键的因素。陆相盆地内层序的形成和结束与不同时期的构造幕有关，也就是说陆相盆地构造应力场的改变或构造背景的改变必然导致沉积体系和体系域的变化。

陆相盆地构造背景的转变有四种形式（解习农等，1993）：间歇沉降型、构造应力场转换型、盆地构造属性转换型和构造抬升型。间歇沉降型盆地应表现出盆地的属性基本不变，沉降活动是间歇性的、阶段性的活动，如前陆盆地间歇性俯冲、断陷盆地盆缘断裂间歇性活动。陆相盆地类型中这种间歇型盆地较多。构造应力场的转换可以导致盆地构造背景的改变，如压应力方向的改变等。盆地构造属性也可以发生转换，如断陷盆地转换为坳陷盆地，是在断裂活动减弱或一段时期内不活动时，盆地可能转换为拗陷型的；拗陷型盆地也可以转换成断陷盆地，如裂陷作用较强烈时，由于断裂构造的出现而发生转变。这些构造背景的改变在沉积上的响应就可能形成层序界面。

在陆相断陷盆地充填的地史记录中，层序界面可能是地层缺失或剥蚀、地层超覆或沉积体系域转换的界面。陆相盆地实际上由两个因素控制充填和层序界面形成：盆地内沉降速率和沉积物供给及其两者的配置关系。

（1）盆地内沉降速率

沉降是构造作用（地壳扩张、冷却、构造负载）或沉积负载的产物（Galloway,19）。板块之间及板块内部区域应力场的变化，显著地影响板内沉积盆地不同地区的沉积速率。盆地内沉降速率的变化既受控于区域构造应力场，还受控于局部构造格局。陆相盆地内部的沉降分异是很大的，尤其是断陷盆地更是如此。由于断陷盆地内同生断裂的边界条件差异较大，从而导致沉降速率差异较大，表现在沉积上即相带窄、相变快。因此，断陷盆地的盆缘主干断裂的活动周期直接控制和影响层序的构成及发育。山东黄县早第三纪断陷盆地就是典型一例，盆缘断裂的活动阶段直接控制盆地的充填和演化，以及煤聚积特征。

（2）沉积物供给

沉积物供给是盆地充填最为直接的因素，沉积物供给量是一种对物源区至盆地的地形、岩性以及物源区气候的复杂响应。流域盆地地形受控于物源区至盆地的搬运通道范围内的构造特点。气候变化可引起沉积物供给量的波动，主要因为气候对剥蚀区、搬运范围内沉积物的质和量具有直接影响。陆相盆地具有物源近的特征，因为搬运距离短、沉积物成熟度很低，短期事件沉积比例较大，如泥石流、短期扇、短期水道沉积等都与气候密切相关。在断陷盆地中许多冲积扇和扇三角洲沉积都是短期洪泛事件沉积的产物。

综上所述，陆相盆地的主控因素是构造作用，特别是断陷盆更是如此。可以认为，陆相盆地充填沉积虽然受多种因素的影响，起主导作用的应是构造作用。即构造作用是层序形成的内因，这是因为构造运动是地球内动力变化引起的。陆相断陷盆地的构造沉降作用引起可容空间的旋回性变化，使沉积充填过程具不同级别的旋回性，从而形成了不同级别的层序。沉积物供给条件和气候变化是层序形成的外部条件，沉积物体积的变化导致了沉积速率的变化，母岩性质和气候变化对沉积物类型有重要影响，从而对层序内部单元及结构特征有较大影响。

二、陆相盆地充填层序的界面特征

层序地层学分析中的关键问题是不同级别的层序界面的识别和对比，陆相盆地分析过程中，层序界面的识别与对比更为突出，难度更大。其难点是如何准确地控制各级层序地层单位的沉积构成及其相互关系、层序界面的发育及对比。在陆相盆地中，各盆地往往相互分隔，盆地内相变又十分复杂，可供对比的等时性标志远不如海相盆地发育和明显，寻找区域性稳定的层序界面是关键问题和难点。但沉积盆地的形成和演化过程仍具有某种相似性，构造运动的区域性特点使构造应力场在地质历史过程中相对稳定的持续一个时期，不管这种时期持续多长，对于盆地来说是控制性的，且是至关重要的。构造属性的变动，构造应力场的改变，都会使盆地的发育、充填发生改变。重大的构造事件，往往使盆地性质、充填特征发生根本性变化。而沉积盆地内较高级别的层序界面如构造层序、三级层序界面都可能与区域构造事件有关。

下面几类界面可以参考作为三级层序的分界面。

1.古构造运动面

古构造运动面是陆相盆地充填沉积中最为关键的界面，它是代表盆地的基底面或湖盆萎缩阶段古风化剥蚀面，通常代表一定规模的构造运动中所形成的不整合面。这类界面与区域构造事件相吻合，即区域性不整合面。这类区域性的古构造运动面不仅在同一沉积盆地内具等时性且普遍发育，而且在相同应力场作用下的同期盆地也普遍发育，因而具有较好的可比性。

2.构造应力场转换面

由于构造背景的转变，盆地所处的构造应力场发生变动。盆地从扩张到萎缩的过程有时则可能是由于盆地构造应力场的转换导致盆地沉降速率的急剧变化，进而使得充填沉积物发生较显著的变化，使得盆内环境发生变化。这样，构造应力场的转换面在沉积上表现为沉积体系或体系域的转换面。这实际上是构造控制沉积作用的物质表现形式，这种界面在盆地可能为整合界面，而在盆缘地带为侵蚀或冲刷界面。

3.大面积侵蚀或冲刷不整合面

大面积侵蚀或冲刷作用，实际上代表一种事件作用。这种界面在盆地不同地区表现出不同的特征，如盆缘地带为陆上沉积间断（剥蚀或侵蚀），除出现无沉积作用外（可能为沉积物路过面）还出现明显的大面积侵蚀和冲刷现象，在地震剖面上可见到明显的削截现象。坳陷为水下沉积间断，出现由沉积作用非常缓慢或无沉积作用所产生的时间间断。在　间断面上下不仅岩性差异较大，而且在有机质丰度和有机质类型上具明显的差异，这在充填序列中也比较容易识别和对比。

4.大面积超覆界面

由于盆地构造机制的改变，也可以说盆地属性发生改变，如断陷盆地向坳陷盆地转变或坳陷盆地向断陷盆地转变，可导致全盆范围内出现大面积的超覆界面，使盆地充填机制发生改变。这类界面在盆地周缘地带为角度不整合面，而盆地地带可能为事件面或者为平行不整合面。

5.大面积泥炭沼泽化界面

陆相盆地充填过程中，由于构造机制改变（他成因）或充填沉积本身（自成因）引起盆地废弃，冲积物供应量较少，且水体深度较浅，盆地出现沼泽化进而泥炭沼泽化。这实际上是盆地构造机制变化中的一种特殊情况，即构造活动比较稳定时期，盆地演化达到废弃阶段，大面积沼泽化也可能形成较厚的煤层。这类界面具有等时性，是划分三级层序的良好界面。

以上这些界面可以在野外露头、钻井岩心和测井曲线上进行识别，其特征可能是古风化壳、古土壤层或强烈地冲刷现象，界面上下地层的沉积特征不仅具有明显的差异，而且在古生物组合、有机质丰度和有机质类型等方面都有显著的差异。但在追踪和对比工作中还必须做过细的工作，因为界面的确定可以影响到整个层序地层格架的建立，而陆相层序界面的鉴定和对比标志可能在盆地的不同部位具有不同特点，达到准确无误也非易事，需要采用多种手段和方法去完成。