地層層序的形成過程及控制因素討論—— 以遼東半島南部新元古界—古生界層序地層為例

摘 要：遼東半島南部新元古界—古生界沉積盆地可分為三個演化階段：青白口系—震旦系為陸源碎屑型濱淺海至碳酸鹽臺地的完整演化過程；寒武系—奧陶系為典型的陸表海沉積；石炭系—二疊系為海陸交互相沉積。根據區內巖石組合、沉積相、沉積環境、相序變化規律及界面性質等研究，將區內新元古界—古生界劃分為29個層序，其中Ⅰ型層序3個，Ⅱ型層序22個，Ⅲ型層序4個，與區內盆地演化階段相對應。討論了層序形成過程中可容納空間的變化規律，認可可容納空間的變化，成為最終影響序形成的直接因素。

關鍵詞：遼東半島南部 新元古界—古生界 層序地層 可容納空間

中圖分類號：P539.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0232-02

層序地層學作為一門地層分支學科的興起，不過十余年，這門新興學科在油、汽勘探和盆地研究方面一直保持熱點和重點的地位，因其在等時界面厘定及遠距離對比上的特殊優勢，使其在基礎地層的研究上具有深遠的影響和廣闊的前景。

以不整合面為界限的層序概念最早由Sloss提出[1]，識別不整合界面是露頭層序地層研究的基本任務。目前國內外最流行的研究成果是根據不同類型層序界面將層序劃分為三種類型：（1）Ⅰ型層序，由Ⅰ型界面控制，其特征是以地表長期暴露及河流回春作用及相關的同期地表侵蝕作用和上覆地層向上超覆為主要表現形式；（2）Ⅱ型層序，由Ⅱ型界面限定，以地表暴露及沉積濱線坡折向陸一側的海岸上超或向下遷移為特征，但無河流回春作用造成的地表侵蝕作用及向盆地方向的相位移；（3）Ⅲ型層序，由Ⅲ型界面控制，是在海平面上升速率過大并且超過臺地的生長及堆積速率時所造成的碳酸鹽臺地的淹沒事件中所形成的。

1 層序地層劃分及特征

遼東半島南部地層區劃屬華北地層區的復州—大連地層小區及營口—丹東地層小區。區內新元古界—古生界沉積蓋層呈北東向線性展布于西部及南部的永寧—復州灣—大連一帶，其分布廣泛，出露連續、完整，是進行層序地層研究的理想區域之一，本文根據其地層發育特點，以典型地區為代表將區內新元古界及古生界劃分為29個層序，其中Ⅰ型層序3個，Ⅱ型層序22個，Ⅲ型層序4個，并將其歸并為5個中層序。

1.1 層序劃分

是本區新元古界最底部中層序，相當于青白口系永寧組至震旦系甘井子組，由下至上包括5個層序，除底部為Ⅰ型層序外，其余均為Ⅱ型層序，普遍發育海侵體系域，沉積物由下部的碎屑巖沉積逐漸向內源沉積轉變，水體由混濁轉為清澈。該中層序代表一個完整的沉積旋回過程，由下部碎屑巖墊板的發育，轉變為碳酸鹽臺地的形成、發展以至衰亡。

1.2 陸海中層序

為震旦系頂部中層序，相當于營城子組至興民村組，由下至上包括5個層序，均為Ⅱ型層序，普遍發育海侵體系域和高水位體系域。與上一中層序相比，該中層序總體處于水體較清澈的內源碳酸鹽巖沉積，它是在前一沉積旋回基礎上發展起來的又一碳酸鹽巖臺地沉積過程，其缺少下部碎屑巖墊板的發育階段。

1.3 謝屯中層序

為本區寒武系—奧陶系第一個中層序，相當于寒武系葛屯組至張夏組底部這一區段，包括6個層序，除底部為Ⅰ型層序外，其余均為Ⅱ型層序，各層序均發育海侵體系域和高水位體系域。本中層序沉積總體為較淺水的陸源碎屑巖與內源碳酸鹽巖相互混雜的潮坪環境，該階段海平面升降較為頻繁，使碎屑巖墊板和碳酸鹽臺地的發育多次夭折，最終以當十段厚層砂巖結束了本階段的沉積過程，為下一階段沉積的演化打下了基礎。

1.4 復州灣中層序

為寒武系—奧陶系頂部中層序，相當于張夏組中上部至馬家溝組，共包括10個層序，其下部的幾個層序主要為Ⅲ型，多由凝縮段和高水位體系域，總體處于陸棚盆地—碳酸鹽緩坡沉積環境；中上部均為Ⅱ型層序，普遍發育海侵體系域和高水位體系域，水體較下部變淺，總體為潮坪—瀉湖較為閉塞的沉積環境，巖性多以白云巖為主。該中層序代表了一個碳酸鹽臺地的發育—衰亡過程，為一完整的沉積旋回。

1.5 丁屯中層序

該中層序規模較小，相當于石炭系—二疊系層位，由下至上包括3個層序，其中最下部為Ⅰ型，其余二者為Ⅱ型，均發育海侵體系域和高水位體系域。該中層序總體處于海水時進時退的海陸交互相沉積。

總結以上層序劃分，根據其環境演化及界面性質，將本區新元古界—古生界劃分為三個盆地演化階段，相當于三個大層序，其中第一階段為青白口系—震旦系，包括復州中層序及陸海中層序，代表陸源碎屑型濱淺海至碳酸鹽臺地的完整演化歷程；第二階段為寒武系—奧陶系，包括謝屯中層序和復州灣中層序，總體為地勢平坦的陸表海沉積；第三階段為石炭系—二疊系，相當于丁屯中層序，表示—海陸交互相演化階段。大層序之底界均為區域性不整合面，表示大的構造旋回，代表本區 不同階段的演化過程。

2 層序形成過程討論

層序是由層序界面所限定的，層序界面不僅是識別層序、確定層序類型的標志，又是層序地層區域劃分、對比的標準之一，層序界面的類型決定了層序的類型。

Ⅰ型層序包括：體系域、海侵體系域、凝縮段（或最大海泛期沉積）及高水位體系域，本區共劃分3個Ⅰ型層序。該類型層序形成過程如圖1所示，其結構類型為“SB1+TST+CS（或mfs）+HST+層序界面”。

Ⅱ型層序由Ⅱ型界面所控制，本區絕大部分是以該類界面控制的Ⅱ型層序，且普遍缺失陸架邊緣體系域。形成過程如圖2所示，其結構類型為“SB2+TST+CS（或mfs）+HST+層序界面”。

Ⅱ型界面在區內廣泛發育，其主要識別標志包括：（1）明顯的沉積間斷；（2）明顯的沖刷面及海侵滯留礫石；（3）大的沉積相突變面；（4）大量潮坪暴露標志；（5）區域性上超。

Ⅲ型層序是由Ⅲ型界面所確定的，其特征是凝縮段直接覆蓋于層序界面之上，Schalager（1989）將其稱為“淹沒不整合”，此時所形成的凝縮段屬三級海平面變化旋回的快速上升所形成的“滯后沉積”，所以界面上并無明顯的暴露標志，只是一種突變的非沉積作用面。本區共識別出4個Ⅲ型界面。Ⅲ型層序形成過程如圖3所示，其結構類型為“SB3+TST+CS（或mfs）+HST+層序界面”。

3 層序的控制因素

經典的層序地層學認為，層序的形成主要受控于全球海平面變化、構造沉降、沉積物供應速率及古氣候等幾大因素。全球海平面升降與構造沉降之間的相互影響，最終導致了本區相對海平面的變化，從而控制了沉積盆地的幾何形態。相對海平面變化是全球海平面變化及構造沉降的函數，其關系為：

沉積物供給速率與相對海平面升降速率之間的互相影響，又成為可容納空間的函數，其關系如下。

可容納空間=相對海平面上升-沉積物沉積

可容納空間最終成為控制層序形成的直接因素，可容納空間的變化，亦相應控制層序形成時期的沉積環境、沉積相的變化，可容納空間越大，表明水體越深，能量越小；反之。可容納空間很小時，則表明為一個淺水的動蕩環境或淺水局限、蒸發環境；可容納空間為負值時，地表處于剝蝕狀態，沒有沉積。

如果上述因素是層序形成的內因，而氣候則是重要的外在因素，由于受天體運行、地球自轉、火山活動、冰川等因素的影響，古氣候的變化具有旋回性，而這種旋回性同時又影響了全球海平面的變化，兩者具有同步性，從而進一步影響到沉積物類型、水深等因素的變化，所以說古氣候是決定層序形成的主要外部因素。

參考文獻

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