地层层序的形成过程及控制因素讨论—— 以辽东半岛南部新元古界—古生界层序地层为例

摘 要：辽东半岛南部新元古界—古生界沉积盆地可分为三个演化阶段：青白口系—震旦系为陆源碎屑型滨浅海至碳酸盐台地的完整演化过程；寒武系—奥陶系为典型的陆表海沉积；石炭系—二叠系为海陆交互相沉积。根据区内岩石组合、沉积相、沉积环境、相序变化规律及界面性质等研究，将区内新元古界—古生界划分为29个层序，其中Ⅰ型层序3个，Ⅱ型层序22个，Ⅲ型层序4个，与区内盆地演化阶段相对应。讨论了层序形成过程中可容纳空间的变化规律，认可可容纳空间的变化，成为最终影响序形成的直接因素。

关键词：辽东半岛南部 新元古界—古生界 层序地层 可容纳空间

中图分类号：P539.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（a）-0232-02

层序地层学作为一门地层分支学科的兴起，不过十余年，这门新兴学科在油、汽勘探和盆地研究方面一直保持热点和重点的地位，因其在等时界面厘定及远距离对比上的特殊优势，使其在基础地层的研究上具有深远的影响和广阔的前景。

以不整合面为界限的层序概念最早由Sloss提出[1]，识别不整合界面是露头层序地层研究的基本任务。目前国内外最流行的研究成果是根据不同类型层序界面将层序划分为三种类型：（1）Ⅰ型层序，由Ⅰ型界面控制，其特征是以地表长期暴露及河流回春作用及相关的同期地表侵蚀作用和上覆地层向上超覆为主要表现形式；（2）Ⅱ型层序，由Ⅱ型界面限定，以地表暴露及沉积滨线坡折向陆一侧的海岸上超或向下迁移为特征，但无河流回春作用造成的地表侵蚀作用及向盆地方向的相位移；（3）Ⅲ型层序，由Ⅲ型界面控制，是在海平面上升速率过大并且超过台地的生长及堆积速率时所造成的碳酸盐台地的淹没事件中所形成的。

1 层序地层划分及特征

辽东半岛南部地层区划属华北地层区的复州—大连地层小区及营口—丹东地层小区。区内新元古界—古生界沉积盖层呈北东向线性展布于西部及南部的永宁—复州湾—大连一带，其分布广泛，出露连续、完整，是进行层序地层研究的理想区域之一，本文根据其地层发育特点，以典型地区为代表将区内新元古界及古生界划分为29个层序，其中Ⅰ型层序3个，Ⅱ型层序22个，Ⅲ型层序4个，并将其归并为5个中层序。

1.1 层序划分

是本区新元古界最底部中层序，相当于青白口系永宁组至震旦系甘井子组，由下至上包括5个层序，除底部为Ⅰ型层序外，其余均为Ⅱ型层序，普遍发育海侵体系域，沉积物由下部的碎屑岩沉积逐渐向内源沉积转变，水体由混浊转为清澈。该中层序代表一个完整的沉积旋回过程，由下部碎屑岩垫板的发育，转变为碳酸盐台地的形成、发展以至衰亡。

1.2 陆海中层序

为震旦系顶部中层序，相当于营城子组至兴民村组，由下至上包括5个层序，均为Ⅱ型层序，普遍发育海侵体系域和高水位体系域。与上一中层序相比，该中层序总体处于水体较清澈的内源碳酸盐岩沉积，它是在前一沉积旋回基础上发展起来的又一碳酸盐岩台地沉积过程，其缺少下部碎屑岩垫板的发育阶段。

1.3 谢屯中层序

为本区寒武系—奥陶系第一个中层序，相当于寒武系葛屯组至张夏组底部这一区段，包括6个层序，除底部为Ⅰ型层序外，其余均为Ⅱ型层序，各层序均发育海侵体系域和高水位体系域。本中层序沉积总体为较浅水的陆源碎屑岩与内源碳酸盐岩相互混杂的潮坪环境，该阶段海平面升降较为频繁，使碎屑岩垫板和碳酸盐台地的发育多次夭折，最终以当十段厚层砂岩结束了本阶段的沉积过程，为下一阶段沉积的演化打下了基础。

1.4 复州湾中层序

为寒武系—奥陶系顶部中层序，相当于张夏组中上部至马家沟组，共包括10个层序，其下部的几个层序主要为Ⅲ型，多由凝缩段和高水位体系域，总体处于陆棚盆地—碳酸盐缓坡沉积环境；中上部均为Ⅱ型层序，普遍发育海侵体系域和高水位体系域，水体较下部变浅，总体为潮坪—泻湖较为闭塞的沉积环境，岩性多以白云岩为主。该中层序代表了一个碳酸盐台地的发育—衰亡过程，为一完整的沉积旋回。

1.5 丁屯中层序

该中层序规模较小，相当于石炭系—二叠系层位，由下至上包括3个层序，其中最下部为Ⅰ型，其余二者为Ⅱ型，均发育海侵体系域和高水位体系域。该中层序总体处于海水时进时退的海陆交互相沉积。

总结以上层序划分，根据其环境演化及界面性质，将本区新元古界—古生界划分为三个盆地演化阶段，相当于三个大层序，其中第一阶段为青白口系—震旦系，包括复州中层序及陆海中层序，代表陆源碎屑型滨浅海至碳酸盐台地的完整演化历程；第二阶段为寒武系—奥陶系，包括谢屯中层序和复州湾中层序，总体为地势平坦的陆表海沉积；第三阶段为石炭系—二叠系，相当于丁屯中层序，表示—海陆交互相演化阶段。大层序之底界均为区域性不整合面，表示大的构造旋回，代表本区 不同阶段的演化过程。

2 层序形成过程讨论

层序是由层序界面所限定的，层序界面不仅是识别层序、确定层序类型的标志，又是层序地层区域划分、对比的标准之一，层序界面的类型决定了层序的类型。

Ⅰ型层序包括：体系域、海侵体系域、凝缩段（或最大海泛期沉积）及高水位体系域，本区共划分3个Ⅰ型层序。该类型层序形成过程如图1所示，其结构类型为“SB1+TST+CS（或mfs）+HST+层序界面”。

Ⅱ型层序由Ⅱ型界面所控制，本区绝大部分是以该类界面控制的Ⅱ型层序，且普遍缺失陆架边缘体系域。形成过程如图2所示，其结构类型为“SB2+TST+CS（或mfs）+HST+层序界面”。

Ⅱ型界面在区内广泛发育，其主要识别标志包括：（1）明显的沉积间断；（2）明显的冲刷面及海侵滞留砾石；（3）大的沉积相突变面；（4）大量潮坪暴露标志；（5）区域性上超。

Ⅲ型层序是由Ⅲ型界面所确定的，其特征是凝缩段直接覆盖于层序界面之上，Schalager（1989）将其称为“淹没不整合”，此时所形成的凝缩段属三级海平面变化旋回的快速上升所形成的“滞后沉积”，所以界面上并无明显的暴露标志，只是一种突变的非沉积作用面。本区共识别出4个Ⅲ型界面。Ⅲ型层序形成过程如图3所示，其结构类型为“SB3+TST+CS（或mfs）+HST+层序界面”。

3 层序的控制因素

经典的层序地层学认为，层序的形成主要受控于全球海平面变化、构造沉降、沉积物供应速率及古气候等几大因素。全球海平面升降与构造沉降之间的相互影响，最终导致了本区相对海平面的变化，从而控制了沉积盆地的几何形态。相对海平面变化是全球海平面变化及构造沉降的函数，其关系为：

沉积物供给速率与相对海平面升降速率之间的互相影响，又成为可容纳空间的函数，其关系如下。

可容纳空间=相对海平面上升-沉积物沉积

可容纳空间最终成为控制层序形成的直接因素，可容纳空间的变化，亦相应控制层序形成时期的沉积环境、沉积相的变化，可容纳空间越大，表明水体越深，能量越小；反之。可容纳空间很小时，则表明为一个浅水的动荡环境或浅水局限、蒸发环境；可容纳空间为负值时，地表处于剥蚀状态，没有沉积。

如果上述因素是层序形成的内因，而气候则是重要的外在因素，由于受天体运行、地球自转、火山活动、冰川等因素的影响，古气候的变化具有旋回性，而这种旋回性同时又影响了全球海平面的变化，两者具有同步性，从而进一步影响到沉积物类型、水深等因素的变化，所以说古气候是决定层序形成的主要外部因素。

参考文献

[1] Sloss LL.sepuencs in the cratonic interior of North America Geol Sol Am Bull 1963，74：43-114.

[2] Vail PR.Audemard F.Bowman SA.et al The stratigraphic signature of tectonics， eustasy and sedim entologyan overview In：Einsele G，Ricken W， Seilacher A，eds，Cycles and events in stratigraphy，Berlin，Heideberg： Springer-Verlag，1991：617-657.

[3] 乔秀夫，宋天锐，李海兵，等，辽东半岛南部震旦系-下寒武统成因地层[M].北京：科学出版社，1996.

[4] 张国仁，王国桢，曲洪祥，等，辽宁复州西南部张夏组上段高频旋回地层及复合海平面变化[J].中国区域地质，1997，16（3）：321-327.

[5] 张国仁.华北地台东部早中寒武世古气候的识别标志及变化旋回[J].辽宁地质，1997（4）：282-289.

[6] 陈建强，史晓颖.华北地台张夏组上部高频沉积层序与米柯维奇周期[J].地学前缘，1997，4（3）100.

[7] Read.J.F.Controls on evolution of Cambrion-Ordovicion passive margin， US Appalachians in：Controls on carbonate platform and basin devecopment [s.l.]： SEPMSpecial Publication，1989（44）：147-165.

[8] 杨家，徐世球，肖诗宇，等，川黔湘交境寒武纪层序划分[J].地球科学-中国地质大学学报，1995，20（5）：485-495.

[9] 史晓颖，陈建强，梅仕龙.华北地台东部寒武系层序地层年代格架[J].地学前缘，1997，4（4）：161-172.

[10] Maiall A.D.Principle of sedimentary basin dnalysis，Elsevier，Amsterdam， 1984：382.

[11] 王鸿桢.地球动力学的演化观—— 共同走向科学—— 百名院士科技系列报告集，中册[M].北京：新华出版社，1997：246-256.