[科普中国]-层序界面

简介

层序界面是以不整合面或与之相对应的整合面为特征，它是横向上连续的、广泛分布的界面，至少在整个盆地分布。不整合面为一个将新老地层分开的界面，沿该界面具有指示重大沉积间断的陆上侵蚀削截或陆上暴露现象。而整合面是区分新老地层的界面，沿该界面没有陆上或海底侵蚀的证据，也不表现出明显的地层缺失。

分类在Exxon层序模式中，根据陆相侵蚀的范围和相带向海迁移量的大小，不整合面被分为两种类型（如图）。

1、Ⅰ型不整合面

形成于快速的海平面下降、迅速构造沉降期，海岸线迁移至陆架边缘或以下部位，伴随着陆架下切谷和海底峡谷的深切作用，陆表遭受广泛的侵蚀作用。碎屑岩块沿着峡谷体系被搬运至大陆斜坡的底部，形成了广泛的低位体系域。在下型不整合中，沉积相带迅速地向盆地方向迁移，不整合之下早期(或老层序)的高位体系域遭受广泛的侵蚀作用。以Ⅰ型不整合面为底边界的层序，构成Ⅰ型层序。

2、Ⅱ型不整合面

发育于相对海平面缓慢下降时期，其结果是导致相域逐渐向海迁移，并伴随有少量的陆上暴露和侵蚀作用。与下型层序中的低位体系域相对应，此时发育陆架边缘体系域，相应的，以Ⅱ型不整合为底边界的层序称为Ⅱ型层序。

Ⅰ型与Ⅱ型不整合面形成与分布特征有所不同，总体上Ⅰ型不整合面更为明显，较易识别，而Ⅱ型不整合面不够明显。1

识别与划分海相地层层序界面的物质表现形式1.古风化壳

古风化壳是地球历史时期地壳表层岩石经长期风化作用后所形成的分布于地壳表层的残积物，它的存在代表了地质历史时期地壳上升，海平面下降，原岩暴露于水面之上而遭受过风化剥蚀，所以古风化壳是典型的层序界面。

2.渣状层

渣状层又称渣状土，是由于全球海平面下降条件下导致前期沉积暴露，遭受风化剥蚀、淡水淋滤、溶解等地质作用所形成的异常疏松、似乎渣状的土壤。如上扬子贵州贞丰三叠系剖面第3层序界面上的紫红色粉土岩。

3.河流回春作用面

河流回春作用是由于全球海平面快速下降，陆棚的一部分或全部暴露地表，河流推进至陆棚并下切陆棚，形成河流深切谷。如下扬子地区江苏江宁县坟头村志留系剖面，坟头组内的一个三级层序界面上发育10～20cm的残积砾岩，砾石扁平，定向排列，与下伏地层成切割关系。

4.古喀斯特作用面

古喀斯特作用面是指地质历史时期发育的、并被后来沉积物所覆盖的（含有CO2的地下水和地表水对可溶性碳酸盐岩的溶解、淋滤、侵蚀和沉积等）古岩溶作用所形成的作用面。此类型界面的形成过程即是层序界面的发育过程，即原始位于水体之下沉积的碳酸盐岩在构造抬升或海平面下降条件下暴露地表、遭受风化、剥蚀，从而形成古喀斯特作用面。

5.斜坡重力流冲刷侵蚀面

此类界面在中国南方震旦系—三叠系沉积地层中的台地边缘斜坡剖面上广泛发育，主要表现为一套台地边缘垮塌沉积或斜坡侵蚀作用形成的不规则界面及其之上的低水位期的角砾状灰岩。这类界面是在海平面下降速率大于盆地沉降速率条件下所形成的典型层序界面。

6.盆地内浊流侵蚀作用面

此类界面主要表现为伴随着相对海平面的快速下降盆地内发育的浊流对前期沉积冲刷侵蚀形成不规则的界面，界面之上发育LST期浊积砂岩，此类砂岩的底面槽模特别发育。如广西田林潞城、八渡三叠系剖面、湖南木阳易家冲三叠系剖面等。

7.火山事件作用面

是一套与火山事件作用有关的，可将层序划分开来的一套火山作用形成的产物。如中国南方海相上、中二叠统之间的界面即为一火山事件作用面，主要表现为中二叠世结束之后，随着东吴运动主幕的拉开，在广大的川滇地区需称了大面积分布的玄武岩堆积，也由于此次构造运动使得中二叠世的海域退缩到黔南以南的地区，而其它地区上升成陆，遭受风化剥蚀，并为铁、铝、硫等矿床的形成创造了条件。

8.上超面

上超面是指后期沉积层与前期沉积层之间为一上超接触关系，这是由于海平面下降后又上升这一转变过程的产物。所以上超面也为一层序界面。

9.岩性、岩相转换面

岩性、岩相转换面是在海平面下降速率小于沉降速率条件下形成的，其主要表现形式为陆上暴露而河流回春现象发生，台地上和台地边缘可能会经历短暂的暴露，斜坡侵蚀作用不明显，盆地内不发育低水位扇形体。2

陆相地层层序边界的识别1.地震剖面上的识别标志

不整合面表明存在指示重大沉积间断的陆上侵蚀削截或陆上暴露现象。地层不整合在地震剖面上会表现为地震不整一现象，故利用地震剖面可以识别不整合。地震剖面上不整合的识别主要根据同相轴的反射终止方式来判别，典型的陆相地震不整合反射有削蚀(Truncation)、上超(Onlap)及顶超(Toplap)三种终止形式。

（1） 削蚀(削截、侵蚀)现象

因侵蚀作用引起的地层侧向终止，出现在层序顶界面，它既是构造运动发育的直接证据，也是最可靠的层序划分标志。它既是下伏倾斜地层的顶部与上覆水平层间的反射终止，也可以是河床底面侵蚀造成的下伏水平地层反射终止。

（2）上超现象

在湖盆水域不断扩大的情况下，层序的底部在前期层序界面上逆沉积斜坡上逐层超覆。湖岸上超一般分布在湖盆边缘，反映湖平面的相对上升，是层序底界面的可靠标志。

（3）顶超现象

指沿倾斜地层的无沉积顶面被新地层所超覆，在地质上是一种时间不长、由于沉积基准面太低而产生的沉积物过路现象，代表无沉积作用或水流冲刷作用的沉积间断，见于层序顶界面。

此外，对于海相层序中发育的下超(Downlap)现象，在湖盆中可能并不发育。陆相湖盆面积小、物源近，陆源碎屑供应丰富，通常情况下只要湖泊存在，任何地方都有沉积作用，只是厚薄、粗细的差别而已。下超面的形成由于远源泥岩的沉积速率相对于近源碎屑的沉积速率小，使边缘沉积厚而湖盆中心沉积薄，造成反射同相轴从边缘向中心逐渐向下“收敛”的情况，因此湖相地层中，下超面实际上是一种整合面。

2.沉积地质标志

（1）古风化暴露面

分布广泛，主要包括古土壤和植物根土层。古暴露面上风化壳是很好的不整合界面标志。古风化壳以钙质风化壳最为常见，其次是铁质、铝质和硅质风化壳。 2.2.2 河床滞留沉积

河床滞留沉积是留在河床底部、集中堆积成不连续透镜体的砾石等粗粒碎屑物质，这些粗碎屑物质被河流由上游搬来或近侧向侵蚀海岸而形成，而细粒物质被选择性搬运走，河床滞留沉积的底部常具有明显的冲刷界面，是层序边界的标志。2

（3）沉积旋回性

包括正旋回沉积、反旋回沉积及复合旋回沉积，根据岩电特征划分出不同级别的旋回借以判别层序界面的位置。

（4）风暴岩

当湖泊处于广阔盆地时，湖面宽、水体浅，强大的风暴浪导致形成风暴岩沉积。层序界面上常发育砂质风暴岩，这是因为发生大规模的水进。

（5）岩性、岩相标志

岩性、岩相在垂直系列上的缺失、突变及底砾岩的出现，都可能是层序边界。

（6）凝缩段

凝缩段通常与沉积层序期间最大水深相伴生，在湖盆中常形成于湖平面达到最高、湖岸上超点达到向陆最远时期，即最大湖泛面形成时期。而最大湖泛面是层序内的重要分界面，该界面以下是湖进体系域，界面以上是高位体系域。在测、录井资料上，该界面下为退积型准层序组，界面上为进积型准层序组。

最大洪泛面在地震剖面上有时表现为一个“下超面”。在此情况下，可以根据可容空间接近最大这一特征，在层序内寻找“上超点”接近盆地边缘最远处的“同相轴”，作为该层序的“最大洪泛面”。利用岩、电及分析化验资料，首先识别出凝缩段，并用合成地震记录标定到地震剖面上，从而也可在地震剖面上标定凝缩段的发育部位。

3.古生物标志

（1）生物（贝壳）碎屑层

生活在浅水环境中的含壳类生物，死亡后壳体经湖浪作用搬运至岸线附近，后期经湖水的不断冲刷破碎，形成贝壳碎屑层，其中壳体破碎严重，难以辨认其属种，并且呈乱杂状堆积。因此它可以反映湖岸环境，当其上地层为反映水体逐渐或突然加深的沉积相类型时，这些碎屑层便可以近似代表层序或准层序组的顶，并可能代表层序的顶界。

（2）植物根迹化石

根迹化石是岩心中最易识别的遗迹化石，其种类繁多，生态特点复杂，虽不能绝对地作为暴露标志，但大都为陆面或极浅水环境下的产物。在层序边界的识别过程中，可以根据上、下地层植物根迹化石纵向上的变化推断层序边界的位置。

（3）遗迹化石

遗迹化石（除粪化石外）均为原地保存，它既是生物行为习性的反映，也是它们赖以生存底质的反映，而这两者直接受常驻环境因素的控制，因而与沉积环境关系十分密切。利用生物遗迹对环境的敏感性，可以反映在岩性剖面上表现出来的沉积间断面。2

（4）生物数量的变化

层序是某一控制因素作用下所形成的一套地层，其中所含生物数量从下而上应该是渐变的，从多到少或从少到多因沉积环境不同而定。但层序边界上下的地层，由于湖水深度、沉积环境等的很大差异，生物数量差别很大，发生突变。从而利用地层中相邻地层中生物数量的突变而考虑是否存在层序界面。

（5） 生物种属的变化

上、下地层中的化石所代表的时代相差较远，或古生物化石群突变，出现生物演化的不连续或生物种属的突变，都说明地层之间发生过沉积间断或长时间的侵蚀风化，是不整合（层序边界）存在的证据。1