陆相环境可容空间控制因素及其对层序发育的控制

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1、陆相可容空间控制因素及其对层序发育的控制*孙耀庭张世奇刘金华魏垂高孙杰（石油大学地球资源与信息学院，山东东营257061）摘要：基准面及可容空间变化控制着层序演化和体系域分布。陆相沉积环境同海相环境相比有很大的差异性，相应的可容空间控制因素及层序演化也有很大不同。本文分析了陆相可容空间影响因素及其对层序发育的控制，指出构造因素是陆相层序的主控因素，气候、沉积物供给、湖海短期沟通、河流平衡剖面迁移等因素在较短时期内或局部地区可以成为主控因素。Fischer图解法所做出的曲线可近似代表相对湖平面变化曲线，通过编制基准面变化曲线图可以分析可容空间变化，也可以借助沉积相和粒度的研究结果反推陆上可容

2、空间的相对大小。关键词：可容空间；基准面；河流平衡剖面；层序作者简介：孙耀庭（1978—）,男，石油大学地球资源与信息学院硕士研究生，主要从事层序地层学方面的研究。联系电话：0546—8391322基金项目：国家重点基础研究发展规划项目（1999043304）和CNPC“九五”科技攻关项目（970201-0277）部分成果。在经典层序地层学理论中，海平面升降、构造沉降、沉积物供给和气候被看作是层序形成与分布的主要控制因素。其屮构造沉降和海平面升降这两个参数综合起来作为可容空间系数控制着可容空I'可的大小；构造沉降、海平面升降和沉积物供给速率这三个参数控制了沉积盆地的几何形态；气候影响沉积物

3、类型，而海平面升降则控制着层序内部的结构，其屮海平面升降影响最大⑴。陆相环境同海相环境相比，影响层序发育的因素和作用方式则要复杂得多,虽然陆相层序的发育类似地也会受到湖平面升降、构造沉降、沉积物供给和气候变化的影响,但构造沉降对可容空间的作用更显著。控制盆地演化的各种因素导致了层序的形成和演化，而可容空间变化则是这些控制因素的综合反映，研究盆地可容空间的时空变化，是准确恢复地层层序演化的基础。1•沉积基准面原理及可容空间概念Cross定义基准面是一个相对于地球表而波状起伏的、连续的、总体上略向盆地方向下倾的，位置、运动方向及升降幅度不断随时间变化的抽象曲面（非物理面）（图1）。在此面以上沉

4、积物不稳定，不发生沉积作用，已沉积的物质将被剥蚀而难以保存下来；在此面以下沉积物会发生沉积作用；在该面附近沉积物即不发生沉积，也不发生剥蚀。基准面作为两种动态地质作用过程（沉积和侵蚀）之间的平衡面（临界面），它应该是动态的，由于影响侵蚀一沉积作用的各种因素是不断发生变化的，基准面的位置和形态也应该是因时因地而不断发生变动的。理论上讲，基准面的终极状态应是无限趋近于海平面的一个向盆微倾斜的平面。但是,由于内力地质作用和外力地质作用都吋刻在进行着，因而这一终极状态仅具理论意义。沉积基准面是受海（湖）平面、构造沉降、沉积物负荷及沉积地形等诸多综合因素制约的一个等势面，它反映了不平衡的地表形态需不

5、断通过沉积或侵蚀作用调整其形态，向平衡的、低势态的基准面方向运动，以求达到平衡状态。这是沉积层序形成的内在机理。陆相环境基准面包括湖平面和河流平衡剖面两种。根据Posamentier的泄义,河流平衡剖面是指河流搬运能力与物源区供给沉积物总量之间恰好达到平衡状态时形成的顺水流方向逐渐递降的地形。根据基准而和河流平衡剖面的定义，陆相盆地最终的基准面不是湖平面而是相当于河流平衡剖面的一个抽象界面。在陆相湖盆中，湖平面始终低于基准面。最高湖平面及其外延部分只是区分湖相沉积体系和河流沉积体系的分界面，界面之上以河流相沉积为主,界面之下以正常湖相沉积为主⑴。可容空间概念是与基准面概念紧密联系在一起的，

6、可容空间是指沉积物表面与沉积物基准面之间可供沉积物充填的所有空间。从此可容空间概念提出以來，根据可容空间变化分析层序发育特征成为层序地层学的重要研究方法Z-，2,o我们将陆相可容空间分为水下可容空间、陆上可容空间和潜在可容空间，总称盆地可容空间。2可容空间的控制因素及其对层序发育的控制构造运动、沉积物供给速率、气候、河流平衡剖面迁移、湖海沟通事件及相对湖平面变化等是陆相可容空间变化的主控因素，其屮构造活动对可容空间变化的影响尤其显著。2・1•构造运动的影响构造运动不但影响盆地的形态，也直接影响着可容空间的变化，在陆相湖盆中，构造运动表现为控制盆地可容空间的最重要因素。构造因素不仅直接控制可

7、容空间的变化，而且，陆相盆地的产生、发展与演化都受控于不同级次的构造运动。构造因素述会通过改造地貌特征等方式，间接影响剥蚀速率、沉积物类型、沉积物供给速率，甚至局部的气候条件⑶。断陷湖盆中，构造运动对可容空间的影响主要表现在边界断层的活动和基底的整体升降。原地式断陷边界断层从垂向上来扩大盆地的可容空间，而后退式断陷边界主要从横向上来扩大盆地的可容空间⑷。断陷湖盆基底构造沉降作用是呈幕式旋回性的，每一次幕式旋回并不是单一的