11第二章地層劃分對(duì)比的沉積學(xué)方法及原理

垂向加積（verticalaccumulation）是最早被人們認(rèn)識(shí)的地層形成方式，是指沉積物在地球重力場(chǎng)作用下從沉積介質(zhì)中自上而下的降落和堆積。通常形成“千層糕式”的地層記錄。2一、地層加積方式3深(靜)水海洋盆地、瀉湖、深湖，爆發(fā)型火山沉積區(qū)和大氣降塵區(qū)等是垂向加積的主要盛行場(chǎng)所。垂向加積形成的地層通常具有三方面的特征：原始沉積的地層水平或近水平、側(cè)向連續(xù)和上新下老。地層學(xué)三定律的沉積學(xué)基礎(chǔ)是垂向加積作用；巖性界面通常與時(shí)間界面一致或平行，地層特征和時(shí)間屬性在不同的延伸方向上表現(xiàn)為各向同性；地層的相變小，相變規(guī)律通常不服從瓦爾持相律。垂向加積作用形成的地層通常粒度細(xì)(細(xì)砂—泥級(jí))，層厚薄(薄層—紋層狀)，側(cè)向延伸遠(yuǎn)，空間上變化小，沉積速率低。45原始沉積的地層既不水平，側(cè)向延伸也不遠(yuǎn)，并非在任何時(shí)空尺度上都服從上新下老的原則。6當(dāng)從沉積作用的角度仔細(xì)審視瓦爾特相律時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)由垂向加積形成的地層序列的時(shí)空關(guān)系，并非服從瓦爾特相律。瓦爾特相律的模式圖表明，垂向上整合疊置的沉積相單元在空間上一定是相互毗鄰的，或在海平面／湖平面發(fā)生變化或沉積盆地基底升降過程中，在空間上相互毗鄰的沉積環(huán)境和相，將發(fā)生有序遷移，如在海平面上升過程中，半深海相將整合疊置在淺海相上，淺海相將整合疊置在濱海相上，濱海相將整合疊置在陸相上，相的這種遷移和疊置規(guī)律不會(huì)因時(shí)代、地區(qū)和起始或終結(jié)相單元的不同而不同。在時(shí)間上，相的這種整合疊置關(guān)系是空間上沉積相連續(xù)側(cè)向遷移的結(jié)果，與地球重力場(chǎng)的作用并無密切關(guān)聯(lián)。由垂向加積作用形成的沉積相的疊置和毗鄰關(guān)系并不都服從瓦爾持相律。7側(cè)向加積(1ateralaccumulation)作用是指沉積物在搬運(yùn)介質(zhì)中沿搬運(yùn)方向的位移和堆積。濱海、濱湖、河流、三角洲和大陸斜坡等是側(cè)向加積的主要盛行環(huán)境。8側(cè)向加積作用形成的地層具有如下特征：原始沉積的地層序列在不同的時(shí)間和空間尺度上并非總是水平和上新下老；巖性界面通常與時(shí)間界面不一致或斜交。巖石地層單位穿時(shí)“普通性”原理的沉積學(xué)基礎(chǔ)是側(cè)向加積作用；由側(cè)向加積作用形成的地層，其特征和時(shí)間屬性在地層的不同延伸方向上表現(xiàn)出明顯的差異：在平行加積方向上，具有相同特征的地層和地層界面表現(xiàn)出最大的穿時(shí)性；在垂直加積方向上，具有相同特征的地層和地層界面表現(xiàn)出最小的穿時(shí)性。地層的相變規(guī)律通常服從瓦爾特相律。910穿時(shí)(diachronism)是由英國(guó)地質(zhì)學(xué)家wright(1926)介紹英國(guó)蘭開郡內(nèi)的磨拉石粗砂巖在其分布范圍內(nèi)其地質(zhì)時(shí)代隨地區(qū)變化而提出來的。這一概念在現(xiàn)代地層學(xué)中是指在連續(xù)的海侵或海退過程中，一個(gè)巖石地層體及其界線與地質(zhì)時(shí)間界面斜交的現(xiàn)象。穿時(shí)普遍性原理是shaw(1964)首先提出的，他把陸表海的沉積物分為兩種沉積環(huán)境的產(chǎn)物。一種是直接來源于海水本身原地生成的沉積物；一種是來源于海水范圍之外的陸源異地生成的沉積的。11在陸表海沉積二元論的指導(dǎo)下，根據(jù)陸表海的物理、化學(xué)和生物特征以及總機(jī)械能量的分析得出兩條基本的結(jié)論，即穿時(shí)普通性原理。第一條：原地生成巖序列中的巖層，雖然其側(cè)向延伸趨向同時(shí)，但和鹽度完全均一的海盆中連續(xù)生成的沉積物不一樣。因?yàn)樵陉懕砗＠铮煌愋偷脑厣蓭r，之所以能夠在空間上連續(xù)地延伸，其唯一的途徑只能是通過海水進(jìn)退造成的環(huán)境遷移運(yùn)動(dòng)造成。因此，連續(xù)分布的、正常延伸的原地生成巖必然是穿時(shí)的。12第二條：異地生成的(或外來的)沉積物在陸表海的不同部位趨向漸變。穩(wěn)定但特征不同的異地生成巖，之所以被此能夠以正常順序連續(xù)出現(xiàn)，其唯一途徑只能是通過體現(xiàn)該持征的總機(jī)械能的側(cè)向遷移而形成。如果能量的遷移是在緩慢的過程中完成的，則形成的異地巖石單位側(cè)向可以追溯，就是穿時(shí)的。如果能量的遷移突然，這時(shí)，在過渡區(qū)內(nèi)就不復(fù)存在這種巖石，則巖石單位不能追溯。于是，所有非火山形成的、異地生成的和側(cè)向連續(xù)的陸表海沉積的巖石單位，以及在無間斷的連續(xù)剖面中位于其上或其下的相鄰異地生成巖巖石單位，都必然是穿時(shí)的。1314151617生物沉積作用是指以生物的原地生長(zhǎng)、粘結(jié)、捕獲和障積為主的沉積作用。生物沉積作用可區(qū)分為：生物建隆作用：是指生物的原地筑積作用，并形成地層中的丘狀隆起和生態(tài)上的抗浪格架。在加積方式上，生物成礁作用是垂向加積和側(cè)向加積的合成。從總體上看，礁相地層界面形態(tài)和穿時(shí)性遠(yuǎn)比由單純的側(cè)向加積或垂向加積形成的地層界面復(fù)雜。生物成層作用：是指以微生物的帖地生長(zhǎng)繁殖為主，導(dǎo)致生物—沉積層的形成作用。18

海水范圍擴(kuò)大，海岸線推進(jìn)到原來的陸地內(nèi)，即發(fā)生了海侵。

由于海水范圍擴(kuò)大，海水加深，海岸線向陸內(nèi)推進(jìn)，所造成的沉積成為海進(jìn)序列。

新沉積形成巖層有一部分直接蓋在更老的巖層之上，這種現(xiàn)象稱為超覆。超過的那一部分地區(qū)稱為超覆區(qū)。

海進(jìn)序列：海水→深，海水面積→大，沉積物→細(xì)，沉積面積→大。二、海侵超覆和海退退覆地層超覆序列

沉積盆地內(nèi)海平面相對(duì)下降時(shí)，海水分布范圍不斷縮小，稱為海退（regression），它所形成的沉積稱海退序列。愈新的地層分布范圍愈小，這稱為退覆，較新的地層未覆蓋的地區(qū)稱為退覆區(qū)。

海退序列：海水→淺，海水面積→小，沉積物→粗，沉積面積→小。地層退覆序列

當(dāng)海退序列緊接著一個(gè)海進(jìn)序列時(shí)，就形成地層中沉積物成分、粒度、化石等特征有規(guī)律的鏡像對(duì)稱分布現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為沉積旋回（CycleofSedimentation）。三、沉積旋回沉積旋回層序的產(chǎn)生主要受四種因素的影響：海（湖）平面升降、古氣候變化、沉積物源供應(yīng)速率和構(gòu)造環(huán)境的改變。海相沉積旋回模式：由海進(jìn)至海退組成的完整旋回（等時(shí)面為一理想的等時(shí)界面）。陸相沉積（河湖沉積）造成的沉積旋回還顯示出級(jí)別性。四、地層的劃分和對(duì)比（一）、基本概念1、地層劃分（Subdivision）：根據(jù)地層各種屬性和特性，按照地層的原始順序，系統(tǒng)地把一個(gè)地區(qū)的地層劃分為各種地層單位。2、地層對(duì)比（Correlation）：根據(jù)地層各種屬性和特征,對(duì)不同地區(qū)的地層單位進(jìn)行比較，找出這些地層單位的相應(yīng)關(guān)系和分布規(guī)律。在地層學(xué)的意義上是表示地層特征和地層位置的相當(dāng)。3、地層劃分與對(duì)比：確定地層的相對(duì)新老關(guān)系及其分布規(guī)律。

巖石地層學(xué)方法就是根據(jù)組成地層的巖石本身的成分、顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的變化來劃分、對(duì)比地層的方法。（二）、地層劃分對(duì)比的沉積學(xué)方法巖性法沉積旋回法沉積旋回法重礦物法

沉積巖的巖性特征反映了其形成時(shí)的古地理環(huán)境。在一個(gè)剖面上，巖性的變化意味古地理環(huán)境隨著時(shí)間推移而改變。在地面露頭和鉆井地質(zhì)剖面中，常常根據(jù)巖性特征來劃分對(duì)比地層。

這種劃分對(duì)比在一定區(qū)域范圍內(nèi)是準(zhǔn)確的。（1）巖性法沉積旋回是指在縱剖面上一套巖層按一定生成順序，有規(guī)律地交替重復(fù)，通常把利用沉積巖的這種規(guī)律性交替出現(xiàn)的現(xiàn)象來劃分對(duì)比地層的方法叫做沉積旋回法。（2）沉積旋回法

在復(fù)雜的巖層中有一些特殊的巖層，它們具有厚度不大、巖性特征突出、在區(qū)域地層中分布比較穩(wěn)定等明顯特征，這種巖層可稱為標(biāo)志層。

例如:侏羅系重慶統(tǒng)中的葉肢介頁巖，在川中、川東一帶常作為上、下沙溪廟組的劃分標(biāo)志。

我國(guó)南方震旦系下部的“冰磧層”，其形成和區(qū)域古氣候、古地形的特征有關(guān)，層位穩(wěn)定，容易識(shí)別，成為地層劃分和對(duì)比的良好標(biāo)志。

利用標(biāo)志層法對(duì)比地層在油氣鉆探中已得到廣泛的應(yīng)用。（3）標(biāo)志層法

但是，這種方法往往適用相似的沉積相帶內(nèi)，因?yàn)闃?biāo)志層也存在著相變問題。

例如，遼河斷陷沙河街組一段中部頂有一層分布廣泛的油頁巖，無論巖性及其在視電阻率曲線上都易于辨認(rèn)與對(duì)比，不失為井下對(duì)比的標(biāo)志層，但這個(gè)層在西部凹陷的西斜坡上相變?yōu)闇\水相的富含腹足類、介形蟲的泥灰?guī)r，俗稱“螺灰?guī)r”，由此相變?yōu)榱硪粋€(gè)標(biāo)志層。

因此，利用標(biāo)志層法進(jìn)行地層對(duì)比時(shí)需要研究人員謹(jǐn)慎地追蹤，研究清楚標(biāo)志層在空間上的變化規(guī)律，避免地層對(duì)比中出現(xiàn)失誤。

沉積巖中礦物按其相對(duì)密度可以分為兩類：相對(duì)密度大于2.9的叫重礦物，小于2.9的叫輕礦物。

重礦物如鋯英石、磷灰石、電氣石、金紅石、鈦鐵礦等。在不同的地層層位內(nèi)重礦物組合和含量是變化的。

在同一物源區(qū)的前提