海平面变化对层序发育的控制

Vail强调了海平面升降是层序形成的主要控制因素，认为“大多数地质学家普遍见到的旋回性沉积作用基本上或完全受全球海平面升降变化的控制”，这一点是层序地层学研究的主要对象——层序——可以进行全球性对比的基础。那么海平面变化如何控制层序的发育呢？通过对塔里木盆地志留系三级层序特征的研究可以发现，海平面变化对层序发育的控制作用表现在几个方面：

首先，控制着层序界面类型的形成。当海平面下降速率远大于沉积盆地的沉降速率时，就会导致Ⅰ型界面的形成；反之，当海平面下降速率小于沉积盆地的沉降速率时，就会导致Ⅱ型界面的形成。就海平面升降与层序界面成因关系而言，不同的海平面演化时期形成不同成因类型的层序界面。如二级周期海平面主体上升时期，主要形成水下不整合界面、淹没不整合面、海侵超覆不整合面等界面组合；在海平面主体下降时期，主要形成暴露不整合面、侵蚀不整合面及其组合。

图4-31 常见海侵海退类型

其次，控制着单一层序的结构样式。通过对塔里木盆地志留系三级层序的结构特征分析，层序的结构样式有TST＞HST、TST=HST、TST＜HST等样式，这种不同的样式是受海平面升降变化所制约的。在地质历史时期海平面升降变化有多种样式，正如Rollins和Donahue（1975）指出的那样：海平面升降旋回速率变化相当复杂，至少有四种形式（图4-31），不同类型导致层序结构类型不同。如在快速海进和快速海退条件下，层序结构的样式表现为层序的厚度薄，TST=HST；在快速海进、缓慢海退条件下，层序结构样式表现为TST≤HST；在缓慢海进、快速海退条件下，层序结构样式为TST≥HST，但层序的厚度大。上述四种海平面升降变化条件下所形成的层序结构样式在研究区志留系均有发育。

第三，海平面升降还控制着层序地层的内部构型和成因格架。这里，主要是指海平面变化及其不同周期和幅度以及不同海平面水动力学过程在层序地层发育中的响应。一般来说，在海平面上升时期，形成退积型的沉积结构序列，在剖面上，岩石粒度往上变细，单层厚度变薄，泥岩层增多，沉积物颜色多为深灰色等暗色；而在海平面下降时期，形成进积或加积型的沉积结构序列，岩石粒度往上变粗，单层厚度变厚，砂岩层增多，沉积物颜色变浅，多为浅灰色、灰绿色、紫灰色及紫红色等。

第四，海平面升降对层序发育的控制还体现在对可容纳空间的控制上。众所周知，要使沉积物堆积下来，必须要有可供沉积物堆积的空间，即可容纳空间，它是海平面升降变化和构造沉降的函数。当构造沉降保持稳定时，海平面的变化就直接控制了可容纳空间的形成，即直接控制了层序的发育与缺失。塔里木盆地奥陶系沉积后，盆地全面抬升并遭受大面积剥蚀，形成了奥陶系与志留系之间的不整合接触。在志留纪初期，盆地开始下沉，发生海侵。在海侵的初期，盆地可容纳空间较小，只有在那些低洼的部位才会有可容纳空间的形成，也才会有志留系第一层序的发育，如满加尔坳陷、塔西南坳陷等。而在塔中隆起，由于海水顺塔中北斜坡和西南斜坡逐级侵没，因此所发育的层序也逐渐向塔中隆起顶部超覆，越往塔中隆起顶部，志留系下部所沉积缺失的层序数目就越多。一直到塔塔埃尔塔格期，随着海侵的持续扩大，整个塔中地带才完全被淹没，产生可供沉积物堆积的空间，发育沉积层序。如塔中10井，SQ1～SQ5都沉积缺失，SQ6才发育，角度不整合于中奥陶统古风化壳上。