基准面旋回和可容空间知识体系及自己的看法

学号：2006130035姓名：陈龙成绩：基准面和可容空间基本知识体系及自己的看法高分辨率层序地层学理论的核心内容是：在基准面旋回变化过程中，由于可容纳空间与沉积物补给通量比值的变化，相同沉积体系域或相域中发生沉积物的体积分配作用和相分异作用，导致沉积物的保存程度、地层堆积样式、相序、相类型及岩石结构和组合类型发生变化[1]。

基准面是高分辨率层序地层学研究的核心，可容空间是与基准面密切关联的概念，本文总结出了基准面及可容空间的基本知识体系，同时就基准面和可容空间也提出了自己的观点。

1.基准面和可容空间基准面和可容空间都是高分辨率层序地层学中极其重要的概念。

特别是基准面这个概念，是高分辨率层序地层学研究的直接对象，最终在实际应用中我们也是要划分出层序的上升和下降旋回。

而可容空间却是和基准面直接关联的概念。

T．A．Cross(1994)引用并发展了Wheeler(1964)提出的基准面概念，分析了基准面旋回与成因层序形成的过程-响应原理。

基准面(Baselevel)并非海平面，也不是一个相当于海平面向陆延伸的水平面，而是一个相对于地球表面波状升降的、连续的、略向盆地方向下倾的抽象面（非物理面），其位置，运动方向及升降幅度不断随时间发生变化的[2]。

可容空间是指位于基准面之下的、沉积物表面与基准面之间可供潜在沉积物充填的全部空间[１]。

可容空间包括早期未被充填遗留下来的老空间和新增可容空间。

可容空间又称可容纳空间、容纳空间、容存空间，它是与基准面相伴存在的一个客观事物。

新增可容空间是指在沉积物沉积的同时新形成的可供沉积物充填的空间[7]。

可容空间是与基准面相伴随而存在着的,可容空间的增加与减少直接受控于基准面的升降和基底构造沉降。

学号：2006130035姓名：陈龙成绩：图2.基准面与可容空间示意图2.为什么提出基准面这个概念我们知道影响层序地层发育的影响因素主要有：海平面、构造沉降、沉积负荷补偿、沉积物补给、气候、沉积地形等因素。

这样对于特定层序地层分析来说，其分析的结果就具有多解性，在现有理论与技术条件下，我们是无法确定层序地层到底是在哪些因素的影响下发育形成的。

这样不管是对于科学理论研究还是实际生产应用来说，都是不利的。

基准面概念的提出实际上是对以上影响因素的综合，这样以来我们就可以抛开了单个的影响因素，从整体上出发，就基准面变化及其沉积响应进行研究。

在实际层序的划分中，我们最终划出的也是基准面的升降变化。

3基准面的特征地层基准面有关基准面及其相关的几个重要概念的定义，在Cross和邓宏文教授已发表的论文中有专门介绍，这里所要强调的几个与沉积动力学相关的基本概念是[5]：（1）基准面不是物理界面,而是一个相当河流平衡剖面的抽象势能面。

地表(或沉积界面)为了达到与基准面的平衡,要不断地通过沉积或侵蚀作用来改变其形态,并向靠近基准面的方向运动;（2）基准面升降过程中总是向幅度最大值或最小值单方向移动；（3）基准面的升降可发生在地表之学号：2006130035姓名：陈龙成绩：上,或地表之下,也可从地表之下穿越到地表之上后再摆动到地表之下。

当基准面上升到地表之上时A值加大,以沉积作用为主,下降时A值减小，沉积作用仅延续到基准面与地表重合的位置,如进一步下降到地表之下则发生侵蚀作用；（4）一个基准面旋回升降过程中所保存下来的岩石为一个成因地层单元,即成因层序,其以时间为界面，因而又为一个时间地层单元。

在时间)地层格架中相当的成因地层单元是基本等时的；（5）层序的结构和叠加样式明显受到基准面升降过程中的沉积动力学条件变化控制。

4基准面变化及其沉积响应可容空间的变化直接受控于基准面的升降,对可容空间变化的研究，不仅要考察可容空间的大小和有无。

更重要的是可容空间的增加速率与沉积物供给速率之间的相互关系。

可容空间的增加速率(△A)与沉积物供给速率增加值(△S)的比值(△A)决定了沉积物的堆积速度、保存程度、叠加样式及内部结构[9]。

主要表现形式是[5]：基准面缓慢下降，且△A/△S<1或、≈1时,形成小型进积或加积的准层序组，此时常构成低水位体系域；基准面快速上升，可容空间迅速增大,且△A/△S>1时,产生退积式的准层序组,常形成水进体系域;基准面缓慢上升，可容空间缓缓增加,且△A/△S=1时，产生加积式的准层序组，常构成高水位体系域;基准面快速下降,可容空间迅速减小，且△A/△S<1时,产生大型进积式准层序组,形成水退体系域。

基准面升降与沉积动力学的关系可表述如下[4]：当基准面下降达最低点位置时,可由基准面下降到地表之下而引起滨岸带以内的区域发生广泛暴露和遭受侵蚀,沉积盆地的A值缩小并达最低值。

与之相对应的物源区(母岩区+再侵蚀搬运区)大面积扩展，S值增大达最高值。

又因河流的落差和向盆地方向的延伸距离最大，流域面积和流量亦最大，流速最快和能量最高,所能搬运的沉积物数量最多和粒度最粗，因而伴随有效A值。

向盆地方向迁移,在河流入海(或湖)口处呈过补偿沉积状态，从而产生强烈进积作用(图2A)。

当基准面上升达最高点位置时,沉积盆地A值递增至最高值。

与之相对应的是物源区大面积收缩(主要为母岩区),S值迅速减小至最低值。

又因河流的落差,流域面积和向盆地方向的延伸距离大大缩小,流速减慢和能量降低,且粗粒组分主要被留在靠物源山地一侧的冲积相区,因而可被搬运入海(或湖)的沉积物数量最少、粒度变细。

伴随河流入海(或湖)口处与有效A值共同向陆迁移,盆内和滨学号：2006130035姓名：陈龙成绩：岸带逐渐处于弱偿)欠补偿沉积状态,从而产生加积→退积作用,以及继滨岸上超后发生广泛的海(或湖)进作用(图2B)；以上述两种情况为端点，不难理解为何在基准面从最低点上升到最高点,或从最高点下降到最低点位置的两个半旋回区间,分别出现与沉积动力学条件变化相对应的进积→加积→退积(上升)或加积→进积→局部遭受侵蚀(下降)的地层响应过程。

图2基准面升降与沉积动力学模式图5.基准面的旋回高分辨率层序地层学研究是对地层记录中反映基准面变化的时间地层单元进行二元划分。

不同级次的基准面旋回必将形成不同级次的地层旋回。

因而在地层记录中如何识别代表多级次基准面的多级次地层旋回就成为高分辨率层序地层学地层地比的关键[10]。

根据基准面旋回和可容空间变化原理，地层的旋回性是基准面相对地表位置变化产生的沉积作用、侵蚀作用、沉积物过路作用和沉积非补偿造成的饥饿性沉积作用乃至非沉积作用等多种地质作用随时间发生空间迁移的地层响应。

地层记录中不同级次的的地层旋回，记录了相应级次的基准面旋回。

一般来说，根据地层记录的旋回性特征，可以将基准面旋回划分成短期、中期和长期旋回。

学号：2006130035姓名：陈龙成绩：短期基准面旋回是指成因上有联系的岩相组合，记录了一个短期基准面旋回容空间由增加到减少的过程。

其识别标志如下[3]：①地层剖面中存在冲刷现象及上覆地层的②滨岸上超的向下转移③岩相类型及其组合在垂向上的变化④砂泥岩厚度旋回变化及地层叠加样式的变化。

中期基准面旋回是指在大致相似地质背景下形成的一系列具成因联系的短期基准面旋回的组合。

其识别可以通过露头、岩心及电测井资料的分析来完成。

长期基准面的旋回是指在沉积盆地范围内，区域基准面所经历的上升和下降过程。

长期基准面旋回界面可以通过以下特征鉴定：①广泛分布的的区域不整合②河流充填的河道滞留沉积和底部厚层大型槽状交错层理砂岩③并按上超向下迁移④层序界面上下古生物组合，微量元素含量、地化特征差异⑤成煤环境及煤组分差异⑥自然电位和自然伽马测井量值的变化⑦地震反射终止关系的出现以及地震反射波动力学和几何学特征的变化。

6.几种基准面基准面一词在自然科学各学科中应用十分广泛。

所谓“基准”乃有“标准”或“参照”之意,基准面则为研究某一事物或过程的参照面。

本文所讨论的是指与地质学或沉积学有关的基准面概念。

较早提出此概念的Powell认为基准面是陆上侵蚀作用的下限,海平面即是总的基准面,但同时他也提出了有局部和暂时性基准面的存在。

Davis为了澄清这一概念的混乱现象,总结了1902年以前定义的基准面计有不下10种之多，诸如基准面是[4]：①海岸处的海平面;②海面之上不太高处的一个水平面;③一个假想的发育着成熟或老年河道的倾斜表面;④地表能被河流所改造到的一个最低的斜坡;⑥一条河流能缓慢达到的一种状态;⑦一种河流无法再继续侵蚀或侵蚀与沉积之间达到平衡的状态;⑧河流发育历史中的一个特定阶段,此时河流的垂向下切作用趋于停止,并且斜面大致呈抛物线状;⑨一个侵蚀平原夷平作用的最终状态;⑩一种假想的数学平面等等。

他本人则认为基准面是一个进行着正常陆上侵蚀作用的假想水平表面,称成熟或老年河流的这种平衡状态为“递降”，并命名此时的地理表面为“准平原，或“均夷平原”。

Sloss则从本质上认识到,基准面是一个在其上颗粒无法停留下来，而在其下则可能发生沉积与埋藏作用的界面。

Wheeler注意到在任一时刻地球表面都可划分学号：2006130035姓名：陈龙成绩：为无数个区域，这些区域经历着两种过程之一,即沉积或侵蚀，两种作用之间或任何经历不同作用的区域之间的界面即是处在基准面上。

与平稳的海平面相比，随着沉积物供给和能量情况的变化,基准面可穿越地表上下而发生升降波动。

Schumm通过对基准面(base和level)一词的含义剖析提出基准面是有效海平面的概念。

Cross在Wheeler基准面的基础上,则提出了与传统观点颇不相同的概念，他认为基准面既不是一个水平面，也不等同于海平面，而是一个相对于地球物理表面上、下振动并横向摆动的抽象等势面，在一个能量、物质、时间和空间被保存的封闭地层系统中,基准面代表沉积物通量变化稳定且沉积物通量的能量又最小的面。

在地质科技文献中,有关基准面的术语用法也不尽相同,主要出现下列形式。

侵蚀基准面：陆地上的风化剥蚀作用到达终极状态时的临界面,一般认为其相当于平均海平面及海平面在水平方向上的向陆地延伸面(图1)。

这是较为传统和早期被普遍接受的概念。

理论上讲,海洋是沉积作用的最终场所,在地表营力作用下发生的削高填低地质作用,最终会达到终结状态—夷平地表填平海盆,因此,海平面自然被看作是最终夷平面。

沉积基准面：一个抽象的动态平衡面,在此面之上沉积物不稳定,不发生沉积作用，而是发生侵蚀作用;在此面之下沉积物会发生沉积作用;在此面附近沉积物既不发生沉积作用也不发生侵蚀作用。

海洋环境的基准面就是海平面;陆相断陷盆地中的沉积基准面是湖平面和递降水流平衡剖面或叫河流平衡剖面。

湖泊沉积环境的基准面就是湖平面,而陆相河流环境的基准面就是递降水流平衡剖面图。

地层基准面：Wheeler证实基准面不可能是海平面处或其附近的一个水平面,在海平面以上仍可发生沉积作用,而在海平面之下也存在着侵蚀作用。