層序界面

層序界面是指層序與層序之間的不整合面及相關的整合面，系海平面下降事件形成，是劃分層序的基礎。

基本介紹

• 中文名：層序界面
• 外文名：sequence boundary
• 學科：沉積學
• 釋義：不整合面及相關的整合面
• 分類：I型和II型
• 識別：海相、陸相

簡介

層序界面是以不整合面或與之相對應的整合面為特徵，它是橫向上連續的、廣泛分布的界面，至少在整個盆地分布。不整合面為一個將新老地層分開的界面，沿該界面具有指示重大沉積間斷的陸上侵蝕削截或陸上暴露現象。而整合面是區分新老地層的界面，沿該界面沒有陸上或海底侵蝕的證據，也不表現出明顯的地層缺失。

分類

在Exxon層序模式中，根據陸相侵蝕的範圍和相帶向海遷移量的大小，不整合面被分為兩種類型（如圖）。

1、Ⅰ型不整合面

形成於快速的海平面下降、迅速構造沉降期，海岸線遷移至陸架邊緣或以下部位，伴隨著陸架下切谷和海底峽谷的深切作用，陸表遭受廣泛的侵蝕作用。碎屑岩塊沿著峽谷體系被搬運至大陸斜坡的底部，形成了廣泛的低位體系域。在下型不整合中，沉積相帶迅速地向盆地方向遷移，不整合之下早期(或老層序)的高位體系域遭受廣泛的侵蝕作用。以Ⅰ型不整合面為底邊界的層序，構成Ⅰ型層序。

2、Ⅱ型不整合面

發育於相對海平面緩慢下降時期，其結果是導致相域逐漸向海遷移，並伴隨有少量的陸上暴露和侵蝕作用。與下型層序中的低位體系域相對應，此時發育陸架邊緣體系域，相應的，以Ⅱ型不整合為底邊界的層序稱為Ⅱ型層序。

Ⅰ型與Ⅱ型不整合面形成與分布特徵有所不同，總體上Ⅰ型不整合面更為明顯，較易識別，而Ⅱ型不整合面不夠明顯。

識別與劃分

海相地層層序界面的物質表現形式

1.古風化殼

古風化殼是地球歷史時期地殼表層岩石經長期風化作用後所形成的分布於地殼表層的殘積物，它的存在代表了地質歷史時期地殼上升，海平面下降，原岩暴露於水面之上而遭受過風化剝蝕，所以古風化殼是典型的層序界面。

2.渣狀層

渣狀層又稱渣狀土，是由於全球海平面下降條件下導致前期沉積暴露，遭受風化剝蝕、淡水淋濾、溶解等地質作用所形成的異常疏鬆、似乎渣狀的土壤。如上揚子貴州貞豐三疊系剖面第3層序界面上的紫紅色粉土岩。

3.河流回春作用面

河流回春作用是由於全球海平面快速下降，陸棚的一部分或全部暴露地表，河流推進至陸棚並下切陸棚，形成河流深切谷。如下揚子地區江蘇江寧縣墳頭村志留系剖面，墳頭組內的一個三級層序界面上發育10～20cm的殘積礫岩，礫石扁平，定向排列，與下伏地層成切割關係。

4.古喀斯特作用面

古喀斯特作用面是指地質歷史時期發育的、並被後來沉積物所覆蓋的（含有CO₂的地下水和地表水對可溶性碳酸鹽岩的溶解、淋濾、侵蝕和沉積等）古岩溶作用所形成的作用面。此類型界面的形成過程即是層序界面的發育過程，即原始位於水體之下沉積的碳酸鹽岩在構造抬升或海平面下降條件下暴露地表、遭受風化、剝蝕，從而形成古喀斯特作用面。

5.斜坡重力流沖刷侵蝕面

此類界面在中國南方震旦系—三疊系沉積地層中的台地邊緣斜坡剖面上廣泛發育，主要表現為一套台地邊緣垮塌沉積或斜坡侵蝕作用形成的不規則界面及其之上的低水位期的角礫狀灰岩。這類界面是在海平面下降速率大於盆地沉降速率條件下所形成的典型層序界面。

6.盆地內濁流侵蝕作用面

此類界面主要表現為伴隨著相對海平面的快速下降盆地內發育的濁流對前期沉積沖刷侵蝕形成不規則的界面，界面之上發育LST期濁積砂岩，此類砂岩的底面槽模特別發育。如廣西田林潞城、八渡三疊系剖面、湖南木陽易家沖三疊系剖面等。

7.火山事件作用面

是一套與火山事件作用有關的，可將層序劃分開來的一套火山作用形成的產物。如中國南方海相上、中二疊統之間的界面即為一火山事件作用面，主要表現為中二疊世結束之後，隨著東吳運動主幕的拉開，在廣大的川滇地區需稱了大面積分布的玄武岩堆積，也由於此次構造運動使得中二疊世的海域退縮到黔南以南的地區，而其它地區上升成陸，遭受風化剝蝕，並為鐵、鋁、硫等礦床的形成創造了條件。

8.上超面

上超面是指後期沉積層與前期沉積層之間為一上超接觸關係，這是由於海平面下降後又上升這一轉變過程的產物。所以上超面也為一層序界面。

9.岩性、岩相轉換面

岩性、岩相轉換面是在海平面下降速率小於沉降速率條件下形成的，其主要表現形式為陸上暴露而河流回春現象發生，台地上和台地邊緣可能會經歷短暫的暴露，斜坡侵蝕作用不明顯，盆地內不發育低水位扇形體。

陸相地層層序邊界的識別

1.地震剖面上的識別標誌

不整合面表明存在指示重大沉積間斷的陸上侵蝕削截或陸上暴露現象。地層不整合在地震剖面上會表現為地震不整一現象，故利用地震剖面可以識別不整合。地震剖面上不整合的識別主要根據同相軸的反射終止方式來判別，典型的陸相地震不整合反射有削蝕(Truncation)、上超(Onlap)及頂超(Toplap)三種終止形式。

（1） 削蝕(削截、侵蝕)現象

因侵蝕作用引起的地層側向終止，出現在層序頂界面，它既是構造運動發育的直接證據，也是最可靠的層序劃分標誌。它既是下伏傾斜地層的頂部與上覆水平層間的反射終止，也可以是河床底面侵蝕造成的下伏水平地層反射終止。

（2）上超現象

在湖盆水域不斷擴大的情況下，層序的底部在前期層序界面上逆沉積斜坡上逐層超覆。湖岸上超一般分布在湖盆邊緣，反映湖平面的相對上升，是層序底界面的可靠標誌。

（3）頂超現象

指沿傾斜地層的無沉積頂面被新地層所超覆，在地質上是一種時間不長、由於沉積基準面太低而產生的沉積物過路現象，代表無沉積作用或水流沖刷作用的沉積間斷，見於層序頂界面。

此外，對於海相層序中發育的下超(Downlap)現象，在湖盆中可能並不發育。陸相湖盆面積小、物源近，陸源碎屑供應豐富，通常情況下只要湖泊存在，任何地方都有沉積作用，只是厚薄、粗細的差別而已。下超面的形成由於遠源泥岩的沉積速率相對於近源碎屑的沉積速率小，使邊緣沉積厚而湖盆中心沉積薄，造成反射同相軸從邊緣向中心逐漸向下“收斂”的情況，因此湖相地層中，下超面實際上是一種整合面。

2.沉積地質標誌

（1）古風化暴露面

分布廣泛，主要包括古土壤和植物根土層。古暴露面上風化殼是很好的不整合界面標誌。古風化殼以鈣質風化殼最為常見，其次是鐵質、鋁質和矽質風化殼。 2.2.2 河床滯留沉積

河床滯留沉積是留在河床底部、集中堆積成不連續透鏡體的礫石等粗粒碎屑物質，這些粗碎屑物質被河流由上游搬來或近側向侵蝕海岸而形成，而細粒物質被選擇性搬運走，河床滯留沉積的底部常具有明顯的沖刷界面，是層序邊界的標誌。

（3）沉積旋迴性

包括正旋迴沉積、反旋迴沉積及複合旋迴沉積，根據岩電特徵劃分出不同級別的旋迴藉以判別層序界面的位置。

（4）風暴岩

當湖泊處於廣闊盆地時，湖面寬、水體淺，強大的風暴浪導致形成風暴岩沉積。層序界面上常發育砂質風暴岩，這是因為發生大規模的水進。

（5）岩性、岩相標誌

岩性、岩相在垂直系列上的缺失、突變及底礫岩的出現，都可能是層序邊界。

（6）凝縮段

凝縮段通常與沉積層序期間最大水深相伴生，在湖盆中常形成於湖平面達到最高、湖岸上超點達到向陸最遠時期，即最大湖泛面形成時期。而最大湖泛面是層序內的重要分界面，該界面以下是湖進體系域，界面以上是高位體系域。在測、錄井資料上，該界面下為退積型準層序組，界面上為進積型準層序組。

最大洪泛面在地震剖面上有時表現為一個“下超面”。在此情況下，可以根據可容空間接近最大這一特徵，在層序內尋找“上超點”接近盆地邊緣最遠處的“同相軸”，作為該層序的“最大洪泛面”。利用岩、電及分析化驗資料，首先識別出凝縮段，並用合成地震記錄標定到地震剖面上，從而也可在地震剖面上標定凝縮段的發育部位。

3.古生物標誌

（1）生物（貝殼）碎屑層

生活在淺水環境中的含殼類生物，死亡後殼體經湖浪作用搬運至岸線附近，後期經湖水的不斷沖刷破碎，形成貝殼碎屑層，其中殼體破碎嚴重，難以辨認其屬種，並且呈亂雜狀堆積。因此它可以反映湖岸環境，當其上地層為反映水體逐漸或突然加深的沉積相類型時，這些碎屑層便可以近似代表層序或準層序組的頂，並可能代表層序的頂界。

（2）植物根跡化石

根跡化石是岩心中最易識別的遺蹟化石，其種類繁多，生態特點複雜，雖不能絕對地作為暴露標誌，但大都為陸面或極淺水環境下的產物。在層序邊界的識別過程中，可以根據上、下地層植物根跡化石縱向上的變化推斷層序邊界的位置。

（3）遺蹟化石

遺蹟化石（除糞化石外）均為原地保存，它既是生物行為習性的反映，也是它們賴以生存底質的反映，而這兩者直接受常駐環境因素的控制，因而與沉積環境關係十分密切。利用生物遺蹟對環境的敏感性，可以反映在岩性剖面上表現出來的沉積間斷面。

（4）生物數量的變化

層序是某一控制因素作用下所形成的一套地層，其中所含生物數量從下而上應該是漸變的，從多到少或從少到多因沉積環境不同而定。但層序邊界上下的地層，由於湖水深度、沉積環境等的很大差異，生物數量差別很大，發生突變。從而利用地層中相鄰地層中生物數量的突變而考慮是否存在層序界面。

（5） 生物種屬的變化

上、下地層中的化石所代表的時代相差較遠，或古生物化石群突變，出現生物演化的不連續或生物種屬的突變，都說明地層之間發生過沉積間斷或長時間的侵蝕風化，是不整合（層序邊界）存在的證據。