全球海平面相对变化周期与层序级别

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1.全球海平面相对变化周期

全球海平面相对变化周期指的是一个时间段落,在这段时间内发生了全球海平面的相对上升和相对下降。一个典型的海平面相对升降变化周期包括海平面的逐渐相对上升、静止期和迅速的海平面相对下降。一个海平面相对变化同期可以在全球、区域和局部规模上加以识别尽管仍有人认为层序是没有级次的,但大多数人认为,不同级次的海平面升降变化周期形成了不同级次的层序,所以,正确划分并准确确定海平面相对变化周期是层序地层学研究的基本问题。根据Vail和Mial等人的研究成果,一般将海平面升降变化局期分成一级、二级、三级、四级和五级周期。每个周期的持续时间和成因都是不同的(如下表)。

2.海平面变化周期与层序级别的关系

在大多数情况下,一个沉积层序是在一个海平面变化周期为形成的,也就是说,不同级别的海平面相对变化周期对应于相应级别的沉积层序。

全球显生宙存在两个海平面升降变化–级周期,形成了两个可全球性对比的一级层序或巨层序,早奥陶世和晚自垩世分别为两个最大海泛时期,前寒武纪晚期和中晚三叠世为最大海退期。这两个一级层序均由陆棚边缘体系域、海侵体系域和高位体系域组成(如下图)。实际上,这些一级层序体系域是由一个或多个二级周期形成的一级层序组成的。全球显生宙存在14个海平面升降变化二级周期,形成了14个可全球性对比的一级层序或超层序。每个层序都是由低位体系域(陆棚边缘体系域)、海侵体系域和高位体系域组成的。例如侏罗纪二级海平面变化周期形成的一级层序包括了早休罗世低位体系域、中罗世海侵体系域和晚侏罗世高位体系域。

三级周期亦是全球性海平面变化周期,中新生代存在120个三级周期,在尚未发表的古生代海平面升降曲线中存在127个二级周期。在一个三级海平面升降周期内形成的地层就是-个层序,它包括了由一系列准层序组组成的低位体系域(陆棚边缘体系域)、海侵体系域和高位体系域。在对三级周期形成的层序进行全球性对比时应充分考虑区域构造运动影响。

从理论上讲,全球范围的四级和五级海平面升降周期具有对比性,但实际上由于受区域构造、沉积物供给、气候等多种囚素的影响,很难进行全球性四级和五级海平面变化周期的对比。四级周期持续时间为0.1~1Ma或0.2~0.5Ma,多起因于大陆冰盖生长和消亡或天文驱动力。五级周期持续时间为0.01~0.1Ma或0.01~0.2Ma,主要反映了米兰柯维奇冰川全球海平面变化旋回。四级海平面升降所形成的沉积地层往往是复杂的,它既可形成一个完整的四级层序,也可形成一个或儿个准层序,这主要取决于海平面升降和盆地沉降之间的关系。五级海平面升降周期多表现为一个快速的海平面上升和缓慢的下降或静止,因此,五级周期很难形成一个完整的沉积层序,往往形成一个可以在区域上进行对比的准层。根据层序地层学原理,一个实际沉积知序的形成来自多个外力的周期性复合驱动,并且具有分级嵌套性。不同级别的层序发育与可容空间及可容空间的变化速率密切相关。因此,我们现今在地层记录中看到的不同级别的沉积层序往往是不同级别海平面升降旋回耦合的结果。