（二）海平面变化绝对值曲线－有效容纳空间数学模型及其参数选择

1.海平面变化绝对值计算

有效容纳空间定量标定法是指有效容纳空间是由全球海平面升降和构造沉降决定的，如果设法去掉区域性构造沉降值便可得出全球海平面升降值。其中最关键参数是古水深的确定和区域性构造沉降曲线的获得，这些参数直接影响到海平面升降数值的精度。有效容纳空间（C）是全球海平面升降（SL）和构造沉降量（Y）的矢量和，即：

上扬子西缘二叠纪—三叠纪层序地层与盆山转换耦合

由（4）式得出海平面升降绝对值：

上扬子西缘二叠纪—三叠纪层序地层与盆山转换耦合

空间是沉积物堆积的潜在场所，在大陆边缘背景之下，沉积物尤其是碳酸盐台地上的碳酸盐沉积是有效容纳空间的忠实记录者或载体，随着海平面相对于陆地上升和陆表海中沉积物的堆积，发生沉降作用，只有扣除区域性构造沉降量（Y）即可得到海平面变化的绝对值。根据有效容纳空间定量标定的地质模型公式（4）、（5），有效容纳空间与沉积物校正厚度（S^＊）和古水深度（H）及其地质时间序列（t）满足下列微分方程，即

上扬子西缘二叠纪—三叠纪层序地层与盆山转换耦合

对（4）式两边对地质时间序列（t）进行微分：

上扬子西缘二叠纪—三叠纪层序地层与盆山转换耦合

把（1）式和（6）式代入（7）式整理得出海平面变化绝对值数学地质函数模型：

上扬子西缘二叠纪—三叠纪层序地层与盆山转换耦合

海平面变化绝对值是校正了区域性构造沉降或隆升后的海平面升降变化值，至少应代表地区性的海平面变化绝对值。按照这样的数学地质模型计算了广元上寺和峨眉地区的海平面变化绝对值，并建立了海平面绝对变化值曲线（图5-5，图5-6）。

海平面变化绝对值曲线的重建涉及到4个地质参变量：①去压实地层校正厚度，②构造沉降量，③古水深度，④Haq曲线值。其中对曲线最具影响的参数是构造沉降量和古水深度，同时在重建海平面变化绝对值曲线时，考虑了Haq曲线指示的海平面变化值。有效容纳空间是由海平面绝对变化值和地区性的构造沉降提供的空间总和。所以，在建立海平面变化绝对值曲线时要充分考虑这4个地质变量的作用，不可偏废。只有这样，才能建立起较为准确的海平面变化绝对值曲线，方可与全球海平面变化进行有效的对比。

2.单一地层剖面海平面升降数学函数及其曲线的重建

重建海平面升降曲线包括两个基本步骤：①确定地层位置与年代间的关系；②测定海平面变化并把海平面同此时间尺度相联系（Cisne等，1993a）^[14]。

在单一的地层剖面中取n+1个样品并编序为i＝1,2,3……n。每个样品的地层校正厚度为

上扬子西缘二叠纪—三叠纪层序地层与盆山转换耦合

式中，

通过（9）式分析得到第i个样点的海平面变化绝对值，进行矢量累加便得到了整个单一地层剖面的海平面变化值，进而可以编制海平面变化绝对值曲线：

上扬子西缘二叠纪—三叠纪层序地层与盆山转换耦合

单一地层剖面样点采集方法：本次对海平面变化绝对值曲线的研究的采样方法主要以每一个3级层序作为一个采样单元。研究区内二叠—三叠系划分了20个3级层序，因此，每个单一剖面中取n=20个样品，自下而上样点单元的编号为i＝1,2,3……20，每个样点单元包含了已知的去压实校正厚度（每个3级层序的去压实校正厚度

（1）广元上寺二叠—三叠纪地层剖面海平面曲线的重建

该剖面地层发育完整，构造相对稳定，因此其资料对重建海平面曲线较为可靠。图5-4和图5-6是通过上述方法建立的海平面绝对值曲线，并通过古水深的估计建立了古水深变化曲线。从图5-4中古水深度和海平面变化曲线的比较分析，对海平面变化曲线可以得到3点认识：

①早二叠世茅口期第4个3级层序是二叠纪海平面上升幅度最大，其值为80m±，代表了茅口期为海进型碳酸盐岩缓坡背景。

②晚二叠世末海平面曲线反映了海平面绝对值的急剧下降，其下降值高达118m±。然而广元上寺地区晚二叠世为深海沟沉积的灰岩或硅质灰岩及放射虫硅质岩，与海平面绝对值变化曲线下降特点正好相反，这主要是由于区域性构造沉降有一个急剧下降的转折拐点（图5-4），构造沉降速率远大于海平面下降速率，这就造成了绝对海平面升降研究中的某些假象，在实际工作中要充分考虑区域性构造沉降，以便校正野外观察所反映的视海平面变化。

③二叠—三叠纪界线之后表现为海进急剧增大的曲线样式（图5-4），这一特征是由于构造沉降和海平面上升共同作用的结果。

（2）峨眉龙门洞二叠—三叠纪地层剖面海平面曲线的重建

该剖面海平面变化曲线特征亦具有广元上寺剖面3个特点，只是晚二叠世海平面下降与地层层序记录是吻合的，东吴运动造成康滇地区隆升成陆，使海平面下降的地质记录因构造隆升而加强，从而在峨眉地区晚二叠世表现为陆相玄武岩喷发和陆相碎屑岩沉积。

3.剖面之间（广元和峨眉）重建海平面的对比分析

早二叠世，即第1次海平面变化（图5-5，图5-6）。通过对早期的前栖霞期和栖霞期的海平面变化绝对值曲线斜率（图5-5，图5-6）、海侵上超界面和水下间断界面与构造沉降分析，可断定海平面上升速率大于构造沉降速率。茅口期海平面变化绝对值上升达到最大，50～80m，至茅口期晚期海平面变化绝对值急剧变小。因此，在早二叠世广元和峨眉地区均处于上扬子碳酸盐海域的背景。早二叠世不仅是上扬子陆块最大海侵期，而且是晚古生代华南第二次构造旋回演化中海平面主体上升阶段，表现为海域覆盖范围最广，大面积处于潮下带深水环境。

晚二叠世为第2次海平面变化（图5-5，图5-6）。在峨眉为陆相玄武岩和陆相碎屑岩堆积，广元上寺地质记录为灰岩、硅质灰岩及放射虫硅质岩等，代表了深水环境。而海平面变化绝对值曲线反映了广元地区海平面下降绝对数值较大（118m±），与深水的地质记录是矛盾的，但地区性构造沉降较大，为138.2m，因而导致了深水区存在，造成视海平面上升和绝对海平面上升的假象，如果除掉这种构造沉降量和古水深，便获得了海平面变化是绝对下降的。因此，从这段曲线变化来看，上扬子西缘晚二叠世海平面绝对变化与古特提斯洋的消亡具有同步效应。

早、中三叠世为第3次海平面变化。海平面变化绝对值曲线为总体上升趋势（图5-5，图5-6）。第12个层序广元和峨眉地区海平面变化绝对值分别为58.3m和54.4m，二者的海平面变化绝对值非常接近，代表早、中三叠世成熟被动大陆边缘稳定的构造背景，古水深及构造沉降量估计的较准确。

中三叠世晚期和晚三叠世，为第4次海平面变化（图5-5，图5-6）。天井山组和马鞍塘组在广元缺失，仅分布于江油—峨眉一带，形成了上扬子西缘增生的碳酸盐缓坡楔，造成边缘海岸上超，与全球海平面变化为反向效应，应与造山俯冲海平面下降同步。

4.对重建海平面绝对值曲线的验证评估

当海平面升降史只能从要受检验的重建工作中获得时，验证是重建中必须坚持的一项工作。在构造稳定区，海平面变化的强度超过因沉降和隆升构造运动引起的局部海平面变化。不同地区的地层剖面应记录相同的海平面历史，重建工作的一般性验证是检验这些剖面在海平面变化的时间上和变化幅度上彼此是否一致（John L.Cisne等，1993b）^[15]，所选剖面分布得越广泛，全球性海平面变化的证据就越有力。

如果发生全球海平面变化，剖面之间应存在下列相关关系：（1）各个剖面上海平面曲线上有相应的变化；（2）通过对其海平面的一次微分曲线进行统计学上的相关性比较发现，水深曲线应逼近相对海平面曲线的一次微分曲线（Rabe和Cisne,1980;Cisne和Chandlee,1982）。

图5-10　四川广元上寺早二叠世层序地层关键界面分析与视海平面变化（①……为层序号　图例见5-11）

图5-11　上扬子西缘早二叠世层序地层空间对比动态演化剖面图

由于每个剖面的海平面重建史高度敏感地依赖于古水深度和构造沉降量，因此对单一的地层剖面来说，其重建的海平面曲线之间的对应程度，为剖面内古水深的假定提供了一个关键性的验证。不同剖面中古水深和沉降量的变化与各剖面重建的海平面曲线在变化幅度和发生时间上存在差异性，在重建过程中所涉及到的许多因素和不确定性，使得实际上不可能事先对重建曲线在变化幅度和发生时间上的误差范围作出评价。通过对一定数量同一时代单一地层剖面中的曲线的比较，可以得出剖面内古水深度和沉降量变化的总体认识。

通过上述分析，广元上寺剖面海相地层发育良好，不受玄武岩喷溢的影响以及康滇古陆的制约，该剖面曲线是上扬子区西缘二叠—三叠纪海平面变化曲线的代表，甚至很小的海平面变化时间也可进行大面积对比（图5-6），其时间趋势大体记录了全球海平面变化。