高频层序的叠置类型分析为长周期层序(1、2和3级层序)与短周期层序(4、5级层序)之间提供了一个关键性的连结纽带,而Fischer图解则是研究二者之关系的一种有效方法和途径。
Fischer图解揭示了整个地层间隔的小层序平均厚度累计的差值,这个差值被解释为一定时间间隔内容纳空间的相对变化(Fischer,1964,Goldhammer等人,1987,1990;Read和Goldhammer,1988;Read,1989)。厚层高频层序叠置的Fischer图解为正斜率,推测其形成背景是相对海平面上升造成容纳空间增大;薄层高频层序置叠的Fischer图解为负斜率,推测是由于相对海平面下降造成的容纳空间减小的响应,这种方法最适合于潮坪旋回或潮下旋回序列。早三叠世奥仑期和中三叠世拉丁期为滨岸-潮坪背景,因此可以运用Fischer图解解释并标定早、中三叠世的3级层序。
1.早三叠世奥仑期层序地层的高频层序分析
早三叠世奥仑期上扬子台地为潮坪沉积背景,通过关键界面和高频层序叠置等分析,将其标定为一个完整的3级层序。
图4-11为该层序的Fischer图解,其底界面为海侵上超界面,顶面为暴露层序不整合界面通过高频层序叠置方式分析,该层序缺失了低水位体系域,仅发育海侵体系域和高水位体系域。
海侵体系域(TST):由34个5级层序(小层序)堆叠而成(图4-11),并构组了4个4级层序(亚层序)。第一至第三个亚层序(PSS1→PSS3)均以退积堆叠占优势的亚层序,即短周期海平面上升→短周期海平面下降序列。第四个亚层序(PSS4)Fischer图解反映了大幅度的短周期海平面持续上升的历程,代表了海侵体系域的终结。因此,由短周期海退到海进PSS1、PSS2和PSS3→短周期海进的PSS4有序退积叠置(反映长周期海平面上升)构成了一个以退积占优势的海进亚层序组——大致相当于海侵体系域。小层序之间以海泛面(FS1、FS2、FS3和FS4)为分界面。
早期高位体系域(EHST):由13个5级层序堆叠构成,以退积型叠置构成两个亚层序(PSS5和PSS6)。亚层序PSS6代表了高水位期的最大鞍部面开始,因为高频层序厚度大,Fischer图解反映了相对海平面上升幅度较大。
晚期高水位体系域(LHST):由20个5级层序排列叠置构成,为极薄层以进积方式堆叠的高频层序组成的亚层序(PSS7)。Fischer图解(图4-11)代表了有效容纳空间不断减小的过程,预示了相对海平面将开始持续下降,至最顶部的一个5级层序(小层序)为厚层白云岩。顶界面见有铜绿斑点及海退变浅暴露界面。
总之,早三叠世奥仑期的3级层序由70个高频层序(5级层序或小层序)有序叠置的排列组合构成的,反映了体系域的内部构型及容纳空间的变化。这个3级层序旋回周期为1.50Ma(表4-1),每个5级层序的平均年龄为2.1万a,由此可以大致估算出体系域发育的相对年龄,即海侵体系域年龄为0.72Ma,早期高位体系域年龄为0.27Ma,滞留阶段体系域年龄为0.070Ma,晚期高位体系域年龄为0.44Ma。因此,运用高频层序及其堆叠可以深刻理解3级层序发育情况,进一步揭示沉积矿产的时空展布。
2.Fischer图解与中三叠世安尼期泻湖—潮坪地层序列
图4-12表示了中三叠世安尼期雷口坡组第1、2段的旋回性潮坪白云岩、泥质白云岩和由Fischer图解标定的长周期海平面事件,雷口坡组第1、2段由50个5级层序(小层序)叠置构成,由厚层白云岩到薄层白云岩组成的五级层序,其堆叠排列组合出现于图解的下降翼部位(图4-12,a)。具有淋滤成因的绿豆岩等5级层序(小层序)组合出现于图解的低谷部位(图4-12,b)。由白云岩与泥质白云岩对偶组成的厚度较大的5级层序堆叠组合出现于图解的上升翼部位(图4-12,c)。
低水位体系域:包括中三叠统雷口坡组第1段下部(图4-12),由6个5级层序堆叠而成(图4-12,a),主要由白云岩和白云质泥岩或泥质白云岩层偶组成。底部为一套分布稳定的绿豆岩为界,由5级层序垂向加积构成的加积型亚层序,属干化泻湖背景。Fischer图解反映了相对海平面缓慢上升的过程。
海侵体系域:由11个5级层序组成的亚层序组,内部构成反映了海平面上升占优势。由白云岩和泥质白云岩层偶构成的亚层序组,亦为干化泻湖背景。Fischer图解指示了它是由初始海泛面与最大海泛面所限定沉积体的相对海平面上升的历程。
高水位体系域:分为早期高位体系域(EHST)和晚期高位体系域(LHST)。早期高位体系域底界面为最大海泛面,该界面主要成分为白云质泥岩及泥质白云岩等,发育水平层理及含黄铁矿结核(图4-12,c),见有Lingula,sp.(未定种),由14个5级层序组成。晚期高位体系域是海平面缓慢上升的过程产物,由19个5级层序组成。Fischer图解也揭示了它为海平面总体上升过程,以厚层的白云岩为主,之后形成了海平面缓慢下降的海退历程,从而形成了三级层序的顶界面——海退暴露白云岩化界面。
图4-11 四川峨眉龙门洞下三叠统奥仑阶下部(第13层序)一个3级层序内部高频层序堆叠样式与Fischer图解
图4-12 四川峨眉楷门洞奥仑阶顶部到拉丁阶高频层序的三种叠置样式及其Fischer图解
可见,中三叠世拉丁期雷口坡组第1、2段3级层序是由50个五级层序(小层序)的有序叠置构成的,Fischer图解反映了高频层序厚度和岩性相组成的差异。这个3级层序的旋回周期为3.5Ma,每个小层序的平均年龄为0.07Ma(表4-1)。由此可以大致估算各体系域相对时限:低水位体系域为0.42Ma,海侵体系域为0.77Ma,早期高位体系域年龄为0.98Ma,晚期高位体系域年龄为1.33Ma。
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