岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇與東坷里三角洲層序地層學意義比較

李紹虎 周繼兵 賈麗春 王昭輝 李寶慶 馬風華 王 程

(1.中國地質大學資源學院 武漢 430074;2.中國地質大學構造與油氣資源教育部重點實驗室 武漢 430074; 3.新疆地礦局第九地質大隊 烏魯木齊 830000;4.山西省第三地質工程勘察院 山西榆次 030600)

岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇與東坷里三角洲層序地層學意義比較

李紹虎1,2周繼兵3賈麗春4王昭輝3李寶慶1馬風華1王 程1

(1.中國地質大學資源學院 武漢 430074;2.中國地質大學構造與油氣資源教育部重點實驗室 武漢 430074; 3.新疆地礦局第九地質大隊 烏魯木齊 830000;4.山西省第三地質工程勘察院 山西榆次 030600)

對比研究東坷里三角洲(East Coulee Delta)和岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇的層序地層學意義,認為:(1)東坷里三角洲發(fā)育LST-TST組合、FSST組合,其分屬兩個層序;(2)岌岌湖SAF發(fā)育FSST-LST-TST組合、FSST組合,亦分屬兩個層序;(3)兩個陸相實例證明最大水泛面之后均未有高位體系域出現(xiàn),可能代表非海相與海相背景之間的差異。論文對復合層序邊界等問題進行了討論。

岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇 東坷里三角洲 層序地層學 下降期體系域 避免高位正常海退

0 引言

層序地層學發(fā)展歷經(jīng)30多年,流派紛呈,劃分方案不盡一致[1～5].atuneanu等[2,3]力推層序地層學標準化工作,他們的基本出發(fā)點是“求同存異”,尋求各方能夠接受的協(xié)調方案。鑒于層序地層學理論及其概念源自地震地層學,眾多模式的建立多數(shù)基于古代地層露頭、鉆井測井、地震資料相結合,由于露頭局限、鉆井對比、地震剖面分辨率等因素影響,因此有必要通過現(xiàn)代露頭對比研究,以期豐富和完善層序地層學模式。

1989年4月,Posamentier考察了加拿大阿爾伯塔省東坷里三角洲,將其與受相對海平面波動控制的較大的沉積盆地邊緣進行類比,由此得出層序地層學概念與時間長短和規(guī)模大小無關;而且認為東坷里三角洲層序地層學實例可以為沉積盆地邊緣演化的研究提供可供參考的三維立體分析方法,其比較意義均源自露頭尺度發(fā)育的等時性特征的精細描述和對比。然而由于沉積物結構疏松而未固化導致東坷里三角洲內(nèi)部構型難以識別[1],尤其是Posamentier將東坷里三角洲表面的沖溝(深切谷)解釋為“微量”湖平面下降造成的,從而得出東坷里三角洲自下而上發(fā)育的單元A、B、C+D依次對應于高位體系域、海侵體系域和低位體系域,與當時流行的三分模式(低位體系域-海侵體系域-高位體系域)難以吻合。但是至少Posamentier解釋的東坷里三角洲的層序地層學意義,開創(chuàng)了層序地層學研究除了基于鉆孔測井、露頭、地震之外還可以借助現(xiàn)代露頭加以類比的先例.atuneanu[3]對此認為“東坷里三角洲證明層序地層學概念可以用于任意尺度”。

2007年夏天,李紹虎在新疆準噶爾盆地岌岌湖地區(qū)考察了多個水坑中的多個平頂扇,通過野外揭露將其命名為岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇(Jijihu modern subaqueous aggradational fan-SAF),沙漠地帶干熱風氣候使得岌岌湖SAF得以完整保存。將其清晰的內(nèi)部疊置構型以及附近發(fā)育的水下加積扇構型,與東坷里三角洲進行比較,有助于從自然實驗角度了解層序發(fā)育全過程。

1 東坷里三角洲層序地層學解釋

東坷里三角洲側向寬約2.3 m,縱向長約1.8 m。物源補給水溝寬約2.8 m,長約30 m,溝中部最大深度50 cm,最小深度約10 cm。該三角洲實例主要由三個三角洲朵葉A、C、D構成,分別對應于單元A+單元B、單元C、單元D(圖1、2、3)。由于難以弄清楚沉積中單元的內(nèi)部地層型式,因而所描述的物理地層學是建立在外部地貌學基礎上的[1]。

Posamentier對于該三角洲層序地層學描述如下:

(1)單元A被認為與湖面較高水位有關,隨著湖面上升三角洲是前積還是后退,取決于沉積物通常與湖水面上升有關的容納空間的增大速率的比值, Posamentier選擇了類似于現(xiàn)在廣為接受的低位正常海退的加積+前積作用解釋(圖3(a))(注:正常海退——物源補給超過基準面上升速率時隨著海平面上升而出現(xiàn)的岸線朝海推進的前積[1],分為低位正常海退和高位正常海退兩類[3]),并且將單元A解釋為高位體系域;對此,Catuneanu也認為東坷里三角洲高位體系域隨后被下切切割。本文作者認為:這些都源自經(jīng)典層序地層學就高位體系域之后出現(xiàn)不整合面作為層序邊界的設定,為了滿足這一設定,Posamentier恰恰在高位體系域(單元A)頂部解釋出了不整合面——深切谷“x”,其理由是深切谷“x”消失于陡崖2的單元B之下,且在單元A光滑面之上(圖2)。

圖1 東坷里三角洲(Posamentier等,1992)Fig.1 East Coulee Delta(Posamentier,et al.,1992)

圖2 東坷里三角洲解釋(Posamentier等,1992)Fig.2 Interpretation for East Coulee Delta (Posamentier,et al.,1992)

圖3 東坷里三角洲解釋剖面與Wheeler圖[1]Fig.3 The interpreting profile and Wheeler diagram of East Coulee Delta(Posamentier,et al.,1992)

(2)由于湖水面上升速率的降低和湖水面逐漸停滯,造成海岸后退并導致單元B的推進作用[1]。因為深切谷“x”消失于陡崖2的單元B之下,而且在單元B頂部,其表面結構明顯不同。單元A頂部表面結構較光滑,類似于海泛事件以后海水不斷沖刷改造的結果,最終揭示了單元B并非海侵的產(chǎn)物[1]。然而,Posamentier卻將單元B解釋為海侵體系域,其疊置構型(圖3a),表現(xiàn)為水面上升速率降低伴隨的岸線推進式前積——現(xiàn)行高位正常海退。既非海侵產(chǎn)物而構型又為前積疊置,這類海侵體系域解釋,表明Posamentier等對單元B的解釋應該受到沉積物未固化而建立在地貌學的基礎上描述的影響[1]。參照后面岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇解釋,東坷里三角洲B單元可以類比岌岌湖SAF的退積砂礫層+泛泥砂層,實屬海侵體系域,而疊置構型屬于退積而非前積。

(3)單元C和單元D.Posamentier將單元C解釋為類似于強迫海退成因,即為海岸向海不連續(xù)跳躍下降的產(chǎn)物;新的湖水面下降會造成新的強迫海退單元D。兩者均被解釋為低位體系域。據(jù) Plint和Nummedal[8]的觀點,強迫海退(楔)體系域(FRWST-forced wedge regressive systems tract[4,5];FRST-forced regressive systems tract[6]、下降海平面體系域(FSST-sea-level falling systems tract[7]和下降期體系域(FSST-falling stage systems tract[8];強調一個類似的問題且達到類似的結果.atuneanu指出強迫海退體系域就是下降期體系域[2]。因此,Posamentier解釋的東坷里三角洲單元C和單元D實際上就是現(xiàn)行的下降期體系域(FSST)。

由此可見,Posamentier等[1]解釋東坷里三角洲劃分的高位體系域、海侵體系域、低位體系域,相互間均以不整合面為界,實為HST-TST-FSST。然而這一組合,既不同于經(jīng)典三分LST-TST-HST,有不同于現(xiàn)行四分FSST-LST-TST-HST[7]。因此,有必要選擇內(nèi)部結構發(fā)育和保存完整的岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇作為補充和修正。正如Posamentier等指出: “是檢驗海侵海退格架正確性以及評價其年代等時性的時候了”[9],而且以Embry為代表的ISSC(2007)也強調露頭實驗證據(jù)支持的必要性,本次僅采用陸相現(xiàn)代露頭實例類比,暫不涉及海陸背景差異。

圖4 東坷里三角洲重新解釋Fig.4 the reinterpretation for East Coulee Delta

2 岌岌湖SAF層序地層學解釋

岌岌湖現(xiàn)代水下扇發(fā)育于2007年7月準東(準噶爾盆地東部)大洪水期間,富含泥沙的洪水注入水體之后,沙漠腹地干熱風氣候迅速將水層大部蒸發(fā),從而記錄下低水位到最高水位全部自然機械搬運過程;隨后的洪水進一步?jīng)_刷改造,恰似一個天然層序地層學實驗室?？疾靺^(qū)域發(fā)育至少6處構型類似的水下加積扇,其中最大的水下加積扇(圖5、6)底部收斂角度12°、扇角148°、扇面坡角0°、弧長24 m、半徑10 m,規(guī)模遠大于東坷里三角洲露頭。

與Posamentier等解釋的東坷里三角洲相比,岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇發(fā)育有A、B、C、D四個單元(圖5),分別對應于加積扇、扇頂退積層+泛泥砂層、沖積扇2、沖積扇3;此外,還發(fā)育有加積扇下伏的沖積扇1、扇前坡積層(圖7)。自下而上:

圖5 岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇Fig.5 Jijihu modern subaqueous aggradational fan(SAF)

圖6 沖溝左側剖面(鏡像)Fig.6 the enantiomorphous profile of SAF on the left side of ditch

(1)老的沖積扇1,位于加積扇之下,開挖揭露表明兩者之間夾有一層厚2 mm的純紅泥層,代表最低水位,可以類比現(xiàn)行的下降期體系域FSST。

(2)單元A,為水下加積扇主體,主要由多個砂礫韻律層構成,沖刷露頭上表現(xiàn)為物源補給超過水面上升而形成的岸線向水體推進的前積,按照現(xiàn)行層序地層學四分方案單元A可以類比為低位正常海退期(LNR-lowstand normal regression)的低位體系域沉積。

(3)扇前坡積層(B1)、扇頂退積層(B2)、全區(qū)泛泥沙層(B3),這三個亞單元只有扇頂退積層(B2)可以與東坷里三角洲B單元類比,但是Posamentier將其解釋為前積(應該是由于沉積物結構疏松未固化難以弄清楚沉積中單元的內(nèi)部地層型式所致),劃分為海侵體系域;比較而言,扇前坡積層(B1)和全區(qū)泛泥沙層(B3)在東坷里三角洲未見發(fā)育,前者可能由于三角洲前緣不足夠陡峭所致,而后者則源自東坷里三角洲泥沙含量較低,且沒有足夠干熱條件蒸發(fā)保留這部分泥質沉積.1亞單元發(fā)育于水體淹沒加積扇平臺近于0°的扇頂而物源補給以細粒為主階段,扇前回流將細粒沉積物帶入扇前沉積下來,形成獨特的斜交扇坡的三角形層理(圖8(a));之后隨著水位逐漸上升淹沒加積扇扇面,發(fā)育兩層退積砂礫層B2(圖 8(b));直至水位上升淹沒整個,加積扇全部位于水面之下,補給通道與水體近于等深或淹沒,物源補給停止或以泥質為主,發(fā)育泛泥沙層B3(圖(8c)),覆蓋整個水體,得益于高含泥沙水體在沙漠干熱風作用下的蒸發(fā)沉淀作用;甚至于包括補給水道亦見蒸發(fā)后沉淀的泥沙層,由此可見全區(qū)泛泥沙層在沙漠干熱風氣候條件下完整地記錄下了最高水位沉積,這一點東坷里三角洲無法媲美。因此,亞單元扇前坡積層(B1)、扇頂退積層(B2)、全區(qū)泛泥沙層(B3)可以一同類比為海侵體系域。關于這方面的地下實例已經(jīng)有很多的報道,諸如 Vail等[10]解釋的德克薩斯Woodbine三角洲的伍德拜恩砂巖與伊葛福德組頁巖、Borneo西北部第四紀 Baram三角洲上部楔形體[11]、東歐Pannonian盆底河流三角洲體系楔形體[12]、墨西哥灣楔形體[3]、意大利亞得里亞海陸架更新世模型[13]、挪威西部海相冰磧層[14]、希臘科林斯灣Vouraikos吉爾伯特扇三角洲上的紅泥蓋層[15]等等;這些實例都將有助于層序地層學模式的再認識。

圖7 岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇內(nèi)部疊置構型及其對應的基準面曲線(縮寫:FSST-下降期體系域,LST-低位體系域; TST-海侵體系域;FR-強迫海退,NR-正常海退,T-海侵;RMFS-殘留最大水泛面,CSU-相對應的不整合面)Fig.7 The stacking patterns and its correlative base level curve of Jijihu modern subaqueous aggradational fan(abbreviation: FSST-falling stage systems tract;LST-lowstand systems tract;TST-transgressive systems tract;FR-forced regression;NR-normal regression;T-transgression;RMFS-remnantmaximum flooding surface;CSU-correlative subaerial unconformity)

圖8 岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇發(fā)育的扇前坡積層(a)、退積砂礫層(b)、全區(qū)覆蓋的泛泥沙層(c)及其沖刷剖面(d).其中扇前坡積層揭露自該水下加積扇(圖5)對面的加積扇.Fig.8 The slope beds(a),retrogradational gravel-sand beds(b),flooding sand-mud beds(c)and cutting profile(d) of Jijihumodern subaqueous aggradational fan.The slope beds is dug from another SAF opposite to the SAF in Fig.5.

(4)沖積扇2、沖積扇3,可以類比東坷里三角洲的單元C、單元D,屬于另一期洪水所致,由于其規(guī)模較上一期要小,但是依然對水下加積扇主體沖刷破壞,這也使得我們有機會認識強迫海退形成機制。如同Posamentier解釋的那樣,沖積扇2、沖積扇3(它們的坡角遠大于東坷里三角洲朵葉)屬于“海岸向海不連續(xù)跳躍的產(chǎn)物”,也正是強迫海退期所特有的;因此這兩個單元可以類比現(xiàn)行的下降期體系域。

綜上所述,岌岌湖SAF自下而上可以類比為FSST-LST-TST組合(沖積扇1-加積扇-扇前坡積層+扇頂退積層+全區(qū)泛泥沙層),以及一個獨立的FSST(沖積扇2+沖積扇3),分屬兩個層序。層序邊界位于FSST之下,亦即層序邊界位于最大水泛面位置(不整合面形成起始時間);受到后期深切谷切割,使得層序邊界變成復合邊界——水體(盆地)內(nèi)部殘留最大水泛面及其相對應的不整合面,為深切谷下切破壞泛泥沙層頂部而形成或地面侵蝕而成(圖5 ～7)。這是岌岌湖水下加積扇對層序地層學最為重要的啟示——基于實驗(empirically-based,ISSC, 2007)的證據(jù)支持“殘留最大水泛面及其相對應的地面不整合面作為沉積層序邊界”[19]。

《Sedimentary Geology》主編Weltje教授在審稿意見中贊成最大水泛面放在水下加積扇頂部的解釋,而且他也認為岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇顯示的是一個小尺度的FSST-LST-TST疊置實例(small-scale example of an FSST-LST-TST superposition)。

3 東坎里三角洲重新解釋及其與岌岌湖SAF的比較

Posamentier等[9]將東坷里三角洲層序地層學劃分為HST-TST-LST(實為FSST)組合,沉積物未固化而難以識別內(nèi)部結構進而采用外部地貌為基礎推斷;岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇內(nèi)部疊置構型十分清晰,露頭及開挖揭露可以識別出FSST-LST-TST、FSST兩個疊置組合,分屬兩個層序。盡管東坷里三角洲單元A、B、C、D在岌岌湖SAF中均有發(fā)育,但是后者還發(fā)育了加積扇下面的沖積扇1、扇前坡積層B1、全區(qū)泛泥沙層三個(亞)單元(表1)。

眾所周知,1992年以前國際層序地層學界以經(jīng)典三分模式為主,即為LST-TST-HST組合;之后隨著Hunt和Tucker首次提出四分方案FRST-LSTTST-HST[4],Helland-Hansen和 Gjelberg正式采用LST-TST-HST-FSST方案[6],再到 Catuneanu[16]沿用LST-TST-HST-FSST分類,而在2005年之后Catuneanu對比層序地層學五大流派開始將FSST類比為早期LST、晚期HST[17],形成將原來經(jīng)典層序地層學三分方案中LST的兩扇(盆底扇+斜坡扇)、低位前積楔分別為解體FSST、LST,在原三分基礎上構成LST-TST-HST-FSST方案,至今五大方案無法統(tǒng)一。這也是Catuneanu等[3]最為傾向的層序地層學劃分方案;具體在基準面曲線上,FSST、LST、TST、HST分別對應于 FR(forced regression強迫海退)、LNR(lowstand normal regression低位正常海退)、T (transgression海侵)、HNR(highstand normal regression高位正常海退)。

由于沒有進行地下開挖揭露,Posamentier不能確定東坷里三角洲單元A之下的發(fā)育情況;從其三角洲描述看,最為關鍵的陡崖1和陡崖2被其解釋為浪蝕面侵蝕形成,最為重要的“x”深切谷因其出現(xiàn)在單元B的底部而解釋為“微量”的湖水面下降造成的,據(jù)此解釋出現(xiàn)不整合面將單元A與單元B分開[1],分別類比為高位體系域和海侵體系域。

表1 岌岌湖SAF與東坷里三角洲層序地層單元比較Tale 1 Sequence units comparison between Jijihu SAF and East Coulee Delta

其實不然,證據(jù)如下:(1)從Posamentier提供給Catuneanu的彩色照片可以清晰地看出,深切谷“y”的右側單元B之下均有這種類似“x”深切谷的沖溝出現(xiàn),甚至于延伸至單元C部分,說明“x”深切谷的形成可能為“微量”湖水面下降所致,但不排除湖水面加速下降過程中,如強迫海退機制下,飽含水的沉積物在水位急劇下降時可以自然排水形成沖溝。(2)在深切谷“y”右側可以看出,“x”深切谷可以延伸至于單元B頂部(圖1、2),也可能是單元C、單元D洪水期在單元A頂部形成的雨水沖溝改造疊加。因此,正如岌岌湖SAF所揭示的那樣,真正的層序邊界在下切谷“y”而非陡坎上的“x”,后者不能類比為不整合面2(圖3)將單元A和單元B分開,因此他們所解釋的HST實際上等同于現(xiàn)在的物源補給充足條件下水位上升岸線超水體遷移的低位正常海退期沉積的LST。

據(jù)以上分析,并且參考岌岌湖SAF發(fā)育過程,我們認為東坷里三角洲單元A、B應該屬于水位上升階段形成的產(chǎn)物。其中單元A類似于低位正常海退期間的加積+前積(圖3(a)),按照現(xiàn)行四分方案可以重新類比為低位體系域;單元B類似于海侵期間岸線朝陸遷移后退,其疊置構型應該為退積疊置,而非Posamentier等推斷的前積(圖3(a)),可以類比為海侵體系域。換而言之,單元A和單元B屬于連續(xù)沉積,其間不存在不整合面(圖4(a)、(b)、(c)),即不存在圖3所解釋的不整合面2。與岌岌湖SAF不同的是由于三角洲坡度不及岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇而少有類似加積扇前的坡積層發(fā)育(圖4(c));最為遺憾的是泥沙含量低于岌岌湖地區(qū),而未形成全區(qū)覆蓋的泛泥沙層蒸發(fā)沉淀;如果有這些天然條件存在,相信覆蓋層的風干泥裂(圖6)足以將單元C和單元D區(qū)分為兩期洪水事件的產(chǎn)物,可以類比為跳躍式強迫海退期的下降期體系域FSST。松散沉積物未有固化,連同泥沙含量低且無干旱蒸發(fā)條件,致使東坷里三角洲的層序地層學意義沒能充分顯現(xiàn)。

總之,東坷里三角洲可以看成兩期洪水事件的產(chǎn)物,單元A和單元B組合為LST-TST,單元C和單元D為另一層序的FSST(表1)。比較岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇和東坷里三角洲疊置構型,不難發(fā)現(xiàn)兩個現(xiàn)代陸相實例具有極高的相似性(圖4、圖4(c)和表1)。

4 討論——岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇(SAF)的啟示及相關問題

4.1 層序邊界在哪里?

東坷里三角洲和岌岌湖現(xiàn)代水下加積扇最大的貢獻在于其解決了層序邊界位置長期爭論。

東坷里三角洲單元A的加積+前積構型到單元B的退積構型(可以參考岌岌湖SAF),表明沉積物注入在最大水泛即已終止,層序結束;隨著水位降低,在單元B和單元A形成潰岸崩塌成因的陡崖2和陡崖1,過飽和水從未固化的沉積物中排泄出來,形成深切谷“x”,代表單元A和單元B的共同效應而非將其分割開來;隨著新一輪洪水注入,兩期深切谷“y”先后疊加改造(同樣會改造深切谷“x”),以跳躍式強迫海退形成前積疊置單元C和單元D;從而通過不整合面(圖3中的“y”和圖4中的“y1”、“y2”)將單元A-單元B與單元C-單元D分開為兩個層序。

兩個現(xiàn)代實例表明:不整合面空間上分開兩個層序在傾向方向的效應遠小于走向。如前所述,單元B (TST)頂部的最大水泛面被深切谷“x”改造,又為兩期深切谷“y”所改造,殘留最大水泛面(單元C和單元D分別覆蓋的最大水泛面盆地殘留部分和TST頂部未被改造的殘留部分)、深切谷“x”(邊緣上)、深切谷“y”(斜坡上)三部分空間展開(圖2、7),才是真的層序邊界,即不整合面以“殘留最大水泛面對應的不整合面”的形式參與層序邊界,但是層序邊界不全部以不整合面為界,還應包括殘留最大水泛面部分。據(jù)此,李紹虎重新定義沉積層序邊界“為殘留最大水泛面及其相對應的不整合面”[18]。

岌岌湖水下加積扇則更為直接地基于實驗支持:全區(qū)泛泥沙層所代表的最大水泛面,被后兩期沖積扇2和沖積扇3的碎屑注入通道下切谷所切割,它們最終表現(xiàn)為一個復合層序邊界——殘留最大水泛面(沖積扇2和沖積扇3分別覆蓋的最大水泛面盆地部分和SAF頂部殘留最大水泛面)、相對應的地面不整合面(斜坡上的下切谷),進而將岌岌湖SAF分為兩個層序,下伏FSST-LST-TST,上覆FSST(沖積扇2和3)。

此外,層序真正的物理邊界約束不是空間(不整合面)條件約束,而是時間條件約束,即為下伏層序結束的時間——最大水泛面所代表的時間,這個時間代表不整合面開始發(fā)育時間;不整合面伴隨層序發(fā)育始終,老層序結束,新層序和不整合面即開始發(fā)育。傳統(tǒng)意義上,之所以過于強調不整合面,是將其看成物理界面,而非看成“不整合體”;其形成具有開始時間下限(最老)和結束時間上限(最新),本該選擇不整合體的開始時間下限作為層序邊界,而我們長期以來卻選擇不整合體的時間上限——物理界面作為層序邊界,因此對于以等時性著稱的層序地層學自然而然地引起了關于層序邊界的長期爭論。

4.2 高位體系域問題

岌岌湖SAF是目前為止難得一見野外現(xiàn)代實體模型,其獨特的自然條件完整地記錄下了較之東坷里三角洲更為充分的層序發(fā)育證據(jù)信息。無論是岌岌湖SAF還是東坷里三角洲,都有一個共同的特點,它們的第一個層序分別為FSST-LST-TST(岌岌湖SAF)、LST-TST(東坷里三角洲),隨后出現(xiàn)的均為另一層序的FSST,而未發(fā)育高位體系域HST。

按照現(xiàn)行四分模式對高位體系域的最新解釋:海平面在海侵期后減速上升,前積速率隨時間增加而加積速率隨時間降低[3],且要符合物源補給超過基準面上升的正常海退含義[2]。盡管Posamentier、Catuneanu認為層序地層學概念可以應用于任意尺度[1,17],但是從岌岌湖SAF和東坷里三角洲天然露頭發(fā)育情況看,確實未見TST之后前積+加積疊置的HST。可能由于陸相背景下達到最高水位之后,物源注入通道的搬運能力下降導致碎屑無法進入水體所致;東坷里三角洲補給通道(水溝)長近30 m,有無出現(xiàn)二次沖刷留下的痕跡,Posamentier沒有報道這方面的觀察信息;岌岌湖SAF補給通道也有15 m長,除了沖積扇2和3形成期留下的紅泥層之外,沒有留下任何沖刷的痕跡。因此,兩個現(xiàn)代陸相實體模型至少不能證實經(jīng)典和現(xiàn)行層序地層學設定的海侵之后基準面減速上升出現(xiàn)朝海前積推進的高位體系域的存在。然而,對于海相環(huán)境HST確實存在,但是其解釋機制并非高位正常海退,本文暫不涉及這方面的討論,后續(xù)論文再作論述。

關于高位正常海退問題,李紹虎和賈麗春已經(jīng)證明[19]:由于高位正常海退HNR(highstand normal regression)設定的不合理,導致現(xiàn)行四分模式FSSTLST-TST-HST中岸線跡線(shoreline trajectory)垂向變化(基準面曲線)1周期,對應于岸線跡線側向變化1+1/6周期(亦即R-T曲線),至少可以說明層序地層學三分、四分方案及其匹配的基準面曲線僅僅考慮到了岸線遷移的垂向分量,而忽視了側向遷移分量約束。

現(xiàn)行層序地層學設定的高位體系域真正歸屬問題,有待深入研究[18,19]。國際上以Catuneanu為代表的IWGSS和Embry為代表的ISSC針對層序地層學標準化展開激烈地爭論;Helland-Hansen則撰文認為“層序地層學目前依然相對年輕,處于旺盛發(fā)展期,被標準化的”冰封“概念原理將來非常有可能會被改變”[20]。

4.3 下降期體系域模式統(tǒng)一問題

下降期體系域FSST,至今無統(tǒng)一模式:強迫海退(楔)體系域FR(W)ST[4,5,6]、強迫海退沉積FRD、下降海平面體系域 FSST(falling sea-level systems tract[7])、下降期體系域FSST[8](Nummedal,2000)即便為同一問題的關注角度不同,盡管其被看成是經(jīng)典三分模式中LST的兩扇的分解成分[1],但是上述體系域的模式構型之間存在較大歧義,有待進一步研究。

4.4 沉積層序與成因層序、T-R層序關系

層序地層學發(fā)展到四分方案并且被力薦層序地層學標準化,但是同為層序范疇卻依然沒能解決沉積層序與成因層序、T-R層序邊界對應關系問題?，F(xiàn)實情況是:以沉積層序為準(即FSST開始),成因層序發(fā)育則要超前一個HST(下伏層序的高位體系域),即成因層序跨越兩個沉積層序;以沉積層序為準(即FSST開始),T-R層序則要晚兩個體系域(FSST和LST)發(fā)育TST,且延至下一個層序的LST結束;這些都與高位正常海退HNR形成高位體系域HST這一設定有關,關鍵在于HNR而非HST本身。本文天然實體模型未見高位體系域,充分說明高位正常海退及其形成的高位體系域設置值得探討;陸相現(xiàn)代實體模型未見HST,不能將其推導至海相背景;李紹虎和賈麗春建議廢除高位正常海退及其形成的高位體系域[19],意在先廢除或避免HNR,再重新解釋HST并配以相應的形成機制,相對而言,避免較廢除語調更為合適。

5 結論

(1)東坎里三角洲層序地層學單元分屬兩期洪水事件,分別可以類比為LST(單元A)-TST(單元B)組合、FSST組合(單元C、D)。前者顯示水位逐漸上升期物源補給超過水面上升的加積+前積,到最大水泛的退積,直至層序結束;后者顯示類似強迫海退的跳躍式前積,新層序發(fā)育不完整。

(2)岌岌湖SAF亦分屬兩起洪水事件,類比兩個層序,分別為FSST(沖積扇1)-LST(加積扇)-TST(扇前斜坡層+扇頂退積砂礫層+全區(qū)泛泥沙層)組合、FSST組合(沖積扇2和沖積扇3)。前一組合完整地紀錄了類似強迫海退直至水位最低的沖積扇1——下降期體系域,到物源補給超過水位上升的朝水體推進的前積+加積構型——低位體系域,再到扇前坡積、扇頂砂礫層楔形退積、最高水位時的全區(qū)泛泥砂層蒸發(fā)沉淀覆蓋沉積——三者構成水(海)侵體系域;后一組合則為另一層序的類似強迫海退期的兩個沖積扇2和3——下降期體系域。

(3)兩個陸相實例對比研究表明最大水泛之后均未有高位體系域出現(xiàn),可能代表非海相與海相背景之間的差異。

References)

1 Posamentier H W,Allen G P,James D P.High-resolution sequence stratigraphy-the East Coulee Delta,Alberta[J].ournal of Sedimentary Petrology,1992,62(2):310-317

2 Catuneanu O.Sequence stratigraphy of clastic systems:concepts,merits,and pitfalls[J].ournalof African Earth Sciences,2002,35:1-43

3 Catuneanu O,Abreu V,Bhattacharya JP,et al.Towards the standardization of sequence stratigraphy[J].arth-Science Reviews,2009, 92:1-33

4 Hunt D,Tucker M E.Stranded parasequences and the forced regressive wedge systems tract:deposition during base-level fall[J].edimentary Geology,1992,81:1-9

5 Hunt D,Tucker M E.Stranded parasequences and the forced regressive wedge systems tract:deposition during base-level fall-reply[J].edimentary Geology,1995,95:147-160

6 Helland-Hansen W,Gjelberg JG.Conceptual basis and variability in sequence stratigraphy:a different perspective[J].edimentary Geology,1994,92:31-52

7 Nummedal D,Riley GW,Cole R D,et al.The falling sea level systems tract in ramp settings(Abstract)[C]∥Mesozoic of the Western Interior.Society of Economic Paleontologists and Mineralogists,Theme Meeting,Fort Collins,Colorado,August17-19,1992:50

8 Plint A G,Nummedal D.The falling stage systems tract:recognition and importance in sequence stratigraphic analysis[M]∥Hunt D,Gawthorpe R L.Ed.Sedimentary Responses to Forced Regressions.Geological Society,London,Special Publications,2000,172:1-17

9 Posamentier HW,Allen G P,James D P,et al.Forced regression in a sequence stratigraphic framework:Concept,examples,and exploration Significance[J].APG Bulletin,1992,76(11):1687-1709

10 Vail PR,Todd R G,Sangree JB.Seismic stratigraphy and GlobalChanges of sea level,Part5:Chronostratigraphic significance of seismic reflections[M]∥Payton C E.Ed.Seismic Stratigraphy-Applications to Hydrocarbon Exploration.AAPG Memoir,1977,(26):99-116

11 Hiscott R N.Depositional sequences controlled by high rates of sediment supply,sea-level variations,and growth faulting:the Quaternary Baram Delta of northwestern Borneo[J].arine Geology,2001, 175:67-102

12 Juh sz G,Pog cs s G,Magyar I,Vakarcs G.Tectonic versus climatic control on the evolution of fluvio-deltaic systems in a lake basin,Eastern Pannonian Basin[J].edimentary Geology,2007,202(Is。1-2): 72-95

13 Ridente D,Trincardi F.Pleistocene“muddy”forced-regression deposits on the Adriatic shelf:A comparison with prodelta depositsof the late Holocene highstandmud wedge[J].arine Geology,2005:222-223,213-233

14 Helle SK.Sequence stratigraphy in amarinemoraine at the head of Hardangerfjorden,western Norway:evidence for ahigh-frequency relative sea-level cycle[J].edimentary Geology,2004,164,251-281

15 Malartre F,Ford M,Williams E A.Preliminary biostratigraphy and 3D geometry of the Vouraikos Gilbert-type fan delta,Gulf of Corinth Greece C R[J].eoscience,2004,336,269-280

16 Catuneanu O,Willis A J,Miall A D.Temporal significance of sequence boundaries[J].edimentary Geology,1998,121:157-178

17 Catuneanu O,Martins-Neto M A,Eriksson P G.Precambrian sequence stratigraphy[J].edimentary Geology,2005,176:67-95

18 李紹虎。對國外層序地層學研究進展的幾點思考及L-H-T層序地層學[J]。沉積學報,2010,28(4):735-744[Li Shaohu.Thinking of international sequence stratigraphy development and L-HT sequence stratigraphy[J].cta Sedimentologica Sinica,2010,28 (4):735-744]

19 李紹虎,賈麗春。層序地層學四分模型的非周期性與層序邊界調整[J]。沉積學報,2011,29(1):105-117[Li Shaohu,Jia Lichun.Adjustment of non-periodicity and sequence boundary in four-divided model of sequence stratigraphy[J].cta Sedimentologica Sinica, 2011,29(1):105-117]

20 Helland-Hansen W.Towards the standardization of sequence stratigraphy-Discussion[J].arth-Science Reviews,2009.oi:10.1016/j.earscirev。2008.12.003,1-3

Com parison of Sequence Stratigraphic Significance between East Coulee Delta and Jijihu M odern Subaqueous Aggradational Fan(SAF)

LIShao-hu1,2ZHOU Ji-bin3JIA Li-chun4WANG Zhao-hui3LIBao-qing1MA Feng-hua1WANG Cheng1
(1.Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources,M inistry of Education,W uhan 430074; 2.Faculty of Earth Resources,China University of Geosciences,W uhan 430074; 3.Ninth Geology Team of Xinjiang Geology and M ineral Exploration,Urumqi838204; 4.Shanxi Third Geology Engineering Investigation Institute,Yuci,Shanxi030600)

Jijihu modern subaqueous aggradational fan(SAF)in Jungar Basin,Xinjiang Province,China,is 24m arch length and 10m radii.Jijihu SAF consists of alluvial fan 1,unit A(SAF),unit B(slop beds,retrogradational beds and floodingmud-sand beds),unit C(alluvial fan 2)and unit D(alluvial fan 3),which have been documented by Liby observing and digging during oneweek in the condition of40 degree centigrade Junggar Basin after desert flood in 2007 summery time.

Field observation directs as followings:(1)Exception of alluvial fan 1,Jijihu SAF has the similar stacking patternswith East Coulee Delta(Posamentier et al。,1992).specially,there is a 1cm red mud bed between alluvial fan 1 and SAF,directing that they belong to continuous sedimentation documented by digging.Although SAF covers alluvial fan 1 in the Northern side of pool,another isochronous unit opposite Jijihu SAF about10m away in the Southern side directs the lowest alluvial fan clearly.Thereby,alluvial fan 1 becomes the lowestunit thatmay be interpreted as falling stage systems tract(FSST)during forced regression associated with incision,showing that pond water reaches lowest level。(2)Subsequently,pond level begins to rise,sediments supply exceeds the rate of level rise,and SAF(unit A)develops during normal regression,so that SAFmay be interpreted as lowstand systems tract(LST)according to present scenario of sequence stratigraphy。(3)Associated with level rise exceeds sediments supply,unit B develops as follows:Firstly,finemud-sands begin to accumulate in front of SAF forming slope beds(i.e。,healing phase wedge of Posamentiaer and Allen(1993)).econdly,coarse sediments such as gravels deposits on the top of SAF,directing retrogression stacking patterns landward.Finely,level reaches tomaximum,floodingmud-sand beds begin to precipitate under hotwind in the Junggar Desert.Therefore,three parts(unit B)abovemay record as transgressive systems tract(TST)during transgression。(4)The second desert flood forms alluvial fan 2(unit C)and 3 (unit D)incising one by one,theymay be interpreted as falling stage systems tract(FSST)of another sequence during forced regression。

This article has compared the sequence stratigraphic significance between East Coulee Delta in Alberta and Jijihu subaqueous aggradational fan(SAF),and concluded as follows:(1)East Coulee Delta develops LST-TST superposition and FSST superposition that belong to two different depositional sequences;(2)Jijihu SAF develops FSST-LSTTST superposition and FSST superpositions that are attributed to two depositional sequences,too;(3)two outcrops has proved that no highstand systems tract develops aftermaximum flooding surface in modern small-scale pond,it is possible to represent difference between marine and non-marine settings due to transporting energy in non-marine setting not enough to carry sediments into pond.This paper has also discussed some key problems such as sequence boundary that is redefined as remnantmaximum flooding surface(RMFS)and its correlative subaerial unconformity (CSU).urthermore,this paper suggests avoidance of highstand normal regression term.In subsequent thesis authors will suggest that stillstand normal regression replace highstand normal regression。

Jijihu modern subaqeous aggradational fan(SAF);East Coulee Delta;sequence stratigraphy;falling stage systems tract(FSST);avoidance of highstand systems tract

李紹虎 男 1964年出生 博士 教授 沉積學 三維可視化 E-mail:shaohuli@cug.edu.cn

P539.2

A

1000-0550(2011)04-0613-09

2010-11-05;收修改稿日期:2011-01-15