综述:现代碳酸盐潮缘相序叠置模式及其层序地层学意义

【字体: 时间:2025年06月26日 来源:Earth-Science Reviews 10.8

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  这篇综述挑战了传统碳酸盐岩潮缘沉积的"向上变浅"(parasequence)模式假说,基于全球现代海岸系统观测数据,提出以"向上加深-变浅"的高阶层序(high-order sequence)模型替代经典进积浅滩(prograding shoal)理论,为碳酸盐储层(marine-limestone-hosted reservoirs)和含水层(carbonate groundwater aquifer systems)的连通性预测提供了新范式。

  

传统"向上变浅"旋回模型的局限
长期主导碳酸盐岩研究的"向上变浅"(shallowing-upward)旋回模型认为潮坪( tidal-flat)会直接向泻湖(lagoons)进积形成泥质旋回,或泻湖越过障壁砂坝(barrier shoals)形成颗粒质旋回。这一源自1960-1980年代巴哈马群岛(Bahamas Archipelago)和阿布扎比潮坪(Abu Dhabi tidal flats)的经典理论,被广泛用于解释各时代碳酸盐岩地层。然而现代沉积观测显示,该模型无法解释潮缘系统复杂的沉积构型。

现代海岸系统的颠覆性发现
对全新世中晚期(Flandrian Transgression, 18,000-10,000年前)全球典型碳酸盐海岸的重新评估表明:

  1. 海侵沉积(transgressive deposits)构成重要地层单元,表现为向上加深(deepening-upward)序列——底部潮坪/泻湖沉积被海侵侵蚀面(ravinement surface)切割,继而被开阔台地沉积覆盖
  2. 进积过程实为波浪主导的滨面(shoreface)加积,而非泻湖-障壁系统的海向迁移
  3. 保留的潮坪沉积多为薄层不连续泥坪(intertidal mud flats),夹有潮道(subtidal drainage channels)

新型层序地层学模型
基于现代观测提出的新模型包含:

  • C型障壁岛(C-type barriers):海侵过程中形成的保护性障壁体系
  • 三重不整合(triple disconformity):由嵌套障壁(nested barriers)形成的复合侵蚀面
  • 无序性解释:潮坪-泻湖-障壁系统的动态迁移导致地层叠置的"无序"(disorder)特征

该模型对油气储层和含水层预测具有革命性意义:

  1. 修正了Handford和Loucks(1993)经典模型
  2. 解释了碳酸盐岩地层中常见的随机性(stratal disorder)
  3. 为温室气候(Greenhouse times)下的碳酸盐沉积提供了新类比标准

未来展望
需重新审视古代碳酸盐岩地层解释方法,重点关注:

  • 海侵障壁系统的识别标志
  • 高频层序(high-order sequences)中T-R旋回的精细划分
  • 潮道砂体作为潜在优质储层的分布规律
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