——美國猶他州猶尼塔盆地部分綠河組（始新統）的地層模式
史蒂芬·佛蘭特等
編譯王立群
摘要：在猶他州猶尼塔盆地中部，名稱為nine mile峽谷**露的綠河組地層的中部，幾套厚度為10公尺左右的湖湘地層由沉積的碳酸鹽準層序組和前積的碎屑岩準層序組構成。最大洪氾面很明顯地發育在某些碎屑岩準層序之上的深湖相油頁岩內。
因此，這些湖相的水進體系域表現出其準層序的疊置樣式與典型的海相層序不同，可識別出兩種型別的層序邊界。型別a層序邊界表現出沿著區域上可識別的角度不整合或區域性為平行不整合的介面上，巖相向盆地內遷移的證據，而且典型剖面中縱橫交錯的辨狀河道砂岩體（低水位體系域晚期）疊置到深湖相油頁岩之上，同時它們也分開了由5——80公尺厚的水進體系域地層組成的具有明顯不對稱性的沉積層序。高水位體系域小於4公尺厚且可能完全被上覆的層序邊界侵蝕掉。
其它的一些邊界滿足某些地層邊界的標準標識，所以被確定為型別b層序邊界。
型別a層序邊界表現出當猶尼塔湖與鄰近盆地的其它湖盆融合而形成較深湖盆時，隨時間變化而產生的明顯基準面下降。這種湖盆的融合允許因湖平面的平衡作用而在高海拔高度上形成新的湖岸線。型別b層序邊界認為是在剛剛融合的湖盆或有出口的湖盆中，沉積開始時基準面下降的標誌。
型別a層序邊界是分布廣泛的地層邊界，地層厚度超過200公尺，表明隨著時間的變化洪氾氣候越發明顯或鄰近的盆地較易充填。該邊界為角度不整合而非平行不整合，這說明隨著時間的推移盆地的傾斜度在增加。
前言：對非海相的封閉盆地內的地層（即與海洋基準面控制相隔離的盆地），應用層序地層學的概念和介面資料以及高解析度露頭的解釋成果，進行了進一步的分析和解釋。在猶他州中東部的猶尼塔盆地的nine mile峽谷區域存在三維出露的始新統綠河組中部的沖積——湖相地層，該套地層由fouch（1994）等人解釋為一套基本的層序地層單元。
近200公尺厚的（以後稱為研究層段）。本篇文章試嚐：
（1）、簡要說明湖相層序地層模式的特徵和術語。
（2）、簡要說明研究層段的沉積學和沉積建造。
（3）、提出研究層段的高解析度層序地層的解釋模式。
同時，著重說明湖泊體系固有的易變性和猶尼塔盆地的研究層段內側向及垂向上巖相的易變性。但是地層模式分析及層序地層學概念的適當應用允許：（1）解釋分布範圍更廣的地層模式和分析各地層的相互關係，（2）盆地演化概念如原生盆地的解釋，以及（3）**相對重要的氣候作用和構造運動作用。
構造和古地理配置
美國西部內陸第三紀盆地被認為是在晚白堊紀期間，當正在進行的淺層構造運動被深層構造運動加強時，形成傾斜的擠壓裂谷型內陸海前陸盆地。由於斷塊的上公升、穹隆以及沿著古構造趨勢形成的隆起而產生的形變構成了一系列相互分割的非海相盆地，如今它的侵蝕殘留出露在猶他州東部及科羅拉多西部地區的寬緩背斜內。研究區位於背斜南翼的寬緩斜坡（<5）上。
原生盆地的南部邊緣已經被侵蝕，但該侵蝕位置已經超過已知的綠河組地層的底部及等價的露頭區南部50km。
猶尼塔盆地的沉積充填是非對稱的，在靠近迅速上公升的猶尼塔山北部的沉積中心，有超過4km厚的沉積岩。環繞湖湘地層的沖積地層為最初的河流體系。東北部的砂岩主要由湖相及沖積扇地層組成。
在殘留盆地的西南緣，河流和三角洲砂岩體占主導地位。laramide和playa湖盆表現出穩定的和成層的特徵，而其他盆地則表現出在不同時間出現的兩種情況。在適當的位置，僅由水體相互連線的低鞍部分割的盆地，在洪氾期間形成融合的統一湖盆。
猶尼塔盆地與piceance creek地質體和其他盆地的間歇式連通是沿著道格拉斯——creek隆起進行的。該盆地是否曾經存在通向海洋的出口（如果與海連通，那麼是哪乙個海），是頗受爭議的。
岩性地層學
猶尼塔盆地的第三系地層可劃分為幾個組。在綠河組地層內存在灰色泥岩、間互的碳酸鹽岩、油頁岩以及鹽岩地層，解釋為湖相沉積。油頁岩和蒸發巖地層在綠河組中是較為發育的，且在盆地的中部較厚。
底部的north horn和colton組發育間互的粗碎屑岩層和紅色泥岩層，反映出向盆地的河流侵蝕。在綠河組地層的頂部紅褐色的頁岩和猶尼塔組的粗粒碎屑岩夾層（三角洲前緣和三角洲平原相）為duchesne組的紅色砂泥岩間互地層（河流——洪氾平原相）所覆蓋。
綠河組地層的岩性地層劃分方案僅在區域性有效，這是因為岩石露頭出露的侷限性，所以可對比的地層標誌較少，並且有限的介面資料、盆地寬度的變化以及沉積體系的充填導致地層發育的不對稱性。在盆地西南nine mile峽谷地區，remy（1992）採用了jacob（1969）提出的從d到a的標誌層地層劃分法，提供了一種高解析度的地層對比方案。本篇文章根據jacob的d到c2標誌層之間的地層模式，把研究區內，由其他作者做了各種結論的綠河組地層細分為：
「三角洲相」、「綠色頁岩相」及中段地層。
湖相層序地層模式
許多層序地層學的原始定義，例如準層序和體系域是相對於海相和陸棚邊緣層序而言的，但是已經成功地推廣到了陸相環境。不過，湖相、山間盆地的層序地層學概念和術語以及模式仍處於發展中。因此，在討論如何用層序地層學的概念解釋研究層段的沉積學和沉積建造之前，有必要了解融入到我們的成果中的某些發展。
在特殊情況下，我們參考現代模式說明湖泊盆地的時空範圍和湖泊基準面的活動狀態。
我們不認為一般所使用的反映全球海平面的層序分類等價或近似於湖泊盆地，因為湖泊盆地的基準面變動非常迅速而且盆地的壽命非常短，一般最大值為幾百萬年。於此相類似「高頻」和「低頻」層序意味著時間的縮短。這種討論涉及到對整個盆地充填方面研究的詳細程度（解析度），但是當研究原生層序的時候，必須認識到在海相環境中，低解析度可容空間變化規律內的高頻層序的位置能夠增加（或降低）基準面的上公升或減少高解析度層序的組成。
低解析度層序——構造模式
這些模式說明存在於受全球海平面影響的盆地中的某些概念性的差異。在湖泊盆地的早期和連續的構造運動發展期，沉降或盆地邊緣的抬公升產生高於充填沉積物**速率的可容空間的增長速度。其他的盆地將快速地充填，但是這些上述的非海相盆地充填演化的早期階段，沉積物的飢餓程度增加，這是因為物源區較小且比較零散，徑向沉積物**也比較有限的緣故。
低解析度層序——氣候模式和基準面
其它的與海相系統的概念上的差別是相對基準面。在非海相盆地中它被定義為湖平面或潛水面。如果湖盆是封閉的，那麼甚至年沉降（輸入）和蒸發（輸出）的乙個輕微的變化也能夠改變基準面。
與此相反，如果湖盆膨脹到它的最大湖岸線而且在盆地的「門戶」存在排水溢位口，那麼更有意義的基準面的上公升將是不可能的。不管沉積物輸入的進一步增加如何，湖平面通過溢位口增加的輸出而保持平衡，基準面是相對穩定的。當相鄰盆地缺少更高的「門戶」時，那麼在相鄰盆地的湖盆中充填到前述「門戶」高度（門戶相當於兩盆地之間的鞍部），湖盆就會融合。
例如，這種原生的、次一級別的盆地存在於猶他州的bonneville盆地內，是猶他湖的一部分，當前處於最大湖岸線位置。如果相鄰的大鹽湖是膨脹的，那麼它將融合猶他湖從而構成乙個新的bonneville湖，亦即當湖b為最大湖岸線時，湖a獲得大量的輸入以驅使它的湖平面達到鞍部的高度，之後融合湖盆的基準面以低於原來的單個湖盆基準面上公升的速度緩慢地上公升。
每一次水體的開放和關閉的持續時間起著盆地充填的主要控制作用。如果盆地處於主要的潮濕氣候下（超補償盆地），那麼碎屑岩沉積物沿著盆地的邊緣堆積以構成階地護岸沉積和高水位體系域。如果「門戶」允許深湖盆的形成，那麼就會存在較高的地形。
隨著季節性的乾燥氣候的變化，基準面能夠在最大湖岸線之下快速地下降並頻繁地波動。湖岸線和相關的巖相在其位置也做著相似的變動並依賴於乾燥氣候的持續時間，可能發生部分到完全的侵蝕和護岸沉積的再沉積。所存在的非補償盆地，其湖平面極少達到最大湖岸線。
這種模式使得變化小、成層的湖盆和猶尼塔盆地的playa湖盆能夠符合其後的兩個分類。
氣候的互動變化和構造控制
根據它們的相互作用，構造和氣候的控制影響基準面的可變程度。當湖盆處於最大湖岸線時（開放性盆地）沉積物的增加可能導致較高的沉積速率，但沒有有效的基準面的上公升和可容空間的增加。沿著盆地邊緣的構造運動能夠提高或降低「門戶」以及基準面，通過侵蝕可降低「門戶」。
例如，猶他州更新世的bonneviue湖在最大湖岸線期因成岩作用程度低的「門戶」的侵蝕而災變性地下降。構造運動也能產生新的「門戶」和新的沉積物**點。然而，盆地底部斷塊的傾斜能夠引起湖岸線和沉積中心的重新定位。
例如，假如湖岸線（湖平面）是在轉折線的下降盤一邊，那麼斷層的運動將重新定位湖岸線朝下降盤的一邊變化，且形成較深的湖。如果盆地的體積（在最大湖岸線高度下的可容空間）因這種構造運動而增加，那麼這種盆地的傾斜能夠使開放湖盆變為封閉湖盆。如果湖盆維持正的估算水量，那麼湖盆可能隨著時間的變化而在一次達到它的最大湖岸線位置。
影響基準面變化的氣候因素在**的水量為負值時的封閉盆地和補償型盆地中是比較明顯的，盆地內構造的影響體現在突然移動的湖岸線和作為沉積中心的盆地底部斷塊的方向變化上。正在進行的盆地沉降或「門戶」的抬公升簡單地增加了遵循重新上公升的基準面的、使其有效的、潛在的可容空間。另外，對於封閉湖盆，沉積物沉積在湖盆中並替換出水的體積。
這種情況能夠使反映相對湖平面上公升而產生的水輸入量的衰減量增加。
高解析度層序
使用猶他州更新世的bonneville湖盆的吉爾伯特三角洲作為研究例子，milligan和chan（1998）認為湖相層序邊界應該以建立的湖平面水動力變化曲線為基礎而不是以物理地層介面為基礎。這在當前bonneville湖盆的迴圈週期範圍內是合理的（在大於兩萬年時間內，有超過300公尺的公升降變動），這是因為在層序邊界上已經形成了地層並且有多少退積的、無約束沉積物實際進入到岩石記錄中還不知道。但是在猶尼塔盆地中，我們堅持層序的物理定義，這是因為我們能夠證明有層序邊界物理標識的介面的存在，該介面也表示milligan和chan（1998）確認的不整合，該不整合是由bonneville湖盆的最大湖岸線的衰退形成的。
上述是高解析度層序邊界的乙個例子，僅在bonneville湖旋迴變化之下的時空關係內是有效的。
沉積學研究層段很好地出露在nine mile峽谷中部及其支流中，範圍大於25km2，而且在若干個位置進行了詳細的測井。測井資料識別的標誌層和主要的砂岩體超出研究區，這可在**中追蹤，繪製了剖面圖和平面圖，在4個位置獲得伽碼測井曲線剖面（sgr）。這些工作的目的是提供與研究區內鑽穿研究層段的探井進行測井曲線解釋結果的直接比較。
許多著名的研究者提供了綠河組地層及其猶尼塔盆地和相鄰盆地的相關地層的沉積學詳細資訊。我們的一些相關的巖相解釋是以這些工作為基礎的，後面有簡要說明。湖相環境所使用的術語是以ferber和wells的工作成果為依據的。
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