在沉积岩区，传统的地层学方法依据岩性、岩相变化特征，结合标志层、岩层的颜色、特殊夹层等进行分层并建立沉积序列，其地质填图单位主要是依据分层过程中确立的具有大区或区域性可比的岩性、岩相界面确定的^[1-6]。但在造山带众多的巨厚海相碎屑岩地层（如西秦岭—东昆仑地区的三叠系隆务河组、志留系巴仑贡噶尔组，西秦岭的泥盆系舒家坝组、二叠系木寨岭组等），以及大面积的陆相碎屑岩沉积地层，岩性整体较单一，厚度巨大，夹层较少，且具有可区分性（如颜色等）的标志较少（有时尽管能找到一些标志，但这些标志分布极有限，延伸性差，难以进行大区或区域性对比），不能满足细分填图单位的需要。以层序地层学等为代表的现代地层学理论与方法，对此也没有深入阐述^[7]。因此，如何确立沉积岩区岩性分层原则，选准野外露头尺度合理的分层界面，是正确建立此类地层沉积序列的关键，也是提供细分地质填图单位界面等急需解决的重大地质问题。

近年来，在研究中国昆仑、秦岭、天山等众多造山带巨厚碎屑沉积地层区域地质填图的基础上，笔者提出，运用基本层序沉积序列调查方法，确立基本层序类型与界面，以此作为细分填图单位的界面，较好地实现了细分填图单位，并在多个图幅中取得了良好的效果。基本层序界面分层与填图单位建立的方法，是对传统沉积序列分层、填图单位界面选择的重要补充，对指导中国造山带巨厚碎屑岩建造的地质填图单位划分和地层学研究具有重要意义。

1.   地质填图单位概念、类型及填图单位界面

地质填图单位（Geological mapping unit）又称填图单元，是地质调查与填图过程中，按照野外可填性标志将客观地质实体划分为不同级别、不同类型的可表达实体，用代号、花纹、符号、颜色等制图要素，按规定的比例尺标绘在图面的单元实体^[5-6]。

野外露头尺度可识别（并可区别）、地质图面可表达（即地质实体足够大，具有一定的厚度或出露宽度）、区域可对比（分布广，延伸性较好）是具有可填性的必要条件，即符合“三可”原则，是衡量地质填图单位可填性和合理性的重要标准^[5-6]。

地质图面的表达，既要客观反映填图单位的三维空间产出与分布特征，又要准确和规范表达各填图单位之间的接触关系、类型、组合样式等。只有这样，地质图才能真正科学、合理和真实地表达客观地质体的产出特征。

地质填图单位可以是单一的岩性体，也可以是某种有规律性的组合，甚至有些是极为复杂的组合体^[1-6]。

地质填图单位分为正式和非正式2种。由于某些地质体在填图区产出、分布的局限性和其他条件的限制性，难以建立正式填图单位时，非正式填图单位是对正式填图单位的有效补充。当前，鼓励、提倡采用更多的非正式填图单位丰富图面内容和信息，反映地质体的独特性、局地性，揭示复杂的地质体产出特征、构造关系和空间变化，展示特殊地质体的分布特征，细化地质体的图面表达内容。

从地质体产出特征出发，运用现代地质学理论正确建立填图单位，实现野外可识别（可区别）、区域可对比、图面可表达。将矿化与蚀变作为特殊填图地质体表达（非正式填图单位），调查产出与分布，填绘蚀变类型、强度与变化，分析成矿地质条件、成矿作用等，是地质调查与填图工作的核心内容。正确建立地质填图单位，图面合理和客观地表达地质体形态与接触关系是区域地质填图的“魂”^[5-6]。

地质填图过程实际上是对各岩类在正确建立填图单位的前提下，按一定技术要求，合理、正确地将这些填图单位的分布、接触关系、三维空间变化等信息按一定比例尺填绘在地质图上的实践。可见，填图单位建立的正确与否，事关地质填图的成败。

沉积岩区主要的地质填图单位是岩石地层单位，主要有群、组、段、层、特殊地质体（如透镜体、夹层、相对独立的蚀变带或多种矿物的蚀变组合带）等^[1-6]。

宏观露头尺度上，不同填图单位实体之间的分界面，标绘在地质图上就是填图单位界线。通常情况下，地质填图单位界线是由野外露头尺度、客观可识别的界面来确定的。最常见的界面包括标志层、岩性岩相分界面、断层面（有时为断层带）、变质或变形差异界面等。

组级地层单位的界面通常为分布与延伸相对稳定，界面特征明显（界面上覆与下伏地层的识别性和区分性清楚）的岩性、岩相分界面^{[2-3, 5-6]}。而低于组级的连续沉积碎屑岩建造中，填图单位之间的界面主要为岩性标志层和特殊岩性夹层的顶底面、岩性、岩相分界面及基本层序界面。

2.   基本层序的概念及主要界面类型与分级

基本层序（Essential sequence）是沉积地层垂向序列中按某种规律叠覆的、在露头尺度内观察到的、代表一定地层间隔发育特点的单层组合^{[5-6, 8-10]}。基本层序内各单层在沉积时不一定完全连续，但其顶、底常由更明显的侵蚀或突变界面限定。例如，鲍玛序列是最常见和极为重要的基本层序类型之一。

基本层序在垂向上的重大转化面即为基本层序界面。依据沉积地层垂向的叠覆特征和变化规律，基本层序界面分级由大到小分可为Ⅰ级界面、 Ⅱ级界面、Ⅲ级界面。

沉积地层垂向上最大的层序转化面首推显旋回性层序与不显旋回性层序间的界面，称为Ⅰ级层序界面。旋回性基本层序是指由于沉积作用本身具有自旋回性，只要外界随机因素的干扰不过分强大，沉积作用的产物就会呈现旋回性特点（图 1-a）。所以，沉积序列多带有旋回性，这也是识别、划分基本层序的主要依据之一。与之相反的则为不显旋回性的基本层序，是指凡肉眼看不出垂向变化规律的沉积序列，如岩性单一的粘土页岩或泥岩。看不出叠覆规律的薄层（毫米至厘米级）韵律沉积等（图 1-b），可以任取一段地层柱当作岩性均匀的不显旋回性的基本层序，也可以用来表示该地层间隔的特征^{[5-6, 8-10]}

图  1  露头尺度上的旋回性基本层序（a）和不显旋回性的基本层序（b）

Figure  1.  Cycle (a) and non-cycle (b) of essential sequence in the field

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在显旋回性层序内部，最常见的垂向叠覆组合有旋回与韵律2类^{[2, 5-6]}，这2种层序的分界面即为Ⅱ级层序界面。

由2种岩性的单层按一定顺序依次叠置（图 2-a）而成的，多在一定地层间隔内反复重现的现象称为韵律，如砂岩-粉砂岩→砂岩-粉砂岩→砂岩-粉砂岩反复叠置^{[2, 5-6]}。

图  2  旋回性基本层序（a）和韵律性基本层序（b）露头尺度特征

Figure  2.  The field features of cycle (a) and rhythmic (b) essential sequence

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由3种或3种以上岩性的单层按一定顺序依次叠置（图 2-b）而成的，多在一定地层间隔内反复重现的现象称为旋回，如灰岩-泥灰岩-泥岩→灰岩-泥灰岩-泥岩→灰岩-泥灰岩-泥岩反复叠置^{[2, 5-6]}。

在同一旋回性或韵律性叠覆层序中，还可细分出向上变细层序和向上变粗层序2种粒序沉积序列^{[9, 11-12]}，用以反映不同沉积相间的变化，或是特定沉积体系域中海进、海退（在湖泊沉积相中为湖进与湖退）等沉积环境的变化特征。粒序沉积序列的转化界面即为Ⅲ级层序界面。

岩石地层单位界面具有穿时性，基本层序界面同样也具有穿时性^[13]。

3.   基本层序的表达方法及填图单位界面的选择

基本层序最常用的表达方式为柱状图式（图 3）。纵向用线段比例尺或直接用数字表示单个基本层序的厚度。横向用间隔线表示该基本层序中碎屑岩的粒度。用花纹、粒序、层理、接触面类型等表达层内和层间的岩相特征，柱旁可增加其他辅助信息^{[2, 6, 8-9]}。

图  3  基本层序的柱状图式表达

Figure  3.  Histogram of the essential sequence

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岩性、岩相界面在露头尺度最易识别且最好区别，因而是野外剖面调查中自然岩性分层的首选界面。但是，在巨厚且岩性较单一的沉积类型区（如巨厚复理石建造），岩性界面较少，不能满足较为精细或更为详细的岩石地层单位划分。同时，大多数小范围局地性分布的透镜体、小夹层、特殊岩性岩相层等，也不能成为中、高级别地质填图单位的界线。

通常情况下，大区或区域性岩性、岩相界面是组级地层单位的主要界面。但在特殊情况下，少数Ⅰ级基本层序界面可作为组级地层单位的界面。低于组级地层单位的大多数界面则可由基本层序界面限定^[10]。因此，基本层序界面成为重要的岩石地层单位划分界面，其界面可作为组级或低于组级的岩石地层单位界面。需要强调的是，在选择由基本层序界面限定段级或低于段级填图单位的界面时，必须由高级层序界面到低级层序界面依次选择。这是因为，1个Ⅰ级基本层序界面中拥有2个或多个Ⅱ级基本层序界面，而1个Ⅱ级基本层序界面中包括了多个Ⅲ级基本层序界面。归纳起来，沉积地层中组级及低于组级地层单位的填图单位界面对应的基本层序界面如表 1所示。

表  1  基本层序界面与地质填图单位对应关系

Table  1.  Corresponding relationship between essential sequence boundaries and geological mapping units

填图单位级别	基本层序界面	备注
组	通常为大区或区域性岩性岩相突变面。特殊情况下，少数Ⅰ级基本层序界面可作为组级地层单位的界面	如2组岩性相近时，可用Ⅰ级基本层序界面作为组级地层单位的界面。如中国南方以灰岩为主的相邻组中，分别由显旋回性层序组和不显旋回性层序组区分
段	在缺乏区域性岩性、岩相界面时，Ⅰ级基本层序界面是其主要划分界面，有时需要部分Ⅱ级基本层序界面作为补充	段是低于组的填图单位，当组的界面为Ⅰ级基本层序界面时，段的界面只能为Ⅱ或Ⅲ级基本层序界面
层	Ⅱ级基本层序界面为主，有时Ⅲ级基本层序界面可作为补充	多数层是低于段的填图单位，当段的界面为Ⅱ级基本层序界面时，层的界面只能为Ⅲ级基本层序界面
其他非正式填图单位	Ⅲ级基本层序界面为主，少数Ⅱ级基本层序界面可作为补充	主要用局地性岩性界面进行划分。当局地性岩性界面不能满足细分非正式填图单位时，只能运用低级别基本层序界面（如浊积体与非浊积体的边界）

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4.   基本层序界面的剖面分层方法

剖面调查是建立地层层序和划分岩石地层单位最主要的途径，也是获取基本层序特征的主要调查方法^[9]。因此，在剖面调查中，分层的合理性是最终利用基本层序界面划分填图单位的前提，识别和确定基本层序界面成为剖面分层的关键。

剖面踏勘中首先要了解地层中基本层序的发育类型和界面鉴别的难易程度。整体上把握高级别基本层序的界面类型和特征，了解中、低级别界面特征。这是因为，高级别基本层序的界面是建立高级别填图单位的主要界面，这类界面数量较少，且在野外易于发现和识别。

岩性界面分层是剖面实测中最常用的分层方法。但该方法在岩性整体较单一、岩石组构变化为过渡类型、缺乏明显的岩性界面、地层厚度巨大、夹层极少且颜色等辅助性天然标志较少的造山带碎屑岩建造中难以进行。在这种情况下，采用基本层序界面分层方法比较适宜。

首先，确定剖面测制中的分层原则和标志。依据剖面踏勘认识，由高级到低级梳理基本层序的类型。第二，剖面实测分层时，优先运用低级别界面细分剖面自然层，因为低级别界面是沉积序列中界面最为发育的，因而数量多、类型多、变化快。低级别界面总是被包含在高级别界面中，所以，多个同级别的低级别界面层序才能构成一个高级别层序。因此，野外自然分层时，应从最低级别层序界面开始，逐层分层和描述。需要特别注意的是，一旦基本层序类型发生重大变化，必须另起分层。

以新疆西天山尼勒克北于赞一带下石炭统阿克沙克组（C₁a）剖面^[14]为例，该剖面野外踏勘确认阿克沙克组为一套碎屑岩夹碳酸盐岩建造，其与下伏泥盆系于赞组火山岩为角度不整合，且岩性界面及角度不整合界面清楚，是划分组的最高级别界面（图 4-a）。剖面1层和2层均为粗碎屑岩类，颜色相似，但1层为韵律性基本层序序列（2种岩性的重复序列：向上变粗的砾岩-含砾粗砂岩→砾岩-含砾粗砂岩），该层野外共识别出8个砾岩-含砾粗砂岩基本层序（图 4-b），而另一方案是将剖面细分为8层（以8个砾岩的底面为分界面），但这样分层过细，相对于1:5万比例尺的区调而言实用性不大，因为1~8层基本层序间的7个界面均不能成为填图单位界面，因为在相邻路线调查中所见的某个界面很难肯定是剖面上7个界面中某个界面的延伸，并且当这类基本层序愈多，相邻路线见及的界面就愈难肯定，因为这些界面均不具有唯一性。

图  4  西天山尼勒克北于赞一带下石炭统阿克沙克组（C₁a）剖面（1~12层）基本层序特征

1—岩屑凝灰岩；2—杂砾岩；3—含砾岩屑砂岩；4—细砾岩；5—含砾砂岩；6—粗砂岩；7—砂岩；8—长石岩屑砂岩；9—岩屑砂岩；10—泥质粉砂岩；11—钙质粉砂岩；12—灰岩；13—泥质灰岩；14—生物碎屑灰岩；15—鲕粒灰岩；16—细晶灰岩；17—灰绿岩

Figure  4.  The essential sequence features of section (1~12 layer) in Lower Carboniferous Akeshake Formation from Yuzan region, northern Neleke in West Tianshan Mountains

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剖面2层为砾岩-含砾粗砂岩-长石岩屑杂砂岩反复出现，该层必须独立分层，因为与1层显著不同的是，2层为旋回性基本层序序列（3种岩性的重复序列：向上变粗的砾岩-含砾粗砂岩-长石岩屑杂砂岩→砾岩-含砾粗砂岩-长石岩屑杂砂岩），而1层则为韵律性基本层序序列（2种岩性的重复序列）。

剖面3层为向上变细的砾岩-含砾粗砂岩-泥质粉砂岩重复序列。野外也识别出23个基本层序（图 4-c）（同理，这23个序列也可细分为23层，但按照1:5万区调的精度要求，没有必要如此细分，并且细分后反倒疏忽了沉积序列的整体规律性认识）。

就岩性而言，剖面3~5层与1~2层相似，且在粒度上有一定渐变特点。但仔细对比发现，3~5层均是向上变细的基本层序序列，而1~2层则为向上变粗的基本层序序列。显然，3层与2层界面的重要性远大于3层/4层或4层/5层间的界面，也大于1层/2层间的界面，因为同一层内有多个相似的基本层序界面（不具唯一性）。而剖面1~5层中，只有旋回性基本层序与韵律性基本层序间的界面（向上变粗基本层序与向上变细基本层序间的界面）具有唯一性，可以在剖面两侧的相邻路线中被识别和确定，因此成为C₁a¹与C₁a²的两个段级地层单位的分界面。

剖面从6层开始出现灰岩，因而5层/6层间的界面级别高于1~5层碎屑岩内部的各界面。5层为粗粒岩屑杂砂岩，6层为生物灰岩夹泥质灰岩（图 4-d），岩性界面极为清楚，野外易识别和区别，并可进行区域性对比追索，该界面最终被选定为C₁a²与C₁a³的分界面（图 4-e）^[15]，区域填图证实该界面区域性分布与延伸极为稳定。6~12层总体以出现灰岩为特征。12层整体不显旋回性，而13层为向上变粗明显的显旋回性沉积序列（图 5、图 6），因此，12层与13层间的界面也成为本剖面另一高级别基本层序界面（①岩性界面：12层为灰岩/13层粗碎屑岩；②显旋回性与不显旋回性界面：12层整体不显旋回性/13层旋回性明显），野外最易识别和区域对比，因而成为C₁a³与C₁a⁴间的分界面。

图  5  西天山尼勒克北于赞一带下石炭统阿克沙克组（C₁a）剖面（13~27层）基本层序特征

1—岩屑凝灰岩；2—砾岩；3—含砾砂岩；4—长石岩屑砂岩；5—含砾长石砂岩；6—含砾石英砂岩；7—岩屑砂岩；8—砂岩；9—泥质粉砂岩；10—泥晶灰岩

Figure  5.  The essential sequence features of section (13～27 layer) in Lower Carboniferous Akeshake Formation from Yuzan region, northern Neleke in West Tianshan Mountains

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图  6  于赞一带阿克沙克组剖面12层（不显旋回性）与13层（显旋回性）基本层序特征

Figure  6.  The essential sequence from 12 (non-cycle) and 13 (cycle) strata in section of the Akeshake Formation from Yuzan region

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剖面13层之上不再有灰岩出现。13~22层为向上变粗的沉积序列，而23~27层为向上变细沉积序列，在此不赘述。

需要强调的是，单纯从剖面特征看，可以将6~12层灰岩作为独立的组级地层单位。5层/6层间和12层/13层间的界面均为组级界面（Ⅰ级界面），而2层/3层间、12层/13层间界面可随之升格为一级基本层序界面（方案一）。但由野外实际调查追索对比可知，6~12层灰岩分布延伸极其有限，且前人已将本区整套陆源碎屑岩夹灰岩组合厘定为一个组（阿克沙克组），极好的区分其上覆（伊什基里克组）和下伏（大哈拉军山组）的火山岩组合。依照组的命名优先权原则和大区可对比原则，笔者同意维持前人只划分一个组（6~12层不独立分组），但在本剖面中依据基本层序界面将其细划为5个段级（C₁a¹—C₁a⁵）地层单位（方案二）。

综上所述，基本层序界面具有“自然界线”的基本属性，反映了地层发育的自然阶段性和突变点^[16]，是可识别并能较好地分割不同沉积特征（主要是层序特征）的界面，因而是划分地层的重要界面（图 7）。基本层序界面的剖面分层方法如下所述。

图  7  西天山于赞一带阿克沙克组（C₁a）基本层序界面划分

Figure  7.  The division of essential sequence boundary from Akeshake Formation in West Tianshan Mountains

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（1）识别和确定岩性分界面。岩性界面如在区域上延伸性好，可作为组级或段级地层单位界面。如分布极有限，只能作为小范围非正式填图单位界面。

（2）识别不显旋回性基本层序和显旋回性基本层序间的界面，此类界面如在区域上延伸性好，可作为段级和重要的层级（如上扬子地区的观音桥层、扬子贝层等正式层级地层单位）的地层单位界面。如分布极有限，可作为非正式填图单位界面。

（3）在具有旋回性的沉积序列中，进一步查找出旋回性层序与韵律性层序间的界面。该级别的界面多数情况下可作为段级填图单位界面，或是重大的沉积相变面。如分布极有限，可作为非正式填图单位界面。

（4）在旋回层序内部或韵律层序内部，依据向上粒序变化规律，识别和细分出变粗沉积序列与变细沉积序列的转化面。该级别的界面少数情况下可作为段级填图单位界面，或是沉积体系内的相变面。如分布极有限，多作为非正式填图单位界面。

5.   基本层序界面在沉积相分析中的应用

前人对西天山阿克沙克组地层划分、区域对比、沉积环境分析已有较多的研究^[17-20]。基本层序分层界面，依划分级别由高到低主要有旋回性基本层序/不显旋回性的基本层序间界面（Ⅰ级界面）、旋回性基本层序界面/韵律性基本层序间界面（Ⅱ级界面）、向上变细粒序/向上变粗粒序间界面（Ⅲ级界面）。这些界面广泛发育于碎屑沉积岩中，不仅是划分填图单位中重要的界面标志，也是进行沉积相研究的主要素材。以于赞一带阿克沙克组剖面为例，5层/6层间的界面既是岩性界面，也是基本层序重大转化面（剖面中Ⅰ级界面之一），更是沉积相的重大转化面（5层扇三角洲相，6层为滨海相^[14]）；同理，剖面12层/13层间的界面是一不显旋回性层序/显旋回性层序间的分界面（剖面中另一Ⅰ级界面），同样也是沉积相的重大转化面（12层为滨海相，13层扇三角洲相^[14]）。剖面2层/3层间的界面是旋回性基本层序/韵律性基本层序间的界面（剖面中Ⅱ级界面之一），也是扇三角洲相中前缘亚相转化为平原亚相的界面；同理，剖面22层/23层间的界面是扇三角洲相中前缘亚相转化为平原亚相的界面（图 7）。近年来，已有较多的成果证明了基本层序界面是沉积相界面的响应^[8-9]。

利用基本层序转化面进行岩石地层单位细分的另一成功实例是对原河口群的建组研究^[8]。河口群中发育4种不同类型的基本层序，其沉积相也有明显的区别，因而将其细分为4个组。

6.   结论

（1）基本层序界面就是基本层序在垂向上的重大转化面。基本层序界面因有包含性而固有显级性，由高到低可划分为旋回性基本层序/不显旋回性基本层序间界面（Ⅰ级界面）、旋回性基本层序/韵律性基本层序间界面（Ⅱ级界面）、向上变细粒序/向上变粗粒序间界面（Ⅲ级界面）。这些界面广泛发育于碎屑沉积岩中，因而可作为细分地质填图单位时的选择界面。

（2）多数基本层序界面既是地质填图单位界面，又是沉积相或沉积亚相的相变面。因而，基本层序界面/地质填图单位界面/沉积相（或沉积亚相）相变面三者和谐统一，提高了野外填图实用价值和综合研究价值。

（3）运用基本层序界面进行细分地质填图单位，是对传统沉积序列分层及地质填图单位界面选择的重要补充，对指导造山带巨厚碎屑岩建造的地质填图单位划分、沉积相分析和区域地质研究具有重要意义。