与被动边缘盆地和前陆盆地的层序地层特征不同,会聚背景下的岛弧与弧后盆地层序地层的形成机制有其自身的独特性。研究认为层序主控因素为构造、火山、沉积物补给与海平面变化,其中构造与火山活动因素起关键作用。
图5.14 火山岩厚度对数曲线与海平面变化对比
首先,构造作用的影响是较明显的(图5.13)。主要表现在:①强烈挤压或拉张时,多半形成Ⅰ类层序;差异沉降与隆升造陆过程中,发育Ⅱ类层序;②构造作用强烈时,往往导致地层之间有角度不整合接触关系,并可以区域对比,在这种情况下,Ⅰ类层序界面与角度不整合重合,并产生了被构造加强了的成因层序界面类型;这种界面在野外易于识别,界面上、下沉积相发生相的迁移,沉积类型组合也截然不同,如图5.2与图5.3和图5.6等情况。
其次,火山活动也较明显制约着层序的形成。有趣的是各体系域中的火山岩厚度曲线的变化与海平面变化曲线十分相似(图5.14)。这可能表明火山作用与相对海平面升降有着内在的成因联系。从图5.14可以看出,当火山岩厚度增大或递增时,相对海平面下降,例如SQ1至SQ8层序中均出现这种现象;相反,当火山岩厚度变小或递减时,相对海平面上升。如果火山岩厚度达到最大值,即火山活动达到了高峰,例如SQ8层序中的情况,则相对海平面就下降到了最低点。更耐人寻味的是各层序中不同体系域的火山岩厚度也大致对应着相对海平面变化中的上升、下降段曲线。从该区的实际情况看,岛弧区的火山活动是幕式的地质事件,当挤压应力加强或俯冲加剧时,弧火山作用强烈,产生大量爆发相的火山岩;相反,在挤压应力的松弛阶段,火山活动较弱,发生少量的火山岩。这样弧火山作用增强时,源自弧区的火山-沉积物补给更充分,同样,火山活动减弱时,火山沉积补给也减少;加之应力状态与性质的转变,导致地壳的抬升与沉降变化,如果综合考虑火山与构造相互作用的影响,上述火山作用与相对海平面变化的相似性特征就好理解。
另外,火山-沉积物源可能导致了层序结构、数量的不同。在可容纳空间允许的情况下,充足而快速的火山-沉积物供给,多半产生层序结构三分清晰、且数量增多的现象,例如,在岛弧盆地拉丁阶地层与弧后盆地卡尼阶、诺利阶对应地层上部均发育三分结构较好的层序。
最后,全球海平面变化也留下了痕迹。正如图5.13所示,诺利阶以后,层序形成主控因素是全球海平面变化;在这之前,于卡尼早期,全球海平面快速下降与构造隆升,导致相对海平面急剧下降,形成层序SQ7。此外,在其他的层序中全球海平面变化的影响被严重削弱,甚至达到可以被忽视的状态。