一、概述
在显生宙以来的地质记录中，可以看到地层沉积具有某种规律性，例如周期性、重复性、韵律性和旋回性；同时某些沉积具有全球性，例如寒武系底部普遍发育含磷泥页岩，奥陶纪的碳酸盐岩在世界各地广泛分布。事实上，在地质历史中海平面变化、气侯变化、构造运动、生态变更、环境的巨大变化等方面具有全球性、某些方面的同一性、同期性或准同期性。
为了解释这种规律性，科学家的视域不再限于某一个地区，而是把地球作为一个域或场、作为一个与其它星球相互作用的质点、作为一个整体进行分析、研究，从而出现了各种不同的论点和假说。例如地球脉动说（A.W.Grabau,1938）、地球体积的胀缩变化（Е.Е.МИЛаНОВСКИЙ，1989）、Milankovitch旋回说（M.Milankovitch,1940;R.K.Goldhammer等，1987）、冰川消融说（R.W.Fairbridge,1961）、板块运动和海底扩张说（T.M.Guidish等，1989）。这些假说反映了一个共同的事实，即在地质历史中全球海平面及气候发生过周期性变化。对于沉积物而言，最敏感的因素是相对海平面升降变化（徐怀大，1990）。构造沉降、冰川消长、海底扩张、地球体积变化、气候变化、全球海平面变化等最终以相对海平面变化及由之引起的可容纳空间的增减而表现出来。
二、海平面变化对地层成因的影响
（一）相对海平面变化与可容纳空间
地层的形成及其分布型式在很大程度上取决于可容纳空间的多少及新增容纳空间（new space added）的变化速度。新增容纳空间是指沉积同时形成的可供利用的空间。可容纳空间是指可供沉积物充填的所有空间，包括早期未被沉积物充填的老空间和新增容纳空间。可容纳空间可以随其上界和下界向上或向下变化，结果产生了可容纳空间包络（accommodation envelope），它限定了可供沉积物利用的空间（图2-11）。
相对海平面变化直接控制了可容纳空间。全球或绝对海平面是指相对于一个固定基准面（如地心）的海面位置，因此与局部因素无关。相对海平面是相对于一个位于或靠近海底的基准面（例如基岩）的海面位置（图2-12），它随局部地区的沉降或上升而变化。海平面的相对上升或下降控制了新增容纳空间的变化，海平面相对上升增加空间，相反减少空间，在全球海平面停滞或缓慢下降时，由于局部沉降作用，相对海平面也可能继续上升并增加新的容纳空间。
（二）全球海平面升降旋回
地层沉积有不同的规模（表2-4），相应的海平面变化也有不同的级次。Vail等（1991）认为主要有两类全球海平面升降旋回，包括第一级的大陆海侵旋回和第二到第五级的层序旋回（时间跨度5Ma-1Oka）（表2-1、2-5）。
表2-5 不同级别层序的时间跨度及与米兰科维奇轨道参数的对比
1.一级海平面升降旋回
第一级海平面升降旋回产生的地层是巨层序。全球显生宙以来有两次大陆海侵的巨旋回（Vail等，1977;Hallam,1977;Fischer 1981,1982），特征是沉积物向克拉通搬运、被淹没的古大陆上沉积物注入受到抑制。第一次从元古代末期开始到早石炭世最晚期结束，第二次自晚石炭世早期开始至今（图2-13）。由层序地层学原理分析，相对应的两个巨层序的边界分别位于700Ma和308Ma处。首次海泛面分别位于寒武系底部（590Ma）和侏罗系底部稍靠上（202Ma）。最大海泛面的时代分别为500Ma（寒武纪与奥陶纪分界处）及90Ma（白垩纪早土伦期）；据估计，前者可能比现代海平面高出100—150m（G.Bond等，1988），后者是地质历史上全球海平面上升的最大期（E.G.Kauffamn,1983;B.U.Haq等，1987;Sahagian,1987），全球海平面上升的幅度可能超过现代海平面200-250m（W.C.Pitman,1978;M.A.Kominz,1984;Sahagian,1987）。由所有影响因素共同作用引起全球海平面变化速率最大可达1.2-1.5cm/ka。
这两次全球性的大陆海侵旋回，是由构造运动—海平面变化引起洋盆容积变化所致。造成洋盆容积变化的原因有多种，例如板块碰撞、海沟消减、海底岩浆活动及沉积物的充填，但是最重要的因素是海底扩张速率的变化（Rona,1973;Pitman,1978）。在快速的海底扩张期，产生宽阔高耸的洋中脊，大洋盆地的平均深度减小，从而引起海水向古大陆进侵并引起海平面上升。在缓慢的海底扩张期，形成的洋中脊狭窄低矮，大洋盆地平均深度增加，从而引起海平面下降，沉积作用仅活跃于大洋盆地和构造沉降较快的地区。
比较显生宙以来板块构造运动与一级全球海平面变化曲线（图2-14），可以看出全球低海平面期与超级泛大陆的存在和板块拼合期的时间相对应；上升期与古大陆解体的时间相一致，最高海平面期对应于古大陆破裂的顶峰期；下降期与板块聚合期相对应。例如三叠纪至侏罗纪早期，板块拼合成泛大陆，海平面最低；随后古大陆解体而海平面上升，至白垩纪土伦期破裂规模最大而海面上升最高；继后板块有解体也有碰撞或聚合，总体是海平面缓慢的下降。据Hoffman（1989）研究，在前寒武纪1.8Ga左右还可能存在一个超级大陆，并在1.2Ga时发生了大陆裂谷作用，说明元古代也可能具有一个一级全球海平面变化旋回。元古代至今的三个巨旋回（megacycle）的时间跨度分别约为60Ma、350Ma、和290Ma。
2.二到五级的海平面升降旋回
二到五级的全球性海平面升降旋回，属于冰川—全球海平面旋回。这类旋回具有周期性，其大部分或全部与气候变化旋回有关（Vail,1987）。它们一般变化幅度较小，但是频率显著高于构造运动引起的一级海平面变化旋回。二级海平面变化旋回的地层标志是超层序，时间跨度平均9-10Ma，由若干个三级旋回组成。二级旋回中海平面最大降落可大于50m。由2～3个超旋回可以组合为一个超旋回组，具有27-30Ma或36-40Ma的周期性。三级海平面变化旋回形成相应的三级层序，它是层序地层的基本单位，旋回的周期为0.5-5.0Ma。四级和五级旋回是周期性的或幕式的，地层标志是体系域或准层序组及准层序，也可以是高频层序。幕式的准层序分布范围小、持续时间很短（小于1万年），例如三角洲叶状体的移动可以形成这种准层序。周期性的准层序与Milancovitch轨道旋回伴生的气候波动变化有关（＜50万年）。Milancovitch轨道旋回的主要周期大约为20ka、41ka和100ka或400ka（Goldhammer等，1987,1990;Koerschner等，1989）。这些轨道旋回是由于地球轨道参数和地轴倾角的周期性变化，引起太阳辐射的周期性变化及全球性气候的周期性变化，诱发了大陆冰盖体积的变化，从而引起全球海平面变化及由此导致较小的相对海平面变化。
图2-11 作为全球性海平面升降和构造沉降作用函数的可容纳空间包络
图2-12 全球性绝对海平面、相对海平面和水深
图2-13 全球一级海平面升降旋回
图2-14 全球显生宙以来的板块构造运动
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