垂向加积与地层学三定律

垂向加积(vertical accumulation)是指沉积物在地球重力场作用下从沉积介质中自上而下的降落和堆积。它是最早被人们认识的地层形成方式，通常形成“千层糕式”的地层记录(图2－1)。深(静)水海洋盆地、潟湖、深湖，爆发型(主要是普宁尼型)火山沉积区和大气降尘区等是垂向加积的主要盛行场所。从广义上看，垂向加积可发育于有重力作用的各种地球环境，从岩浆房到地球表层。宇宙尘、风成黄土和深水远源浊积岩、远源风暴岩、洪泛岩中的背景沉积等都是由垂向加积作用形成的地层记录。地层学三定律指出:原始沉积的地层水平、侧向连续和上新下老。它们是地层学中最古老的定律，简单、明了、直观，对地层学的形成和发展产生了巨大影响。随着地层学实践和理论的不断丰富和拓展，不少地层记录很难用地层学三定律概括，如碳酸盐台地前缘斜坡、生物礁和三角洲(Skinner＆Porter，1989)等环境中形成的地层记录，原始沉积的地层既不水平，侧向延伸也不远，并非在任何时空尺度上都服从地层叠覆律。而在深(静)水海洋盆地和深湖环境中形成的地层，地层学三定律的科学性得到了充分的体现(图2－1)。

导致地层学三定律适用性受限制的根本原因是，在这两类环境中盛行的沉积作用不同。在深(静)水海洋盆地和深湖环境(图2－1)盛行的沉积作用主要是垂向加积，地层的加积方向与地球重力场方向一致，地层年龄的变新方向与地球重力场方向相反(图2－1)。由于地球的重力场具有跨沉积盆地和跨环境的一致性，因此，由垂向加积作用形成的内源、陆源、火山源和混合源沉积地层除分别受沉积盆地、陆源区、火山作用和混合源因素控制外，地球重力场对地层的特征和属性产生了重要影响。原始沉积的地层水平、侧向连续和在任何时空尺度上都具有上新下老和岩性界面与时间界面平行或一致的特征是地球重力场特征在垂向加积成因地层中的体现。换言之，以地球重力场为主控因素形成的地层，均遵循地层学三定律。

图2－1　垂向加积与地层形成
箭头方向代表地球重力场方向，沉积物的堆积和年龄变老方向与地球重力场方向一致，岩性界面代表等时面，其等时性在平行和垂直图面方向相同