高分辨层序级别的划分及研究意义

高分辨层序级别的划分及研究意义摘要：由于经典层序学理论不完全适用于中国，且高分辨率地层学理论被越来越多的研究者所接受，因此就需要对高分辨层序级别进行有效划分，本文对此作了相关论述。关键词：高分辨率地层学；层序级别；层序旋回源于被动大陆边缘的“Vail”经典层序学理论（Vail，1987）并不完全适合中国广泛分布的中、新生代陆相含油气盆地层序分析，而高分辨率地层学理论及其技术方法在陆相层序分析和油气勘探开发中适用性和有效性则被越来越多的研究者所接受。综合近几年来众多研究成果，结合Cross提出的基准面回旋的概念范畴、级次划分和等时对比原则，认为所谓“高分辨率”的实质系指对不同级次地层基准面旋回进行划分和等时对比的高精度时间辨率，即高分辨率的时间——地层单元划分。一、界面的级别、成因类型及识别标志层序是指以底、顶不整合面或相关整合面为界的、内部叠置有序的一套沉积组合，因此，层序地层分析中界面的识别是划分层序和确定层序成因类型的依据。目前有关层序划分最具代表的方案主要有三种：其一以EXXON公司“Vail”学派为代表，以不整合面或相关整合面为层序边界；其二以Galloway（1989）为代表，以最大洪泛面作为层序边界；其三则以Johnson等（1985）所强调的地表不整合面或海侵不整合面为界的沉积层序。与上述层序划分方案有所不同的是，Cross倡导的层序划分取决于海平面变化、构造沉降、沉积负荷、沉积通量和沉积地形等综合因素制约的基准面升降过程，一个基准面升降过程中形成的沉积充填序列即为一个成因层序单元，界面对应于基准面下降的最低点位置，它既可以位于沉积界面之上（相关整合面），也可以位于沉积界面之下（不整合面或冲刷面），由界面限定的旋回级次取决于地层基准面旋回周期的长短。1.区域性构造运动形成的超覆不整合界面（Ⅰ级界面）构造不整合界面都为典型的Ⅰ类层序界面，其成因与区域构造运动，特别是与板块运动有关。因此，Ⅰ级层序界面通常限定了整个原型盆地性质和沉积充填序列。2.区域性构造升降运动形成的不整合界面（Ⅱ级界面）此类界面出现在原型盆地的各个沉积充填演化序列之间，与盆地构造演化各阶段对应，其成因与盆地构造演化各阶段的应力场转换有关，因此该类界面的分布范围遍及整个盆地和对应构造演化各阶段的平行不整合面，具较大幅度的穿时性。3.大型冲刷间断界面（Ⅲ级界面）大多数区域性湖（或海）退作用形成的界面属于Ⅲ级界面，其成因与同一构造演化阶段中的次级构造活动强度周期性幕式变化有关，与之相关的界面主要表现为上、下地层呈大型冲刷接触的岩性、岩相突变关系，虽然在盆地范围内往往具有低幅穿时界面性质，但仍具有重要的等时对比意义。4.结构转变界面（Ⅳ级界面）这类界面多发育在剖面结构又粗—细—粗的正向粒序结构到逆向粒序结构的转换点位置，界面形式主要表现为间歇暴露面、较大规模的侵蚀冲刷面和与之相关的整合面，其成因主要与天文因素中10万年级的偏心率周期气候波动引起的基准面升降与物质供给变化有关，但往往亦受到局部构造活动的控制。5.间歇暴露面与相关整合界面（Ⅴ级界面）此类界面发育在较短期的旋回层序中，主要表现为多个韵律式叠覆的退积—进积式沉积组合，或连续叠加的进积式和退积式沉积组合中的相转换面，界面形式主要表现为局部发育的沉积体系中具有较好的等时对比意义。成因主要与天文因素中万年级的偏心率周期气候波动引起的基准面升降和与之相关的A/S值变化有关，有时亦受到局部构造活动的控制。6.弱冲刷面与相关整合界面（Ⅵ级界面）此类界面发育在超短期旋回层序中，主要表现为单一韵律的退积—进积，进积或退积式组合中的小型相转变面，界面形式主要表现为小型冲刷面、间歇暴露面和与之相关的整合面，以前者为主。其等时性仅限于很小的区块范围，成因也主要与天文因素中万年级的岁差周期气候波动引起的基准面升降与之相关的A/S值变化有关。界面类型成因产状及等时性主要识别标志地表和岩芯剖面测井剖面地震剖面Ⅰ类区域构造运动穿越盆地边界的区域构造不整合面，具大幅度穿时性风化壳，底砾岩，角度不整合或下伏地层大套缺失的假整合各项测井参数的突变面大型构造削截面、沉积超覆面，角度不整合面Ⅱ类与盆地构造演化各阶段相关的应力场转换有关遍及盆地和对应构造演化各阶段的构造不整合面，具较大幅度的穿时性风化壳，底砾岩，下伏地层部分缺失的假整合，岩性、岩相的突变面反映不同沉积体系和不同测井相组合特征的转换面、突变面盆地范围内的大型构造削截削蚀面，沉积超覆面，微角度或假整合面Ⅲ类与同一构造演化阶段中的次级构造活动强度周期性幕式变化有关限于盆地范围的次级构造不整合面和相关整合面，具幅度不大的穿时性古暴露标志，大型冲刷间断面或侵蚀面，岩性、岩相突变面反映同一或相邻沉积体系的大套进积→退积组合的测井相转换面、突变面限于盆地边缘的构造削截削蚀面，沉积超覆面，反映地层不协调关系的连续强反射界面和反射终于类型Ⅳ类与偏心率周期中气候波动引起的基准面升降和物质供给变化有关局部发育的沉积间断面和相关整合面，较大范围内具较好的等时性间歇暴露面，较大规模的冲刷面，岩性、岩相的突变面或均变面反映同一沉积体系中相似或相邻相序的进积→退积组合的测井相转换面、突变面未作特殊处理的剖面很难识别，或表现为地震反射结构变化的分界面，地震相类型转换面Ⅴ类与斜率周期中气候波动引起的基准面升降和A/S值变化有关局部发育的沉积间断面和相关整合面，区块内基本等时间歇暴露面，小型冲刷面和非沉积作用间断面，相似岩性和岩相组合的分界面反映韵律性沉积旋回的进积→退积组合的测井相组合转换面一般不能识别Ⅵ类与岁差周期中气候波动引起的基准面升降和A/S值变化有关分布范围有限的小间断面和非沉积作用间断面，主体为整合面，区块内基本等时小型冲刷面，非沉积作用间断面，相似岩性、岩相组合的地层分界面反映单一岩性或数个岩性组合的进积、退积、加积或进积→退积的测井相转换面不能识别二、基准面旋回的级次划分、基本特征和控制因素在Cross等（1994）提出、邓宏文教授引进的高分辨率层序地层学理论中，对于基准面旋回划分的级次划分并没有明确加以界定，只是简单地分为短期基准面回旋、中期基准面回旋和长期基准面回旋，这种做法极易导致人们在进行基准面旋回划分时，因对同一基准面旋回周期相对长短的理解不同而产生划分上的不一致而产生混乱，不利于实际工作的开展和资料的引用与对比。依据近几年来应用该理论体系对多个陆相盆地进行层序分析的体会和众多同行学者公布的研究成果，结合Cross提出的基准面旋回的概念范畴、级次划分和等时对比原则，认为所谓“高分辨率”的实质是指对不同级次地层基准面旋回进行划分和等时对比的高精度时间辨率，即高分辨率的时间—地层单元划分，应该即可应用于油气田勘探阶段长时间尺度的层序单元划分和等时对比，也适合开发阶段短时间尺度的砂层组、砂层和单砂体层序单元划分和等时对比。不同成因特征的层序界面在发育规模上具有不同的级别，它们与各级别旋回层序之间存在特定的对应关系，其中Ⅰ类和Ⅱ类界面分别为原型盆地的沉积充填序列和超长期旋回层序的边界面，Ⅲ类和Ⅳ类界面分别为长期和中期旋回层序的边界面，而Ⅴ类和Ⅵ类界面则为短期与超短期旋回层序边界面，根据各级别层序界面与相关旋回层序的对应关系，提出如下表所示的六级次基准面旋回划分方案。参考文献：[1]郑荣才、文华国、李凤杰，《高分辨率层序地层学》，地质出版社，2010旋回级次界面类型时限范围*1（Ma）层序定义主要控制因素与Vail相当的层序地层单元对比巨旋回Ⅰ类30-100（视盆地延时而定）包括盆地演化各阶段的原形盆地完整的沉积充填序列构造因素区域构造运动不能完全对比相当Ⅱ级层序超长期Ⅱ类10-50以盆地演化各阶段为单位的构造充填序列（或构造层序、构架层序）构造演化阶段的应力场转换相当Ⅲ级层序组长期Ⅲ类1.6-5.25一套具较大水深变化幅度的、彼此间具成因联系的地层所组成的区域性湖进—湖退沉积序列构造幕式性强弱变化相当Ⅲ级层序中期Ⅳ类0.2-≤1一套水深变化幅度不大的、彼此间成因联系密切的地层叠加所组成的湖进—湖退沉积序别天文因素偏心率长周期可基本对比Ⅳ级层序（准层序组或体系域）短期Ⅴ类0.04-0.16一套具低幅水深变化的、彼此间成因联系极为密切，或由相似岩性、岩相地层叠加组成的湖进—湖退沉积序列偏心率短周期Ⅴ级层序（准层序）超短期Ⅵ类0.02-0.04一套代表最小成因地层单元的单一岩性或相关岩性的叠加样式岁差周期Ⅵ级层序（韵律层）