陆相层序地层.

第四章陆相层序地层学第一节陆相湖盆地质特征层序地层学的基本思路可以应用于陆相地层，因为湖盆与海盆沉积具有一定程度的相似性。但陆相湖盆(海陆对比)：受构造和气候的影响大,………..盆地类型和结构复杂，……..湖盆水域浅小，…..近物源，…...湖平面升降频繁相变快、缺少明显的沉积坡折。海平面升降曲线对湖泊层序无指导意义，湖平面变化不具全球可对比性，变化相当频繁，与海平面周期完全不同，控制地层结构的主要因素是构造、气候、沉积物供给等。早期的经典的层序地层学是以全球海平面变化曲线为第一主控因素建立的，将构造沉降视为常量，基本没有考虑沉积速率和气候变化。——只是对被动大陆边缘的简化模式。陆相盆地中，应该寻找控制和影响层序及体系域发育的最主要因素。建立陆相盆地特有的层序模式。层序地层应用于陆相盆地，必须掌握层序地层学的本质特征（刘震，2000）：（1）地层边界的等时性不整合的层序边界、体系域边界、准层序边界均具有等时意义。（2）地层单元具旋回性特征即重复性。如果控制因素呈旋回性，则层序框架亦具有旋回性。这种旋回性是地层对比和岩性预测的依据。（陆相的构造旋回、气候旋回）（2）地层成因分析特征与其它地层学相比，层序地层学尤其注意层序及体系域、准层序等地层单元的成因解释。如：四大控制因素、准层序组的类型、海泛面等。与海相地层类似，陆相沉积盆地应该以控制地层沉积的主控因素为线索，建立层序地层模式。（1）认为构造旋回是形成层序的基本原因。李思田（1992）对鄂尔多斯盆地提出：盆地充填序列——构造层序——层序——体系域——建造块。解习农（1996）认为层序受控于构造事件。断陷盆地划分四种层序样式：拉张型、挤压型、走滑—伸展型、热沉降型，分别由不同的体系域构成。单断盆地中，如果湖水总体积不变，发生掀斜时：（1）缓坡湖退；（2）陡坡湖进（S）；？（3）湖心水体变深；（4）湖面变窄；（5）可容空间变大。（刘震，1997）（2）认为构造与气候都是主控因素，沉积物、湖平面为影响因素。纪友亮（1996）将层序划分为构造层序、气候层序。敞流湖盆，气候的变化不会影响湖平面的波动，只控制沉积物供应量；闭流湖盆，气候的变化可引起湖平面的变化，并导致沉积物分布范围的变化，（张世奇，1998）一、湖盆的构造作用和气候变化（一）湖盆的构造作用及其对层序的控制1.陆相湖盆的成因机制许多种………..主要的有两种：（1）岩石圈弹性变形，按地形法则堆积，凭借弹性承受沉积负载，沉积物厚度可达初始地形异常的2~3倍，分布于大陆边缘。（2）热沉降。地幔物质上涌，拉张沉积负载大，断面摩擦系数小，拉张幅度大，则沉降明显。断陷——拗陷拉张地幔上拱？上拱拉张？陆相断陷盆地的拉张具有阶段性、旋回性特点。不连续的幕式沉降。2.陆相湖盆的结构特征中新生带盆地类型：中国西部挤压性沉积盆地——塔里木、准噶尔、柴达木，受印度、西伯利亚板块的挤压，山前拗陷，但无明显岩浆活动；中国中部过渡性盆地——四川、鄂尔多斯盆地，稳定的基底，盆地西部发育逆冲断裂。中国东部拉张性盆地——松辽、渤海湾、珠江口，基底正断裂发育，断陷—拗陷。单断、双断、拗陷盆地。3.陆相湖盆的构造演化特征中国中新生带陆相盆地构造演化史可分为早期断陷阶段、中期拗陷阶段、晚期萎缩消亡阶段。4.盆地构造演化对层序发育的控制作用盆地构造演化常常是陆相层序的最主要的因素。陆相盆地的形成和演化是间歇性的、幕式的，盆地范围的阶段性构造作用控制部分陆相盆地的层序地层模式。一个阶段的盆地构造沉降包括：早期快速沉降、后期减慢、晚期停止或抬升。基底沉降速率的变化形成了陆相层序的不同体系域。同时，应注意气候的影响。假定沉积物的供给速率保持不变，碎基底沉降速率的变化，依次形成低位体系域、湖侵体系域、高位体系域，以及层序界面。一级构造运动控制了盆地的形成、消亡，和构造层序的形成。二级构造运动控制了盆地层序的形成。三级、四级构造运动影响了准层序组和准层序的形成。（二）陆相盆地气候特征1.中国陆相盆地中新生代气候特征晚三叠潮湿气候；早中侏罗世，南方川滇地区干旱—半干旱，华北、西北潮湿；晚侏罗世，到早白垩世，干旱北扩，东北及内蒙东部潮湿；晚白垩世，干旱；早第三纪，中国东南、中南、西北干旱—半干旱，两广、华北、东北潮湿；晚第三纪，干旱北移，南部为海洋潮湿气候。2.气候对陆相盆地层序的控制作用影响陆相层序的重要因素。（1）影响降雨量、风化强度、河流类型、碎屑物质的搬运和沉积。温暖潮湿有利于层序的发育。（2）影响湖平面的升降变化，这种变化控制了地层的叠置样式和沉积相的分布全球气候变化具有周期性、旋回性，天文地质周期可划分6个级次。与气候相关的三级、四级、五级周期控制了层序的形成和发育。如：干旱的沙四段与潮湿的沙三段之间为百万年级，米氏四级周期为几十万年.……….，不同级次的气候变化产生不同的层序。二、湖平面升降变化（一）.湖平面升降变化的确定最可靠标志是湖岸的上超和顶超：湖平面相对上升——湖岸上超的向陆迁移；湖平面相对静止——湖岸沉积物的顶超；湖平面相对下降——湖岸上超向湖盆中央迁移；湖盆缓坡的高分辨率地震剖面是确定湖岸上超、顶超的最好资料。实际应用时要注意对差异沉降、成岩作用等造成的厚度变化进行校正。（二）湖平面升降变化曲线特征中新生代湖平面相对变化具有明显的旋回性和周期性。湖岸上超点的迁移是湖平面绝对升降、基底沉降、沉积物供给综合影响的产物。实践表明；湖平面升降变化周期与沉积物的垂向旋回、古水深旋回具有良好的对应关系。旋回周期为1.3~6.2Ma，湖平面升降曲线明显不对称；湖平面上升最明显时期，也是边界断裂活动最强烈的时候；湖岸上超的湖岸进侵量在水体相对较浅、沉积范围大的断拗阶段最大。三、湖盆的沉积旋回特征中新生代陆相湖盆沉积具明显的旋回性，受控于盆地构造活动的多期性、阶段性、海平面相对变化、和沉积物供给的周期性。第二节陆相湖盆层序地层学目前，中国探明的石油储量90%以上来自于中新生代湖盆沉积。湖盆分类：不同类型的湖泊中，控制湖泊层序地层结构的主控因素不同，形成不同叠置样式的层序地层格架。一、拗陷湖泊层序地层样式盆地地形较平缓、简单，无控盆断裂，湖区远离物源，湖泊面积大。（一）层序界面特征关键是如何将不同级次层序界面划分开。在覆盖区一般以钻测井、地震等进行综合考虑。1.层序界面在构造和古生物资料上的响应一级构造运动形成构造层序，控制了盆地形成和消亡。二级构造运动形成层序，导致沉降速率发生变化。（1）构造资料上的响应古构造运动界面——代表基底或盆地消亡的古风化面，是区域不整合面，可在盆地中广泛对比。构造应力场转换面——应力改变，盆地沉降速率、沉积过程发生变化的界面，对应于盆内的局部不整合。大面积侵蚀和超覆界面——盆地边缘的间断、侵蚀，又被地层超覆的界面。一般是局部不整合。（2）古生物资料上的响应化石断代2.层序边界在岩心上的响应古土壤水进风暴生物逃逸（土哈盆地，吴因业，2000）3.煤层作为层序界面区域性分布的煤层的聚集有等时性，代表间断沉积。小范围分布的煤层可以分隔一次沉积事件，可作为准层序边界；大范围分布的煤层可分隔一次沉积幕，可以作为层序边界。4.层序边界在地球物理资料上的响应测井资料反映的地层突变接触、垂向叠置样式的转变、地层倾角矢量模式的无序特点、扫描成像测井等。地震剖面通过削截、顶超、上超、下超等反射关系识别层序界面，划分层序和体系域。（二）体系域类型及特征不发育陆棚坡折，无边缘体系域，重要的是如何确定初泛面、最大湖泛面，进而确定体系域。1.初泛面的确定：（1）低水位时，众多孤立的小湖泊在后期因湖水上升，而相连。此时，将相邻水体连成一片的同相轴之下的上超点对应的界面定为初泛面。（2）根据低水位体系域和湖侵体系域准层序叠置样式的变化来确定初泛面。（3）初泛面往往与层序界面——不整合面重合。2.最大湖泛面（松辽盆地为例）（1）凝缩层由深灰色、灰黑色泥页岩、油页岩组成；（2）凝缩层内微体化石和超微化石丰度高且分异度大（与柴达木相反）；（3）测井曲线上，以高自然伽玛、低电阻、自然电位平直；（4）地震上，响应于强振幅、高连续，湖岸上超点向岸达到最远。其上常存在下超点；（5）密集段有机碳含量高。3.体系域类型及特征（1）低位体系域湖平面下降速率大于盆地构造沉降速率，湖盆分隔。盆地缓坡可有冲积扇、河流、下切谷、三角洲，湖盆中可有洪水浊积扇、三角洲前缘滑塌浊积扇。湖底扇、斜坡扇、低位楔状体、暴露不整合。（2）湖侵体系域湖平面上升速率大于沉积速率。湖平面缓慢上升时，发育滨浅湖滩坝和水进型三角洲体系；湖平面快速上升，饥饿状态，洪水型浊积扇、深水暗色泥岩、湖侵碳酸盐岩。（3）高位体系域湖面上升变缓—静止—开始下降，进积，早期，可有洪水型浊积扇；中期，三角洲；晚期，河流、冲积扇。4.难以确定初泛面的拗陷型盆地层序地层样式在缺少地形坡度的明显变化，并且缺乏确定初泛面的其它标志，只能在该类盆地中确定最大湖泛面时，可将层序划分成湖侵、湖退体系域。最大湖泛面与凝缩层对应，由细粒、暗色深水沉积物组成，地震上对应于一个远的上超点，上部下超。测井…….。也可按进积准层序组、退积准层序组划分。（三）拗陷型湖盆层序与油气1.低位域缺少良好的烃源岩，低位三角洲、重力流可形成侧向尖灭的地层油气藏。下切河道砂——地层油气藏；不整合面——油气运移、储集，地层油气藏。2.湖侵体系域沿岸砂坝——侧向尖灭、上倾尖灭的地层油气藏；洪水重力流——地层油气藏；3.高位域三角洲——地层油气藏、构造油气藏，前缘滑塌砂体的地层油气藏。二、断陷湖盆的层序地层样式受控于同生大断裂，地堑、半地堑，缓坡——构造活动弱，地层叠置样式主要与湖平面变化有关；中央——地势平缓，细，叠置样式主要与湖平面的升降有关；中央隆起带——地层叠置样式受构造沉降、湖平面升降变化的影响；陡坡——叠置样式受盆地边界断层的阶段性活动影响。应根据盆地的结构，按地貌单元特点分析断陷湖盆的层序地层叠置样式。（一）层序和体系域边界1.层序边界识别（1）根据地震反射终止关系，识别较大的不整一关系，（2）厚度薄、分布范围小的古土壤、根土层、风化壳；（3）生物化石断代；（4）地震反射上超点向盆地中央迁移；（5）地层颜色、岩性、粒度、沉积相、电测曲线的垂向突变以及地层产状的不一致2.体系域边界特征确定体系域的关键是确定其界面。以朱筱敏对陆家堡凹陷的研究为例：（1）初泛面马家铺高垒带前缘有一个明显的地形变化带，将首次越过这个地形变化带的湖平面称为初泛面。一般地，初泛面的确定依据如下：a.首次越过地形变化带的第一个湖岸上超点对应的界面；b.湖泛滞留沉积；c.界面上下浅水、深水沉积相类型的突变；d.准层序叠置样式发生变化；e.沉积物的颜色、岩性、结构、古生物组合发生变化。（2）最大湖泛面的识别a.层序中的最远湖岸上超点对应最大湖泛面位置，同相轴强振幅、高连续，稳定，其上有下超点。b.厚层暗色泥岩、油页岩、泥灰岩；c.富含较深水条件下的生物化石；d.上下的地层叠置样式明显不同；e.沉积物有机质丰度高，生油密集段；f.明显的电测曲线响应。3.层序和体系域的划分湖平面相对下降明显，稳定时间长，易形成低位域、湖侵域、高位域；湖平面相对下降幅度小，或无下降，常常缺失低位域。（二）体系域特征和层序地层样式不同区带盆地沉降幅度、沉积物供给速率存在明显的差异，造成层序地层叠置样式和体系域特征明显不同。1.陡坡层序地层样式边界断裂活动形成的地形坡折较大的地区。受断层活动和物源的影响明显，湖平面绝对变化的影响较弱。体系域的识别：（1）湖平面的变化，上超或上超的向下迁移。（2）沉积相组合，在不同的控盆断裂活动期，发育不同的沉积相组合，但均表现为浅—深—浅的垂向变化。（3）准层序的叠置样式，（4）断层活动表现为低水位和湖侵期的强度较大。（5）该类型主要分布于边界断层附近，湖盆发育的早期较为典型。2.深洼层序地层模式盆地中央，缺少断裂，基底整体下沉，地形较平坦，一般是沉积中心。（1）地层的叠置样式主要受湖平面升降变化的控制，形成不同的准层序组，和体系域。（2）层序边界常是整合界面，可与盆地边缘的不整合界