6.1第六章层序地层学一.

第六章层序地层学原理第六章层序地层学原理层序地层学是根据地震、钻井和露头资料进行地层分布型式、沉积环境和岩相综合解释的一门科学。通过解释提出一种侵蚀或无沉积的不整合或与之可以对比的整合为界的、周期性（旋回性）的、在成因上有联系的年代地层格架。在这个格架中，通过解释查清沉积环境和岩相的分布。（P.R.Vail等，1987）。层序地层学发展历史（Background）概念萌芽阶段1949－1977孕育阶段1977－1988理论系统化阶段1988年－至现今层序概念建立阶段地震地层学形成和发展阶段层序地层学综合应用发展阶段三大发展阶段PRVail等人：“层序地层概念在沉积岩分析中的应用有可能提供一个完整的统一的地层学概念，就像板块构造曾经提供了一个完整的统一的构造概念一样。层序地层学改变了分析世界地层纪录的基本原则，因此，它可能是地质学中的一次革命，它开创了了解地球历史的一个新阶段。”前苏联科学院主席团：层序地层学对发展地层学、沉积岩石学和构造地质学有重大贡献，而且可以大大提高油气普查勘探工作效率，它能够使油气普查勘探成本降低二分之一到三分之一。AAPG在《层序地层学应用》一书前言：“你想成为90年代的石油地质学家、地球物理学家、石油公司经理和管理人员吗？那么，务必请你读一读《层序地层学应用》这本书吧”。对层序地层学的评价：被动大陆边缘也称稳定边缘、不活动边缘、大西洋型或离散型边缘。这种大陆边缘是位于板内，其两侧的大陆与大洋属于一个统一的板块。被动大陆边缘在地貌上其海底地形是由陆架、陆坡和盆地等单元所组成。大陆架大陆坡大洋盆地洋盆主动大陆边缘也称活动边缘、太平洋型边缘或聚敛型大陆边缘。它是板块俯冲作用发生的场所。通常是大洋板块俯冲于大陆板块或大洋板块之下。最重要的地貌特征是发育有弧沟系，即海沟及与海沟共生的岛弧或火山弧。洋盆沉积地形被动大陆边缘大西洋型大陆边缘大陆架大陆坡大洋盆地第一节海平面变化特征及识别标志一、海平面升降的基本概念1、全球海平面2、相对海平面3、水深在层序地层学中，海平面升降旋回变化的周期性，是其研究的一个核心内容,可进行层序成因分析。1、全球海平面升降全球海平面变化是海平面相对于某个固定参照点(如地心)运动的单元函数。又称为绝对海平面变化。地心的位置是固定不变的，因此全球海平面的变化只受控于海面（海平面）的变化。其变化是随洋盆和海水的体积变化而发生变化，与局部因素无关。2、相对海平面升降相对海平面变化指的是相对于一个处在或者靠近海底的一个局部基准面位置（例如基岩）的海面位置的变化。一个地区相对海平面的变化是全球海平面变化和当地盆地沉降速率的函数。因此，相对海平面变化在不同地点是不一样的相对海平面、全球性绝对海平面与基准面以上的沉积物的堆积无关3、水深水深是指海面与海底之间的距离，也可认为是相对海平面减去堆积的沉积物后的距离。水深是全球海平面、构造沉降和沉积物供给3个变量的函数。即是由相对海平面变化和沉积物供给决定的。二、海平面升降基本特征第一节海平面变化特征及识别标志全球海平面变化可以视为正弦波形1、全球海平面变化特征二、海平面升降基本特征2、相对海平面变化特征相对海平面变化具有周期性（1）周期在海平面相对变化中，周期是由一个海平面的逐步上升、静止时期和一个迅速的相对下降组成由一个相对上升和一个相对静止组成2、相对海平面变化特征（2）准周期继之以另一个相对上升，而中间没有插进一个明显的下降由若干个周期组成2、相对海平面变化特征（3）超周期由海平面继续地上升到比较高的相对位置后，继之以一个或者几个重大的相对下降，从而降到比较低的位置二、海平面升降基本特征相对海平面变化具有周期性特点超周期、周期和准周期的划分，反映了不同数量级的海平面相对变化二、海平面升降基本特征二、海平面升降基本特征三、相对海平面升降识别标志相对海平面变化的最可靠的地层标志是海域层序的海岸相中的上超和顶超的沉积边界1、相对海平面上升◆一个海平面的相对上升，是相对于下面原始的沉积作用表面的视上升；◆由海岸沉积物的上超来指示。相对海平面上升的成因：①海平面实际上上升了，而下面的原始沉积作用表面可下沉、静止不动、或者以一比较慢的速度上升；②海平面保持不变，而原始沉积作用表面下降了；③海平面下降了，而原始沉积作用表面以更快的速度下降。1、相对海平面上升（1）低陆源注入量——海进——岸线后退——上超海进以滨海相向陆地方向迁移为标志滨海相沉积指那些在低潮和高潮线之间的沉积非海相海岸沉积指高潮线以上的海岸平原上的沉积1、相对海平面上升（2）高陆源注入量——海退——岸线向海迁移——上超海退以滨海相向海方向迁移为标志1、相对海平面上升（3）平衡陆源注入量——岸线静止——上超三、相对海平面升降识别标志2、相对海平面静止成因：◆海平面与下伏的原始沉积作用表面二者静止不动；◆二者以同样的速度上升或下降。海平面相对于下伏原始沉积表面明显地处于固定的位置。三、相对海平面升降识别标志2、相对海平面静止过路沉积——顶超海岸顶超指示海平面相对静止2、相对海平面静止一般情况下，在累进性海面上升的早期阶段，迅速的上升比较频繁、幅度也比较大，而在累进性上升的晚期，静止时期比较频繁、持续的时间也比较长。在海平面相对变化中，周期是由一个海平面的逐步上升、静止时期和一个迅速的相对下降组成三、相对海平面升降识别标志3、相对海平面下降是海平面相对于下伏原始沉积表面的一种视下降成因：①海平面实际上下降了，而原始沉积作用表面可上升、维持不动、或者以比较慢的速度下沉；②海平面维持不动，而沉积作用面上升了；③海平面上升了，但是沉积作用面以更快的速度上升。三、相对海平面升降识别标志3、相对海平面下降（1）——上超点下落相对海平面的快速下降过程3、相对海平面下降（2）——出现剥蚀三、相对海平面升降识别标志相对海平面的逐步下降过程三、相对海平面升降识别标志a、相对上升：上超b、相对静止：顶超c、相对下降：上超点回落，或剥蚀c第二节基本概念第六章层序地层学一、层序层序（Sequence)是一套相对整一的、成因上联系的、顶底以不整合面或与之相对应的整合面为界的地层单元。层序是层序地层学研究的基本单元。一个沉积层序可以包含若干个不同类型的沉积体系域以及准层序组和准层序。第二节基本概念二、不整合面不整合面是一个将新老地层分开的界面，沿着这个界面有证据表明存在重大沉积间断的陆上侵蚀削截（或与之相对应的海底侵蚀）或陆上暴露现象。这个定义将不整合面这个术语局限于重大的陆上侵蚀面，并且修改了Mitchum（1977）的不整合面定义。Mitchum把不整合面定义为“一个把较新地层与较老地层分开的侵蚀面或无沉积作用面，并且代表一个重要沉积间断”。第六章层序地层学早年较宽的不整合面定义包括了陆上和海底侵蚀面，不能充分区分层序和准层序边界。局部的、与地质作用伴生的准周期侵蚀和沉积，如分流河道侵蚀，不包括在层序地层学的不整合面定义中。层序地层学的不整合面定义更严格，内涵缩小了。不整合面在地震反射剖面中常响应于削蚀、顶超和上超反射终止关系。第二节基本概念二、不整合面下超面不再是层序边界！三、可容空间可容空间（Accommodation）指可供沉积物潜在堆积的空间。可容空间受控于沉积背景的基准面的变化。若沉积物要发生沉积，则在基准面之下必须存在可容空间。◆可容空间的变化受控于全球海平面升降和构造沉降即相对海平面变化代表了可容空间的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可容空间变化=（全球海平面变化+构造沉降）三、可容空间在海平面变化规律相同的情况下，不同构造沉降速率所造成的可容空间的变化◆可容空间的变化受控于全球海平面升降和构造沉降，即相对海平面变化代表了可容空间的变化三、可容空间沉积物的供给可充填已产生的可容空间，并且控制水深的变化。若沉积物供给速率大于可容空间的增长速率，则水深会变浅。沉积滨线坡折：是指陆架剖面上的一个位置，是沉积作用活动造成的地形坡折(三角洲，临滨沉积)－沉积坡折陆棚坡折：大陆架与大陆斜坡之间的过渡地带第二节基本概念四、陆棚坡折和沉积滨线坡折五、海泛面海泛面（Marinefloodingsurface）是一个新老地层的分界面。它们常是平整的，仅有米级的地形起伏，但穿过这个界面会有证据表明水深的突然增加。这种水深的突然增加常伴随着小规模的水下侵蚀作用和无沉积作用，表明存在小规模的沉积间断。除非海泛面与层序边界重合，否则海泛面上不会发生大规模的陆上侵蚀作用、无海岸上超的向下迁移或向盆地方向的移动。五、海泛面1、初次海泛面初次海泛面（Firstfloodingsurface）是层序内部初次跨越陆架坡折的海泛面。即响应于首次越过陆棚坡折带的第一个滨岸上超对应的界面，也是低位体系域与海侵体系域的物理界面。初次海泛面五、海泛面2、最大海泛面最大海泛面（Maximumfloodingsurface）是一个层序中最大海侵时形成的界面。它是海侵体系域的顶界面并被上覆的高位体系域下超，它以从退积式准层序组变为进积式准层序组为特征，常与凝缩层伴生。在地震反射剖面上，最大海泛面常对应于最远滨岸上超点所对应的反射同相轴。最大海泛面六、凝缩层凝缩层（Condensedsection）是指沉积速率很慢（1～10mm/1000a）、厚度很薄、富含有机质、缺乏陆源物质的半深海和深海沉积物。是在海平面相对上升到最大、海侵最大时期在陆棚、陆坡和盆地平原地区沉积形成的。凝缩层又称为密集段。主要产于海进体系域内部和高水位体系域远端。密集段（或凝缩层）七、准层序和准层序组1、准层序的概念准层序是一个以海泛面或与之相对应的面为界的、成因上有联系的层或层组构成的相对整合序列。持续地质时间几－几十万年，沉积厚度几米－几十米。（1）准层序沉积特征准层序的边界是能够分隔新老地层的海泛面。这就要求所有的准层序都必须是一个向上沉积水体不断变浅的序列，否则就不能据海泛面来划分准层序所有的准层序都是向上变浅的沉积序列大多数准层序都是向上粒度变粗的序列准层序边界是由海泛面所限定的，因此在没有水深突然变化证据的沉积环境中是识别不了准层序的。准层序主要在浅水地区被识别（2）准层序的识别地区2、准层序组概念准层序组是指由成因上相关的、一套准层序构成的、具特征堆砌样式的一种地层序列。其边界为一个重要的海泛面和与之可对比的面，将不同叠置样式的准层序分隔开来。准层序组的类型进（前）积式准层序组加积式准层序组退积式准层序组准层序组的类型进积式准层序组是在沉积物沉积速率大于可容空间增长速率的情况下形成的，所以较年轻的准层序依次向盆地中央方向推进。尽管进积准层序组中的每个准层序都是一个向上粒度变粗、水体变浅的沉积序列，但是对于整个进积准层序组来说，自下而上，砂岩厚度不断增大、泥岩厚度不断减薄、砂泥比值加大，总体构成一个向上水体变浅的准层序堆砌样式退积式准层序组是在沉积速率小于可容空间增长速率的情况下形成的，所以年轻的准层序依次向陆方向退却。尽管每个准层序都是进积作用的产物，但就整个退积式准层序组垂向序列而言，自下而上，砂岩单层厚度减薄、泥岩厚度加大、砂泥比值降低、沉积水体向上变深，整体构成水体向上变深的准层序堆砌样式加积式准层序组是在沉积物沉积速率基本等于可容空间变化速率时形成的，所以相邻的准层序之间没有明显的沉积岩相侧向移动准层序组实例分析八、沉积体系域沉积体系域是“同期沉积体系的组合”，简称为体系域“systemstract”。沉积体系是指具有成因联系的、相的三维空间组合。因此，体系域是一个三维沉积单元，体系域的边界可以是层序的边界面、最大海泛面、首次海泛面。I型层序：低位体系域、海进体系域和高水位体系域。II型层序：陆架边缘体系域、海进体系域和高水位体系域。四个基本变量控制层序地层构型第二节基本概念九、层序成因的四大主控因素第二节基本概念九、层序成因的四大主控因素层序地层学四大参数参数控制作用构造沉降沉积物沉积空间海平面升降地层和岩相型式沉积物供给沉积物充填和古水深气候沉积物类型层序沉积的控制作用四个基本变量控制了地层