层序地层学研究现状与进展1

层序地层学研究现状与进展中国地质大学（武汉）王华层序地层研究现状与进展1、概念体系2、关键层序界面特征、识别与井震结合的层序地层格架研究－结合歧口凹陷层序地层学研究实例：3、古近系露头层序地层学-沉积学剖面的介绍4、层序地层研究新进展：1）构造－层序地层学（古地貌研究、物源体系分析）；2）地震沉积学；高水位海平面下降，侵蚀低水位海侵高水位时间高程坡折带100FTSPRES小层序I型层序界面下切河谷充填海(湖)岸平原砂岩和泥岩浅海(湖)砂岩陆架和陆坡泥岩及薄砂岩盆底扇和有堤河道砂岩密集段沉积高水位体系域加积、前积低水位体系域盆底扇、斜坡扇海侵体系域退积低水位体系域低水位楔，前积SPRES100FTI型层序结构及形成过程SQEs32层序低位体系域1、《济阳坳陷沉积、构造和含油性》项目于2001年度获国家科技进步二等奖，2001年，李思田（排名第二）。2、《陆相湖盆层序地层学研究及其在油气勘探开发中的应用》获2005年度国家科学技术进步一等奖，李思田（排名第七）！3、《中国序地层学及海平面变化研究》获国土资源部科技成果一等奖，2003年，李思田（排名第四）！4、《冀东油田南堡凹陷演化的热动力学和成藏动力学综合研究》获河北省科学技术奖一等奖，2005年，王华（排名第三）；2007年中国石油总公司特等奖（排名第12/30）。5、《中国近海富生烃凹陷形成机制、充填和发育特征》；中国地质大学（武汉）、中国海洋石油有限公司勘探部；李思田、朱伟林、王华、焦养泉、解习农、林畅松、肖军、李祯、杨士恭、陆永潮、任建业。6、《典型聚煤盆地分析及煤构成特征的综合研究》获湖北省自然科学二等奖，2003，王华、庄新国、王根发、陆永潮、赵忠新。4个特大油田112×108桶6个大油田173×108桶104个油田60×108桶1、80年代以来在低位域勘探中见效最大的是在南美、西非等大西洋沿岸及墨西哥湾等被动大陆边缘盆地中，在盆底扇、斜坡扇、前积楔状体和深切谷中找到了上千亿桶原油，地层、岩性油气藏占重要地位。2、在不具有坡折带的缓坡边缘，一般只发育低水位楔形体，深切谷也不很发育，因地层、岩性在横向上比较稳定而不利于非构造圈闭的发育。全球勘探规律表明陆架坡折带及其控制的低位域最有利于形成非构造油气藏层序地层研究的切入点与研究意义：1、思路先进-建造块地层学；2、具有普适性-生命力；3、资源预测的有效性。层序地层学消除了年代地层、岩石地层和生物地层单位的混乱现象，为地层的划分和对比提供新的方法和理论依据。层序地层学概念是由B.U.Haq，J.Hardenbol和P.R.Vai1(1987)在“三叠纪以来海平面变化”的文章中正式公开提出来的。而系统的层序地层学论著当属于国际沉积学会(SEPM)第42集特刊(1988)《层序地层学原理》(海平面综合分析)，该论文集系统、全面地讨论了层序地层学的理论、方法，厘定了名词和术语的定义。在1989年AAPG第74界年会上，Sangree和Vail发表了《应用层序地层学》一书，在油气勘探领域引起了巨大的反响，从而使层序地层学分支得以真正形成。层序地层学之所以受到如此高的评价，这主要是因为：1、层序地层学作为一门新兴的边缘交叉学科，是一种划分、对比和分析沉积岩的新方法。当它与生物地层学及构造沉降分析相结合时，它提供了一种精确的地质时代对比、古地理再造和在钻井前预测储集体、生油岩和盖层的有效方法（Vail，1991）。作为一门独立的学科体系，层序地层学有其独立的概念体系和研究方法，而这套概念体系主要来源于Vail及其同仁依据被动大陆边缘盆地的海相地层所建立起来的Exxon层序地层学模式。2、层序地层学消除了年代地层、岩石地层和生物地层单位的混乱现象，为地层的划分和对比提供新的方法和理论依据。3、首次提出全球统一的等时地层格架划分方案（成因地层年表）。层序地层学通过对控制地层发育的主要因素（全球海平面升降、构造沉降、气候和沉积物的供给）的综合分析，提出了相对海平面（或基准面）控制层序形成与发育的概念。将层序内部和层序之间的成因联系起来统一考虑。4、建立了不同级别的等时地层格架，为地层分布模式研究提供了更为系统和科学的方法体系。5、提高了地质学家的预测能力，包括理论和实际的预测能力。从理论预测上讲，通过海平面相对变化的研究，预测某些应有的体系域的展布方向、范围、可能的岩相及其分布，从而对盆地发展史作出科学的预见。从油气勘探实践上讲，可以通过体系域和岩相的分布规律，预测能源资源及其它沉积矿产的有利分布区带。二、发展史层序地层学的发展经历了50年代的相模式、60年代的沉积体系、70年代的地震地层学和80年代的层序地层学研究阶段（李思田等，1988；Vailetal.，1977，1984，1987；Haqetal.，1987；Wilgusetal.，1988；VanWagoneretal.，1988；Galloway，1989），到90年代层序地层学的概念和方法逐渐形成完整的体系，并在油气勘探中作为一种权威性技术得以广泛应用（VanWagoneretal.，1990，1995；Mitchumetal.,1991；Huntetal.,，1992；Posamentieretal.，1992，1993a，1993b，1993c；Cross，1994；Vailetal.，1994；BrownL.F.Jr.etal.,1995;Emeryetal.，1996）。层序地层学突出地层序列中的各种关键性物理界面，特别是古间断面的研究，它可有效地建立沉积盆地的等时地层格架＋进行体系域的分析＋有效地应用于预测不同类型的储集砂体，并对沉积盆地充填分析的预测产生了深刻的影响。三、本质：盆地的等时地层格架盆地的地层格架(stratigraphicframework)是指盆地中地层和岩性单元的几何形态及其配置关系(Conybeare,1979),是一种三维概念。等时地层格架是依据地层界面的等时性、盆地中各地层单元之间的形态和相互关系建立起来的年代地层框架，它不仅坚持了界面的等时性，还注重各个地层单元在时间上的演化分析。盆地的等时地层格架建立的重要意义在于可以确立盆地地层格架中各沉积层序或各体系域中沉积物充填序列及空间展布，确立沉积体系类型以及矿产富集的有利地区，为矿产资源评价和勘探开发提供可靠的基础地质依据。同时建立盆地地层格架与生油岩、储层、盖层之间的对应关系，建立层序或体系域与油气成藏过程的关系，建立沉积盆地格架与地层岩性油气藏分布之间的关系。在这些预测模型指导下，综合评价某沉积盆地石油地质基本条件，指出有利的油气勘探与开发的方向。当前，层序地层学在油气勘探领域的应用与发展得到了全球地质学家尤其是石油地质学家的普遍关注和重视，而层序地层学应用中很重要的一项内容就是建立盆地的等时地层格架。层序地层学中强调的等时地层格架，即层序地层格架是依据层序界面的等时性、盆地中的各地层单元之间的形态和相互关系建立起来的年代地层框架，它不仅坚持了层序界面的等时性，对地层单元进行旋回分析，还注重层序及体系域等地层单元的成因分析。层序地层学等时地层格架是通过地震资料建立起来的地震层序格架，并结合了野外露头资料、测井层序分析、生物地层资料、岩相和沉积环境解释等资料来建立的，同时利用了生物地层学和其他年代地层学的方法来确定基准面变化所处的地质年代，因而层序地层学的地层单位是具有等时的物理界面（图3-1）。这种等时物理界面表现在以不整合面为标志的层序边界、沉积体系域边界和以海泛面（或湖扩面）为标志的准层序边界。四、基本概念层序（sequence）是一套相对整一的、成因上有联系的地层，其顶和底以不整合和可以与之对比的整合为界(Mitchum，1977)。层序是层序地层分析中的基本单位，它是由若干体系域组成。层序地层单元对于各级层序地层单元的涵义、划分准则在地质学家中已取得基本的共识（Wilgus,etal1988,VanWagoner1995），但对各级层序地层单元的成因，特别是三级层序的成因尚无较合理的解释。基于大量实践所作的统计，对各级层序地层单元均给定了大致持续的时限，但其摆动的幅度较大。尽管如此，层序地层单元持续的时限对确定其级别有重要意义。在油气勘查中也用以衡量研究工作的精度，如三级层序一段持续时间为1－3Ma，若划分的时间间隔过大则常反映研究工作的精度不足。不同类型的盆地内部均可划分出不同级别的层序地层单元。一和二级层序被公认为受全球性和区域性构造因素控制，其界面常属区域性的不整合面，代表着重要的间断。此种情况在海相及陆相地层中均很明显。三级层序是层序地层单元中的基本层序，在陆相地层中做为层序边界古间断面常较海相地层更为显著。1）巨层序（Megasequence）巨层序的形成受控于全球性板块运动的最高级别的周期性，最典型和公认的即古大陆会聚和离散的周期。最著名的是Pangea超大陆（supercontinent）其会聚成整体的时间在250Ma±，重新裂解和开始离散则在160Ma±，即大西洋开始形成的时期。可见其持续时间之长，跨越了不同的地质时代。王鸿祯先生根据地球历史的记录分析建议其大致时限为60－120Ma（王鸿祯等2000）。在含油气盆地的层序地层研究中对层序地层单元的划分的要求日益精细，一般不涉及高级别层序：但在大型叠合盆地中如塔里木和准格尔等盆地，沉积充填跨越多个地质时代，仍可划分出巨层序。2）超层序（Supersequence）和超层序组（Supersequenceset）在地层序列中超层序（supersequence）也是持续时间很长的层序地层单元，Vail和Michum等均建议其时限为9－10Ma。超层序的形成受控于构造演化的周期性，Galloway等对巨层序、超层序等高级别层序地层单元曾称之为“构造层序”（tectonicsequences）。超层序的界面常常是较为明显的区域性的不整合间断面和与之相对应的整合面。在我国陆相盆地分析的实践中超层序常对应于盆地构造演化的阶段性。在我国东部裂陷类盆地中裂陷期的多幕伸展是普遍存在的特点，此种特点主要受控于地幔深部过程和板块的相互作用。在沉降史分析中每一个裂陷作用幕对应于沉降速率由快速到衰减的过程。例如我国东部陆上和海域，早第三纪裂陷期普遍可以划分出3或4个裂陷幕，与之相应的层序地层单元正相当于超层序。超层序组(Supersequenceset)（王鸿祯等2000）是成因上相关的几个超层序的组合。由于巨层序与超层序的时间单隔相差悬殊，其间常存在着可识别的中间性单元。Vail等用时限为27－40±Ma的超层序组做为这种介于巨层序与超层序之间的单元。90年代许多中外学者发现此级别的层序具有大范围的可对比性并与天文周期相吻合。现已了解太阳系穿越银河系的银道面的半周期可能是较稳定的天文周期，其时限约为32－38Ma，对地球系统的演化可能产生重大影响，做为此种构造周期性的沉积响应，即对应于一定级别的层序地层单元超层序组。3)层序(或称三级层序:Third-ordersequence)层序（Sequence）已经被定义为由不整合面或其对应整合限定的一组相对整合有成生联系的地层（Mitchum等,1977；VanWagoner等，1988，1990），其时限在1－3Ma±的层序地层单元，其界面是不整合间断面和与其相应的整合面。此种不整合常常是低角度的侵蚀不整合。在与海相关的地层中层序的内部由低位体系域（LST），海侵体系域（TST）和高位体系域（HST）三种体系域组成，其间无不整合面。三级层序是层序地层研究中最基本的单元。三级层序内部的体系域构成也是确定三级层序的重要标记，正常情况下三级层序内部具有三个体系域，但其中的高位体系域有时可能被侵蚀，低位域在某些情况下也可以不发育，因此有些层序只有两个体系域。对于三级层序的成因迄今尚无明确共识，多数沉积学家推断认为是气候周期导致的基准面变化控制了三级层序的形成和旋回式交替（VanWagoner1995）。4）体系域（Systemtract）海相：低位域（LST），海侵域（TST）和高位域