周口店实习(层序地层学的基本原理与实践—以太平山南坡实测剖面为例 )

层序地层学的基本原理与实践—以太平山南坡实测剖面为例肖军中国地质大学周口店实习队、中国地质大学资源学院盆地所[e-mail]；[e-mail]；13971507970提纲■层序地层学的基本原理及其核心思想◆岩石地层、生物地层和年代地层◆层序地层学的基本原理或核心思想■层序地层学在太平山南坡的初步实践地层学是研究地壳表层层状岩石的形成顺序及相互关系的的一门学科，其以地层结构特点、构造变动及所含化石等为依据，研究地层的层序关系、接触关系和空间变化。◆地层层序律（斯泰诺，丹麦，1669）◆化石顺序律（史密斯，英国，1799）◆瓦尔特相律（瓦尔特，德国，1893-1894）地层研究，逐渐形成地层学的3个主要的、传统的分支学科，即岩石地层学、生物地层学和年代地层学。20世纪50年代以后，地层学研究手段的发展和研究范围的扩大，形成磁性地层学、地震地层学、事件地层学和层序地层学等新分支学科。1）由简单到复杂、由低级到高级、从水生到陆生向前发展。2）生物演化发展具有阶段性和不可逆性。在较早时代已灭绝的生物类型在以后的时期内不会在出现。岩石地层学：以地层的岩性特征进行地层的划分，相关的岩石地层单位就是根据地层的岩石特征而建立的。一个岩石地层单位是由岩性、岩相或变质程度均一的一套岩石组成的三维地层体，需要注意的是，这种方法建立起来的地层单位不考虑岩层的地质时代，其中所包含的化石只被当作是岩石的组成部分。岩石地层单位：可分为群、组、段、层四级（大→小）。岩石地层单位－组的划分马家沟组亮甲山组冶里组黄院组张夏组徐庄组馒毛组府君山组杨家屯组山西组太原组本溪组景儿峪组龙山组下马岭组铁岭组洪山庄组雾迷山组官地杂岩前寒武纪早古生代晚古生代1.有一定厚度；2.有一定区域分布；3.一个组内岩性总体比较一致；4.成因上有联系的一套地层。组具有清晰、明确的上下界线，可以是不整合面或者是岩性突变的整合面。生物地层学：主要研究生物化石的时空分布、地层形成发育规律和确定地层相对时代的学科。根据生物的进化不可逆性和阶段性，可进行地层对比，确定地层的相对时代。生物地层单位：可分为组合带、延限带、顶峰带、间隔带和哑间隔带等六种类型（非相互包容或从属的关系）。年代地层学：是在特定的地质时间间隔内形成的岩石体。这种单位代表地史中一定时间范围内形成的全部岩石，而且只代表这段时间内所形成的岩石。年代地层单位是按时间阶段来划分的，与地质年代严格对应，没有固定的岩石和生物内容（从老到新把地层划分为若干年代地层单位，以说明地质历史的学科。它与地质年代学密切相关）。年代地层单位：又称时间地层单位。依据地质时代进行的划分。年代地层单位的宇、界、系、统、阶、时带分别与地质年代单位宙、代、纪、世、期、时相对应。半地堑盆地地层格架模式图（据李思田，1988）生物地层或年代地层单元岩石地层单元沉积盆地能源资源分析思路方法提纲■层序地层学的基本原理及其核心思想◆岩石地层、生物地层和年代地层◆层序地层学的基本原理或核心思想■层序地层学在太平山南坡的初步实践层序地层学（SequenceStratigraphy）Vail等人（1988）提出了层序地层学概念，这一概念表述为：层序地层学是研究一套由不整合面及其相应的整合面为边界的、具有成因联系的年代地层格架内岩层间相互关系的一门学科。主要是根据露头、岩心、地震、测井、古生物等地质与地球物理资料，结合有关沉积环境和岩相古地理解释，对地层层序格架进行地质综合解释。其研究目的是重塑一个旋回式的、成因上有联系的年代地层格架及在这一地层格架中沉积体系和沉积矿产的时空分布规律。基本原理或核心思想◆等时层序地层格架的建立◆格架内沉积体系的恢复关键性物理界面的识别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，在等时的层序格架中进行沉积体系域的分析和预测。这一技术方法已经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。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，它是由一套体系域组成。琼东南盆地发育的3期断裂示意图（“下断上坳”双层结构，据朱光辉等，2000）E536-85侧线剖面沉积体系域（depositionalsystemstracts）：是同一时期内具成因联系的沉积体系组合（Brown和Fisher，1977）。在层序地层学中，体系域作为层序构成单元，每个体系域都解释为与全球海水面变化曲线的某一特定间段。可分为低位或陆架边缘（LST或SMST）、海侵或湖扩（TST或EST）和高位（HST）体系域。东营凹陷体系域特征沉积体系（DepositionalSystem）：是指在沉积环境和沉积作用过程方面具有成因联系的一系列三维成因相的集合体。成因相(GeneticFacies)：是沉积体系内部构成的基本单位。同一种成因相是在相同的环境、条件和作用控制下形成的。河流是流水由陆地流向湖泊和海洋的通道，也是把沉积物由陆地搬运到海洋和湖泊中去的主要营力。准层序或小层序（parasequence）：是由相对整合、成因上相关的层或层组所组成的序列，它们以海(湖)泛面和与之可以对比的面为界。相当于四级或五级沉积旋回。准层序组或小层序组（parasequenceset）：是由成因上相关的若干小层序所组成的序列，其垂向上构成一个特征的叠加型式。碎屑滨岸环境向上变粗的小层序特征(据VanWagoner等，1988)●岩层厚度向上增加；●生物扰动向上减少；●相带表明向上变浅；●在三维空间上趋向变净和变粗；●1-50m厚；●持续时间104-105年……潮坪环境向上变细的小层序特征(据VanWagoner等，1988)●岩层厚度向上减小；●生物扰动向上增多；●相带表明向上变浅；●在三维空间上趋向变细；●1-50m厚；●持续时间104-105年……不同类型小层序组内部地层叠覆方式及其测井响应特征(据VanWagoner等，1988)具有陆架坡折的盆地内沉积的Ⅰ类层序的体系域构成(据VanWagoner等，1988)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层序级别与持续时间（据Vailetal.,1991）级别持续时间（Ma）150+23-5030.5-340.08-0.550.03-0.0860.01-0.03层序级别和术语体系（Vail，Wagoneretal，1990）一级—（超层序或构造层序）：50Ma二级—（层序组）：3-50Ma三级—（层序）：0.5-3Ma。体系域（HST、TST、LST）四级—(准层序组或小层序组):0.5-0.1Ma五级—(准层序或小层序):0.1Ma注：五级或五级以下为高频单元（层组、层或短旋回、中旋回）关键界面的识别标志（层序界面）1.不整合面：新老地层分隔面或时间间断面（1）有（或没有）地层缺失、生物缺带（或时间间断）；（2）具有暴露标志或有水上、水下侵蚀削截现象；（3）界面上下地层构造、沉积和成岩等特征不同；（4）以区域顶削、上超和下超（地震剖面上可识别出10种不整合）。2.整合面：也是新老地层分隔面（1）连续沉积（硬底），也可不连续沉积（假整合）（2）无水上侵蚀削截现象（3）上下地层特征连续一致，但沉积和成岩特征有明显差异；（4）整合面主要在盆地内部，向边缘可追索出区域不整合。1.古构造运动面（由构造运动事件造成的不整合面）（1）识别标志：地层缺失、生物缺带（或时间间断）；界面上下地层构造一致或有明显的角度不整合；可见底砾岩和古分化壳。（2）类型：破裂不整合面；热上升不整合面；底部前缘不整合面；内部前缘不整合面；底辟上升不整合面；犁型断层不整合面。2.相转换面（1）相不连续（或“跳相”）（2）“硬底”（3）水上暴露（如雨痕、泥裂、植根和分化土）和水下侵蚀（下切谷）3.火山活动面：火山层或火山灰层4.灾变事件界面：稀有元素密集层等***界面的地质事件***研究意义（一）：模式的预测功能（石油、天然气等能源勘探需求）高级别界面可能有更优质储层研究意义（二）：具很好的地层划分和对比功能（地层勘探的等时性）“弹簧段”（ES3标志层）前积反射轴投影线等时面莺歌海盆地913393测线层序解释剖面a)实际剖面海岛南N莺歌海盆地LG20-1-110kmS70S62S29S28S30S41S50S61S27S100S100S4wS60在世界范围十余年来层序地层学在海相深水及浅水领域均取得了重大的效益，其中特别是大西洋两侧大陆边缘深水领域的系列发现开辟了找寻油气的广阔的新领域层序地层学（SequenceStratigraphy）是近二十年由于地层学、沉积学、大地构造学和地球物理学的相互渗透而迅速发展起来的一门新的地学分支系统。由于其思路的先进性和资源预测的有效性，因而具有很强的生命力，并引起地质学不同领域的许多学者的广泛重视。研究内容主要包括：（01）盆地的等时地层格架（02）层序构成样式；（03）层序形成的控制因素；（04）在油气勘探与开发中的应用；（05）与相关学科的关系…….◆层序地层学是一门综合性学科；◆层序地层学因其强大的解释地质问题的能力和预测能源资源分布规律的能力而具有很强的实用性和实践性。提纲■层序地层学的基本原理及其核心思想◆岩石地层、生物地层和年代地层◆层序地层学的基本原理或核心思想■层序地层学在太平山南坡的初步实践中国东部晚泥盆世古地理图中国东部晚石炭世古地理图C2tC2bP1sP1sP2y马家沟组灰岩风化壳硬绿泥石角岩红柱石角岩据王永标（2007）太原组1砂本溪组煤炭沟中太原组和本溪组接触关系太原组本溪组华北地区晚二叠世古地理图太原组山西组砾岩杨家屯组山西组等纹贝蜓、珊瑚、腕足据王永标（2007）北坡南坡等纹贝蜓、珊瑚、腕足据王永标（2007）谢谢！中国东部晚石炭世古地理图马家沟组顶部至杨家屯组沉积相序图组岩相柱环境指示特征沉积环境相对海平面变化上升杨家屯组山西组太原组本溪组马家沟组砾屑灰岩原岩为泥岩含海百合和蜓等原岩为石英杂砂岩和砂质泥岩水平层理发育，富碳质产脉羊齿石英杂砂岩，含黄铁矿石英杂砂岩，含黄铁矿水平层理发育，富碳质产植物化石砾石成熟度，磨圆度和分选均差河流沉积平原沼泽河道沉积单向交错层理气候潮湿的陆相沉积平原沼泽气候潮湿的滨浅海沉积滨海沉积