4第四章 海相碎屑岩层序地层学

接受大量重力流沉积
深大洋环境
以远洋沉积为特征， 主要是从上覆水体中 缓慢沉降的细粒沉积 物
半深海相 沉积物也主要为泥质、浮游生物和碎屑三部分组成 水动力主要为洋流、风暴浪和等深流 无植物发育，生物以腹足类为主，生物扰动构造较发育 深海相
发育于大洋盆地，水深2000m以下，平均深度为4000m
底栖生物稀少。种类单调
沉积物也主要为软泥 ，陆源沉积物
海相学派的特点
1 强调海平面变化是控制层序成因和相分布 的内在机制，可用于全球范围内的地层对比。 2 将构造运动、全球海平面变化、沉积物供 给、气候变化作为影响层序产生的四大控制 因素。 3 对成岩作用的影响考虑较少。
被动大陆边缘 ：passive continental margin 大西洋型大陆边缘(Atlantic-type continental margin) 定义：即通常所说的稳定大陆边缘，构造上长期处于相对稳定状态的 大陆边缘。 特点：拉张裂离作用显著，断陷盆地发育，缺乏海沟俯冲带，无 强烈的地震、火山和造山运动的大陆边缘。 生成源于岩石圈拉伸所导致的上地幔物质上涌，减薄了的地壳。 实例：非洲边缘（北部除外）、澳大利亚西部和印度半岛的南部边缘 等。北美东侧的大西洋沿岸是现代正在发育的被动大陆边缘 。 活动大陆边缘（active continental margin） 主动大陆边缘、太平洋型大陆边缘（Pacific type continental margin）。 定义：洋陆汇聚、大洋板块向毗邻大陆板块之下俯冲消减形成强烈活 动的大陆边缘。 特点：有强烈的地震和火山活动。 实例：安第斯、苏门答腊、亚平宁半岛、克里特岛、爱琴海诸岛等。
1) 具陆棚坡折边缘的盆地特点
(1) 存在着明显地形分异的陆棚、陆坡和盆地地形。 (2) 具有明显分割陆棚沉积物与陆坡沉积物的陆棚坡折，两 侧存在突然的浅水到深水的过渡。 (3) 具有倾斜的斜坡沉积地层样式。当海平面下降到陆棚坡 折带以下时，形成峡谷以及斜坡扇和盆底扇。
(4) 存在能够形成深切峡谷并向盆地输送沉积物的、足够大 的河流体系。
Ⅱ型层序界线： Ⅱ型层序界面是由于全球海平面下降速度几乎等于或小于沉积 滨线坡折带处盆地下降速度时产生的，因此在这个位置上未发生海 平面的相对下降。Ⅱ型层序界面是一个区域性的界面，具有自沉积 滨线波折带向陆方向的陆上暴露、上覆地层的上超以及海岸上超的
向下迁移等特征。然而它没有伴随着河流回春作用造成的陆上侵蚀，
第二节 被动性边缘盆地层序地层学
一、层序边界及其识别标志 1、层序边界类型 Ⅰ型层序界线： I型层序边界是一个区域性的不整合界面,是全球海平面下降速度大于沉 积滨线坡折带处盆地下降速度时产生的。即在沉积滨线坡折带处，由海平 面相对下降产生的。 I型层序界面以河流回春作用、沉积相向盆地方向迁 移、海岸上超点向下迁移以及与上覆地层相伴生的陆上暴露和同时发生的 陆上侵蚀作用为特征。
层面构造极为发育，如流痕、浪成波痕、流水波痕、复合波痕以及变形 的平脊波痕、圆脊尖谷波痕等等，反映该区水深极浅及间歇性暴露
后滨沉积

位置：高潮线以上 具有平行层理，粒度比沙丘带粗，磨圆度及分选性均较好， 可见小型交错层

风暴期可见由于重矿物富集而形成的砂矿
海岸沙丘
位置：潮上带向陆一侧，特大风暴时潮水所能达到的最高水位 特点： 海岸沙丘呈低起伏状。沉积物以细-中粒为主，分选很好，圆 度也较高，颗粒具霜面，风成交错层发育，主要是大型槽状交错
层理
2、 浅海陆棚沉积特征 一般特征：
• 陆棚--指正常浪基面以下至陆棚坡折的广大浅海水域 • 平均水深130m（15-1000m）， • 宽度随构造环境而变，弧前窄，弧后宽
• 有硅质碎屑沉积和碳酸盐岩沉积
• 硅质碎屑沉积主要为粉砂和泥质沉积，在受潮流和风暴潮强烈作用的地区 也有砂质沉积物的大量分布 • 浅水区底栖生物发育，深水区底栖生物减少，生物扰动构造发育
(1) 低位体系域
低位体系域是在全球海平面快速下降速率大 于沉积滨线坡折带构造沉降速率时，以及海平面 相对缓慢上升时形成的同期沉积体系组合，其底
为I型不整合界面及其对应的整合面，其顶为首次
越过陆棚坡折带的初次海泛面。在具陆棚坡折的
盆地中，低位体系域常由盆底扇、斜坡扇、低位
前积楔状体组成。
体系域
也没有沉积相明显向盆地方向迁移。
2、层序边界基本识别标志 Ⅰ型层序界线的识别：
广泛出露地表的陆上侵蚀不整合面；
层序界面上下地层颜色、岩性以及沉积相的垂向不连续或错位； 深切谷是层序边界的典型标志；
层序界面处古生物化石断带或绝灭；
在岩性和地层产状突变的层序界面处，测井曲线具有良好的层序界面响 应； 层序界面上下体系域类型或准层序类型的突变； 伴随着沉积相向盆地方向的迁移，可以在地震剖面上识别出一个层序的 顶部海岸上超的向下迁移现象和一个层序下部层序界面之上的海岸上超的 向陆迁移现象。
第四章 海相碎屑岩层序地层学
第一节 海洋环境及海相碎屑岩沉积特征 第二节 被动型边缘盆地层序地层学 第三节 活动型边缘盆地层序地层学
第一节海洋环境及海相碎屑岩沉积特征
一、海洋沉积环境
1. 海水的物理化学条件
水深：几米－10000米以上 盐度：平均含盐度 3.5 % 温度：受纬度、深度、洋流、海域等影响，表面-18~+28ºC, 大洋深处2~ 3 ºC (大陆-60~+80ºC, )
结构成熟度和成分成熟度高。
•沉积构造 发育各种类型沉积构造 •自生矿物 海绿石、鲕绿泥石、自生磷灰石 •生物化石 大量动植物和微生物
4、海洋环境的水动力特征
海岸：波浪、潮汐、风暴
浅海陆棚：风暴流（由季节性台风或飓风引起的风暴潮产生)、
海流（由地球重力场或海水温度、盐度分布不均产
生密度梯度而引起的海水流动）
另外，层序界面上下地层所含的地球化学微量元素类型和含量、古地磁
极性和构造运动面、古气候和水深等方面都有明显的变化。
Ⅱ型层序界线的识别：
层序上倾方向沉积滨线坡折带向陆一侧的分布范围相对较小的陆上暴露
及其不整合；
海岸上超向下迁移至沉积滨线坡折带向陆一侧并形成由进积到加
积准层序构成的陆棚边缘体系域。
二．具陆棚坡折的盆地层序地层样式
压力：海水表面1atm，深达10km的海底1000atm
pH值：弱碱性7.26 ~ 8.4（大陆以弱酸性为主）

EH值：表层氧化环境，深层还原环境（浊流和洋流会改变这一
环境）
2. 海洋环境的划分
依据地貌划分： 大陆边缘－陆棚、陆坡、陆隆 大洋盆地－深海平原、洋中脊、火山脊
陆隆（大陆隆起） 陆坡与深海平原的平缓过渡区 大洋盆地 坡度0.01－0.07º，最大20º 陆坡（大陆坡、斜坡） 占海洋面积的 2/3 坡度 陆棚－大陆架（沉积作用活跃区） 宽度 300 － 400Km 4－ 7º ，最大 20º 陆棚坡折 包括深海平原、洋中脊、火山脊等 平均坡度 0.1 －－ 1º 水深 1400m 3700m 宽度20－ 90Km 陆棚外坡度突然增大的地方 深海平原坡度1/1000 － 1/10000 平均宽度 75Km （ 0200 －1500Km ） 有峡谷、阶梯状地形等 活动和汇聚板块边缘，陆 平均水深 1270m （ －2450m ） 平均水深 130m（20-1000m） 沉积物重力流堆积的结果 坡与海沟相连，缺少陆隆 有峡谷、阶梯状地形等 . 2× The continental slope descends from 2 the shelf break to the deep 面积 107 Km （占海洋 7.5 ％）
亚环境划分：
过渡带
滨外陆棚
水动力特征和沉积作用：
(1)潮流--潮波是由大洋传到陆棚的 (2) 波浪作用 -- 影响陆棚的波浪主要与风暴有关，涉及的水深可以达到
200m
(3)风暴流--由飓风引起的风暴流对陆棚沉积有重要影响，将搅混的泥砂 以密度流的方式带回陆棚，形成风暴沉积。风暴浪的波动可以把海底 冲刷成丘、洼相间的波状起伏面，然后堆积风暴流携带的悬浮状细砂 和粉砂，造成丘状交错层。 (4)海（洋）流--海水可因温度、盐度及悬浮物含量的变化出现密度分层。 是河流，风驱流、大洋环流等引起 另外，底栖生物发育，生物扰动强度大，生物扰动可以强烈破坏原生沉 积构造
相当于序列的上部

其它部分由含粉砂 纹层的生物扰动泥
岩组成
•(2) 混 合型进积 陆棚序列
底部为厚的陆棚泥 • 向上为多个向上变粗
的砂质单元覆盖，砂体平行 岸线。每个砂质单元的下部 为薄层的海绿石砂与泥岩的 互层。上部沉积较粗
3、半深海及深海碎屑沉积
与大陆边缘(陆坡 和陆隆）有关的半 深海－深海环境 水深大于 200m的海 底
seafloor with a typical slope of about 4º .
根据海底地形和水深：
环境 滨海 浅海 半深海 深度 高潮线-低潮线 低潮线－200 米 200-2000 米
深海
2000米以下
根据沉积物组分：
浑水型－陆源碎屑沉积 清水型－碳酸盐岩沉积
3、海相沉积的一般特征
•岩石类型 极为多样，岩石厚度大、分布广、岩性稳定，碎屑岩的
风暴沉积较难保存，因为风暴逐渐减弱时流体会改造 风暴增强时形成的构造，即使保存下来的构造也会受到生 物扰动的破坏。
卫67井 ES三中4 3612.8m 丘状交错层理
陆棚碎屑沉积的序列
退积陆棚沉积序列(海进序列)
进积陆棚沉积序列(海退序列)

(1) 风暴控进积陆 棚沉积序列--

砂主要限于内陆棚，
过渡带
位置：临滨与滨外陆棚之间，浪基面以下
特点：
深度变化大，取决于海岸带的能量
沉积物比滨岸细，比滨外陆棚粗，主要为粉砂岩及泥质粉砂岩
风暴成因的风暴砂岩，与滨外陆棚比，砂层厚而数量多
生物种类和数量众多，生物扰动作用强烈
滨外陆棚带（陆架、陆棚）
位置：过渡带外侧-大陆坡内边缘的浅海区之间
特点： 水体较浅，地形平缓； 沉积物细，主要为粘土岩、粉砂岩及细砂岩，大量化学岩及生物化学岩， 如碳酸盐岩等 成分成熟度、结构成熟度均高，但比滨岸相稍差，海绿石、鲕绿泥石等自 生矿物常见 滨外陆棚发育波痕、交错层理，水体较深处有水平层理 生物种类和数量众多，生物扰动作用常见
（c）上临滨处于碎浪带，是高能环境。沉积物从细砂级到砾石级。沉积 构造为多方向的槽状交错层系，向岸倾斜的板状交错层及风暴成因的 侵蚀面和洼槽交错层
前滨沉积

位置：平均低潮线-平均高潮线之间 特点： 前滨相当于冲流带，地形比较平坦 沉积物通常以中砂为主 典型的沉积构造是冲洗层理


常见平行纹层、沙纹交错层
浅海风暴沉积
形成：与风暴掀起的巨浪密切相关
特点： 沉积类型复杂 特征的沉积构造是粗粒风暴层和丘状交错层
丘状交错层是古代风暴沉积的特征（虽然也见于滨面和湖泊沉积），以 低角度弯曲的上凸和下凹交错层系与生物扰动泥岩互层为特征。
风暴沉积自下而上的沉积序列： • 冲刷面：由风暴流搅动早期的沉积物 而成（A） • 粒序层(B)：下部常含大量滞留沉积 物，如介壳、泥砾；向上逐渐变细 • 面状平行纹层(P) • 丘交错层理(H) • 平坦纹层(F) • 浪成沙纹交错层理或对称波痕(X) • 强烈生物扰动的陆棚泥岩(M)
上部沉积较粗水深大于200m的海底底与大陆边缘陆坡和陆隆有关的半深海深海环境接受大量重力流沉积3半深海及深海碎屑沉积深大洋环境以远洋沉积为特征主要是从上覆水体中缓慢沉降的细粒沉积物半深海相沉积物也主要为泥质浮游生物和碎屑三部分组成水动力主要为洋流风暴浪和等深流无植物发育生物以腹足类为主生物扰动构造较发育深海相发育于大洋盆地水深2000m以下平均深度为4000m底栖生物稀少
(5) 具有足够大的可容空间将准层序组保存下来。
(6) 海平面下降幅度足以使低位体系域在陆棚坡折或在其外 侧不远的地方发生沉积。
2)具陆棚坡折边缘的I型层序地层样式 I 型层序由低位体系域、海侵体系域和高
位体系域组成，层序底界为 I 型不整合界面及
其对应的整合面。
高位体系域
海进体系域
低位体系域
体系域
半深海和深海：水动力弱，
等深流（地球旋转而形成的温盐循环底流，主
要出现在陆隆区）。 沉积物重力流
二、海相碎屑岩沉积模式
1、滨岸沉积特征
前滨 后滨
临滨
滨外过渡带
远滨
临滨沉积（近滨）
位置：平均低潮线-浪基面之间的潮下带
特点：
（a）下临滨能量较低，主要为细砂、粉砂和滨外泥岩不规则互层。含海 相化石，生物拢动强烈。见水平纹层，层面具浪成波痕，但纹层多为 生物扰动所破坏 （b）中临滨位于破浪带，水动力强烈。主要为中-细砂。分选好，常夹介 壳层。交错层发育，为双向槽状交错层。见冲刷面、滞留沉积以及平 行层理、粒序层及洼槽交错层等