层序地层学

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地震地层学是利用地震方法获取的资料解决沉积 盆地地层研究的学科,是地质、物理、数学和计算机 技术相结合的产物
地震地层学是沉积盆地层序地层学研究的基础; 也是层序地层学发展的中间阶段。
第一节 层序地层学的发展简史
一、萌芽阶段(1977年以前)
1.1949年Sloss等在一次学术会议上提出了地层 层序的概念,即层序是以主要区域不整合为边界的地 层集合体。并利用北美克拉通地质资料,把寒武系至 侏罗系的地层单元划分为4个层序。
++地区(盆地)++断代地层序列和 沉积(构造)古地理\盆地构造演化\生物群特征
一、区域地质背景(包括大地构造位置、区域地层 发育、区域岩浆活动、重要矿产或生物群等)
二、
第九章 层序地层学
第一节 层序地层学的发展简史 第二节 层序地层学的理论基础和基本概念 第三节 层序地层的单位分级 第四节 露头层序地层学研究方法 第五节 层序地层学的研究意义
构造沉降:提供可供沉积物沉积的可容空间
三、层序地层学基本概念
1. 层序:是层序地层学研究中的基本单位,它是 一套相对整合的、成因上有联系的、其顶和底面以不 整合面或者与这些不整面可以对比的整合面为界的地 层序列。
2. 不整合和整合: 不整合是一个分开较新与较老地层的面,沿着这 个面有证据表明存在指示重大沉积间断的陆上削截 (以及在某些地区内具有可以与之对比的海底侵蚀) 或者陆上暴露现象。 整合亦是一个将较新地层与较老地层分开的界面, 沿此面没有侵蚀作用(无论是陆上侵蚀还是海下侵蚀) 的证据,并且沿此面不指示有重大沉积间断。
3.层序界面类型及层序类型 在地层记录中可识别出两种类型的不整合(即层序 边界): (1) Ⅰ类不整合, 即Ⅰ类层序边界(sb1) 和Ⅰ型层序 Ⅰ类不整合(Ⅰ类层序边界) 是指相对海平面低于 陆架边缘时形成的不连续面. 特征为陆架上出现陆上不整合面,在陆坡外侧出现 海底剥蚀面. 具体解释为全球海平面下降速度超过在沉积滨线坡 折带处盆地沉降速度、在该处产生海平面相对下降时形 成的。此时海水逐渐退出陆棚,使陆棚遭受侵蚀,陆棚 前沿的陆棚坡折带出现侵蚀峡谷,沉积物可能沿陆棚 进入盆地。 以Ⅰ类层序边界为底界面,顶界面为Ⅰ类层序 边界或Ⅱ类型层序边界的层序称Ⅰ型层序
面处的海进面。海进体系域的顶界面以从退积式准层 序组变为加积式准层序组为特征,并且是最大海泛面。
(4)高水位体系域(HST) 是Ⅰ类和Ⅱ类层序中的上部体系域。以一个或多
个加积式准层序组、继之以一个或多个前积准层序组 为特征。
6.准层序和准层序组 (1) 准层序:是指顶、底界海泛面或与之可以 对比的边界为界的、成因上有联系的、相对整合的一 套岩层或岩层组构成的沉积序列。 其形成与海平面的波动有关。在硅质碎屑岩中, 准层序是进积性的;在碳酸盐岩中,准层序通常是 加积性的,两者均反映为向上变浅的沉积序列。 (2) 准层序组:为一组相对连续且有成因联系的 准层序组成。 一个准层序组内的准层序之间的叠置方式可分为 三种:
1963年,Sloss等人又将北美克拉通前寒武纪晚 期至全新世地层划分出6个层序,并用印地安部落名 称命名,强调层序研究起始于北美。
Sloss认为,层序是比群和超群更高一级的岩石 地层单元,它不一定适用于克拉通以外的地区的岩石 地层学和年代地层学研究。
至此开始了以层序为单元研究地层的阶段。
二、地震地层学阶段(1977—1987)
第二节 层序地层学的理论基础和基本概念
一、层序地层学定义 1. 层序地层学:是研究以不整合面或与之相 对应的整合面为界的年代地层格架中具有成因联 系的、旋回岩性序列间相互关联的地层学分之学 科(Van Wagoner, 1988, 1989)。 2. 层序地层学:研究层序形成和地层分布模 式的一门科学。就是根据地震、钻井、测井和 露头资料以及有关沉积环境和岩相对地层形成作 出解释。 层序地层学属成因地层学范畴,是一种划分、 对比、分析沉积地层的新方法。

侏 罗 纪 第 三 纪 全 球 海 平 面 变 化 周 期
三、层序地层学阶段
尽管地震地层学提出了层序的形成问题,但并未
明确层序内部地层的彼此关系和空间展布特征。
1. 1988年Wilgus主编《海平面变化综合分析》 (中译本《层序地层学原理》,1993);
1989年Sangree和Vail主编出版了《应用层序地 层学》
8.海泛面、海侵面和最大海泛面 海泛面:是一个把较新地层与较老地层分开
的面,是在海水深度突然加大情况下形成的。 海侵面:又称初次海泛面,是低水位体系域
结束,开始海侵时出现的一个跨越陆棚的重要海 泛面,是海进体系域与下伏低水位体系域的界面。
最大海泛面:又称下超面,为海侵达到最大 时的海泛面,它构成海进体系域与其上覆高水位 体系域的分界。 9.密集段(或称凝缩段)(CS)
上述两部著作中以全球海平面变化为主导因素, 系统、全面地阐述了层序地层学的基本理论,关键性 术语的定义、解释程序和工作步骤。
两部著作的问世标志着层序地层学进入了一个 新的阶段——层序地层学综合发展阶段。
2. 1991年Vail等发表了《构造运动、全球海平面 变化及沉积作用的地层标志综述》一文,再次强调全 球海平面变化、构造沉降、沉积物供应和气候四个因 素控制层序的形成,其中全球性海平面变化是最主要 的控制因素。
1st Megasequence(Ms) (一级,大层序) 60-120Ma 克拉通热旋回
2nd Mesosequence (二级,中层序)
30-40Ma 太阳系穿越银道周期
Ortho sequence set (正层序组)
3rd Ortho sequence(Os) (三级,正层 序)
9-12Ma 2-5Ma
1970年代初,高分辨率数字地震勘探技术的应 用和发展, 使地质学家可以得到比较精确的、能够反 映地下地层形态、岩性、物性、流体性质的不同维数 的图象,扩大了对底下复杂地质现象的透视视野。
1. Vail等(1977)在AAPG(美国石油地质文集) 第26集发表《地震地层学在油气勘探中的应用》, 提 出了地震地层学的概念。
Ⅱ类层序边界及Ⅱ类层序
4.陆棚边缘与沉积滨线坡折 陆棚边缘:是陆棚前沿的坡度转折点。该点靠陆一 侧陆棚表面的坡度十分平缓,一般小于1/1000,而靠海一 侧很陡,一般大于1/40(Heezen等,1959)。陆坡地段为 大陆斜坡或称陡坡。
沉积滨线坡折:位于海岸或滨海平原与盆地斜坡过 渡的地方.在这一地点朝陆方向,其沉积表面处在或者接 近基准面;而朝海洋方向,其沉积表面低于基准面.
是一个相带,由在极缓慢速度下沉积的半远洋 或远洋沉积物的薄层海相层组成。
第三节 层序地层的单位分级
一、Vail等1991年的划分
层序级次
时间跨度
成因
Megasequence (一级,大层序)
Байду номын сангаас
>50Ma
构造—全球性海平面变 化
Supersequence set (超层序组) 27-40Ma
Supersequence (二级,超层序) Sequence (三级,层序) Parasequence (四级,准层序)
太阳接近小行星周期 长偏心率旋回
具有缓坡边缘的盆地内沉积的Ⅰ型层序内的地层分布模式 (据Van Wagoner JC等,1988)
具有陆架坡折的盆地内沉积的Ⅰ型层序的地层分布模式 (据Van Wagoner JC等,1988)
(2)Ⅱ类不整合,即Ⅱ类层序边界(sb1)和Ⅱ型层序 Ⅱ类不整合是指相对海平面高于陆架边缘时形成的 不连续面. 其特征是在陆架上出露不整合,而在陆坡外侧过渡 为整合. Ⅱ类层序边界是全球海平面下降速度小于沉积滨线 坡折带处盆地沉降速度时形成的。 以Ⅱ类型层序边界为底界面,顶界面为Ⅰ类层 序边界或Ⅱ类型层序边界的层序称Ⅱ型层序。
9-10Ma 0.5-5Ma 0.05-0.5Ma
冰川—全球性海平面变 化
Simple sequence (五级,单层序) 0.01-0.05Ma
二、王鸿祯等1996年的划分方案
层序级次
Super rank Gigasequence (超大级别层 序)
时间跨度 与之对应的天文周期
500-600Ma 双银河年
2.Mitchum(1977)又将层序的定义修订为:是
由一套相对整一、连续的,在成因上有联系的地层组 成的,顶、底以不整合面或与之相对应的整合面为界 的地层体。
T1 T2
T3 T4
3. Vail等(1977)还对Sloss的层序概念进行两项 重要修订
(1)认为层序的时间要短得多,Sloss提出的层序 相当于Vail等提出的超层序
(2)陆架边缘体系域(SMST) 陆架边缘体系域:是位于Ⅱ类层序边界之上最底
的体系域。它以一个或多个微弱前积至加积的准层序 组为特征。
其顶面是海进面,也是海进体系域的底面,而其 底界面为Ⅱ类层序边界
(3)海进体系域(TST) 是Ⅰ类和Ⅱ类层序内部中间的体系域。它以一个
或多个退积式准层序组为特征。 其底面是位于低水位体系域或陆架边缘体系域顶
这个地点大致与三角洲中的河口坝的朝海端或者与 海滩中的上临滨相吻合。
5.体系域 体系域:是层序内部次一级的地层单元,是一系列有 内在联系的沉积体系的组合。沉积体系是一系列在沉积环 境和沉积作用上有成因联系的沉积相的三维组合。
一个层序一般由三个体系域组成,其中:
Ⅰ型层序由低水位体系域; 海进体系域; 高水位体系域;
Ⅱ型层序由陆架边缘体系域; 海进体系域; 高水位体系域。
Ⅰ型层序 Ⅱ型层序
(1)低水位体系域 低水位体系域(LST)是位于Ⅰ类层序边界之上 的最低体系域。
如果低水位体系域沉积在具有陆棚坡折带的 盆地中,它通常可以分为三个独立的单元,盆底 扇、陆坡扇和低水位楔。
如果低水位体系域在具有缓坡边缘的盆地中沉 积时,则仅由相对薄的低水位楔组成.
二、层序地层学理论基础
1. 海平面升降变化具有周期性 (1)海平面变化具有周期性. (2)海平面变化是形成以不整合面以及与之相对应 的整合面为界的、成因上相关的沉积层序的根本原因. (3)由于海平面变化的全球性,层序地层可以建立 全球性地层对比的手段,重建全球地层对比系统. 2.四个基本变量控制地层单元的几何形态和岩性 (1)构造沉降:提供可供沉积物沉积的可容空间. (2)全球海平面变化:控制地层和岩相的分布模式 (3)沉积物供给速率:控制了沉积物充填过程和盆 地古水深变化 (4)古气候:控制沉积物类型及沉积物的沉积数量
3. 20世纪90年代后,层序地层学进入了理论研究 和生产应用发展的时期。并将其应用到不同的环境。 在研究理论上出现了许多学派,如:
活动大陆边缘层序地层学; 陆相层序地层学; 前中生代层序地层学; 高分辨率层序地层学; 成因地层学等。
20世纪80年代后期至今,层 序地层学在石油地质勘探中取得 重要成果。使其成为国际上地层 学研究的热点之一。特别是在我 国,大多数学者对层序地层学研 究极为重视(但目前来看,已有 所降温)。
(2)全球海平面升降是层序形成演化的主要机制。
4. Vail等(1977)在大量露头、测井、海洋地质 和地震资料的综合研究基础上,利用磁性地层、年代 地层及生物地层中所反映的海平面变化及绝对年龄等 大量资料,编制了中生代以来的海平面变化曲线图, 厘定了不整合面、海平面变化的概念,强调地震剖面、 测井和地面露头的综合研究是识别海平面变化的重要 手段。
前积式 退积式 加积式
4
可容空沉间积腾速空率速率>1 3
2
A1
4
沉积速率
可容空间腾空速率 < 1
3
2
B1
→盆地方向
4
沉积速率 可容空间腾空速率

1
3
2
C1
A.进积式准层序组;B.退积式准层序组,C.加积式准层序组
7.可容空间 可供潜在沉积物堆积的空间称为沉积可容空间。 是在海底与基准面(海平面或陆相环境中的平衡剖面) 之间的空间; 是海平面升降和构造沉降作用的函数。
层序地层学(与地震地层学)
层序地层学是根据露头、钻井、测井和地震资料, 结合有关沉积环境和岩相古地理分析,对地层层序格 架进行地质成因解释的一门新兴的地层学分支学科, 是划分、对比沉积岩的一种新方法。
当与生物地层、构造分析相结合时,能提供以不 整合面或与之相对应的整合界面为界的更精确的地层 对比。
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