05层序地层学-海相碳酸盐岩层序
碳酸盐岩层序地层模式
碳酸盐岩层序地层模式一、碳酸盐岩层序地层学概述Vail 等于1987 年提出层序地层学( sequence stratigraphy ) 的概念,在1988 年, Van Wagoner 又提出了新的定义: 研究以侵蚀面或无沉积作用面或可相互对比整合面为界的年代地层学格架中有成因相关意义的岩相的科学。
层序是最基本的单元,一个层序又可分为若干个体系域,体系域内部是个或多个准层序或准层序组。
准层序即是在成因上具有联系的、相对整一的一套岩层或岩层组。
确定层序所必需的许多信息来源于地震资料（当然也可以从露头和井孔中获得）。
除了对早期的硅质碎屑岩讨论以外,对碳酸盐岩层序地层学的讨论也是有用的,因为这样可以唤起对沉积倾向性的理解。
所有的沉积体系都记录了相同的基本过程的影响,但它们的记录又各有所侧重,地质学家应该了解沉积体系在记录海平面变化、气候或其它环境因素中的倾向性，这样便能更加全面地对层序地层学进行学习和研究。
碳酸盐体系不同于硅质碎屑体系. 碳酸盐沉积物是在盆内形成的,因此除了区域构造沉降和海平面变化外，海洋气候和水文条件也控制着碳酸盐的沉积过程。
J. S. Sang在对世界不同碳酸盐台地研究后认为：短期的全球海平面变化( 相对海平面变化)是控制碳酸盐生产率、碳酸盐台地或碳酸盐滩发育及其相分布的主要因素。
1、海相碳酸盐岩——生物礁层序地层学研究目前,涉及我国新生代、中生代和古生代海相碳酸盐岩—生物礁油气层序地层学最为突出的几个成功研究实例是四川普光、新疆塔里木和南中国海油气区,获得了油气突破性发现。
首先研究涉及层序单元划分与基本特征、主要层序界面识别、层序单元划分等内容, 完成了上第三系生物礁——碳酸盐岩层序地层格架、典型生物礁储层层序格架、层序界面或单元划分、层序地层格架下的沉积体系域特征与沉积体系控制因素等研究。
2、碳酸盐岩沉积及层序发育的主要控制因素大地构造作用决定碳酸盐沉积作用背景, 大地构造背景下的盆地结构是影响碳酸盐岩层序几何形态的一个关键因素。
5层序地层学-海相碳酸盐岩层序
1、低位体系域
2）自生碳酸盐岩楔
成因：海平面上升低于台地边缘 特征：沉积类型多
深水沉积、礁滩及白云岩 影响因素：斜坡坡度、海平面上升速度
二、体系域类型及其特征
2、海侵体系域 形成背景
海平面较快速 上升，沉积水 体加深
5）盆地相
◎在水深几百米、贫氧、水静的盆底，岩性 以薄层和纹层状黑色泥灰岩为主要结构类型， 常见燧石，生物群主要是远洋浮游生物
◎若盆地非常局限，就会出现盐度成层现象， 在盆地碳酸盐岩中可能含有准同生石膏和硬 石膏
斜坡沉积 盆地沉积
滩礁沉积
二、碳酸盐岩沉积控制因素
1、相对海平面变化的控制作用 ◎相对海平面的变化是控制碳酸 盐岩沉积的首要因素。 ◎相对海平面的变化控制了可容 空间的变化，控制着碳酸盐岩沉 积潜力。
1、Ⅰ型层序边界特征
4）不同规模白云化作用
在I型层序边界形成时期，可发生 不同规模的混合水白云化和高盐 度白云化作用。
1、Ⅰ型层序边界特征 5）下切谷及其充填物
河流回春作用形成下切谷，充 填粗粒碳酸盐岩和碎屑岩沉积物
1、Ⅰ型层序边界特征 5）下切谷及其充填物
河流回春作用形成下切谷，充 填粗粒碳酸盐岩和碎屑岩沉积物
叠瓦状前积反射
2)盆地边缘的区域性前积滩和台地
◎以具有前缘斜坡的前积模式为特征； 前缘斜坡的坡度为5-35；
◎前积滩的厚度从几米到几百米， 前积距离可达数百千米。 ◎呈S型、S型-斜交型和斜交型前积模式
S形和斜交前积反射
S形和斜交前积反射
3）浅海孤立台地
◎多出现在远离区域性盆地缓坡或台地的 地方； ◎地垒式断块常常诱发孤立台地的发育； ◎常具有陡峭的边缘； ◎在地震剖面上，常响应于明显的宽缓丘 形反射
层序地层学
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解释，对地层层序格架进行地质综和解释的地层学分支。
层序：是一套相对整一的、成因上存在联系的、顶底以不整合面或与之相对应的整合面为界的地层单元。
准层序：是以一个海泛面或与之相对应的面为界、有成因上有联系的层或层组构成的相对整合序列。
准层序组：是指由成因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，有时它可以和层序边界一致。
不整合：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指示重大沉积间断的陆上侵消截或陆上暴露现象。
缓慢沉积段(凝缩层) ：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。
体系域：指一系列同期沉积体系的集合体。
沉积体系：指具有成因联系的、相的三维空间。
海泛面：是一个新老底层的分界面。
他们常常是平整的，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。
可容空间：指供沉积物潜在堆积的空间。
相对海平面：指海平面与局部基准面之间的测量值。
准层序：是一层序地层分析中最基本的沉寂单元，是一个一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。
准层序的边界：是一个海泛面及与之相关的界面。
大多数准层序边界海泛面均存在着深水沉积与浅水沉积的一个截然界面。
准层序沉积特征：是一个向上沉积水体不断变浅的序列，层厚向上增大，生物扰动向上减少，沉积相向上指示水深变浅，三维空间上表现简单的冲刷和变粗的趋势。
准层序形成环境：一个完整准层序的形成是与海平面相对升降变化密切相关的。
在准层序形成的第一阶段，沉积物的沉积速率大与海平面相对上升速率或海平面处于相对下降阶段。
此时沉积物不断向前推进，较浅水沉积相上覆在相对较深水沉积上，形成自下而上沉积水体由深变浅的准层序沉积序列。
碳酸盐岩层序地层学的近期进展及应用
碳酸盐岩层序地层学—近期进展及应用前言 (1)第一章碳酸盐岩沉积层序和体系域—碳酸盐台地对相对海平面变化的响应 (2)第二章生产性碳酸盐岩隆的地层格架 (23)第三章意大利威尼特阿尔卑斯侏罗纪碳酸盐岩海侵系列：超大陆解体、渐进全球性海平面上升和浅水环境养分富集的记录 (33)第四章巴哈马海湾碳酸盐岩陡坡失稳及其沉积、成岩作用时间对海平面高幅/高频波动的响应 (54)第五章美国得克萨斯州McKittrick峡谷二叠纪盆地边缘拉马（Lamar）灰岩中沉积类型和沉积过程对地层格架的影响 (70)第六章西澳大利亚坎宁盆地地下泥盆纪礁组合以及低位碎屑岩及高位碳酸盐岩的交互沉积作用 (88)第七章碳酸盐－硅质碎屑混合体系沉积旋回的成因：以西澳大利亚坎宁盆地为例 (101)第八章西德克萨斯麦德兰盆地马蹄环礁东部和南部上宾夕法尼亚统的地震层序和地震相 (115)第九章碳酸盐台地边缘对淹没事件的响应：环境突变证据 (128)第十章加积和退积碳酸盐陆棚的层序地层学，印度尼西亚加里曼丹中部渐新统 (137)第十一章爪哇海中新世碳酸盐岩隆的层序地层学 (151)第十二章南Great盆地Bonanza King组中、上寒武统台地碳酸盐的层序地层、三级沉积物可容空间事件及准层序叠加样式 (158)第十三章爱达荷州及蒙达拿州下密西西比统Mission Canyon组及相同层位的层序地质学和进积型前陆碳酸盐缓坡演化 (169)第十四章Latemar台地中三叠统白云岩的层序地层学和体系域发育(意大利北部)：根据旋回叠置样式进行露头标定 (186)第十五章进积中新世碳酸盐岩的高分辨率层序地层学：在地震解释中的应用 (201)第十六章西班牙东南部Las Negras地区中新世碳酸盐岩组合的层序地层学：相对海平面变化定量分析 (210)第十七章新墨西哥州瓜达卢普山脉Last Chance峡谷二叠纪上圣安德列斯组内的体积分配和相分异 (227)第十八章台地碳酸盐旋回的古代露头和现代实例及其在地下对比及储层非均质性研究方面的意义 (250)第十九章控制渗透率演化的准层序几何形态：以新墨西哥州瓜达卢普山圣安德列斯组和Grayburg组为例 (259)本专辑主要选自1991年举行的美国石油地质学家协会年会的碳酸盐岩层序地层学研讨会论文。
层序地层学海相碎屑岩层序
1.具陆棚坡折边缘的Ⅰ型层序地层样式 1）具陆棚坡折边缘的盆地特点
（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
Ⅰ型层序由低位、海侵和高位体系域组成
2）具陆棚坡折边缘的I型层序地层样式
（1）低位体系域
－成因
低位体系域是在相对海平面下降 （全球海平面下降速率大于沉积滨线 坡折带构造沉降速率）以及其后的缓 慢上升时期形成的
D
B
C
D
C
B
A
2、层序边界基本识别标志
（3）伴随海平面相对下降，由河流 回春作用形成的深切谷是层序边界 的典型标志。
下 切 谷
美国犹它州第三系中的下切谷
新疆柯坪志留系下切谷
东营凹陷下第三系下切谷
2、层序边界基本识别标志
区别标志 分布范围 及规模 截切厚度 与水深 关系 陆上暴露 标志
下切谷
2300
2400
· Ã ½ É é × þ ¶ Î ¶
800
· Ã ½ É × é þ ¶
900
2500
Î ¶
2600
( 据H.G.Reading和M.Richards，1994 )
£ º é × þ ¶ Î ¶
黄流组沉积模式图
LT33-1-1¾ ®
GR ® É ¾ î (m)
3100
RT
源 区 南 物
1.具陆棚坡折边缘的Ⅰ型层序地层样式
1）具陆棚坡折边缘的盆地特点
（2）具有明显分割陆棚沉积物与 陆坡沉积物的陆棚坡折，在这陆棚坡折 两侧存在突然的浅水到深水的过渡。
1.具陆棚坡折边缘的Ⅰ型层序地层样式 1）具陆棚坡折边缘的盆地特点
[理学]碳酸盐岩层序地层学
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之一
碳酸盐沉积与碎屑岩沉积作用比较
碎 屑 岩：陆源供给、机械搬运沉积等
碳酸盐岩：内源供给、机械搬运+化学作用 +生物作用等；既有他旋回（盆 外因素造成的旋回），也有自 旋回（盆内因素造成的旋回，
如化学作用、生物作用等）
有利的碳酸盐沉积环境：温暖、清澈、浅水，生
物作用非常重要。
威尔逊碳酸盐岩沉积相模式
这个综合模式，反映了我国晚期元古代至三叠纪总的沉积特征及其环境组合 规律，具有重要的理论和实践意义．模式不仅考虑了各种构造条件下的沉积盆地 类型，而且也将陆源沉积模式与清水碳酸盐沉积模式统一起来。尤为重要的是， 台地内台盆（沟）相带的提出、比较符合我国南方古生代地层经常出现的碳酸盐 台地与克拉通内部槽盆错综复杂的交错格局。
威尔逊综合了大量前人资料，并考虑到海底地形、溉汐、波浪、氧化界 面、盐度及海水循环等综合因素的控制，建立了碳酸盐标准相带模式(Wilson， 1975)。这个模式共由三六相区和九个标准相带组成。同时，为了用于分析这 九个标准相带，他还总结出了24个标准的微相类型(SMF)。
－盆地相区的1、2、3相带的海底深度均在浪基面之下，水体运动很弱或 处于静止状态，属于低能带，与欧文的x相带相当。 －台地边缘相区的4、5、6相带的海底均位于浪基面之上，宽度窄，波浪 作用强烈，屑于高能带，与欧文的Y相带相当。
海水深浅控制碳酸盐生长率 碳酸盐岩沉积物多是在沉积环境中 原地生长的。大部分碳酸盐岩沉积物是 由生物产生，其中不少是光合作用的副 产物。因此，这种生产过程取决于光照 程度，随着水深增加光照强度迅速降低 （图4-6 ）高碳酸盐岩产率主要分布 在海水上部50—100m的水体中，因为该 深度内悬浮着大量能进行光合作用的生 物。有意义的是，在10m水深内碳酸盐岩 产率最高，而在10~20m内剧减（图47 ）
层序地层学-第5章-海相碳酸盐岩层序地层课件
3.气候控制作用
气候决定了气温、降雨量、大气圈湿度和风，从而决 定了水的盐度和水的循环。热带海洋浅水比中纬度温 带海洋具有更高的饱和度，这个差异影响了碳酸盐沉 积物的产率、稳定性和早期成岩的潜力。
气候还决定了沉积层序中的沉积物类型。在干旱气候 和水体循环较局限的环境下，在陆棚上的盆地、泻湖、 潮上坪等环境会产生蒸发岩沉积物。若陆源沉积物供 应点邻近碳酸盐台地，那么气候的差异将会影响硅质 碎屑沉积物供给的类型。潮湿气候利于河流、三角洲 硅质碎屑沉积物的沉积，而干旱气候利于风成硅质碎 屑沉积。
III型层序： 海侵体系域（TST） 高水位体系域（HST）
2 Ⅰ型层序界面
当海平面迅速下降且速 率大于碳酸盐台地或滩 边缘盆地沉降速率、海 平面位置低于台地或滩 边缘时，就形成了碳酸 盐岩的I型层序界面。l型 层序界面以台地或滩的 暴露和侵蚀、斜坡前缘 侵蚀、区域性淡水透镜 体向海方向的运动以及 上覆地层上超、海岸上 超向下迁移为特征
常见的岩溶识别标志
1 古岩溶面常是不规则的， 纵向起伏几十至几百米。岩 溶地貌常表现为岩溶斜坡和 岩溶凹地。 2 地表岩溶主要特征为出现 紫红色泥岩、灰绿色铝土质 泥岩以及覆盖的角砾灰岩、 角砾白云岩的古土壤。风化 壳顶部的岩溶角砾岩往往成 分单一，分选和磨圆差。碎 屑灰岩的碎屑如鲕粒、生物 碎屑常被溶解形成铸模孔等。
碳酸盐岩沉积物多是在沉积环境中原地生长的。大部分碳酸 盐岩沉积物是由生物产生的，其中不少是光合作用的副产物 (Schlager，1981) 。因此，这种生成过程取决于光照程度。随 着水深增加光照程度迅速降低。高碳酸盐产率主要分布在海水 100 m以内的水体中，因为该深度内悬浮着大量能进行光合作用 的生物。有意义的是，在 10 m水深附近，碳酸盐产率最高，而 在 10～20 m内锐减。这种碳酸盐产率的狭窄深度限制，是碳酸 盐产率能否与海平面变化保持同步的重要因素。显然，碳酸盐 产率受控于水体深度或可容空间的变化速率。实际上，相对海 平面变化控制了可容空间的变化，也影响了水体盐度、营养成 分、温度、含氧量及水深等因素的变化，从而最终控制了沉积 层序的构型。
海相碳酸盐岩层序地层学
2. 陆棚沉积环境
海相碳酸盐岩主要沉积在包括地史时期宽阔的浅水陆表海 台地在内的浅海陆棚台地上。碳酸盐岩台地可在克拉通地块边缘 、克拉通内部盆地、远岸滩坝的顶部和宽阔陆棚上的局部的高地 上，碳酸盐岩环境也可见于海滩、泻湖和潮坪的边缘海环境的部 分地区
1) 潮上一湖间坪相
潮坪沉积环境由潮上、潮间带和潮下带三个次级沉 积环境构成。 潮上带：由泥或粉砂级颗粒沉积物组成，具有较发育 的风暴成因纹层、藻纹层、内碎屑层，其中藻纹层可 延伸到潮间亚相。潮上环境具有泥裂、鸟眼构造。 潮间带：通常是富含泥质和具有潮汐水道的复合体。 在潮汐水道中一般含有内碎屑和碳酸盐岩岩屑，底部 滞留沉积，其上覆具有潜穴的骨屑石灰岩。 潮下带：由灰泥灰岩和颗粒灰岩组成，缺乏原始沉积 构造。
它不涉及内部的组成： (1)生物格架礁：由抗浪的生物格架组成，该术语通常也称生物礁；
碳酸盐缓坡：指从岸线向盆地缓慢倾斜的大型碳酸盐沉 (2)生物滩：主要由生物碎屑堆积而成，大部分是由于陷落或阻挡作 积体，其坡度很小(<1o)，与较深水的低能环境间一般没 用而堆积，但也有一部分是由波浪和水流机械堆积的； 有明显的坡折，有的缓坡坡度很小，以致于难以把缓坡 (3)灰泥丘：灰泥基质超过了其它组分，如生物粘结岩和生物碎屑组 与台地分开，因此这两个术语经常交换地使用，
2) 浅海陆架相
该相带常由潮下骨屑泥灰岩、粒屑灰岩和 砂屑灰岩等岩性构成的、向上变浅的准层序组 成。若存在正常海水，则该相带动植物群发育， 包括珊瑚、软体动物、腕足动物、海绵类、有 孔虫及藻类等，生物扰动构造普遍存在。当陆 棚受限时，则可能形成广泛的蒸发岩泻湖，并 以被石膏或硬石膏覆盖的泥质支撑石灰岩构成 的、向上咸化的准层序为特征。
海相碳酸盐层序特征
层序界面SB1
该界面在露头剖面表 现为寒武系玉尔吐斯 组与震旦系奇格布拉 克之间的不整合
（a）
(b)
在地震剖面上 表现为T7g的反射。
该反射与下伏地
震反射层呈平行 整合接触,可见
削截、顶超现象。
(c)
图6 塔里木盆地下寒武统玉尔吐斯组层序界面特征
a)玉尔吐斯组底界面;(b)TD 1-玉尔吐斯组底界面;(c)地震E 59 线,T 7g削截、顶超反射特征
本文的层序地层分析是以露头、测井、地震 反射剖面资料为基础的一体化综合层序划分方法 和对比技术为基础的。
图5
塔里木盆地早寒武世沉积相（肖朝晖，2011）
3.1、寒武系层序界面识别
表1 塔里木盆地寒武系层序边界划分(肖朝晖，2011)
根据野外露头剖 面考察、钻井岩心 观察、测井资料分 析及地震剖面解释 共识别出8个层序界 面(表1)。
图8 塔里木盆地寒武系层序界面SB4在野外露头区为一 平行不整合面(肖朝晖，2011）
层序界面SB6,SB7和SB8
（a）
层序界面SB6相当 于下丘里塔格组底, 野外露头为一不整合 面(图9a)。电测曲线 所示的层序界面SB 6 表现出明显的电性突 变特点(图9b)。层序 SQ 7和SQ 8在野外露 头区遭到剥蚀。
层序界面SB2和SB3
SB2
SB3相当于吾松格尔组底界面,在野外露头区界面之 下为肖尔布拉克组的灰色、浅灰色厚层云岩,界面之上 为吾松格尔组的灰黄色、紫红色、灰色、浅灰色薄层块状灰岩、泥质灰岩及粉-微晶白云岩、竹叶状亮晶砾 屑白云岩及白云质泥岩,界面上、下为整合接触关系。 根据和4井电测曲线解释,层序界面SB2、层序界面SB3在 电测曲线上均呈突变形态,而在地震剖面上反射波终止 特征不明显,无法识别。
层序地层学海相碳酸盐岩层序资料
一、碳酸盐岩沉积背景 1、碳酸盐岩沉积背景
◎盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡；
◎盆地边缘的区域性前积台地和滩；
◎浅海台地或孤立台地
◎盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡； ◎盆地边缘的区域性前积台地和滩； ◎浅海台地或孤立台地
1）盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡
百米; ◎斜坡上相带宽缓、不规则，没有明显的地 形 坡折; ◎在地震剖面上，缓坡沉积表现为低角度的S 型或叠瓦状前积结构 。
丘状反射
丘状反射
丘状反射
一、碳酸盐岩沉积背景
2．碳酸盐沉积相带 碳酸盐岩沉积模式的发展（福克,欧文，1965） 不同沉积相带具有不同的沉积背景。
在陆棚狭窄、陆棚边缘陡峭的地方， 相带分布窄而规则； 在台地和边缘区、陆棚区宽阔的地方， 相带分布较宽而复杂。
三个相区－能量的观点
Z
Y
X
三个相区九个相带(1975)
青鱼刺层理（潮间带下部—潮下带，涨潮流速 与退潮流速基本相当时出现）
2）浅海陆架相
2）浅海陆架相
◎由潮下骨屑泥灰岩、粒屑灰岩和砂屑灰岩 等岩性构成的、向上变浅的准层序组成。
◎若存在正常海水，则该相带动植物群发育， 包括珊瑚、软体动物、腕足动物、海绵类、 有孔虫及藻类等，生物扰动普遍。
◎海水盐度正常到中等盐度，水体循环程度 从低到中等偏高，这主要取决于台地边滩对 潮汐和潮流的限制程度。
◎由泥或粉砂级颗粒沉积物组成 ◎发育风暴成因纹层，藻纹层、
内碎屑层 ◎潮上环境位于平均高潮线以上， 从而具有泥裂、鸟眼构造
平均高潮线 平均低潮线
潮上带沉积（泥裂）
潮上带大量水平层理和液化流动 包卷层理和顶部的泥炭沉积
潮上带和潮间带波状叠层石
1）潮坪相
碳酸盐岩层序分析的微相方法
次生晶粒鲒构微相系列该微相系列主要由晶 粒结构的碳酸盐矿物组成，其晶粒一般明显较粗，以 粉细晶或粗晶结构为主，反映次生的成岩变化作用 的强烈影响，原生的沉积构造多已消失，只能凭残余 的结构及其与上下层序的关系推断其原始沉积环 境。依据矿物成分的不同，又可分为粗晶次生灰岩
３．２．１海进体系域
研究区东部地区发育对早期形成的高位体系域沉积 的成岩改造作用。
在层序中位于初始海侵面（层序底界面）和最大
本区次生晶粒结构微相系列中的粉晶一细晶白
海泛面之问，形成于海平面变化旋回的初始阶段，这 时海平面上升速率较高，碳酸盐的生产速率相对较
云岩微相即可能与低水位时期淡水透镜体迁移造成 的混合水自云石化成岩环境有关。
在一个剖面中，准层序的堆叠方式往往与海平
面 向的 上相逐对渐变增化厚有时关代，表当了准海层侵序体堆系叠域在（剖研面）的中沉表积现，为
向上变薄时则代表了高水位体系域（ＨＳＴ）的沉积， 最厚的准层序即代表了最大海泛面附近的沉积。当 准层序厚度很薄且频繁变化时则代表了层序边界附
近的沉积。在本区这种准层序堆叠方式的变化亦极 为常见，也是本次层序划分中较常用的一种微相标
利用微相方法对岩石微相特征和微相实体的研 究工作。
１微相类型划分
本文首先按矿物组成、微观结构和生物化石（及 其碎屑）组成特征对微相进行类型划分，再按其内在 成因联系将微相类型进行成因系列的划分，以分析 其组合规律及形成环境，探讨由微相特饪所反映的 沉积环境在纵向上的演化特征及平面分布规律，进 而研究微相变化与海平面变化的相互关系。
层序地层学
层序地层学层序地层学是一门关于地球历史和地质结构的学科，也被称为地层学。
它研究地球表面各个层次的形成、演变、叠置、形态、性质性质和含矿条件等问题。
层序地层学是地质学中的一支重要学科，通过对地质历史进行层序分析，揭示出地球历史的演化过程和构造变化规律，对于理解地球演化史、指导矿产资源勘探开发、支持地质工程和环境保护等具有重要的意义。
下面是层序地层学的详细介绍。
一、层序地层学的概述层序地层学的研究对象是地球表层及其下部岩石的垂直柱状截面(地层柱)、水平展布面(地层露头)、空间分布(地层相)和时空演化过程。
它研究的目的是根据岩性、结构、古生物化石、古地理和特征地质事件等方面的特征，建立地层序列和地层层位，随着研究范围的不同，可以分为区域层序分析、盆地地层学、海相地层学、非海相地层学、构造地层学等。
层序地层学的研究方法主要包括岩石与古生物学、构造地层学、地震地层学、地球化学等方面的技术手段，通过对各种地质现象进行分析和比较，以正确的地图解读和理解，建立真实的地质模型。
二、层序地层学的研究目的和意义1. 研究地球历史和地质构造演化层序地层学的一个主要目的是了解地球历史和地质构造演化。
地球历史是地层学的主要内容之一，通过层次系统对地球历史进行分段和分类，对过去地球环境的演化和特征进行研究，可以推断出古环境、古地理、古气候和地球演化史的重要信息。
2. 指导矿产资源的勘探和开发层序地层学还可以指导矿产资源的勘探和开发。
通过对地层中各种矿产赋存环境、古地理环境和矿床类型的研究，可以确定矿床的分布规律和含矿性质的特征，从而提高矿床的勘探效果和开采利用效率。
3. 支持地质工程和环境保护层序地层学还可以支持地质工程和环境保护。
地层信息可以为工程地质勘察、工程建设和水文地质调查等提供有力的支持，帮助工程师设计科学合理的工程方案，为环境保护、资源可持续性利用和人类生存提供保障。
三、层序地层学的基本概念1. 地层地层是以一定标志为界限所划分出来的，具有一定厚度和广泛垂直分布的自然地质单元。
碳酸盐层序地层学
碳酸盐层序地层学基本原理及找油意义00612082 陈文琪●摘要本文简要介绍了碳酸盐层序地层学原理，并简单探讨了它在找油中的意义。
●前言层序地层学的研究是对传统地震底层学的完善，碳酸盐层序地层学利用层序地层学概念解释碳酸盐岩沉积作用和早期成岩作用的预测性模式（图1），以及应用岩石、地震和测井资料识别和描绘浅海相碳酸盐岩沉积相的层序标志（据J.F Sarg, 1988），同时碳酸盐层序地层学的研究也对海相沉积中原油的探寻有重要意义，J.Ferguson（1988）认为，在碳酸盐生油岩中：1）油气完全是在原地形成并储集起来的；2）油气形成后经过运移并在碳酸盐杂岩体中储集起来。
本文将简要介绍碳酸盐层序地层学方法的基本原理，以及它在油气勘探中的意义。
●碳酸盐层序地层学方法⏹层序地层学层序地层学是Vail（1977）提出的一种新概念，它“是以地震地层学为基础，综合利用地震、钻井及露头资料，结合沉积环境及岩相古地理解释，对地层层序格架进行综合解释的科学”（杨国臣，2009）。
层序地层学中引入了体系域概念，并且提出了控制旋回性层序的四种并列因素，这是它与地震地层学相比的两个显著特点（据张光学）。
碳酸岩层序地层学基本原理（一）浅海碳酸盐沉积背景J.F Sarg（1988）认为，被动大陆边缘浅海相碳酸盐沉积在温暖的热带地区，根据其地层剖面在盆地中的位置及坡度，可划分三种沉积背景：（1）盆地边缘的区域性台地及缓坡．坡度<5°；（2）镶在盆地边缘的区域性进积滩或台地，前缘坡度5—35°；（3）滨外台地或孤立台地（图2）。
无论在哪种沉积背景下，都可以看出其地层剖面以较大厚度的加积型和前积型沉积物形式出现。
在不同的沉积背景中所不同的是岩相的分布和体系域的划分，所以首先要通过反射地震剖面的测量来对碳酸盐沉积的沉积背景做出解释。
（二）层序的划分层序是指在成因上有联系的地层序列，其边界为不整合面，所以在划分层序的过程中，确定不整合是至关重要的。
第五讲 海相碎屑岩碳酸盐岩
海底 峡谷 充填
变化大，海底水道浊 积砂体等，连续性差
不确定，同期 源岩可能以生 气为主
深切 谷充 填
典型的辫状河砂体， 连续性好到中等
顶部海侵体系 域的生油岩， 可能有深部生 油岩
海侵体系域页 岩，侧向封闭 性差
从海侵体系域 向下运移，可 能通过断层垂 向运移
典型的构 造圈闭或 鼻状构造 圈闭
体系域
气候：控制了沉积物类型
一、碳酸盐岩沉积背景及其控制因素
• （一）碳酸盐岩沉积背景 • （二）碳酸盐岩沉积控制因素
（一）碳酸盐岩沉积背景
• 1.碳酸盐岩沉积背景
• 碳酸盐台地和滩是碳酸盐岩沉积最为活跃的地方
区域性碳酸盐台地和缓坡剖面：位于盆地边缘，沉积坡度<5
。 。
• 根据在盆地中的位置和地层剖面坡度，划分成3种类型：
第三种类型 成藏组合类型： 陆棚上超 储层类型： 海滩砂岩、三角 洲砂体、河口湾 砂岩、潮坪砂岩 可能盖层： 陆棚泥岩
第四种类型 成藏组合类型： 受盆地限制的上 超 储层类型： 三角洲砂岩 可能盖层： 陆坡/盆地泥岩
第五种类型 成藏组合类型： 海底扇 储层类型： 海底扇砂岩、浊 积砂岩 可能盖层： 陆坡/盆地泥岩
（3）在油田开发区的应用
• 油田开发区——具有丰富的钻井、测井和地震
资料的地区。
• 依据层序地层学的理论可以重新评价正在生产
的油气田，在增加油田产量、提高采收率以至
延长油田寿命等方面发挥作用。
（3）在油田开发区的应用
充分地利用钻测井资料，预测储层连续性；了解储
层非均质性、流体连通性等油田开发面临的问题；
• 低位体系域：最缺乏有远景的烃源岩及盖层。
• 海侵体系域：凝缩层，可作为烃源岩，也可成为
《层序地层学》考题1(石大北京)
层序地层的相关要点：1、层序地层学的基本概念（包括层序、准层序等），每年基本都可能考；2、河流相沉积特点和模式（重点是曲流河和辩状河）3、三角洲相沉积特点（陆相、海相、扇三角洲）4、沙质海岸沉积特点；5、在实际地震剖面上识别层序界面（识别方法）；6、储层方面研究的内容和方法7、生物礁在掌握基本概念的基础上，尽量多看一些书，扩大知识面考生姓名________________ 考试成绩________________一、名词解释(1×10=10)01、层序地层学：02、层序：03、体系域：04、准层序：05、首次海泛面：06、凝缩层：07、I型层序：08、陆棚坡折带：09、低位体系域：10、并进型沉积：二、层序地层学的理论基础是什么？(5×1=5)三、图示并说明三种准层序组序列特征。
(10×1=10)四、对比具陆棚坡折的碎屑岩I型层序与具台地边缘的碳酸盐岩I型层序之间的特征（含成因、边界特征、体系域构成及LST、TST、HST特征、主控因素）。
(15×1=15)五、图示并说明不能确定首次湖泛面的坳陷型湖盆层序地层样式。
(10×1=10)六、叙述利用钻测井资料进行层序地层分析的步骤。
(10×1=10)七、你认为目前中国层序地层学研究需要解决的难题是什么？未来的发展趋势是什么？(10×1=10)八、露头资料层序地层分析。
(实验一，15×1=15)九、钻测井资料层序地层分析。
(实验二，10×1=10)十、地震资料层序地层分析。
(实验三，15×1=15)注：从五、六、七题中选作二题标准答案一、名词解释层序地层学：是研究以不整合面或与之相对应的整合面为边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联系的地层学分支学科。
层序：一套相对整一的、成因上存在联系的、顶底以不整合面或与之相对应的整合面为界的地层单元。
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1）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征
古岩溶面上下地层产状、古生物组合、
微量元素及地化特征也有明显的差别。
1、Ⅰ型层序边界特征 2）斜坡前缘侵蚀特征
◎斜坡前缘侵蚀作用会导致台地和滩 边缘及斜坡上部大量沉积物被侵蚀掉， 造成大量碳酸盐岩砾屑顺坡而下的滑 塌沉积作用和碳酸盐岩砂屑的密度流 沉积作用
丘状反射
丘状反射
丘状反射
一、碳酸盐岩沉积背景
2．碳酸盐沉积相带 碳酸盐岩沉积模式的发展（福克,欧文，1965） 不同沉积相带具有不同的沉积背景。
在陆棚狭窄、陆棚边缘陡峭的地方， 相带分布窄而规则； 在台地和边缘区、陆棚区宽阔的地方， 相带分布较宽而复杂。
三个相区－能量的观点
Z Y X
三个相区九个相带(1975)
Ⅱ型层序边界
Ⅱ型层序由陆棚边缘、 海侵和高位体系域构成
1、Ⅰ型层序边界特征 1）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征
风化壳岩溶是识别 碳酸盐岩I型层序的重要特征
1）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征
① 古岩溶面常是不规则的，纵向起伏几 十至几百米。岩溶地貌常表现为岩溶斜坡 和岩溶凹地。 岩溶高地 岩溶斜坡 岩溶凹地
叠瓦状前积反射
2)盆地边缘的区域性前积滩和台地 ◎以具有前缘斜坡的前积模式为特征； 前缘斜坡的坡度为5-35； ◎前积滩的厚度从几米到几百米， 前积距离可达数百千米。 ◎呈S型、S型-斜交型和斜交型前积模式
S形和斜交前积反射
S形和斜交前积反射
3）浅海孤立台地 ◎多出现在远离区域性盆地缓坡或台地的 地方； ◎地垒式断块常常诱发孤立台地的发育； ◎常具有陡峭的边缘； ◎在地震剖面上，常响应于明显的宽缓丘 形反射
追补型和并进型沉积
1、相对海平面变化的控制作用
2、构造沉降和沉积背景的作用
• 构造沉降作用提供了长期的碳酸盐沉积物 的沉积和保存 • 构造升降作用也会影响碳酸盐台地的暴露 • 非局限性盆地和局限性盆地的不同盆地结 构造成水流畅通程度不同
3、气候的控制作用
1）气候决定了水的盐度、水 的循环和含盐度
一、碳酸盐岩沉积背景 1、碳酸盐岩沉积背景
◎盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡； ◎盆地边缘的区域性前积台地和滩； ◎浅海台地或孤立台地
◎盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡； ◎盆地边缘的区域性前积台地和滩； ◎浅海台地或孤立台地
1）盆地边缘的区域性碳酸盐台地和缓坡
◎区域性碳酸盐台地和缓坡沉积坡度都小于5; ◎沉积厚度可以变化很大，从几米到几百米; ◎斜坡上相带宽缓、不规则，没有明显的地 形 坡折; ◎在地震剖面上，缓坡沉积表现为低角度的S 型或叠瓦状前积结构 。
5）盆地相
斜坡沉积
盆地沉积
滩礁沉积
5）盆地相
◎岩石成分取决于水深和水的循环程度 ◎对于水深达100m、水体盐度正常、 含氧丰富和水体循环良好的盆地环境， 岩性常以潜穴化骨屑石灰岩和含有一些 泥质颗粒的石灰岩为特征 ◎该相带生物群种属多样，局部生物群 丰度较高，包括腕足和头足类动物、珊 瑚和棘皮动物
1）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征
③古岩溶存在明显的 分带性，自上而下 可分为垂直渗流岩溶 带、水平潜流岩溶 带和深部缓流岩溶带。
1）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征
④岩溶表面和岩 溶带中出现各种岩 溶刻痕和溶洞，如 细溶沟、阶状溶、 起伏几十米至几百 米的夷平面、落水 洞、溶洞等。
一、层序类型和层序边界 2、Ⅱ型层序边界特征
一、层序类型和层序边界
2、Ⅱ型层序边界特征
◎可发生类似小规模I型海平面下降时所产生 的淡水成岩作用，其包括颗粒溶解，不稳定 文石和高镁方解石的溶解，还包括少量渗流 和潜水胶结物的沉淀和混合带白云化作用。 ◎可发生超盐度白云化作用。
一、层序类型和层序边界 2、Ⅱ型层序边界特征
1、Ⅰ型层序边界特征 4）不同规模白云化作用
在I型层序边界形成时期，可发生 不同规模的混合水白云化和高盐 度白云化作用。
1、Ⅰ型层序边界特征 5）下切谷及其充填物 河流回春作用形成下切谷，充 填粗粒碳酸盐岩和碎屑岩沉积物
1、Ⅰ型层序边界特征 5）下切谷及其充填物 河流回春作用形成下切谷，坡前缘侵蚀特征
◎斜坡前缘侵蚀作用可是局部性的或区 域性的， 向上可延伸到陆棚区形成发育 良好的海底峡谷 ◎滩前沉积物可被侵蚀掉几十至几百米
3）淡水透镜体向海方向迁移
◎淡水透镜体向海和向盆地方向的区域 性迁移－－与海平面相对下降有关。 ◎淡水透镜体渗入碳酸盐岩剖面的程 度与海平面下降速率、海平面下降幅度 和海平面保持在低于台地或滩边缘的时 间长短有关。
潮湿气候利于河流、三角洲硅质碎屑沉积 物的沉积 干旱气候利于风成硅质碎屑沉积。
第二节 碳酸盐岩层序地层学
起源于被动大陆边缘陆源碎屑沉积盆 地的层序地层学基本原理适用于碳酸 盐岩沉积盆地的层序地层学研究
第二节 碳酸盐岩层序地层学
一、层序类型和层序边界
Ⅰ型和Ⅱ型层序边界和层序类型
Ⅰ型层序边界
Ⅰ型层序由低位、 海侵和高位体系域构成
5）盆地相
◎在水深几百米、贫氧、水静的盆底，岩性 以薄层和纹层状黑色泥灰岩为主要结构类型， 常见燧石，生物群主要是远洋浮游生物
◎若盆地非常局限，就会出现盐度成层现象， 在盆地碳酸盐岩中可能含有准同生石膏和硬 石膏
斜坡沉积
盆地沉积
滩礁沉积
二、碳酸盐岩沉积控制因素
1、相对海平面变化的控制作用 ◎相对海平面的变化是控制碳酸 盐岩沉积的首要因素。 ◎相对海平面的变化控制了可容 空间的变化，控制着碳酸盐岩沉 积潜力。
2）浅海陆架相
◎当陆棚受限时，则可能形成广泛的蒸 发岩泻湖，并以被石膏或硬石膏覆盖的 泥质支撑石灰岩构成的、向上咸化的准 层序为特征。 ◎若淡水供给充足，侧浅海陆棚将淡化， 发育三角洲
3）台地或滩边缘相
3）台地或滩边缘相
◎由砂屑灰岩、泥屑灰岩及生物礁 在内的岩相复合体组成 ◎滩边缘相通常含有小到中型的槽 状交错层理和海底硬地 ◎生物沉积含有生物或胶结物粘结 的块状礁体和斑礁体，其间隙被灰 质泥岩、骨屑灰岩和泥质灰岩充填 ◎沉积水深0－50m
层序地层学
朱筱敏
石油大学资源与信息学院
第五章
海相碳酸盐岩层序地层学 第一节
碳酸盐岩沉积背景及其控制因素
起源于被动大陆边缘碎屑岩 层序地层学原理适用于碳酸 盐岩层序地层分析
第一节
碳酸盐岩沉积背景及其控制因素
一、碳酸盐岩沉积背景 1、碳酸盐岩沉积背景
一、碳酸盐岩沉积背景 1、碳酸盐岩沉积背景
◎南北纬30度沉积盆地碳酸盐岩沉积多 ◎碳酸盐台地和滩是碳酸盐岩沉积最为 活跃的地方。 ◎根据沉积位置和地层剖面坡度，可将 碳酸盐台地和滩边缘剖面划分成三种类 型。
平均高潮线
平均低潮线
潮间坪上各类砂波主 要是泥质岩和粉砂岩
宽阔的潮间坪
小潮道
沼泽
沉积面上的波纹
1）潮坪相
（1）潮下带
◎由颗粒灰岩、灰泥灰岩组成 ◎发育交错层理或缺乏原始沉积构造
平均高潮线 平均低潮线
潮间带下部和潮下带的青鱼剌层理
青鱼刺层理（潮间带下部—潮下带，涨潮流速 与退潮流速基本相当时出现）
第二节 碳酸盐岩层序地层学
一、层序类型和层序边界
2、Ⅱ型层序边界特征
◎当海平面下降速率小于 或等于台地边缘沉降速率 时，多形成II型层序界面
一、层序类型和层序边界
2、Ⅱ型层序边界特征
◎盆地可容空间扩大，仅台地潮缘区和台 地浅滩较短期出露地表遭受侵蚀； ◎II型层序边界缺乏明显台地斜坡的侵蚀 作用和明显的沉积相带向盆地方向的迁移。
1）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征
⑦岩溶地层具有明显 的电测响应，如明显 的低电阻率、相对较 高的声波时差、较高 的中子孔隙度、较明 显的扩径、杂乱的地 层倾角模式和典型的 成像测井响应。
不整合
美国德州
1）碳酸盐台地或滩边缘 暴露侵蚀的岩溶特征
⑧古岩溶面响应于起伏较明显的不 规则地震反射，古岩溶带常对应明 显低速异常带。
◎由泥或粉砂级颗粒沉积物组成 ◎发育风暴成因纹层，藻纹层、 内碎屑层 ◎潮上环境位于平均高潮线以上， 从而具有泥裂、鸟眼构造
平均高潮线 平均低潮线
潮上带沉积（泥裂）
潮上带大量水平层理和液化流动 包卷层理和顶部的泥炭沉积
潮上带和潮间带波状叠层石
1）潮坪相
（1）潮间带
◎富含泥质和具有潮汐水道的复合体 ◎在潮汐水道中一般含有内碎屑和碳 酸盐岩岩屑的底部滞留沉积，其上 覆具有潜穴的骨屑石灰岩 ◎典型沉积构造为潮汐过渡层理
1）他生碳酸盐岩沉积 成因：海平面明显下降改变原有可容空间
特征：重力流沉积，扇形和楔形
1、低位体系域
2）自生碳酸盐岩楔 成因：海平面上升低于台地边缘 特征：沉积类型多 深水沉积、礁滩及白云岩 影响因素：斜坡坡度、海平面上升速度
二、体系域类型及其特征 2、海侵体系域
形成背景
2）浅海陆架相
2）浅海陆架相
◎由潮下骨屑泥灰岩、粒屑灰岩和砂屑灰岩 等岩性构成的、向上变浅的准层序组成。
◎若存在正常海水，则该相带动植物群发育， 包括珊瑚、软体动物、腕足动物、海绵类、 有孔虫及藻类等，生物扰动普遍。
◎海水盐度正常到中等盐度，水体循环程度 从低到中等偏高，这主要取决于台地边滩对 潮汐和潮流的限制程度。
第二节 碳酸盐岩层序地层学
二、综合模式 －体系域类型及其特征
两类沉积层序包括低位、海
侵、高位和陆棚边缘体系域
沉积背景不同，层序地层模式不同
碳酸盐岩层序地层模式
Ⅰ型层序模式
二、体系域类型及其特征 1、低位体系域
组成:
物源来自前缘斜坡的他生碎屑沉积 沉积于海平面低位期斜坡上部的 自生碳酸盐岩楔
1、低位体系域
斜坡沉积