层序地层分析

1）概念与理论
•不整合面
•暴露不整合面：代表间断或间歇性陆地上侵蚀或
无沉积作用形成的角度、沉积或平行等不整合面；
•水下不整合面：由水下构造或侵蚀过程或水下无
沉积作用形成的不整合面，包括冲刷面；
•整合（水下或陆上）面：区分新老岩石的界面，
沿界面缺乏侵蚀或无沉积的证据以及缺乏明显间断；
•冲刷面：在相对海平面上升或下降期间因水力学
•是一个地层学分支学科，研究以侵蚀面或无沉积作用 面、或者可与之对比的整合面为界的、重复出现的、 成因上有联系的地层在年代地层框架内的岩石关系。 •The element (branch) of stratigraphy that deals with the rock relationships within a chronostratigraphic framework of repetitive, genetically related strata bounded by surfaces of erosion or nondeposition, or their correlative conformites.
层 序 地 层 单 元 的 级 别 体 系
HIERARCHY FOR SEQUENCE STRATIGRAPHY
The present study
The present study
order super rank 1st 2nd time range Gigasequence 500-600 Ma Megasequence 60-120 Ma Mesosequence 30-40 Ma distribution in space global global global
– 陆棚上显示海侵第一个重要界面； – 分隔最大海退地层和随后海侵地层的整合界面 （最大海退转折面）。
• 海退面：海退形成的侵蚀面；
Ravinement surface (shoreface erosion plane) is a
surface of transgressive erosion
• 洪泛面（海泛面mfs）：分隔新老地层，有明显水深增加
沉积地质学三次革命
•“过程—响应”—沉积地质学第一次革命； •“层序地层学”—沉积地质学的第三次革 命
•“板块构造”—沉积地质学的第二次革命；
一）地层的沉积特点
1.垂向加积作用
垂向加积是指沉积物在地球重力场作用下从沉积 介质中自上而下的堆积过程，它是以沉积物“雨”降 落方式堆积沉积物的，沉积层是垂向上加积的。这种 沉积方式即形成所谓“千层糕式”的地层型式，地层 的叠覆原理就是在这种理论的基础上建立起来的。
–大洋环境、深海、大型湖盆、封闭海盆、泻湖和爆发型 火山沉积区是垂向加积作用的主要场所； –浊积岩、风暴岩、洪泛岩等序列中的背景沉积、宇宙尘 堆积、风成黄土等都是垂向加积的标志性地层记录。
2.侧向加积作用
侧向加积作用是指沉 积物在搬运营力作用下， 沿搬运方向的堆积推移 过程，它所形成的原始 沉积层是斜列的，即等 时面是倾斜的，常见的 如曲流河道迁移过程中 边滩向凸岸方向加积、 三角洲前缘向海方向的 加积、砂坝向海推进过 曲流河侧向迁移形成的侧向加积（A） 程中向海方向的加积。 和障壁沙坝向海推进形成的前积（B）
•叠瓦结构代表大陆边缘典型前积沉积体； •而杂乱反射可能代表滑塌或遭受改造的沉积体或反
映河道或具有下切谷充填的沉积体。
•透镜状组合更可能出现在与沉积体倾向垂直的剖面
中，它们代表三角洲或海底扇沉积 。
四种层序划分方法
• 以EXXON公司为代表，以地表不整合或与该不整合可 以对比的整合界面为层序的边界； • 以Galloway 为代表，采用最大洪泛面作为层序确定 的边界； • Johnson等所强调的层序即为以地表不整合或海进冲 刷不整合为界面的海进一海退旋回。
•地质参数：测井确定的岩性、层位、层面属性、沉积环境、 岩性指数、砂岩百分比等
地震反射形态
•反射结构在平行于沉积倾向的地震剖面中，能较好地
识别这些地震相: •平行或亚平行反射结构代表均匀的沉积速度； •具有不同构造沉降速率的地层形成发散状地震反射; •前积斜交反射在大陆边缘十分常见，它们代表三角洲或大
local or regional local
Parasequence 0.05-0.5 Ma Simple Sequence 0.01-0.05 Ma
High-frequency sequence 0.1-0.2 Ma 5th-order sequence 0.01-0.02 Ma
Parasequence 0.1 Ma Rhythmic bedding 0.02 Ma
–层序类型划分方法不同，但均强调海平面的变化是控制层 序成因与相分异的内在机制、均是针对盆地或区域规模来 分析的。
• 以T.A.Cross为代表，采用基准面旋回的转折点确定 层序边界
岩石地层与层序地层划分对比
层序界面
Incised valley
Facies dislocation
1.EXXON公司为代表—层序地层学 Sequence Stratigraphy
地层单位
群、组、段、层、非正 式单位
缺
点
穿时性 哑地层、分辨率 测年对象、费用、 分辨率
生物带、组合带、延限 带、顶峰带、间隔带
宇、界、系、统、阶、 时带 极性超时、极性时、极 性亚时
生态地层
磁性地层
环境（群落） ？
磁性
哑地层、分辨率
系统性、费用、分 辨率
•Waterhouse (1976)：亚群落、群落、生物区、相关生物群 全球性、区域性、地方 系统性、分辨率 事件地层 事件 性 •Kauffman等人（ 1974, 1976 ）：域、大区、区、亚区或分区、 化学异常层 费用、分辨率 化学地层 地球化学 土著中心、生态系、组合、群落、组伴、种群 费用、分辨率 矿物地层 重矿物 •Boucot (1975-1984) ：群落 组合带 、群落群、底栖组合、生态进化单 元、态（古生态）单位（小生境或生态位、生境、生态系统或生 态体系、生态区）
•滨岸沉积在海平面上升时 形成的向岸方向的加积， 生物建隆在它的筑积速度 和海平面上升幅度均衡时 以垂向加积为主，而当海 平面上升幅度小于筑积速 度时就会出现侧向加积。
生物建隆（礁）的垂向加积（A） 和侧向加积（B、C）示意图
二）传统地层系统
地层系统
岩石地层 生物地层 年代地层
划分依据
岩性 化石 时间
•海平面变化具有全球周期性
覆海 进 超 与覆 地 层 相及 变海 关退 系退
(B)
(A)
三）层序地层学
旋回地层学
以 不 整 层 合 序 面 周期性间断 地 为 周期性时间单元 层 界 的 学 地 层 学
事件地层学
岩石类型在序列上的规律重复（沉 海 沉 积厚度、时间间断的重复） 他 地 成 进 积 生 震
海 退 层 序 地 层 学
因 地 层 地 层 序 层 不规则或非周期பைடு நூலகம்时 学 地 学 间间隔中短期阶段性 层 过程形成的地层事件 学
/
层序地层学的基础—地震层序地层学 •地震相（seismic facies）：区域上被限定的、在一定范围分 布的一组地震反射单元。内部反射结构和外部形态明显不同于 相邻的一组反射，它代表了产生反射的沉积物岩性组合、层序 和沉积特征。定义或描述地震相的参数主要有： •几何参数：反射结构、外形、反射连续性； •物理参数：层速度、振幅、频率、相位、极性、波形； •关系参数：地震相平面结合关系、
不同学者对层序地层学的定义
•Bates和Jankson（1980）：在以不整合面为界地层重复出现 的年代地层学格架内，研究在盆地充填特定时期内有成因联系 地层的岩石相互关系
•Vail和Sangree (1987，1988) ：根据地震、钻井和露头资料， 结合沉积相和沉积环境特征，综合解释地层分布的模式，建立 在成因上相互联系的年代地层格架。 •Haq, Hardenbol和Vail (1989) ：是地层学的一个分支，讨论 海平面升降周期的不同阶段（低水位期、海进期和高水位期） 形成的有成因联系的沉积层序。 •Van Wagoner(1988)：研究以不整合面或与不整合面相当的 整合面为界，在等时格架内成因上相互联系地层的相互关系。
四、层序地层分析
• 地层(stratum)：具一定层位的一层或一组岩 石。包括沉积岩、火山岩和变质岩。
–地层层序律（law of superposition）：岩层未 发生逆掩断层和倒转时，地层剖面中岩层保持着 正常的顺序，先形成的岩层在下，后形成的岩层 在上，上覆岩层比下伏岩层为新。
–化石层序律（law of fossil succession）：不同 层位的岩层中包含的化石各不相同，不同地区含 有相同化石的地层，属于同一时代。
•层序地层学核心：(1) 研究等时格局内有成 因关系的地层的相互关系；(2) 把地层的成因 和海平面变化联系起来；(3) 基本单元是以不 整合和与不整合相当的整合为界（面）的有成 因联系的一套地层，即层序。
Suggested Hierarchy for Sequence Stratigraphy
不稳定性形成的水下侵蚀面；
上超面、顶超面、下超面、切蚀面
沉积地层遭受侵蚀后形成的侧向终止
接近于沉积地层的顶部
原始地层（水平或倾斜的）沿上倾方 向依次超覆在前一个更陡的界面之上
盆地边缘沉积体系逐渐向海推进
• 海侵面（transgressive surfaces，简写TS）
– 相对海平面上升期间由波浪和洋流切割形成记录 的界面（包括冲刷面）；
陆架斜坡向外增长;
•S型结构代表低角度沉积，典型情况下其角度小于1； •倾斜结构，其角度可高达10； •S—倾斜型结构说明在海平面静止期发育的削截顶积层
(俗称顶超)交互于在海平面上升期(或更迅速的盆地沉降 期)形成的向上和向外增长的舌状前积层序;
•由不规则、非连续、亚平行的反射层段组成的波
状—倾斜结构实际上代表了圆丘状的沉积地层反射。 通常将波状反射结构解释为一些小的、向浅水延伸的 指状斜交舌形体，如经历了分流迁移的三角洲形成的 向上增长和退覆的三角洲朵叶体，海底扇也可能具有 相同的波状反射特征；
最大洪泛面
海绿石层、燧石夹层、灰岩 夹层、高放射性低速率页岩
Vail et al. (1991)
Mitchum et al. (1991)
Brett et al. (1990)
Megasequence Megasequence Megasequence >50 Ma 200 Ma 50-60 Ma Supersequence Supersequence set Holostrome set 20-30 Ma 10-30 Ma 27-40 Ma Supersequence 9-10 Ma Sequence 0.5-5 Ma Supersequence 9-10 Ma Sequence 1-2 Ma Sequence 2-3 Ma Subsequence 1-1.5 Ma Parasequence set 0.45 Ma
3rd 4th
Sequence set 9-12 Ma Sequence 2-5 Ma Subsequence 0.5-1.5 Ma
global global regional or global
5th 6th
Parasequence 0.1-0.2 Ma Microsequence < 0.02 Ma
的证据，是海平面相对高位时期界面，与陆上远端某处的暴 露面可对比，盆地内相应地层因沉积饥饿表现为凝缩段，与 I型层序界面位置正好相差180相位；
–初次洪泛面（ffs）： 层序内部初次跨越陆架坡折的
海泛面，也是低位与海侵体系域的物理界面。初次海泛面 可由后期海平面下降而遭受地表剥蚀或发生无沉积作用， 也可由后期海平面上升，发生侵蚀沉积物的海侵侵蚀作用； –最大洪泛面（mfs）：相对海平面上升最快、分布最广的 界面，即最大海侵时形成界面，是海侵体系域顶界面并被 上覆高位体系域下超，以从退积式准层序组变为进积式准 层序组为特征，常与凝缩层伴生，代表最深、最开阔相沉 积、沉积速率低。 – 海泛面可与海岸平原上的煤层和冲积平原的广阔的越岸泥 岩、古土壤对应；