第二、三讲-Vail层序地层学理论

海（湖）泛面
一）不整合、沉积间断与层序边界
• 1.不整合（unconformity） • 是指岩石地层之间接触上的构造关系，沉积 上缺少连续性，并与沉积间断、风化特别是 侵蚀阶段相对应（Bates，1980） • 沉积间断：沉积地层中保留下来的时间记录 存在可识别的不连续，存在一段缺失（或无 记录）的地质历史。 • 不整合的类型（按成因）： 1.与侵蚀作用有关的 2.与侵蚀作用无关的
莱109，2914.8m
亚 深度 绝对年龄 (Ma) 段 (m)
平均沉积速率 （mm/千年）
层序 地层
• 4）地球化学特征 • 有机地化：有机质 含量高、干酪根类 型好 • 微量元素：反映深 水的微量元素富集 • 5）沉积速率 • 小 • 6）测井曲线：高自 然伽马、低电阻率、 平直自然电位为特 征
低位前积楔状体：上超在 层序界面之上或下超于 盆地扇或陆坡扇之上， 顶界面是低位域的顶界 面-首泛面。 在斜坡构造背景下：低位 由海平面相对下降期形 成的下部前积楔和上升 期形成的上部前积楔及 深切谷充填。 在生长断层背景下：低位 域由盆地扇、斜坡扇、 互层砂泥岩加厚层和深 切谷组成。
2.海侵域（Transgressive systems tract,TST)
2.不整合与层序边界类型
在Exxon模式中，层序界面常以不整合面为代表。根据陆 相侵蚀的范围和相带向海迁移量的大小，将作为层序界 面的不整合划分出以下几种类型： 1）I型不整合（Type I unconformity）：形成于海平面快 速下降期和构造迅速沉降期。海岸线可能移至陆架边缘， 伴随着陆架下切谷和海 底峡谷的深切作用，陆 表遭受广泛的侵蚀作用。 沉积相迅速向盆地方向 迁移。
1.低位域（lowstand systems tract,LST)
LST:是I型层序中位臵最低、沉积最老的 体体系域，是在相对海平面下降到最低 点且开始缓慢上升时期形成的。
升 A F E G 高 位 域
B
C 降 低位域
D
海 侵 域
• 沉积特征 • 在具有陆棚坡折和深水盆地 的沉积背景中，低位域由海 平面下降期形成的盆底扇、 斜坡扇和上升期形成的低位 前积楔状体以及深切谷充填 物组成的。 • 盆地扇底部是I型层序界面， 顶面是下超面。 • 斜坡扇以陆坡中部或底部的 浊流、碎屑流沉积为特征， 其可与盆地扇同期，也可与 低位楔的早期部分同期。
2.最大海泛面(maximum flooding surface) • 是一个层序中最大海（湖）侵时形成的界面， 一般对应于最远滨岸上超点。 • 1）界面以下为典型的退积式准层序组，
以上为加积式准层序组，反映湖平面由 上升到相对稳定的变化过程 • 2）常与凝缩段伴生
最大海（湖）泛面（MFS）与凝缩段（CS）
3.层序地层学的理论基础 1）海平面的变化具有全球性（统一性）、周期性 （旋回性） 变化的产物是形成了不同级序的层序地层单元 变化的周期性----不同级序的层序地层单元 变化的统一性----不同级序层序地层单元间对比
2）构造沉降、海平面变化、沉积物供给速率 和气候变化4个基本变量控制了地层单元的 几何形态和岩性 构造沉降-控制了沉积物沉积的可容空间 全球海平面变化控制了地层和岩相分布模式 沉积物供给速率控制了沉积物的充填过程和 古水深的 气候变化控制了沉积物类型以及沉积物的沉 积数量 全球海平面升降变化是控制地层叠臵样式的 最基本因素。
1）与侵蚀作用有关的不整合
侵蚀作用类型：陆上暴露侵蚀和水下侵蚀 陆上暴露侵蚀主要受大陆构造抬升和全球海平面 下降的控制，作用的结果是下伏地层被削蚀。 水下侵蚀主要海侵作用（向岸侵蚀）、事件流 （如重力流、风暴流）、陆源碎屑注入、碳酸 盐矿物溶解等所致。
2）与侵蚀作用无关的不整合
加深饥饿不整合：由于环境突然变深，沉 积物供应滞后而形成的间断。其特征是 凝缩段直接覆盖于层序界面之上，不必 包含任何暴露证据。 超覆不整合：在海侵的条件下，年轻地层 沿斜坡不断上超，使老地层与不同的新 地层接触。
I 类 A
沉 积 基 准 面 湖 平 面
I 类 B
泄 水 口
类 I 空 间 I I 类 空 间
河 流 轨 迹
河 流 轨
• I类空间：水上可容空间，其可进一步分出两部分， 其中以湖盆最低溢出点的平面为界，位于该界面与 沉积基准面之间为IA类，位于该界面与湖平面之间为 IB类。 • II类空间：水下可容空间，对于盆地中某一点来说， II类空间的大小与水深呈正比关系。显然，只有存 在Ⅱ类(水下)空间时，才可能形成稳定的湖相沉积。
2800பைடு நூலகம்38.7 2900
710
湖 层 退 体 系
沙
513
3000 三
39.0
序
域
中 3100 40.0
120
2 湖 进
53 41.0 3200 95 42.0 38 43.0 45.0 47.0 49.0 8.25 11 1
体 系 域
沙 三 3300 下
层 序
三）体系域（systems tract）
二）海（湖）泛面（flooding surface)
• 海（湖）泛面：是一个新老地层的 分界面。穿过此界面深水存在明显 增大的证据。 • 这种水深的突然增加常伴随着小规 模的水下侵蚀作用和无沉积作用. • 初次海泛面（first flooding surface) • 最大海泛面(maximum flooding surface)
• 湖水深度(depth of lake water)：指沉 积湖盆内沉积物表面距湖面的高度，其 大小变化受控于相对湖平面的位臵与已 形成的沉积物厚度。
• 基准面(base level)：是一个想象的动态平衡面,用 于描述沉积作用的上限和侵蚀作用的下限。 • 高于基准面表现为侵蚀作用，即使有沉积作用也是 局部和暂时的，沉积物质点不稳定，不能长期保存 下来而成为地层记录； • 低于基准面，发生沉积作用，沉积物有可能被埋藏 而保存下来。
定义：指一系列有联系的、同时期的沉积体系 的集合体（Brown and Fisher，1977）。沉积 体系是指具有成因联系的、相的三维空间组 合（ Fisher，1967）。因此，体系域也是三 维空间上的沉积单元。 体系域的边界： 层序界面、最大海泛面、首泛面 体系域的类型：根据海平面升降旋回特征，划 分出低位域、海侵域、高位域和陆架边缘体 系域
I型不整合面（层序界面）的识别标志：
（1）广泛出露地表的陆上侵蚀不整合面。 A.不整合面分布范围广，可分布于整个陆棚地区，甚 至整个盆地。 B.不整合之上可发育底砾岩、风化壳、根土层。 C.不整合面波状起伏，上下地层产状可存在明显不同
（2）层序界面上下地层颜色、岩性、沉积 相垂向不连续或错位 （3）伴随海平面下降，由河流回春作用形 成的深切谷是层序界面典型的标志。
2）II型不整合（Type I I unconformity）：
发育于相对海平面缓慢下降时期，导致相域逐渐 向海迁移，伴随少量的陆上暴露和侵蚀作用。
3）III型不整合：淹没不整合，形成于海平面快 速上升时期海水快速加深过程中。最大特征是 凝缩段直接覆盖于层序界面之上。
• 2）层序界面成因类型的成因解释
二 层序地层学的基本概念
• 层序(sequence)定义为一套成因上相关的、相对整 合的连续地层序列，其上下以不整合或与之相对应 的整合面为界。（Wagoner,1990) • 组成： 层序界面—不整合面 地层单元---其内部相对整一，形成于同一海平面升降 旋回中，是由成因上有联系的多种沉积相在纵向和 横向上的有序组合。 层序 体系域 准层序组 准层序
海相理想模式
• 当沉降速率远小于全球海平面下降速 率时，将形成I型层序界面 • 当沉降速率接近全球海平面下降速率 时，将形成II型层序界面 • 当沉降速率超过全球海平面下降速率 时，将形成III型层序界面
3）层序类型
根据沉积滨线坡折带处海平面下降速率与 盆地沉降速率之间的关系以及层序边界 不整合类型，将层序划分出三种类型： I型层序----I型不整合面（低位域，海侵域， 高位域） II型层序----II型不整合面（陆棚边缘体系 域，海侵域，高位域） III型层序----III型不整合面（海侵域，高 位域）
I 类 A
沉 积 基 准 面 湖 平 面
I 类 B
泄 水 口
类 I 空 间 I I 类 空 间
河 流 轨 迹
河 流
2.层序地层学的定义 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成因联系的、旋 回岩性序列间相互关联的地层学分支学科。 综合了露头、钻井、测井、地震等资料 一种方法：划分、对比沉积地层 一种技术：沉积学分析，研究砂体成因、分 布 一种理论：找油理论
TST:是I型和II型层序中部的体系域，是在 全球海平面迅速上升和构造沉降共同产 生的海平面相对上升时期形成的。
升 A F E G 高 位 域
B
C 降 低位域
D
海 侵 域
特征： 沉积作用缓慢、低砂 泥比值、一个或多 个退积准层序组。 沉积体系：陆架沉积、 三角洲沉积、海岸 平原沉积及障蔽岛、 泻湖、潮汐沉积 顶部沉积以沉积慢、 分布广、富含有机 质、沉积物细为特 征。
1.初次海（湖）泛面（first flooding surface) 指海（湖）平面发生大规模上升的初始海泛面，一 般对应于第一个滨岸上超点。 • 1）界面以上为典型的退积式准层序组，以下为加积 式准层序组，反映湖平面由相对稳定到上升的变化 过程 • 2）沉积环境差异，界面以上多为半深湖-深湖，界 面以下多为滨浅湖或暴露环境 • 3）在盆地边缘，首泛面有时与层序界面重合
第二篇 层序地层学理论基础—四大学派
1 以Vail为代表的石油公司学派，以地层不整合或 与此不整合可以对比的整合面为边界。
第二讲 层序地层学理论基础—四大学派
2 以Galloway为成因层序地层学代表，采用最 大洪泛面作为层序边界。
第二讲 层序地层学理论基础—四大学派
3 Johnson所强调的层序以地层不整合面或海 进冲刷不整合面的海进海退旋回（T-R旋回）。
• 凝缩段（Condensed section）（生油岩密集 段）：沉积速率慢（1-10mm/1000a）、厚度 很薄、富含有机质、缺乏陆源物质的半深水、 深水沉积物。 • 是在海平面相对上升到最大、海侵最大时期 形成的。 • 凝缩段的归属问题？
高位域HST CS 最大海泛面 海侵域TST TST-CS-HST TST-HST（CS） TST（CS）-HST TST-CS（HST）-FSST
I 类 A
沉 积 基 准 面 湖 平 面
I 类 B
泄 水
类 I 空 间 I I 类 空 间
河 流 轨 迹
河
• 可容空间(accommodation space)：可容空间是与基 准面相关联的一个概念，是指(基准面之下)“可供沉 积物堆积的潜在空间”。 • 类型： • 按时间：老空间 (早期未被充填而遗留的空间 )和 新增可容空间 (沉积过程中形成的空间) 。 • 按位臵：Ⅰ类空间--沉积基准面与湖平面之间，II 类空间--湖平面与湖盆底面之间。
• 凝缩段的特征 • 1）地球物理特征：地震反射连续性好、振幅 强、频率中等、分布广,且上覆层的系列下超 点
• 2）岩石学特征：粒度细、颜色深，主要为油页岩、 泥灰岩，有机质丰富—生油岩密集段 • 3）古生物特征：深水生物，低分异、小个体、高 丰度，密集段泥岩表面发育始网迹、古网迹等。
莱109井，2913.8m
第二讲 层序地层学理论基础—四大学派
4 Cross领导的科罗拉多矿业学院成因地层研究小组 创立的以基准面旋回为理论依据的高分辨率层序地 层学学派。
第一章.Vail 的层序地层学基础理论和概念体系
一、概述 二、层序的概念体系 三、理论发展与完善
一、概述 1.几个基本概念 绝对湖平面(absolute lake level)：指湖面相对于一个固定基 准面如地心的高度，与盆地内的局部因素无关，其升降变化 多受湖盆基底位臵、水体体积、盆地内沉积物量等因素控制。 相对湖平面(relative lake level)：指沉积盆地的基底距湖面 的高度，反映了湖盆基底的局部沉降或上升，其升降变化受 控于绝对湖平面位臵和湖盆基底的位臵。 H. W. Posamentier (1998)