4第四章 海相碎屑岩层序地层学
4层序地层学-海相碎屑岩层序
2）具陆棚坡折边缘的I型层序地层样式 （1）低位体系域 －盆底扇形成
盆底扇（Basin floor fan）是指沉积 在盆地底部或大陆斜坡下部的海底扇， 其形成与斜坡上的峡谷侵蚀以及陆棚暴 露地表发生河流回春下切作用密切相关。
由于陆棚部分或全部出露地表遭受剥蚀， 沉积物越过陆棚和大陆斜坡，通过深切 谷和斜坡峡谷以点物源的供应方式在盆 底形成盆底扇。
（2）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、具陆棚坡折盆地的层序地层样式
层序地层样式除了受4个因素 控制外，还受盆地类型的影响
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
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
分支河道截切深度 和充填物厚度接 近于下伏三角洲 泥岩沉积水深
缺少陆上暴露标志
分支河道与三角洲 平原及河口坝沉 积相伴生
第一节 被动型边缘盆地层序地层学
一、层序边界及识别标志 （4）相对海平面明显下降造成层序 界面处的古生物化石断带或绝灭。
东营凹陷纯11井古生物组合突变
第一节 被动型边缘盆地层序地层学
象 ；以及地震反射终止关系的变化
一、层序边界及识别标志
地震反射终止关系
地震反射终止关系
满南地区形成的不整合面遮挡圈闭
东营凹陷地震反射剖面
第一节 被动型边缘盆地层序地层学
一、层序边界及识别标志
（8）层序边界上、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，
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
层序地层学讲义-第四章
二 、 沉 积 剖 面 和 相 带
第四章 碳酸盐岩层序地层学
(2)区域性进积滩和(或)台地
以进积型式为特征，其前缘 斜坡坡度为5º ～35º 以上。浅滩厚 度从几米到数百米，进积作用可 达数公里。这些浅滩表现为S形、 S～斜交形和斜交形进积型式。 层序内常见的演化是坡地或低角 度S形进积向斜交形进积的变化， 这很可能是由高水位期末海平面 下降引起的。
二 、 沉 积 剖 面 和 相 带
第四章 碳酸盐岩层序地层学
二 、 沉 积 剖 面 和 相 带
(2)浅海陆 架相 该相 带通常由 从潮下的 骨屑泥状 灰岩和粒 泥灰岩到 似球粒或 骨屑的泥 粒灰岩和 粒状灰岩 变浅的准 层序组成。
第四章 碳酸盐岩层序地层学
(2)浅海陆架相
该相带通常由各种类型的灰岩构成向上变浅的准层序。 在正常的海水条件，动植物群就会很丰富，包括珊瑚、软 体、腕足、海绵、节肢、棘皮、有孔虫和藻类。生物扰动 作用很常见。这种环境分布在潮坪的向海一侧，水深一般 不大，最多10～20m。 陆架或台地内部相和潮汐相的地震显示一般都是席状 或楔形单元，具平行反射且底部表现为上超。在以碳酸盐 为主的相域中反射的连续性差，振幅低；在碎屑或蒸发盐 和(或)碳酸盐的混合背景中，则连续性好，振幅高。陆架 可以含有局部的碳酸盐岩隆，具有丘状地震形态。这种丘 形反射在底部有下超，在顶部为平行或削截。上覆层位表 现为披盖或上超。在块状～层状岩隆或礁岩隆中，反射的 振幅低、连续性差，而在成层性很好的碳酸盐沙滩沉积体 内，反射的振幅高、连续性好。
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。
层序地层学第4-6章
基底面的整个形态由向上凹形变成平面行最终变为向上凸形。
31
5 体系域Systems Tracts
海侵体系域 Transgressive systems tract
1. 基准面快速上升形成陆架退积相，大部分河流相沉积在河流至浅海相中。 2. 浪蚀作用侵蚀下伏三角洲，继续为深水区提供砂体；低密度浊流在陡峭大陆斜坡处 被搬运下来（流水能量>沉积物负载），在低梯度盆地变成加积。
未下切河流或分流河道充填 简单，通常只包括河流沉积体系 高，有潜力接近1000:1 未下切 和并列单元高对应关系 保存在对应整合面的层段 平均 22
5 体系域Systems Tracts
下降期体系域Falling-stage systems tract
层序地层格架和下切河谷系统
23
5 体系域Systems Tracts
海侵地层的地层响应
海退体系域可能由两个不同的楔状体组成。一个位于陆架，一个位于
深水环境，在陆架边缘附近被沉积物路过区或剥蚀区分隔。
13
第五章 体系域 Chapter 5 Systems Tracts
14
5 体系域Systems Tracts
a低水位体系域：b海进体系域：c高水位体系域
经典层序地层模式 （Vail等,1987）
第四章 地层界面 Chapter 4 Stratigraphic Surfaces
1
4.2 地层终止类型 Types of stratal terminations
2
4.2 地层终止类型 Types of stratal terminations
厚度小于地震分辨率的顶积层的地震显示
3
4.3 层序地层界面 Sequence stratigraphic surfaces
层序地层学-第4章 海相碎屑岩层序地层-中国地质大学(北京)
层序地层学
第四章 海相碎屑岩层序地层学
2 具有陆棚坡折边缘盆地的Ⅰ型层序模式
最大海泛面：以退积到加积式准层序
组的转变为特征，常为HST的下超面
密集段
高水位体系域 海侵体系域
SB1
上超、海岸上 超向下转移、 没有削蚀和下 陆架边缘体系域 切谷。微弱的加
中国地质大学(北京) 海洋学院 海洋地质与资源教研室 辛仁臣
层序地层学
第四章 海相碎屑岩层序地层学
二、具有陆棚坡折的盆地的层序地层模式
1 具有陆棚坡折边缘盆地的特点
2 具有陆棚坡折边缘盆地的Ⅰ型层序模式 3 具有陆棚坡折边缘盆地的Ⅱ型层序模式
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层序地层学
第四章 海相碎屑岩层序地层学
1 广泛出露地表的陆上侵蚀不整合
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层序地层学
第四章 海相碎屑岩层序地层学
1 广泛出露地表的陆上侵蚀不整合
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层序地层学
第四章 海相碎屑岩层序地层学
SB
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层序地层学
第四章 海相碎屑岩层序地层学
三、首次海泛面识别标志
2 首次水进面为进积型准层序组（复合型准层序组）与退积型 准层序组的分界面
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层序地层学
第四章 海相碎屑岩层序地层学
2 最大水进面为与达最远位置上超点对应的反射界面，该 界面之上具有一系列前积层的下超现象
上超顶超下超-层序地层
3．地震资料的层序地层学分析
地震资料以其覆盖面积大、能反映地层相互接触关 系、能反映沉积体宏观的三维形态为其显著特征。虽然地 震资料的垂向分辨率不如露头和钻测井资料，但是其连续 的地震反射具有相对年代地层意义，这为建立盆地范围内 的年代地层框架提供了良好的基础。主要包括以下研究内 容和方法 ：
(1)根据地震反射削蚀、顶超和下超、上超等地震反 射终止关系，考虑露头和钻测井层序划分方案，对地震资 料进行地震层序划分，进而利用合成地震记录、VSP、古 生物和同位素测年资料对地震层序进行年代地层标定，并 建立露头和钻测井层序和地震层序的一致关系 (2)根据初次和最大海泛面的位置以及上超点的迁移 规律、地震反射形态，区分低位、海侵和高位体系域，并 努力在全区追踪闭合
第一节 层序地层学研 究基础
一、层序地层学研究内容和 程序
1．层序地层学研究内容 2．层序地层学研究程序
二、海平面升降变化分析
1．估算全球海平面变迁幅度的方法 2．利用海岸沉积物上超确定海平面 的相对变化
三、沉积速率、古气候和构造 沉降分析
1，沉积速率分析 2．古气候分析 3．构造沉降分析
三、沉积速率、古气候和构造沉降分析
1．露头资料的层序地层学分析
露头资料是层序地层学最直观、最真实、最 详细的资料，具有钻测井和地震资料所不具备的 高分辨率的特点。基本研究内容如下： （1）识别层序界面、划分层序类型
层序界面的识别标志有构造不整合面、铁质 和铝质风化壳、古土壤和植物根土层、底砾岩层、 深切谷及其充填物、地层接触关系、颜色和岩性 的垂向变化、沉积物水深突然向上变浅或地层堆 砌样式突然变化等
2．钻测井资料的层序地层学分析
钻测井资料是盆地覆盖区较好的层序地层分析资料， 它主要包括系统的岩心和岩屑、各种测井资料、各种室内 分析化验资料、合成地震记录、VSP等 。具体研究内容 与解释方法如下：
沉积学与层序地层学4(陆源碎屑岩)剖析
3.不同碎屑岩中，杂基含量不同。杂基含 量高是不成熟砂岩的特征。
（二）胶结物（Cement）
胶结物是碎屑岩中以化学沉淀方式形成于 粒间孔隙中的自生矿物。
胶结物成分主要有： 硅质（石英、玉髓、蛋白石） 碳酸盐（方解石、白云石） 铁质（赤铁矿、褐铁矿等） 硬石膏、石膏、黄铁矿 粘土矿物
燧石：稳定，抗风化能 力较强
⑦粘土岩岩屑
在碎屑岩中，碎屑成分与粒度分布具有 一定关系。
三、填隙物成分（Interstitial minerals） 碎屑碎屑颗粒间的填隙物包括：杂基和胶结物
（一）杂基（Matrix）
1. 杂 基 是 碎 屑 岩 中 的 细 小 的 机 械 成 因 组 分 ， 其粒级以泥级为主，可包括一些细粉砂。
石英具有油 脂光泽，但只在 新鲜断口上表现 得明显。Biblioteka 在结晶岩中，深成中酸性岩浆岩、石英一
长石质片麻岩及片岩含有大量石英，这是碎屑 石英的主要来源。
不同来源的石英具有不同的特点。通过石
英中所含包裹体及波状消光现象，结合颗粒大 小及形状等特征，有助于判断石英的来源。
来自深成岩浆岩的石英：来自中酸性深 成岩的石英，常含有细小的液体、气体包裹体， 或含锆石、磷灰石、电气石、独居石等岩浆岩 副矿物包裹体。矿物包裹体颗粒细小，自形程 度高，排列无一定方位。尘状气、液包裹体使 石英颗粒呈云雾状。
过去认为岩浆 岩中的石英很少见 到波状消光，但更 多观察表明：较老 的岩浆岩中的石英 常常也表现有明显 的波状消光。
来自变质岩的石英：片麻岩和片岩风化崩 解后，会产生大量的单晶及多晶石英。变质石 英表面常见裂纹，不含气液包裹体。大多数的 石英晶粒都具有波状消光。
层序地层学讲义
层序的划分
I类层序 高位体系域 海进体系域 低位体系域 II类层序 高位体系域 海进体系域 陆棚边缘体系域
Vail的划分方案：两个不整合面或与其相对应的整合 面为层序的边界
体系域的划分
高位体系域
海进体系域
低位体系域—盆底扇
低位体系域—斜坡扇
低位体系域—进积楔状体
凝缩段
国内研究现状
层序地层学是以被动大陆边缘海相地层的地震地层 学研究为基础发展起来的一门新兴学科。层序地层学理 论及研究方法由于它的可实践性已被国内外石油地质家 所接受，但如何将以被动大陆边缘海相盆地层序研究为 基础，强调海平面变化是控制层序成因和相分布内在机 制的经典层序地层学理论与研究方法应用于地层形成发 育与海平面变化没有直接联系或根本不存在联系的内陆 盆地中，是国内外地质界普遍关注并正在实践的一个重 要课题。国内的层序地层学研究从20世纪90年代初开始 引入并得到了蓬勃发展，大量科研成果不断涌现，建立 了一整套适合于陆相盆地的层序地层学理论及方法体系
统
渐
下新组
第
组
馆陶组
东
营
统 沙上
沙
沙 始
沙三
三 沙
河
三
三 新
街 系
中
统
组
段
沙
一
段
下 二
段
段
亚 段
段
段
上
沙
三
电位 曲线
岩性 电阻率 剖面 曲 线
下 T6
沙沙 四四 段上
T2
古生物及 相对丰度
Huabeinia obscura Pseudocandona ovata
Camarocypris ovata Ilyocyprimopha jinanensis
第四章 第四纪沉积层的形成及其工程地质特征
第四章第四纪沉积层的形成及其工程地质特征【教学基本要求】1. 理解风化作用的类型 ; 岩石风化程度的划分及风化的产物。
2. 理解地表流水的地质作用及坡积、洪积、冲积层。
3. 理解海洋的地质作用及海相沉积层。
4. 了解湖泊的地质作用及湖沼沉积层。
5. 知道冰川的地质作用及冰渍层。
6. 知道风的地质作用及风积层。
【学习重点】1．风化作用及残积层。
2. 地表流水的地质作用及坡积土、洪积土、冲积土。
3. 海洋的地质作用及海相沉积层。
4. 湖泊的地质作用及湖沼沉积层。
【内容提要及学习指导】4.1 风化作用及残积层第四纪是地质年代中新近的一个纪。
第四纪沉积物是由地壳的岩石风化后，经风、地表流水、湖泊、海洋、冰川等地质作用的破坏，搬运和堆积而成的近代沉积物。
其沉积历史不长，是一种松散的沉积物。
在大气、水和生物活动等因素影响下，地表或接近地表的岩石，发生物理的和化学的变化，致使岩体崩解、剥落、破碎，变成松散的碎屑性物质，这种作用称为风化作用。
风化作用在地表最为明显。
风化后的岩石改变了原有的物理力学性能，强度大大降低，变形增加，直接影响作为建筑物地基的工程特性。
风化作用使岩石产生裂隙，破坏岩石的整体性，影响地基边坡的稳定性。
根据风化作用的性质及其影响因素，岩石的风化可分为物理风化、化学风化和生物风化。
昼夜和季节的温度变化是物理风化作用的主要因素。
化学风化是指岩石在水和各种水溶液的作用下所引起的破坏作用。
这种作用不仅使岩石在块体大小上发生变化，更重要的是使岩石成分发生变化。
生物风化作用是指岩石在生物活动作用下所引起的破坏。
注意理解各种风化之间的联系与区别。
岩石风化后产生的碎屑物质，在被风和大气降水带走一部分后，残留在原地，这种残留在原地的碎屑物称为残积土。
残积土主要分布在岩石暴露于地表而受到强烈风化作用的山区、丘陵及剥蚀平原。
残积土从上到下沿地表向深处颗粒由细变粗。
由于残积物是未经搬运的，颗粒不可能被磨圆或分选，一般不具层理，碎块呈棱角状，土质不均，具有较大孔隙，厚度在山坡顶部较薄，低洼处较厚。
沉积学基础
沉积岩学基础目录第二章沉积岩的形成及演化第三章碎屑岩的成分第四章碎屑岩的结构及粒度分析第二章沉积岩的形成及演化沉积岩的形成及其形成后的演化的全部历史过程大致可分为以下几个阶段，即沉积岩原始物质（主要是母岩的风化产物）的形成阶段、沉积岩原始物质的搬运和沉积阶段（即沉积物的形成阶段）、沉积后作用阶段（其中又包括沉积物的同生作用和准同生作用阶段、沉积物的成岩作用阶段以及沉积岩的后生作用阶段）。
第一节母岩的风化作用—沉积岩最原始物质的形成第二节碎屑物质的搬运和沉积作用第三节溶解物质的搬运和沉积作用第四节沉积后作用及其阶段的划分第一节母岩的风化作用—沉积岩最原始物质的形成一、风化作用的概念二、各种造岩矿物的风化及其产物三、各种岩石的风化及其产物四、母岩风化过程中元素的转移顺序及母岩风化的阶段性五、母岩风化产物的类型六、风化壳七、沉积物的其他来源一、风化作用的概念沉积岩的原始物质有母岩的风化产物、火山物质、有机物质以及宇宙物质等，其中母岩的风化产物是最主要的，所以这里就着重介绍母岩的风化作用及其产物的形成，其他原始物质简述之。
母岩，如前所述，是供给沉积岩原始物质成分的岩石，主要是岩浆岩和变质岩，也包括早已形成的沉积岩。
风化作用是地壳表层岩石的一种破坏作用。
风化作用（weathering）是指由于温度的变化，大气、水和水溶液以及生物的生命活动等因素的影响，使地壳表层的岩石、矿物在原地发生物理的或化学的变化，从而形成松散堆积物的过程。
引起岩石破坏的外界因素有温度的变化、水以及各种酸的溶蚀作用、生物的作用、各种地质营力的剥蚀作用等。
在这些因素的共同影响下，地壳表层的岩石就处于新的不稳定状态，逐渐地遭受破坏，转变为风化产物。
这些风化产物就是最主要的沉积岩的原始物质成分。
风化作用按其性质可分为：物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。
1．物理风化作用温度的变化以及岩石空隙中水和盐分的物态变化，使地壳表层的岩石、矿物在原地发生机械破碎而不改变其成分的过程叫物理风化作用（physical weatherring）。
碎屑岩层序地层模式
需指出的是，图2— 8所示的是Ⅱ型不整合沉 积作用与全球海平面缓 慢下降的关系。当全球 海平面快速下降产生I型 不整合时，广泛的河流 沉积中止是以河流回春 和下切作用为标志的。 因此，当相对海平面重 新开始上升时，这些深 切河谷(可能相当深)就 会被河流沉积和／或河 口湾沉积所充填，所以， 深切谷充填物在某些地 方覆盖在I型不整合面上。
控制陆棚可容空间的变化，不仅仅是全球海平 面变化，更重要的是相对海平面变化。它与局部地 区的构造下沉或上升有关。海平面的相对上升，决 定了是否产生可供沉积物堆积的新空间，如相对上 升使空间增大，下降则减小。因此，即使在全球海 平面稳定时期抑或下降期间，局部地区由于地壳下 沉，抑或下沉速率大于海平面下降速率，均可造成 相对海平面的继续上升，并增加新的可容空间。由 于相对海平面变化所控制的水体深度，同时受到全 球海平面变化、构造沉降和沉积物补给三种因素的 联合控制，因此，可将其视为三种控制因素的函数， 对沉积地层的产出形式有直接影响。
Clastic Depositional Systems
Clastic Depositional Systems
4、可容纳空间
全球海平面、相对海平面 及水深的基本含义
作为全球海平面变化和沉降作用函数的海平 面相对变化对可容纳空间及沉积作用影响
5、不同类型边界关系及年代地层意义
上超 为水平地层对原始倾斜面(如层序界面)的超覆尖灭，或者是原始的倾斜地层对原 始倾角更大的斜面，向其倾斜上方作超覆尖灭。 下超：是原始倾斜地层对原始水平面(或倾斜面)在倾斜下方作底部超覆，亦可定义为 层序内地层对下界面的向盆地方向的超覆。 顶超：是层序顶界的超失。原始的倾斜地层及原始斜坡沉积之上，均可出现此种接触 关系，它是海平面相对静止的标志。
层序地层学
一．名词解释1. 层序地层学：(Sequence Stratigraphy)研究以不整和面或与之相对应的整和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关联的地层学分支学科。
2. 层序：(Sequence)一套相对整一的、成因上存在联系的、顶底以不整和面或与之相对应的整和面为界的地层单元。
3. I型层序边界面：一个区域型不整合界面，是全球海平面下降速度大于沉积滨线坡折带处盆地沉降速度时产生的。
即I型层序界面是在沉积滨线坡折带处，由海平面相对下降产生。
4. II型层序边界面：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产生的，在沉积滨线坡折带处未发生海平面的相对下降。
5. I型层序：底部以I型层序界面为界，顶部以I型层序或II型层序界面为界的层序。
6. II型层序：底部以II型层序界面为界，顶部以I型层序或II型层序界面为界的层序。
7. 沉积滨线坡折带：(Depositional shoreline break)陆架剖面上的一个位置，是沉积作用活动的地形坡折，在此坡折向陆方向，沉积表面接近基准面，而向海方向沉积表面低于基准面。
8.陆棚坡折带：(Shelf-break)大陆架与大陆斜坡之间的过渡地带。
9. 体系域：(Systems tract)一系列同期沉积体系的集合体。
10. 低位体系域： (Lowstand systems tract，简称LST) I型层序中位置最低、沉积最老的体系域，是在相对海平面下降到最低点并且开始缓慢上升时期形成的。
在具陆棚坡折的深水盆地的沉积背景中，低位体系域是由海平面相对下降时形成的盆底扇、斜坡扇和海平面相对上升时形成的低位前积楔状体以及河流深切谷充填物组成的。
低位体系域以初次海泛面为顶界，其上为海进体系域。
11. 海进体系域：（Transgressive systems tract，简称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与构造沉降共同产生的海平面相对上升时期形成的，由一系列向陆推进的退积准层序组成，沉积作用缓慢。
层序地层学
层序地层学是研究旋回式、成因上有联系的、以侵蚀面或者与其可以对比的整合面为界的年代地层格架，以及沉积层序内部地层、岩相分布模式的地层学分支学科。
层序地层学通过对地震、测井和露头资料的分析，研究在构造运动、海面升降、沉积物供应和气候等因素控制下，造成相对海平面的升降变化及其与地层层序、层序内部不同级次单位的划分、分布规律；研究其相互之间的成因联系、界面特征和相带分布。
以建立更精确的全球性地层年代对比、定量解释地层沉积史和更科学地进行油藏以及其他沉积矿产的钻前预测。
层序的基本概念在18世纪晚期即已提出，认为地层的顶、底界是不整合的单位。
但第一次明确提出层序一词，并用于北美大陆古生代地层划分的是斯洛斯。
到了20世纪50年代后期，美国地质学家韦尔等，在研究了大量资料的基础上，于1965年提出了第一代的全球海平面相对变化曲线和地震地层学基本原理，成功地解决了北海盆地的中生代地层划分，引起了石油地质界的重视，并于1977年出版了《地震地层学在油气勘探中的应用》一书。
它标志着地震地层学的诞生和层序地层学的奠基。
1987年，美国哈克、韦尔、哈登博尔等，在总结各项成果的基础上，提出第二代海平面相对变化曲线，并系统地提出层序地层学的基本理论与概念。
出版了《层序地层学原理》，它标志着层序地层学进入成熟和蓬勃发展阶段。
层序地层学是在地震地层学的基础上发展起来的，它概括了地震地层学的基本概念和方法，并综合了生物地层学、同位素地层学、磁性地层学、沉积学和构造地质学的最新成果。
其基本原理是构造运动、全球绝对海平面的变化和沉积物供应速度综合作用的结果，产生了地层记录，也可称作地层信号。
这些记录反映了上述诸作用的规模、强弱、持续时间和影响范围。
其中，构造作用与海平面变化的结合，引起了全球性相对海平面变化，它控制了沉积物形成的潜在空间。
构造作用与气候变化的结合，控制了沉积物的类型和沉积数量，以及可容纳空间中被沉积物充填的比例。
而河流和海洋环境中的沉积作用，又由于水流与地形和水深间的相互影响而引起不同的岩相分布。
地球物理资料综合解释之七
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28
第六章 层序地层概述___层序地层学基本概念
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第六章 层序地层概述___层序地层学基本概念
•可容空间(accommodation)： 是指可供沉积物潜在的堆积空间
(Jerrey，1989)是全球海平面变化和构造 沉降的综合表现，并受控于沉积背景的基 准面变化。
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第六章 层序地层概述___层序地层学基本概念
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第六章 层序地层概述___层序地层学基本概念
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第六章 层序地层概述___层序地层学基本概念
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第六章 层序地层概述___层序地层学基本概念
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第六章 层序地层概述___层序地层学基本概念
体系域
体系域(systems tract)被定义为“一个有联系的、 同 时 期 的 沉 积 体 系 的 集 合 体 ” (Browm 和 Fisher ， 1977)。根据其内部的叠置方式、在层序内的位置和 界 面 类 型 来 定 义 和 解 释 体 系 域 。 Posamentier 等 人 (1988)建立了被动大陆边缘层序地层模式，该模式 包含四个基本的体系域。
Galloway （1989）为代表的成因地层学派： 成因层序的边界为最大海泛面。
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第六章 层序地层概述___国内外研究现状
Johnson为代表的旋回地层学派：层序的边 界为海侵面（即T-R旋回）。
以上三种的定义均是以海相地层为研究对象 建立的（相对海平面变化），此外还有（基准面 变化控制层序的形成与发育）Cross （1990）为 代表的高分辨率层序地层学派。以基准面旋回与 过程—响应原理为依据，突出反映了高分辨率陆 相层序地层学的新概念、新方法、新进展。
海相模式
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，河流深切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。
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。 层序地层学
2020/6/16
Sequence Stratigraphy
Mode of Sequence Stratigraphy in Marine Basin
XU SHOU-YU
School of Earth Resources and Information
2020/6/16
层序地层学
2020/6/16
Sequence Stratigraphy
经典的层序地层学起源于被动大陆边缘的海相碎屑岩 盆地。近十来年，层序地层学的基本理论和概念体系 不仅在被动大陆边缘盆地得到了广泛的应用，而且在 构造活动的沉积盆地，如前陆盆地也取得了富有成效 的研究成果。
本部分介绍海相碎屑岩层序地层学模式。
层序地层学
2020/6/16
Sequence Stratigraphy
Mode of I Type Sequence (1)盆地特点
Basin Characters
①存在着明显地形分异的陆棚、陆坡和盆地地形。陆棚坡度小 于0.5º，陆坡坡度为3º～6º，海底峡谷坡度为10º左右。
②具有明显分割陆棚沉积物与陆坡沉积物的陆棚坡折。在陆棚 坡折两侧存在突然的浅水到深水的过渡。
密集段向海一侧包含了海侵体系域和高位体系域远端部 分。密集段分布范围很大，可以由盆地延伸到陆棚，成 薄层且稳定的沉积单元将滨浅海沉积与较深水的远海沉 积地层联系起来，从而作为地层划分对比以及恢复古环 境的一个关键沉积层段。密集段常富集有丰富的、种类 繁多的微体浮游生物和底栖生物化石，并有磷灰石、菱 铁矿等自生矿物以及有机质、斑脱岩和浓度较高的铂族 元素铱等。
层序地层学
层序地层学层序地层学( sequence stratigraphy):研究旋回式的、成因上有联系的、以侵蚀面( 或无沉积作用面) 或者与其可以对比的整合面为界的年代地层格架, 以及沉积层序内部地层、岩相分布模式的学科,是地层学的分支学科。
——就是根据露头、钻测井和地震资料，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合解释的地层学分支学科。
曲线对比的共同点:1、突变界面2、沉积旋回3、沉积背景第一章绪论第一节层序地层学的形成和发展一、层序地层学的萌芽阶段——概念萌芽阶段（1949－1977）20世纪70年代以前，主要建立了层序地层学赖以发展的地质基础，包括以生物地层学、岩石地层学、年代地层学及动力地貌学为依据建立的一些层序、旋回及均衡剖面理论等。
1、地质学的核心－地层学；地层学的核心——国际地层表（或国际地质年代表）成了讨论任何与沉积地质学有关问题的准绳和尺度。
2、国际地层表的根本问题：①地层表中各代、纪、世、期的命名没有反映出各地质时代的地质特征和它们内在成因联系，存在人为的主观因素。
部分“系”是两分的，部分“系”是三分的。
②地层划分指南中提出的生物地层、年代地层和岩石地层是一个三元分类系统。
没有把此三元分类系统统一到带有纵向成因演化特征的“年代地层单元”这一最根本的客观标准上3、层序地层学的诞生和发展首先得益于“层序”概念的提出。
1）Hutton （1788）首次指出“不整合面”是区分隆起、剥蚀和沉积旋回的物理界面。
2) Lyell和Agassiz（1835，1840）提出的冰川理论中就初步讨论了海平面变化与构造作用之间的关系；3)Suess （1906）发展了冰川理论并进一步讨论了海平面升降与沉积物上超和下超之间的关系。
4)Chamberlin （1909）论述了地壳运动控制了世界范围内海平面变化。
从这个意义上说，可以认为Chamberlin 是当代层序地层学的先驱。
4、层序的概念：“层序是以主要区域不整合为边界的地层集合体”二、地震地层学形成发展阶段——孕育阶段（1977－1988）1、新理论和新方法的出现1) 精确定年方法：同位素年代定年；古地磁测量定年；超微生物分带定年2）板块构造理论发展成熟——深海钻探计划（ODP）的实施（1）地球物理和盆地分析方法去分析地壳的垂向升降、横向伸缩以及各种构造活动、（2）火山活动、重大地质事件发生的时代和规模（3）不同板块演化阶段和不同板块部位发育不同沉积类型组合3）古地理背景研究古沉积：沉积体系的概念和地质与地球物理资料研究古水深：沉积岩性、古生态学、特殊矿物古气候：孢粉组合、沉积岩性以及颜色古水温和古盐度：碳氧同位素、微量元素和包裹体4）高分辨率数字地震勘探技术的发展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像。
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(1) 存在着ห้องสมุดไป่ตู้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。
（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
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
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
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)
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
(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
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
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
(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
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。
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，
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，
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 ％）
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
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
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。