《高分辨率层序地层学》界面成因类型、识别标志及其层序地层学意义

第二章界面类型及基准面旋回的级次划分源于被动大陆边缘的“Vail”经典层序地层学理论（Vail. P.R, 1987）并不完全适合中国广泛分布的中、新生代陆相含油气盆地层序分析，已被众多层序地层研究者和石油地质工作者逐渐认识，而高分辨率层序地层学理论及其技术方法在陆相层序分析和油气勘探开发中的适用性和有效性则被越来越多的研究者所接受。

有关该理论体系所突出的“高分辨率”含义，不同的研究者各有不同的理解，或将其作为高分辨率地震地层学的代名词，或将其等同为高频层序，认为在岩性、测井或地震剖面中将层序尽可能地划分为最小成因地层单元，即可达到“高分辨率”的目的。

综合近几年来应用该理论体系对多个陆相盆地进行层序分析的众多研究成果，结合Cross提出的基准面旋回的概念范畴、级次划分和等时对比原则，认为所谓“高分辨率”的实质系指对不同级次地层基准面旋回进行划分和等时对比的高精度时间分辨率，也即高分辨率的时间－地层单元划分既可应用于油气田勘探阶段长时间尺度的层序单元划分和等时对比，也适合开发阶段短时间尺度的砂层组、砂层和单砂体层序单元划分和等时对比，其关键在于提高所对比地层的等时性精度。

在已发表的众多文献资料中，有关基准面旋回的级次划分和层序的等时对比，虽然都遵循了基准面旋回划分和旋回中二分时间单元界线为等时地层优选对比位置的基本原则，然而在大多数成果中未提出具体的旋回级次划分标准，从而导致旋回级次的划分具有一定的随意性。

由此可见，这一理论体系及其技术方法在陆相层序分析中的应用，如何更为合理地划分旋回级次和进行等时地层对比，建立高时间精度分辨率的层序地层格架，已成为实际工作中急需解决的关键技术难题之一。

第一节层序界面成因类型、级别和识别标志一、层序界面级别划分和成因类型众所周知，层序是指以底、顶不整合面或相关整合面为界的、内部叠置有序的一套沉积组合，因此，层序地层分析中界面的识别是划分层序和确定层序成因类型的依据。

目前有关层序划分最具代表性的方案主要有3种，其一以EXXON公司“Vail”学派为代表，以不整合面或相关整合面为层序边界（Vail P R., 1987）；其二以Galloway W E.为代表（1989），以最大洪泛面作为层序边界；其三则为Johnson J G.等所强调的地表不整合或海侵不整合面为界的沉积层序（Johnso J G., Klapper G.和Sandbery C A., 1985）。

与上述层序划分方案有所不同的是，Cross倡导的层序划分是取决于海平面变化、构造沉降、沉积负荷、沉积通量和沉积地形等综合因素制约的基准面升降过程，一个基准面升降过程中形成的沉积充填序列即为一个成因层序单元，界面对应于基准面下降时最低点位置，它既可位于沉积界面之上（相关整合面），也可位于沉积界面之下（不整合面或冲刷面），由界面限定的旋回级次取决于地层基准面旋回周期的长短（Cross T A., 1994）。

有关旋回界面在钻井岩芯、测井和地震剖面中的识别标志，已有众多相关的论文给予专门介绍，然而对于不同成因或成因上有所差异的界面与各级次基准面旋回的关系在已有的文献资料中描述甚少，无形中阻碍了高分辨率层序地层学理论及其技术方法在油气勘探开发工程中的应用和推广。

依据西伯利亚地台前寒武系克拉通盆地、鄂尔多斯上古生代内克拉通盆地、川西中生代前陆盆地、渤海湾古近系断陷盆地、百色古近系走滑拉分盆地和南海新近系大陆架浅海盆地等海、陆相地层的层序分析成果，上述盆地的构造性质虽然不同，但在盆地构造－沉积演化序列中均可识别出6类具不同成因特征、发育规模和识别标志的界面（表2-1），其中同类界面的各项特征及其所限定的层序结构、叠加样式和时间跨度基本一致，由此可以认为此6类界面可作为划分旋回级次的基本标准，不同级别的层序界面具有不同的成因特征和宏观识别标志，识别和划分层序界面的最直接和最客观的手段，是对野外露头和钻井岩性标志的研究，如利用构造不整合面、大型侵蚀冲刷面、水进超覆面、岩性突变面和最大湖泛面等具有特殊成因意义的界面，结合剖面结构和相序变化划分层序，其中以构造和沉积不整合界面的识别最为重要。

1.区域性构造运动形成的超覆不整合界面（Ⅰ级界面）构造不整合界面都为典型的Ⅰ类层序界面，成因与区域构造运动，特别是与板块构造运动有关，因此，Ⅰ级层序界面通常限定了整个原型盆地性质和沉积充填序列。

以发育于早古生代与晚古生代之间的构造不整合界面为例，如以鄂尔多斯克拉通盆地晚古生代沉积充填序列为例，发育于早古生代与晚古生代之间的加里东构造不整合界面在盆地范围内稳定发育，界面的下伏地层为早奥陶世马家沟组灰岩及其更古老的地层，沿界面常见残积的粘土层或铁矿层。

上覆地层自南向北由上石炭统本溪组逐渐抬升为太原组，局部出现山西组直接超覆在早古生代或元古代地层之上的现象，并由海相地层逐渐过渡为陆相地层，表明此界面为穿越盆地边界的区域构造不整合面，具大幅度穿时性，因而属于Ⅰ级层序界面。

表2-1 基准面旋回界面类型的划分和主要识别标志2.区域性构造升降运动形成的平行不整合界面（Ⅱ级界面）此类界面出现在原型盆地的各个沉积充填演化序列之间，与盆地构造演化各阶段相对应，成因与盆地构造演化各阶段的应力场转换有关，因此其分布范围遍及整个盆地和对应构造演化各阶段的平行不整合面，具较大幅度的穿时性。

仍以鄂尔多斯克拉通盆地晚古生代沉积充填序列为例，发育于太原组与山西组之间的Ⅱ级界面，其成因特征和区域分布因古地理位置不同而有所差异，如在盆地的北缘西部表现为海相地层抬升、风化剥蚀和陆相地层的沉积超覆作用，其间发育有风化残积层和铁铝质岩。

而在苏里格庙地区的大量钻井中，表现为山西组的陆相地层超覆在太原组的海相地层之上，呈岩性、岩相突变关系。

由于山西期陆相地层以河道砂体形式对下伏潮坪相地层有强烈的下切侵蚀作用，因此，在有河道大幅度下切作用的部位层序界面表现为海—陆相地层之间的突变关系，其间的大型冲刷间断面和部分地层的缺失，代表平行不整合界面（即Ⅱ级界面）的存在。

而在非河道沉积地区，山西组下部有时出现反映间歇海侵作用形成的海相夹层和偶见海相化石，并出现互成过渡关系的沉积演化序列，属于与平行不整合界面相对应的相关整合界面。

3.大型冲刷间断界面（Ⅲ级界面）大多数区域性海（或湖）退作用形成的界面属于Ⅲ级界面，成因与同一构造演化阶段中的次级构造活动强度周期性幕式变化有关，与之相关的界面主要表现为上、下地层呈大型冲刷接触的岩性、岩相突变关系，虽然在盆地范围内往往具有低幅穿时界面性质，但仍具有重要的等时对比意义。

界面上通常以含有滞留砾石或下伏地层的扁平砾石，或以大砂体直接覆于河道间泛滥平原或沼泽微相的泥岩和煤层之上为显著识别标志。

如在鄂尔多斯盆地上古生界山西组一段与二段之间，下石盒子组盒8下段与山西组一段之间，下石盒子组盒8上段与盒8下段之间的几个长期层序分界面都为此类界面，在合成地震记录与过井剖面的井—震桥式对比关系中识别标志非常清晰（图2-1）。

4.结构转变界面（Ⅳ级界面）这类界面多发育在剖面结构由粗→细→粗的正向粒序结构到逆向粒序结构的转换点位置，界面形式主要表现为间歇暴露面，较大规模的侵蚀冲刷面和与之相关的整合面，其成因主要与天文因素中10万年级的偏心率周期（表2-2）气候波动引起的基准面升降与物质供给变化有关，但往往亦受到局部构造活动的控制。

界面上常可以见到岩性或岩相突变的现象，尤其是以岩性突变的中-大型冲刷面为显著特征，大多数属于局部发育的沉积间断面或与之相关的整合面，虽然在坳陷的不同部位有时可具有低幅穿时的界面性质，但由于在坳陷范围内广泛发育，于盆地内基本等时，识别标志大多数非常清晰，因而具有极其重要的等时对比意义。

5.间歇暴露面与相关整合界面（Ⅴ级界面）此类界面发育在较短期的旋回层序中，主要表现为多个韵律的退积→进积式组合，或连续叠加的进积式和退积式组合中的相转换面，界面形式主要表现为局部发育的沉积不整合面和与之相关的整合面，其等时性仅限于坳陷的局部范围内，或于同一沉积体系中具有较好的等时对比意义。

成因主要与天文因素中数万年级的斜率周期（表2-2）气候波动引起的基准面升降和与之相关的A/S 值变化有关，有时亦受到局部构造活动的控图2-1合成地震记录与过井剖面的井—震桥式对比（实际资料来自鄂尔多斯盆地S6井上古生界）盒8下 山1 山2Tp8 Tp7 太原组 本溪 组盒7 盒6 盒5下 石 盒 子 组上 石 盒 子 组Tp9 Tc3地层盒8上表2-2 不同地质历史时期米兰柯维欺旋回周期表（Milankovitch periods in the Geological History）制。

在侵蚀、搬运和沉积作用活跃的地区，此类界面往往具有间歇暴露或冲刷作用形成的短暂间断面性质，界面之下与之上的地层大多数具有粒度由细到粗的岩性或岩相突变关系。

而在侵蚀、搬运和沉积作用相对静滞的沉积区，如泛滥平原、沼泽、滨海平原、分流间湾和滨浅海（或浅湖）等以沉积泥、粉砂岩为主的低能地区，界面主要表现为相关整合面，界面上、下的地层主要由泥、粉砂岩组成，识别标志不清楚，因此，有人称之为“隐形界面”，但沿这种“隐形界面”有时可找到反映有暴露过程的根土岩，为上述几种沉积环境中识别此类界面的重要标志之一。

6.弱冲刷面与相关整合界面（Ⅵ级界面）此类界面发育在超短期旋回层序中，主要表现为单一韵律的退积→进积，进积或退积式组合中的小型相转换面，界面形式主要表现为小型冲刷面、间歇暴露面和与之相关的整合面，以前者为主。

其等时性仅限于很小的区块范围内，成因也主要与天文因素中万年级的岁差周期（表2-2）气候波动引起的基准面升降及与之相关的A/S值变化有关。

界面的分布范围非常有限，在同一沉积体系中其等时性通常仅限于较小的区块范围内，界面两侧的岩性和岩相组合特征基本一致，其发育范围也往往限于同一沉积亚相和微相组合的范围内。

二、层序界面的测井识别标志与井-震对比关系在油气勘探和开发工程的沉积相和层序地层分析中，应用最多的资料为非取芯段的测井曲线，在各类电测曲线中，较为可靠的是自然伽玛曲线、感应电导、视电阻率和微电极等曲线，其次是自然电位曲线。

其中应用最广的自然伽玛和视电阻率测井曲线的响应值主要受沉积物泥质含量、分选性和粒度变化的影响，因此，由测井幅度值和曲线形态的变化，可提供沉积环境的水动力状况、物源供给条件、沉积作用方式（进积、加积、退积）、剖面结构和沉积相演化序列等诸多方面的信息。

经与钻井岩芯与测井曲线的对比关系统计，以测井曲线为主要识别标志而建立的各沉积体系岩-电转换关系和测井相解释模型，对砂、泥岩的分辨率和解释沉积微相的准确性至少要达80%以上才能完全达到生产和科研工作所要求的精度。