层序地层学的四大学派

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• 1.陆源碎屑物质均来源于盆地外部
• 2.盆地是被沉积期(退覆)和非沉积期(海进) 沉积物充填的。在任何一个沉积内,活跃的沉 积作用总是集中在沉积盆地的一个区域内,在 其它地区,沉积量很少或以无沉积作用或以侵 蚀作用为主。因此,沉积段将被无沉积的间断 分隔。
• 3.每个沉积事件以间断面与其它事件分开。每 个简单的沉积事件由进积、加积和海泛沉积组 成的,并在沉积相序中呈有规律性的排列。多 个沉积事件就构成了沉积幕。
③层序边界常以重要的区域侵蚀和上超为标志,它明显控制了 沉积相带的分布。体系域在层序内周期性出现并且与层序边 界有关。
④沉积层序1型层序边界上下存在明显的沉积间断和相带向盆 地方向的迁移,这个沉积间断常位于海退沉积单元的中上部。 若以成因地层层序的边界海泛面来划分地层,那么在成因地 层层序中就可能包括不整合面
F.Embry对斯沃德 鲁普盆地三叠 系地层进行了 研究,共划分 出了9个T-R旋 回。
三叠系T-R旋回的成因
• 斯沃德鲁普盆地三叠系T-R旋回的成因有 两种解释:
• 1.这些旋回是在海平面固定不变,在区域 性沉降的背景上沉积速率不断变化的产 物。旋回的海进部分是在沉积物供给速 率较低,沉降速率超过沉积速率的情况 下发展起来的。随后的海退部分则是由 于沉积速率增加,以致于超过沉降速率 时形成的。这种解释的缺点在于它无法 解释在海退阶段盆地边缘区的出露及侵 蚀现象。
2.层序的成因
Vail等认为,全球海平面升降变化旋回是 形成沉积层序的根本因素,全球海平面 变化、构造沉降、沉积物供给合气候共 同控制了沉积层序的地层构型。
成因地层层序是沉积幕的产物,它强调两 个因素,一是盆地边缘的建造与盆地的 充填过程,另一个因素是盆地边缘的区 域性水进过程。区域性水进过程达到最 大范围时,所形成的最大洪泛面就构成 了成因地层层序的边界。
沉积幕与 成因地层层序
• Galloway(1989)在沉 积幕概念的基础上提出 了成因地层层序样式。 他认为成因地层层序是 沉积幕的沉积产物。成 因地层层序由三个重要 部分组成:远超前积部 分、上超海进部分和反 映最大洪泛作用的顶底 界面。
远超前积部分由3个次级单元组成:
1.反映海岸平原加积作用的砂质河流、三角洲 平原和海湾-泻湖相
④海侵形成稳定的标志层,在盆地分析中,海侵和高水 位沉积相展布宽,易于对比。
总之,成因地层层序模型强调的是确定基本地层组合中 相的相关性,认为沉积物供给和沉降速率的变化与海 平面波动对层序的形成同等重要
Vail等人认为,以不整合面或与之对应的整合面作为沉积层序 的边界要比以海泛面作为成因地层层序的边界更加合理。
1.基准面(base level)
定义:
不同学者依据基准面的作用范围及性质,对基准面定义 是不同的。
最早:沉积基准面—海平面(sea level),或相当于海平面 的一个向陆延伸的水平面
Sloss(1962):基准面是一个侵蚀与沉积作用达到平衡的面, 在该面之上,沉积物不能停留,界面之下,可能发生 沉积和埋藏作用。
成因层序地层的理论基础
• 基本概念
• 沉积事件与沉积幕
• 沉积事件(depositional event):指在一个相对短的 时间内发生的由初始前积、过渡加积到最终海进(退 积)过程的产物。
• 每个沉积事件由一个相序列记录并加以确定。每个相 序列的所有沉积相在成因上均与同一个沉积物源有关。 (相当于Galloway定义的准层序)
• 5)基准面变化 • 上升和下降
基准面下降辨识标准——相域向海迁移
• 2.基准面旋回(base level cycle) • 将基准面的一个上升与下降旋回称为一个沉积基
准面旋回。 • 特点:
– 基准面升降旋回,包括上升和下降两部分,记
录了可容空间由最小向最大方向或由最大向最
小方向单向变化的过程
四、Cross高分辨率层序地层学
• 一)高分辨率层序地层学的 理论体系
• 二)基准面旋回的识别与对 比技术
一)高分辨率层序地层学的理论体系
• 高分辨率层序地层学的理论核心:在沉 积基准面旋回变化过程中,由于可容空 间与沉积物补给通量比值(A/S)的变化, 相同体系域或相域中发生沉积物体积分 配作用,导致沉积物保存程度、地层堆 积样式、相序、相类型及岩石结构发生 变化。这些变化是基准面旋回中所处位 置和可容空间的函数。
Galloway认为,成因地层层序可以使人们更加全面地了 解沉积盆地的沉积历史、构造发育史和海平面演化史。 因为:
①最大海泛面以广泛分布的海相层或海底侵蚀层为特征, 易于识别和追踪对比
②最大海泛面能够有效地将海相和非海相沉积体系区分 开来
③可依据古生物学原理和方法确定最大海泛后富含化石 的密集段的地层时代,可为区域层序地层对比建立年 代地层格架
• 每一个高级次的基准面旋回由若干个具 有相同地质背景和沉积特征的低级次基 准面旋回相互叠加而成。
• 3.可容空间(A)与沉积物通量(S)--基本参数
• 可容空间的控制因素:
构造运动、机械和热负载的岩石圈响应、沉积压 实作用、海(湖)平面变化等。
地表相对于基准面向下运动,可容空间增大;向 上运动,可容空间减小。
①层序边界是在盆地范围内将新老地层分开的唯一界面,具有 年代地层学意义。
②层序边界不受沉积物供给的控制。当海平面相对快速下降并 伴随沉积物大量供给时,便形成了以削截为标志的层序边界; 当海平面相对迅速下降而沉积物供给缓慢时将会形成以广泛 出露地表为标志的层序边界。而海侵和海退受沉积物供给的 明显控制,即使在一个给定的沉积盆地内,在不同部位也不 可能同时发生海进和海退。所以,沉积物供给的区域性差异 造成海岸线迁移规律的差异,从而造成成因地层层序的区域 穿时现象。
2.上斜坡和陆棚边缘沉积经重力作用在斜 坡脚重新沉积的裙状体
成因地层层序的界面:最大海泛面 陆上沉积间断侵蚀面分隔一个成因层序中
的远超前积和上超海进部分。
最大海泛面
沉积间断剥蚀面
最大海泛面
沉积层序(Exxon)与成因地层层序对比
1.层序界面不同
沉积层序是以不整合面或与之对应的整合面为界的 一套具成因联系的、连续的沉积单元;成因地层层 序是以最大海泛面为边界的沉积幕的沉积产物。
平衡面--这个面上既没有侵蚀作用也没有沉积作用发生;
过路不留面--上游搬运来的沉积物在此路过,但无沉积;
递降表面、基准面—这个表面的高程是逐步降低的
• Cross等发展了基准面的概念,并赋予其时间单 元意义。
• 沉积基准面是一个相对于地表波状起伏的、连 续的略向盆地方向下倾的潜在势能面,其位置、 运动方向及升降幅度不断随时间变化。它在海 (湖)盆范围内基本上是平行于水平面的风暴 浪基面,而朝陆方向则是一种波状起伏的曲面。
三. 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:从一个海水加深事件到另一个 同等规模的加深事件开始之间的一段时 间内沉积下来的岩层。
特征
• 1.由两部分组成: • 海进单元:薄,常为钙质砂岩、砂质灰
岩。向盆地方向,海进单元逐渐变薄并 最终消失。 • 海退单元:厚,进积层系,层序底部为 页岩和砂岩组成,上部为砂岩。 • 2.层序界面:海底不整合或沉积间断面
• 在该沉积环境中沉积而成的沉积物主要为富含较深 水化石或富含自生矿物海绿石、菱铁矿和磷酸盐矿 物的半远洋和远洋泥岩。该沉积物分布广,沉积厚 度薄,常被人们称之为凝缩层。在凝缩层中心部位, 存在着最大海泛时期形成的最大海泛面。最大海泛 面沉积不仅响应于地震反射剖面上最远的演岸上超 点,而且常被老干个前积斜层下超,所以下超面常 是凝缩层存在的一个良好标志。在测井曲线上,凝 缩层和最大海泛面常对应于:①富含铀、磷、海绿 石的高自然伽马泥页岩;②低自然电位、高电阻、 高密度的薄层钙质泥页岩或泥灰岩;③低电阻和低 自然电位的纯海相泥岩;④沉积物粒度向上变细再 变粗的测井响应转折处,反映海平面相对上升到最 大水进期而后又转为相对海平面的下降期。
• 沉积基准面的特点:
1)基准面并不是一个水平面
• 2)基准面可位于地面之上,也位于地面 之下,一般位于海(湖)平面
基准面与海平面及地面的关系
• 3)基准面的不同位置的沉积物通量存在 差异
基准面不同部位沉积物通量
4)基准面不同部位的地质作用存在差异剥蚀、过路、沉积、欠补偿
基准面不同部位的地质作用
成因地层层序边界的形成与特征
• 识别成因地层层序的边界,即识别最大海 泛面及与其相对应的地层界面是确定成因 地层层序的关键。
• 识别标志:
• 最大海泛面形成于陆棚的最大海进期。此 时,沉积中心不断向陆地方向迁移,盆地 沉积范围不断扩大,沉积物的供给受到一 定抑制,结果在陆棚中部、外部和向海盆 中心方向的斜坡、盆地平原等沉积地区表 现出极为缓慢的沉积特征。
2.海滨带的前积沉积物,向陆方向它位于先期 沉积层序的海泛沉积台地之上,而向海方向 则位于同期远超(退覆)的大陆坡相之上
3.混合加积的下斜坡和进积的上斜坡相。(斜 坡下部和盆地平原的加积--低位扇和盆地扇, 斜坡上部的进积--低位进积体)
上超海进部分:
1.滨线后退期间和之后立即沉积并经过改 造的海滨相和陆棚相
3.沉积层序和成因地层层序对陆架边缘侵蚀和 退积的时期、过程和作用强调的重点不同。
• Vail的层序地层模型中海平面下降到陆棚坡折 以下时会产生深切谷,海平面稳定下降并保 持稳定时会导致峡谷充填。
• 在成因地层模型中,陆架边缘、斜坡侵蚀和 退积过程是由陆架边缘、上部斜坡的不稳定 性和沉积物补给速率、暂时的古地理变化、 海岸和陆架形态等因素控制的。在一个沉积 幕的不同时代,不仅存在扇体沉积而且也可 以发生海底峡谷的冲蚀和充填
四大学派层序地层学 的理论基础
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二.Galloway成因 层序地层学
对于沉积盆地分析中成因地层的划分与对 比,Frazier(1974)提出了沉积幕 (depositional episode)的概念,并以美 国墨西哥湾岸盆地西北部第四系为例进 行了精辟的阐述。Galloway(1989(继 承了并进一步发展了沉积幕的概念,提 出了与Exxon石油公司不同的成因地层划 分对比方法和标准。
三叠系T-R旋回的成因
2.T-R旋回是在海平面停滞不变及相对固定的 沉积物供给情况下,构造隆起及构造沉降交 替作用形成的。在沉降速率较高时发生海进, 而在沉降速率较低或盆地边缘隆起时发生海 退。这一假设可以解释观察到的地层旋回现 象,但仍有如下两个原因使这种解释并不尽 如人意:(1)斯沃德鲁普盆地所观察到的海 进事件在其它构造条件不同的盆地中亦有发 生。(2)斯沃德鲁普盆地进行顶层剥离分析 表明,在三叠纪该盆地正处在热沉降作用阶 段。
沉积物通量:
指某一时间内,接受沉积物的总量。其受可容空间 的量控制。
A/S值则控制了某一时间内、某一地理位置的可容空间 内沉积物堆积速率、保存程度、内部结构(堆积样 式)等。
A/S值与沉积物堆积样式的关系
A/S>1,发生海侵作用,沉积物退积 A/S=1,稳定,沉积物加积
A/S<1,发生海退作用,沉积物进积
沉积幕:指由多个沉积事件构成的大型成因地层单元。 每个沉积幕由一个沉积复合体记录并确定的。沉积 复合体由若干个相序列(准层序)组成,它是在构 造、气候相对稳定、由盆地边缘点物源所形成的若 干个准层序的复合体。沉积幕记录了两次最大洪泛 事件之间的一个完整的相对海平面升降周期。
• Frazier(1974)对墨西哥湾岸盆地第四系沉 积体系的地层研究基础上,认为成因层序地层 研究的基础是:
– 在整个盆地或大范围的区域内同时发生 – 层次性:依据基准面旋回持续时间的长短,可
以将其划分出短期、中期、长期基准面旋回。 每一个高级次的基准面旋回由若干个具有相同 地质背景和沉积特征的低级次基准面旋回相互 叠加而成。 – 不同区域可以进行不同的层次划分、对比
• 依据基准面旋回持续时间的长短,可以 将其划分出短期、中期、长期基准面旋 回。
• A/S值与沉积作用
A<0,A/S<0 A=0,A/S=0 A>0,A/S>0 S=0,A/S-∞
4。有效可容空间与沉积物的体积分配
• 有效可容空间:指能被沉积物优先充填的 基准面相对于沉积表面位置的所有空间 基准面的升降,控制了有效可容空间的 变化,同时控制了沉积物的堆积性质、总 量。
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