层序地层学

《层序地层学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《层序地层学（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、地区（盆地）断代地层序列和 沉积（构造）古地理盆地构造演化生物群特征 一、区域地质背景（包括大地构造位置、区域地层 发育、区域岩浆活动、重要矿产或生物群等） 二、,第九章 层序地层学,第一节 层序地层学的发展简史 第二节 层序地层学的理论基础和基本概念 第三节 层序地层的单位分级 第四节 露头层序地层学研究方法 第五节 层序地层学的研究意义,层序地层学(与地震地层学),层序地层学是根据露头、钻井、测井和地震资料，结合有关沉积环境和岩相古地理分析，对地层层序格 架进行地质成因解释的一门新兴的地层学分支学科， 是划分、对比沉积岩的一种新方法。 当与生物地层、构造分析相结合时，能提供以不 整合面或与

2、之相对应的整合界面为界的更精确的地层 对比。 地震地层学是利用地震方法获取的资料解决沉积 盆地地层研究的学科，是地质、物理、数学和计算机 技术相结合的产物 地震地层学是沉积盆地层序地层学研究的基础； 也是层序地层学发展的中间阶段。,第一节 层序地层学的发展简史 一、萌芽阶段（1977年以前） 1.1949年Sloss等在一次学术会议上提出了地层 层序的概念，即层序是以主要区域不整合为边界的地层集合体。并利用北美克拉通地质资料，把寒武系至侏罗系的地层单元划分为4个层序。 1963年，Sloss等人又将北美克拉通前寒武纪晚 期至全新世地层划分出6个层序，并用印地安部落名 称命名，强调层序研究起始于

3、北美。 Sloss认为，层序是比群和超群更高一级的岩石 地层单元，它不一定适用于克拉通以外的地区的岩石 地层学和年代地层学研究。 至此开始了以层序为单元研究地层的阶段。,二、地震地层学阶段（19771987） 1970年代初，高分辨率数字地震勘探技术的应 用和发展, 使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象，扩大了对底下复杂地质现象的透视视野。 1. Vail等（1977）在AAPG(美国石油地质文集) 第26集发表地震地层学在油气勘探中的应用, 提 出了地震地层学的概念。 2.Mitchum（1977）又将层序的定义修订为：是 由一套相对整一、

4、连续的，在成因上有联系的地层组成的，顶、底以不整合面或与之相对应的整合面为界的地层体。,T4,T3,T1,T2,3. Vail等（1977）还对Sloss的层序概念进行两项 重要修订 （1）认为层序的时间要短得多，Sloss提出的层序 相当于Vail等提出的超层序 （2）全球海平面升降是层序形成演化的主要机制。 4. Vail等（1977）在大量露头、测井、海洋地质 和地震资料的综合研究基础上，利用磁性地层、年代 地层及生物地层中所反映的海平面变化及绝对年龄等 大量资料，编制了中生代以来的海平面变化曲线图， 厘定了不整合面、海平面变化的概念，强调地震剖面、 测井和地面露头的综合研究是识别海平面

5、变化的重要 手段。,侏罗纪 第三纪全球海平面变化周期,三、层序地层学阶段 尽管地震地层学提出了层序的形成问题，但并未明确层序内部地层的彼此关系和空间展布特征。 1. 1988年Wilgus主编海平面变化综合分析（中译本层序地层学原理，1993）; 1989年Sangree和Vail主编出版了应用层序地 层学 上述两部著作中以全球海平面变化为主导因素， 系统、全面地阐述了层序地层学的基本理论，关键性 术语的定义、解释程序和工作步骤。 两部著作的问世标志着层序地层学进入了一个 新的阶段层序地层学综合发展阶段。,2. 1991年Vail等发表了构造运动、全球海平面变化及沉积作用的地层标志综述一文，再

6、次强调全球海平面变化、构造沉降、沉积物供应和气候四个因素控制层序的形成，其中全球性海平面变化是最主要的控制因素。 3. 20世纪90年代后，层序地层学进入了理论研究和生产应用发展的时期。并将其应用到不同的环境。 在研究理论上出现了许多学派，如： 活动大陆边缘层序地层学; 陆相层序地层学; 前中生代层序地层学; 高分辨率层序地层学; 成因地层学等。,20世纪80年代后期至今，层序地层学在石油地质勘探中取得重要成果。使其成为国际上地层学研究的热点之一。特别是在我国，大多数学者对层序地层学研究极为重视（但目前来看，已有所降温）。,第二节 层序地层学的理论基础和基本概念,一、层序地层学定义 1. 层序

7、地层学：是研究以不整合面或与之相对应的整合面为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之学科（Van Wagoner, 1988, 1989）。 2. 层序地层学：研究层序形成和地层分布模式的一门科学。就是根据地震、钻井、测井和 露头资料以及有关沉积环境和岩相对地层形成作出解释。 层序地层学属成因地层学范畴，是一种划分、对比、分析沉积地层的新方法。,二、层序地层学理论基础 1. 海平面升降变化具有周期性 （1）海平面变化具有周期性. （2）海平面变化是形成以不整合面以及与之相对应 的整合面为界的、成因上相关的沉积层序的根本原因. （3）由于海平面变化的全球性，层序地层

8、可以建立 全球性地层对比的手段，重建全球地层对比系统. 2.四个基本变量控制地层单元的几何形态和岩性 （1）构造沉降：提供可供沉积物沉积的可容空间. （2）全球海平面变化：控制地层和岩相的分布模式 （3）沉积物供给速率：控制了沉积物充填过程和盆地古水深变化 （4）古气候：控制沉积物类型及沉积物的沉积数量,构造沉降：提供可供沉积物沉积的可容空间,三、层序地层学基本概念 1. 层序：是层序地层学研究中的基本单位，它是 一套相对整合的、成因上有联系的、其顶和底面以不 整合面或者与这些不整面可以对比的整合面为界的地 层序列。 2. 不整合和整合： 不整合是一个分开较新与较老地层的面，沿着这 个面有证据

9、表明存在指示重大沉积间断的陆上削截 （以及在某些地区内具有可以与之对比的海底侵蚀） 或者陆上暴露现象。 整合亦是一个将较新地层与较老地层分开的界面， 沿此面没有侵蚀作用（无论是陆上侵蚀还是海下侵蚀） 的证据，并且沿此面不指示有重大沉积间断。,3.层序界面类型及层序类型 在地层记录中可识别出两种类型的不整合(即层序 边界): (1) 类不整合, 即类层序边界(sb1) 和型层序 类不整合(类层序边界) 是指相对海平面低于 陆架边缘时形成的不连续面. 特征为陆架上出现陆上不整合面,在陆坡外侧出现 海底剥蚀面. 具体解释为全球海平面下降速度超过在沉积滨线坡 折带处盆地沉降速度、在该处产生海平面相对下

10、降时形 成的。此时海水逐渐退出陆棚，使陆棚遭受侵蚀，陆棚 前沿的陆棚坡折带出现侵蚀峡谷，沉积物可能沿陆棚 进入盆地。 以类层序边界为底界面，顶界面为类层序 边界或类型层序边界的层序称型层序,具有缓坡边缘的盆地内沉积的型层序内的地层分布模式 （据Van Wagoner JC等，1988）,具有陆架坡折的盆地内沉积的型层序的地层分布模式 （据Van Wagoner JC等，1988）,(2)类不整合,即类层序边界(sb1)和型层序 类不整合是指相对海平面高于陆架边缘时形成的不连续面. 其特征是在陆架上出露不整合,而在陆坡外侧过渡为整合. 类层序边界是全球海平面下降速度小于沉积滨线坡折带处盆地沉降速

11、度时形成的。 以类型层序边界为底界面，顶界面为类层 序边界或类型层序边界的层序称型层序。,类层序边界及类层序,4.陆棚边缘与沉积滨线坡折 陆棚边缘：是陆棚前沿的坡度转折点。该点靠陆一侧陆棚表面的坡度十分平缓，一般小于1/1000，而靠海一侧很陡，一般大于1/40（Heezen等，1959）。陆坡地段为大陆斜坡或称陡坡。,沉积滨线坡折：位于海岸或滨海平原与盆地斜坡过渡的地方.在这一地点朝陆方向，其沉积表面处在或者接近基准面；而朝海洋方向，其沉积表面低于基准面. 这个地点大致与三角洲中的河口坝的朝海端或者与海滩中的上临滨相吻合。,5.体系域 体系域：是层序内部次一级的地层单元，是一系列有内在联系的

12、沉积体系的组合。沉积体系是一系列在沉积环境和沉积作用上有成因联系的沉积相的三维组合。 一个层序一般由三个体系域组成，其中: 型层序由低水位体系域; 海进体系域; 高水位体系域； 型层序由陆架边缘体系域; 海进体系域; 高水位体系域。,型层序,型层序,（1）低水位体系域 低水位体系域（LST）是位于类层序边界之上 的最低体系域。 如果低水位体系域沉积在具有陆棚坡折带的 盆地中，它通常可以分为三个独立的单元，盆底 扇、陆坡扇和低水位楔。 如果低水位体系域在具有缓坡边缘的盆地中沉 积时，则仅由相对薄的低水位楔组成.,（2）陆架边缘体系域（SMST） 陆架边缘体系域：是位于类层序边界之上最底的体系域。

13、它以一个或多个微弱前积至加积的准层序组为特征。 其顶面是海进面，也是海进体系域的底面，而其底界面为类层序边界,（3）海进体系域（TST） 是类和类层序内部中间的体系域。它以一个 或多个退积式准层序组为特征。 其底面是位于低水位体系域或陆架边缘体系域顶 面处的海进面。海进体系域的顶界面以从退积式准层 序组变为加积式准层序组为特征，并且是最大海泛面。 （4）高水位体系域（HST） 是类和类层序中的上部体系域。以一个或多 个加积式准层序组、继之以一个或多个前积准层序组 为特征。,6.准层序和准层序组 (1) 准层序：是指顶、底界海泛面或与之可以 对比的边界为界的、成因上有联系的、相对整合的一 套岩层

14、或岩层组构成的沉积序列。 其形成与海平面的波动有关。在硅质碎屑岩中， 准层序是进积性的；在碳酸盐岩中，准层序通常是 加积性的，两者均反映为向上变浅的沉积序列。 (2) 准层序组：为一组相对连续且有成因联系的 准层序组成。 一个准层序组内的准层序之间的叠置方式可分为 三种: 前积式 退积式 加积式,A.进积式准层序组；B.退积式准层序组，C.加积式准层序组,7.可容空间 可供潜在沉积物堆积的空间称为沉积可容空间。 是在海底与基准面（海平面或陆相环境中的平衡剖面）之间的空间; 是海平面升降和构造沉降作用的函数。,8.海泛面、海侵面和最大海泛面 海泛面：是一个把较新地层与较老地层分开 的面，是在海水

15、深度突然加大情况下形成的。 海侵面：又称初次海泛面，是低水位体系域 结束，开始海侵时出现的一个跨越陆棚的重要海 泛面，是海进体系域与下伏低水位体系域的界面。 最大海泛面：又称下超面，为海侵达到最大 时的海泛面，它构成海进体系域与其上覆高水位 体系域的分界。 9.密集段（或称凝缩段）（CS） 是一个相带，由在极缓慢速度下沉积的半远洋 或远洋沉积物的薄层海相层组成。,第三节 层序地层的单位分级,一、Vail等1991年的划分,二、王鸿祯等1996年的划分方案,第四节 露头层序地层学研究方法,1.剖面选择：露头好、连续，多个剖面 2.详细的相标志的观察，如沉积构造、生物礁、 原地保存的生物化石、事件

16、沉积层、事件界面、特 别是侵蚀面的观察等。 3.海泛面的识别 4.准层序的建立 5.准层序组及其类型 6.古生物化石的系统采集 7.最大海泛面（TST/LST）和最大海侵面（HST/TST）的识别,8.层序界面及其类型的确定（图） 9.建立层序 10.据多个剖面的分析结果，建立层序地层格架 11.进行盆地分析，并与相关地区进行层序地层对比,第五节 层序地层学的研究意义,1.注重了层序的成因：层序地层学通过对控制层序形成的四个主要因素（全球性海平面变化、构造沉降、沉积物供应和气候）综合分析，得出相对海平面（或基准面）变化控制层序的形成和发展。将层序内部和层序之间的成因联系确定下来，把地层学从描述性提高到有完整体系的理性阶段。 2.建立了地层的分布模式：层序地层学是研究地层分布模式的一门科学，每个层序均可划分出三个体系域，这些体系域与相对海平面在一次升降旋回中不同的阶段相对应，体系域的空间展布有其规律性。,3.优化其它地层单位界限：层序地层强调了成因联系，其界限是一自然界限