第一讲 绪论+基本原理

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1、层 序 地 层 学 Sequence Stratigraphy,朱筱敏.层序地层学.石油大学出版社，2003 纪友亮等. 层序地层学原理及层序成因机制模式. 北京：地质出版社，1998 姜在兴等. 层序地层学原理及应用. 北京：石油工业出版社，1996 徐怀大等译. 层序地层学原理. 北京：石油工业出版社，1993 邓宏文等. 高分辨率层序地层学原理及应用. 北京：地质出版社,参考文献,第一章 绪论 第二章 层序地层学基本原理 第三章 准层序和准层序组 第四章 海相碎屑岩层序地层学 第五章 海相碳酸盐岩层序地层学 第六章 陆相湖盆层序地层学 第七章 高分辨率层序地层学 第八章 成因地层层序分析

2、 第九章 层序地层学研究方法,主要内容,第一章 绪 论,一、层序地层学发展简史 二、层序地层学取得的进展,一、层序地层学发展简史,（一）概念萌芽阶段（1949-1976年） （二）地震地层学形成和发展阶段（1977-1987年） （三）层序地层学综合发展阶段（1988年至今）,（一）概念萌芽阶段（1949-1976年）,1949年，L.Sloss 地层层序的概念 “层序是以主要区域不整合为边界的地层集合体。” 北美克拉通在寒武系至侏罗系中划分出了4个地层层序，开始了以层序作为地层单元来研究地层特征的新阶段。,1963年，L.Sloss等人又将北美克拉通前寒武纪最晚期至全新世地层划分成以区域不整

3、合为边界的6套层序。,Sloss识别出的北美显生宙克拉通层序,为当今层序地层学的发展提供了概念基础,1975年，国际地层分类委员会把“层序”从岩石地层系统中分了出来，并命名为构造层（Synthem)。,岩层中产生地震反射的物性界面主要是具有速度-密度差异的层面和不整合面，所以可将此类界面作为划分年代地层单位的主要依据。,（二）地震地层学形成发展阶段（1977-1987年）,1977年，P.vail等人提出了一门新的学科地震地层学。 地震地层学是一种利用地震资料进行地质综合解释的学科。它利用了地震反射层平行于地层反射界面，并具有年代地层意义的概念，能广泛用于地层的划分与对比，能克服常规研究方法中

4、岩相界面明显穿时的问题。,地震地层学形成发展阶段,地震地层学的核心：海平面升降旋回变化的周期性。 地震地层学的基础：以不整合为边界的沉积层序的识别。为地层对比和沉积相分析提供一个理想的年代地层格架。,沉积层序由相对整一、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单元。（Mitchum,1977）,侏罗系-第三系全球海平面 相对变化周期,Vail（1977）对Sloss（1949） 提出的层序作了两个方面的重要修改： 一.层序的时间更短 二.全球海平面升降是层序形成 演化的主要驱动机制。并发表了全球海平面旋回变化图表。 核心：全球海平面变化具有相对一致性，海

5、平面变化控制了层序发育的观点。,地震地层学研究内容,1.地震层序的划分 2.海平面周期性变化 3.海平面相对变化曲线的编制,地震地层学研究内容,1.地震层序的划分 地震反射终止型式：削蚀、顶超、上超、下超,Sequence boundary,Sequence boundary,地震地层学研究内容,2.海平面周期性变化 上超法：利用上超点恢复海平面变化 地震剖面配合钻井剖面 3.海平面相对变化曲线的编制 Vail等人，1977年编制 1987年修订，并发表在Nature,全球海平面相对变化曲线可作为参考系，将未知盆地的海平面变化曲线然后与之对比，可推测年代。,地震地层学主要利用地震资料，对地层结

6、构、沉积相类型和分布进行盆地综合分析，但很少利用露头、钻井和测井资料进行层序地层综合分析，因此，不能在油气藏范围内为沉积地层分析提供必要的精度。,提出系统的概念 不整合面、海平面变化 层序地层学的研究方法 强调地震剖面、测井、钻井、地面露头的综合研究是识别海平面变化的重要手段。 发表论文、专著、教材,（三）层序地层学综合发展阶段（1988年至今）,1988年，Wilgus海平面变化综合分析 1989年，Sangree，Vail等 应用层序地层学 这两本专著，以全球海平面变化为主导因素，系统、全面地阐明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。 1991年，Vail等 构造运

7、动、全球海平面升降及沉积作用的地层标志综述 提出了一整套将层序地层分析、沉降史分析和构造地层分析相互结合、互为补充的综合地层分析方法。 1991年，D.I.Macdonald 活动边缘的沉积作用、构造运动和全球海平面变化 ,进入90年代以来，层序地层学进入了理论研究和生产应用全面发展的时期。 理论上：出现了多种学派：T.A.Cross高分辨率层序地层学学派、W.E.Galloway成因地层学派等。 实践上：层序地层学开始深入到油气勘探开发的各个阶段。,在我国层序地层学的研究历史,上世纪八十年代末九十年代初，开始层序地层学研究 1990年，钱凯翻译的层序地层学应用公开出版 1991年，魏家庸等翻

8、译的海平面变化综合分析 1992年，王鸿祯院士 “八五”期间国家攀登项目“中国古大陆及其边缘层序地层和海平面变化的研究” 1994年，开始应用于陆相断陷湖盆 1995、1996年，应用于各种类型盆地 “973”项目“中国叠合盆地层序地层学” 如今，在石油勘探开发的各个阶段都进行层序地层学的研究,1.基本理论研究方面： 经典露头层序地层分析 碳酸盐岩层序地层、混积的层序地层研究 高频旋回的地面及地下分析 对海平面变化的认识和精确计算 沉积层序的计算机模拟 研究领域扩展到各种类型的盆地和环境中：被动大陆边缘盆地，活动大陆边缘盆地；伸展型盆地，挠曲型盆地；海相沉积盆地，陆相湖泊盆地和河流相地层。,二

9、、层序地层学取得的进展,2.一些新的研究方法被引入到层序地层学研究中。 高分辨率事件地层学 综合地层学 古生态学 埋藏学,3.促进了相应学科的发展，形成一些新的学科分支。 沉积相：James、Walker沉积相模式（第三版，1992） Posamentier等层序地层学与相分析（1993） 新的学科分支：成岩层序地层学、胶结物层序地层学等,4.提出了强制性海退的概念。,5.在碳酸盐岩层序地层模式、泥岩层序地层学和深水区层序地层学及陆相层序地层学研究等方面取得了长足进展。,6.总结了层序地层格架中源岩质量和有机碳总量的分布模式。 海相源岩常规钻井、测井剖面揭示，有机碳总量垂向分布模式可以用层序地

10、层学概念来解释。在海相层序剖面中有机碳总量的最大值可能与最大海平面相对应。,不同学者对层序地层学的评价,Vail（1991）：“层序地层学概念在沉积岩分析中的应用有可能提供一个完整统一的地层学概念，就像板块构造曾经提供了一个完整统一的构造概念一样。层序地层学改变了分析世界地层记录的基本原则，因此，它可能是地质学中的一次革命，它开创了了解地球历史的一个新阶段。”,L.F.Brown（1990）：“地层学目前正在进行一场革命。一个世界范围的旋回式层序和沉积体系域地层概念的评价正在大学和 跨国石油公司中进行。”,J.B.Sangree（1990）：“层序地层学主要用于识别和详细研究地层圈闭的含油气远

11、景。在应用层序地层学之后，一些颇具特色的勘探前景已经出现。”,第二章 层序地层学基本原理,一、理论基础和概念体系 二、全球海平面变化周期,一、理论基础和概念体系,（一）层序地层学定义和理论基础 （二）层序地层学基本概念,1.层序地层学定义 层序地层学（Sequence Stratigraphy）根据地震、钻井、测井和露头资料，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综合解释的地层学分支学科。,（一）层序地层学定义和理论基础,层序地层学是划分、对比和分析沉积岩的一种新方法。 层序地层学分析提供了被称为层序和体系域成因地层单元的年代地层格架。,层序地层学的地层单位是由物理界面所限定的等

12、时岩石组合，从而提高了岩相古地理再造、盆地地质历史分析和资源评价的科学性和准确性。,2.层序地层学理论基础 （1）海平面升降变化具有全球周期性 海平面相对变化是形成以不整合面以及与之相对应的整合面为界的、成因相关的沉积层序的根本原因。,Haq和Vail（1977，1987）建立了显生宙全球海平面、级变化旋回和中新生代海平面变化年表。 Vail等认为：由于海平面变化的全球性，层序地层学可以成为建立全球性地层对比的手段，重建全球地层对比系统。,（2）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（subsidence）：提供沉积物沉积的可容空间 全球海平面升降（global sea leve

13、l changes）：地层和岩 相的分布模式 沉积物供给速率（sedimentary supply）：沉积物的充填和古水深 气候变化（climatic changes）：沉积物类型以及沉积数量 构造沉降速率和海平面升降变化综合控制了沉积物可容空间的变化。 构造沉降速率、海平面升降速率和沉积物供给速率3个参数控制了沉积盆地的几何形态。,（二）层序地层学基本概念,1.整合面和不整合面 2.层序及层序类型 3.海泛面 4.可容空间 5.准层序和准层序组 6.盆地边缘类型 7.体系域 8.凝缩层,1.整合面和不整合面 整合面一个将新老地层分开的界面，沿此界面没有陆上和海底侵蚀作用的证据，也不指示存在重

14、大沉积间断。 整合面可包括沉积作用缓慢、在很长地质时间内仅沉积很薄沉积物的界面。,不整合面一个将新老地层分开的界面，沿着这个界面有证据表明存在指示重大沉积间断的陆上侵蚀削截（或与之相对应的海底侵蚀）或陆上暴露现象。 Mitchum(1977) 广义的不整合面 “一个把较新地层与较老地层分开的侵蚀面或无沉积作用面，并且代表一个重要沉积间断。”,Sequence boundary,Sequence boundary,不整合面在地震反射剖面中常响应于削蚀、顶超、上超和下超等反射终止关系。,2.层序及层序类型 层序（Sequence） 层序顶底以不整合面或与之相对应的整合面为界的一套相对整一的、成因上

15、存在联系的地层单元。 层序是层序地层学研究的基本单元。一个沉积层序可以包含若干个不同类型的沉积体系域以及准层序组和准层序。,层序级别：一级层序；二级层序；三级层序 三级层序是层序地层学主要研究对象。 划分标准：有两种 按层序边界不整合面在盆地分布的范围； 按层序持续时间的长短。,层序类型 型层序：底部：型层序界面 顶部：型或型层序界面 型层序：底部：型层序界面 顶部：型或型层序界面,沉积滨线坡折带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。 在硅质碎屑沉积盆地中，沉积滨线坡折带的位置大致与三角洲河口沙坝向海一端或与海滩上临

16、滨位置一致，通常位于岸线向海1001000m处，水深在815m之间，相当于正常浪基面位置。,层序界面类型,不同类型的层序及其界面的形成与全球海平面下降速度、沉积滨线坡折带处沉降速度的大小密切相关。 型层序界面：区域性的不整合面，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。 特征： 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 与上覆地层的上超伴生的陆上暴露及同时发生的陆上侵蚀作用,型层序界面：是由于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形成的，在这个位置上未发生海平面的相对下降。 特征： 具有自沉积滨线坡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 没有伴随着河流回春作用造成的陆上侵蚀，也没有沉积相明显向盆地方向的迁移。,不同类型层序的体系域构成,3.海泛面（Marine flooding surface） 海泛面一个新老地层的分界面，穿过这个界面会有证据表明水深的突