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1、关于层序地层学的标准化,O. Catuneanu, V. Abreu, J.P. Bhattacharya, et al.,Earth-Science Reviews 92 (2009) 133,Towards the standardization of sequence stratigraphy,1,摘 要,层序地层学仍属于地层规范或操作指南，由于层序地层学缺乏标准规范，使得存在多种方法（或模式）、令人困惑甚至矛盾的术语。 体系域和层序地层界面的可作图性，主要取决于沉积背景和可供分析的资料是否可靠。由于在层序地层单元和层序界面精确表达中，存在很大的可变性，因此要求所采用的方法足够灵活，从而
2、可以适应所有可能的表现形式。 “独立模式”成因地层单元和边界面框架的建立，确保了层序地层学方法的成功。此外，对那些作为层序边界重要层序地层界面，解释人员可能会选择“模式依赖” 。,2,提 纲,前言：背景和原理 数据资料及其客观性 层序地层学的“模式独立”模块 层序地层学的“模式依赖”模块 建议 讨论：层序地层学模式的可变性 结论,3,图1 各学科对层序地层学研究,1 前言：背景和原理,4,层序地层学研究重点是分析地层几何形态特征、岩相的改变，和对主要界面的识别来确定盆地充填和剥蚀事件的时间顺序。,1 前言：背景和原理,5,1 前言：背景和原理,地层的堆砌方式是沉积速率和基准面变化相互作用的结果
3、，它以沉积趋势的组合形式呈现，这些沉积趋势包括前积、退积、加积和下切侵蚀。每一种具有明显几何外形和岩相保存类型的地层堆砌方式能够确定一种特殊的沉积成因类型。,图2 沉积体成因类型：正常海退、强制海退、海进,6,图3 层序地层学模式(据 Catuneanu, 2006; 根据 Donovan, 2001修改),标准化进程是很难推进的，主要问题在于需要不同的学派达成一致。而他们在怎样将层序地层学方法应用到岩石记录方面，发展出了有相当大差异的方法（或者模式）。,7,图4 不同层序地层模式的层序界面和体系域时间厘定(据 Catuneanu, 2006).,由于目前层序地层学中，层序和命名都非常混乱，对
4、其标准化的需求是显而易见的。,8,图5 建立层序地层格架所使用的资料组合(据Catuneanu, 2006).,2 数据资料及其客观性,2.1 资料综合,尺度,尺度,9,图6 不同的数据在层序地层学解释中的贡献（据 Catuneanu，2006）,2 数据资料及其客观性,2.1 资料综合,10,图 7 Gulf of Mexico 地震剖面，展示沉积层的不同成因类型(强制海退、正常海退、海进)。 根据不同层序地层模式而使用的层序界面(据Posamentier 和 Kolla, 2003修改).,2 数据资料及其客观性,2.2 地震资料的局限性 地震的纵向分辨率限制了观测尺度，还可能限制任一特殊
5、实例的研究。,11,2.3 露头、岩心和测井资料的局限性,图8 墨西哥湾的一个主要为浅水沉积剖面的自然电位曲线,2 数据资料及其客观性,测井曲线揭示了在缺少明显的粒度变化趋势的岩性剖面中，不确定性影响最大海泛面和最大海退面位置的确定；同样的问题也会影响没有粒度变化的露头剖面的解释；在该例中，不确定性的范围是几十米。FS 海泛面; MRS 最大海退面; MFS 最大海泛面,12,在强制海退时期，沉积到海岸的沉积物要比正常海退要粗(Posamentier and Morris, 2000; Catuneanu, 2006)。因此，标记强制海退沉积底面的相关整合界面，是在平均粒度变大的位置，而其顶面
6、的相关整合界面是在持续进积时段的颗粒粒径变小的位置（Morris et al., 1995; Posamentier et al., 1995; Posamen-tier and Morris, 2000; Catuneanu, 2006)。,2.3 露头、岩心和测井资料的局限性,2 数据资料及其客观性,图16 海进、正常海退和强制海退的概念是由岸线基准面变化 和沉积作用相互作用定义的(from Catuneanu,2006),13,2.4 资料的客观性和原有解释,2 数据资料及其客观性,图 9 阿尔伯他中部上白垩统测井剖面对比工作流程图，其沉积背景为从海相转化为非海相,图9所示，利用测井资料
7、，根据进积朵叶相互关联的概念模式，建立沿沉积倾向的三角洲系统。图9A为未解释的横剖面，说明在每个井剖面都发育两个或三个准层序。在没有时间序列控制情况下，准层序间的相互关系可能以不同的方式展示（图9B）这是在高频层序井间对比的普遍现象，最理想解释方案则是完全依据三角洲进积模式进行解释。在这个实例中，图9C解释的倾斜沉积遵循这样一个模式，这个模式在向盆地方向倾斜沉积下超在最大海泛面上。这种依据模式解释的正确性，只能通过独立资料和地下储层生产数据来检验。,14,3 层序地层学的独立模式,图10 层序地层学独立模型和依赖于模型方面的比较,独立模型方面构成了层序地层学标准化方法的核心平台，依赖于模型方面
8、则可以留给研究人员斟酌处理。,15,3.1 方法,3 层序地层学的独立模式,图11 层序地层学方法包括的基本观察和解释,层序地层学方法的优点是强调基础观察，每个基础的观察可能会为地层界面识别和体系域定义提供极其重要的信息。,16,图12准层序组的垂向叠置样式 (据Van Wagoner et al., 1990),3.1 方法,3 层序地层学的独立模式,基于观察到的垂向上相的关系来定义，准层序组的叠置样式可以分为进积，退积，加积。,17,图13 地震剖面和较大尺度的露头层序界面上下可观察的地层终止 (据 Mitchum and Vail, 1977),3.1 方法,3 层序地层学的独立模式,四
9、类地层终止可以用来识别层序界面，两种产生在界面之上（上超和下超），两种在界面之下（削截和顶超）。另外，退覆是一个关键的地层堆砌样式，它可以用来识别强制海退体系域，陆上不整合界面和与之相对应的整合面界面的范围(图2 和 7)。这种沉积尖灭，对于沉积趋势的解释是有用的(图2)，对体系域的解释也是有用的。,图 7,18,3.1 方法,3 层序地层学的独立模式,图14 陆棚斜坡上的与前积结构相关的地层几何形态（from Mitchum and Vail, 1977）。,S形前积结构显示进积时的顶积层向上的连续建造（加积），向上爬升的陆架坡折带。这就意味着在进积时，产生了陆棚可容空间。 一组倾斜前积结构
10、显示顶超终止于顶部，下超终止于底部，并且陆棚坡折线更加平缓。这种进积作用以缺少顶积层为标志，指示了在进积作用时陆棚很少或没有可容空间的增加。,19,3.1 方法,3 层序地层学的独立模式,堆砌样式,地层终止,层序界面,地层几何形态,体系域,地层层序,层序地层学方法的为四个步骤,20,3.2 基准面和可容空间,3 层序地层学的独立模式,基准面的概念刻画了一个动态的平衡剥蚀和沉积的界面。沉积物充填直至基准面可以利用的等效空间给出了可容空间的概念(Jervey, 1988)。尽管受波浪和水下流体侵蚀作用，水下基准面可以位于海平面之下，基准面一般近似为海平面(e.g., Jervey, 1988;Sc
11、humm, 1993; Posamentier and Allen, 1999)。受基准面影响较小的内陆河流，受气候变化和构造作用，或许其可容空间也会增加或减少。因此，从某种程度上来说，作为各种沉积背景下地层旋回的控制因素，可容空间比基准面应用更广泛。 从地质时间尺度上看，基准面变化主要受他生机制控制，包括构造作用和海平面变化。轨道变化驱动的气候旋回对可容空间起到了间接控制的作用。,21,3.3 基准面变化参考曲线,3 层序地层学的独立模式,图15 与基准面旋回的四种事件相关的 七个层序界面的产生时间(据Catuneanu, 2006),图中的基准面变化曲线反映了沿着岸线的基准面波动。倾向上这
12、四种事件发生时间是独立的，但是由于不同的沉积供给和（或）沉降速率，其在走向上会有变化。尽管这里用对称曲线来表达目的，真实的曲线可能既不对称也不均匀，这依赖不同驱动机制对基准面波动响应的相互作用。海进沉积上深切谷界面产生的侵蚀可以由潮汐和波浪引起（此处用复数）。缩写：（-A）-负可容空间。,22,3.4 基准面旋回事件,图16 海进，正常海退和强制海退的概念是由岸线基准面变化 和沉积作用相互作用单定义的(from Catuneanu,2006),3 层序地层学的独立模式,（1）强制海退开始（岸线位置处基准面下降开始）； （2）强制海退结束（岸线位置处基准面下降结束）； （3）海退结束（基准面上升
13、时，基准面上升速率产生的可容空间超过岸线沉积速率）； （4）海进结束（基准面下降时，岸线沉积速率再次超过相应位置基准面上升产生的可容空间）。,曲线上较粗的部分代表基准面上升的早期和晚期（分别为正常海退的低水位和高水位），其时沉积速率超过基准面上升速率.,23,图17 层序界面与沉积背景密切相关,3.4 基准面旋回事件,3 层序地层学的独立模式,存在于沉积背景中的每个界面可能是明显可见的，可能是隐秘的，依赖于可供分析的数据类型和形成时可容空间与沉积作用相互影响的方式。缩写词：FR 强制海退； CC 相关联的整合界面 ；* Posamentier and Allen (1999)， * Hunt
14、and Tucker (1992);；SU 陆上不整合； RSME 海底剥蚀的海退界面； MRS 最大海退界面；TRS 海侵冲刷作用面； MFS 最大海泛面。 (1) 复合海底扇；(2) 是否上覆非海相。,24,3.5 沉积成因类型：正常海退，强制海退，海进,3 层序地层学的独立模式,图18 低水位和高水位正常海退地层叠置样式(modified from Catuneanu, 2006),每种前积结构都受沉积物供给驱动：岸线沉积速率超过基准面上升速率。低水位正常海退记录了沉积从前积占优势到加积占优势的变化趋势（上凹的岸线轨迹）。相比之下，高水位正常海退记录了从加积到前积的变化（上凸的岸线轨迹）
15、。这些沉积趋势反映了两种类型的正常海退中产生可容空间的速率变化的模式 （图16）。见图19中的地震剖面。,图16,25,图19 巴西南部Pelotas盆地倾向地震剖面(modified from Abreu, 1998),3.5 沉积成因类型：正常海退，强制海退，海进,3 层序地层学的独立模式,较低级别层序嵌套在这些高级别体系域之间。海进体系域向陆变厚，反映了沉积中心的迁移方向。由于地震剖面垂直分辨率的限制，单个的退积的准层序在海进体系域中很难被识别出。这种退积准层序在测井剖面上通常容易识别（图20）。在低水位正常海退时，岸线轨迹和陆架边缘轨迹可以一致，但在海进和高水位正常海退时分开的。从前积
16、为主到加积为主的沉积趋势的变化在低水位正常海退中是典型的。相反的，从加积为主到前积为主的沉积趋势在高水位正常海退中是典型的（图18）。,26,图20 怀俄明州Washakie 盆地Almond油藏的区域测井剖面，(modified fromWeimer,1966),3.5 沉积成因类型：正常海退，强制海退，海进,3 层序地层学的独立模式,坎帕尼亚Seaway西部准层序的退积准层序地层样式记录了向西的海侵。横剖面大约65km。测井显示：伽马（GR）和电阻率（RES）。,27,图21 未解释（A）已解释（B）地震测线显示上倾和下倾碳酸盐堆积边缘的迁移 （渐新世-中新世，印度洋马尔代夫群岛；modified from Belopolsky and Droxler, 2003）,3.5 沉积成因类型：正常海退，强制海退，海进,3 层序地层学的独立模式,从退积（海侵：晚渐新世-早中新世）到前积（高水位正常海退：中中新世）沉积趋势变化。地震测线上，一般碳酸盐比硅酸盐沉积退积样式更容易识别（与图19相比）。最大洪泛面代表海进体系域和高水位体
