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1、层序地层学笔记 主讲：操应长教授整理：地质学研 09-1 吴平 说明：括号内内容为个人理解或老师讲解。另外：由于上课时记得匆忙，不完整或错误处在所难免，如有补充或错误改正一定要告诉我啊（多谢多谢！ Qq：66681460 ） 。还有标题顺序还是遵照上课时的笔记，没有重新整理，如感觉不便或混乱，请自行处理吧，实在是太多了。一、定义层序地层学：是根据地震、钻井及露头资料，结合有关的沉积环境及岩相古地理解释，对地层层序格架进行综合解释的学科。时间的概念：界面是一个时间段关键词：旋回性：一套层序就是一个旋回，与地层旋回一致。时间格架：全盆地对比的等时沉积体系。成因上有联系的地层：在层序内部没有主要的间
2、断面。定义：基于属性分析定义的地层学分析：岩性地层学，生物地层学，磁地层学，化学地层学，年代地层学，异地层学，地震地层学，层序地层学岩性地层学：基于岩石性质分析，岩石地层单元间的界面常为不等时的岩性界面。层序地层学： 异地层学：介于岩性地层学和层序地层学之间。基于边界不连续面界定的地层单位，其界面为不连续面（以岩性地层接触关系为表现）二、发展三阶段：（一） 概念的提出（二） 地震地层学反射波速度反映密度差异核心：全球海平面变化具有一致性，海平面变化控制了层序发育的特点。应用地震资料和钻测井资料可预测和确定盆地的地层结构、沉积相类型和区域分布。（三） 层序地层学的综合发展阶段二、层序地层学的特点
3、一）科学性1、 统一性：构造运动、海平面变化2、 等时性：等时界面3、 时间性：层序界面代表一个时间段。二）预测性三）综合性多种资料、多个学科的综合三、层序地层学面临的问题1、 概念和术语的统一问题2、 陆相层序地层学的成因问题3、 层序地层学单元的级序划分4、 深水层序地层学研究5、 陆地沉积的层序地层研究:closs 、vail第一章 层序地层学的基本概念一、海（湖）平面与可容空间绝对海（湖）平面/全球海平面：指海（湖）面相对于一个固定基准面如地心的高度，与盆地内局部因素无关，其升降变化多受盆地位置、水深、盆内沉积物量等因素控制。相对湖（海）平面：沉积盆地的基底距离湖（海）面的高度，反映湖
4、（海）盆基底的局部沉降或上升，其升降变化受控于湖（海）平面和湖（海）盆基底的位置。湖（海）水深度：指沉积湖（海）盆内沉积物表面距湖（海）面的高度，其大小受控于相对湖（海）平面的位置与已形成的沉积物厚度。平均海平面：2、基准面一个假象的、动态的平衡面。基准面定义两大学派：1） 基准面近似于海平面在海洋中，由于受波浪和潮流作用比海平面略低在陆地上，相当于进积/侵蚀的平衡面河流均衡剖面与基准面在滨线重合。2） 是对侵蚀和沉积之间平衡界面的归纳陆地上：河流相的基准面河流均衡剖面海洋中：海平面河流的均衡剖面：河流体系中，如果给定源区高度及其在盆地的入口，河流体系总是趋向于达到一个纵向上的动态平衡。当河流
5、能够搬运其沉积负载而不发生河道加积和侵蚀时，这个动态平衡就达到了。不再平衡状态的河流将通过侵蚀和加积达到这一平衡状态。基准面定义：是一个理想的动态平衡面，用于描述沉积作用的上限和侵蚀作用的下限。高于基准面，即使有沉积作用也是局部暂时的，沉积物质点不稳定，不能长期保存下来而成为地质记录。低于基准面：发生沉积作用，沉积物有可能被埋藏而保存下来。基准面可以位于地表之上，也可以位于地表之下，并非是一个理想的 V 字形界面，而是与地质作用和地质环境相关的变化的。3、可容空间定义：与基准面相关联是指（基准面之下） “可供沉积物堆积的潜在空间” 。类型：按时间：老空间（早期未被充填而遗留的空间）和新增可容空
6、间（沉积过程中形成的空间）按位置：I 类空间（沉积基准面与湖（海）平面之间） ；II 类空间（湖（海）平面与湖（海）盆底面之间）I 类空间：水上可容空间，其中以湖（海）盆最低溢出点的平面为界，位于该界面之上与沉积基准面之间为 IA 类，位于该界面与湖（海）平面之间为 IBII 类空间：水下可容空间，与水深有关，II 类可容空间沉积物可稳定沉积。若不考虑波浪、洋流等：陆地上：河流基准面=河流均衡剖面海洋中：海洋基准面+海平面可容空间=海平面-沉积物底面=沉积物厚度+水深4、 海平面与可容空间的关系全球海平面和相对海平面、水深和可容空间在地质历史时期的变化不一定是统一的：位置上、时间上。 、二、沉
7、积盆地和沉积作用 盆地：是指沉积岩和沉积物分别的地区。1、盆地边缘类型：根据盆地边缘地形坡度、沉积物沉积方式、构造类型可分为：1）陆棚坡折边缘：（1）沉积水体较深（2）具有明显的地形坡折（3）发育前积斜坡（4）海平面下降期，下切谷、海底扇2）缓坡边缘（1）沉积水体较浅，风暴和沿岸流占主导作用（2）沉积界面角度常0 ，反应某一时期，沉积湖盆水体加深；可容空间是海平面升降变化和构造沉降二者的函数，而沉积物厚度和水深仅是其表现形式。三、滨线轨迹与海侵、海退的定义滨线：海岸水面线、海岸线。海侵：滨线向陆迁移，与之相应发生沉积相带的向陆迁移和邻近滨线区域水体的加深。沉积作用方程式：Vs/tVa/t.海退
8、类型：正常海退：基于沉积物供给引起的海退。强制海退：基于基准线下降引起的海退。正常海退：如果沉积物注入量（Vs）超过了可容空间的增长量（ Va） ，沉积物的沉积不仅占据了新增可容空间，也占据了部分老空间。正常海退顶积层相对较发育，前积层坡降度相对平缓，往往形成加积或弱进积的垂向上的层序地层单元。强制海退：在海平面下降期，可容空间总是呈减小趋势，即使没有沉积物注入，这种关系也会导致海退，沉积物注入加速了海退，顶积层不发育。区别：1） 前积体分布位置强制海退沉积单元由沉积物过水区把刚沉积下来的前积单元与下伏沉积单元分开，使其孤立分布于下伏前积单元外侧。正常前积单元则相反，这里没有出现过水区。2）
9、前积沉积层上界面的坡度强制海退前积单元由多个小的阶梯状递降序列组成，具有向海倾斜的特征，形成一个向海倾斜的斜坡。正常海退前积单元顶面或者与下伏单元平行，或者具有一个较缓的坡度。层序地层学学派：石油公司 Vail 学派；T-R 旋回 Johnson 学派；成因层序地层 Galloway 学派；高分辨层序地层 Cross 学派。 （第一个和第四个用的较多）1、 石油公司 Vail 学派：以地层不整合和与之对应的整合面为边界。不同级别的层序，其不整合和整合面的规模也不同。2、 成因层序地层 Galloway 学派：采用最大洪泛面为层序边界3、 T-R 旋回 Johnson 学派：以地层不整合面或者海
10、进冲刷不整合面为边界的海进海退旋回（T-R 旋回）(上超点的起始点作为层序的开始 )4、 高分辨层序地层 Cross 学派：以基准面的旋回为理论依据的（对应整合地层单元的对应效果较好，在河流相中得到较好的应用，河流相存在大量的不整合）层序地层学概念和原理地层界面：记录了沉积时间随时间的变化，由基准面变化和沉积作用的相互影响而形成。识别的原则：地层接触关系(整合或者不整合)与界面接触相的属性（是否连续）界面上下地层所记录的沉积趋势（海进、海退）界面或与界面接触的相标志（岩石学、遗迹化石等）特征与特定界面相关的地层终止特征地层终止：是地层与其终止的界面之间的几何关系。地层终止类型：削截：地层终止于
11、上伏侵蚀面，揭示了侵蚀地形或角度不整合的发育。顶超：地层向上终止于低角度面，主要是无沉积（沉积物过而不留）作用的结果，其次可能是由于侵蚀作用形成。 （这是正常海退的表示，与三角洲顶积层不完全一样，但有相似之处）上超：低角度层终止于倾斜的地层界面之上，代表沉积单元在其边界的横向终止。 （正常海退）海相上超：海侵期发育于大陆坡滨岸上超：海侵滨岸发育的浅水地层上超于海侵冲刷面。河流上超：河流相沉积于陆相不整合之上。下超：又称底超，倾斜地层终止于低角度面之上，代表了沉积单元沉积边界的底部。多见于浅海、深海、湖泊等环境的前积体底部，代表了海（湖）斜坡沉积向深部沉积的变化或者无沉积作用。退覆：在整合地层层
12、序中，沉积单元的上倾尖灭向滨外推进，新地层总是将其覆盖的老地层暴露一部分。代表基准面下降，是强制海退的标志。地层终止关系 特殊沉积趋势推断同沉积滨线的迁移类型重现滨线附近基准面演化史第三章层序地层单元及其界面层序体系域准层序组准层序一、层序界面层序：为一套成因上相关的、相对整合的连续地层序列，其上下以不整合面或者与之对应的整合面为界。组成：层序界面：不整合面或与之对应的整合面地层单元：其内部相对整一，形成于同一海平面升降旋回中，是由成因上有联系的多种沉积相或者沉积体系在纵向上和横向上的有序组合。一）不整合、沉积间断与层序边界1、 不整合是指岩石地层之间接触上的构造关系，沉积上缺少连续性，并与间
13、断、风化特别是侵蚀阶段相对应。沉积间断：沉积地层中保留下来的时间记录存在可识别的不连续，即存在一段缺失的地质历史。从成因上来说，不整合面分为与侵蚀有关的和与侵蚀无关的两种。1） 侵蚀作用类型：陆上暴露侵蚀和水下侵蚀陆上：由于构造抬升或海平面下降水下：重力流侵蚀2） 与侵蚀作用无关类型：加深饥饿不整合：超覆不整合：海侵，年轻地层上超不整合的结构空间结构：水进沉积体不整合面风化粘土层半风化岩层不整合的空间结构：后期地质作用（风化、剥蚀）对前期沉积岩不同程度的改造以及后期湖（海）平面上升形成的上覆岩石使得不整合具有典型的空间层次结构，从上之下依次为：水进沉积体、不整合面、风化粘土层和半风化岩层。水进
14、沉积体：位于水面之上，按照岩性分：砂岩或者底砾岩、泥岩、砾岩；按照等时性分：上超穿时型和整合等时型。砾岩可以作为输导层和储层；泥岩可以作封堵层或盖层。风化粘土层：位于不整合面之下，是在物理风化的基础上，生物化学风化作用改造下形成的细粒残积物，缺乏沉积构造，是识别不整合的重要标志。 （往往是比较致密的，可以作为封堵层；受岩性、气候、构造、地形的控制，这些也是风化粘土层厚度的影响因素）半风化岩层：位于风化粘土层之下的岩石。发育大量的构造裂缝、卸载裂缝、风化裂缝以及溶解此生孔隙。其中的砂岩、灰岩可以作为输导层和储层。2、 不整合时间结构特征1） 间断时间结构不整合本质上是一种时间间断面，任一个经历了
15、由沉积剥蚀风化暴露或水下无沉积间断沉积的形成过程的不整合面（侵蚀、间断面）所代表的缺失时间可分为三个时间结构单元：剥蚀掉的沉积物沉积所需要的时间（ts） ，将部分沉积物剥蚀掉所需要的时间（te）和无沉积间断的时间（tw） 。不整合面不同位置地层缺失存在差异，所以不整合面不是一个等时界面，而是代表了时间间断楔状体的穿时面。不整合面与层序边界：与侵蚀作用有关的：陆上暴露侵蚀和水下侵蚀与侵蚀作用无关的：加深饥饿不整合和超覆不整合2、不整合与层序边界类型根据陆相侵蚀的范围、相带向海迁移量的大小及其成因，将作为层序边界的不整合分为三类：1) I 型不整合2) II 型不整合3) III 型不整合当沉降速
16、率远小于全球海平面下降速率时，大陆架暴露于水面，此时形成的不整合为 I 型不整合。全球海平面下降幅度接近于基底沉降幅度，相对海平面保持相对稳定，岸线可能向海迁移，大陆架仍淹没于水下，暴露的范围小，暴露产物不明显，此时形成的不整合为 II 型不整合。全球海平面虽下降，但下降幅度小于基底沉降幅度，相对海平面可能处于上升阶段，岸线可能向岸的方向推移，甚至出现海侵，形成超覆不整合，即 III 型不整合。1）I 型不整合形成于海平面快速下降期和构造迅速沉降期。海岸线可能移至陆架边缘，伴随着陆架下切谷和深海峡谷的深切作用，陆表遭受广泛的侵蚀作用。沉积相迅速向盆地方向迁移。（沉积学中所有带“扇”的沉积体，基本上都与重力流有关；河流沉积中所有的“道”都是具有地冲刷的正粒序）I 型不整合面（层序界面）的识别标志：（1）广泛出露地表的陆上侵蚀不整合面A、不整合面分布广泛，可分布于整个陆棚地区，甚至整个盆地B、不整合面之上可发育底砾岩、风化壳、根土层等C、不整合面波状起伏，上下地层产状可存在明显的
