露头层序地层学研究的几个基本理论问题

中　国　科　学　(D　辑)

第29卷　第1期SCIE NCE I N CHI NA(Series D)　1999年2月露头层序地层学研究的几个基本理论问题3

王训练

(中国地质大学地质矿产系,北京100083)

摘要 讨论了露头层序地层学研究的几个基本理论问题,认为详细的沉积相分析

和副层序叠置样式的研究、生物地层研究、不同地区和不同沉积相区的对比研究是正

确划分层序的必要基础;初始海泛面是露头层序地层学研究中理想的层序界线,不

仅在野外露头上最容易识别,还使层序及层序界面的年代可以用生物地层精确标

定;把空间分布范围,特别是在不同沉积相区的分布,作为定义和识别各种级别层

序的一个标准.三级层序至少应可以在同一大陆边缘的不同相区辨认,有些甚至可

以进行全球对比;应用层序地层优化年代地层单元界线,在地球演化自然节律基础

上建立新一代地质年表,应使用初始海泛面作为界线的主要辅助标志.

关键词 理论地层学　层序地层　层序界面　地层界线优化

经典层序地层学是在地震地层学的基础上发展起来的,主要理论和概念体系是以晚第三纪以来被动大陆边缘沉积研究为基础建立的.露头层序地层学与经典层序地层学的研究方法和研究范围明显不同.经典层序地层学主要通过地震剖面来识别层序的几个关键界面,所研究的晚第三纪以来被动大陆边缘盆地的沉积保存完整,侧向变化相对简单,变动少.露头层序地层学运用综合地层学方法,主要通过沉积相研究识别层序的关键界面.与经典层序地层学相比,露头层序地层学的研究范围已经大大扩展,从新生代扩展到元古代地层,从被动大陆边缘扩展到各种大地构造环境,从海相发展到陆相地层.由于研究时代的久远和沉积背景的复杂多样,盆地的原形已遭破坏,地层保存不完整,多有不同程度的变形,侧向变化复杂.研究对象和研究手段的不同,经典层序地层学建立的一整套层序地层理论和概念体系应用于露头层序地层时遇到一些困难,有些问题是普遍存在的.

1　正确建立层序的必要基础

目前露头层序地层学还没有完全统一的研究方法,建立层序所依据的研究基础差别较大,建立层序的标准常因人而异.这些引起了层序划分的分歧和层序对比的困难.层序是在一个海平面升降周期中形成的.海平面周期性变化的物质记录表现在各个方面.地层中的物理、化学和生物特征都可以用于划分对比层序.露头层序地层学的研究方法各式各样,但至少下列几个方面的研究是正确建立层序的必要基础.

1998208213收稿,1998210222收修改稿

3国家“九五”攀登计划专项“SSER”和原地质矿产部重大项目“Pangea”联合资助

111　详细的沉积相分析和副层序叠置样式的研究

层序的正确建立依赖于相对海平面变化的恢复和几个关键界面,包括作为经典层序界面的不整合和与不整合相当的整合面,初始海泛面和最大海泛面的正确识别.露头层序地层学研究的实质是露头沉积相的研究.相对海平面变化曲线的建立、副层序和关键界面的识别都是通过沉积相研究完成的.对于一套由粗向细的沉积序列,在无障壁海岸环境下代表海水逐渐加深,在潮坪环境下则代表了海水逐渐变浅,反映了海水截然相反的变化趋势.因此,深入细致的沉积相研究是露头层序地层学的基石.

不同的体系域中副层序的叠置样式不同,几个关键界面上下副层序的叠置样式的变化有一定的规律.因此,详细的剖面研究以确定副层序的叠置样式及其变化对于鉴别体系域和关键界面,进而建立层序具有决定性意义.

112　翔实的生物地层研究

层序地层学是研究等时地层格架内岩层间的相互关系.经典层序地层学中,区域地震剖面可以反映地层在三维空间内的展布和变化情况,直接提供地层的等时格架.在露头层序地层研究中,生物地层是建立地层等时格架唯一可靠的基础.层序的级别、界面的时代、每个层序的时限,以及不同地区、不同露头上层序的划分和对比,都离不开高精度的生物地层研究(前寒武纪层序地层研究例外).层序地层研究成果的可靠程度和精度,在很大程度上取决于生物地层学的研究精度.只有在生物地层建立的可靠等时格架内,层序及其反映的海平面变化才可能进行有意义的对比.

113　不同地区、不同沉积相区的对比研究

层序地层的主要特点之一是更加强调地层三维特征的研究.沉积层序是一个三维空间展布的地层体.经典层序地层学中,区域地震剖面可以反映地层在三维空间内的展布和变化特征.与地震剖面相比,任何露头剖面上的研究都是点上工作.一个露头剖面,甚至一个沉积相区数个露头剖面的层序地层学研究,都难以反映层序的空间展布特征,难以正确确定层序界面以及层序内地层与界面的关系.浅海台地中形成的沉积层序常常表现为含较多不连续面的复合层序.这些不连续面的层序地层学意义一般不易确定.在形成于深水环境下的连续沉积中,层序的界面是与浅水相区不整合相当的整合面,但鉴别与不整合面相当的整合面缺乏公认标准.一般情况下,仅仅根据一个剖面的研究只能识别没有任何级别意义的沉积旋回.另外,在有些环境下,沉积物的特征受海平面变化的控制不明显.如礁相环境中,礁体的生长速度和海平面的上升速度一致,使礁体顶部的海水相对深度保持不变.根据这种相区单剖面的研究很难正确区分层序.露头层序地层学研究中,不同地区、不同沉积相区的对比研究是揭示层序空间变化特征的唯一方法,也是正确建立不同级别层序的重要基础.

在大陆斜坡的滨线坡折附近或台盆相区,单一剖面研究有时能正确反映三级层序的特征.这些地带海水深度适中.与深水盆地相比,它们对比较明显的海平面变化能有明显的反映,和陆棚浅海环境相比,这一地区对小的海平面波动反映不敏感,小的海平面波动不会在沉积物中造成间断.所以大陆斜坡的滨线坡折附近或台盆相区是开展露头层序地层研究的最好地区.

露头层序地层学是一项综合性研究,其中详细的沉积相分析和副层序叠置样式的研究,翔实的生物地层研究,不同地区、不同沉积相区的对比研究是正确划分对比层序的基础.

第1期王训练:露头层序地层学研究的几个基本理论问题23　

2　关于层序的界线

关于层序的界线划分主要有以下三种意见:(ⅰ

)以Vail [1]为代表,以高位体系域与低位体系域或与陆架边缘体系域之间的不整合面和与之相当的整合面作为层序的界面,这也是经

典的层序界面;(ⅱ

)以殷鸿福等人[2]和Johns on 等人[3]为代表,以低位体系域或陆架边缘体系域与海进体系域之间的初始海泛面作为层序的界面,认为层序是以不整合或海进冲刷不整合

为界面的海进2海退旋回地层序列;(ⅲ

)以G alloway [4]为代表,采用最大海泛面作为层序的界面.

经典层序地层学是以地震地层学为基础的.不整合面在区域地震剖面上的反映特别明显,地震地层剖面又能在较大范围内反映其展布及变化情况,低位体系域甚至其中的海底扇低水位楔和深切谷充填都能直观地反映出来.在这种情况下,以低位体系域的底界作为层序的界面无疑是非常合适的.露头层序地层学研究主要是在野外露头上进行的,层序的界线应选在野外标志明显、上下特征有明显突变、易于识别的界面上.

最大海泛面既不是一个生物绝灭面,也不是一个生物爆发面,甚至不是一个主要生物辐射演化面(图1).从副层序的叠置样式来看,最大海泛面以从退积副层序组变为加积副层序组为特征

,是一个副层序组结构转换面,通常是比较容易识别的.

图1　层序几个关键界面上生物界的变化(生物演化树形图据文献[22])

经典层序的界面以海平面下降

的起点所形成的不整合面或与之相

当的整合面为标志.从生物记录来

看,如果海平面下降突然,在这个面

上生物大量绝灭甚至集群绝灭;如果

海平面匀速下降,生物则表现为迅速

衰退(图1).从副层序的叠置样式来

看,不论是高位体系域与低位体系域

之间还是高位体系域与陆架边缘体

系域之间,都不是一个地层结构转换

面,界线上下副层序特征是逐渐过渡

的,没有发生明显变化.在地层连续

的地区,这个界面在野外不易识别.

初始海泛面一般是一个生物辐

射演化面,殷鸿福等人[2]称之为海侵

生物面,有时表现为一个生物爆发演化面(图1).随着海进的开始,新生生物大量发生.从副层序的叠置样式来看,无论是在低位体系域和海进体系域之间还是在陆架边缘体系域和海进体系域之间,都是一个非常明显的副层序结构转换面,其下为进积到加积的副层序组,其上以退积副层序组为特征.在地层连续的地区,初始海泛面上生物特征和副层序界面都发生了明显变化,在野外十分容易识别.在有地层缺失的地区,初始海泛面常与经典层序界面重合,表现为不整合.

van Wag oner 等人[5]认为“对区域地层分析来说,(经典的)层序边界是一个比海泛面更好

24　中 国 科 学 (D 辑)第29卷

的界面.”主要理由之一是层序的界面是全球等时的,而海进面是穿时的.从理论上讲,层序的界面和体系域之间的界面都是等时的.在地层连续地区经典层序界面是全球等时的,初始海泛面也是全球等时的.在克拉通地区,经典层序界面、初始海泛面和海进面合为一体,都表现为不整合.虽然海进面在侧向上是穿时的,但其时间缺失部分暗含的经典层序界面和初始海泛面是两条彼此平行的界面(图2),都具有把它们上面的岩石和下面的岩石全部分开的性质

.

图2　层序地层格架模式图

S B1为1型界面,S B2为2型界面,m fs 为最大海泛面,TS 为海侵面,tfs 为扇顶面,tm f/co 为块状流/水道越岸顶面;HST 为高位体系域,TST 为海侵体系域(含iv f 深切谷充填),LST 为低位体系域,iv f 为深切谷充填,pgc 为进积复合体,lsw 为

低水位楔,m f/co 为块状流/水道越岸沉积,ls f 为低位扇(fc 为扇面水道,fl 为扇舌状体),S MW 为陆架边缘体系域

综上所述,在层序地层几个关键界面中,生物界在初始海泛面和经典层序界面上变化最为明显,前者表现为爆发式演化或辐射演化,后者则表现为集群绝灭或急剧衰退,最大海泛面上生物的变化不十分明显.从副层序的叠置样式来看,初始海泛面和最大海泛面上变化明显,尤以前者表现最为明显.经典的层序界面不是一个地层结构转换面.相比之下,初始海泛面上、下有机界和无机界变化最为明显,在野外露头中最容易识别,是露头层序地层学研究中理想的层序界线.在实践中,以初始海泛面作为层序界面易于操作,受到越来越多的学者的欢迎,特别是长期从事野外工作的地质学家的欢迎.以初始海泛面作为层序界面的另一个优点是使层序及层序界面的年代可以用生物地层精确标定.

需要说明的是,相对于传统的旋回地层学,层序地层学的重要贡献之一是识别了低位体系域.在大陆克拉通内部,低位体系域一般缺失,这时经典的层序界面与初始海泛面及海进面合为一体,三级海进2海退旋回与Vail 的三级层序完全一致.在有些情况下,低位体系域或陆架边缘体系域确实存在并能被识别.如果以初始海泛面作为层序界面,可以把低位体系域或陆架边缘体系域作为层序最上部的一个单元.层序自下而上依次由海进体系域、高位体系域和低位体系域或陆架边缘体系域组成.这个方案既承认低位体系域或陆架边缘体系域的存在及其意义,又使层序界线在野外最易识别.

第1期王训练:露头层序地层学研究的几个基本理论问题25　

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3　关于三级层序的识别及其对比

Vail等人[6]使用的三级层序是层序地层的基本单位,因而受到人们的特别重视.P osamen2 tier等人[7]对层序的概念作了详细讨论.三级层序的概念至少包括以下方面:三级层序是以不整合或与不整合相当的整合为界的一套有成因联系的相对整合的地层[8];副层序和副层序组是三级层序的基本组成单元[5];每个三级层序由一套体系域组成,是在一个全球海平面升降旋回中形成的[6].在露头层序地层学研究中使用这些概念就遇到了困难.其中的问题之一就是如何区分不同级别的层序.

在浅海环境中,海平面变化频繁,形成的沉积层序常常表现为含较多不连续面的复合层序.这些不连续面的层序地层学意义有时不易确定,因此常常难于正确认识层序界面的级别.在形成于深水环境下的连续沉积中,层序的界面是与浅水相区不整合相当的整合面.但鉴别与不整合面相当的整合面目前缺乏公认标准,在层序的划分和对比上常有分歧.

如前所述,一个三级层序在理论上有一套体系域、由低位体系域、海进体系域和高位体系域组成,或者由陆架边缘体系域、海进体系域和高位体系域组成.然而,在浅海沉积相区,通常只有海进体系域和高位体系域存在,缺失低位体系域或陆架边缘体系域.在这种情况下,经典层序边界和初始海泛面通常彼此重合,使三级层序与副层序组和副层序的结构十分相似.后二者是以海泛面或者与海泛面相当的界面为界的.也就是说,在浅海相沉积物中,三级层序与副层序组和副层序是不容易区分的.

在定义和识别层序时,层序的空间分布似乎没有得到应有的重视,但经典的层序地层模式图[9]表明一个沉积层序的分布跨越不同的沉积相区.一个三级层序不仅应当在浅海陆架和斜坡相区可以识别,在盆地相区也可以识别.理论上,同一时期形成于不同沉积相区地层中三级层序的数量应该是相等的.因此,仅根据一个沉积相带的研究不足以正确建立一个层序.空间分布,特别是穿越不同沉积相区的分布可能是定义层序的一个重要标准.识别一个三级层序需要研究至少一个大陆边缘的不同沉积相区,包括浅海、斜坡和盆地相的地层.

Wang等人[10]根据不同沉积相区典型剖面的研究在上扬子地台南缘上泥盆统上部和杜内阶建立了四个三级层序,依次为S Q0,S Q1,S Q2和S Q3.这四个层序在几个不同的沉积相带都非常容易识别和对比.对比结果也与生物地层学和事件地层学研究结果完全一致.例如,在南边村剖面和大坡上剖面上,S Q2的海进体系域底部与牙形石下S.crenulata带的底界一致, S Q1的底界与泥盆纪和石炭纪之交海退事件层的底界吻合.

三级层序的对比范围也是一个长期争论的问题.在露头层序地层学研究中,关于层序的对比争论更大,以至于有人对层序地层学的科学性和发展前景产生怀疑.事实上,在研究详细、生物地层基础好的层段,三级层序一般都具有较强的全球可对比性.前述上扬子地台南缘上泥盆统上部和杜内阶建立了四个三级层序显然可以进行全球对比.从生物地层学来看,S Q0从S. expansa带到中S.praesulcata带,相当于斯图年阶(Strunian),大致可以与Johns on等人[2,11]和Y oung[12]的II f海进2海退旋回对比.上扬子地台南缘杜内期的三个层序可与西北欧、莫斯科盆地、南乌拉尔以及北美[13]杜内期的三个三级层序很好对比.从生物地层和事件地层来看,这三个层序也可与澳大利亚杜内期的三个海进2海退旋回[14]对比.近来研究表明华南上泥盆统的三级层序似乎可以与北美和澳大利亚同期的层序很好地对比.

在露头层序地层学中,随着研究范围的扩大,层序对比更为复杂.一些三级层序的大范围对比确实比较困难.这种情况一方面可能是由于地质背景的差异造成的,另一个原因是露头层序地层学研究本身的一些不足造成的,如地层空间展布的特征、尖灭和超覆等无法直接观察,根据单一相区甚至单一剖面的研究确定层序,对生物地层资料重视不够,每个学者确定层序的标准,甚至同一学者不同时期确定层序的标准有差异.后一种原因对层序对比造成的影响决不可低估.

4　应用层序地层界线优化年代地层界线

理论上讲,层序的关键界面都是严格的等时面,具有年代地层意义,可用于辅助标定和优化年代地层界线.在任何地区、任何时期、任何地质背景下形成的层序及其中的体系域之间的界面与年代地层界线都是平行或一致的.应用层序地层优化年代地层界线,可能包括下列内容(ⅰ)使界线更容易识别;(ⅱ)使界线的对比更精确;(ⅲ)使界线更能反映地球演化的自然节律.

阶是年代地层的基本单位,是根据界线的层型剖面和点(G SSP )定义的.目前,显生宙以来阶的界线层型和点都是根据生物化石带定义的.国际地层指南[15]曾指出一个阶的界线层型必须在连续沉积,最好海相的序列之内,并且二界线层型应当和作为等时面、能易于识别和长距离追索的生物带这样的明显标志面在一起.Hedberg [15]认为阶的最坏的可能界线就是一个不整合,因为它不但不代表时间上一明显点,而且倾向于侧向延伸年龄改变.但同时又说,“如

果地球历史演化重大的自然变化(“

自然间断”)能与连续沉积序列中特殊的点一致的话,这些点就可以构成合乎需要的阶的界线层型点.”国际地层指南修订版[16]重申了相同的观点.用层序地层优化年代地层单元,就是在地层连续地区寻找与克拉通内部不整合相对应的、各类标志、特别是生物标志最明显、在野外最容易识别的层序关键界面,使以生物带定义的阶的界线更易于识别和精确对比,更符合地球演化自然节律.

在克拉通盆地内部,一般缺失低位体系域,层序之间以不整合接触.这个不整合所对应的连续沉积区包括层序的两个关键界面,经典的层序界面和初始海泛面,这两个界面都曾被用来优化年代地层界线.

Walliser [17]从集群绝灭的角度出发,以泥盆/石炭系界线附近海退事件层的底界作为泥盆石炭系界线,这个事件层在全球范围内都是同一个层序的底界[10].梅仕龙[18]认为应把阶的全球层型剖面和点(G SSP )选在经典层序界面的整合部位.殷鸿福等人[2]提出以初始海进面优化年代地层界线,Wang 等人[19,20]从综合地层学的观点以初始海泛面为标志讨论了华南不同沉积相区泥盆/石炭系界线的对比.

从理论上讲,层序的界面和体系域之间的界面都是等时的.在地层连续地区经典层序界面是全球等时的,初始海泛面也是全球等时的.在克拉通地区,经典层序界面、初始海泛面和海进面三者合为一体,都表现为海进面.虽然海进面在侧向上是穿时的,但其时间缺失部分暗含的经典层序界面和初始海泛面是两条彼此平行的等时界面,都具有把它们上面的岩石和下面的岩石全部分开的性质(图2).选取哪一个优化年代地层界线,一个是要看哪一个界线野外标志更为明显,另一个是看哪一个界线上的特征更符合年代地层界线的标准.

如前所述,从野外可识别性来看,初始海泛面比经典层序界面标志更为明显.不论是高位

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体系域与低位体系域之间还是高位体系域与陆架边缘体系域之间都不是一个地层结构转换面,界线上下副层序特征是逐渐过渡的,没有发生明显变化.在地层连续的地区,这个界面在野外几乎无法识别.初始海泛面都是一个非常明显的副层序结构转换面,在野外十分容易识别.

和经典层序界面相比,初始海泛面上生物群的变化更符合确定年代地层界线全球层型和点的标准.初始海泛面一般是一个生物辐射演化面或生物爆发演化面,随着海进的开始,新生生物大量发生,正好可用作定义年代地层的层型剖面和点.经典的层序界面上生物大量绝灭甚至集群绝灭,基本上没有新生分子产生.如果以这样的界线作为年代界线,它的生物学标志不得不变成典型分子的消失.采用否定形式定义年代界线不符合形式逻辑.另外,在一个剖面上证明一个典型分子的最后绝灭,绝对不比证明一个分子的最初出现更为简单.低水位时期,生物稀少而分布范围小,都是一些残余分子,不符合确定年代地层界线全球层型和点的古生物学标准.Walliser[17]关于自然界线的思想是先进正确的,但他提出以海退事件层底界,即经典的层序界面,作为泥盆/石炭系界线的观点,没有得到广泛支持.层序地层学研究表明,泥盆/石炭系界线是一个初始海泛面[10].

应用层序地层优化年代地层界线,不仅要使界线更容易识别,使界线的对比更精确,还要使年代地层单元更能反映地球演化的自然节律.显生宙以来阶的全球层型剖面和点的建立主要依据生物地层学方法.层序地层较好地记录和反映了地球演化的自然节律,在选择阶的层型剖面和点时有重要的参考作用.

国际上以下Polygnathus asymmetricus带的底界(表1)作为上泥盆统和弗拉斯阶底界.中国和国外的研究都表明这条生物界线高于层序的初始海进面,位于海进体系域内.有趣而值得注意的是,按Z iegler等人[21]对弗拉斯阶的新的牙形石分带,已不再使用P.asymmetricus带.按他们的定义规定弗拉斯阶底界在Mesotaxis f alsiovalis带中间,比下P.asymmetricus带要低一些.M.f alsiovalis带的底界相当于最下P.asymmetricus带底界.这个界线是一个全球性的初始海泛面[22].王成源[23]认为今后可能要修改上泥盆统底界的定义,以Mesotaxis或Palmatolepis为准.现在虽然还不知道生物地层学家要修改上泥盆统和弗拉斯阶底界定义的具体原因,起码可以肯定,下P.asymmetricus带底界生物的变化不如M.f alsiovalis带的底界和最下P.asymmet2 ricus带底界明显.另外,把阶甚至统的界线置于一个生物带内部也不一定是最好的选择.从层序地层和地球演化自然节律来看,以M.f alsiovalis带的底界或最下P.asymmetricus带底界确实优于以下P.asymmetricus带的底界作为上泥盆统和弗拉斯阶的底界.

表1　中、上泥盆统界线划分及其与牙形石带的关系

优化界线Z iegler等[21]ICS标准牙形石带定义、种的首次出现

上

泥

盆

统

中泥盆统

上

泥

盆

统

中

盆

泥

统

上

泥

盆

统

中

泥

盆

统

punctata

transitans

上

下

中asymmetricus

下asymmetricus

最下asymmetricus

disparilis

Palmatolepis punctate

Palmatolepis transitans

Mesotaxis asymmetricus

Mesotaxis falsiovalis

K lapperina disparilis

28　中 国 科 学 (D　辑)第29卷

综上所述,应用层序地层优化年代地层单元界线,在地球演化自然节律基础上建立新一代地质年表,应使用初始海泛面作为界线的主要辅助标志.

致谢 本文是在王鸿祯院士的鼓励和指导下完成的.成文过程中作者与史晓颖教授、陈建强副教授、张传恒副教授和苏文博博士进行了十分有益的讨论.在此一并表示衷心感谢!

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23　王成源.泥盆系全球界线层型剖面(G SSP ).地层学杂志,1994,18(1):69～7730　中 国 科 学 (D 辑)第29卷

含煤岩系层序地层学研究进展

第41卷 第1期 煤田地质与勘探 Vol. 41 No.1 2013年2月 COAL GEOLOGY & EXPLORA TION Feb. 2013 收稿日期: 2011-07-31 基金项目:国家科技重大专项课题(2011ZX05023-001) 作者简介:魏恒飞(1983—)，男，安徽亳州人，博士研究生，从事层序地层及油气资源评价工作. 文章编号: 1001-1986(2013)01-0001-07 含煤岩系层序地层学研究进展 魏恒飞，陈践发，王冠男，李 伟，刘娅昭，吴雪飞 (中国石油大学地球科学学院，油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249) 摘要: 层序地层学是分析聚煤规律的一种有效方法。层序地层学应用于含煤地层的分析始于20世纪90年代，Diessel 最先在经典层序地层格架中建立了煤层的聚集模式；之后，Bochacs 和Stuer 通过讨论可容纳空间的变化速率和泥炭聚集速率之间比值的变化，具体分析了不同可容纳空间的煤层厚度、连续性及形态。通过对层序地层中煤层发育和分布的研究，多数煤田地质学家们认为，厚煤层主要发育于低位体系域晚期至海侵体系域早期及海侵体系域晚期至高位体系域早期。由于巨厚煤层往往是许多次级层序及界面的复合体，因此巨厚煤层不能简单地作为成因层序地层的界面，但可以通过煤岩学和地球化学方面的指标对其进行精细划分确定。我国煤田地质学家通过对国内海相煤层的研究，提出了海侵事件聚煤和海相层滞后时段聚煤等观点，从而大大促进了含煤岩系层序地层学的发展。 关 键 词：旋回层；层序地层学；煤层；可容纳空间；巨厚煤层 中图分类号：P618.11 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2013.01.001 Developments of coal measures sequence stratigraphy WEI Hengfei, CHEN Jianfa, W ANG Guannan, LI Wei, LIU Yazhao, WU Xuefei (College of Earth Scieces , State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting , China University of Petroleum , Beijing 102249, China ) Abstract: It is beneficial for exploitation and exploration of coal resources and resources relating to coal to analyze developing strata and distribution of coal seam in sequence stratigraphy. The time that sequence stratigraphy began to use in coal strata was 90's of last century, Diessel firstly established coal accumulation model in classical se-quence stratigraphy framework, then Bochacs and Stuer discussed the change of ratio of accommodation rate/peat production rate and concretely analyzed thickness, continuity, configuration of coal seam in different accommoda-tion. Based on studied development and distribution of coal seam in sequence stratigraphy, most coal geologists think that thick coal seams were mostly developed during late low stand-early transgression and late transgres-sion-early high stand periods. Extremely thick coal seam is composed of many para-sequence and interface of para-sequence, so we can not easily believe extremely thick coal seam is interface of genetic stratigraphy, but we can use index of coal petrology and geochemistry to finely divide extremely thick coal seam and to confirm inter-face of genetic stratigraphy. In China, coal geologists studied paralic coal seam and raised ideas of coal formation in the transgressive event and coal accumulation during a lag time of marine limestone beds, and that let idea of coal accumulation in sequence stratigraphy to develop. Key words: cyclothem; sequence stratigraphy; coal seam; accommodation; extremely thick coal seam 层序地层学自从20世纪80年代后被人们广泛应用以来，已经取得了很好的实际效果并得到极大的丰富[1-2]，但其多集中在油田地质方面的研究，而在煤田地质上的应用则始于20世纪90年代[3]，并且其发展速度明显滞后于油田地质方面。煤炭是重要的有机矿产资源，煤层不仅是液态和气态烃类的源岩体，而且 还是气态烃类的储集体[4-7]。在我国，煤成气探明储量占全国气层气储量的近十分之七[8]，这也从一个侧面说明煤在我国能源矿产中的重要性。煤的形成过程就像生物礁的形成过程一样，受水体深度的影响较大，煤层的发育和中断可以作为很好的预测水深(地下水顶面)变化的沉积物类型。因此，研究煤层在层 网络出版时间：2013-01-30 09:54 网络出版地址：https://www.wendangku.net/doc/cd8803210.html,/kcms/detail/61.1155.P.20130130.0954.018.html

转换面的概念及其层序地层学意义

第15卷第2期2008年3月 地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学) Earth Science Frontiers (Chin a University of Geosciences,Beijing;Peking University)Vol.15No.2M ar.2008 收稿日期:2007-09-15;修回日期:2007-11-06基金项目:国家自然科学基金资助项目(40672078) 作者简介:王红亮(1971)),男,副教授,主要从事沉积储层及层序地层研究工作。E -mail:w h l4321@sohu 1com /转换面0的概念及其层序地层学意义 王红亮 中国地质大学(北京)能源学院,北京100083 Wang H ong liang S ch ool of E nerg y Re sour ces ,Ch ina Univ e rsity of Ge osciences (Be ij ing ),Beij ing 100083,Ch ina Wang Hongliang.Concept of /Turnaround Surface 0and its signif icance to sequence stratigraphy.Earth Science Frontiers ,2008,15(2):035-042 Abstract:It is t he basic view of t raditio nal sequence stratigr aphy (V ail sequence)to t ake unconform ity as se -quence bo undary.Fo r hig h -frequency sequence ana lysis,it is obvio usly limited if only taking unco nfo rmit y as sequence boundar y due to the co nt inuit y of sedimentary pro cess,limitatio ns of unconfor mity distributio n and u -nifo rmity is not a rig or ous isochronous sur face.So /T ur nar ound Surface 0is int roduced to hig h -r eso lutio n se -quence stratigr aphy./T urnaro und Sur face 0has tw o implicatio ns:o ne is turnar ound surface o f base -lev el rise and base -level fa ll,the other is turnaround sur face o f sedimentat ion due t o base -level r ise and base -lev el fa ll.T urnaro und sur faces are classified into two t ypes:o ne is base -level fall to base -lev el rise turnaround sur face,which are usually present ed as unco nformity,top -lap sur face and pro gr adat ion to r et rog radatio n tur nar ound sur face ;ano ther is base -lev el rise to base -level fall turnaro und surface,w hich ar e usually pr esented as flo oding sur face.T he implicat ions of all these surfaces ar e discussed in detail.T he pr esentatio n of /T ur nar ound Sur -face 0is of sig nificance to high -fr equency sequence (4th and 5th or der sequence)divisio n,w hich pro mo te the applicatio n o f sequence str atig raphy in o il and gas ex plor at ion and develo pment.A case study is fr om delta to turbidite depositional system o f 3rd member o f Shahejie F ormat ion,Bo xing sub -depression o f Jiy ang sag.T hro ug h recog nitio n of turnaround sur face,fo ur larg e -sca le cy cles and eig ht intermediate -scale cycles ar e div id -ed in 3rd member of Shahejie F or matio n.Based o n above division and cor relation of wells and seismics,the higher resolution sequence framew ork is fo rmed. Key words:turnaround surface;base -level;unco nfo rmity;sequence st ratig ra phy 摘 要:不整合面作为层序界面,是经典层序地层学派的基本观点,对沉积盆地层序地层格架的建立具有不可替代的作用。但对高频层序分析而言,由于三维空间中沉积作用的连续性、不整合面分布的局限性,以及不整合面并不是一个严格意义上的等时面。因此以不整合面作为层序界面具有明显的局限性。由此在高分辨率层序地层分析中,引入了/转换面0的概念。转换面包含两层意思,一是基准面由上升变为下降或由下降变为上升的转换,一是由于基准面的升降转换所引起的沉积作用的转换。转换面可分为两大类,基准面由下降变为上升的转换面,包括不整合面、顶超面及进积与退积转换面;基准面由上升变为下降的转换面,主要为洪泛面。作者探讨了顶超面、进积与退积作用的转换面和洪泛面的特征及层序意义。/转换面0概念的提出对高频层序(如四级、五级层序)划分具有重要的意义,使层序地层理论与分析方法能更有效地应用于油气勘探与开

陆相层序地层学应用指南111

第二节断陷型湖盆层序地层模式与隐蔽圈闭 断陷型朔盆的生成发展受控于盆地边界的同生大断裂活动。 若盆地两侧均发育边界同生断层．则形成地堑型陆相盆地；苦亨地地一侧存在阶段性活动的边界同生断层，则形成箕状型陆相盆。断陷型濒盆由于向生断层酌发肯一股可识别出低位体系域、湖侵体系域及岗位体系域，同一体系域内陡坡带、深洼区及缓坡带的沉积层序特补gf足下同。 低位体系域沉积时，较大面积山露地友，陆源沉积物被搬运到盆地内形成储集性较好的浊积砂体(图5—3)，盆地陡坡的冲积扇或扇二角洲砂体的粒度粗、结构混杂，储集韧性较差盆地缓坡河流沉积的是在湖侵体系域早期，内早期河流Dt积物被湖浪改造而充填形成的分选好、泥质含量少、侧向变化快的砂体*易形成地层圈闭。低位体系域往往不具有品质良好的烃源岩(表5 湖侵体系域发育品质良好的烃源岩，即生油凝缩段。盆地缓坡发育滨浅湖或水进式三角洲砂体储层，它与湖侵体系域的期泛泥岩间互构成良好储盖组合的储层。陡坡发有的洪水型浊积扇砂体直接被沉积在较深水暗色泥省之中，形成良好的岩性圈闭。 高位体系域发育早期的盆地深洼区发育色暗质纯、分布相对较r的烃源岩(表5—2)c 高位体系域发育的晚期，在盆地缓坡发育河控型二角洲，在湖盆陡坡发育扇三角训，在盆地的断垒带之上发育沿长轴方向分布的三角训，在盆地深洼区发言滑塌型浊积朗(图5—3)。岗位体系域是某——层序户储集砂体最为发育、储集物性最好、油气资源量最多的层段。

序地层学与隐蔽圈闭预测以河南泌阳凹陷为例 陈文学姜在兴鲜本忠善 邱隆伟操应长” 第二节应用层序地层学预测隐蔽油气藏的相关理论和方法 一、相关理论 1层序地层界面的级别及成因意义 层序地层学对地层单元的划分具有一个完整的体系，不同级别的层序地层单元之间以不同级别的层序地层界面为界。层序地层单元划分的规模可以从层序、体系域、准层序组、准层序到纹层、纹层组、岩层及岩层组等。小规模的层序地层单元，如纹层、纹层组及岩层、岩层组等，可以作为各类沉积体的基本组成单位；而准层序、准层序组以及体系域、层序等更大规模的层序地层单元的重要意义则在J：它们能够记录地质历史上海平面的周期 性升降变化或海水的周期性进退。与梅相沉积类似，陆相地层中各级别的层序地层界面主要

层序地层学基本概念

层序地层学读书报告层序地层学基本概念 学号：2006120061 姓名：李晓辉 院系：能源学院

层序地层学基本概念 学号：2006120061 姓名：李晓辉 层序地层学是一门新兴的石油地质学科，层序地层学的出现代表了地质学领域里的一场革命，是一种划分、对比和分析沉积岩层系的新方法，是油气、煤、铀等矿产勘查与盆地地质研究的重要工具和手段。层序地层学来源于地震地层学，以下简介地震地层学和层序地层学的基本概念。 地震地层学：地层的描述科学，通过地震资料，结合地震分析技术，在正常顺序下，岩层(和其它共生者体)的形状、排列、分布、年代顺序、划分以及有关岩石可以具有的任一成全部特征，成分和性质的关系。包括成因、组成、环境、年代、历史、与生物进化的关系以及不可胜数的其它岩层特征。 地震反射面：只有沉积表面(包括不整合面)是空间中连续的具有波阻抗差的界面。是追随地层沉积表面的年代地层界面，而不是岩性地层界面。 削蚀(削截、侵蚀)：层序的顶部反射终止，既可以是下伏倾斜地层的顶部与上覆水平地层间的反射终止，也可以是水平地层的顶部与上覆地层沉积初期侵蚀河床底面间的终止。 顶超：下伏原始倾斜层序的顶部与由无沉积作用的上界面形成的终止观象。它通常以很小的角度，逐步收敛于上覆层底面反射上。 上超：层序的底部逆原始倾斜面逐层终止。 下超：层序的底部颗原始倾斜面，向下倾方向终止。 地震层序分级： 超层序：从水域最大到最小时期沉积的地层层序。它往往是区域性的，并包括几个层序。据Vail等分析，大部分超层序是在海面相对变化的二级周期(超周期)期间沉积的。 层序：是超层序中的次一级地层单元，水域相对扩大和缩小，它可以是区域性的，也可以是局部的。 亚层序：层序中最小一级地层单元，它可以是局部的或三角洲的一个朵叶。 海面变化的定义 水深：指在任一给定时刻和地点，水面和水底间的距离。 全球海面变化：海面和一个固定基准点（通常指地心）间测量到的海面变化。其变化成因只有两种：洋盆体积变化（如洋中脊扩张）和海水体积变化（如冰川消融）。 相对海面变化：海面和一个局部的运动基准点——沉积基底或早期地层表面——间测量到的海面变化。 上超点法：一种利用地震剖面中反射界面上超点的转移幅度研究海平面升降的半定量方法。地震相：相是一定岩层生成时的古地理环境及其物质表现的总和，地震相可以理解为沉积相在地震剖面上表现的总和，是由沉积环境(如海相或陆相)所形成的地震特征。 振幅：振幅是质点离开它平衡位置的最大位移，振幅直接与波阻抗差有关，波阻抗差高，则振幅强；波阻抗差低，则振幅弱。 连续性：指同相轴连续的范围。连续性直接与地层本身的连续性有关，连续性愈大，沉积的能量变化愈低，沉积条件就愈是与相对低的能量级变化有关。 波形排列：指的是同相轴排列的形状，它反映互相接近的地层间的沉积环境，如果波形排列在横向上变化不大或变化缓慢，说明地层变化不大，常常出现在低能沉积环境中。如果波形排列变化迅速，说明地层变化迅速，常出现在高能环境中。 视频率：频率表示质点在单位时间内振动的次数，而视频率指的是地震时间剖面中反射同相轴呈现的频率。 地震相单元的外部几何形态：

沉积体系及层序地层学研究进展

沉积体系及层序地层学研究进展 沉积学的发展整体上经历了从萌芽到蓬勃发展，再到现今的储层沉积学、层序地层学、地震沉积学等派生学科发展阶段。这期间，沉积学的形成和发展一直服务于油气和其他沉积矿产的勘探和开发。到目前为止，针对层序研究，相关的理论和方法已比较系统、成熟。但在层序内部体系域划分、裂谷盆地层序地层模式研究及层序地层控制因素分析等方面仍然需要开展大量的研究工作才能使沉积体系及层序地层学研究更精细。 1 层序地层学研究现状及发展趋势 层序地层学是近20年来发展起来的一门新兴学科，其基础是地震地层学与沉积相模式的结合。层序的概念最初由Sloss(1948)提出，当时将层序作为一种以不整合面为边界的地层单位。但层序地层学的真正发展阶段是在P. R. Vail, R. M. Mitchum, J.B.Sangree1977年发表了地震地层学专著之后，层序的概念定义为“一套相对整合的、成因上有联系的地层序列，其顶底以不整合或与这些不整合可对比的整合为界”，并将海平面升降变化作为层序形成与演化的主导因素。1987年Vail和Wagoner等在AAPG上发表的文章首次明确了层序地层学的概念，开始了层序地层学理论系统化阶段，提出了体系域等一系列新概念，建立了层序内部的地层分布规律和成因联系。进入二十世纪九十年代，层序地层学理论出现了多个分支学派，丰富发展了理论，也扩展了应用领域。 层序地层学经历了三个发展阶段，现已发展为与岩石地层、年代地层、生物地层及地震资料相结合的综合阶段，并且已从在理论上有争议的模型演化成一种在实践上可采纳的方法（蒋录全，1995）。 1.1 国内外层序地层学研究现状 层序地层学理论建立之初是以海相层序地层为基础的，国外应用较多的有三种海相层序概念模式，发展至今，理论上形成了Vail层序地层学、Cross高分辨率层序地层学、Galloway成因层序地层学三大主流派系。沉积层序与成因层序的最根本区别在于层序界面的不同，沉积层序以不整合和与该不整合可对比的整合面为界，强调海平面变化是层序形成的主导控制作用；成因层序是以最大海侵

层序地层学的研究现状

文章编号:1009-3850(2000)03-0097-08 层序地层学的研究现状 赵国连 (中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100101) 摘要:本文介绍了层序地层的发展历史,总结了各阶段的主要理论和概念,以及各阶段所取得的 成就,指出各阶段在理论上的发展及存在的不足;由此而追索到现代层序地层学的基本概念及 理论的由来。总的来说,层序地层学经历了初期阶段,地震地层学阶段和现代层序地层学三个 发展阶段,其中主要涉及层序控制的因素,海平面变化,可容纳空间变化和体系域类型等概念。笔者认为层序地层学发展主要原因是地震勘探技术的发展及石油工业的发展。作为边缘学科, 它与诸多的学科都有较深的渊源。笔者认为,正是在这些结合点上,层序地层学才得到了极大 的应用。笔者认为陆相层序地层学在中国有了较大的发展,在国际上属领先地位。本文总结了 层序地层学的发展历史、现状及可能的发展方向,这将有利于人们进一步了解本学科的进展。 关键词:层序地层;地震地层;陆相层序;可容纳空间 中图分类号:P 53912 文献标识码:A 收稿日期:1999-10-23;修订日期:2000-01-16 目前关于层序地层学研究已在全世界各地展开。因而正确地了解层序地层学,可以帮助我们发扬本学科的特点,利用该学科与其它学科的结合,在解决矛盾中互相提高,为现代层序地层学和相关学科的发展作出有益的探索。 1 经典层序地层学的研究概况 经典的层序地层学是一门边缘交叉学科,相对于现代层序地层学而言,它仅涉及被动大陆边缘的滨浅海相研究,因地质学(特别是地层学、沉积学、构造地质学)和地球物理学的相互渗透而迅速发展起来的一门学科,因其片面强调海平面变化对层序的控制作用,因而没能应用到陆相层序地层的研究中来。层序地层最早的萌芽思想产生在一百多年前(Sloss,1984)112。早在十九世纪中叶,地质学家在建立年代地层时就把不整合作为地层的顶界/底界。这正是现代层序地层的边缘。 111 层序地层学的诞生及概况 自从层序的概念(Sloss 等,1948)提出后,层序地层学便由此诞生,因长期进展不大,因第20卷 第3期2000年9月 沉积与特提斯地质Sedimentary G eolog y and T ethyan Geology V ol.20 No.3Sept.2000

层序地层学知识点总结

层序地层学 （一）、层序 1．层序：层序是由不整合面或与其对应的整合面作为边界的、一个相对整合的、具有内在联系的地层序列，是层序地层学分析的基本地层单元。 2.巨层序或大层序：它是比层序大得多的最高一级层序，可以与旋回层序中的一级旋回对应，包括若干个层序。在层序地层分级体系中应为一级层序。 3．超层序：超层序是比层序大的二级层序，包括几个层序，一般认为超层序应是比巨层序小比层序大的一类层序，是与二级旋回相对应的二级层序。 4．构造层序：构造层序是以古构造运动界面为边界的一类层序。构造层序与巨层序或大层序相当，是一级层序。 5.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古地理解释，对地层格架进行综合解释的一门科学。 6．不整合面：是一个将新老地层分开的界面，具有明显的沉积间断。 7．可容空间：由海平面上升或地壳下沉或这两种作用联合而形成的沉积物可以沉积的空间场所。指沉积物表面与沉积基准面之间或供沉积物充填的所有空间。 8．海泛面：是一个将新老地层分开，其上下水深明显地急剧变化的一个界面。 初次海泛面：是Ⅰ型层序内部初次跨越陆架坡折的海泛面是水位体系域和海进体系域的物理界面。 最大海泛面：指的是最大海侵时期形成密集段或下超面，在盆地内分布范围最大，为划分海侵体系域和高水位体系域的界面。 河流平衡剖面：即河流中的沉积基准面，当河床底部与该面重合，沉积作用达到动态平衡，沉积物总量等于水流冲刷掉的物质总量；当河床底部高于该面，向下侵蚀；当河床底部低于该面，发生沉积。 9．全球海平面：全球海平面指一个固定的基准面点，从地心到海表面的测量值。这个测量值随洋盆和海水的体积变化而发生变化，与局部因素无关 10．相对海平面：相对海平面是指海平面与局部基准面如基底之间的测量值。 11．密集段或凝缩段、缓慢沉积段（condensed section）：是由薄层的深海（湖）沉积物所组成的地层，这类沉积物是在准层序逐步向岸推进，而盆地又缺少陆源沉积物的时期沉积的。①生物丰度高，微量元素相对富集②沉积速率低，经历时间差长。 识别标志： 1）地球物理（下超、地震剖面） 2）古生物特征（深水生物） 3）岩石学特征（暗色泥岩，亮暗交替，水体安静） 4）地球化学（Co元素） 5）沉积速率 地质意义： 1）地层对比：不可漏掉，漏掉，则会在无边界处产生边界；用于相解释 2）良好的生油岩 3）层序解释 12．下切谷（incised valleys）或深切谷:是下切的河流体系，其通过下切作用使河道向盆地延伸并切入下伏地层，以与海平面的相对下降相对应，在陆棚上，深切谷以层序边界为下边界，以首次主要海泛面为上部边界。 13．准层序:parasequence它是由湖（海）泛面或与之相对应的界面为边界的、相对整合的、有内在联系的岩层或岩层序列所组成。

准噶尔盆地侏罗系层序地层学研究_鲍志东

文章编号:1000-0747(2002)01-0048-04 准噶尔盆地侏罗系层序地层学研究 鲍志东1,管守锐1,李儒峰1,王英民1,刘　凌1,赵秀岐2,齐雪峰3 (1.石油大学(北京);2.中国石油石油地球物理勘探局;3.中国石油新疆油田公司) 摘要:准噶尔盆地侏罗系发育砾岩、砂岩和泥岩为主的含煤或不含煤层序,可以划分出2个超层序、7个层序和15个体系域。第一超层序由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ层序组成,相当于八道湾组、三工河组及西山窑组;第二超层序由Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ层序组成,相当于头屯河组、齐古组及喀拉扎组。各层序在不同的地区发育程度不同,具有不均衡性、不完整性及横向变化的分区性。对比分析显示,准噶尔盆地三级层序持续的时间周期约为7～13M a,Ⅰ层序、Ⅳ层序、Ⅵ层序的的底界面分别与全球层序的UA B1、LZA1、LZA3的底界面一致。图2表1参5(鲍志东摘) 关键词:准噶尔盆地;侏罗系;层序地层划分;层序发育特征 中图分类号:T E111.3　文献标识码:A 1侏罗系发育基本情况 准噶尔盆地是我国大型含油气盆地之一,石炭纪末—二叠纪早期的造山作用使其由开放的海相盆地转化为山—盆体制下的封闭性内陆盆地,自石炭纪末到第四纪经历了多旋回构造运动。侏罗系是准噶尔盆地振荡演化阶段的产物,下侏罗统分为八道湾组和三工河组,中侏罗统分为西山窑组和头屯河组,上侏罗统分为齐古组和喀拉扎组。依据岩性、测井、地震和古生物组合特征以及煤层的发育情况,可将侏罗系划分为中、下侏罗统水西沟群(八道湾组,三工河组,西山窑组)煤系地层和中、上侏罗统石树沟群(头屯河组,齐古组,喀拉扎组)基本不含煤地层。 八道湾组与三叠系区域性不整合接触,总体上是由砾岩、砂岩、泥岩和煤层组成的具有明显旋回性的沉积,一般厚300～800m,自下而上由粗到细再到粗,依其旋回特征分为3段。三工河组是盆地侏罗纪最大湖侵期沉积,以灰色泥岩、泥质粉砂岩及泥灰岩为主,夹黄绿色中、细砂岩,一般厚100～700m,与八道湾组整合接触,依岩性可分为3段(J1s3,J1s2,J1s1);J1s2又可划分出被泥岩分隔的两套砂岩组合(J1s12,J1s22),其中J1s22横向不稳定,盆地边缘区多被削蚀,地震剖面上表现为同相轴消失。西山窑组为灰白、浅灰、灰绿色砾、砂岩夹炭质泥岩、泥岩及煤层,在大部分地区与下伏地层整合接触,仅在盆缘为不整合接触。头屯河组底部岩性较粗,以黄绿色砂砾岩夹杂色细、粉砂岩及泥质条带为特征;中下部主要为灰绿色砂岩、泥岩、泥灰岩夹炭质泥岩,偶见煤线;上部为灰绿色粉砂岩、泥岩互层夹杂色泥质条带。齐古组主要为棕红色、红褐色泥岩、粉砂岩夹紫灰色、灰色泥质砂岩以及薄层凝灰质砂岩。喀拉扎组为灰黄色、灰绿色中—粗粒长石砂岩夹紫红色硬砂岩和粉砂岩,发育大型交错层理。头屯河组、齐古组和喀拉扎组横向变化大,三组间为过渡关系,与下伏地层呈区域性不整合或假整合接触,与上覆白垩系呈区域性不整合接触,大部分地区无论井下还是露头都很难区分。 由于燕山中期运动的影响,盆地东西沉降速率差异大,造成侏罗系厚度西部小而东部(尤其东南部)大的格局。在盆地南缘,东部出露侏罗系全部地层(最厚可逾4000m),西部仅出露水西沟群的部分地层;盆地内部侏罗系厚度一般为1500m左右,主要缺失中、上侏罗统的部分地层。 2层序地层学分析的基础工作 笔者在对准噶尔盆地侏罗系进行层序地层分析时,综合使用了露头、钻井、测井和地震资料。首先,系统观察了盆缘8条主要的侏罗系露头剖面,初步确定了层序和体系域界面的识别标志,提出侏罗系层序和体系域划分的初步方案,将层序格架划分至准层序级,并建立了层序地层模式。在此基础上,收集了盆地内200余口钻井的资料,结合重矿物、古生物、地化等资料,将侏罗系层序格架划分至体系域级,并侧重于研究层序纵向变化、单井划相及沉积相变化规律,深入解释层序和体系域界面。通过对190余口井的层序分析、50余口井的沉积相分析、28口井的岩心观察,建立了152口井的层序划分数据库和20条层序地层与沉积相对比剖面,根据与地震剖面解释成果的相互标定,建立了单井层序地层划分原则和层序地层格架。利用地震 48 石　油　勘　探　与　开　发 2002年2月 PET ROL EU M EX PLO RA T IO N AN D DEVELO PM EN T V ol.29　N o.1

层序地层学研究综述

层序地层学研究综述 学生: 黎静容地球物理与石油资源学院 指导老师: 谢锐杰地球物理与石油资源学院 前言: 简要回顾了层序地层学的起源和发展历史，将层序地层学的发展划分为起源阶段、经典层序地层学阶段和分辨率层序地层学阶段:在总结了层序地层学取得的主要成就和存在的问题以及难点的基础上，展望了层序地层学的未来和前景最后，对有关层序地层学研究等理论问题作了初步的探讨，提出以初始海泛面作为层序的界线更为合理和实用，且优越于经典层序边界，且从理论上进行了论述:讨论了层序地层学理论在优化年代地层界线层型的作用，认为在海相地层中，层序的初始海泛面应该是选择全球界线层型剖面点的一个重要参考标准:在陆相地层中，作者一提出，界线层型剖面点建立在最大洪泛面上是最好的选择，即应将陆相地层的界线层型剖面点建立在最大海泛面上第一个广泛分布的化石带之底 1层序地层学的研究历程 1. 1层序地层学的起源阶段 自从Sloss J几1950年提出了层序的概念之后.层序地层学正式诞生。但在当时没有受到人们足够的重视.因此层序地层学未得到发展。从20世纪50年代开始.由于计算机技术的应用和地震堪探新技术的兴起.使得地震堪探技术逐渐地被应用于盆地研究和油气助探中并取得了显著的成果和经济效益。20世纪70年代.以V ail为首的Exxon石油公司的地质学家们将地质理论、地震堪探技术与现代计算机技术紧密结合.创立了地震地层学,使得地层学的发展跃上了一个新的台阶。因此.地震地层学的出现被认为是地层学理论和实践上的一项重大突破。 地震地层学通过对地层及其界而的反射特征的分析.逐步弄清反射界而之间的关系、反射界而之间所限定的地层体之间关系以及它们和海平而变化之间的内在关系。在此基础上.地震地层学的发展逐步完善.其成就表现在:在理论上.地震地层学促使人们对地层学以新的思考。并导致现代地层学的产生;在实践上.人们开始利用地震速度来提取岩性信息并在盆地规模上开始对地层结构、沉积相的变化与区域分布进行分析预测。V ail首先用地震地层学来研究海平而的变化;T odd和M itchum对墨西哥湾和非洲西部海上的三叠纪、侏罗纪及白纪世地震地层学进行研究;Clement对俄克拉何马格里区韦托加一奇卡沙趋向带的莫洛斯普林格底砂岩进行地震模拟.为油气堪探提供了重要依据。 1. 2经典层序地层学阶段 从20世纪80年代至90年代，随着可容空间概念的建立.层序地层学的理论和方法逐渐完善.主要研究海平而变化周期的不同时期(低水位期、海进期和高水位期)具有成因联系的地层沉积层序，并建立以地层不连续面为界，在成因上有联系的旋回性地层的年代地层学体制以解释沉积环境及其有关岩相的分布.这些岩相单元可能限于以层而为界而的等时段内.也可以跨越时间面。该阶段通常称为经典层序地层学阶段。 经典层序地层学学派中大致有3种层序划分方案。其一是以V ail为代表}5i.以地层不整合或与该不整合对比的整合界而为层序的边界;主要利用地震资料来解释地震地层.通过地震

层序地层学答案

一、名词解释 层序地层学：是研究以不整合面或与之相对应的整合面为边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联系的地层学分支学科。 层序：一套相对整一的、成因上存在联系的、顶底以不整合面或与之相对应的整合面为界的地层单元。体系域：一系列同期沉积体系的集合体，是一个三维沉积单元，体系域的边界可是层序的边界面、最大海泛面、首次海泛面。 准层序：一个以海泛面或与之相应的面为界、由成因上有联系的层或层组构成的相对整合序列。在层序的特定位置，准层序上下边界可与层序边界一致。 首次海泛面：Ⅰ型层序内部初次跨越陆架坡折的海泛面，即响应于首次越过陆棚坡折带的第一个滨岸上超对应的界面，也是低位与海侵体系域的物理界面。 凝缩层：沉积速率极慢、厚度很薄、富含有机质、缺乏陆源物质的半深海和深海沉积物，是在海平面相对上升到最大，海侵最大时期在陆棚、陆坡和盆地平原地区沉积形成的。 Ⅰ型层序：底部以Ⅰ型层序界面为界，顶部以Ⅰ型或Ⅱ型层序界面为界的层序类型。 陆棚坡折带：陆架向海盆方向坡度陡然增加的地方。 低位体系域：Ⅰ型层序中位置最低、沉积最老的体系域，是在相对海平面下降到最低点并且开始缓慢上升时期形成的。 并进型沉积：常出现于正常的富含海水的陆棚环境，海平面上升速率相对较慢，足以使得碳酸盐的产率与可容空间的增加保持同步，其沉积以前积式或加积式颗粒碳酸盐岩沉积准层序为特征，并且只含极少的海底胶结物。 二、层序地层学理论基础是什么？ （1）海平面升降变化具有全球周期性。 层序地层学是在地震地层学理论基础上发展起来的，它继承了地震地层学的理论基础，即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。 （2）4个基本变量控制了地层单元的几何形态和岩性。 这四个基本变量是构造沉降、全球海平面升降、沉积物供给速率和气候变化，其中构造沉降提供了可供沉积物沉积的可容空间，全球海平面变化控制了地层和岩相的分布模式，沉积物供给速率控制沉积物的充填过程和盆地古水深的变化，气候控制沉积物类型以及沉积物的沉积数量。一般说来，前三者控制沉积盆地的几何形态，沉降速率和海平面升降变化综合控制沉积物可容空间的变化。 三、图示并说明三种准层序组序列特征 进积式准层序组：是在沉积物沉积速率大于可容空间增长速率的情况下形成的，所以较年轻的准层序依次向盆地方向进积，形成向上砂岩厚度增大、泥岩厚度减薄、砂泥比值加大、水体变浅的准层序堆砌样式。常为HST和LST的前积楔状体的沉积特征。 退积式准层序组：是在沉积速率小于可容空间增长速率的情况下形成的，所以较年轻的准层序依次向陆方向退却，尽管每个准层序都是进积作用的产物，但就整体而言，退积式准层序组显示出向上水体变深、单层砂岩减薄、泥岩加厚、砂泥比值降低的特征。常为TST的特征。 加积式准层序组：是在沉降速率基本等于可容空间变化速率时形成的，相邻准层序之间未发生明显的侧向移动，自下而上，水体深度、砂泥岩厚度和砂泥比值基本保持不变。常为HST早期和陆架边缘体系域的沉积响应。 四、对比具陆棚坡折的碎屑岩Ⅰ型层序与具台地边缘的碳酸盐岩Ⅰ型层序之间的特征（含成因、边界特征、体系域构成及LST、TST、HST特征、主控因素） 具陆棚坡折的碎屑岩Ⅰ型层序界面是在全球海平面下降速率大于盆地沉降速率时产生的，它响应于区域性不整合界面，其上下地层岩性、沉积相和地层产状可以发生很大变化，具有陆上暴露标志和河流回春作用形成的深切谷。随着相对海平面下降，河流深切作用不断向盆地中央推进，形成了岩相向盆地中央方向的迁移特征。 具台地边缘的碳酸盐岩Ⅰ型层序界面是在海平面迅速下降且速率大于碳酸盐岩台地或滩边缘盆地沉降速率、海平面位置低于台地或滩边缘时形成的，以台地或滩的暴露和侵蚀、斜坡前缘侵蚀、区域性

层序地层学国内外研究进展及应用

层序地层学国内外研究进展及应用 2018年1月

层序地层学国内外研究进展及应用 摘要：为了加深对层序地层学的认识和理解，本文从层序地层学的研究对象和内容出发，系统性地认识层序地层学的研究方法以及理论基础。首先查找文献初步了解层序地层学的概念体系和以全球海平面变化为特征的理论基础。其次，梳理了层序地层学的发展历史和近期层序地层学的相关研究进展。最后，针对塔里木盆地的寒武-奥陶系海相碳酸盐岩的层序地层特征，查找了相关研究成果，加深了对塔里木盆地的海相地层的层序特征的理解。 关键字：层序地层学；研究进展；塔里木盆地；寒武-奥陶系；碳酸盐岩

1 层序地层学研究对象及内容 层序地层学(Sequence Stratigraphy)是20世纪80年代发展起来的一门新学科和新技术[1]。它是研究以侵蚀面或无沉积作用面以及可与之对比的整合面为界的、有成因联系并具旋回性的地层格架内的岩石关系为主要内容的一门学科。层序地层学的诞生和发展伴随着地震地层学、生物地层学、年代地层学和沉积学的发展。它是以地震地层学为基础，结合有关的沉积环境及岩相古地理解释，对地层的层序格架进行综合解释的科学。通过对地震、测井和露头资料的分析，研究在构造运动、海面升降、沉积物供应和气候等因素控制下，造成相对海平面的升降变化及其与地层层序、层序内部不同级次单位的划分、分布规律；研究其相互之间的成因联系、界面特征和相带分布，以建立更精确的全球性地层年代对比、定量解释地层沉积史。当与生物地层、构造分析等结合时，能提供以不整合面或与之相对应的整合界面为界的更精确的地层对比。 层序的基本模式是以不整合为边界，内部是由三个体系域组成(低位体系域、海侵体系域和高位体系域)，层序形成的控制因素主要有四个，即构造沉降、海平面升降运动、沉积物的供给和气候，层序的研究方法包括地震、露头和测井的综合应用。 层序地层学在其发展的过程中逐渐形成了一套相对独立的理论方法体系。它是在是在地震地层学的基础上发展起来的，并综合了生物地层学、年代地层学、岩石地层学、同位素地层学、磁性地层学、沉积学和构造地质学的最新成果[2]。它依据生物地层学与年代地层学所建立的宏观年代地层格架基础开展研究，并把自己的研究同已建立的宏观地层格架结合起来；它将地质学和地球物理学相互交叉渗透而迅速发展起来，逐渐形成了一套相对独立的理论方法体系，在实践中不断被完善和发展；它消除了地层学中长期存在的年代地层学、岩石地层学与生物地层学单位的三重命名的混乱现象，第一次提出了全球统一的成因地层划分方案，建立了地层分布模式，提高了对地层的分布预测能力，将地球科学的研究从定性推向定量[3]。

层序地层学读书报告

层序地层学基本概念 1、 层序、体系域、准层序概念之异同与比较 (1) 层序 1、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解释，对地层层序格架进行地质综和解释的地层学分支。 2、层序的概念 层序是一套相对整一的、成因上存在联系的、顶底以不整合面或与之相对的整合面为界的底层单元，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。 3、层序的分级 在大多数的情况下，一个沉积层序是在一个海平面变化周期内形成的，不同级别的海平面相对变化周期相对应于相应级别的沉积层序。（一般分为5个级别）：一级层序的体系域是由一个或多个二级周期所形成的二级层序所组成；二级层序的体系域是由一个或多个三级周期所形成的三级层序所组成；三级层序是由一系列准层序组组成的体系域所组成；一个四级层序往往是由一个或几个准层序所组成（可包含完整或不完整的体系域）；五级层序往往仅包含一个或几个准层序（往往仅出现某个体系域的局部）。 4、每个层序中的某个体系域可以包含一个或几个准层序组，一个准层序组包括一个或几个准层序。 5、不同级别的海平面相对变化周期中所包含的初始海泛面、最大海泛面等也是有级次的。因此综合上述几个基本概念得出：任何一个级别的层序在理论上都进行体系域划分，通常情况下在三级层序下面划分，对于陆相湖盆来说一般划分为低位体系域，湖进（侵）体系域，高位体系域。与海相盆地相对应的是初次湖泛面和最大湖泛面。 层序和体系域其实是同一套地层不同的划分方式，就是一个矩阵的不同表达方式（行和列）的区别。这样一想，就应该清楚，不同层序级

别都可划分体系域。根据威尔逊旋回,任何一级的层序都会出现水进水退的过程,也就是说都应该有低位/水进/高位体系域(或只发育其中的一个/两个).但是体系域的概念的提出最初又是在三级层序中出现的.也就是说习惯上,只有在三级层序,才使用体系域. （二）体系域 1、体系域定义 由小层序和组成层序的次级单元的一个或多个小层序组形成的同期沉积体系的联合体称为沉积体系域。体系域的解释是建立在小层序堆叠型式、与层序的位置关系和层序边界类型的基础上。 2．低水位体系域[LST] 低水位体系域是在海平面缓慢下降，然后又开始缓慢上升阶段的沉积。在不同的盆地边缘发育不同的低水位体系域。在有不连续的陆架边缘的盆地中，低水位体系域由不同时的上下两部分组成：下部为低水位扇或盆底扇；上部为低水位楔。 2.1盆底扇 是在低的斜坡和盆底沉积的以海底扇为特征的低水位体系域的一部分。扇的形成与峡谷侵蚀到斜坡和河谷下切至大陆架有关。硅质碎屑沉积物通过河谷和峡谷穿过斜坡和大陆架形成盆底扇。尽管盆底扇的出现远离峡谷口，或者峡谷口不明显，但是盆底扇可能形成于峡谷口。盆底扇的底面（与低水位体系域的底面一致）是Ⅰ型层序界面，扇顶则是下超面。

层序地层学

一．名词解释 1. 层序地层学：(Sequence Stratigraphy)研究以不整和面或与之相对应的整和面为边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支学科。 2. 层序：(Sequence)一套相对整一的、成因上存在联系的、顶底以不整和面或与之相对应的整和面为界的地层单元。 3. I型层序边界面：一个区域型不整合界面，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。即I型层序界面是在沉积滨线坡折带处，由海平面相对下降产生。 4. II型层序边界面：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产生 的，在沉积滨线坡折带处未发生海平面的相对下降。 5. I型层序：底部以I型层序界面为界，顶部以I型层序或II型层序界面为界的层序。 6. II型层序：底部以II型层序界面为界，顶部以I型层序或II型层序界面为界的层序。 7. 沉积滨线坡折带：(Depositional shoreline break)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。 8.陆棚坡折带：(Shelf-break)大陆架与大陆斜坡之间的过渡地带。 9. 体系域：(Systems tract)一系列同期沉积体系的集合体。 10. 低位体系域： (Lowstand systems tract，简称LST) I型层序中位置最低、沉积最老的体系域，是在相对海平面下降到最低点并且开始缓慢上升时期形成的。在具陆棚坡折的深水盆地的沉积背景中，低位体系域是由海平面相对下降时形成的盆底扇、斜坡扇和海平面相对上升时形成的低位前积楔状体以及河流深切谷充填物组成的。低位体系域以初次海泛面为顶界，其上为海进体系域。 11. 海进体系域：（Transgressive systems tract，简称TST）：是I型和II型层序中部的体系域，是在全球海平面迅速上升与构造沉降共同产生的海平面相对上升时期形成的，由一系列向陆推进的退积准层序组成，沉积作用缓慢。海侵体系域顶部与具有下超特征的最大海泛面(MFS)相对应。顶部沉积物以沉积慢、分布广、富含有机质和非常薄的海相泥岩沉积的为凝缩段特征。 12. 高位体系域：(Highstand systems tract，简称HST)：是I型和II型层序上部的体系域，是海平面由相对上升转变为相对下降时期形成的，沉积物供给速率大于可容空间增加的速率，因此形成了向盆内进积的一个或者多个准层序组。 13. 陆架边缘体系域(Shelf-margin systems tract，简称SMST)：是与II型层序边界伴生的下部体系域，以一个或者多个微弱前积到加积准层序组为特征。陆架边缘体系域由陆架和斜坡碎屑岩或碳酸盐岩组成，它们以层序边界为底部边界、由海进面为顶部边界的加积型或前积型准层序组构成。 14. 海泛面：(Marine flooding surface)是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然增加。 15. 首次海泛面：(First flooding surface)I型层序内部初次跨越陆架坡折的海泛面，即响应于首次越过陆棚坡折带的第一个滨岸上超对应的界面，也是低位与海侵体系域的屋里界面。 16. 最大海泛面：(Maximum flooding surface)：是层序中最大海侵时形成的界面，它是海侵体系域的顶界面并被上覆的高位体系域下超，它以从退积式准层序组变为进积式准层序组为特征，常与凝缩层伴生。 17. 准层序：（Parasequence）一个以海泛面或与之相应的面为界的、由成因上有联系的层或层组构成的相对整和序列。 18. 准层序组：（Parasequence sets）由成因相关的、一套准层序构成的、具特征堆砌样式的一种地层序列。 19. 可容空间：(Accommodation)是指可供沉积物潜在的堆积空间(Jerrey，1989)，是全球海平