地震沉积学第二章.

层序地层学及其在油气勘探中的应用第二章层序地层学基本理论第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念层序地层学是在有年代地层学意义的地层界面组成的年代地层框架内，研究其地层形式、分布及相的成因关系的一门学问。层序地层学研究的主要对象，亦即在层序地层学中的基本地层单位就是层序。按Mitchum所给的定义，层序是一个以不整合面及与之相当的整合面所分界的、相对整一而在成因上相关的连续的地层。准层序和准层组是组成层序的实体。Wagoner给予准层序的定义是一个以海泛面及它们的对比界面分界的、相对整一的、在成因上是相关的连续的层或层组。而准层序组的主要特点则是由具有特殊的叠置形式的准层序叠合体，而层和层组又是由纹层和纹层组等组成的。上述这些地层单位，从大的层序到最小的纹层(表2-1)，都是组成沉积岩的地层实体，由它们构成地层的分类等级，并共同具有如下的两个基本特征：①除纹层以外，每一地层单位都是以具有年代地层学意义的界面分界的、成因上相关的连续的地层；②每个界面都是单一的物理界面，在界面分布范围内分开其上、下的地层。第二章层序地层学基本理论表2-1地层单位级序的定义和特征(据J.C.VanWagoner,1990,有改动）一、层序地层学的基本概念时间高程高水位体系域海平面下降，侵蚀低水位体系域海(湖)进体系域高水位体系域坡折带100FTSPRES准层序I型层序界面下切河谷充填海(湖)岸平原砂岩和泥岩浅海(湖)砂岩陆架和陆坡泥岩及薄砂岩盆底扇和有堤河道砂岩密集段沉积有陆架坡折的I型层序结构及形成过程高水位体系域加积、前积低水位体系域盆底扇、斜坡扇海(湖)进体系域退积低水位体系域低水位楔，前积SPRES100FT第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念为了更好地理解后面所要讲的内容，有必要明确一些层序地层学所涉及的概念。其内容如下：1．层序地层学：地层学的一个分支，是研究以不整合面及与之相当的整合面为界的、重复的，成因上有联系的年代地层框架内的地层分布形式、沉积环境和岩相展布的成因关系的一门综合性边缘科学。2．不整合：是一个将新、老地层分开的界面，沿着这个界面，既有地表侵蚀和削蚀(在某些地区也有相应的水下侵蚀)，同时具有明显的沉积间断的标志(据VanWagoner等，1988)。这一定义限制了不整合的使用，它只限于暴露地表和相应在水下的剥蚀面。比Mitchum(1977)所给的不整合的定义的限制更大一些。Mitchum对不整合的定义是：“一个将新老地层分开的、代表着明显的间断的侵蚀面或无沉积界面”。如今所使用的不整合，并不包括因局部地质作用引起的，与沉积同期的侵蚀，如点坝的发育或风成砂丘的移动同时发生的局部侵蚀等。第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念3．整合是一个将新老地层分开的界面，沿着这个面没有侵蚀(既无地表侵蚀，也无水下侵蚀)，在界面上没有明显的间断标志。但是它包含有非常缓慢的沉积物的低速沉积，很薄的沉积代表着较长的地质时间。4．沉积体系一串现在仍积极作用的(现代的)或者推测的（古代的)沉积作用和沉积环境(三角洲、河流等)从成因上联系到一起的岩相组合。5．海泛面是一个把新老地层分开的面，它的形成是因为海水深度急剧增加的结果，因此，跨过这个面有水深突然增加的证据。这种加深通常与小的水下侵蚀作用(但是没有陆上侵蚀作用或者岩相的向盆地方向转移)和无沉积作用相伴生，并且可以以一个小的沉积间断为指示。6．纹层、纹层组、层、层组定义见表2-2。第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念7．海岸上超向下转移对着老的层面的上倾尖灭，称为上超。而在老的层面上的沉积滨线转折处(或称退复坡折)以及它向陆地方向的地层上超称为海岸上超。海岸上超的地层是由近滨、海岸平原、三角洲或河流沉积组成，是反映海平面上升的标志。第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念在沉积滨线转折盆地方向一边的地层上超，称海相上超(见图2-1)。海相上超的地层由好天气波基面以下的沉积组成，如果对比某一个界面上下的地层时，界面上方地层的海岸上超，较界面下方地层的海岸上超偏向于盆地方向时，称为海岸上超向下转移，简称海岸上超下移。第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念8．可容纳空间可供潜在的沉积物堆积的空间(据Jervey，1989)9．海进面分布在整个陆架上的，位于层序内的第一个明显的海泛面，又称首次海泛面，是低水位体系域和海进体系域的分界面。10．最大海泛面朝陆方向延伸最远的海泛面，是高水位体系域与海进体系域的分界面，通常是个下超面，由上覆高水位体系域内前积斜层的趾部下超在海进体系域之上。第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念11．密集段(CondensedSection)由薄的半远海或远海沉积相所组成，是沉积物聚集速度很慢，经历的时间很长，代表在陆架上的陆源沉积物饥饿的沉积。这一段地层通常很薄，但它是连续地沉积的，在岸线最大区域性海侵时期，它的分布最广（据Loutit，1988)。12．准层序、准层序组准层序和准层序组是层序的基本构筑单位。一个准层序是以海泛面和与之相应的面为界的成因上有联系的、相对整一的一套岩层(beds)或岩层组(bedsets)组成的(VanWagoner，1985)。硅质碎屑岩的准层序是前积性的，因此是向上变浅的。碳酸盐岩准层序通常是加积性的，因此也是向上变浅的。第二章层序地层学基本理论(准层序)第二章层序地层学基本理论(准层序)第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念准层序组是一套成因上有联系的准层序，它们的形成，在多数情况下以大的海泛面和可与之对应的面为界，具独特的叠置方式(VanWagoner，1985)。准层序组的边界：①可以分开独特的准层序叠置方式；②可以与层序边界重合；③可以是下超面和体系域边界。准层序组内准层序的叠置方式(图2-2)可以是前积式的、退积式的或者加积式的，这取决于沉积速度与可容纳空间腾空速度的比值。在层序内部这些叠置方式是可以预测的。第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念13．层序层序是一套相对整一的成因上有联系的地层，顶、底面为不整合及与之相当的整合面，层序是由一系列体系域组成的，是在全球海平面升降曲线上位于两个相邻下降拐点之间沉积的。层序由其底界面不整合面的性质可分为I型层序和Ⅱ型层序，当不整合面侵蚀范围延续到陆架边缘以下时称为I型不整合面，否则为Ⅱ型不整合面，I型层序其底界面为I型不整合面及其相当的整合面，顶界面为I型或Ⅱ型不整合面及其相当的整合面，体系域由低水位体系域、海进体系域和高水位体系域组成；Ⅱ型层序其底界面为Ⅱ型不整合面及其相当的整合面，顶界面为I型或I型不整合面及其相当的整合面，体系域由陆架边缘体系域、海进体系域和高水位体系域组成。一、层序地层学的基本概念第二章层序地层学基本理论第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念14．体系域体系域是一连串同期的沉积体系(Brown和Fisher，1977)。我们用体系域去称呼每个层序内部三个次一级小类：I型层序中的低水位、海进和高水位体系域(图2-3，图2-4)和Ⅱ型层序中的陆架边缘、海进和高水位体系域(图2-5)。体系域是根据界面类型，它们在层序内的位置，以及准层序及准层序叠置模式客观地加以定义的。体系域还用几何结构和相结合加以表征。当谈到体系域时，低水位和高水位这些术语并不意味着暗示全球性海面或者相对海平面变化周期上的独特的时期或者位置。一个体系域开始的实际时间是海面升降、沉积物供应和构造运动间相互作用的函数。层序内最低的体系域如果直接处于I型边界之上，称作低水位体系域(图2-3，图2-4)，然而，如果它直接处于Ⅱ型边界之上，称作陆架边缘体系域(图2-5)。第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念低水位体系域如果沉积在具有陆架坡折带的盆地中(图2-3)，通常可以分成三个独立的单位，盆底扇、陆坡扇和低水位楔。盆底扇以下陆坡或盆地底部上的海底扇沉积为特征。扇的形成与海底峡谷进入陆坡的侵蚀作用以及河谷进入陆架的下切作用相伴生。硅质碎屑沉积物路过陆架和陆坡，通过河谷和海底峡谷供应给盆底扇。盆底扇的底面(与低水位体系域的底面吻合)是I型层序界面；盆底扇的顶面是个下超面。盆底扇沉积，海底峡谷的形成以及下切河谷的侵蚀作用，解释为海平面相对下降时期产生的。第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念陆坡扇以陆坡中部或底部的浊积和碎屑流沉积为特征。陆坡扇沉积作用可以是与盆底扇同时期的，或者是与低水位楔的早期部分同时期的。陆坡扇的顶部是低水位楔中部和上部的一个下超面。低水位楔以陆架上的下切河谷充填为特征(图2-3，图2-4)，它通常上超于层序界面之上，并且以具有楔形几何形态的前积充填方式覆盖于陆坡之上，它通常下超于盆底扇或陆坡扇之上。低水位楔沉积与盆底扇沉积不同期。低水位楔由前积到加积准层序组成，低水位楔的顶面与低水位体系域的顶面相重合，是一个海泛面，称作海进面(图2-3，图2-4)。海进面是层序内部跨过陆架的第一个有意义的海泛面。低水位楔沉积是海平面缓慢相对上升时期发生的。第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念一、层序地层学的基本概念低水位体系域如果是在具有缓坡边缘的盆地中沉积的(图2-4)，则由相对薄的低水位楔组成，它可能包含两个部分。第一部分以河流下切作用和沉积物过路冲蚀海岸平原为特征，是在海平面相对下降时期发生的，在该时期滨线快速地向盆地方向推进，直至相对海面下降稳定下来为止。低水位楔的第二部分以海面的缓慢相对上升，下切河谷的充填，以及滨线的连续前积为特征，造成一个由逆倾向的下切河谷充填沉积物和顺倾向的一个或多个前积准层序组构成的低水位楔。低水位楔的顶面是海进面；低水位楔的底面是层序底界面。一、层序地层学的基本概念陆架边缘体系域(图2-5)是与Ⅱ型层序边界伴生的最低体系域。这个体系域以一个或多个微弱前积到加积的准层序组为特征，这些准层序组在朝陆地方向上超到层序边界之上，在朝盆地方向下超到层序边界之上。陆架边缘体系域的顶面是海进面，它也构成海进体系域的底面。陆架边缘体系域的底面是II型层序界面。一、层序地层学的基本概念海进体系域(图2-3至图2-5)是I型和Ⅱ型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。海进体系域的底面是位于低水位体系域或者陆架边缘体系域顶面处的海进面。海进体系域内部的准层序在朝陆地方向上超到层序边界之上，在朝盆地方向下超到海进面之上。海进体系域的顶面是下超面。这个下超面是海泛面，上覆高水位体系域内前积斜层的趾部下超其上。这个面以从退积式准层序组变为加积式准层序组为特征，并且是个最大海泛面。密集段主要产于海进体系域内部和高水位体系域远端。密集段是一个相带，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岩层组成。在滨线的区域性海进时期，密集段分布最广泛。一、层序地层学的基本概念高水位体系域(图2-3至图2-5)是I型或Ⅱ型层序中的上部体系域。这个体系域通常广泛分布在陆架上，并且以一个或多个加积式准层序组、继之以一个或多个具有前积斜层几何形态的前积准层序组为特征。高水位体系域内部的准层序在朝陆地方向上超于层序边界之上，在朝盆地方向下超于海进或低水位体系域顶面之上。高水位体系域在顶部以I型或Ⅱ型层序界面为界，在底部以下超面为界。第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念体系域是在全球海面变化曲线的特定段落期间沉积的(Jerver和Posamentier等，图2-6)。模型显示了与I型边界有关的体系域(即低水位扇、低水位楔、海进体系域和高水位体系域)。陆架边缘体系域发育在Ⅱ型层序边界之上。第二章层序地层学基本理论一、层序地层学的基本概念①低水位体系域的低