高分辨率层序地层

第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回1课程负责人：杨友运２００６年１０月高分辨率层序地层学HIGHRESOLUTIONSEQUENCESTRATIGRAPHY第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回2层序地层学的三大理论体系海相层序地层学陆相层序地层学高分辨率层序地层学方面第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回3课程提纲1四个基本原理2基础理论3在勘探阶段中的应用4在开发阶段中的应用第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回4四个基本原理地层基准面原理体积划分原理相分异原理旋回等时对比法则第二篇高分辨率层序地层学第一节、基准面与基准面旋回第二节、基准面旋回与A/S值第三节、沉积物体积分配作用第四节、“相”分析作用第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回6第一节、基准面旋回与旋回层序一、地层基准面概念二、基准面旋回运动及控制因素三、地层基准面原理四、旋回层序及其特征高低第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回7地层基准面原理1基准面概念4四种地质作用2基准面旋回5可容纳空间3成因层序6A/S值第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回8“高分辨率”：指高时间精度分辨率，可建立高时间分辨率的层序地层格架。一、地层基准面概念地层基准面：不是一个水平面，是一个连续的、向盆地下倾的抽象面，为一势能面，其形态、位置、运动方向及升降幅度随时间而变化。水上剥蚀区水下剥蚀区水上沉积区水下沉积区第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回9二、地层基准面旋回运动及控制因素1、基准面旋回：基准面由上升到下降再到上升的旋回运动。基准面具有向其幅度的最大值或最小值单向移动的趋势。2、基准面穿越旋回：穿越地表的基准面旋回。3、可容空间变化：基准面上升可容空间增加，下降则可容空间减小。可容空间增加基准面第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回104、控制层序形成的四大要素1、全球海平面变化2、全球及区域构造运动3、气候变迁（气温、降雨量、湿度、风力）4、沉积物补给总量及补给速度变化基准面旋回运动是地表各种地质作用（海平面、构造运动、气候变迁、沉积负荷、地貌地形、沉积物压实等）的综合结果。第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回11侵蚀作用沉积物路过冲刷的非沉积作用水下沉积作用有效可容空间陆上沉积作用沉积物路过冲刷的非沉积作用欠补偿的饥饿及非沉积作用可容空间三、地层基准面原理1、基准面与地表的相对位置——决定地表地质作用。基准面旋回运动控制着地表可容空间变化，从而决定着地表的各种地质作用方式：侵蚀、沉积物路过冲刷、沉积、欠补偿非沉积作用。①基准面位于地表之上：形成可容空间，地表发生沉积作用；②基准面位于地表之下：可容空间消失，地表发生侵蚀作用；③基准面与地表重合：无可容空间，地表无沉积无侵蚀，沉积物仅仅路过。第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回122、基准面运动过程中地表地质作用随可容空间迁移而变化。随有效可容空间的迁移各种地质作用（侵蚀作用、沉积物路过、沉积作用、欠补偿非沉积作用）的地理位置顺序发生迁移。第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回131、旋回层序定义在一个基准面旋回中沉积的地层。（1）基准面上升，有效可容空间增加，沉积上升半旋回；（2）基准面下降，有效可容空间减小，沉积下降半旋回；（3）基准面上升到下降、下降到上升的转换面称二分时间界限。时间四、基准面旋回层序及特征：低高质点运动轨迹旋回层序幅度上升半旋回深下降半旋回浅二分时间界限下降半旋回二分时间界限浅旋回层序界面旋回层序界面深上升半旋回旋回层序界面第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回142、基准面旋回层序级次旋回层序巨旋回超长期组超长期长期中期短期超短期旋回层序界面超级界面Ⅰ类界面Ⅱ类界面Ⅲ类界面Ⅳ类界面Ⅴ类界面Ⅵ类界面天文周期银河年往返银道面穿越银道面奥特周期偏心率周期黄赤交角及岁差周期太阳黑子等周期时限Ma200～30060～12030～402～50.1～0.40.02～0.04＜0.001规模全球(数十万米)板块内(数万米)区域(数千米)盆地内(数百米)地区(数十米)局部(数米-十几米)局部(米级)相当于沉积层序超级层序一级层序二级层序三级层序准层序组准层序韵律层沉积层序边界不整合面超过盆地面积不整合面超过盆地或占大部面积不整合面占盆地大部分面积不整合面占盆地较大部分面积较大洪泛面较小洪泛面小洪泛面成因全球构造运动板内构造运动区域构造运动构造气候海平面构造气候物源海平面气候物源海平面气候物源地层单元盆地充填序列含油层系油层组砂层组小层单砂层第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回15湖泊边缘滩坝泥坪潮道砂坪潮道混合坪泥炭坪潮上带潮间带潮下带潮上带潮汐沉积对称旋回潮汐三角洲对称旋回三角洲前缘非对称旋回三角洲平原非对称旋回不同沉积环境短期旋回的识别(邓宏文，1997）3、旋回层序特征（1）超短期及短期旋回层序：超短期旋回层序：时限＜0.001Ma，形成于太阳黑子周期等引起的短时气候波动；相当于Ⅵ级层序(韵律层)；界面类型为Ⅵ类界面，厚度数米；短期旋回层序：时限0.02～0.04Ma，形成于黄赤交角及岁差周期引起的气候波动阶段；相当于Ⅴ级层序(准层序)；界面类型为Ⅴ类界面；厚度十几米；第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回16（2）中期旋回层序（数十米）：沉积时限0.1～0.4Ma，受偏心率周期引起的气候波动控制；相当于Ⅳ级层序(准层序组或体系域)；Ⅳ类界面；（3）长期旋回层序（数百米）：沉积时限2～5Ma，受幕式构造活动控制，相当Ⅲ级层序；Ⅲ类界面。（4）超长期旋回层序（数千米）：沉积时限30～40Ma，受应力场控制，相当Ⅱ级层序；Ⅱ类界面。（5）超长期旋回组层序（数万米）：时限60～120Ma，受区域构造运动控制，相当Ⅰ级层序，Ⅰ类界面。（5）巨旋回层序（数十万米）：时限200～300Ma，受全球构造运动控制，相当巨层序，超级界面。第一章高分辨率层序地层学基本理论第一节基准面与基准面旋回174、旋回层序对称性的变化规律：横向上：自盆地边缘到中心旋回层序对称性由以上升为主到以下降为主；纵向上：自低可容空间到高可容空间旋回层序对称性逐渐变好。第一章高分辨率层序地层学基本理论第二节基准面旋回与A/S变化18可容空间（A）……可供沉积物堆积的空间；沉积物通量（S）……可供堆积的沉积物总量；A/S值控制着沉积物分布与保存样式可容空间(A)沉积物通量S可容空间(A)第二节、基准面旋回与A/S值第一章高分辨率层序地层学基本理论第二节基准面旋回与A/S变化19一、可容空间（A）地层基准面相对于地表上升产生可容空间。1、构造运动、气候变迁、海平面变化、地壳均衡补偿、热胀冷缩、地层压实、流体流动等均可引起基准面旋回运动；2、基准面向上运动，可容空间增加，沉积物沉积储存潜力提高；3、基准面向下运动，可容空间减少，沉积物受剥蚀及搬运的潜力增加。可容空间(A)基准面地表可容空间(A)第一章高分辨率层序地层学基本理论第二节基准面旋回与A/S变化20二、沉积物通量（S）1、地表遭受剥蚀作用产生的供堆积的沉积物总量。2、气候、地形、地貌、植被、岩石类型、生物富集程度、风化剥蚀及水动力强度……决定沉积物通量的大小。沉积物通量S第一章高分辨率层序地层学基本理论第二节基准面旋回与A/S变化21三、A/S值对沉积过程的控制：1、A/S值控制着沉积物堆积速度、保存程度和内部结构：A／S1，退积A／S1，进积A／S=1，加积第一章高分辨率层序地层学基本理论第二节基准面旋回与A/S变化222、A/S值控制着沉积物的保存程度：（1）高A/S值有利于沉积物（包括砂质及泥质沉积）的保存；（2）高A/S值有利于地貌要素（河道及泛滥平原）的保存；第一章高分辨率层序地层学基本理论第二节基准面旋回与A/S变化233、A/S值控制着海岸线及三角洲形态：A/S增加第一章高分辨率层序地层学基本理论第三节沉积物体积分配作用24一、有效可容空间二、沉积物体积分配作用第三节、沉积物体积分配作用第一章高分辨率层序地层学基本理论第三节沉积物体积分配作用25一、有效可容空间及其迁移1、有效可容空间----被沉积物充填的空间：第一章高分辨率层序地层学基本理论第三节沉积物体积分配作用262、基准面运动及有效可容空间迁移：基准面下降：有效可容空间向海迁移，向海一侧可容空间较大，滨海砂岩沉积体增大，海岸平原沉积体积减小。基准面上升：有效可容空间向陆迁移，向陆一侧可容空间较大，因而海岸平原沉积体积增大，滨海砂岩沉积体减小。时间基准面有效可容空间第一章高分辨率层序地层学基本理论第三节沉积物体积分配作用272、有效可容空间迁移的地层响应：进积堆积：基准面下降有效可容空间向盆地迁移，形成向盆地进积的堆积样式；垂向加积：基准面开始上升有效可容空间不变，形成加积堆积样式；退积堆积：基准面上升有效可容空间向陆迁移，形成向陆地退积的堆积样式；垂向加积：基准面上升末-下降早期，有效可容空间不变，形成加积堆积样式；第一章高分辨率层序地层学基本理论第三节沉积物体积分配作用28A／S＞lA／S=lA／S＜l第一章高分辨率层序地层学基本理论第三节沉积物体积分配作用29二、沉积物体积分配作用1、过程-响应关系：基准面旋回与可容纳空间变化与层序结构与沉积特征构成过程-响应关系。下降半旋回下降半旋回上升半旋回上升半旋回下降半旋回上升半旋回第一章高分辨率层序地层学基本理论第三节沉积物体积分配作用302、沉积物体积分配作用——基准面旋回的地层学响应。在基准面旋回运动过程中，沉积物随有效可容空间迁移被分配到相应的沉积环境发生堆积。下降半旋回下降半旋回下降半旋回上升半旋回上升半旋回上升半旋回第一章高分辨率层序地层学基本理论第三节沉积物体积分配作用313、沉积物体积分配结果(1)旋回层序对称性发生有规律的变化;冲积平原海岸平原滨面浅海大陆架第一章高分辨率层序地层学基本理论第三节沉积物体积分配作用32(2)地层叠加样式发生有规律变化；长周期基准面上升期间：地层呈退积叠加样式；冲积及海岸平原相：厚度向上变厚，旋回对称性向上变好；临滨和陆架相：厚度向上变薄，对称性变差，以下降半旋回为主；第一章高分辨率层序地层学基本理论第三节沉积物体积分配作用33长周期基准面下降期间：地层旋回呈进积叠加样式；冲积及海岸平原相：厚度向上变薄，对称性变差，以上升半旋回为主临滨和陆架相：厚度向上变厚，对称性变差，以下降半旋回为主。第一章高分辨率层序地层学基本理论第四节相分异作用34第四节相分异作用一、相分异作用——基准面旋回的沉积学响应；1、在基准面旋回运动过程中，地层的沉积学属性（沉积相、相组合、沉积构造、岩石学特征）随可容空间变化而变化。2、基准面旋回运动引起有效可容空间迁移，在沉积物进行体积分配作用的同时发生相分异作用。第一章高分辨率层序地层学基本理论第四节相分异作用35地层结构对称性叠加样式沉积特征相组合沉积相岩石学特征沉积构造沉积物体积分配作用相分异作用基准面旋回有效可容空间迁移构造、气候、沉积物供给、物源过程地层学响应沉积学响应第一章高分辨率层序地层学基本理论第四节相分异作用36二、相分异作用的两种结果1、不同地理位置同类沉积相的特征不同高可容空间河道宽深比大砂体连通性差地层保存程度好滞留沉积多低可容空间三角洲水下分流河道第一章高分辨率层序地层学基本理论第四节相分异作用372、同一地理位置沉积相类型及地层保存程度不同第一章高分辨率层序地层学基本理论第四节相分异作用38三、相分异程度与A/S值的关系低A/S值，侵蚀、冲刷面发育，以粗粒河道沉积为主，相分异程度低；高A/S值