第一章-层序地层学基本概念(层序地层学).ppt

提纲 第一节层序地层学理论基础 第二节层序地层学的基本概念第三节全球海平面变化周期 一 层序地层学理论基础 1 海平面变化具有全球周期性 层序地层学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对应的整合面为界的 成因相关的沉积层序的根本原因 正是基于这一点 才有可能重建全球地层对比系统 显生宙全球相对海平面变化曲线 第一代Vail曲线 据Vail 1977 1 海平面变化具有全球周期性 中生代全球相对海平面变化曲线 第二代Vail曲线 据Vail 1987 1 海平面变化具有全球周期性 2 四个基本变量控制层序特征 CLIMATE 2 四个基本变量控制层序特征 基本变量对层序的控制作用 以上诸变量中 由构造沉降与全球海平面升降导致的海平面相对于盆地边缘的位置 相对海平面变化 是层序地层学的基础 2 四个基本变量控制层序特征 提纲 第一节层序地层学理论基础 第二节层序地层学的基本概念 第三节全球海平面变化周期 层序地层学有关概念和术语 层序地层学 SequenceStratigraphy 层序 Sequence 不整合 Uncomformity 海泛面 floodingsurface 凝缩层 密集段 Condensedsection 可容空间 Accommodationspace 体系域 Systemtracts 沉积体系 Sedimentarysystem 准层序 Parasequence 准层序组 Parasequenceset 层序地层学 SequenceStratigraphy 根据露头 钻测井和地震资料 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合解释的地层分支学科 1 层序地层学 SequenceStratigraphy 地震地层学 生物地层学 年代地层学 沉积学 层序地层学 油气勘探 2 层序 Sequence 层序 Sequence 是以不整合面或与不整合相对应的整合界面作为边界 成因上有联系的 相对整合的 连续地层序列 准层序和准层序组是层序的地层构成单元 层序是在海平面升降周期曲线上相邻的两个下降速度转折点之间沉积的 它由若干个体系域 准层序组 准层序组成 层序地层学的定义 经典的定义来自J C VanWagoner 1988 研究以侵蚀面或无沉积作用面 或者与之可以对比的整合面为界的 重复的 成因上有联系的地层的年代地层框架内岩石间的关系 Itisthestudyofrockrelationshipswithinachronostratigraphicframeworkofrepetitive geneticallyrelatedstrataboundedbysurfacesoferosionornondeposition ortheircorrelativeconformities 地层的发育同样充满坎坷与不平 层序地层学的简略定义 D Emeryet al 1996 给出一个简明的定义 地层学中研究沉积盆地充填 形成以不整合或相对应的整合为界的成因地层单元的分支学科 Thesubdivisionofsedimentarybasinfillsintogeneticpackagesboundedbyunconformitiesandtheircorrelativeconformities 层序地层学的定义 3 不整合 Unconformity 一个分割新老地层的间断面 沿此面有明显的水上暴露侵蚀特征 或相应的水下剥蚀 据J C VanWagoner etal 1988 在地震剖面上常表现为削蚀 顶超 上超 下超等 Asurfaceseparatingyoungerfromolderstrata alongwhichthereisevidenceofsubaerialerosionaltruncation and insomearea correlativesubmarineerosion orsubaerialexposure withasignificanthiatusindicated J C VanWagoner etal 1988 地质学中的不整合UnconformityinGeology 角度不整合 不同产状 非整合 不同岩类 平行不整合 不同时代 局部不整合 不同岩相 UnconformityinSequenceStratigraphy 一个分割新老地层的间断面 在地震剖面上常表现为削蚀 顶超 上超 下超等 整合 Comformity 分开较新和较老地层的面 沿此面没有任何侵蚀或停止沉积的证据 并且沿此面亦没有任何明显沉积间断的表现 因此包括这样的一些面 在这些面上 仅有很缓慢的沉积作用 或很低的沉积物聚集速率 非常薄的沉积物即代表很长的地质时期 不整合 4 海泛面 floodingsurface 海泛面是一个新老地层的分界面 常常是平整的 仅有厘米级地形起伏 但穿过该界面时有证据表明水深会突然增加 海泛面常伴随小规模的水下侵蚀作用和无沉积作用 表明存在小规模的沉积间断 除非海泛面与层序边界重合 否则海泛面上不会发生大规模陆上侵蚀作用 无海岸上超的向下迁移或向盆地方向的迁移 A 初始海泛面 Firstfloodingsurface 定义 是 型层序内部初次跨越陆架坡折的海泛面 也是低位体系域的物理界面 初始海泛面可由于后期海平面下降而遭受地表剥蚀或发生无沉积作用 B 最大海泛面 Maximumfloodingsurface 是一个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进积准层序组为特征 常与凝缩层相伴生 三大学派层序和层序边界 P RVail UnconformityandcorrelativeconformityEmbry FirstfloodingsurfaceGalloway Maximumfloodingsurface 凝缩层也称密集段 或缓慢沉积段 是在相对海平面上升到最大 海岸线海侵最大时期在陆坡和盆地相沉积的沉积物 一般由沉积速率很慢的 10 100mm 万 厚度很薄的 缺乏陆源物质的半深海和深海沉积物 5 凝缩层 Condensedsection DefinitionofKeyTerms密集段CondensedSection 以沉积速度极低为特征的一种薄的海相地层层段 沉积速度小于1一l0mm 1000年 据Vail Hardenbol Todd 1984 它们是半远洋和远洋沉积物组成 缺乏陆源碎屑物质 是在海平面相对上升最大 海岸线海侵最大时期在外陆架 陆坡和盆地底部沉积的 据Loutit 1986 Athinmarinestratigraphicintervalcharacterized I型层序的内部结构 LST TST HST 密集段 密集段 CondensedSection 它出现在高水位期沉积与海进及低水位期沉积间的下超面上 密集段有两层重要性 一是它所代表高水位期沉积体系域的前三角洲细粒沉积往往作为重要的生油岩覆盖下伏的海进及低水位储油岩上 可以形成各种类型的油藏 一是由于高水位沉积覆盖在年龄不同的海进和低水位沉积上 因此 在朝海或深水方向 同样可以形成年代跨度不等的沉积间断 这点在理解复杂的地层缺失原因上极为重要 DefinitionofKeyTerms密集段CondensedSection 以沉积速度极低为特征的一种薄的海相地层层段 密集段 密集段 CondensedSection 密集段主要产于海进体系域内部和高水位体系域远端 密集段实际上是不断前积的 穿时的前三角洲细粒沉积 因此 它的外部界面 顶底面 是穿时的 内部界面 纹层面 则是等时的 在滨线的区域性海进时期 密集段分布最广泛 密集段 CondensedSection 密集段主要产于海进体系域内部和高水位体系域远端 它实际上是不断前积的 穿时的前三角洲细粒沉积 湖盆中的密集段 含盐油页岩膏盐华 溶蚀纹理 灰黑色云质泥岩层面盐晶 溶蚀坑与断面水平纹理 6 可容空间 Accommodation 可容空间 Accommodation 指可供沉积物堆积的空间 主要受控于沉积基准面的变化 或者是海平面升降和构造沉降的函数 层序地层学的两个最重要概念 基准面和可容纳空间是层序地层学中的两个最重要的概念 基准面 分隔开沉积带和剥蚀带的物理面 BASELEVEL whichseparatesdepositionzonefromerosionzone Wheeler 1964 可容纳空间 可供潜在的沉积物堆积的空间 AccommodationSpace Thespacemadeavailableforpotentialsedimentaccumulation Jervey 1979 DefinitionofKeyTerms基准面Baselevel 基准面也曾叫作平衡面 equilibriumprofile 它是由无数个平衡点组成的面 在这个面上 沉积作用等于剥蚀作用 也就是说 在该面上既无沉积作用 也无剥蚀作用 基准面分隔开下伏的沉积带和上覆的剥蚀带 早期 人们将基准面与海平面等同起来 把它看作是一个水平面 如果认为基准面是海平面或海平面附近的水平面 那么该基准面将会分隔开下伏的沉积带 水下 和上覆的剥蚀带 陆上 但实际上在地面较高处也有沉积作用 那就需要另一个水平的基准面来分隔开这个比较高的剥蚀带和沉积带 这是与原先解释的基准面 水平面的观点相矛盾 可容空间 基准面概念 Cross 1994 DefinitionofKeyTerms可容纳空间Accommodationspace 可容纳空间是一种潜在的 可供沉积物堆积的空间 Vailetal 1988 Cross提出一种修正方案 他 1994 认为 随地史演化而产生 或消失 的 可用于沉积物堆积 或剥蚀 的 潜在的堆积空间被定义为可容纳空间 可容纳空间限制了在各个地理部位中堆积的沉积物体积 它也取决于填充的速率即地表搬运过程的效率 可容纳空间Accommodationspace DefinitionofKeyTerms可容纳空间Accommodationspace 通常总可容纳空间向海盆方向逐渐增加 而有效可容纳空间 总可容纳空间减去已利用空间 的变化则较复杂 由于可容纳空间向盆地方向增加 而潜在的可利用空间又逐步被充填 因而有效容纳空间向盆地方向减小 有效可容纳空间在地质历史中随地质年代而在不断的变化 并且这种变化主要由构造升降运动 沉积填充后的残余地貌形态 海平面相对升降变化 沉积压实作用 沉积充填物负荷的岩石圈补偿和热流作用等因素所控制 可容纳空间Accommodationspace 可容纳空间Accommodationspace 体系域 Systemtracts 一串同时期的沉积体系 据Brown 1977 每个体系域都与海平面升降周期曲线上的特定段相伴生 海平面迅速下降期 低水位扇 海平面上升 海进体系域等 全球海平面变化 构造沉降 相对海平面变化 时间 高程 全球海平面变化 构造沉降 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 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 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 体系域 Systemtracts LST TST HST 沉积体系 DepositionalSystem 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 障壁岛等 从成因上联系到一起的岩相组合 据Brown 1977 Athree dimentionalassemblageoflithofacies geneticallylinkedbyactive modern orinferred ancient processesandenviroments delta river barrierisland andsoon BrownandFisher 1977 DefinitionofKeyTerms沉积体系DepositionalSystem 三角洲沉积体系 逐渐向海前积 主要沉积体系类型1 冲积扇体系2 河流体系3 湖泊体系4 扇三角洲体系5 三角洲体系6 碎屑海岸体系7 碳酸盐岩台地体系8 深水扇体系 主要研究方法 垂直相序列 Verticalfaciesprofile 沃塞尔相律 Walther slaw 沉积模式 Depositionalmodel 物源与古流分析 Provenanceandpaleocurrent 地震地层 Seismicstratigraphy 层序地层 Sequencestratigraphy 构造 沉积体系分析 Tectonics depositionalsystem 沉积学作图 Sedimentarymapping Sedimentary depositional system TheRelationshipoftheTerms TheRelationshipoftheTerms MAINAccommodation BaseLevel DepositionalShelfBreak EquilibriumProfile EquilibriumPoint SEDIMENTSSequence SystemsTract DepositionalSystem ParasequenceSet Parasequence CondencedSectionSURFACEUnconformity TransgressiveS MaximumFloodingS MarineFloodingS 提纲 第一节层序地层学理论基础第二节层序地层学的基本概念第三节全球海平面变化周期 1 全球海平面变化 全球海平面 GlobaleustasyorGlobalsea level 是指海平面相对于一个固定的基准点 如地心 的位置 它与局部影响因素无关 关于全球海平面变化的控制因素 不同学者有不同的认识 R W Fairbridge 1961 认为冰川消长 洋盆形态变化以及极地迁移是引起全球海平面升降和气候变化的起因 W M Guidish 1984 认为海平面变化起因于冰川和消冰作用 海底扩张速度的变化 海水被沉积物排替 大型盆地的干涸和水淹