高分辨率层序地层

1、第一节基准面与基准面旋回 1 1 第一节基准面与基准面旋回 2 2 层序地层学的三大理论体系层序地层学的三大理论体系 海相海相 层序地层学层序地层学 陆相陆相 层序地层学层序地层学 高分辨率层序地 层学方面 第一节基准面与基准面旋回 3 3 课课 程程 提提 纲纲 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 第一节基准面与基准面旋回 4 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 第二篇第二篇 高分辨率层序地层学高分辨率层序地层学 n第一节、基准面与基准面旋回第一节、基准面与基准面旋回 n第二节、基准面旋回与第二节、基准面旋

2、回与a/s值值 n第三节、沉积物体积分配作用第三节、沉积物体积分配作用 n第四节、第四节、“相相”分析作用分析作用 第一节基准面与基准面旋回 6 6 n第一节、基准面旋回与旋回层序 n一、地层基准面概念 n二、基准面旋回运动及控制因素 n三、地层基准面原理 n四、旋回层序及其特征 高 低 第一节基准面与基准面旋回 7 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 6 a/s值 第一节基准面与基准面旋回 8 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 。 n一、一、 地层基准面概念 n地层基准面：不是一个水平面，是

3、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 第一节基准面与基准面旋回 9 9 n二、地层基准面旋回运动及控制因素二、地层基准面旋回运动及控制因素 n1 1、基准面旋回：、基准面旋回：基准面由上升到下降再到上升的旋回运动。基准面由上升到下降再到上升的旋回运动。基准面具有向基准面具有向 其幅度的最大值或最小值单向移动的趋势。其幅度的最大值或最小值单向移动的趋势。 n2 2、基准面穿越旋回：、基准面穿越旋回：穿越地表的基准面旋回。穿越地表的基准面旋回。 n3、可容空间变化：、可容空间变化：基准面上升可容

4、空间增加，下降则可容空间减小。基准面上升可容空间增加，下降则可容空间减小。 可容空间增加可容空间增加 基准面基准面 第一节基准面与基准面旋回 10 10 n4、控制层序形成的四大要素 n1、全球海平面变化 n2、全球及区域构造运动 n3、气候变迁（气温、降雨量、湿度、风力） n4、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。 第一节基准面与基准面旋回 11 11 侵蚀作用侵蚀作用 沉积沉积 物路物路 过冲过冲 刷的刷的 非沉非沉 积作积作 用用 有效有效 可容可容 空间空间 陆上沉积作用陆上沉积作用

5、 沉积沉积 物路物路 过冲过冲 刷的刷的 非沉非沉 积作积作 用用 欠补欠补 偿的偿的 饥饿饥饿 及非及非 沉积沉积 作用作用 n三、地层基准面原理 n1、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：。 n基准面位于地表之上：形成可容空间，地表发生沉积作用； n基准面位于地表之下：可容空间消失，地表发生侵蚀作用； n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。 第一节基准面与基准面旋回 12 12 2、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

6、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。 第一节基准面与基准面旋回 13 13 n1、旋回层序定义 在一个基准面旋 回中沉积的地层。 n（1）基准面上升，有 效可容空间增加，沉积 上升半旋回； n（2）基准面下降，有 效可容空间减小，沉积 下降半旋回； n（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。 时时 间间 四、基准面旋回层序及特征：四、基准面旋回层序及特征： 低低 高高 质点运动轨迹质点运动轨迹 旋回层序旋回层序 幅度幅度 上升半旋回上升半旋回 深深 下降半旋回下降半旋回 浅浅 二分时间界限二分时间界限 下降半旋回下降半旋回 二分时间界限二分时间界限

7、 浅浅 旋回层序界面旋回层序界面 旋回层序界面旋回层序界面 深深 上升半旋回上升半旋回 旋回层序界面旋回层序界面 第一节基准面与基准面旋回 14 14 n2、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 类界面类界面类界面类界面类界面类界面 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ma20030060120 3040250.10.40.020.040.001 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

8、(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 第一节基准面与基准面旋回 15 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

9、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） n3、旋回层序特征 n（1）超短期及短期旋回层序： n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；相当于级层序(韵律层) ；界面类型为类界面，厚度数米； n短期旋回层序：时限0.020.04ma ，形成于黄赤交角及岁差周期引起的气候波 动阶段；相当于级层序(准层序) ；界面类型为类界面；厚度十几米； 第一节基准面与基准面旋回 16 16 n（2）中期旋回层序（数十米）： n沉积时限0.10.4ma，受偏心率周期引起的气候波动控制；相当于级 层序(准层序组

10、或体系域)； 类界面； n（3）长期旋回层序（数百米） ： n沉积时限25ma，受幕式构造活动控制，相当级层序；类界面。 n（4）超长期旋回层序（数千米） ： n沉积时限3040ma，受应力场控制，相当级层序；类界面。 n（5）超长期旋回组层序（数万米） ： n时限60120ma，受区域构造运动控制，相当级层序，类界面。 n（5）巨旋回层序（数十万米） ： n时限200300ma，受全球构造运动控制，相当巨层序，超级界面。 第一节基准面与基准面旋回 17 17 n4、旋回层序对称性的变化规律：、旋回层序对称性的变化规律： n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；横向上

11、：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； n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。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。 第二节基准面旋回与a/s变化 18 18 n可容空间（可容空间（a）可供沉积物堆积的空间；可供沉积物堆积的空间； n沉积物通量（沉积物通量（s）可供堆积的沉积物总量；可供堆积的沉积物总量； 控制着沉积物分布与保存样式控制着沉积物分布与保存样式 可容空间可容空间(a) 沉积物通量沉积物通量s 可容空间可容空间(a) 第二节、基准面旋回与第二节、基准面旋回与a/s值值 第二节基准面旋回与a/s变化 19 19 n一、可容空间

12、（一、可容空间（a） 地层基准面相对于地表上升产生可容空间。地层基准面相对于地表上升产生可容空间。 n1、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、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；流体流动等均可引起基准面旋回运动； n2、基准面向上运动，可容空间增加，基准面向上运动，可容空间增加，沉积物沉积储存潜力提高；沉积物沉积储存潜力提高； n3、基准面向下运动，可容空间减少，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。沉积物受剥蚀及搬运的潜力增加。 可容空间可容空间(a) 基准面基准面 地表地表

13、 可容空间可容空间(a) 第二节基准面旋回与a/s变化 2020 n二、沉积物通量（二、沉积物通量（s） n1、地表遭受剥蚀作用产生的供堆积的沉积物总量。、地表遭受剥蚀作用产生的供堆积的沉积物总量。 n2、气候、地形、地貌、植被、岩石类型、生物富集程度、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风化剥蚀及水动力强度决定沉积物通量的大小决定沉积物通量的大小。 沉积物通量沉积物通量s 第二节基准面旋回与a/s变化 21 21 n三、三、a/sa/s值对沉积过程的控制值对沉积过程的控制： n1、 a/s值控制着沉积物堆积速度、保存程度和内部结构值控制着沉积物堆积速度、保存

14、程度和内部结构 ： a as1s1，退积，退积 a as1s1，进积，进积 a as=1s=1，加积，加积 第二节基准面旋回与a/s变化 2222 n2 2 、 a/s值控制着值控制着沉积物的保存程度：沉积物的保存程度： n（1 1）高）高a/s值值有利于沉积物（包括砂质及泥质沉积）的保存；有利于沉积物（包括砂质及泥质沉积）的保存； n（2 2）高）高a/s值值有利于地貌要素（河道及泛滥平原）的保存；有利于地貌要素（河道及泛滥平原）的保存； 第二节基准面旋回与a/s变化 2323 n3、 a/s值值控制着海岸线及三角洲形态：控制着海岸线及三角洲形态： a/s增加 第三节沉积物体积分配作用 24

15、24 n一、有效可容空间一、有效可容空间 n二、沉积物体积分配作用二、沉积物体积分配作用 第三节、沉积物体积分配作用第三节、沉积物体积分配作用 第三节沉积物体积分配作用 2525 n一、有效可容空间及其迁移一、有效可容空间及其迁移 n1、有效可容空间有效可容空间-被沉积物充填的空间被沉积物充填的空间： 第三节沉积物体积分配作用 2626 n2、基准面运动及有效可容空间迁移：、基准面运动及有效可容空间迁移： n基准面下降：基准面下降：有效可容空间有效可容空间向海迁移向海迁移，向海一侧可容空间较大，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。滨海砂岩沉积体增大，海岸平原沉积体

16、积减小。 n基准面上升：基准面上升：有效可容空间有效可容空间向陆迁移向陆迁移，向陆一侧可容空间较大，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。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 第三节沉积物体积分配作用 2727 n2 2、有效可容空间迁移的地层响应：、有效可容空间迁移的地层响应： n进积堆积：进积堆积：基准面下降基准面下降有效可容空间有效可容空间向盆地迁移向盆地迁移，形成向盆地进积的堆积样式；，形成向盆地进积的堆积样式； n垂向加积：垂向加积：基准面开始上升基准面开始上升有效可容空间不变，有效可容空间不变，形成加积堆积样式；

17、形成加积堆积样式； n退积堆积：退积堆积：基准面上升基准面上升有效可容空间有效可容空间向陆迁移向陆迁移，形成向陆地退积的堆积样式；，形成向陆地退积的堆积样式； n垂向加积垂向加积：基准面上升末：基准面上升末- -下降早期，下降早期，有效可容空间不变，有效可容空间不变，形成加积堆积样式；形成加积堆积样式； 第三节沉积物体积分配作用 2828 a as sl l a as=ls=l a as s l l 第三节沉积物体积分配作用 2929 n二、沉积物体积分配作用二、沉积物体积分配作用 n1、过程、过程-响应关系：响应关系： n基准面旋回与可容纳空间变化基准面旋回与可容纳空间变化与与层序结构与沉积

18、特征层序结构与沉积特征构成过程构成过程-响应关系响应关系。 下降半旋回下降半旋回 下降半旋回下降半旋回 上升半旋回上升半旋回 上升半旋回上升半旋回 下降半旋回下降半旋回 上升半旋回上升半旋回 第三节沉积物体积分配作用 3030 n2、沉积物体积分配作用、沉积物体积分配作用基准面旋回的地层学响应。基准面旋回的地层学响应。 n在基准面旋回运动过程中，沉积物随有效可容空间迁移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。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 上升半旋回上升半旋回 上

19、升半旋回上升半旋回 第三节沉积物体积分配作用 31 31 n3、沉积物体积分配结果、沉积物体积分配结果 n(1) 旋回层序对称性发生有规律的变化旋回层序对称性发生有规律的变化; 冲积平原冲积平原 海岸平原海岸平原 滨面滨面 浅海浅海 大陆架大陆架 第三节沉积物体积分配作用 3232 n(2) 地层叠加样式发生有规律变化；地层叠加样式发生有规律变化； n长周期基准面上升期间：长周期基准面上升期间： n地层呈退积叠加样式；地层呈退积叠加样式； n冲积及海岸平原相：冲积及海岸平原相：厚度向上变厚，旋回对称性向上变好；厚度向上变厚，旋回对称性向上变好； n临滨和陆架相：临滨和陆架相：厚度向上变薄，厚度

20、向上变薄，对称性变差，以下降半旋回为主；对称性变差，以下降半旋回为主； 第三节沉积物体积分配作用 3333 n长周期基准面下降期间：长周期基准面下降期间： n地层旋回呈进积叠加样式；地层旋回呈进积叠加样式； n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 n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。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。 第四节 相分异作用 3434 第四节第四节 相分异作用相分异作用 n一、相分异作用一、相分异作用基准面旋回的沉积学响应；基准面旋回的沉积学响应； n

21、1、在基准面旋回运动过程中，、在基准面旋回运动过程中， 地层的沉积学属性（沉积相、地层的沉积学属性（沉积相、 相组合、沉积构造、岩石学特征）相组合、沉积构造、岩石学特征） 随可容空间变化而变化。随可容空间变化而变化。 n2 2、基准面旋回运动引起有效、基准面旋回运动引起有效 可容空间迁移，在沉积物进行可容空间迁移，在沉积物进行 体积分配作用的同时发生相分异作用。体积分配作用的同时发生相分异作用。 第四节 相分异作用 3535 地层结构地层结构 对称性对称性叠加样式叠加样式 沉积特征沉积特征 相组合相组合沉积相沉积相 岩石学特征岩石学特征沉积构造沉积构造 沉积物体积分配作用沉积物体积分配作用 相

22、分异作用相分异作用 基准面旋回基准面旋回 有效可容空间迁移有效可容空间迁移 构造、气候、沉积物供给、物源构造、气候、沉积物供给、物源 过程 地层学响应沉积学响应 第四节 相分异作用 3636 n二、相分异作用的两种结果二、相分异作用的两种结果 n1、不同地理位置同类沉积相的特征不同、不同地理位置同类沉积相的特征不同 高可容高可容 空间空间 河道宽深比大河道宽深比大 砂体连通性差砂体连通性差 地层保存程度好地层保存程度好 滞留沉积多滞留沉积多 三角洲水下分流河道三角洲水下分流河道 第四节 相分异作用 3737 2、同一地理位置沉积相类型及地层保存程度不同 第四节 相分异作用 3838 n三、三、

23、 相分异程度与相分异程度与a/s 值的关系值的关系 n低低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；值，侵蚀、冲刷面发育，以粗粒河道沉积为主，相分异程度低； n高高a/s值，欠补偿间断面发育，以泥质深水、泛滥平原沉积为主，相分异程度低值，欠补偿间断面发育，以泥质深水、泛滥平原沉积为主，相分异程度低 ； na/s=1 ，沉积物及时充填新增可容空间，并被保存，地层间断面少，相分异程度高。，沉积物及时充填新增可容空间，并被保存，地层间断面少，相分异程度高。 as 1 as 0 as 可容空间增长速度可容空间增长速度 可容空间增长速度可容空间增长速度 可容空间增长速度可容空间增长速

24、度 沉积物供给速度沉积物供给速度 = =沉积物供给速度沉积物供给速度 沉积物供给速度沉积物供给速度 侵蚀侵蚀/路过冲刷路过冲刷 欠补偿欠补偿 沉积物保存好，相分异程度高沉积物保存好，相分异程度高 第四节 相分异作用 3939 n四、相分异程度对岩性特征的影响四、相分异程度对岩性特征的影响 n1、相分异程度高的沉积环境：、相分异程度高的沉积环境： n1、砂体多呈孤立状分布，横向连续性较差；、砂体多呈孤立状分布，横向连续性较差； n2、沉积微相主要为分支河道、河口坝等；、沉积微相主要为分支河道、河口坝等； n3、岩相以沙纹及变形层理细粉砂岩、粉砂岩为主，富含生物化石。、岩相以沙纹及变形层理细粉砂岩

25、、粉砂岩为主，富含生物化石。 n3、砂体物性较差、非均质性较强；、砂体物性较差、非均质性较强； 第四节 相分异作用 4040 n2、相分异程度低沉积环境：、相分异程度低沉积环境： n1、砂体多呈带状连续分布，横向连续性较好；、砂体多呈带状连续分布，横向连续性较好； n2、沉积微相主要为分流河道、滩坝等、沉积微相主要为分流河道、滩坝等 n3、岩相以槽状、板状交错层理、水平层理细砂岩、中砂岩、粗砂岩为主；、岩相以槽状、板状交错层理、水平层理细砂岩、中砂岩、粗砂岩为主； 见大型树干化石；见大型树干化石； n3、砂体物性较好、非均质性较弱；、砂体物性较好、非均质性较弱； 41 41 小小 结结 n1、

26、可容空间（、可容空间（a）和）和 沉积物通量（沉积物通量（s）：）： n1）可容空间（）可容空间（a）供沉积物堆积的最大空间供沉积物堆积的最大空间 n2）沉积物通量（）沉积物通量（s）沉积物的总量沉积物的总量。 n2、 a/s值控制着地表沉积物分布与保存样式值控制着地表沉积物分布与保存样式 n1）as值控制着原始地貌的保存程度；值控制着原始地貌的保存程度； n2）as值控制海岸线形态、三角洲类型。值控制海岸线形态、三角洲类型。 4242 n3、基准面运动与有效可容空间迁移、基准面运动与有效可容空间迁移 n1）有效可容空间）有效可容空间-可供沉积物充填的空间可供沉积物充填的空间 n2）基准面下降：有效可容空间向海迁移，滨海砂岩沉积体增）基准面下降：有效可容空间向海迁移，滨海砂岩沉积体增 大，海岸平原沉积体积减小。大，海岸平原沉积体积减小。 n3）基准面上升：有效可容空间向陆迁移，海岸平原沉积体积）基准面上升：有效可容空间向陆迁移，海岸平原沉积体积 增大，滨海砂岩沉积体减小。增大，滨海砂岩沉积体减小。 4343 n4、沉积物体积分配作用、沉积物体积分配作用 n1）过程）过程-响应关系：基准面旋回及可容空间变化，响应关系：基准面旋回及可容空间变化， 控制地层结构与沉积特征，二者为过程控制地层结构与沉积特征，二者为过程-响应关系。响应关系。 n2）沉积物体积分配作用：）沉