层序地层学-理论和概念.ppt

1、石油大学资源与信息学院,朱 筱 敏,层序地层学,第二章 层序地层学基本原理 第一节 理论基础和概念体系,第一节 理论基础和概念体系,一、层序地层学定义和理论基础 1.层序地层学定义 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 间相互关系的地层学分支学科,第一节 理论基础和概念体系,一、层序地层学定义和理论基础,层序地层学的诞生和发展受益于地震地层学、生物地层学、年代地层学和沉积学的发展。 但需要指出的是，岩性地层学无益于层序地层学的发展。,等时性而 不是等岩性,层序地层学与传统地层学的区别,第一节 理论基础和概念体系,一、层序地层学定义

2、和理论基础,2.层序地层学理论基础 1）海平面升降变化具有全球周期性,全球周期性海平面变化是形成以不整合 为边界的沉积层序的根本原因，是建立 全球地层对比的重要手段,沉积序列的韵律特征,第一节 理论基础和概念体系,一、层序地层学定义和理论基础,2.层序地层学理论基础,2）四个基本变量控制了地层 单元几何形态和岩性,海平面升降、气候、沉积物供给 和构造沉降及其综合作用,四个基本变量控制层序地层构型,不同变量具有不同的控制作用。 全球海平面变化是控制地层叠置 样式的基本因素,四个基本变量控制层序地层构型,海平面变化和基地沉降可容空间,四个基本变量控制层序地层构型,沉积物和气候变化沉积水深和沉积类型

3、,LST,TST,HST,CS,HST,Relative Sea-Level,Systems Tracts,全球海平面变化控制地层叠置样式,Sedimentation in response to relative sea-level change,第一节 理论基础和概念体系,二、层序地层学基本概念,1、层序及层序类型 1）层序 层序（Sequence)是一套相对整一的、成因 上联系的、顶底以不整合面或与之相对应的整合 面为界的地层单元（Mitchum，1977)。,层序（Sequence)是一套相对整一的、成因 上联系的、顶底以不整合面或与之相对应的整合 面为界的地层单元（Mitchum，1

4、977)。,二、层序地层学基本概念,层序本身不包括规模甚至时间的含义， 但层序内所有岩层都是沉积在以层序 边界年代所限定的地质时间间隔内， 层序边界及内部地层的地质年代可以 用生物地层和其它年代地层学的方法加以确定,层序是层序地层学研究的基本单元。 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。,层序本身不包括规模甚至时间的含义,1，3,2,第一节 理论基础和概念体系,二、层序地层学基本概念,2）沉积滨线坡折和陆棚坡折,沉积滨线坡折（depositional shoreline break) 是指陆架剖面上的一个位置，是沉积作用活动 造成的地形坡折(三角洲，临滨沉积),

5、陆棚坡折（shelf break）： 大陆架与大陆斜坡之间的过渡地带,沉积滨线坡折,陆棚坡折,第一节 理论基础和概念体系,二、层序地层学基本概念,3）层序类型,I型和II型层序。 I型层序底部以I型层序界面为底界， 顶部以I型或II型层序边界为顶界。 II型层序底部以II型层序界面为底界， 顶部以I型或II型层序边界为顶界。,I型和II型层序,第一节 理论基础和概念体系,二、层序地层学基本概念,4） I型和II型层序边界,型层序边界是一个区域性的不整 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,第一节 理论基础和概念体系,二、层序地层学基本概念,4） I型和II型

6、层序边界,II型层序界面是由于全球海平面下降 速度小于沉积滨线坡折带处盆地沉降 速度时形成的，因此在这个位置上未 发生海平面的相对下降,二、层序地层学基本概念,5）层序地层构成 I型、II型层序,型层序,型层序,第一节 理论基础和概念体系,二、层序地层学基本概念,2、整合和不整合 1）整合 整合面是一个将新老地层分开的界面， 沿此界面没有陆上和海底侵蚀作用的证据， 也不指示存在重大沉积间断。 但整合可包括沉积作用缓慢、在很长地 质时间内仅沉积很薄沉积物的界面。,二、层序地层学基本概念,2、整合和不整合 2）不整合 不整合是一个将新老地层分开的界面， 沿着这个界面有证据表明存在指示重大 沉积间断

7、的陆上侵蚀削截（或与之相对 应的海底侵蚀）或陆上暴露现象。,满南地区形成的不整合面遮挡圈闭,不整合面在地震反射剖面中常响应于削蚀、顶超、上超和下超等反射终止关系,二、层序地层学基本概念,3、体系域 1）体系域 体系域（systems tract)是指一系列同期 沉积体系的集合体（Fisher 1977）。 沉积体系是指具有成因联系的、 相的三维空间组合（Fisher，1967）。 因此体系域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。,LST,TST,HST,CS,HST,Relative Sea-Level,Systems Tracts,不同类型的体系域,S

8、edimentation in response to relative sea-level change,二、层序地层学基本概念,2）低位体系域 低位体系域（Lowstand systems tract， 简称LST）是指型层序中位置最低、 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。 在具有陆棚坡折和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 盆地扇、斜坡扇和海平面开始相对上升时 形成的低位前积楔状体以及河流深切谷充 填物组成的,二、层序地层学基本概念,3）海侵体系域 海侵体系域（Transgressive systems tract， 简称

9、TST）是型和型层序中部的体系域， 它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。 以沉积作用缓慢的、低砂泥比值的、 一个或多个退积型准层序组为特征。,二、层序地层学基本概念,4)高位体系域 高位体系域（Highstand systems tract， 简称HST)是型和型层序上部的体系 域，是在海平面由相对上升转变为相对 下降时期形成的，此时沉积物供给速率常 大于可容空间增加的速率。 三角洲沉积是典型沉积类型,二、层序地层学基本概念,5）陆架边缘体系域 陆架边缘体系域（Shelf margin systems tract，简称SMST）是与型层序边界伴 生的下部体系

10、域，其以一个或多个微弱前 积到加积准层序组为特征。,二、层序地层学基本概念,4、海泛面 1）海泛面 海泛面（Marine flooding surface） 是一个新老地层的分界面。它们常是 平整的，仅有米级的地形起伏，但穿 过这个界面有证据表明水深的突然增加。,二、层序地层学基本概念,2）初次海泛面 初次海泛面(First flooding surface） 是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。,3）最大海泛面 最大海泛面（Maximum flooding surface） 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

11、并被上覆的高位体系域下超，最大海泛面常对应于最远滨岸上超点所 对应的反射同相轴。,二、层序地层学基本概念,5、准层序和准层序组 1）准层序 准层序（Parasequence） 是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。,滨外陆棚,滨外陆棚,滨外陆棚,临滨,临滨,前滨,1,2,3,4,二、层序地层学基本概念,2）准层序组(Parasequence sets） 是指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，其 边界为一个重要的海泛面和与之可对 比的面，可将准层序组划分为进积、 加积和退积准层序组三种类型。,层序地层学研究现状,二、层序地

12、层学基本概念,6、可容空间 1）可容空间 可容空间（Accommodation）指可 供沉积物潜在堆积的空间（Jerrey， 1988）。 可容空间受控于沉积背景的基准面 的变化，或者是海平面升降和构造 沉降的函数。,6、可容空间 可容空间受控于沉积背景的基准面 的变化，或者是海平面升降和构造 沉降的函数。,海平面升降和基底沉降对可容空间的影响,SUBSIDENCE EPISODE,UPLIFT EPISODE,“TECTONIC CYCLE”,Superposition of Eustacy and Subsidence,二、层序地层学基本概念,新增可容空间（Newspace added o

13、r accommondation created）是指在沉 积期间，由于海平面、构造沉降等参 数的变化所形成的新的可容空间。 它不包含沉积前未被沉积物充填 残存的空间。,残存可容空间： 沉积后被沉积物充填后残存的空间,二、层序地层学基本概念,7、凝缩层 凝缩层（Condensed section）是指 沉积速率很慢的（1-10mm/1000a）、 厚度很薄的、富含有机质的、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。,第二节 全球海平面变化,一、全球海平面变化曲线特征 1、全球海平面变化和相对海平面变化概念 1）全球海平

14、面变化以及尺度 全球海平面（Global eustasy or Global sea-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,全球海平面和相对海平面,第二节 全球海平面变化,全球海平面变化可起因于洋盆体积 的变化、全球海洋水体体积的变化 和响应于平均海平面的全球重力场 等势面的变化。,第二节 全球海平面变化,洋盆体积的变化主要有以下五个原因： 大洋中脊体积的变化和大洋中脊扩 张速率的变化； 大洋碰撞降低了大陆面积、增加了 海洋面积； 洋底热诱导隆升降低了洋盆体积、 引起海平面上升； 沉积物注入率和生长率的突然增加； 大洋岩石圈的冷却和密度变化。,

15、第二节 全球海平面变化,2）相对海平面变化、尺度、成因 相对海平面（Relative sea-level） 是指海平面与局部基准面如基底之 间的测量值。 尺度可以变化很大。 一个地区相对海平面的变化是全球 海平面变化和当地盆地沉降速率的 函数，相对海平面变化与沉积物堆 积无关，不能与水深混淆 。,全球海平面和相对海平面,第二节 全球海平面变化,沉积水深是指海平面到沉积表面的距离,第二节 全球海平面变化,2、全球海平面相对变化特征,1）周期性 一级周期2个（亿年级）， 二级周期14个（千万年级）， 三级周期247个（百万年级）,2）不对称型 快速上升稳定快速下降,一级周期2个,二级周期14个,不

16、同级别旋回,1、Van Houten旋回(VHC)，偏湿型 20ky（岁差周期）（1962） 2、Short Modulating旋回 1-3个偏湿+1-4个偏干VHC组成 100ky (短偏心率周期) 3、McLaughlin旋回（1933、1946） 常见4-6个VHC 404ky (长偏心率周期) 4、Long Modulating旋回(MLC) 由1-4个偏湿+1-4个MLC组成, 1.75my 5、Laskar旋回（1999） 3.5my,第二节 全球海平面变化,二、全球海平面相对变化周期与层序级别,1、全球海平面相对变化周期 全球海平面相对变化周期指的是一个 时间段落，在这段时间内

17、发生了全球海 平面的相对上升和相对下降。 一个典型的海平面相对升降变化周期 包括海平面的逐渐相对上升、静止期 和迅速的海平面相对下降。,LST,TST,HST,CS,HST,Relative Sea-Level,相对海平面变化,第二节 全球海平面变化,二、全球海平面相对变化周期与层序级别,第二节 全球海平面变化,二、全球海平面相对变化周期与层序级别,2、海平面变化周期与层序级别关系 在大多数情况下，一个沉积层序是 在一个海平面变化周期内形成的，也 就是说，不同级别的海平面相对变化 周期对应于相应级别的沉积层序。,LST,TST,HST,CS,HST,Relative Sea-Level,Sys

18、tems Tracts,层序边界,层序边界,第二节 全球海平面变化,二、全球海平面相对变化周期与层序级别,不同的海平面变化周期 形成相应的沉积层序,2个一级层序，14个二级层序， 247个三级层序,第二节 全球海平面变化,二、全球海平面相对变化周期与层序级别,不同的沉积层序的地层对比,2个一级层序，14个二级层序， 247个三级层序，多个4、5级层序,Expression of higher order sequences dependent on their superposition on lower order (longer term) cycles. Lowstands/erosion enhanced on falling trends. Flooding surfaces enha