石油大學資源與信息學院朱筱敏

層序地層學第四章海相碎屑巖層序地層學層序是指頂底以不整合面及與之可對比的整合面為界的、一套相對整一的、成因上有聯(lián)系的地層，它是層序地層學分析的基本地層單元。層序地層是研究由海平面相對變化形成的沉積旋回層序的概念第四章海相碎屑巖層序地層學Wagoner（1990）認為，層序是在一個三級全球海平面升降旋回中沉積而成的，形成時限為數十萬年至數百萬年，層序厚度數十至數百米、側向分布數百至數萬千米。層序包含兩種類型：Ⅰ和Ⅱ層序Ⅰ層序由低位、海侵和高位體系域組成Ⅱ層序由陸棚邊緣、海侵和高位體系域組成相對海平面變化是形成沉積層序的根本原因PeterR.Vail提出了層序地層模式層序地層樣式受四種因素控制可依據露頭、巖心和地球物理資料識別層序層序一、層序邊界及識別標志1、層序邊界類型1）層序界線類型I是在全球海平面下降速度大于沉積濱線坡折處沉降速度時形成的。第一節(jié)被動邊緣盆地層序地層學建立層序地層格架的關鍵是識別層序界面Ⅰ型層序邊界一、層序邊界及識別標志1、層序邊界類型2）層序界線類型II是在全球海平面下降速度幾乎等于或小于沉積濱線坡折處沉降速度時形成的。第一節(jié)被動邊緣盆地層序地層學Ⅱ型層序邊界一、層序邊界及識別標志2、層序邊界基本識別標志層序邊界在地質和地球物理資料上有不同的響應，應進行綜合分析2、層序邊界基本識別標志1）Ⅰ型層序的識別標志（1）廣泛出露地表的陸上侵蝕不整合面不整合之上可存在成分和結構成熟度均較高的、厚幾十厘米的底礫巖，可存在厚幾厘米至幾十厘米的含褐鐵礦、鋁土礦的古土壤和根土層O,A——有機質層E——灰化漂白層B——礦質土層C——母質層R——基巖河北省臨城縣第四紀土壤剖面類型Ⅳ——上覆河道砂巖，頂部為黃色泥巖，距頂約10cm發(fā)育鈣結層，旱成土發(fā)育直徑約1~3mm的植物根化石塔里木盆地志留系侵蝕面和古土壤地層產狀變化2、層序邊界基本識別標志（2）層序界面上下地層顏色、巖性以及沉積相的垂向不連續(xù)或錯位。東營凹陷沉積旋回垂向的明顯變化層序界面上下沉積相的垂向不連續(xù)或錯位ABCBCDD2、層序邊界基本識別標志（3）伴隨海平面相對下降，由河流回春作用形成的深切谷是層序邊界的典型標志。下切谷美國猶它州第三系中的下切谷新疆柯坪志留系下切谷東營凹陷下第三系下切谷2、層序邊界基本識別標志區(qū)別標志

下切谷三角洲分支河道分布范圍及規(guī)模寬幾至幾十公里，伴隨著侵蝕面廣泛分布于陸棚區(qū)寬幾百米，僅分布在濱岸河口部位截切厚度與水深關系深切谷截切河道深度和充填物厚度明顯小于下伏泥巖沉積水深分支河道截切深度和充填物厚度接近于下伏三角洲泥巖沉積水深陸上暴露標志明顯的陸上暴露和沉積間斷古土壤層、沉積相突變等缺少陸上暴露標志沉積相組合深切谷被陸棚淺海泥巖包裹分支河道與三角洲平原及河口壩沉積相伴生第一節(jié)被動型邊緣盆地層序地層學

一、層序邊界及識別標志（4）相對海平面明顯下降造成層序界面處的古生物化石斷帶或絕滅。東營凹陷純11井古生物組合突變第一節(jié)被動型邊緣盆地層序地層學

一、層序邊界及識別標志（5）在巖性和地層產狀突變的層序界面處，測井曲線具有良好的層序界面響應，如電阻率曲線、自然伽瑪和自然電位曲線、地層傾角矢量模式圖以成像測井特征都會發(fā)生曲線形態(tài)、異常幅度、測量值等方面的明顯變化地層傾角測井的明顯變化第一節(jié)被動型邊緣盆地層序地層學

一、層序邊界及識別標志（6）層序界面上、下體系域類型或準層序類型的突變，比如層序界面之下為高位體系域沉積，層序界面之上為海侵體系域沉積，其間缺少低位體系域。第一節(jié)被動型邊緣盆地層序地層學

一、層序邊界及識別標志（7）伴隨著沉積相向盆地方向的遷移，可在地震剖面上識別出一個層序的頂部海岸上超的向下遷移現象和一個層序下部層序界面之上的海岸上超向陸遷移現象；以及地震反射終止關系的變化一、層序邊界及識別標志地震反射終止關系地震反射終止關系東營凹陷地震反射剖面第一節(jié)被動型邊緣盆地層序地層學

一、層序邊界及識別標志（8）層序邊界上、下地層所含的地球化學微量元素類型和含量、古地磁極性和構造運動面、古氣候和水深等方面都有明顯的變化，東營凹陷微量元素變化與層序邊界關系東營凹陷Fe2O3

含量變化與層序邊界關系第一節(jié)被動型邊緣盆地層序地層學

一、層序邊界及識別標志2）Ⅱ型層序的識別標志（1）沉積濱線坡折帶向陸一側的、分布范圍相對較小的陸上暴露及其不整合第一節(jié)被動型邊緣盆地層序地層學

一、層序邊界及識別標志2）Ⅱ型層序的識別標志（2）海岸上超向下遷移至沉積濱線坡折帶向陸一側并形成由進積到加積準層序構成的陸棚邊緣體系域。二、具陸棚坡折盆地的層序地層樣式1.具陸棚坡折邊緣的Ⅰ型層序地層樣式1）具陸棚坡折邊緣的盆地特點層序地層樣式除了受4個因素控制外，還受盆地類型的影響1.具陸棚坡折邊緣的Ⅰ型層序地層樣式1）具陸棚坡折邊緣的盆地特點（1）存在著明顯地形分異的陸棚、陸坡和盆地地形。陸棚坡度小于1度，陸坡坡度3－6度。1.具陸棚坡折邊緣的Ⅰ型層序地層樣式1）具陸棚坡折邊緣的盆地特點（2）具有明顯分割陸棚沉積物與陸坡沉積物的陸棚坡折，在這陸棚坡折兩側存在突然的淺水到深水的過渡。1.具陸棚坡折邊緣的Ⅰ型層序地層樣式1）具陸棚坡折邊緣的盆地特點（3）具有傾斜的斜坡沉積地層樣式。當海平面下降到陸棚坡折帶以下時，河流深切形成峽谷以及斜坡扇和盆底扇。（4）存在能夠形成深切峽谷并向盆地輸送沉積物的、足夠大的河流體系。1.具陸棚坡折邊緣的Ⅰ型層序地層樣式1）具陸棚坡折邊緣的盆地特點（5）具有足夠大的可容空間將準層序組保存下來。（6）海平面下降幅度足以使低位體系域在陸棚坡折或在其外側不遠的地方發(fā)生沉積Ⅰ型層序由低位、海侵和高位體系域組成2）具陸棚坡折邊緣的I型層序地層樣式（1）低位體系域－成因低位體系域是在相對海平面下降（全球海平面下降速率大于沉積濱線坡折帶構造沉降速率）以及其后的緩慢上升時期形成的2）具陸棚坡折邊緣的I型層序地層樣式（1）低位體系域－界面低位體系域底為Ⅰ型不整合界面及其對應的整合面，其頂為首次越過陸棚坡折帶的初始海泛面。低位體系域的形成和組成LSTTSTHSTCSHSTRelativeSea-LevelSystemsTracts坡折帶低位沉積體系組成，Vail,1988下切谷坡折帶盆底扇斜坡扇低位楔1.具陸棚坡折邊緣的Ⅰ型層序地層樣式2）具陸棚坡折邊緣的I型層序地層樣式（1）低位體系域在具陸棚坡折的盆地中，低位體系域常由盆底扇、斜坡扇和低位前積楔狀體（下切谷）組成2）具陸棚坡折邊緣的I型層序地層樣式（1）低位體系域－盆底扇形成盆底扇（Basinfloorfan）是指沉積在盆地底部或大陸斜坡下部的海底扇，其形成與斜坡上的峽谷侵蝕以及陸棚暴露地表發(fā)生河流回春下切作用密切相關。由于陸棚部分或全部出露地表遭受剝蝕，沉積物越過陸棚和大陸斜坡，通過深切谷和斜坡峽谷以點物源的供應方式在盆底形成盆底扇。低位沉積體系，Vail,1988下切谷坡折帶盆底扇斜坡扇低位楔低位域盆地扇沉積特征發(fā)育內扇、中扇和外扇；可用Bouma序列描述；主要巖性為砂礫巖；無水道；典型的地震反射Whereisthesequenceboundary?2）具陸棚坡折邊緣的I型層序地層樣式（1）低位體系域－斜坡扇形成斜坡扇(Slopefan)指位于大陸斜坡中部或底部的重力流沉積體，它是在海平面相對下降晚期或上升早期形成的。2）具陸棚坡折邊緣的I型層序地層樣式（1）低位體系域－斜坡扇沉積位置

斜坡扇可沉積于盆底扇之上，也可沉積在比盆底扇更近源的地方，其頂被低位前積楔狀體下超。斜坡扇可以與盆底扇同期沉積，也可與低位前積楔狀體同期沉積。低位沉積體系，Vail,1988下切谷坡折帶盆底扇斜坡扇低位楔低位域斜坡扇沉積特征發(fā)育內扇、中扇和外扇；可用Bouma序列描述；主要巖性為砂巖，偏細；有水道；典型的地震反射低位域斜坡扇沉積模式盆地扇和斜坡扇研究Bouma沉積層序；1962；Walker濁積扇模式；1978盆地扇的研究現狀深水沉積模式據RICHARD，1998富礫濁積扇模式富礫濁積扇模式富砂濁積扇模式富砂濁積扇模式點物源砂泥濁積扇沉積點物源多朵葉砂泥混合濁流沉積模式長水道砂泥混合濁流斜坡沉積模式斜坡富泥的濁積扇沉積模式，Reading,1994研究濁流沉積物源方向濁流沉積受斷階控制低位域深水砂體地震特征、測井特征與沉積模式Whereisthesequenceboundary?Posamentier:ThestyleofsubmarinefandepositiondependsstronglyonsealevelchangeNormark:Thestyleofsubmarinefandepositiondependsstronglyontheinitiatingmechanismforturbiditycurrents海平面變化與濁流沉積演化低位體系域分布明顯受海平面升降變化控制南非Orange盆地上白堊統(tǒng)低位沉積，分布受控于海平面變化陸棚低位沉積坡折帶低位濁積扇受控于層序邊界層序邊界穿過巴西Marlim油田走向地震剖面美國加州更新世Santa三角洲－Mugu下切谷－Hueneme扇三角洲下切谷濁積扇2）具陸棚坡折邊緣的I型層序地層樣式（1）低位體系域－低位楔形成低位前積楔狀體（Lowstandprogradingwedge）是在海平面相對上升期間形成的，由進積到加積準層序組構成的楔狀體，它主要位于陸棚坡折向海一側,并上超在先前層序的斜坡上沉積類型取決于沉積速率與海平面上升速率低位沉積體系，Vail,1988下切谷坡折帶盆底扇斜坡扇低位楔低位域低位楔狀體沉積特征沉積特征取決于沉積速率與海平面上升速率之間的關系－河控三角洲和浪控三角洲低位域低位楔狀體沉積特征沉積特征取決于沉積速率與海平面上升速率之間的關系－濱岸和河口灣沉積三角洲與滑塌濁積扇沉積體系濁積扇2）具陸棚坡折邊緣的I型層序地層樣式（1）低位體系域－下切谷概念下切谷（incisedvalley）是指因海平面下降、河流向盆地擴展并侵蝕下伏地層的深切河流體系及其充填物低位沉積體系，Vail,1988下切谷坡折帶盆底扇斜坡扇低位楔下切谷的形成－海平面明顯下降◎下切谷沉積特征下切谷規(guī)模大和形態(tài)多下切谷充填物質復雜下切谷發(fā)育的多期性下切谷的演化－早期過路，晚期充填下切谷發(fā)育的影響因素

－海平面下降與河流規(guī)模

加拿大阿爾伯達RedDeer河下切谷航空照片河流形態(tài)多新疆現代河流下切谷瑪納斯河峽谷形態(tài)多，特點深TheGreatCanyon海底峽谷雅魯藏布大峽谷下切谷的物理模擬下切谷美國粉河盆地下切谷寬幾百米到幾千米，深幾十到幾百米SouthernLouisiana中新統(tǒng)下切谷寬十幾公里，深幾百米下切谷可充填不同類型沉積物泥砂礫Mississippi河在冰期形成的下切谷、冰期后充填早期過路，晚期充填墨西哥灣盆地下切谷充填的多期性杭州灣下切谷沉積取樣和剖面位置BCDEA南北向沉積剖面BCED杭州灣下切谷東西向沉積剖面A杭州灣下切谷南北向剖面

電阻率測井剖面杭州灣第四紀下切谷分布美國Sorrento油田Morrow組下切谷儲層和油田下切谷勘探熱點美國加州SanJoaquin盆地中新統(tǒng)下切谷油氣田下切谷美國加州SanJoaquin盆地中新統(tǒng)下切谷油氣田下切谷下切谷美國Sorrento油田Morrow組下切谷儲層勘探熱點南非Orange盆地上白堊統(tǒng)下切谷儲層與油氣勘探單斷層多斷層下切谷充填物上覆海侵泥下切谷砂海侵泥Java海底高分辨率地震剖面，Posamentier,2001勘探的困難？泥砂礫南非Orange盆地白堊系下切谷沉積砂泥勘探難題？墨西哥灣新生代下切谷充填下切谷發(fā)育受物源和海平面下降幅度控制泥砂物源變多，海平面下降大2）具陸棚坡折邊緣的I型層序地層樣式

（2）海侵體系域海侵體系域是具有陸棚坡折邊緣Ⅰ型層序中部的一個體系域。

它是在海平面快速上升期間，可容空間增長大于沉積物供給速率的情況下形成的。底界為首次海泛面，頂界為最大海泛面。首次海泛最大海泛2）具陸棚坡折邊緣的I型層序地層樣式

（2）海侵體系域海侵體系域幾乎沒有前積沉積物，主要的沉積體系有陸棚三角洲、濱岸平原、富煤的海陸交互沉積、沖積和越岸沖積以及瀉湖和湖泊沉積，潮汐影響可能是廣泛的海侵體系域沉積物的形成海侵體系域沉積2）具陸棚坡折邊緣的I型層序地層樣式

（2）海侵體系域海侵體系域較低位和高位體系域具有更低的砂泥百分比值，因而它可構成廣泛分布的蓋層和烴源巖層。現今世界上被海侵體系域占據的大多數陸棚，主要沉積是河口灣、潮汐海、障壁島和瀉湖2）具陸棚坡折邊緣的I型層序地層樣式

（2）海侵體系域凝縮層在區(qū)域性或全球性地層對比中以及層序地層學研究中起著重要作用（目前有人認為凝縮層頂底面不是一個等時界面）。它是由沉積速率極低的、富含有機質的、薄層半深海、深海沉積物組成。研究注意點海侵最大海泛面沉積烴源巖的分布2）具陸棚坡折邊緣的I型層序地層樣式

（3）高位體系域高位體系域是在海平面相對上升速率不斷降低時形成的，下部以加積準層序的疊置樣式向陸上超于層序邊界之上，向海方向下超于海侵體系域頂面之上。高位體系域的頂底界2）具陸棚坡折邊緣的I型層序地層樣式

（3）高位體系域高位體系域的沉積類型中煤、越岸沉積、瀉湖、湖泊沉積減少，三角洲沉積和河道砂體發(fā)育連片。高位沉積以三角洲沉積為特點3）體系域類型與海平面升降變化的關系全球海平面升降、構造沉降、沉積物供給和氣候之間的相互作用控制了層序地層樣式以及體系域的類型。體系域的形成和發(fā)育與相對海平面變化曲線的特定段密切相關。LSTTSTHSTCSHSTRelativeSea-LevelSystemsTracts在海平面變化的不同階段發(fā)育不同的沉積類型坡折帶坡折帶可容空間、沉積物供給與地層疊置樣式之間的關系2、具陸棚坡折盆地的II型層序地層樣式

1）Ⅱ型層序邊界和體系域構成1）Ⅱ型層序邊界和體系域構成Ⅱ型層序底界為Ⅱ型層序邊界，頂界為Ⅰ型或Ⅱ型層序邊界。Ⅱ型層序自下而上由陸棚邊緣體系域、海侵體系域、高位體系域組成Ⅱ型層序界面Ⅱ型層序模式（體系域構成）2）Ⅱ型層序體系域特征

（1）陸棚邊緣體系域◎陸棚邊緣體系域是Ⅱ型層序最下部的一個體系域◎底界是一個以覆蓋河流沉積的海相平原或以覆蓋河流沉積的濱岸和三角洲沉積物為特征的侵蝕不整合或與之可對比的整合面。Ⅱ型層序界面2）Ⅱ型層序體系域特征

（1）陸棚邊緣體系域陸棚邊緣體系域是在一個海平面相對上升時形成的海退地層單元，它以逐漸減弱的進積、繼之以加積的準層序疊置樣式為特征。陸棚邊緣體系域2）Ⅱ型層序體系域特征

（2）海侵和高位體系域Ⅱ型層序海侵體系域一開始發(fā)育就表現為沿層序邊界廣泛的海侵沉積，這是Ⅰ型層序與Ⅱ型層序海侵體系域的不同之處。Ⅱ型層序高位體系域與Ⅰ型層序類似，均以加積至前積準層序組為特征。海侵和高位體系域Ⅰ型與Ⅱ型層序對比分析三、具緩坡邊緣和生長斷層邊緣盆地的層序地層樣式1、具緩坡邊緣盆地的層序地層樣式1）具緩坡邊緣的盆地特點1、具緩坡邊緣盆地的層序地層樣式1）具緩坡邊緣的盆地特點－陸表海（1）盆地坡度低而坡折均一，地形坡度小于1度，最常見的坡度小于0.5度，并且不存在突然的從緩坡到陡坡的地形和淺水至深水的突然變化。（2）盆地緩坡沉積物成疊瓦狀至S形傾斜形態(tài)廣泛分布于盆地緩坡及其它地區(qū)。1、具緩坡邊緣盆地的層序地層樣式1）具緩坡邊緣的盆地特點（3）海平面下降時伴生的河流深切作用可下切至低位濱岸沉積，但不會繼續(xù)向下進行。（4）由于海平面下降而形成低海平面三角洲和其它濱岸砂巖，但不發(fā)育盆底扇和斜坡扇。1、具緩坡邊緣盆地的層序地層樣式1）具緩坡邊緣的盆地特點（5）海平面下降速度和幅度足以使具緩坡邊緣的Ⅰ型層序低位體系域在沉積濱線坡折帶或其外側不遠處發(fā)生沉積具緩坡邊緣盆地的層序地層樣式2）具緩坡邊緣的Ⅰ型層序地層樣式2）具緩坡邊緣的Ⅰ型層序地層樣式（1）低位體系域由厚度較薄的低位楔構成該低位楔包括兩部分沉積物。第一部分位于向陸一側，以河流深切作用形成寬窄不一的深切谷為特征，形成于海平面下降期2）具緩坡邊緣的Ⅰ型層序地層樣式（1）低位體系域由厚度較薄的低位楔構成該低位楔包括兩部分沉積物。第二部分位于向海一側，是在緩慢的相對海平面上升時期形成的，由上傾的深切谷充填沉積和下傾的一個或多個前積準層序組構成2）具緩坡邊緣的Ⅰ型層序地層樣式沉積濱線坡折2）具緩坡邊緣的Ⅰ型層序地層樣式（2）海侵和高位體系域具有緩坡邊緣的Ⅰ型層序海侵和高位體系域類似于具陸棚坡折Ⅰ型層序海侵和高位體系域注意：可見三角洲滑塌沉積物2）具緩坡邊緣的Ⅰ型層序地層樣式2、具生長斷層邊緣的層序地層樣式

1）具生長斷層邊緣的盆地特點（1）被動大陸邊緣盆地的邊界是重力驅動的同沉積伸展斷層。由于邊界斷層的差異伸展活動，造成盆地呈半地塹狀，有的沉積盆地也可呈地塹狀。2、具生長斷層邊緣的層序地層樣式

1）具生長斷層邊緣的盆地特點（2）生長斷層上盤沉降速率明顯大于下盤沉降速率，從而造成較為明顯的地勢高差。2、具生長斷層邊緣的層序地層樣式

1）具生長斷層邊緣的盆地特點（3）存在較為明顯的地形坡度變化◎生長斷層上盤和下盤地形較為平緩；◎連接生長斷層上、下盤的斷層面地形坡度◎生長斷層面上可以發(fā)育峽谷及其充填物。2、具生長斷層邊緣的層序地層樣式

1）具生長斷層邊緣的盆地特點（4）在生長斷層活動期間，海平面發(fā)生升降旋回變化，加之沉積物供給多少的變化，可充填低位、海侵和高位體系域沉積序列。

2、具生長斷層邊緣的層序地層樣式

1）具生長斷層邊緣的盆地特點（5）同生斷層活動強度具有周期性造成沉積可容空間隨時間的變化。上、下盤沉積物充填序列的厚度和沉積相類型就會存在差異。2、具生長斷層邊緣的層序地層樣式

1）具生長斷層邊緣的盆地特點（6）當海平面下降，同生斷層上升盤出露地表遭受風化剝蝕時，深切谷所搬運的沉積物就會在同生斷層下降盤形成的新增可容空間中沉積下來2、具生長斷層邊緣的層序地層樣式

2）具生長斷層邊緣的層序地層樣式生長斷層層序地層模式生長斷層層序地層模式類似于陸架坡折盆地的模式2）具生長斷層邊緣的層序地層樣式（1）低位體系域低位體系域由盆底扇、斜坡扇和前積楔狀體組成在低位體系域發(fā)育早期，生長斷層活動較強烈，下降盤水體較深，發(fā)育盆底扇和斜坡扇生長斷層層序地層模式類似于陸架坡折盆地的模式（1）低位體系域

盆底扇常以海底扇的形式沉積在斜坡下部或盆地深處，其底便是I型層序的底界盆底扇由碎屑流成因的塊狀砂巖構成，具有高砂泥比的朵葉或水道特點（1）低位體系域斜坡扇常上覆在盆底扇之上、下伏在低位前積楔狀體之下由塊體流和濁流水道和越岸沉積構成。比盆底扇具更低的砂泥比值。最主要的沉積單元是具有天然堤的水道2）具生長斷層邊緣的層序地層樣式（1）低位體系域

低位前積復合體是低位體系域最上部的沉積單元，是由向上變淺的低位三角洲構成的，該三角洲位于沉積濱線附近，向海進積、向陸尖滅，以加積至進積為特征2）具生長斷層邊緣的層序地層樣式（2）海侵體系域

海侵體系域位于層序中部，以退積準層序組為特征，其底為位于低位體系域之上的首次海泛面，其頂為最大海泛面2）具生長斷層邊緣的層序地層樣式（2）海侵體系域

海侵早期，形成走向平行岸線的、具較好儲集性質的臨濱砂巖；海侵晚期，泥頁巖含量不斷增多、形成凝縮層。生長斷層層序地層模式2）具生長斷層邊緣的層序地層樣式（3）高位體系域

高位體系域廣泛分布在陸棚之上，由早期加積和晚期進積準層序組構成，形成于相對海平面上升后期且海平面上升速率降低時期。高位體系域形成時期濱岸線不斷向盆地中央推進、沉積物向上粒度不斷變粗的三角洲沉積。生長斷層層序地層模式四、海相碎屑巖層序地層與油氣勘探1層序地層學在油氣勘探開發(fā)中的應用層序地層學是一門實用性、綜合性較強的學科