沉积体系及层序地层学研究进展

沉积体系及层序地层学研究进展沉积学的发展整体上经历了从萌芽到蓬勃发展，再到现今的储层沉积学、层序地层学、地震沉积学等派生学科发展阶段。

这期间，沉积学的形成和发展一直服务于油气和其他沉积矿产的勘探和开发。

到目前为止，针对层序研究，相关的理论和方法已比较系统、成熟。

但在层序内部体系域划分、裂谷盆地层序地层模式研究及层序地层控制因素分析等方面仍然需要开展大量的研究工作才能使沉积体系及层序地层学研究更精细。

1 层序地层学研究现状及发展趋势层序地层学是近20年来发展起来的一门新兴学科，其基础是地震地层学与沉积相模式的结合。

层序的概念最初由Sloss(1948)提出，当时将层序作为一种以不整合面为边界的地层单位。

但层序地层学的真正发展阶段是在P. R. Vail, R. M. Mitchum, J.B.Sangree1977年发表了地震地层学专著之后，层序的概念定义为“一套相对整合的、成因上有联系的地层序列，其顶底以不整合或与这些不整合可对比的整合为界”，并将海平面升降变化作为层序形成与演化的主导因素。

1987年Vail和Wagoner等在AAPG上发表的文章首次明确了层序地层学的概念，开始了层序地层学理论系统化阶段，提出了体系域等一系列新概念，建立了层序内部的地层分布规律和成因联系。

进入二十世纪九十年代，层序地层学理论出现了多个分支学派，丰富发展了理论，也扩展了应用领域。

层序地层学经历了三个发展阶段，现已发展为与岩石地层、年代地层、生物地层及地震资料相结合的综合阶段，并且已从在理论上有争议的模型演化成一种在实践上可采纳的方法（蒋录全，1995）。

1.1 国内外层序地层学研究现状层序地层学理论建立之初是以海相层序地层为基础的，国外应用较多的有三种海相层序概念模式，发展至今，理论上形成了Vail层序地层学、Cross高分辨率层序地层学、Galloway成因层序地层学三大主流派系。

沉积层序与成因层序的最根本区别在于层序界面的不同，沉积层序以不整合和与该不整合可对比的整合面为界，强调海平面变化是层序形成的主导控制作用；成因层序是以最大海侵面为界，强调从成因角度选择界面；高分辨率层序认为基准面变化是层序发育的控制因素，以基准面由下降转为上升的转换点为层序边界。

国内在20世纪80年代后期引入层序地层学理论，在应用和实践过程中逐渐建立起了适用于陆相盆地的层序地层模式和研究方法。

陆相层序理论将层序发育特征与成因研究紧密结合，揭示出陆相层序的多样性与特殊性，认为层序的形成较多的受构造活动和气候的影响，而在构造活动盆地中，构造成为控制层序和沉积的主要因素。

除此之外，邓宏文（2000）提出沉积物分配原理，基准面旋回期间沉积物以不同体积被分配到不同相域的过程及其伴随的可容纳空间的变化称为“沉积物体积分配”，它反映了沉积过程响应系统遵循物质保存定律。

姜在兴等（2005）提出了可容纳空间转换系统的概念。

顾家裕等(2001)总结了层序地层学的三大理论体系和四大方法体系。

三大理论体系是：①海相层序地层学、②陆相层序地层学、③高精度层序地层学。

四大方法体系为：①地震层序地层学分析、②露头层序地层学分析、③测井层序地层学分析、④层序地层学模拟分析，并对陆相层序地层学的难点进行了分析，初步提出了陆相层序地层学边界确定、体系域命名、层序级别划分、层序等时性研究等陆相层序地层学发展中必须解决的问题。

陆相层序地层学研究的核心技术包括沉积体系域表征技术（吴因业和顾家裕，2000，2004）、储层地震预测技术（邹才能等，2004）和区域储层评价技术等（裘怿楠和赵澄亮等，1999；罗平，2003）。

进入21世纪，更加重视层序地层学研究，特别在三维地震技术的应用、盆地坡折带岩性油气藏勘探和前陆盆地层序地层学研究方面取得了新进展（邹才能等，2003；吴因业等，2004；李思田，2003）。

相对于有限的钻井、露头及地震剖面等资料为基础的低精度层序地层分析而言，具有密集的钻井和露头、岩心等资料、生物地层、密集的二维和三维地震资料控制的层序地层学可称为高精度的层序地层学(林畅松，2000)。

这一理论一经提出，便在全国范围内得到重视，各油田单位和科研院所纷纷开展了这方面的研究(林畅松，2000, 2002, 2005；魏魁生，2001；李思田，潘元林等，2002,2004；冯有良，周海民等2004)，取得了很好的效果。

1.2 国内层序地层学研究存在问题20世纪80年代后期以来，中国即融入世界层序地层学研究的大潮。

在层序地层学理论引入过程中，由于过于依赖国外海相层序地层学研究，导致概念混淆，对不同学派理论名称理解有些偏差，认为Vail层序是经典层序地层学、Cross层序是现代层序地层学，Vail层序是低分辨率层序地层学、Cross层序是高分辨率层序地层学，这些说法不够准确。

20世纪70年代，Vail层序理论问世；90年代，Cross高分辨率层序、Galloway成因层序等众多理论兴起。

这些不同的层序理论形成时间有先后之分，但并不代表先形成的是/经典的、晚形成的是现代的，两种理论在目前是并行发展的，并且两种理论适用范围并不冲突。

即使Vail层序理论相比较Cross层序理论被更多的人所接受，但并不代表Vail层序理论是完全成熟、没有缺陷、堪称经典的。

由于Vail层序理论来源于地震层序地层学，鉴于地震资料分辨率的局限性，所以有人认为Vail层序是低分辨率层序地层学，Cross层序是高分辨率层序地层学，这种说法也不够准确。

Vail层序地层学不等于地震层序地层学，作为一种理论方法，它同样可利用露头、岩心、测井等资料进行高级别层序分析；而Cross层序理论是高分辨率层序，可用于高级别层序分析，但高分辨率并不等于高频或/高精度（姜在兴，2005）。

此外，针对我国断层活动复杂、相带变化频繁的地质特点，在进行层序研究时，同一研究区不同学者建立的层序格架不尽相同。

其原因是，缺乏统一的划分标准和规范，层序分级比较乱，难以采用统一的时间区间对层序分级，而且准层序以上更高级别的层序边界识别比较困难；此外，对于层序发育的主控因素研究也不够深入，虽然已经建立了陆相盆地层序地层模式，但无法在各盆地推广，表明层序模式对盆地充填序列及油气勘探的预测存在局限性。

以上问题需要在今后层序地层学研究中逐渐解决完善（姜在兴，2005）。

地震资料横向具有较高的分辨率，可以有效约束层序横向的展布规律，但当前常规地震资料的分布难以达到层序地层学研究的需要，因此，提高地震资料分辨率对研究层序地层学具有重要的意义。

主要表现在，其一，将地震剖面上识别层序级别的精度提高；其二，对相带空间展布规律约束更加合理；其三，层序边界的识别精度提高。

2 沉积体系研究存在问题及发展趋势在等时层序地层格架建立的基础上进行沉积体系研究，是寻找有效储层和油气圈闭的有效路径。

尤其对于寻找隐蔽油气藏，沉积体系研究更是不可缺少。

目前，沉积体系研究基本理论和方法已经成熟，未来要由静态向动态，由宏观向微观，向更精细、更准确、更科学的方向发展（姜在兴，2005）。

在地球物理技术方面应用地震沉积学进行沉积、构造和储层的一体化研究，为沉积体系研究提供了新的思路。

2.1 沉积学的研究进展沉积体系的概念最早由Fisher（1967）和Brown（1980）使用，Galloway（1996）在此基础上将沉积体系定义为成因上相关的沉积环境和相互联系的沉积作用过程中所形成的一套三维沉积体，这一概念目前仍被广泛应用（姜在兴，2005）。

近年来，地震沉积学（Zeng et al., 1998）以高精度三维地震资料为基础，以精细沉积学模式为指导，通过综合应用地球物理技术方法，在等时地层格架内研究沉积体系分布特征及其演化的一门学科。

该技术充分利用沉积环境、沉积相及岩相以及结合地球物理技术，充分利用地震横向高分辨率特点，借助地球物理相关技术，进行沉积学研究。

a) 原始地震剖面b) 基于地震剖面高分辨率层序划分图2 地震剖面在沉积及层序地层学思想的指导下，运用Puryear和Castagna的谱反演技术，结合地震沉积学相关研究思路，可以使沉积体系及层序地层学研究更加精细。

在实例研究中发现，依照地震剖面（图2a）划分三级以上层序很难，但依据高分辨地震剖面（图2b）可以精细划分。

根据高分辨率处理结果，在原始地震剖面上分析沉积相的精度也没有高分辨率地震分析沉积相的精度高，在图3a上河道可以清楚的刻画，但在原始振幅切片（图3a）上就不是那么清楚，只能依据主观判断，而不能像图3b那样清晰的刻画。

a) 原始振幅切片 b）高分辨率振幅切片图3 沿某层振幅切片2.2 沉积体系研究与油气开发地质依据高分辨率地震资料，可以清晰刻画砂体，但对沉积体系的研究，更重要的是要寻找有效储层，因此未来更要与油气开发地质紧密结合，要综合研究沉积微相及岩相。

充分利用地震高分辨率地震资料，在解决沉积构造的基础上，结合岩石物理分析技术，研究矿物组分和流体性质，建立沉积微相与岩相之间的关系。

通过地震沉积学对沉积微相对应的有利砂体的岩相进行详细研究，搞清楚砂体内部岩相的组合类型、分布方式以及在纵向上和横向上岩相组合变化的规律，在此基础上建立岩相-沉积微相的相关判别模式，并以沉积微相为桥梁，进一步建立岩相-测井相、岩相-地震相对应关系，从而在平面上揭示砂体的岩相展布规律，最终通过岩相分析，结合物性参数，揭示平面储层物性及非均质性分布规律，从而对储层进行分类评价，为油气开发注水驱油、防止储层水淹等提供参考。

3 结论通过沉积体系及层序地层学研究可以看出，多学科、多手段的综合是今后研究的发展趋势。

因此，要在沉积、层序理论基础研究的同时，要加强岩石物理技术及地震相关技术的关注，综合运用多种手段解决当前遇到的问题。

参考文献[1] 蒋录全. 层序地层学研究新进展及其在中国含油气盆地中的应用[J]. 南方油气地质, 1995, 1(4): 52-58.[2] 邓宏文, 王红亮. 沉积物体积分配原理——高分辨率层序地层学的理论基础[J]. 地学前缘, 2000, 7(4): 305-313.[3] 姜在兴. 沉积体系及层序地层学研究现状及发展趋势[J]. 石油与天然气地质, 2010, 31(5): 535-541.[4] 邓宏文. 高分辨率层序地层学应用中的问题探析[J]. 古地理学报, 2009, 11(5): 471-480.[5]顾家裕，郭彬程，张兴阳. 中国陆相盆地层序地层格架及模式[J]. 石油勘探与开发,2005[6] Zeng H, Henry S C, Riola J P. Stratal slicing, part II: Real 3-D seismic data[J]. Geophysics, 1998, 63(2): 514-522.[7] Puryear C I, Castagna J P. Layer-thickness determination and stratigraphic interpretation using spectral inversion: Theory and application[J]. Geophysics, 2008, 73(2): R37-R48.。