层序地层学
层序地层学
地震地层学是沉积盆地层序地层学研究的基础； 也是层序地层学发展的中间阶段。
第一节 层序地层学的发展简史
一、萌芽阶段（1977年以前）
1.1949年Sloss等在一次学术会议上提出了地层 层序的概念，即层序是以主要区域不整合为边界的地 层集合体。并利用北美克拉通地质资料，把寒武系至 侏罗系的地层单元划分为4个层序。
＋＋地区（盆地）＋＋断代地层序列和 沉积（构造）古地理＼盆地构造演化＼生物群特征
一、区域地质背景（包括大地构造位置、区域地层 发育、区域岩浆活动、重要矿产或生物群等）
二、
第九章 层序地层学
第一节 层序地层学的发展简史 第二节 层序地层学的理论基础和基本概念 第三节 层序地层的单位分级 第四节 露头层序地层学研究方法 第五节 层序地层学的研究意义
构造沉降：提供可供沉积物沉积的可容空间
三、层序地层学基本概念
1. 层序：是层序地层学研究中的基本单位，它是 一套相对整合的、成因上有联系的、其顶和底面以不 整合面或者与这些不整面可以对比的整合面为界的地 层序列。
2. 不整合和整合： 不整合是一个分开较新与较老地层的面，沿着这 个面有证据表明存在指示重大沉积间断的陆上削截 （以及在某些地区内具有可以与之对比的海底侵蚀） 或者陆上暴露现象。 整合亦是一个将较新地层与较老地层分开的界面， 沿此面没有侵蚀作用（无论是陆上侵蚀还是海下侵蚀） 的证据，并且沿此面不指示有重大沉积间断。
3.层序界面类型及层序类型 在地层记录中可识别出两种类型的不整合(即层序 边界): (1) Ⅰ类不整合, 即Ⅰ类层序边界(sb1) 和Ⅰ型层序 Ⅰ类不整合(Ⅰ类层序边界) 是指相对海平面低于 陆架边缘时形成的不连续面. 特征为陆架上出现陆上不整合面,在陆坡外侧出现 海底剥蚀面. 具体解释为全球海平面下降速度超过在沉积滨线坡 折带处盆地沉降速度、在该处产生海平面相对下降时形 成的。此时海水逐渐退出陆棚，使陆棚遭受侵蚀，陆棚 前沿的陆棚坡折带出现侵蚀峡谷，沉积物可能沿陆棚 进入盆地。 以Ⅰ类层序边界为底界面，顶界面为Ⅰ类层序 边界或Ⅱ类型层序边界的层序称Ⅰ型层序
第一章 层序地层学基本概念(层序地层学)
1、层序地层学(Sequence Stratigraphy)
层序地层学(Sequence Stratigraphy) : 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。
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)
• 在滨线的区域性海进时期，密集段分布 最广泛。
密集段 (Condensed Section)
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)
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（10100mm/万）、厚度很薄的、缺乏陆源 物质的半深海和深海沉积物。
Definition of Key Terms
密集段 Condensed Section
• 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)。
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
基本变量
控制作用
构造沉降
提供沉积物沉积的可容空间
层序地层学基本原理
可容纳空间(Accomadation)
可容纳空间是指可供沉积的、潜在的沉积 物堆积的空间(Jervey, 1988)。可容纳空间是 海平面升降变化和构造沉降二者的函数。
地震层序 Seismic Sequence
在地震剖面上，顶底以地震反射终止为标志的不连续面 （被解释为不整合面及相关整合面）为界所限定的一套相 关的连续地震反射（被解释为成因相关的地层）。
A relatively conformable succession of reflections on a seismic section, interpreted as genetically related strata; this succession is bounded at its top and base by surfaces of discontinuity marked by reflection terminations and interpreted as unconformities or their correlative conformities.
.
Erosional truncation
isis.ku.dk/kurser
Erosional truncation
isis.ku.dk/kurser
Upper Boundary
Toplap Termination or lapout of strata against an overlying surface mainly as a result of no deposition (sedimentary bypassing) with perhaps only minor erosion (Mitchum, AAPG Memoir 26).
层序地层学剖析课件
在构造地质研究中，层序地层学为研究板块构造、断裂活动和地壳演化等提供了重要的 理论和方法。
05
层序地层学研究展望
新技术与新方法的探索
3D打印技术
用于制作层序地层学模型，提高研究效率和可视化效果。
大数据和人工智能
应用于层序地层学数据分析和预测，提高研究精度和预测能力。
地球化学和地球物理技术
古生物分析
生物化石鉴定
通过化石的形态、属种等特征，确定其生活环境和时代。例如，珊瑚化石通常指 示热带浅海环境，而恐龙蛋则表明恐龙生活在陆地环境。
生物群落分析
通过对化石群落的研究，了解古生物的生态系统和食物链，进一步推断古地理环 境和气候条件。
地球化学分析
元素地球化学分析
通过分析地层中元素的含量和分布，推断沉积环境的化学特 征和物质来源。例如，海相地层中高含量的氯、溴和锶可能 指示海水的影响。
结合多学科方法，深入揭示层序地层学的形成机制和演化规律。
层序地层学的理论完善
层序地层学基本原理
深入研究层序地层学的形成机制、演化规律和基本原理，不断完善 理论体系。
层序地层学与其他学科的交叉
加强与其他地质学、地球物理学、地球化学等学科的交叉融合，拓 展研究领域和思路。
层序地层学与全球变化研究
结合全球变化背景，深入探讨层序地层学在气候变化、海平面变化 等方面的作用和影响。
体系域层序
由海进和海退过程形成的层序地层，具有明显的 海侵和海退边界。
基准面层序
以基准面升降变化为依据形成的层序地层，具有 明显的基准面变化边界。
03
层序地层的分析方法
沉积环境分析
沉积环境识别
通过地层岩性、颜色、结构和构造等特征，判断地层的沉积环境。例如，深海 沉积通常含有大量生物化石和泥质矿物，而河流沉积则可能含有砾石和砂粒。
层序地层学
层序地层学层序地层学是地层学的一个分支，是根据地震、钻井和露头资料进行地层分布型式、沉积环境和岩相综合解释的一门科学。
人们发现，在同一时期的、情况各异的许多沉积盆地内发育着的地层形式，说明存在着一种有效的全球控制因素，这种因素即是全球海平面变化。
P．R．Vail等（1977）曾提出了这样一种观点：大多数地表地质学家普遍见到的旋回性沉积作用基本上或完全受全球范围的海平面升降变化的控制。
层序地层学的产生起源于Mac Jeryey在70年代后期的研究成果，他在数学上模拟和定量表示了产生全球旋回曲线的海平面、构造沉降和物源供给之间的相互关系。
这项工作显示出层序地层学以统一思想对地层学和盆地演化进行研究所产生的巨大潜力。
然而，层序地层学成为独立的学科形成于80年代后期，是由P．R．Vail、J．B．Samgree和J．C．Van Wagoner等学者提出并完善的。
P．R．Vail等（1987）提出的层序地层学概念及其有关沉积模式，是以海洋环境为背景，针对被动大陆边缘提出的。
层序地层学的核心部分是研究全球海平面升降变化对沉积作用的控制。
包括对大陆边缘碎屑沉积作用的控制和对大陆边缘碳酸盐沉积作用的控制。
层序及其内部组成部分体系域是全球海平面升降、地壳沉降以及沉积物供给之间相互作用的产物。
全球海平面升降和构造沉降共同作用的结果，引起海平面的相对变化。
在全球海平面升降的控制下，海平面的相对变化速度是碎屑沉积地层型式和岩相分布的主要控制因素；在长期构造运动的背景下，海平面的相对变化控制碳酸盐沉积地层型式和岩相分布。
根据上述这些相互作用可以建立沉积模式，用以检验人们的认识，预测沉积地层关系和岩相，进行全球不同地域、不同时代地层间的对比。
因此，层序地层学是从四维时空上来认识沉积记录，并将其和全球海平面的周期性变化联系起来，认为沉积记录是全球海平面变化与地壳沉降和沉积物供给的函数，从而增强了全球不同地域、不同时代地层间的可对比性和沉积相的可预测性，将沉积学和地层学推向了一个新的阶段。
层序地层学
4.全球海平面变化：全球海平面指一个固定的基准面点，从地心到海表面的测量值。这个测量值随洋盆和海 水的体积变化而发生变化，与局部因素无关
5.相对海平面变化：相对海平面是指海平面与局部基准面如基底之间的测量值。一个地区相对海平面变化是 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，不能与水深相混淆。
感谢观看
基本原理
1.基本原理。遵循多个沉积学和地层学第一原理—沉积地层具有特定的形态和时空组合关系。这种形态和时 空组合关系在地质历史中周期性地出现，因而具有可预测性。层序地层学是地质学若干普遍性原理高度综合的一 门学科 。
2.理论基础。层序地层学是在地震地层学的基础上发展起来的，它继承了地震地层学的理论基础，即控制可 容纳空间的基准面的周期性变化，是形成不整合面或与之对应的整合面为边界的、成因相关的沉积层序的根本原 因。这个基准面是相对的，是由海平面（或者湖平面,或者是陆地表面上的既不沉积也不侵蚀的不发生沉积作用的 平衡表面）升降、构造运动、沉积物供应速度和气候等4种因素综合作用的结果。
油气领域应用
层序地层学之所以能够在油气勘探中发挥重要作用，是因为它能够在钻前对有利于形成油气藏的相带、区块 及其优劣进行预测，并且已经初步形成了一套比较完整的思路与方法。如预测有利生油层段、找寻火山口、寻找 复合密集段等方法。
在基准面发生重大下降过程中，相邻两个或多个层序的密集段彼此紧靠、相互配置，形成丰厚优质的生油岩 和质量良好、配置合理的生储盖组合。层序地层学先进的成因模式，尤其是高分辨率层序地层学提供的地层对比、 相带展布预测、砂体分布模式，极大地提高了石油的生、储、盖、运、圈、保系统的研究精度，提高了各种地层 参数的预测能力，为寻找有利的地层—岩性圈闭提供了科学依据。
层序地层学的简单描述
1.2层序地层学1．2．1层序地层学基本原理及在油气勘探开发中的意义层序地层学是80年代后期在地质学领域出现的一门新学科，是在沉积学、地层学和地震勘探技术不断发展、资料不断积累的基础上发展起来的。
层序地层学是一种划分、对比和分析沉积岩层的新理论和新方法，使人们能够更精确地对比地质时代，再造古地理，并在钻前预测储集层、生油层和盖层，对勘探和开发地层和岩性圈闭中的油气藏尤为有效。
因此，它不仅是地质学领域中出现的一种新的理论，而且是一种油气勘探的新方法。
它一经出现便受到了广大地质学者，特别是油气地质工作者的高度重视，并且在油气勘探和开发中发挥着越来越重要的作用。
1．2．1．1层序地层学简述层序地层学的概念和理论是以P。
V ail为代表的埃克森生产研究公司的研究人员根据被动大陆边缘沉积特征提出的(V ail，1987；V anWagoner等人，1987，1988；Posamentier和vail1988)。
层序地层学的理论基础是全球海平面的周期性升降、构造沉降、沉积物供给、全球气候变化、地形和地貌等因素控制着沉积层序的发生、层序的类型、层序内部地层的展布和相带分布。
层序是层序地层学中最基础的地层单位，它是被不整合面或可与之对比的整合面所限定的一段地层，该整合面可以看作是不整合面向盆地内的延伸。
一个层序内的地层往往是相对连续的，并且在成因上相互联系的。
一个层序中可以进一步地划分出体系域，而体系域则是由一系列同期形成的沉积体系所组成的。
层序可以分为I型层序和II型层序两种类型。
一个I型层序是由低水位体系域、海侵体系域和高水位体系域构成的，底界不整合面为一个I型不整合面；一个II型层序则是由陆架边缘体系域、海侵体系域和高水位体系域构成的，其底界不整合面为一个II型不整合面。
当全球海平面的下降速度超过盆地边部的构造沉降速度时，就会出现海平面的相对下降，也即出现海退，陆架甚至陆坡上部的部分地区就会暴露出水面，河流会下切陆架，在河道之间的地区可能会形成古土壤或根土层。
层序地层学
一．名词解释1. 层序地层学：(Sequence Stratigraphy)研究以不整和面或与之相对应的整和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联的地层学分支学科。
2. 层序：(Sequence)一套相对整一的、成因上存在联系的、顶底以不整和面或与之相对应的整和面为界的地层单元。
3. I型层序边界面：一个区域型不整合界面，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。
即I型层序界面是在沉积滨线坡折带处，由海平面相对下降产生。
4. II型层序边界面：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产生的，在沉积滨线坡折带处未发生海平面的相对下降。
5. I型层序：底部以I型层序界面为界，顶部以I型层序或II型层序界面为界的层序。
6. II型层序：底部以II型层序界面为界，顶部以I型层序或II型层序界面为界的层序。
7. 沉积滨线坡折带：(Depositional shoreline break)陆架剖面上的一个位置，是沉积作用活动的地形坡折，在此坡折向陆方向，沉积表面接近基准面，而向海方向沉积表面低于基准面。
8.陆棚坡折带：(Shelf-break)大陆架与大陆斜坡之间的过渡地带。
9. 体系域：(Systems tract)一系列同期沉积体系的集合体。
10. 低位体系域： (Lowstand systems tract，简称LST) I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。
在具陆棚坡折的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底扇、斜坡扇和海平面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。
低位体系域以初次海泛面为顶界，其上为海进体系域。
11. 海进体系域：（Transgressive systems tract，简称TST）：是I型和II型层序中部的体系域，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，由一系列向陆推进的退积准层序组成，沉积作用缓慢。
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沉积背景
物类型。
地震、钻测井和露头资料的层序划分与对比，层序年代标定，建立等时 层序分析 年代地层格架，确定层序周期与级别，分析层序时频特征，分析层序成
因机理，确定层序的主控因素。
确定体系域类型，分析各体系域的分布，分析地震相、沉积相的特征， 层序构型
判断古水流体系，确定准层序的叠置样式，建立地层层序模式，并进行 分析
三角洲进积与退积作用转换面
A Genetic Sequence =
Sediment Accumulated in One Base-Level Cycle
Base-Level Rise Half-Cycle Base-Level Fall Half-Cycle
2 进展 —高分辨率层序地层学
高分辨率层序地层学核心内容是建立多级次基准面旋回。 基本方法是判别A/S比值单向变化趋势确定基准面旋回转换 位置。
（c) 垂向叠加
LS
（d) 海向步进 海洋方向
VS
SS b 陆地方向
临滨 滨岸平原
大洋方向
有效可容纳空间迁移及伴随的地层堆积样式
不 同 基 准 面 状 态 下 砂 体 叠 加 规 律
2 进展 —不同背景的层序模式
三种边缘背景下的低位体系域构成 (据Van Wagoner等，1990)
2 进展 —陆相层序地层
示 形
式
地震相 + 模相式 体系域分析
2 进展 —由相模式到体系域
2 进展 —高分辨率层序地层学
基准面、可容纳空间及其与地表的关系
2 进展 —高分辨率层序地层学
供给充分时的有效沉积物通量（单位时间内的沉积物补给量）
沉积 物 卸 载 区
沉 积 物 补 给区
沉 积 物 卸 载区
物理面
海平面
平衡面 基准面 平衡位置
河流相层序地层模式
2 进展 —陆相层序地层
层序格架中的河道砂体形态与演化
二. 层序地层对地质学发展的推动作用
层序地层学被认为是地质学领域的一场革命
—— 改变了分析世界地层纪录的基本原则 —— 提供一个完整的统一的地层学概念
* 1 等时地层划分与对比原则的实现 2 地层、岩相分布预测模型 3 定量化方向发展
计算机层序模拟。
预测有利 研究和评价烃源岩、储集层和盖层的分布，分析有利成藏条件及各体系 成藏区带 域生储盖圈运保条件，预测成藏规律和有利勘探区，提出勘探部署意见。
对层序地层学的评价：
PR Vail等人：
“层序地层概念在沉积岩分析中的应用有可能提供一个完整 的统一的地层学概念，就像板块构造曾经提供了一个完整的统一 的构造概念一样。层序地层学改变了分析世界地层纪录的基本原 则，因此，它可能是地质学中的一次革命，它开创了了解地球历 史的一个新阶段。”
一. 层序地层学及其进展
1 层序地层基本理论 2 层序地层主要进展
层序地层学基础 和关键性定义
层序地层学是根据地震、钻井和露头资料进行地层分布型 式、沉积环境和岩相综合解释的一门科学。通过解释提出一种 侵蚀或无沉积的不整合或与之可以对比的整合为界的、周期性 （旋回性）的、在成因上有联系的年代地层格架。在这个格架 中，通过解释查清沉积环境和岩相的分布。这些岩相单元可以 限定在以层面为界的等时间段内，也可以是高角度跨越层面的 穿时间段（P.R.Vail 等，1987）。
前苏联科学院主席团：
层序地层学对发展地层学、沉积岩石学和构造地质学有重大 贡献 ，而且可以大大提高油气普查勘探工作效率，它能够使油 气普查勘探成本降低二分之一到三分之一。
AAPG在《层序地层学应用》一书前言：
“你想成为90年代的石油地质学家、地球物理学家、石油 公司经理和管理人员吗？那么，务必请你读一读《层序地层学 应用》这本书吧”。
1 基本理论—层序模式:具陆架坡折背景的沉积层序
HST
TST
LST
层序地层学：在年代地层框架中，研 层序：一套相对整一的、成因上有联
究以不整合面（侵蚀面、无沉积作用 系的、其顶和底以不整合或与之可以
面或可以与之对比的整合面）为界的、 对比的整合为界的地层，它是由一套
旋回式的、成因上有联系的地层的岩 体系域组成的，并被解释为在全球性
岩性地层单元与年代地层单元的区别
1 等时地层划分与对比
湖平 面
顶积层
等时地层单元建立对于认识储层分布规律的意义
1 等时地层划分与对比
层序地层对比剖面
夏520
夏33
夏30
夏35 夏382 夏94 夏101 夏102
商641 商543
T3 T3
夏33 夏30
沙
2800
2800
沙
3000
3000
沙
3200
风暴浪基面
（沉积物路过不留）
基准面、可容纳空间及其与地表的关系
4种沉积作用状态
可容纳空间变化与沉积作用过程
不同沉积作用过程的地震特征
江家店三维
顶积层 前积层 底积层
复合的S-斜交型
不同沉积作用过程的地震特征
地层单元划分
沉积作用转换面的识别
Walther 相律
垂向相序
侧向相迁移
地震剖面上进积与退积的转换面
从地震地层学到层序地层学 地震层序划分 等时地层格架 全球海平面变化 层序成因分析 地震相分析 沉积体系、体系域分析
从相模式到层序地层学 各类相单元的三维组合 体系域
从海相EXXON模式到其它类型盆地的不同层序模式 高分辨率层序地层学 陆相层序地层学
2 进展—从地层地层学到层序地层学
上世纪：70年代末-------------80年代---------------90年代
2 预测—地层结构模型
T40 T41 T50
T51
T52
T53
LINE2900
T60
陵水四区三亚—梅山组层序及其内部充填特征
2 预测—地层结构模型
S40-41 S41-50 S50-51 S51-52 S52-53
S53-60
陵四区三亚—梅山组各层序内部地震结构特征解释
2 预测—岩相分布模型
HIGHSTAND SYSTEMS TRACT: Aggradational to progradational parasequence set
地震地层 层序地层
高精度层序地层、储层层序地层
盆地规模 三级层序组 三级 沉积体系域—沉积体系配置
技术支撑
储层规模 三级—四级—五级、六级 储、盖配置 沉积相构成 储集层的不均质性 孔渗分带和分布
露头、测井层序精细分析方法 高分辨的地球物理技术
2 进展 —由地震地层学
2 进展 —由海平面变化到多因素控制
1 等时地层划分与对比
1 等时地层划分与对比
2. 叠加于构造背景上的三 角洲砂体
3. 解释为“层饼”式的 三角洲序列及钻井位置
1. 三角洲沉积体系
两期沉积的三角洲砂体被 泥岩层分开
4. 三口井钻迂的砂岩是不 相连通的
三
三角
口 钻 井
洲 沉 积 体
资系
料中
的
对
比
1 等时地层划分与对比
时间界面
岩性界面
二. 层序地层学对地质学发展的推动作用
层序地层学被认为是地质学领域的一场革命.
1 等时地层划分与对比原则的实现 2 地层、岩相分布预测模型 3 定量化方向发展
2 预测—地层结构模型
SEQUENCE STRATIGRAPHY MODEL
STRATAL PATTERNS OBSERVED ON SEISMIC DATA
TRANSGRESSIVE SYSTEMS TRACT: Retrogradational parasequence set
2级 3级
五级层序 0.03-0.08Ma 次级要海泛面 六级层序 0.01-0.03Ma 次级要海泛面
超
4级
不整合
沉积间断或整合
1 基本理论—体系域与海平面变化的关系
体系域的定义：体系域 是一连串同时期的沉 积体系的组合。它可 分为：
❖ 低位体系域（LST） ❖ 水进体系域（TST） ❖ 高位体系域（HST） ❖ 陆架边缘体系域
层序地层学理论的发展及应用现状
1989年， 层序地层学完善形成，Sangree和P.R.Vail等， 《应用层序地层学》
1988年， Posamentier等，层序地层学基本术语的定义， 层序地层学问世，SEPM第42期特刊
1987年，Haq等，“层序地层学”名词的提出，《科 学》 杂志——三叠纪以来的海平面变化
全球海平面变化
— —
— —
构海沉气
造平积候
沉面物
降变供沉
化给积
可
速物
容地率类
纳层
型
空结地
间构层
变、结
化水构
深、
水
深
琼东南盆地渐新世-上新世海平面变化曲线
2 进展 —由相模式到体系域
陵
起
四
凸
区
涛
A
陵 水
组
松
水 下
LS4-2
扇
B
的
三
C
种 地
震
显
陵四区层序S62-63（陵三段上部） 沉积相与沉积体系分布图
沙3 3400
3200
1 2
3400
1 2
沙
夏35 夏382夏94
3100
二
3200
3200
三
43
3500
1 2
3600
3600
三
3900
三 4000
1 等时地层对比方法 四
夏101 夏102
3300
3300