《地震地层学》第二章

第二章地震层序分析地震层序分析是区域地震地层学的基础,而地震层序分析的基础(或核心任务)是识别沉积层序这种地层单元,然后进行层序的对比和追踪。

第一节地层学的基本概念一、地层的概念碎屑物沉积成层状,通常称之为地层或层。

这种成层性是由水或风等地质营力在相似地质环境时期将相当薄的席状沉积物散布在一较广阔的地区中造成的。

当沉积区的沉积环境发生变化时,可同时出现以下三种情况：1)在原生沉积地层的顶部继续沉积其他类型的沉积物；2)或含有一段时间没有沉积物的沉积；3)或者原来的沉积物遭受剥蚀。

二、地层概念的引申由于沉积环境相同,所以层内的沉积物比不同层的沉积物更相似。

这很容易理解，但问题往往却很复杂。

（1）虽然层内沉积物比不同层的沉积物更相似,但其横向延续性有一定限度。

一个层横向有可能变薄或者尖灭，在尖灭地区会出现这段时间内无地层记录。

或者,同一地层内的层状沉积物横向上由一种类型逐渐递变为另一种类型,表明区域沉积环境也已经出现(发生了)渐变的形式。

（2）沉积环境的特定组合导致相似沉积地层明显的不连续。

例如，由于反复的水道化作用和多次的河水泛滥，河道砂岩和页岩通常是不连续的，而在其他沉积环境中，可形成较连续的地层，例如深海盆地中心的远洋页岩(纵横比例)。

（3）我们讨论的对象一般是横向延伸大于垂向延伸的沉积物。

连续层是这样，交错层也是这样。

三、地层面的概念定义：地层面是分隔沉积岩层的物理沉积面。

地层面包括：①纹层②岩层及③大型地层单元的界线，并代表了无沉积时期或沉积环境的突然变迁。

地层面通常表示一个相当小的时间间隔。

假如时间间隙大，则这种层面称为不整合面。

四、地层面概念的引申1) 地层面所表示的时间间隔长短因地而异，不等时是绝对的，等时是相对的。

2) 但地层面表示在它的全部延伸范围内至少有某些小的时间单元是共同的。

3) 地层面概念完全与地质时代和岩石年龄有关。

4) 只有分隔不同地层时才容易辨认出来。

5) 产生地震反射信号需要速度—密度差，即波阻抗差。

111V ρZ = ， 222V ρZ =，210∆Z =Z -Z ≠。

五、地层面的类型地层面分三种类型：①层面；②不连续面；③穿时面。

1)层面连续的物理沉积面；纹层，岩层等沉积间断或沉积环境变化相当小，如气候变化引起地层颜色的改变；水动力变化造成岩层粒度变化等。

2)不连续面由剥蚀作用或沉积间断作用产生。

包括不整合、假整合(平行不整合)和沉积间断。

不连续面类型示意图(三类)剥蚀不整合假整合沉积间断3)穿时面通常穿越地层界面并不受地层界面的限制，一般它不是地层界面，但它经常与地层面相混淆。

①流体接触面,地层倾斜之后。

永久冻土层，随寒冷地温带分布，受地形产状控制。

气水层面，也是一种流体界面。

②低角度断层面，或顺陡角度断层走向分布的地层剖面。

③低角度火成岩墙。

深部沙漠分化面。

④喀斯特溶蚀基准面。

参考文献〈1〉C.E.佩顿，1980 ，地震地层学，P45-55 P85-96。

〈2〉陆基孟，1982，地震勘探原理，P1-13。

第二节层序的概念层序的概念是根据Sloss(1963,Sequences in the cratonic interior of North America:Geol.soc.America bull.,V14,P93-114)的概念修改来的。

Sloss在该书中指出：“地层层序是比群，大群或超群更高一级的地层单元，在一个大陆的大部分地区可以追踪，并且以区际的不整合面为界。

”他认为这样的一些层序具有年代地层学的意义。

一、定义一个沉积层序是一个地层单元，它由一套整一的、连续的、成因上有联系的地层组成，其顶和底以不整合面或者与之可以对比的整合面为界。

要点：三层含义。

①首先它是一个地层单元，或者说是一套地层，很具体的地层单元。

如冀中坳陷的沙三段层序；辽东湾断陷的东营组层序。

②内部由一套相对整一的、连续的、成因上有联系的地层组成。

③边界：顶和底界面为不整合面或者与之可以对比的整合面。

不整合面具有相对性：1）不整合面之间时间间断的长短不同，可造成不同的不整合面；2）不整合面延伸范围的不同，形成区域性的不整合面和局部性的不整合面。

P48 图1沉积层序的基本概念首先复习普通地质学原理中的地层概念：（讨论）（1）不整合的类型：①角度不整合；②平行不整合（或假整合）。

（2）不整合的成因类型：①剥蚀（侵蚀）间断②无沉积作用沉积间断。

图1a：一个沉积层序的概括性（深度）地层剖面，内部整一，边界为不整合或整合。

图1b：一个沉积层序的概括性年代地层剖面，注意：从地层单元11开始到地层单元19结束为一个层序。

实例一：P368，附图3，测井标准层对比的层序。

注意①SR-1底界上超，②SR-2-SR-4之间的下超不整合面，内部成因相似，由三角洲前积造成。

二、沉积层序的边界类型沉积层序通常有几十至几百米厚。

尽管其变化范围可以从几十米降到几毫米。

一般来说，规模较小的层序只能在很短的距离内对比。

此外，还存在着对比手段（如地震剖面、测井曲线对比或者露头等）的分辨能力所强加的实际限制问题。

但是，不论沉积层序多薄，它的顶底必须由不整合或者可以与之对比的整合面所构成。

（这是沉积层序的定义要求）。

（一）整一与不整一的概念不整一现象是用来确定沉积层序边界的主要标准。

不整一关系的类型是说明一个不整合面是由侵蚀面作用造成的还是由无沉积作用造成的最好标志。

不整一类型的划分依据是以其中地层对照一个沉积层序的不整合边界消失的方式为基础。

1)整一（Concordance）：地层与层序界面的平行性，没有出现后续地层对照层序界面终止的现象。

整合面（Conformity），分隔新老地层的一个面，沿此面没有侵蚀或无沉积间断现象。

2)不整一（Discordance）：地层与层序界面的不平行性，结果是地层对界面终止。

不整合（Unconformity）：区分新老地层的侵蚀面或无沉积面。

（二）地质学的整合与不整合划分（地层接触关系）1)整合：产状平行且时代连续；2)假整合（或平行不整合）：产状平行，但有地层缺失（时代不连续）；3)不整合（角度不整合）：产状不平行且有地层缺失。

（三）沉积层序顶界类型1）削蚀（削截，或截切）因侵蚀作用引起地层的侧向消失。

包括陆上和水下的侵蚀作用产生的削蚀。

成因：构造抬升后遭受剥蚀或河道下切，冲蚀面。

2）顶超（顶部超覆）在一个沉积层序的上界面处的超覆尖灭现象。

其逆倾向（与倾向相反）侧向消失可以是逐渐变薄并渐近地逼进上部边界。

成因：顶超是无沉积作用沉积间断的证据。

它是由于沉积基准面（如海平面）太低了，致使地层不能逆倾向伸展的更远。

顶超发育期间，在基准面之上发生了沉积物的过路情况（Sed:mentory bynassing）和小的侵蚀作用。

顶超通常和浅海沉积如三角洲复合体相伴生。

但也可见于深海沉积中，如深海浊积扇，在那里的沉积基准面是受浊流和其它深水作用控制的。

3）整一地层对一个原始水平面、倾斜面或不整合面的平行。

（四）沉积层序底界类型底超包括上超和下超。

1）上超是一套当初是水平的地层对着一个原始倾斜面超覆尖灭；或者是一套原始的倾斜地层对着一个原始倾角更大的斜面逆倾向的超覆尖灭。

2）下超是一套原始倾斜地层对着一个原始水平或者倾斜面顺下倾方向的底部超覆。

注：由于构造运动，可以造成沉积面形态的各种变化，故有时上超和下超不易区分。

如：图这时，只能确定这些地层是底超。

3）整一在一个层序的底部，整一现象可以表现为地层平行地披盖于一个底部不规则面上。

第三节地震反射的年代地层意义一、P.R.Vail等的经典描述(1)原始地震反射是追随年代地层的对比关系而不是以跨时代的岩性地层单元进行对比的。

产生地震反射的物性界面主要为具有速度—密度差异的层面和不整合面。

层面就是较大的层理面，因而代表了古老的沉积面。

不整合面代表有意义的年代地层间断的侵蚀面或无沉积面。

层面和不整合面二者都具有时代意义。

从地质时间的观点看，层面反射近似于同时间的地层变化，而不整合面的反射往往在时间上是变化的。

然而，不整合面反射是具有时代意义的，因为所有的不整合面的下伏地层都比不整合面的上覆地层年代老。

(2)但是，地震勘探原理中明确地指出，地下地层的反射完全是由波阻抗差产生的，两种地层之间如果没有波阻抗差，就不会形成反射同相轴。

这是天经地义的事，是一个公理。

而存在波阻抗差的条件很多，可以是连续的层面，也可以是不连续的不整合面，更重要的，它可以是一些与地层总体产状不平行的岩性或物性界面。

(这些岩性和物性界面不一定等时!) 显然，地震地层学经典描述与地震学的基本原理不完全一致。

这是地震地层学与地震勘探技术长期争论的焦点之一。

二、地震层序与岩石地层单位的关系地震层序代表了年代地层单位，与古生物学（化石及其组合）反映的年代地层单位是大体一致的。

也与地质绝对年龄保持一致的。

但是，地震层序与岩石地层单位的关系较为复杂。

（一）地层单位类型（地层划分类型）1、岩石地层单位岩性，粒度，颜色，层理等构造。

2、生物地层单位化石种属，化石组合。

3、地震层序反射不整一边界。

（二）地震层序边界与岩石地层单位边界相交，即，岩石地层单位的穿时性。

图例三、地震反射的年代意义具有相对性因为一个地震反射必是由一个或一组具有波阻抗差界面产生的，所以地震反射的波阻抗差成因说是绝对的，而其年代地层意义是在一定条件下才能成立，具有相对含义。

1)当在连续界面情况下，层面产生的反射与层面平行，且与层面可以对比，这时的地震反射毫无疑问几乎是等时界面(基本上等时)。

2)在盆地边缘部位，由于(横向)水体能量横向的渐变性，使得一些岩性边界为过渡性界面，波阻抗没有明显的差别，因此产生不了显著的反射波形。

但是水位变化所影响的每个时期的沉积物之间都具有相当大的声阻抗差，往往能够形成较强的反射同相轴。

所以，地震反射具有年代地层的意义。

3)进一步讲，年代地层意义本质上也是相对的。

有时把沉积了很薄地层的某个期作为一个年代，而有时在更长的地质年代中又把某一个纪作为同一个年代。

一般情况下，地震垂相分辨率在20米左右，凡是薄于20米的地层单位在地震剖面中，只表现为一个干涉后的复合波同相轴。

如果以每年沉积速度为2毫米，沉积20米厚需要一万年时间。

一万年在地质历史长河中也许是一瞬间的事件，故不论这20米厚的地层水平方向上沉积有先后不同，但也可视为一瞬间的产物，因此，该地震反射面可以认为是等时界面。

4)地震反射的年代意义并不完全否定非年代界面产生的地震反射。

因为在Vail的定义中，也只是明确地指出：“产生地震反射的物性界面主要为具有速度－密度差异的层面和不整合面。

”另外也声明了“尚存在其它类型的连续物性界面，这种界面局部出现在沉积岩中，其中最有意义的是气水，气油和油水流体接触面以及气体水化物带。