层序地层学基本原理
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).
层序地层学在油气勘探领域中的应用
层序地层学在油气勘探领域中的应用引言层序地层学在油气勘探中扮演着重要的角色。
通过对地层的层序性质进行深入研究，不仅可以帮助地质学家更好地理解地层的时空分布规律，还能够指导油气勘探的开展。
本文将从层序地层学的概念入手，深入探讨其在油气勘探领域中的应用，并共享个人观点和理解。
一、层序地层学概念及基本原理1. 层序地层学的概念层序地层学是地层地质学的一个重要分支，研究地层的堆积和发育规律，以时间和空间为基础，探讨地层的垂直序列和水平关系，揭示地层的层序性质。
通过对地层的层序性质进行认真研究，可以揭示地层的堆积规律、沉积环境和演化历史，为油气勘探提供可靠的地质依据。
2. 层序地层学的基本原理地层的分层规律不仅受沉积条件、构造运动和物源质量等因素控制，还受海平面波动和气候变化等因素的影响。
层序地层学通过对不同层序特征的分析，可以揭示这些影响因素，从而推断出地层的沉积环境和演化过程。
在油气勘探中，这些信息对于确定有利油气形成和富集区具有重要的指导意义。
二、层序地层学在油气勘探中的应用1. 层序地层学与油气勘探的关系油气勘探的关键在于找准有利的油气富集区，而地层的层序性质往往是决定油气勘探目标的关键。
通过对地层的层序特征进行认真研究，可以揭示油气富集区的空间分布规律和聚集规律，指导油气勘探的开展，提高勘探的成功率。
2. 层序地层学在勘探目标的确定中的应用层序地层学通过对地层层序特征的识别和解释，可以帮助地质学家确定有利的油气勘探目标。
特别是在复杂构造、复杂沉积盆地和难以区分的地质构造中，层序地层学的应用尤为突出，对于确立勘探目标和提高勘探效果具有重要的意义。
3. 层序地层学在勘探实践中的案例分析通过对全球范围内的勘探实践案例进行分析，可以发现层序地层学在油气勘探中的重要作用。
在北美地区的页岩气勘探中，层序地层学对于确定页岩气富集区的空间分布和富集规律起到了关键作用，为页岩气的大规模开发提供了可靠的地质依据。
三、个人观点和理解从事多年的油气勘探工作，我深切体会到层序地层学在勘探中的重要作用。
层序地层学概念和原理2
HST
陆
海
TST LST
层序地层单元基本展布特征示意图
层序地层学概念和原理——层序和体系域
二、层序界面类型 1、不整合定义
不整合（Unconformity）：一个分开新老地 层的界面，沿着这个面存在陆上侵蚀削截（在 某些地区为可与之对比的海底侵蚀面）的证据， 或者存在明确重要沉积间断的陆上暴露的证据， 并具有的明确的沉积间断。
层序地层学概念和原理
层序和体系域
层序地层学概念和原理——层序和体系域
一、层序定义
Mitchum（1977，1979a）的定义——由一组相对整合、连 续且具有成因联系的地层单元组成的一个地层单元，其顶底 界面均由不整合面或其相应的整合面
概念的缺陷
没有指定层序的规模和持续时间，也没有指出产生不整合面的任 何特定机理。
三、层序类型
依据层序底部的界面（不整合）类型，层序可分为两种 类型：
Ⅰ型层序 Ⅱ型层序。
Ⅰ型层序是指那些海面相对下降超过退覆坡折 点后形成的层序，其相对海面下降较大，使 层序的早期顶积层上超在早先层序的坡积层 上
Ⅱ型层序指那些海面相对下降没有超过退覆坡折 点后形成的层序，最低部位体系域称为陆架边缘 体系域(Posamentier等，1988)。该体系域可沉积 于陆架的任何位置。陆架边缘体系域的底界为Ⅱ 型层序边界，而顶界是陆架的首次大的泛滥面
一个层序沉积于一个由非海相侵蚀面为界的沉积旋回，沉积于一个“重要” 的基准面升降旋回中。
在大多数盆地中，基准面受海平面控制，因此一个层序是一个相对海平 面上升－下降周期的产物。
一个基准面旋回形成的理想层序
陆盆坡折边缘I型层序的地层几何形态，表现出5个分开的沉积组合，传统 的划分是三个体系域——低位、海侵和高位体系域
层序地层学-第3章 层序地层学基本概念与原理-中国地质大学(北京)
4 陆架边缘体系域（SMST）
5 强制海退体系域（FRST） 6 海退体系域（RST）
7 密集段（CS）
最大海泛面：以退积到加积式准层序
组的转变为特征，常为HST的下超面
密集段
高水位体系域
上超、海岸上 超向下转移、 没有削蚀和下 陆架边缘体系域 切谷。微弱的加
海平面相对静止或 稍有上升期间形成
积或进积准层序。
LST
2 海侵体系域
海侵体系域 （Transgressive system tract,TST）: Ⅰ型和Ⅱ型层 序的海侵体系域，在海平面 迅速上升和构造沉降共同产 生的海平面相对上升时期形 成的，以沉积作用缓慢的、 低砂泥比的、一个或多个退 积型准层序组为特征，主要 沉积体系是：陆架沉积、三 角洲沉积、海岸平原沉积、 以及障壁岛、泻湖沉积为主
海平面相对下降期间形成
初始海泛面：以从低
水位进积到海侵的退 积为特征
第二节 层序地层学基本原理
一 可容纳空间
二 层序的主控因素
1 海平面的变化
2 构造沉降
3 气候
4 物源供应
一 可容纳空间
可容纳空间 （Accommoda tion)：可供沉积
物堆积的潜在空间 （Jerry, 1988)， 可容空间受控于沉 积背景的基准面变 化，或者是海平面 升降和构造沉降的 函数
三 层序内部的关键界面
初次海泛面（first flooding surface):是Ⅰ 型层序内部初次跨越陆架坡折的海泛面，即 相应于首次越过陆棚坡折带的第一个滨岸上 超对应的界面 最大海泛面（maximum flooding surface): 最大海侵时形成的界面，它是海侵体系域的 定界面被高位体系域下超，它从以退积式准 层序组变为进积式准层序组为特征，常与凝 缩层伴生。在地震剖面上，最大海泛面对应 于最远滨岸上超点所对应的反射同相轴
第二章 层序地层学基本原理
3 层 序 级 别 划 分
旋回 级别 一级
二级
三级 四级 五级
六级
王鸿祯等
Vail et al Mitchum et Brett
Cooper
（ 2000）
(1991)
al
(1990)
(1990)
(1990)
大 层 序 （ Mg） Magasequen Magasequen Magasequ Megacyc
• 层序边界识别标志
A、地质标志（沉积、成岩）
1．古风化暴露面 2．深切谷 3．岩性、岩相标志 4．淡水透镜体（碳酸盐岩）
B、地震识别标志
不整合面是一个将新 老层分开的界面，沿 这个界面有证据表明 存在指示重大沉积间 断的陆上侵蚀削截或 陆上暴露现象。地层 不整合在地震剖面上 会表现为地震不整一 现象，故利用地震剖 面可以识别不整合面。 地震剖面上不整合面 的识别主要根据同相 轴的反射终止方式来 判别，典型的地震不 整合反射有削蚀、上 超、下超及顶超等三 种终止类型。
准层序和准层序组是层序的地层 构成单元。
层序的体系域组成
• 根据客观标准（包括边界面类型、准层序组的 分布以及其在层序内的位置）可将层序进一步 分成体系域。
• 体系域(system tract):同期沉积体系的组合， 而沉积体系是成因上相关联的沉积相的三维组 合。
• 体系域类型：即低水位、陆棚边缘、海侵及高 水位体系域。
四、层序内部体系域组成
1、体系域概念及分类 2、低位体系域 3、海侵体系域 4、高位体系域 5、陆棚边缘体系域
1、体系域概念及分类
体系域(System tract):
同期沉积体系的组合。
体系域类型：
1 低水位体系域 2 陆棚边缘体系域 3 海侵体系域 4 高水位体系域。
经典层序地层学的原理与方法
经典层序地层学的原理与方法1.原理(1)相对年代原理：根据物质的演化以及地质过程的变迁原则，可以将不同地层的地质时代进行相对排序。
这包括地质体的沉积和变形顺序，通过化石记录和地层对比等手段来分析地层的相对年代。
(2)相对时间标度原理：相对年代原理可以建立起相对的年代顺序，但并不能直接推断地层的绝对年龄。
建立地质时间标度需要依赖于放射性同位素的测定和绝对年龄数据。
(3)地层叠置原理：地质剖面上，较老的地层位于较新的地层之下，这是地层堆积的基本规律，称为地层叠置原理。
通过研究地层叠置关系，可以推断出地层的相对年代。
(4)地层异常原理：根据地质过程的变迁和代表不同地质环境的地层记录，可以判断地层的异常地位。
这种地层异常可能是由于不同的沉积环境变迁、断裂活动、火山爆发等引起。
2.方法(1)研究区域的选取：地层研究的基本单位是一定的地理区域。
根据需求和目标，选择代表性的地区进行研究，包括地理位置、地质构造、地貌特征等。
(2)地层的判别和对比：通过野外调查、岩心取样等方式，收集研究区域内不同岩层的样本。
对比样本之间的差异性，确定岩层的地层对比关系。
(3)化石和古生物学研究：根据地层中的化石所包含的信息，包括生物的种类、分布、演化、地理分布等，来推断地层的相对年代。
通过生物标志物的研究，可以建立起地质时间序列。
(4)放射性同位素测定：通过分析地层中的同位素含量，如铀、铅、钾、氩等，可以确定地层的绝对年代。
(5)地层时空演化模拟：根据地质过程的规律和已有的地层信息，结合数学模型和地质力学理论，模拟地层的时空演化过程。
(6)地层剖面和地质图制图：将已经研究好的地层对比和圈定的地层之间的边界划分到地质图上，绘制地质剖面图以及地质图。
地质剖面图可以更好地记录地层的空间分布和特征。
2 层序地层学基本原理
基准面
基准面：分隔沉积区和剥蚀区的物理面。 Base level, which separates deposition zone from erosion zone (Wheeler, 1964).
教材 P148
教材 P149
一、层序地层学的基本概念
1. 2. 3. 4. 5. 层序 整合和不整合 海泛面 可容纳空间 凝缩层(浓缩层、密集段、缓慢沉积段)
沉积学中的不整合概念
Unconformity（不整合） A geological surface separating older from younger rocks and representing a gap in the geologic 上下两套地层的 record. Such a surface might result from a hiatus (间断)in deposition of 产状不一致， sediments, possibly in combination with erosion, or deformation such as faulting. An angular unconformity 相交；两套地 （角度不整合） separates younger 层的时代不连 strata from eroded, dipping older strata. A disconformity （假整合） represents a time of non deposition, 有代表长期风 possibly combined with erosion, and 化剥蚀与沉积 can be difficult to distinguish within a series of parallel strata. A nonconformity （非整合）separates 存在。 overlying strata from eroded, older igneous or metamorphic rocks.
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。
高分辨率层序地层学基本概要
高分辨率层序地层学基本概要一、高分辨率层序地层学的基本原理高分辨率层序地层学是以地层基准面升降旋回为沉积的主控因素的成因地层学。
它以岩心、测井、露头和高分辨率地震反射剖面为基础，通过精细层序划分和对比技术，建立各种高级别的成因地层格架，对各种级别沉积体进行四维评价和预测，因而具有客观、动态、准确、精细等优点。
它包括以下四大基本原理：1.基准面变化原理高分辨率层序地层学认为层序的形成受控于基准面的上升、下降的旋回。
基准面不是一个实在的物理界面，而是一个相对于地表波状起伏的、连续的、略向盆地下倾的抽象面，它的位置、运动方向及升降幅度不断地随时间变化。
基准面可被看成一个势能面，它反映了地球表面与力求其平衡的地表过程间的不平衡程度，要达到平衡，地表要通过沉积或搬运作用改变其形态来向靠近基准面的方向运动。
地表和基准面之间可供沉积物沉积的空间构成可容纳空间，基准面相对于地表的运动使其发生变化，从而限定了沉积物堆积的最大潜在空间。
沉积物的供给速率和可容纳空间的变化相比，其变化相对较小，所以假定沉积物质供给速度不变，则可容纳空间的变化近似等于可容纳空间与沉积物供给量变化的比值。
可容纳空间随基准面的变化而不断变化，并产生沉积物保存、剥蚀、过路不留和非补偿四种地质作用。
基准面在变化中有总是向其幅度最大值或最小值单向移动的趋势，其变化构成一个个完整的上升与下降旋回，每个旋回称为基准面旋回。
基准面穿越地表摆动到地表之下再返回，称为基准面穿越旋回。
它的基准面下降半旋回会形成不整合面，而基准面完全在地表之下，或地表之下的摆动产生剥蚀作用，不会形成不整合面。
高级次的基准面旋回包含着低级次的旋回，相应地形成了不同级次的地层旋回。
地层旋回是在基准面旋回期间堆积在成因上相联系的沉积环境内并保存下来的所有沉积物。
基准面旋回所经历的全部时间由地层记录(岩石)和沉积间断面组成，伴随旋回的可容空间与沉积物供给量变化的比值变化，在地层旋回的沉积或岩石性质中表现出来，所以，在地层记录中识别不同级次的基准面旋回并进行地层对比是可以实现的。
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Erosion Onlap
Toplap Lower boundary
Concordant
Downlap
Concordant
isis.ku.dk/kurser
Upper boundary
Erosional truncation Termination of strata against an overlying erosional surface. It implies either the development of erosional relief or the development of an angular Unconformity; truncation is more extreme than toplap which often terminates beneath erosional truncation (Emery, 1996)
有陆架坡折的I型层序结构及形成过程
高水位体系域 加积、前积
海(湖)进体系域 退积
海海高低平( 水湖面位)下进体降体，系系侵域域蚀
坡折带
下切河谷充填
海(湖)岸平原砂岩和泥岩
浅海(湖)砂岩
高
陆架和陆坡泥岩及薄砂岩 程
盆底扇和有堤河道砂岩
密集段沉积 I 型层序界面
准层序
SP RES
100FT on)
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。
为当今层序地层学的发展提供了
概念基础
概念萌芽阶段（1948－1977）―层序概念建立阶段
P.R.Vail（1977）等人编著的
《地震地层学》为标志
全球海平面变化具有相对一致性，
海平面变化控制了层序发育的观点 应用地震资料及钻测井资料预测和 确定盆地地层结构、沉积相类型和 区域分布
产生了一次重大的飞跃
层序概念建立阶段
孕育阶段(pregnant) 1977－1988
地震地层学形成 和发展阶段
理论系统化阶段 1988年－现至(synthetical)
层序地层学 综合发展阶段
Sloss、Krumbein和Dapples（1948）
同时提出的地层层序概念标志
Sloss（ 1963）等人
将北美克拉通前寒武晚期至全新 世地层划分成以区域不整合面为 边界的六套地层层序
Increasing subsidence causes increasing rise of relative sea level.
+
Subsidence + Eustatic Sea Level
= Relative Sea Level
=
Relative sea-level curve derived from addition of a uniform subsidence rate and a sinusoidal change in eustatic sea-level.
Downlap
Baselap
A term describing termination of strata along the lower boundary of a depositional sequence, used only where discrimination between onlap and downlap is difficult or impossible (Mitchum, AAPG Memoir 26).
Concordance
Low Boundary
Onlap A base-disconcordant relation in which initially horizontal strata terminate progressively against an initially inclined surface, or in which initially inclined strata terminate progressively updip against a surface of greater initial inclination (Mitchum, AAPG Memoir 26).
SP RES
时间
低水位体系域 低水位楔，前积
低水位体系域 盆底扇、斜坡扇
地震地层学简介
Seismic Stratigraphy
The study of stratigraphy and depositional facies as interpreted from seismic reflection data.
层序地层学改变了分析地层记录的基本原则， 是地质学的一次革命
Sequence stratigraphy changes the basic rules of stratigraphic Analysis.It is a revolution in modern geology
1、消除了地层学中长期存在的年代地层学、岩石地层学与生物地层 学单位的三重命名的混乱现象
100 msec
100 msec
Incised Valley
1320 msec
1 km
Later Canyon Cut
Late Lowstand Wedge (Prograding Complex)
Surface C
Surface D
Surface B
Early Lowstand Wedge (Channel-Levee Complex)
层序地层学基本原理
赵中贤
报告目录
层序地层学的基本概念 层序地层学的发展历史 层序形成理论 地震地层学简介 层序地层学的基本术语
层序地层学的概念
层序地层学(sequence stratigraphy)是研究 一套由不整合面及其相应的整合面为边界的、 具有成因联系的年代地层格架内岩层间相互关 系的一门学科。主要是根据露头、岩心、地震 与测井等地质与地球物理资料，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, P．R．Vail等人(1988) 。
Lapout: lateral termination of a stratum at its original depositional limit.
Toplap
isis.ku.dk/kurser
Mark toplap
isis.ku.dk/kurser
Upper Boundary
Concordance Parallelism of strata to sequence boundaries, with no consequent stratal terminations against the boundary surfaces (Mitchum, AAPG Memoir 26).
.
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).
isis.ku.dk/kurser
Onlap
Downlap
A base-discordant relation in which initially inclined strata terminate downdip against an initially horizontal or inclined surface (Mitchum, AAPG Memoir 26).
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.
Surface A (Base of Canyon)
(From Posamentier et al., 1991)
Reflector terminations defining the upper and lower boundaries of seismic sequences
Upper boundary
2、Galloway的成因层序地层学 3、T.A.Cross的高分辨率层序地层学
Vail经典层序地层学
A 层序为以不整合和与其对应的整合为界所限制的一套 成因上有联系的地层
B 海平面是控制层序形成和相分布的主要控制因素 C 构造运动、全球海平面、沉积物供给、气候变化为层
序发育的主要控制因素 D 层序内部地层的分布样式与体系域的划分 E 准层序和准层序组概念的提出
成因地层学（Galloway）等学派；