层序地层学基本原理

海平面升降、气候、沉积物供给
和构造沉降及其综合作用
四个基本变ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ控制层序地层构型
不同变量具有不同的控制作用。 全球海平面变化是控制地层叠置 样式的基本因素
第一节
理论基础和概念体系
二、层序地层学基本概念
1、层序及层序类型 1）层序 层序（Sequence)是一套相对整一的、成因 上联系的、顶底以不整合面或与之相对应的 整合面为界的地层单元（Mitchum，1977)。
二、层序地层学基本概念 4） I型和II型层序边界
Ⅰ型层序边界是一个区域性的不整
合界面，是在沉积滨线坡折带处全 球海平面下降速度大于盆地沉降速 度时产生的 （海平面相对下降）。
二、层序地层学基本概念
4） I型和II型层序边界
II型层序界面是在沉积滨线坡折带处 由于全球海平面下降速度小于（等于） 盆地沉降速度时形成的，在这个位置 上未发生海平面的相对下降 （相对静止或上升）。
对应于相应级别的沉积层序。
层序边界
Relative Sea-Level
CS
层序边界
Systems Tracts
HST
LST
TST
HST
第二节
全球海平面变化
二、全球海平面相对变化周期与层序级别
不同的海平面变化周期
形成相应的沉积层序
2个一级层序，14个二级层序，
247个三级层序
第二节
全球海平面变化
层序的概念
二、层序地层学基本概念
◇层序本身不包括规模甚至时间的含义；
◇层序内所有岩层都是沉积在以层序边界
所限定的地质时间间隔内；
◇层序边界及内部地层的地质年代可以用生物 地层和其它年代地层学的方法来确定。
层序是层序地层学研究的基本单元。 一个沉积层序可以包含若干个不同 类型体系域以及准层序组和准层序。
慢 中 快
二、层序地层学基本概念 7、凝缩层（Condensed section） ◇指沉积速率很慢（1-10mm/1000a）、 厚度很薄、富含有机质、缺乏陆 源物质的半深海和深海沉积物；
◇是在海平面相对上升到最大、海侵
最大时期在陆棚、陆坡和盆地平原
地区沉积形成的。
第二节 全球海平面变化
一、全球海平面变化曲线特征
◇沉积体系是指具有成因联系的、相的三维
空间组合（Fisher，1967）。
◇体系域是一个三维沉积单元，其边界可是
层序的边界面、最大海泛面、首次海泛面
不同类型的体系域
Sedimentation in response to relative sea-level change
Relative Sea-Level
Superposition of Eustacy and Subsidence
海平面 构造沉降
“TECTONIC CYCLE”
SUBSIDENCE EPISODE UPLIFT EPISODE
可容空间
6、可容空间（与海平面变化关系） 可容空间是海平面升降和构造沉降 的函数；受控于沉积基准面的变化。
具特征堆砌样式的一种地层序列；
◇边界为一个重要的海泛面和与之可对
比的面，
◇准层序组可划分为进积、加积和退积
准层序组三种类型。
二、层序地层学基本概念
6、可容空间 1）可容空间 ◇可容空间（Accommodation） 指可供沉积物潜在堆积的空间 （Jerrey，1988）。 ◇可容空间受控于沉积基准面的变化， 或是海平面升降和构造沉降的函数
低位体系域由盆地扇、斜坡扇和低位前积
楔状体以及河流下切谷充填物组成的 。
二、层序地层学基本概念
CS
3）海侵体系域
◇ 海侵体系域（Transgressive systems tract，
简称TST）是Ⅰ型和Ⅱ型层序中部的体系域，
HST
LST TST HST
◇是在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。
相对海平面变化
Relative Sea-Level
CS
HST
LST
TST
HST
第二节 全球海平面变化
二、全球海平面相对变化周期与层序级别
周期级别 一级 二级 三级 持续时间，Ma 周期成因和厚度 >100 泛大陆的形成和解体 10-100 1-10 全球板块运动和大洋中脊 体积变化 全球性大陆冰盖生长和消 亡、洋中脊变迁、构造挤 压作用和板内应力调整 大陆冰盖生长和消亡，天 文驱动力 米兰科维奇冰川全球海平 面变化旋回和天文驱动力
二、全球海平面相对变化周期与层序级别
不同的沉积层序的地层对比
2个一级层序，14个二级层序， 247个三级层序，多个4、5级层序
四级、五级层序等时对比的困难 沉积速率高 沉积速率低
有较明显变化的过渡地带
沉积滨线坡折
陆棚坡折
第一节 理论基础和概念体系
二、层序地层学基本概念
3）层序类型：I型和II型层序
★ I型层序底部以I型层序界面为底界，
顶部以I型或II型层序边界为顶界。
★ II型层序底部以II型层序界面为底界，
顶部以I型或II型层序边界为顶界。
第一节 理论基础和概念体系
50-500
四级 五级 0.1-1或0.20.5 0.01-0.1或 0.01-0.2
高级序/低频
低级序/高频
据Catuneanu，2009
第二节 全球海平面变化
二、全球海平面相对变化周期与层序级别
2、海平面变化周期与层序级别关系 ◇ 一个沉积层序是在一个海平面变化 周期内形成的；
◇ 不同级别的海平面相对变化周期
沉积水深是指海平面到沉积表面的距离
第二节 全球海平面变化
2、全球海平面相对变化特征
1）周期性
一级周期2个（亿年级），
二级周期14个（千万年级），
三级周期247个（百万年级）。
2）不对称性 快速上升－稳定－快速下降
一级周期2个
2.2亿年
二级周期14个
2.2亿年
第二节
全球海平面变化
二、全球海平面相对变化周期与层序级别 1、全球海平面相对变化周期 ◇全球海平面相对变化周期指在一个 时间段落内发生了全球海平面的相对 上升和相对下降。 ◇一个典型的海平面相对升降变化周期 包括海平面的逐渐相对上升、静止期 和迅速的海平面相对下降。
2）相对海平面变化、尺度、成因
◆相对海平面（Relative
sea-level）
是指海平面与局部基准面如基底之
间的测量值。
◆尺度可以变化很大。
◆一个地区相对海平面的变化是全球
海平面变化与盆地沉降速率的函数。
◆相对海平面变化与沉积物堆积无关，
不能与水深混淆 。
全球海平面和相对海平面
第二节
全球海平面变化
3）响应于平均海平面的全球 重力场等势面的变化。
洋盆体积的变化主要有以下5个原因： ①大洋中脊体积的变化和大洋中脊扩 张速率的变化； ②大洋碰撞降低了大陆面积、增加了 海洋面积； ③洋底热诱导隆升降低了洋盆体积、 引起海平面上升； ④沉积物注入率和生长率的突然增加； ⑤大洋岩石圈的冷却和密度变化。
增加的速率。
◇ 底界为最大海泛面，顶界为层序界面。
三角洲沉积是典型沉积类型。
二、层序地层学基本概念
5）陆架边缘体系域
◇陆架边缘体系域（Shelf margin systems
tract，简称SMST）是与Ⅱ型层序边界伴
生的下部体系域（海平面相对上升或静止）；
◇以一个或多个微弱前积到加积准层序组为特征。
二、层序地层学基本概念 5）层序地层构成－－
层序类型 体系域类型 高位体系域 I型层序 海侵体系域
I型、II型层序
体系域中沉积体
S形、斜交前积和加积型沉积复合 体
缓慢沉积复合体 盆底扇、斜坡扇和前积楔状复合 体 S形、斜交前积和加积型沉积复合
低位体系域
高位体系域
II型层序
海侵体系域
体 缓慢沉积复合体
第二章
Vail层序地层学基本原理
第一节
理论基础和概念体系
第一节
理论基础和概念体系
一、层序地层学定义和理论基础
1.层序地层学定义
层序地层学是研究以不整合面或与之
相对应的整合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 间相互关系的地层学分支学科 。
第一节
理论基础和概念体系
一、层序地层学定义和理论基础 层序地层学的诞生和发展受益于地震地 层学、生物地层学、年代地层学和沉积 学的发展。 ◇岩性地层学无益于层序地层学的发展
第一节
理论基础和概念体系
一、层序地层学定义和理论基础 2.层序地层学理论基础
1）海平面升降变化具有全球周期性 全球周期性海平面变化是形成以不整
合为边界的沉积层序的根本原因，是建
立全球地层对比的重要手段
第一节
理论基础和概念体系
一、层序地层学定义和理论基础 2.层序地层学理论基础 2）四个基本变量控制了地层 单元几何形态和岩性
3）最大海泛面 最大海泛面（Maximum flooding surface） 是一个层序中最大海侵时形成的界面，是海侵 体系域的顶界面并被上覆的高位体系域下超， 最大海泛面常对应于最远滨岸上超点所对应的 反射同相轴。
4、体系域 1）体系域
◇体系域（systems tract)是指一系列同期
沉积体系的集合体（Fisher， 1977）。
CS
Systems Tracts
HST
LST
TST
HST
CS
2）低位体系域
◇低位体系域（Lowstand systems tract，
简称LST）是指Ⅰ型层序中位置最低、沉积