3c-层序地层学
层序地层学
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
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指研究以侵蚀面或无沉积作用面以及可与之对比的整合面为界的、有成因联系并具旋回性的地层的年代地层格架内的岩石关系为主要内容的一门学科。
它是于80 年代晚期在地震地层学的基础上发展起来的。
层序地层学作为一种地学理论已在地质学界得到广泛承认；而作为一种新的勘探方法，已被世界各大石油公司采用。
在我国，层序地层学的研究也已广泛展开，并取得了一批学术成果。
理论体系层序1. 基本层序：层序是由不整合面或其对应的整合面限定的一组相对整合的、具有成因联系的地层序列。
层序也称基本层序、沉积层序，也称为“三级层序”。
2. 巨层序或大层序：其与旋回层序中的一级旋回对应，包括若干个层序。
在层序地层分级体系中为一级层序。
3. 超层序：超层序是比层序大的且与二级旋回相对应的二级层序。
4. 构造层序：构造层序是以古构造运动界面为边界的一类层序，与巨层序或大层序相当，是一级层序。
5. 亚层序：是比层序小，比小层序大的层序。
但这一级层序一般不单独划出，有时与小层序级别相当。
6. 小（准）层序和小层序组：小层序是由海泛面及其对应面所限定的一组相对连续的、有成因联系的层和层组。
在层序中的特殊位置上，小层序可能要么上面、要么下面被层序界面所限定。
体系域体系域是同时期各沉积体系（如河流、三角洲、斜坡等）形成的沉积序列总和，是组成层序的基本单元。
体系域以整合或不整合面为界，由成因上相联系的相对整合的地层组成 [3]。
盆底扇盆底扇是在低的斜坡和盆底沉积的以海底扇为特征的低水位体系域的一部分。
扇的形成与峡谷侵蚀到斜坡和河谷下切至大陆架有关。
硅质碎屑沉积物通过河谷和峡谷穿过斜坡和大陆架形成盆底扇。
斜坡扇斜坡扇是由浊积有堤水道和越岸沉积物组成的扇状体，盖在盆底扇上且被上覆的低水位楔下超形成的。
正常海退地层叠置样式以进积和加积为特征，由滨线处负可容纳空间造成的，沉积物供给速率大于可容纳空间的增长速率，在基准面处于低位和高位时都可以发育。
地球科学中的层序地层学和古生物学
地球科学中的层序地层学和古生物学地球科学是一门研究地球的各个层面的综合学科，其中层序地层学和古生物学则是两个十分重要的分支学科。
层序地层学主要研究地层的堆积顺序和层序特征，而古生物学则主要研究生物在地质时间尺度上的演化和分布。
两个学科有着密不可分的联系，通过对地层和古生物的研究，可以更好地了解地球的演化历史和生命的发展历程。
一、层序地层学层序地层学是一门研究地层孔隙和渗透性、古地理、相似性、流体分布、沉积构造、封闭性等问题的学科。
地质学家通过对地层的研究，可以了解地球的演化历史、各地区的地质构造以及资源的分布情况。
地层可以用不同的分类方法进行划分，其中最为常用的是年代地层。
年代地层基于不同岩层的形成时间来进行划分，可以分为不同的时代、世、期、纪等。
每个年代地层内部还可以细分为不同的层位，这些层位在不同地区的厚度和性质都会有所不同。
层序比年代地层更为精细，可以把不同年代地层内部根据堆积顺序进一步分为若干层序。
层序是由一定的岩相组成，具有相似的地质历史、沉积环境和堆积模式。
根据层序可以推测出古地理、沉积构造、相似性等地质特征，有利于地质勘探和资源开发。
二、古生物学地球上的生命经历了漫长的演化史，在不同的地质时期发生了各式各样的变化和适应。
古生物学正是研究生物在地质时间尺度上的演化和分布的学科。
通过对古化石、化石记录和生物地理学的研究，人们可以了解生命在地球上的演化历程、生态系统的变迁以及地球环境的演化。
化石是古生物学的主要研究对象。
化石是地球上曾经生活的生物体遗留下来的物质，它们经过埋藏和化石化后，保存了生物的形态、荧光、组织成分等信息。
通过对化石的分析，可以了解各种生物的形态、组成、行为习性和生态环境等信息，为了解古生态和地球演化历史提供了有力的证据。
化石记录是古生物学的重要组成部分。
它是指所有化石遗存的总和，包括生物组成和数量、生存环境和地理位置等信息。
通过对化石记录的研究，可以了解不同的生物组合和环境特点，推断出古地理、气候变化、生态系统演化等信息。
层序 地层学
地层结构stratigraphic texture地层结构（stratigraphic texture）是地层序列内岩层的叠覆与堆积型式。
通常所说的旋回性、韵律性、加积型、退积型、进积型沉积等，都属于地层结构的概念范畴。
地层结构概念主要是用于研究和描述相当于或略小于一个体系域的地层间隔内岩层的纵、横向总体（或优势）堆积方式，并可根据其成因或形态，将总体退积、加积、进积，或超覆、叠覆、退覆堆积的地层，分别称为退积、加积、进积,或超覆、叠覆、退覆结构的地层。
对于地层分析、预测来说，地层结构概念是非常重要的。
为有利于研究坝区渗漏边界条件，结合河谷地貌特征，可将河流松散堆积物的地层结构划分为三种模型：1.单一结构型主要由卵砾（漂）石组成，透水性强而均一，但厚度一般不大。
下伏基岩可作为相对隔水底板，渗漏边界条件较简单，易于确定。
上游河段多此型式，由于谷坡高陡，松散堆积物多分布于谷底，所以渗漏主要发生于坝基。
此种型式可引起严重的渗漏，但易于处理。
2.多厚层结构型由多层厚度较大的粗、细粒物质组成，可分为两种情况：（1）自上而下颗粒组成逐层变粗的多层结构。
透水性自上而下逐渐变强，故可把它简化为上弱下强（透水）的双层结构。
显然，上部弱水层的透水性和完整程度对于控制坝区渗漏有重要作用。
（2）粗、细粒互层结构。
透水层强弱相间，因此对渗漏条件的控制取决于细粒弱透水层的延续性和完整性。
若弱透水层能有效地阻隔上下粗粒强透水层之间的水力联系，则有利于坝基的防渗。
上述两种情况均以基岩作为相对隔水底板。
若在岩溶地区，则下部边界需移到岩溶漏水带以下。
3.多薄层结构型常由透水性较弱的中、细砂或极细砂组成，并与厚度不大的粘性土层交互相间，属于平原河流的沉积模式。
粘性土层往往呈透镜体状，延续性差，因而各透水层之间具有一定的水力在系，当其叠加厚度较大时，同样可构成严重的防漏条件。
其下部常以早期沉积的地层作为不透水边界。
体系域system tract与海平面升降有关的同期沉积体系钻井资料层序、体系域地震资料层序、体系域露头资料层序、体系域层序地层学提供了地层岩性预测的最好模式SB 层序界面HST 高位体系域Highstand system tractTST 海侵体系域Transgression system trackLST 低水位体系域Lowstand system tractSMST 陆架（棚）边缘体系域Shelf margin system tractTS 初始海泛面Transgres-sion surfaceMFS 最大海泛面Maximum flooding surfaceCS 密集段（缓慢沉积段）condensed section凝缩段（缓慢沉积段）由在极缓慢的速度下沉积的半远洋或远洋沉积物的薄层岩层组成，主要产于海进体系域内部或高位体系域的远端。
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I 型层序结构及形成过程
高水位体系域 加积、前积 海侵体系域 退积
海平面下降，侵蚀 海 侵 低水位 高水位
坡折带
下切河谷充填 海(湖)岸平原砂岩和泥岩 浅海(湖)砂岩 陆架和陆坡泥岩及薄砂岩 盆底扇和有堤河道砂岩 密集段沉积 I 型层序界面
100FT SP RES
全
海 球
面 平
100FT
高 程
海 对 相
二 体系域类型
体系域：海平面变化曲线特定时间间隔内所形成的 同期沉积体系的组合： 低位体系域-LST 陆架边缘体系域-SMST 海进体系域-TST 高位体系域-HST
低水位体系域 LST
低水位体系域：是海平面处于相对低水位期(快速海平面下 降、下降晚期、上升早期)所形成的同期沉积体系的组合。 低水位期海平面下降幅度比较大，且海平面下降到低 于陆架边缘（即陆架坡折）的位置 如果在具有陆架坡折的盆地 中发生沉积，一般可分出 3个独立的沉积单元；盆 底扇（basin floor fan）、 斜坡扇（slope fan）和低 水位进积楔状体 （lowstand prograding wedge）
平
化 变 面 SP
RES
变
化
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
小层序
构造 沉降
一、基本概念、术语
层序（sequence）是一套相对整一的、成因上有 联系的地层，其顶-底以不整合和可以与之对比 的整合为界(Mitchum，1977)。层序是层序地层 分析中的基本单位，由一套体系域组成
(据Van Wagoner等，1988)
低位体系域
｛ ｛
低位扇
低位进积楔 斜坡扇 盆底扇 II型层序界面(不整合)
陆棚边缘体系域
I型层序界面—I型不整合
副层序组类型及其特征
副层序组内的各副层序的叠加型式有进积、退 积和加积三种(Van Wagoner，1985)，取决 于沉积速率与可容纳空间增长速率的比值。 进积副层序组 (progradational parasequence set) 中，逐渐变年轻的副层序逐层向盆地方 向沉积并可延伸较远，即反映了沉积体系不 断向盆地方向进积的过程，其沉积速率比可 容纳空间增长速率大
陆架边缘体系域 SMST
型 层 序界 面
海侵体系域 TST
SMST
高位体系域 HST
• 形成于海平面上升 晚期、停滞期、下 降早期；此时可容 纳空间增加的速率 低于沉积物供应的 速率。早期加积结 构、晚期进积结构。 常广布于陆架，顶 部 以 I 型 或 II 型 SB 为界
上升晚期、 停滞期、 下降早期
退积副层序组(retrogradational parasequence set) 中，逐渐变年轻的副层序，以阶梯状后退方式 逐层向陆方向沉积和延伸，其沉积速率比可容 纳空间增长速率小。尽管在退积副层序组中， 每个副层序是向前加积的，但该副层序组在“海 侵型式”中是向上加深的 加积副层序组 (aggቤተ መጻሕፍቲ ባይዱadational parasequence set) 中，逐渐变年轻的副层序，层层向上沉积而没 有大的侧向移动，反映了沉积体系不断地垂向 加积的过程，其可容纳空间增长速率接近或等 于沉积速率
层序地层学-简介
Sequence Stratigraphy ----A Brief Introduction 基本概念、术语 体系域类型
• 是在1970’s-地震地层学(Vail等,1977)基础上发展 起来的，一个新的地层学、沉积学分支学科 • 以全球海平面变化的思想为基础，根据露头、钻 井、测井和地震资料，结合沉积学解释，对地层 层序格架进行综合解释 • 当与生物地层结合时，可提供一个更精确的、以 不整合界面及与之相当的整合界面为界限的年代 地层格架，可适用于全球范围的地层划分对比； •具有预测地层、沉积体系和沉积体 系域叠置及分布样式的作用，对于 恢复能源盆地的沉积格架、预测油 气藏的分布，以及恢复盆地的充填 序列和演化历史也具有重要意义
海平面升降周期曲线上、两个下降速度转折点间的沉积地层
体系域(system tract)指在一个层序内，同一
可容空间(accommodation)是指可供沉积
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
(据Jervey，1988)
时期内具成因联系的沉积体的组合。在层序地层 学中，体系域作为层序构成单元，代表全球海平 面变化曲线的某一特定间段内的沉积。一般情况 下，一个层序包含1-3体系域
平
化 变 面 SP
RES
变
化
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
小层序
构造 沉降
三 形成机理与控制因素
层序及其边界的形成是 海(湖)平面相对升降旋回的响应
构造沉降和海平 面升降控制了沉 积物可容空间的 变化 沉积物供应则控 制沉积物充填过 程和盆地古水深 变化；气候变化 控制沉积物类型 和沉积物供给量
2
3
第2类 不 整 合
海平面变化
高
6
2. I型不整合：有地表暴露、河谷及海底峡谷深切现象的不整 合。它是在全球海面下降期下降速度大于沉积 滨岸坡折 处海底下降速率的情况下形成的 3. II型不整合：有地表暴露、夷平面及海底剥蚀但无河谷及 海底峡谷深切现象的不整合 。它是在全球海面下降期下 降速率小于沉积滨线坡折处海底下降速率的情况下形成 的
(1)海平面周期性升降 (2)构造沉降 (3)沉积物注入量
层序是这三者之间相互作用的结果
主要取决于：
低
海侵面
8
7
9
I型层序：以I型不整合为底界，I型或II型不整合为顶界的层序。由 LST，TST，HST组成 II型层序：以II型不整合为底界，I型或II型不整合为顶界的层序。 由SMST或SMW，TST，HST组成
地震反射同相轴的结构特征直接反映了各个 层序界面（等时面）的特点。同时由地 层序界面（等时面）的特点。同时由地 震反射的空间连续性，可以方便地在二 维或三维空间上追踪这些不规则分布的 层序界面 地震反射同相轴之间的终止关系可以反映层 地震反射同相轴之间的终止关系可以反映层 序内部的地层特征，为体系域研究提供 序内部的地层特征，为体系域研究提供 了方便。
I 型层序结构及形成过程
高水位体系域 加积、前积 海侵体系域 退积
海平面下降，侵蚀 海 侵 低水位 高水位
坡折带
下切河谷充填 海(湖)岸平原砂岩和泥岩 浅海(湖)砂岩 陆架和陆坡泥岩及薄砂岩 盆底扇和有堤河道砂岩 密集段沉积 I 型层序界面
100FT SP RES
全
海 球
面 平
100FT
高 程
海 对 相
层序 基本 结构 特征
体系域内部构成
层序界面——不整合 高位体系域 最大海泛面 海侵体系域 初始海泛面
不同类型副层序组内部地层叠覆方式 及其测井响应特征
• 副层序（parasequence小层序、准层序）是由相 对整合、成因上相关的层或层组所组成的序列， 它们以海(湖)泛面和与之可以对比的面为界。相 当于四级或五级沉积旋回 • 海泛面下为浅水环境沉积，之上为深水环境沉 积，显示出一个水深向上变浅的序列。从粒序来 看，可划分向上变粗和向上变细的副层序 • 副层序组（parasequence set小层序组）则是由 成因上相关的若干副层序所组成的序列，其垂向 上构成一个特征的叠加型式
沉积物可容纳空间与海平面变化及构造沉降的关系
层序地层学的主要术语
1. 沉积滨线坡折：指位于海岸平原与盆地斜坡过渡的地方。 在沉积滨线坡折处，向陆方向的沉积面位于或接近基准 面（或海平面），向海方向的沉积面低于基准面
不整合类型与层序类型
第1类 不 整 合
1 4
海平面 变化
高 低
海侵面
5
不整合面：是一个分开较新与较 老地层的物理界面。该面向 陆地方向对应存在重大沉积 间断的陆上侵蚀削截或暴露 面，向海方向对应海底侵蚀 面或者整合面 由于层序地层学脱胎于地震地层 学，也通常把地震剖面上(地 震反射特征)具有不同几何关 系的面，称为不整合
最大海泛面(mfs)：区域性最大海侵时形成的海泛面 海侵面：层序内第一个掠过陆棚的重要海泛面 饥饿段或凝缩段：区域性最大海侵期，沉积于中外 陆棚至盆地的贫陆源碎屑的海相薄层低速沉积 段；以丰富的、多种多样的浮游和底栖微生物组 合、自生矿物(如海绿石，磷灰石和菱铁矿)、有 机物质为特征 全球海面升降：相对于地球内部第一个固定基点 （如地心）的海面升降，与地区性地壳升降无关 相对海面升降：相对于沉积基底的海面升降，它是 全球海面升降和地区性地壳升降联合作用的结果
HST
• 形成于海平面快速上升、可容 空间增加>>沉积物供应的时期。 以发育一个或多个退积式副层 序组为特征
海平面快速 上升时期
• 与LST同属最大海退阶段的沉积序列，但是因为 海退规模小，陆棚未完全暴露，未出现深切河谷 和相应的低水位扇和楔 • 特点：海岸平原或者滨海-三角洲沉积覆于河流 沉积之上