陆相层序讲义地层学
层序地层学(第二章)
第二节 层序地层学研 究方法
一、层序地层学解释方法
1．露头资料的层序地层学分析 2．钻测井资料的层序地层学分析 3．地震资料的层序地层学分析
二、层序边界识别与层序年代 标定方法
1．层序边界的识别标志 2．层序年代标定方法
三、可容空间分析方法
1．可容空间 2．可容空间与沉积物堆积速率之间 的关系
一、层序地层学解释方法
2．古气候分析
沉积盆地的古气候直接影响盆地 内外的多种地质作用，影响海(湖) 平面的变化、沉积物的类型直至 可容空间的变化，古气候是控制 地层构型的主控因素之一。常用 的有利用 特殊岩石类型、岩石的 颜色、特定自生矿物组合、古生 物特征、有孔虫的氧同位素比值 来分析古气候
3．构造沉降分析
构造沉降是指由于地壳岩石圈的弹性变 化和地应力方式的变化而产生的地壳下沉， 而不是指由于上覆沉积物的负载作用而产生 的盆地下沉。是控制地层构型的主要因素， 它与全球海平面变化、气候和沉积速率等因 素一道影响可容空间的变化。构造沉降往往 是长期的，并具有旋回性。较大规模的构造 沉降往往与全球地质历史中的重大事件密切 相关，在某些类型的盆地中，构造沉降往往 是控制层序地层构型的主要因素
(4)测井资料的时频分析，以确定层序旋回周 期的规律，探讨形成层序的主控因素。
(5)测井资料处理与解释，以确定准层序组的 叠置样式、古水流流向以及砂体的展布方向。 (6)沉积环境和古气候详细分析，编绘单井和 多井层序地层综合分析图以及以层序或体系域为作 图单元的地层等厚图、沉积相图。确定有利的烃源 岩、储集层和盖层分布区 (7)建立岩性序列、沉积相类型、层序和体系 域与地震反射之间的响应关系，为地震资料的层序 地层分析作好准备。
2．层序地层学研究程序
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(理论部分)复习资料
层序地层学复习资料层序地层学支撑学科体系：地震地层学生物地层学（与以岩性相似性为依据的岩性地层学无关）年代地层学沉积学层序地层学的贡献/为什么说层序地层学时地学史上的一次革命/层序地层学的重要作用：1、消除了年代地层学、岩石地层学、生物地层学命名混乱的现象；2、第一次提出了全球统一的成因地层划分方案；3、建立了地层分布模式；4、提高了对地层分布预测的能力；5、将地球科学的研究从定性推向定量。
层序地层学的发展阶段：概念萌芽阶段（1949－1977）——层序概念建立阶段Sloss、Krumbein和Dapples（1948）同时提出的地层层序概念标志为当今层序地层学的发展提供了概念基础孕育阶段（1977－1988）——地震地层学形成和发展阶段P.R.Vail（1977）等人编著的《地震地层学》为标志产生了一次重大的飞跃理论系统化阶段（1988年－现至）——层序地层学综合发展阶段以P.R.Vail（1988）等人编著的《海平面变化综合分析》以及Sangree,Wagoner和Mitchum等人的层序地层学文献的发表为标志。
给沉积学和地层学研究带来了革命性的飞跃三大层序学派：1、Exxon公司以P.Vail为代表的经典层序地层学派（被广泛应用）2、Galloway的成因层序地层学3、T.A.Cross的高分辨率层序地层学层序地层学的发展方向：提高精度是最主要的发展方向增加预测性是最重要的发展方向拓宽应用范围是潜在的发展方向陆相盆地与海相盆地层序地层学研究的差异性：盆地类别海相盆地湖相盆地控制因素全球海平面变化，盆地沉降，沉积速率，气候构造沉降，物源供给气候，古地形水动力条件海底火山等，波浪，潮汐，海流，风暴。
大陆水流，波浪，湖流沉积范围海岸带，陆架，陆坡，深海区冲积扇，河流沉积区，湖泊沉积区沉积层横向连续性横向延伸距离大，连续性好横向延伸距离较短，连续性差构造影响大范围影响，相对较弱频繁影响，相对较强层序厚度及变化层序厚度大，一般数十米至数百米，厚度较稳定层序厚度相对较小，一般为数十米至百余米，厚度变化较大沉积相变化沉积相连续，稳定，相变逐渐过度沉积相变化快，相的突变常见体系域特征海侵海退幅度大，体系域特征明显湖水进退频繁，幅度较小，体系域特征不明显预测难易程度相对较易相对更复杂，困难层序地层学的经典定义：“研究以侵蚀面或沉积间断面、或者与之可以对比的整合面为界的、重复的、成因上有联系的地层的年代地层框架内岩石间的关系。
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(第三章)
低位前积楔状体(Lowstand prograding wedge) 是在海平面相对上升期间形成的，由进积到加 积准层序组构成的楔状体，它主要位于陆棚坡 折向海一侧，并上超在先前层序的斜坡上。
楔状体的近源部分有深切谷充填沉积物及 其在陆棚或陆坡上伴生的沉积物组成，远源部 分由厚层富泥的楔状体前积单元组成，在低位 前积楔状体早期沉积物中可包含有互层的薄层 的浊积岩。
依赖于河流规模和河网疏密程度，较粗粒的
深切谷充填物可呈单一河道，也可呈网状河道分布，
但总的来说侧向变化快、常被低位或海侵体系域的
泥质沉积物所包裹，易形成能富集油气的岩性油气
藏
.
12
.
13
.
14
.
15
(2)海侵体系域
海侵体系域底界为首次海泛面，顶界为最大海泛 面，由一系列较薄层的、不断向陆呈阶梯状后退的准 层序组构成。其水体向上不断加深，依次堆积的较新
斜坡下部的海底扇，其形成与斜坡上的峡谷侵蚀以及陆棚 暴露地表发生河流回春下切作用密切相关。即在形成I类 层序界面时，由于陆棚部分或全部出露地表遭受剥蚀，沉 积物越过陆棚和大陆斜坡，通过深切谷和斜坡峡谷以点物 源的供应方式在盆底形成盆底扇。
盆底扇底界面与低位体系域底界一致，顶界面为一 下超面，常被斜坡扇和低位前积楔状体下超。
斜坡扇可沉积于盆底扇之上，也可沉积在比 盆底扇更近源的地方，其顶被低位前积楔状体下超。 斜坡扇可以与盆底扇同期沉积，也可与低位前积楔 状体同期沉积。
由于斜坡扇形成时，陆棚上河流下侵趋于停 止，粗粒物质往往优先充填在深切谷内，因此斜坡 扇粒度和砂泥比均比盆底扇沉积物更细更低。
典型的斜坡扇呈开阔裙边状，以发育有堤活 动水道和溢岸席状韵律浊.积砂为沉积特征。 10
第三章 地震层序与地震相分析 层序地层学 及其在油气勘探中的应用 教学课件
频带宽度及不适当的处理程序，人为地制造了一些又黑又粗的反 射同相轴。这样虽然突出了某些同相轴，便利于构造图的编制， 却模糊或压制了具有更重要的地质意义的层序界面。因此，从层 序地层学研究的需要出发，适当地提高频率、适当地选择叠加速 度、适当地作子波处理和选择合适的叠加方式、精细的静校正以 及正确的处理程序，尽可能地排除噪声，尽可能多地显示出地下 反射界面，应当成为当前地震工作中的重要任务。当然，即使如
通过研究地 震相单元的外部 几何形态及其空 间展布，可以了 解总的沉积环境、
标 沉积物源和地质
志 背景。
外部几何形
态可以分为席状、
席状披盖、楔形、
滩形、透镜状、
丘形和充填型等
(图3-5)。
第三章
二 、 地 震 相 概 念 及 划 分 标 志
地震层序与地震相分析
①席状 (或板状)：它是地震剖面上最常见的外形之一，
已形成一套统一的波组划分方案，并指导着地震解释和油气勘探。不 过它们主要是用来进行构造解释。
层序地层的分层则是为了满足地层学和沉积学研究，根据地震反
射特征中提出的分层意见。这一工作近年来才刚刚开始，还没有形成 各大探区统一的分层方案。尽管上述3种分层方案应当是统一的，然而 由于客观地质现象的复杂性，由于地震资料垂向分辨率的限制，以及 其它技术上的原因，在目前状况下，要做到完全的统一还有困难。
的形势下，地震相分析正在日益显示巨大的潜力，引起 国内外石油地质学家和地球物理学家的广泛注意。
根据地震相的定义，在地震剖面上反射特征的任何
及 变化，只要与岩性或沉积特征变化有关，并且有一定的
划 空间范围，都可定义为地震相。
分 标 志
至于一些与构造有关的现象，如地层挤压变形、泥、 盐和火山岩刺穿体等，在地震剖面上也有清楚的表现。
层序地层学原理
层序地层学原理层序地层学呀，就像是地球给我们留下的一本超级厚的故事书，每一页都藏着好多秘密呢。
咱先来说说啥是层序地层学。
简单来讲，它就是研究地层的一门学问，不过这个研究可不像我们表面看到的那样，只是看看地层有几层、是什么石头组成的这么简单。
它就像一个超级侦探，要把地层里隐藏的时间、环境变化等各种线索都找出来。
你看，地层一层一层地叠在那儿，就像是地球历史的千层饼。
每一层都像是一个时间胶囊，记录着当时地球上发生的事情。
比如说，有的层里可能有好多贝壳化石，那就说明当时这个地方可能是海洋环境，而且这些贝壳还能告诉我们当时海洋里的生态情况，是不是超级酷？层序地层学里有个很重要的概念叫层序。
这个层序啊，可不是随随便便划分的。
它是根据地层中的一些特定的界面和组合来确定的。
就好比我们把这个千层饼按照不同的图案或者馅料来分成一块一块的。
这些层序的界面呢，有的可能是因为海平面突然上升或者下降形成的。
想象一下，海平面下降的时候，原本在海底的地方可能就会暴露出来，就会形成一种特殊的地层界面。
这就像是大海突然退潮，沙滩上会露出一些之前在水下的东西一样。
那层序地层学是怎么知道地球过去的环境变化的呢？这就涉及到地层里的岩石类型和化石啦。
比如说，如果地层里有很厚的砂岩，那可能说明当时是河流比较活跃的时期，河流把沙子带到这里堆积起来。
要是有石灰岩呢，很大概率当时是在浅海环境，因为石灰岩常常是在海里由生物的骨骼和一些化学沉淀形成的。
而化石就更有趣了，就像前面提到的贝壳化石。
如果发现了一些热带地区特有的化石出现在现在比较寒冷的地方，那就说明这个地方过去的气候和现在可不一样，可能曾经是很温暖的呢。
层序地层学还有一个很厉害的地方，就是它可以帮助我们找石油等资源哦。
石油都喜欢藏在一些特定的地层里。
通过层序地层学的研究，我们就能知道哪些地层可能有石油的“藏身之处”。
就像是我们知道了宝藏的地图一样。
科学家们根据地层的层序、岩石的特性等，在那些可能的地方进行勘探，说不定就能找到大油田呢。
陆相断陷盆地层序形成动力学及层序地层模式
— 119 —
层序地层及储层沉积学 地 学 前 缘 （ 2000， 7 3） ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ［9］ 序的界面。 Johnson 为代表的海进 海退旋回沉积层序强调以地表不整合或海进冲刷不整
中图分类号： P539.2 文献标识码： （2000） A 文章编号： 1005 2321 03 0119 14
［1 ~ 7］ 经 P. R VaiI 等人 对北美被动大陆边缘盆地的研究， 逐步推出 20 世纪 70 年代以来， 了以海平面升降 （ eustasy） 作为驱动以不整合面和与之相当的整合面为界的层序发生、 发展
［16， 24］ 的形成有相似的机制 因 此 对 湖 泊 而 言， 湖 平 面 近 似 地 可 以 被 看 作 基 准 面。 Schumm
（1993） 的实验研究结果有助于我们理解基准面对湖泊及其流域层序形成的控制作用。他认 为， 基准面缓慢变化， 将引起河流特征如曲度、 宽度的改变作为响应； 基准面的快速下降将引 起河流下切并伴有河流曲度的改变； 基准面的快速上升将导致河流改变其沉积形式。他认 为基准面的影响范围是有限的。据 Shaniey （1994） 的资料， 控制基准面的因素因湖泊与海岸 线距离的不同所起的作用也不同。在海岸平原， 基准面是相对海平面 （构造、 海平面升降、 气 候对控制相对海平面变化起主要作用） ； 对于远离海岸的内陆盆地， 其基准面是湖平面， 构造
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陆相层序地层学
一、经典层序地层学概念 二、陆相层序地层学的研究 三、陆相层序地层学与油气勘探
一、经典层序地层学概念
层序地层学—是根据露头、 岩心、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 综合解释的一门新兴学科。
目的与意义: 它是划分对比和分 析沉积岩的一种新方法，当它与生 物地层学及构造沉降分析相结合时， 便提供了一种更为精确的以不整合 面或与之可对比的整合面为边界的 年代地层格架（空间分布格局）、 岩相古地理再造和钻前油气盆地中 生储盖地层的预测。
凝缩层 （密集段）
主要为半深湖 -深 湖 相 泥 岩 或油页岩，生 物扰动构造、 水平虫孔、白 云岩结核或条 带较发育 由低幅、平缓 的测井曲线组 成（俗称泥脖 子） 一般为强振 幅、高连续反 射地震轴
T
2、
T
1、
T
1 1
一般可进行盆 地内追踪对比
最大湖泛时 期，即水进体 系域晚期至高 水位体系域早 期
限定，界面 与 上下为两套
建造体 露头
测井
界面之下为
地震
区域削截， 之上为大规
模上超
典型
T
5、
T
1 0
界面
及 空间 分布
可进行盆地 间区域追踪 对比
大的构造运
成 因 动 (面 )， 大
与
的盆地成因
产生 类型
表 2-1 各 级 层 序 及 其 界 面 特 征
超层序组 （二级）
超层序 （二级）
层序 （三级）
构造运动 幕、同一构 造应力场不 同阶段的产 物
基准面变化周 期的产物
体系域 (相 当 于 四
级) 可用初次主 湖泛面和最 大湖泛面等 所限定，具 一定的准层 序组叠加
不同的体系 域对应于一 定的测井曲 线幅值变化 有一定的地 震反射特征
在断陷期可 进行断陷内 追踪对比 基准面变化 周期不同阶 段的产物
界面之下为全 盆地削截，之 上为上超
界面之下为 削截，之下 为上超
界面之下为局 部削截，之上 可见上超
T
4、
T
3 0
可进行盆地内 区域追踪对比
大 体 与 T42、 T3相 当
可进行盆地 内追踪对比
一般不与传统 强反射波组对 应 一般可进行盆 地内追踪对比
构造应力转换 (面 )， 同 一 成 因盆地类型不 同构造演化阶 段的产物
1988年以 P. R. Vail 和其 Exxon 公司的同行们编著的《Sea-level changes: An integrated approach》专 著的问世标志着层序地层学理论的 诞生。
该理论被认为是继板块学说之 后地学界的又一次革命。使人们用 新眼光看老资料并得到很多新信息。
层序—一套有成因联系的 , 顶底以不整合面及相对应的整合 面为界的地层单元 (Vail,度变细
2．.砂岩/泥岩厚度比增 2．砂岩/泥岩厚度比减
加
小
1．粒度无大变化 2．砂岩/泥岩厚度比变
化不大
泉头剖面泉头组/营城组界线(超层序界面)
泉 头 剖 面 层 序 界 线
不整合面(层序界面,大煤沟组,D201-203)
准层序组类型 较年轻的准层序 比其下较老准层 序的岩性、岩相 变化特征
测井曲线特征
沉积速度 新增空间速度
表2-2 准层序组及其界面特征（由向上变粗的准层序组成）
进积式
盆内角度不整 合所限定，界 面上下为两套 截然不同的岩 石组合
平行不整合 或局部不整 合所限定， 界面上下为 两套不同的 岩石组合
界面上下为不 同的曲线组合
界面上表现 为明显的坎 值
不整合与相应 整合间所限 定，在局部不 整合处可见沉 积间断或剥 蚀，及水上暴 露标志 界面上可表现 为一定的坎值 变化
准层序组—一系列成因上 有联系的准层序、形成一种特 定的叠加形式，其界面为主海 泛面和与之可对比的界面。
可容空间与沉积物供给关系
上图：独立的油水界面 下图：潜在的储层砂体被错误地连成具有统一油水界面的砂体,是穿时的
体系域—同期沉积体系的集 合体，而沉积体系指三维岩相组 合。
在一个海平面升降旋回中，在旋 回的不同阶段发育不同的体系域，可 分为低水位体系域 (LST)、海进体系 域 (TST)、高水位体系域 (HST) 和陆 相边缘体系域 (SMST)。
一级 巨层序（组）
层
二级 超层序（组）
序 级
三级 层序
别 划
四级 准层序组
分
五级 准层序
(Van Wagoner)
六级 岩层组
七级 岩层
八级 纹层组
九级 纹层
准层序—一个以海泛面或与 之相应面为界；由成因上有联系 的岩层或岩层组组成的相对整合 的系列。
海泛面—一个分开老地层和 新地层的界面，穿过该界面具有 海水深度突然增加的证据。
该概念与 Sloss（1949）提出 的层序概念小1~2个数量级。
层序地层学是在《地震地
层学》基础上发展起来的，从 萌生到现在经历了20多年的历 史，而有关该理论在油气勘探 中的成功实例至今还是美国 Exxon 公司对外的一个商业秘 密。
层序地层分级
Van Wagoner （1990）根据 地层单元的特征和成因，将其划 分为九个级别。
万5
1550
1570
1590 时间(S) 0
T03
1
T1
T2
2
T3
海坨南断陷
T4 T5
长岭断陷
孤店断陷
王府断陷
3
德惠断陷
西部斜坡区
中央坳陷区
中央隆起区
东南隆起区
一个完整的层序包括LST、TST、 HST、RST，并存在两种层序类型
（一）层序识别标志
层序
巨层序
分级 （一级）
区域性角度 岩芯 不整合面所
经典层序地层学理论强调了海平面
变化是层序地层形成的主要控制因素， 认为层序是层序地层的基本单元，是一 个完整海平面变化周期的产物。 因此理
论上讲，通过相对海平面变化的研究， 就可以预测尚未钻探地层的年代，预测 层序中“体系域”的地层叠置样式和分 布范围，科学地预见盆地沉积充填历史 和地质发展史，最终达到地层对比（甚 至全球地层对比）和矿产（尤其是油气） 预测的目的。
二、陆相盆地 层序地层学研究
在海相大陆边缘环境建立
起来的层序地层学理论能否应 用到陆相环境研究中来？
松辽盆地南部568--566线地震剖面解释图
0
20 KM
洮11
海1 海2
乾深20 让10
孤5
1370
1390
1410
1430
1450
1470
1490
1510
1530
慧102
万18