层序地层学
层序地层学概念和原理
层序地层学概念和原理 ——相对海平面、构造运动和全球海平面
一、海平面的定义
为了理解层序发育的控制因素，首先必须定义： 1、全球海平面变化 2、相对海平面变化 3、水深
层序地层学概念和原理
——相对海平面、构造运动和全球海平面
全球海平面变化（global eustasy）——是度量海面到 一固定基准点（通常是地球中心）之间的高差
顶积层（topset）——顶积层这一术语用来描述盆地边缘剖面的近源部分， 它具有低坡度特征（<0.1º ），顶积层在地震剖面上表现为水平状，通常包 含冲积、三角洲和浅海沉积体系。顶积层的近源端点通常被定义为海岸上 超点。 斜积层（clinoform）——用来描述盆地边缘剖面中发育在顶积层向盆地一 侧更陡的倾斜部分（通常>0.1º ），斜积层一般具有陆坡较深水沉积体系特 征，其坡度可从地震剖面上获得。 底积层（bottomset）——用来描述盆地边缘剖面中斜积层的底部地层， 其特征是低角度并包含深水沉积体系。
积物厚度
全球海平面升降－构造沉降－可容空间－水深关系图 沉积物充填所产生空间的速率控制了水深，也决定了能否观察到相带的前积和退积
可 容 空 间 增 加
从时间1到时间2，由于构造沉降而导致相对海平面上升、可容空间增加， 但该点沉积物堆积速率大于相对海平面上升速率，因此从时间1到时间2 水深减小。在沉积记录中表现为海退相序
基准面的变化取决于沉积环境 1、在冲积环境中——基准面受均衡河流剖面的控制，该剖面逐渐递变到 远端的海平面或湖平面； 2、在三角洲和滨岸体系中——基准面等效于海平面； 3、在浅海环境中——虽然浪基面以“均衡陆棚剖面（graded shelf profile）”的形式形成一个暂时的沉积基准面，但海平面最终是它的基准 面。
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。
第二、三讲-Vail层序地层学理论
海（湖）泛面
一）不整合、沉积间断与层序边界
• 1.不整合（unconformity） • 是指岩石地层之间接触上的构造关系，沉积 上缺少连续性，并与沉积间断、风化特别是 侵蚀阶段相对应（Bates，1980） • 沉积间断：沉积地层中保留下来的时间记录 存在可识别的不连续，存在一段缺失（或无 记录）的地质历史。 • 不整合的类型（按成因）： 1.与侵蚀作用有关的 2.与侵蚀作用无关的
莱109，2914.8m
亚 深度 绝对年龄 (Ma) 段 (m)
平均沉积速率 （mm/千年）
层序 地层
• 4）地球化学特征 • 有机地化：有机质 含量高、干酪根类 型好 • 微量元素：反映深 水的微量元素富集 • 5）沉积速率 • 小 • 6）测井曲线：高自 然伽马、低电阻率、 平直自然电位为特 征
低位前积楔状体：上超在 层序界面之上或下超于 盆地扇或陆坡扇之上， 顶界面是低位域的顶界 面-首泛面。 在斜坡构造背景下：低位 由海平面相对下降期形 成的下部前积楔和上升 期形成的上部前积楔及 深切谷充填。 在生长断层背景下：低位 域由盆地扇、斜坡扇、 互层砂泥岩加厚层和深 切谷组成。
2.海侵域（Transgressive systems tract,TST)
2.不整合与层序边界类型
在Exxon模式中，层序界面常以不整合面为代表。根据陆 相侵蚀的范围和相带向海迁移量的大小，将作为层序界 面的不整合划分出以下几种类型： 1）I型不整合（Type I unconformity）：形成于海平面快 速下降期和构造迅速沉降期。海岸线可能移至陆架边缘， 伴随着陆架下切谷和海 底峡谷的深切作用，陆 表遭受广泛的侵蚀作用。 沉积相迅速向盆地方向 迁移。
1.低位域（lowstand systems tract,LST)
层序地层
2．地震地层学阶段（75—90） 覆盖区油气勘探的需要，希望由地震信息为主体，含少许钻井和测井信息揭示覆盖
区地下地质体及覆盖地区的分布。
地质家与地球物理家合作形成—边缘学科，地震地层学。 ① Puter . R.Vail (1977):AAPG 第 26 集，地震地层学及在油气勘探中的应用。 Exxon 石油公司，墨西哥湾盆地 ② Brown (1980) . 巴西盆地和北海盆地。 ③ 我国：徐坯大（1980）全文翻译
绪论
一．基本概念．
1、含油气沉积盆地组成（Sedementary Basin） 1. 概念：是指一定地质历史阶段受构造运动控制，由沉积物沉降堆积而形成的，并在以
后的地质历史中有油气生成和聚集的实体。 2. 组成要素（示意图） 3. 研究内容
● 时间单元充填序列 → 地层学（古生物） → 层序体 ● 物质组成 → 沉积物 → 单元 ● 空间展布 → 构造地质学 ● 资源分布 → 油气地质/煤田地质学
⎧气候纹层理面 岩性差异界面 ⎪⎨岩性粒度
⎪⎩冲刷界面
三 控制层序体形成要素分析
1．构造沉降（沉降速度V沉降） ① 界面—时间连续性，界面性质—层序识别 ② 沉积空间大小（沉积厚度）—层序体规模 ③ 物缘类型及数量—层序体内部结构
2．海平面升降（层序时期及边界） ● 海平面上升（内部结构） ① 海平面稳定 ② 海平面下降
△ Sub+△E-△D=△S ①
考虑时间因素的影响，对①式两边对时间微分
ds dt
=
dsub dt + dE dt
− dD dt …
②
↓
古水深，V 沉积=V 沉降+（ dE − dD ） dD dT
对式②每个变量都有一个地质求解方法，给出各自参数可建立层序体形成的定量方程。
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)
全球海平面相对变化特征
全球海平面变化 周期与层序级别
不同级别的海平面相对变化周 期对应于相应级别的沉积层序， 例如Vail等人的研究表明：全 球显生宙存在两个海平面变化 一级周期，形成了两个全球性 可对比的一级层序或巨层序， 早奥陶世和晚白垩世分别为两 个最大海泛时期，两个巨层序 分别由陆棚边缘体系域、海侵 体系域和高位体系域组成。事 实上，一级升降周期内部还存 在二级、三级甚至更小的升降 周期，它们都有各自对应的层 序级别
B 全球海平面相对变化
海平面相对变化：相对海 平面（Relative sealevel）是指海平面与局 部基准面如基底之间的测 量值。一个地区相对海平 面变化是全球海平面变化 和当地盆地沉降速率的函 数，海平面相对变化和水 深变化是两个概念，后者 同时受到沉积物供给的影 响，是全球海平面变化、 构造沉降和沉积物供给三 者的函数
Em e
rge nce
nce Submerge
Absaroka Kaskaskia
4巨层序和超层序
megasequence supersequence supersequence
supersequence sequence
二
层序的构成单元
体系域 (System tract) ：定义为同期沉积体系的组合；沉积 体系为准层序组岩相的三维组合。 体系域是进行有利地层预测的基本作图单元，在海平面的升 降旋回中的不同阶段发育了不同体系域 1 低水位体系域（LST）； 2 海侵体系域（TST）； 3 高水位体系域（HST）；
全球海平面相对 变化特征
海平面变化周期的级序与层序级别
海平面变化周期的级序与层序级别
陆相层序地层划分级别（据顾家裕，2001）
层序级别 层序边界 一级层序 不整合面的面 积超过盆地面 积或占盆地的 绝大部分区域 板内构造运动 二级层序 三级层序 不整合分布于盆地流域内 不 整 合 面 分 不整合面分布 布 于 盆 地 的 于盆地的较大 很大一部分 的部分地区 区域性构造 运动 区域性沉积 旋回 相当地层的 统或更小 30~40 构造、 气候及湖 平面变化 盆地内沉积旋 回（三级） 相当地层的组 或更小 1（或 2）~5 准层序组 较大湖泛面 —较大湖泛 面之间 构造、气候、 物源及湖平 面变化 岩性组旋回 （四级） 相当一组地 层叠置方式 0.1~0.4 准层序 较小湖泛面 —较小湖泛 面之间 气候、 物源及 湖平面变化 岩性旋回 （五级） 一个沉积旋 回 0.02~0.04
层序地层学研究现状及进展
层序地层学研究现状及进展
层序地层学是地质学领域的一个重要分支，它主要研究地层序列的构成、特征、形成机制和演化历史。
随着科学技术的不断进步，层序地层学的研究也在不断深入，取得了许多重要的进展。
首先，层序地层学的研究已经从传统的野外观察和室内分析逐渐向数值模拟和计算机模拟方向发展。
通过计算机模拟，可以更加准确地模拟地层的形成过程和演化历史，为地层序列的研究提供更加准确和可靠的数据支持。
其次，层序地层学的研究也更加注重地层的横向变化和横向预测。
传统的地层研究主要关注地层的纵向变化和纵向对比，而现代的层序地层学研究则更加注重地层的横向变化和横向预测。
这使得层序地层学的研究更加具有实用性和应用价值。
此外，随着地球科学和其他学科的交叉融合，层序地层学的研究也更加注重与其他学科的交叉研究。
例如，与地球物理学、地球化学、古生物学等学科的交叉研究，可以为层序地层学的研究提供更加全面和深入的数据支持和理论支持。
最后，随着大数据和人工智能技术的应用，层序地层学的研究也更加注重数据挖掘和机器学习技术的应用。
通过数据挖掘和机器学习技术，可以对大量的地层数据进行处理和分析，提取出有用的信息和知识，为地层序列的研究提供更加准确和高效的数据支持和分析方法。
总之，层序地层学的研究已经取得了许多重要的进展，包括数值模拟和计算机模拟的发展、横向变化和横向预测的重视、与其他学科
的交叉融合以及大数据和人工智能技术的应用。
未来，随着科学技术的不断进步和应用需求的不断提高，层序地层学的研究将会更加深入和广泛。
层序地层学-第5章-海相碳酸盐岩层序地层课件
3.气候控制作用
气候决定了气温、降雨量、大气圈湿度和风，从而决 定了水的盐度和水的循环。热带海洋浅水比中纬度温 带海洋具有更高的饱和度，这个差异影响了碳酸盐沉 积物的产率、稳定性和早期成岩的潜力。
气候还决定了沉积层序中的沉积物类型。在干旱气候 和水体循环较局限的环境下，在陆棚上的盆地、泻湖、 潮上坪等环境会产生蒸发岩沉积物。若陆源沉积物供 应点邻近碳酸盐台地，那么气候的差异将会影响硅质 碎屑沉积物供给的类型。潮湿气候利于河流、三角洲 硅质碎屑沉积物的沉积，而干旱气候利于风成硅质碎 屑沉积。
III型层序： 海侵体系域（TST） 高水位体系域（HST）
2 Ⅰ型层序界面
当海平面迅速下降且速 率大于碳酸盐台地或滩 边缘盆地沉降速率、海 平面位置低于台地或滩 边缘时，就形成了碳酸 盐岩的I型层序界面。l型 层序界面以台地或滩的 暴露和侵蚀、斜坡前缘 侵蚀、区域性淡水透镜 体向海方向的运动以及 上覆地层上超、海岸上 超向下迁移为特征
常见的岩溶识别标志
1 古岩溶面常是不规则的， 纵向起伏几十至几百米。岩 溶地貌常表现为岩溶斜坡和 岩溶凹地。 2 地表岩溶主要特征为出现 紫红色泥岩、灰绿色铝土质 泥岩以及覆盖的角砾灰岩、 角砾白云岩的古土壤。风化 壳顶部的岩溶角砾岩往往成 分单一，分选和磨圆差。碎 屑灰岩的碎屑如鲕粒、生物 碎屑常被溶解形成铸模孔等。
碳酸盐岩沉积物多是在沉积环境中原地生长的。大部分碳酸 盐岩沉积物是由生物产生的，其中不少是光合作用的副产物 (Schlager，1981) 。因此，这种生成过程取决于光照程度。随 着水深增加光照程度迅速降低。高碳酸盐产率主要分布在海水 100 m以内的水体中，因为该深度内悬浮着大量能进行光合作用 的生物。有意义的是，在 10 m水深附近，碳酸盐产率最高，而 在 10～20 m内锐减。这种碳酸盐产率的狭窄深度限制，是碳酸 盐产率能否与海平面变化保持同步的重要因素。显然，碳酸盐 产率受控于水体深度或可容空间的变化速率。实际上，相对海 平面变化控制了可容空间的变化，也影响了水体盐度、营养成 分、温度、含氧量及水深等因素的变化，从而最终控制了沉积 层序的构型。
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层序内部组成及层序界面的识别
层序地层学是研究一系列以侵蚀面或无沉积作用面和与之可以对比的整合面为界的、具
有旋回性的、成因上有联系的并可置于年代地层框架内的沉积岩层关系的学科。层序地层学
的基本单位是层序，它是一套内部相对整合，在成因上有联系的、以不整合和可以与之对比
的整合面为界的等时沉积体。对每一层序来说，存在如下特点： ①层序的顶底面，为不同
类型且可以识别的不整合或整合界面。②层序内部的相对整合的层形成于同一海平面升降旋
回中，因而在成因上是有联系的，这就意味着，层序不是由一种沉积相所组成，而是多种沉
积相在纵向上和横向上的有序组合。③层序是一个具有年代意义的单位，它一方面表明，层
序内的所有岩层都是沉积在为层序边界的年代所限定的地质时间间隔内；另一方面是说层序
界面的地质年代，可以用生物地层和其他年代地层学方法加以确定，并置于年代地层框架中。
层序地层学的理论和方法是，在沉积盆地分析中首先建立等时地层格架，并将沉积相和沉积
体系的研究，置于构造沉降、海平面升降和沉积物供给的复合制约和整体的统—格架中，因
而能有效地揭示其三维配置关系。一般来说，每一层序都是由三个体系域组成（如下表）
Ⅰ型层序 Ⅱ型层序
高水位体系域（HST） 高水位体系域（HST）
凝缩段（CS） 凝缩段（CS）
海侵体系域（TST） 海侵体系域（TST）
低水位体系域（LST） 陆棚边缘体系域（SMST）
Ⅰ型界面(ⅠSB) Ⅱ型界面(ⅡSB)
准层序和准层序组是层序的基本构造单元。准层序是以海泛面和与之可以对比的面为
界，在成因上有 联系的相对整合的一套岩层或岩层组.准层序组是—套成因上有联系的准层
序，准层序组的边界可以出现以下几种情况：①在层序内部分开不同叠置方式的准层序，
②出现于层序底部与层序界面重合，③可以是下超面出现于体系域底部，成为体系域的界面。
1、层序类型及边界
在地层记录中，可以识别出两种类型的层序，即Ⅰ型层序和Ⅱ型层序．Ⅰ型层序底部以
Ⅰ型层序界面为界，顶部为Ⅰ型或Ⅱ型层序边界（图1）。
图1、Ⅰ型层序界面
Ⅰ型层序界面以河流复壮作用（硅质碎屑岩区）、沉积相向盆地方向迁移、海岸上超向
下转移和上覆地层相伴生的陆上暴露及同时发生的陆上侵蚀作用为主要特征。由于沉积相向
盆地方向迁移，必将造成非海相或浅水海相地层(如辫状河道砂岩或河口湾砂岩、潮坪相碳
酸盐岩)，可直接覆盖在界面下的较深水的海相地层之上，其间缺少中等水深环境的沉积岩
层。
图2、Ⅱ型层序界面
Ⅱ型层序底部以Ⅱ型层序界面为界，顶部为Ⅰ型或Ⅱ型边界（图2）。Ⅱ型层序界面以
沉积滨线坡折带向陆方向的陆上暴露、上覆地层的上超以及海岸上超向下迁移为特征，但是
它既没有与河流复状作用相伴生的陆上侵蚀，也没有沉积相向盆地方向的转移。
不同类型层序及其界面的形成，与全球海平面下降的速度、沉积滨线坡折带的沉降迭大
小有关。Ⅰ型层序界面的形成被解释为，是由于全球海平面下降速度超过沉积滨线坡折带处
盆地的沉降，因而在该处产生海平面的相对下降时形成的。而Ⅱ型界面则是由于全球海平
面下降速度小于沉积滨线坡折带处盆地沉降速度时形成的，因此在这个位置上没有发生 海
平面的相对下降。
2 层序界面的识别
层序界面的识别有以下七种方式：(1)不整合面. 不整合面是地层抬升暴露的标志,对应
于较大级别的层序界面. 对于具有明显不整合面的地层,其层序界面可以不整合面为界. 中
1井可见良里塔格组与上覆志留系和下伏地层鹰山组不整合面,是一较高级别的层序界面.(2)
古喀斯特作用面. 指地质历史时期发育的、并被后来沉积物所覆盖的(含CO2 的地下水和地
表水对可溶性碳酸盐岩地溶解、淋滤、侵蚀和沉积等)古岩溶作用所形成的作用面. 此类型
界面的形成过程即层序界面的发育过程,所以古喀斯特作用面是一类典型的层序界面,并且
可以通过古岩溶特征来识别.(3)斜坡重力流冲刷侵蚀面. 主要表现为一套台地或陆棚边缘
垮塌沉积或斜坡侵蚀作用所形成的不规则界面及其之上的低水位期的角砾状灰岩. 这类界
面是在海平面下降速率大于盆地沉降速率条件下所形成的典型层序界面.(4)火山事件作用
面. 此类界面是与火山事件作用有关,可将层序划分开来的一套火山作用形成的产物,在研
究区广泛存在.(5)岩性、岩相转换面. 此类界面在研究区广泛发育,是在海平面下降速率小
于盆地沉降速率条件下形成的,其主要表象为陆上暴露而无河流回春现象发生,台地上和台
地边缘可能会经历短暂的暴露,斜坡侵蚀作用不明显,盆地内不发育低水位扇形体.(6)最大
海泛面. 最大海泛面是划分一个层序内海侵体系域与高水位体系域之间的界面,反映最大海
泛期的产物也称为凝缩层或凝缩段.(7)地球物理标志. 由于层序地层学是在地震地层学基
础上发展起来的. 因此,地震勘探中获得的反射波资料是地层的地震响应,同一反射界面的
反射波有相同或相似的特征. 地震反射的地层之间的接触关系有上超、下超、顶超等,均反
映了层序界面的特征及体系域的演化特点,但由于受地震反射分辨率的限制,常常仅作为划
分超层序、一级层序的重要手段,而三级、四级层序的划分必须结合钻井资料。
参考文献：
1、王成善,李祥辉. 沉积盆地分析原理与方法[M ]. 北京:高等教育出版社, 2003.
2、陈洪德,侯明才,刘文均,等. 海西—印支期中国南方的盆地演化与层序格架[ J ]. 成都
理工大学学报:自然科学版, 2004, 31 (6) : 629 – 635
3、田景春,康建威,林小兵,等. 台盆沉积体系及层序地层特征研究[ J ]. 西南石油大学学
报, 2007, 29 (6) : 39- 42.
4、陈洪德、郑荣才、刘文均、钱亦中，层序地层学原理及方法