层序地层学的标准化

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1、关于层序地层学的标准化关于层序地层学的标准化O. Catuneanu, V. Abreu, J.P. Bhattacharya, et al.Earth-Science Reviews 92 (2009) 133Towards the standardization of sequence stratigraphy1摘摘 要要 u 层序地层学仍属于地层规范或操作指南，由于层序地层学缺乏标准规范，使得存在多种方法（或模式）、令人困惑甚至矛盾的术语。u 体系域和层序地层界面的可作图性，主要取决于沉积背景和可供分析的资料是否可靠。由于在层序地层单元和层序界面精确表达中，存在很大的可变性，因此要求所采

2、用的方法足够灵活，从而可以适应所有可能的表现形式。 u “独立模式”成因地层单元和边界面框架的建立，确保了层序地层学方法的成功。此外，对那些作为层序边界重要层序地层界面，解释人员可能会选择“模式依赖” 。 2提提 纲纲1. 前言：背景和原理2. 数据资料及其客观性3. 层序地层学的“模式独立”模块4. 层序地层学的“模式依赖”模块5. 建议6. 讨论：层序地层学模式的可变性7. 结论 3应 用层序地层学分组数据主控制综合学科沉积学地层学地球物理学地貌学同位素地球化学勘探构造地质学盆地分析地震的露头岩心测井生物地层的地球化学的海平面变化沉降隆起，气候沉积物补给盆地地貌环境能量生物群学校：起源演化

3、和沉积盆地内部结构的充填，政府：企业：勘探和生产-石油发挥，煤炭，矿产资源Fig.1.层序地层学在跨学科研究区域到盆地范围内的填图和对比图1 各学科对层序地层学研究1 前言：背景和原理前言：背景和原理4 层序地层学研究重点是分析地层几何形态地层几何形态特征、岩相的改变，和对主要界面的识别界面的识别来确定盆地充填和剥蚀事件的时间顺序。1 前言：背景和原理前言：背景和原理51 前言：背景和原理前言：背景和原理 地层的堆砌方式是沉积速率沉积速率和基准面基准面变化相互作用的结果，它以沉积趋势的组合形式呈现，这些沉积趋势包括前积、退积、加积和下切侵蚀。每一种具有明显几何外形和岩相保存类型的地层堆砌方式能

4、够确定一种特殊的沉积成因类型。正常海退顶置岸线轨迹强制海退退覆水下侵蚀不整合海进退积末端包络面定义：退积（向后的台阶状发育）为水位上升所致。水位上升速率超过岸线的沉积速率沉积域：退积定义：进积为水位下降所致。海岸线被迫退却 与沉积物供应不相关沉积域：向下阶状前积定义：前积发生是沉积物过量供应所致。沉积物供应速率大于岸线附近水位上升速率 沉积域：前积与加积图2 沉积体成因类型：正常海退、强制海退、海进 6层序Sloss et al.(1949)沉积序列1地震地层学(1949)Mitchum et al.(1977)沉积序列11Haq et al.(1987)Posamentier et al.(

5、1988)沉积序列111Van Wagoner et al.(1988,1990)Christie-Blick(1991)沉积序列1VHunt & Tucker(1992,1995)Helland-Hansen & Gjelberg(1994)成因序列Frazier(1974)Galloway(1989)层序T-R Johnson & Murphy(1984)Embry & Johannessen(1992)层序地层学Fig.3.层序地层学模式(from Catuneanu,2006;modified afer Donovan,2001)图3 层序地层学模式(据 Catuneanu, 2006

6、; 根据 Donovan, 2001修改) 标准化进程是很难推进的，主要问题在于需要不同的学派达成一致。而他们在怎样将层序地层学方法应用到岩石记录方面，发展出了有相当大差异的方法（或者模式）。 7事件层序模式沉积序列11沉积序列111 沉积序列1V成因序列层序T-R 海进结束海退结束 基准面下降结束 基准面下降开始HSTHST早期HSTHSTRSTMFSTSTTSTTSTTSTTSTMRSLST(楔)晚期LSTLSTLST(楔)晚期CC*早期LST(扇)晚期HSTFSST早期LST(扇)RSTCC*HST早期HSTHSTHST层序边界体系域边界体系域内表面时间 基准面下降结束 基准面下降开始海

7、退结束海进结束图4 不同层序地层模式的层序界面和体系域时间厘定(据 Catuneanu, 2006). 由于目前层序地层学中，层序和命名都非常混乱，对其标准化的需求是显而易见的。 8岩石资料地球物理资料测井资料地震资料岩心露头大比例尺小比例尺构造背景相接触关系地层终止沉积倾向地层几何形态沉积要素沉积体系关键点：好中差图5 建立层序地层格架所使用的资料组合(据Catuneanu, 2006). 2 数据资料及其客观性数据资料及其客观性2.1 资料综合资料综合尺度尺度9数据对于层序地层学分析的主要应用/贡献地震数据测井数据岩心数据露头数据连续地下成像；构造样式； 超覆关系；地层堆积形态；沉积元素成

8、像；地貌；地层几何形态垂直堆叠模式；粒度趋势；沉积构造；沉积体系；岩石物性；标定地震数据相；纹理和沉积结构；地层接触性质；物理岩石性质； 定向岩心上古水流；测井和地震标定相结构的三维控制；观察过程沉积学；相；沉积元素；沉积体系；岩心所提供的其它应用Fig.6.不同的数据在层序地层学解释的贡献(from Catuneanu,2006) 一体化的深入了解所提供的各种数据集的关键是一个可靠和完整的层序地层模式图6 不同的数据在层序地层学解释中的贡献（据 Catuneanu，2006） 2 数据资料及其客观性数据资料及其客观性2.1 资料综合资料综合10图 7 Gulf of Mexico 地震剖面，

9、展示沉积层的不同成因类型(强制海退、正常海退、海进)。根据不同层序地层模式而使用的层序界面(据Posamentier 和 Kolla, 2003修改). 2 数据资料及其客观性数据资料及其客观性2.2 地震资料的局限性地震资料的局限性 地震的纵向分辨率限制了观测尺度，还可能限制任一特殊实例的研究。112.3 露头、岩心和测井资料的局限性浅海相滨岸相浅海相图8 墨西哥湾的一个主要为浅水沉积剖面的自然电位曲线2 数据资料及其客观性数据资料及其客观性测井曲线揭示了在缺少明显的粒度变化缺少明显的粒度变化趋势的岩性剖面中，不确定性影响最大海泛面和最大海退面位置的确定；同样的问题也会影响没有粒度变化的露头

10、剖面的解释；在该例中，不确定性的范围是几十米。FS 海泛面; MRS 最大海退面; MFS 最大海泛面12 在强制海退强制海退时期，沉积到海岸的沉积物要比正常海退要粗(Posamentier and Morris, 2000; Catuneanu, 2006)。因此，标记强制海退沉积底面的相关整合界面，是在平均粒标记强制海退沉积底面的相关整合界面，是在平均粒度变大的位置，而其顶面的相关整合界面是在持续进积时段的颗粒粒径变小的位置度变大的位置，而其顶面的相关整合界面是在持续进积时段的颗粒粒径变小的位置（Morris et al., 1995; Posamentier et al., 1995;

11、Posamen-tier and Morris, 2000; Catuneanu, 2006)。2.3 露头、岩心和测井资料的局限性2 数据资料及其客观性数据资料及其客观性图16 海进、正常海退和强制海退的概念是由岸线基准面变化和沉积作用相互作用定义的(from Catuneanu,2006) 132.4 资料的客观性和原有解释2 数据资料及其客观性数据资料及其客观性测井曲线剖面河流/三角洲平原前三角洲海相滨岸/河流对比剖面解释剖面前积盆地方向图 9 阿尔伯他中部上白垩统测井剖面对比工作流程图，其沉积背景为从海相转化为非海相从海相转化为非海相 图9所示，利用测井资料，根据进积朵叶相互关联的概念

12、模式，建立沿沉积倾向的三角洲系统。图9A为未解释的横剖面，说明在每个井剖面都发育两个或三个准层序。在没有时间序列控制情况下，准层序间的相互关系可能以不同的方式展示（图9B）这是在高频层序井间对比的普遍现象，最理想解释方案最理想解释方案则是完全依据三角洲进积模式进行解释。则是完全依据三角洲进积模式进行解释。在这个实例中，图9C解释的倾斜沉积遵循这样一个模式，这个模式在向盆地方向倾斜沉积下超在最大海泛面上。这种依据模式解释的正确性，只能通过独立资料和这种依据模式解释的正确性，只能通过独立资料和地下储层生产数据来检验。地下储层生产数据来检验。 143 层序地层学的独立模式层序地层学的独立模式基本概念

13、：地层堆砌方式，地层终止，可容纳空间，基准面变化，海岸线迁移成因单元：强制海退的，正常海退的（低位和高位）及海侵的。成因单元即与相对应类型的海岸线迁移相联系的体系域层序地层界面：这种界面（至少是在局部）能将成因类型沉积（即上述成因单元）分隔开来独立模型工作流程：将地层剖面细分为一系列以层序地层界面所限的成因单元（即强制海退，低位和高位正常海退及海侵体系域）层序地层学独立模型方面依赖于模型方面体系域的命名法：对不同成因类型沉积命名的差异对层序地层方法能否成功应用影响甚小层序地层界面的命名法：对分隔不同成因类型沉积界面命名的差异对层序地层方法能否成功应用影响甚小层序界面的选择：一旦识别出出现在沉积

14、序列中的所有层序地层界面，具体哪些界面，具体选择哪一个界面作为层序界面对层序地层方法能否成功应用影响甚小图10 层序地层学独立模型和依赖于模型方面的比较层序地层学独立模型和依赖于模型方面的比较 独立模型方面构成了层序地层学标准化方法的核心平台，依赖于模型方面则可以留给研究人员斟酌处理。 153.1 方法3 层序地层学的独立模式层序地层学的独立模式观察：解释：岩石，生物，化学相地层接触地层终止地层堆积模式地层几何形态沉积元素沉积体系层序地层表面体系域层序Fig.11.涉及层序地层学方法中的基本观察结果和解释图11 层序地层学方法包括的基本观察和解释层序地层学方法的优点是强调基础观察，每个基础的观

15、察可能会为地层界面识别和体系域定义提供极其重要的信息。 16RRR加积准层序组海岸平原砂与泥岩陆棚泥岩浅海砂体单个准层序R=沉积速率可容空间增加速率退积准层序组前积准层序组井剖面位置井剖面测井响应盆地方向图12准层序组的垂向叠置样式(据Van Wagoner et al., 1990)3.1 方法3 层序地层学的独立模式层序地层学的独立模式基于观察到的垂向上相的关系来定义，准层序组的叠置样式可以分为进积，退积，加积。 17界面之上的反射终止上超下超界面之下的反射终止削截顶超图13 地震剖面和较大尺度的露头层序界面上下可观察的地层终止(据 Mitchum and Vail, 1977)3.1 方

16、法3 层序地层学的独立模式层序地层学的独立模式四类地层终止可以用来识别层序界面，两种产生在界面之上（上超和下超），两种在界面之下（削截和顶超）。另外，退覆退覆是一个关键的地层堆砌样式，它可以用来识可以用来识别强制海退体系域，陆上不整合界面和与之相对应的整别强制海退体系域，陆上不整合界面和与之相对应的整合面界面的范围合面界面的范围(图2 和 7)。这种沉积尖灭，对于沉积趋势的解释是有用的(图2)，对体系域的解释也是有用的。 图 7183.1 方法3 层序地层学的独立模式层序地层学的独立模式S形前积斜交前积图14 陆棚斜坡上的与前积结构相关的地层几何形态（from Mitchum and Vail

17、, 1977）。 u S形前积结构显示进积时的顶积层向上的连续建造（加积），向上爬升的陆架坡折带。这就意味着在进积时，产生了陆棚可容空间。u 一组倾斜前积结构显示顶超终止于顶部，下超终止于底部，并且陆棚坡折线更加平缓。这种进积作用以缺少顶积层为标志，指示了在进积作用时陆棚很少或没有可容空间的增加。 193.1 方法3 层序地层学的独立模式层序地层学的独立模式堆砌样式地层终止层序界面地层几何形态体系域地层层序层序地层学方法的为四个步骤层序地层学方法的为四个步骤 203.2 基准面和可容空间3 层序地层学的独立模式层序地层学的独立模式 基准面的概念刻画了一个动态的平衡剥蚀剥蚀和沉积沉积的界面。沉积

18、物充填直至基准面可以利用的等效空间给出了可容空间的概念(Jervey, 1988)。尽管受波浪和水下流体侵蚀作用，水下基准面可以位于海平面之下，基准面一般近似为海平面(e.g., Jervey, 1988;Schumm, 1993; Posamentier and Allen, 1999)。受基准面影响较小的内陆河流，受气候变化和构造作用，或许其可容空间也会增加或减少。因此，从某种程度上来说，作为各种沉积背景下作为各种沉积背景下地层旋回的控制因素，可容空间比基准面应用更广泛。地层旋回的控制因素，可容空间比基准面应用更广泛。 从地质时间尺度上看，基准面变化主要受他生机制控制，包括构造作用和海平面

19、变化。轨道变化驱动的气候旋回对可容空间起到了间接控制的作用。 213.3 基准面变化参考曲线3 层序地层学的独立模式层序地层学的独立模式基准面地质事件界面完整旋回强制海退开始海进结束海退结束强制海退开始强制海退结束升降据据关联的整合界面最大海泛面海进冲刷作用界面最大海退面关联的整合界面陆表下不整合或有海底侵蚀的海退面关联的整合界面图15 与基准面旋回的四种事件相关的七个层序界面的产生时间(据Catuneanu, 2006) 图中的基准面变化曲线反映了沿着岸线的基准面波动。倾向上这四种事件四种事件发生时间是独立的，但是由于不同的沉积供给和（或）沉降速率，其在走向上会有变化。尽管这里用对称曲线来表

20、达目的，真实的曲线可能既不对称也不均匀，这依赖不同驱动机制对基准面波动响应的相互作用。海进沉积上深切谷界面产生的侵蚀可以由潮汐和波浪引起（此处用复数）。缩写：（-A）-负可容空间。223.4 基准面旋回事件图16 海进，正常海退和强制海退的概念是由岸线基准面变化和沉积作用相互作用单定义的(from Catuneanu,2006) 3 层序地层学的独立模式层序地层学的独立模式（1）强制海退开始（岸线位置处基准面下降开始）；（2）强制海退结束（岸线位置处基准面下降结束）；（3）海退结束（基准面上升时，基准面上升速率产生的可容空间超过岸线沉积速率）；（4）海进结束（基准面下降时，岸线沉积速率再次超过

21、相应位置基准面上升产生的可容空间）。曲线上较粗的部分代表基准面上升上升的早期和晚期（分别为正常海退的低水位和高水位），其时沉积速率超过基准面上升速率.23图17 层序界面与沉积背景密切相关 3.4 基准面旋回事件3 层序地层学的独立模式层序地层学的独立模式存在于沉积背景中的每个界面可能是明显可见的，可能是隐秘的，依赖于可供分析的数据类型和形成时可容空间与沉积作用相互影响的方式。缩写词：FR 强制海退； CC 相关联的整合界面 ；* Posamentier and Allen (1999)， * Hunt and Tucker (1992);；SU 陆上不整合； RSME 海底剥蚀的海退界面；

22、MRS 最大海退界面；TRS 海侵冲刷作用面； MFS 最大海泛面。 (1) 复合海底扇；(2) 是否上覆非海相。243.5 沉积成因类型：正常海退，强制海退，海进3 层序地层学的独立模式层序地层学的独立模式海平面低位正常海退（基准面加速上升）海岸线迁移轨线（凹面向上）前积速率随时间减小加积速率随时间增大高位正常海退（基准面减速上升）海平面海岸线迁移轨线（凸面向上）前积速率随时间增大加积速率随时间减少图18 低水位和高水位正常海退地层叠置样式(modified from Catuneanu, 2006) 每种前积结构都受沉积物供给驱动：岸线沉积速率超过基准面上升速率。低水位正常海退记录了沉积从

23、前积占优势到加积占优势的变化趋势（上凹的岸线轨迹）。相比之下，高水位正常海退记录了从加积到前积的变化（上凸的岸线轨迹）。这些沉积趋势反映了两种类型的正常海退中产生可可容空间的速率变化容空间的速率变化的模式 （图16）。见图19中的地震剖面。 图1625图19 巴西南部Pelotas盆地倾向地震剖面(modified from Abreu, 1998) 3.5 沉积成因类型：正常海退，强制海退，海进3 层序地层学的独立模式层序地层学的独立模式较低级别层序嵌套在这些高级别体系域之间。海进体系域向陆变厚，反映了沉积中心的迁移方向。由于地震剖面垂直分辨率的限制，单个的退积的准层序在海进体系域中很难被识

24、别出。这种退积准层序在测井剖面上通常容易识别（图20）。在低水位正常海退时，岸线轨迹和陆架边缘轨迹可以一致，但在海进和高水位正常海退时分开的。从前积为主到加积为主的沉积趋势的变化在低水位正从前积为主到加积为主的沉积趋势的变化在低水位正常海退中是典型的。相反的，从加积为主到前积为主的沉积趋势在高水位正常海退中是典型的常海退中是典型的。相反的，从加积为主到前积为主的沉积趋势在高水位正常海退中是典型的（图（图18）。）。26图20 怀俄明州Washakie 盆地Almond油藏的区域测井剖面，(modified fromWeimer,1966) 3.5 沉积成因类型：正常海退，强制海退，海进3 层序

25、地层学的独立模式层序地层学的独立模式坎帕尼亚Seaway西部准层序的退积准层序地层样式记录了向西的海侵。横剖面大约65km。测井显示：伽马（GR）和电阻率（RES）。27图21 未解释（A）已解释（B）地震测线显示上倾和下倾碳酸盐堆积边缘的迁移 （渐新世-中新世，印度洋马尔代夫群岛；modified from Belopolsky and Droxler, 2003）3.5 沉积成因类型：正常海退，强制海退，海进3 层序地层学的独立模式层序地层学的独立模式从退积（海侵：晚渐新世-早中新世）到前积（高水位正常海退：中中新世）沉积趋势变化。地震测线上，一般碳酸盐比硅酸盐沉积退积样式更容易识别（与图

26、19相比）。最大洪泛面代表海进最大洪泛面代表海进体系域和高水位体系域之间体系域和高水位体系域之间的界面的界面（下超面）。28自主模式的工作流程 (标准化可行的)基本观察:相、接触关系、超覆尖灭，堆砌方式，几何形状层序地层界面和成因单元的刻画非自主模式的工作流程 (标准化不可行的)在可以作为层序界面的界面中进行选择刻画特殊类型的层序特征图22 层序地层学方法：标准工作流程和相关模式的选择 3.5 沉积成因类型：正常海退，强制海退，海进3 层序地层学的独立模式层序地层学的独立模式独立模式工作流程使地层剖面的细分到由层序界面分隔的成因单元序列（体系域）。一旦建立了层序格架，解释人员考虑到选择的界面必

27、须提高到层序界面的级别，而选择相关的模式。层序界面和体系域的术语某种程度上说也是模式相关的（图10），然而可以提出一套术语以供地质学家交流之用。体系域术语尤其难以统一（图4），这就是与岸线轨迹相关的成因单元（强制海退；低水位和高水位正常海退；海侵）提供了没有偏见的解决办法的原因。29 正常海退，强制海退，海进正常海退，强制海退，海进成因类型沉积和它们的限制界限制界面面（层序地层），是独立于层序地层模式选择的核心概念（图10）。这些核心概念被所有学者所认可，即使它们会被赋予不同级别的意义，也比那些依赖于模式的体系域的术语或甚至是层序界限的位置更为重要（图4和10）。3.5 沉积成因类型：正常海退

28、，强制海退，海进3 层序地层学的独立模式层序地层学的独立模式304 层序地层学对模式的依赖层序地层学对模式的依赖 关联的整合面海平面海平面相对海平面相对海平面基准面相对海平面整合的海进面关联的整合面关联的整合面最大海泛面关联的整合面图23 不同层序地层学模式定义的相关整合面（from Catuneanu, 2006） 相关整合面形成的时限可能与沉积作用无关相关整合面形成的时限可能与沉积作用无关（模式（模式A,B,D和和F），或者与沉积作用有关（模），或者与沉积作用有关（模式式C和和E）。）。这张图中的每一个相关整合面都与图15中的一个特殊地层表面类型相对应。每个图中的标准正弦曲线的加粗部分代表

29、了这些模式中考虑到的特殊的体系域的地层时限（见缩写）。缩写：LST低位体系域；HST高位体系域；TST海进体系域；FSST水位下降阶段体系域；RST海退体系域。基准面地质事件界面完整旋回强制海退开始海进结束海退结束强制海退开始强制海退结束升降据据关联的整合界面最大海泛面海进冲刷作用界面最大海退面关联的整合界面陆表下不整合或有海底侵蚀的海退面关联的整合界面图1531沉积层序成因地层层序海进-海退层序河流基准面海洋河流基准面海洋河流基准面海洋升降升降升降图 24 根据“沉积学的”、“成因地层学的”和“海侵海退”层序模式选择层序界线 4 层序地层学对模式的依赖层序地层学对模式的依赖 地层序列中所有层

30、序地层界面的正确识别比层序边界的选择重要地层序列中所有层序地层界面的正确识别比层序边界的选择重要（图10）。缩写词：SU陆相不整合；CC 1Posamentier和Allen（1999）提出的可以对比的整合面的概念；CC 2Hunt和Tucker（1992）提出的可以对比的整合面的概念；MFS最大洪泛面；MRS最大海退面。陆相不整合面是一个显著性的在时间上有持续的界面在时间上有持续的界面，而在这个图表中所有其他界面都是显著性的事件界面事件界面（图15，16）。324.1 沉积层序4 层序地层学对模式的依赖层序地层学对模式的依赖 “沉积”层序是以和它们的陆相不整合面陆相不整合面和可以与之对比的海

31、相整合面与之对比的海相整合面为界的（图24）。沉积层序成因地层层序海进-海退层序河流基准面海洋河流基准面海洋河流基准面海洋升降升降升降它们用作层序界线的缺点包括：（1）它们被古土壤覆盖后表现出来的潜在隐蔽性；（2）它们，或者是其中的一部分，可能会在接下来的海侵中受到侵蚀；（3）定义层序时对基准面升降的依赖性。最后一点表明在基准面抬升阶段形成的旋回（例如，由于沉积作用和（或）基准面抬升而造成的波动）不会被描述成沉积层序。 图 24可以对比的整合面可能在强制海退沉积的底部或者其顶部。可以对比的整合面可能在强制海退沉积的底部或者其顶部。在两种方法中，可以对比的整合面与沉积物堆积速率无关可以对比的整合

32、面与沉积物堆积速率无关，与以海岸线基准线降低的开始或结束为标志的事件有关。这些事件都与和陆相不整合具有着相同的时间或在时间上相关联（因此叫做“可以对比的整合面”）。沉积层序不是以最大海退面或最大洪泛面为界的，其时限相对于陆相不整合面的时限来说是不相关的（图24）。 334.2 成因地层层序4 层序地层学对模式的依赖层序地层学对模式的依赖 “成因地层”层序模式（Galloway,1989）使用最大洪泛面最大洪泛面作为层序界线（图4，23和24）。其优点是：（1）最大洪泛面是所有海相沉积体系中最容易识别的层序地层界面，可能具有各种类型的数据集；（2）成因地层层序的定义是与陆相不整合无关，简单来说是

33、与基准面的降低无关。这就意味着这个模式能够应用到所有类型的旋回中，包括那些在基准面持续升高过程中形成的旋回。沉积层序成因地层层序海进-海退层序河流基准面海洋河流基准面海洋河流基准面海洋升降升降升降图 24与“沉积层序”模式中由相关整合面约束的层序对比，最大洪泛最大洪泛面地层的时限取决于沉积作用面地层的时限取决于沉积作用，因此它们可能是穿时的可能是穿时的，尤其是沿走向。 344.3 海侵-海退层序4 层序地层学对模式的依赖层序地层学对模式的依赖 局限性：（1）最大海退面可能会被隐藏在深水区一套未分异的天然堤河道低密度浊积岩层序中；（2）最大海退面的形成取决于沉积作用取决于沉积作用，因此在沿走向可

34、能强烈穿时；（3）河流相和海相沉河流相和海相沉积的层序界线是不同时期的积的层序界线是不同时期的（图15，16和24），它们仅在缺失低位正常海退沉积物时有接触（例如，晚第四纪主要冰川性海面升降周期中出现的基准面抬升之后的海侵）；（4）所有的“正常”和“强制”海退沉积物都包含在一个“海退体系域”之内，这会被认为是一个太宽泛的概念，因为这些沉积物的成因类型中的每一个都提供了不同的油气成藏组合可能。沉积层序成因地层层序海进-海退层序河流基准面海洋河流基准面海洋河流基准面海洋升降升降升降图 24T-R层序模式用了一个复合层序界线，强调了最初由沉积层序学派提出的陆相不整合面陆相不整合面的重要性和在浅水区识

35、别最大海退面最大海退面的容易性。 355 建议建议5.1 标准工作流程层序地层学应作为一种方法，和标准工作流程一样是独立于任何有依赖性的模式（图22）。独立模式流程假定将地层分解为由层序地层界面划定的独立模式流程假定将地层分解为由层序地层界面划定的原生单元（强制海退、低水位、高水位正常海退和海进；即体系域）。原生单元（强制海退、低水位、高水位正常海退和海进；即体系域）。一一旦构成这种一般性的层序地层格架，解释可能把依赖选择权的模式选择出旦构成这种一般性的层序地层格架，解释可能把依赖选择权的模式选择出的界面被突出到层序界面的位置（图的界面被突出到层序界面的位置（图22）。）。这样的选择可能受自身

36、参数（方法）、现有数据设置、构造和沉积位置与实测规模的影响。365.2 层序地层学的定义层序地层学的定义5 建议建议层序地层层序地层学学（Posamentier 等，1988；Van Wagoner，1995）：对周期性的时间地层格架内成因上有联系的地层由侵蚀面、无沉积面或与之相对应的面限定的岩性关系的研究。层序地层学层序地层学（Galloway，1989）：对重复性的原始地层沉积单元通过部分无沉积面或侵蚀面限定的分析。层序地层学层序地层学（Posamentier，Allen，1999）：对代表着地层连续性的周期型沉积样式的分析，因为它们沉积反映了沉积供给和可容空间的变化。层序地层学层序地层学

37、（Catuneanu，2006）：反映盆地基底和沉积趋势变化的分析，沉积趋势受可容空间和沉积物共同作用。图 25 层序地层学的定义 最简单的解释是，层序地层学是在一个时间框架内时间框架内研究地层的叠置方式地层的叠置方式与变化。 375.3 “层序”的定义5 建议建议 地震地层学范畴中层序是“一个相对整合的，成因上有联系的，由不一个相对整合的，成因上有联系的，由不整合面或与之可以对比的整合界面为界的沉积体整合面或与之可以对比的整合界面为界的沉积体”（Mitchum，1977）。）。随着层序地层学方法的多样化，层序也随之出现了多种定义，包括“沉积的”“成因地层的”和“海进-海退”（图3和图4）。

38、这些序列根据特殊不整合和层序界面中整合部分来确定每一种的层序类型（图24）。这些模式的共有元素共有元素是层序是一个完整的层序周期内的沉积产物，不管是否是一个周期的全部。根本区别根本区别在于“事件”是整个周期的开始还是结束（图15，图24）。广义上讲，“地层层序”作为一个基本概念，其定义应符合任何类型的层序，并可以用于任何模型。 385.4 准层序5 建议建议u准层序：相对整一、具有成因联系的，以洪泛面洪泛面为边界的岩层或岩层组（据Van Wagoner 等, 1988, 1990略有修改）。u洪泛面：一个快速变化的岩相面，能指示海平面上升或者沉积物供应减岩相面，能指示海平面上升或者沉积物供应减

39、少少（据Van Wagoner等, 1988, 1990略有修改）。u准层序组一般用来描述从滨岸到浅海滨岸到浅海的沉积体系中的独立的前积沉积体的沉积体系中的独立的前积沉积体。（其边界为一个重要洪泛面和与之可对比的面，朱筱敏，2006） 只有在滨岸-浅海沉积体系中，准层序组具有可做图性，这标志着层序（可能包括整个穿过沉积盆地的沉积体系）和准层序（地理上受限于滨岸地理上受限于滨岸-浅海部分在沉积盆地浅海部分在沉积盆地）的区别。 395.5 沉积类型：体系域5 建议建议 体系域：一系列同期沉积体系同期沉积体系，是层序的组成部分（Brown和Fisher，1997）。u强制海退：海岸线海退是由基底下降

40、基底下降引起的（图16；Posamentier等，1992）。强制海退沉积表现为典型的进积典型的进积和向下的堆积方式（图2和7）。适用于强制海退的体系域命名沉积包括“早期低位”、“晚期高位”、“强制海退楔形体”和“水位下降期”（图4）。 u正常海退：海岸线的倒退是在海岸线基准面上升或基准面不变期间由沉积补给造成的沉积补给造成的（图16）。正常海退表现为倾向上进积和加积组合倾向上进积和加积组合（图2、7和18）。 u海侵：基准面上升速率大于海岸线的沉积速率引起的海或湖泊的向陆移动（图16）。海侵沉积表现为典型的退积退积堆积方式（图2、7、20和21）。 由于基准面曲线的形状不利于某个或多个体系域

41、的形成，或者由于后期剥蚀，每个层序不一定包含所有的体系域。同样，并不是每个层序都要按照上面的定义划分成“传统”体系域。图16405.6 层序地层界面5 建议建议1.陆上不整合SU：由于河流剥蚀或绕过，成壤作用，风蚀，以及溶解和卡斯特作用，形成于陆表的不整合。 2.相关整合面(CC*) ：该地层界面标志着从高位正常海退至强制海退高位正常海退至强制海退的地层堆积方式的改变。 3.相关整合面(CC*) ：地层界面标志着从强制海退至低位正常海退强制海退至低位正常海退期间的地层堆积方式的改变。 4.海退期海相剥蚀面：海退期间波浪冲蚀形成的水下侵蚀面，浪控低于临滨至陆架内部。 5.最大海退界面：标志着海岸

42、线轨迹从低位正常海退至海侵从低位正常海退至海侵变化的界面。 6.最大海泛面：标志海岸线轨迹从海侵至高位正常海退从海侵至高位正常海退的界面。 7.海侵冲刷面：海侵期间，海岸至上部临滨中浪蚀或潮蚀形成的剥蚀面。 基准面地质事件界面完整旋回强制海退开始海进结束海退结束强制海退开始强制海退结束升降据据关联的整合界面最大海泛面海进冲刷作用界面最大海退面关联的整合界面陆表下不整合或有海底侵蚀的海退面关联的整合界面图15 与基准面旋回的四种事件相关的七个层序界面的产生时间(据Catuneanu, 2006) 415.7 层次结构图26 层次结构 5 建议建议文献中的分层级别的应用（低vs高）不一致：某些是一

43、级旋回作为“高级”，是指其在层次结构金字塔的顶部；一些文献将一级旋回作为“低级”，是指旋回的编号（1比2低等）。由于这个原因，我们运用较清晰地术语“高等级高等级”vs“低等级低等级”。这些术语是指旋回在层次结构金字塔内的位旋回在层次结构金字塔内的位置置。426 讨论：层序地层学模式的可变性讨论：层序地层学模式的可变性6.1 陆相沉积环境在完全的陆相环境中，影响河流可容空间产生和破环的因素有：(1)盆地和物源区不同级别的构造运动盆地和物源区不同级别的构造运动，可能会改变沉积物供应的数量和地形的坡度;（2）气候的变化周期可能改变在河流卸气候的变化周期可能改变在河流卸载和沉积负荷之间的平衡。载和沉积

44、负荷之间的平衡。这些是上游控制的河流作用，它与海相基准面波动所代表的下游控制作用形成鲜明对比. 43图图27 横贯河流-入海口沉积体的地层倾向剖面（据Kerr 等, 1999，略有修改）6 讨论：层序地层学模式的可变性讨论：层序地层学模式的可变性6.1 陆相沉积环境低水位体系域（LST）是河道充填混合相的产物（低可容空间条件下），其位于持续侵蚀的陆相不整合面之上。海进体系域（TST）包括泛滥平原相（泛滥平原相内部孤立的带状体，是在高可容空间条件下沉积的）和与海岸线相关的河口湾相。最大海退面可追踪到最老的中心河口湾相的底部，以及内陆混合河道充填相和上覆泛滥平原相的接触点。在这个例子中，河流过程在

45、这个例子中，河流过程主要是主要是“下游下游”（海洋基准面）控制（海洋基准面）控制。远处的上游，最大海退面可能最终上超在地表的不整合面上。LSTTST44图28过补偿沉积前陆盆地的河流相剖面积（中新统，印度阿萨姆盆地；测井曲线承蒙印度石油与天然气公司允许） 6 讨论：层序地层学模式的可变性讨论：层序地层学模式的可变性6.1 陆相沉积环境河流相组成的沉积层序，由陆上不整合面限定。LAST-低可容空间体系域；HAST-高可容空间体系域。低可容空间体系域和高可容空间体系域的保存地层厚度依赖于：（1）具备形成这两个体系域条件后的时间跨度；（2）陆相不整合的剥蚀量。非传统的体系域，像“低可容空间”对“高可

46、容空间” ，用来进行区域对比是有帮助的。 456 讨论：层序地层学模式的可变性讨论：层序地层学模式的可变性图图29 Kakwa 段段 (Cardium 组组) 槽状槽状穿层砂岩体穿层砂岩体和其相邻的单元层序地层学解释，（和其相邻的单元层序地层学解释，（plint修正，修正，1988） 6.2 滨岸到浅海硅质碎屑岩沉积环境A.沉积相。受露头和岩心研究所限，在井(1), (2), (3) 和 (4)中河流相和下伏滨岸相的接触关系是不整合的，在井（5）中是整合的。B.层序地层学解释。相关整合很难从测井曲线上发现，包括向上变粗的浅海相海退序列。而在地震测线上相关整合很容易识别，在它上面像海退这样的叠置

47、样式可以被观察到（比如图7）。注意到强制海退时期强制海退时期陆上不整合的逐渐下降陆上不整合的逐渐下降;滨岸沉积向盆地边缘突变滨岸沉积向盆地边缘突变的变薄；和低位正常海退沉积所记录的加积。的变薄；和低位正常海退沉积所记录的加积。在这个例子当中，渐变的滨岸沉积指示了正在这个例子当中，渐变的滨岸沉积指示了正常的海退沉积（高水位期在左边，低水位期常的海退沉积（高水位期在左边，低水位期在右边），反之突变的滨岸沉积被认为是强在右边），反之突变的滨岸沉积被认为是强制海退沉积。制海退沉积。这个标准甚至可以允许在缺少地震资料的情况下对一般海退和强制海退加以区分。缩写：FR-强制海退；HNR-正常高水位；LNR-

48、正常低水位海退）。466.3 深水环境6 讨论：层序地层学模式的可变性讨论：层序地层学模式的可变性深水环境中层序的构建面临两个困难：（1）不会形成同海平面变化和海岸线迁移可会形成同海平面变化和海岸线迁移可直接对比的这三种界面，海进侵蚀面、海退剥蚀面及陆上不整合面直接对比的这三种界面，海进侵蚀面、海退剥蚀面及陆上不整合面。然而，仍然可以通过深海区域的四个事件界面成图来构建层序地层学格架（图17）。（2）层序的深深水沉积部分与河流到浅水的同期沉积体之间潜在的物理不连续水沉积部分与河流到浅水的同期沉积体之间潜在的物理不连续。这种不连续通常是陆架边缘到陆坡上部的无沉积作用或沉积间断及剥蚀作用的结果。

49、图17 层序界面与沉积背景密切相关 47 近期对形成于基准面旋回不同时期的重力流类型的认识，表明可预测的相带变化和沉积要素，可能伴随着相关整合和最大洪泛面的形成，而最大海退面可能是隐性的最大海退面可能是隐性的，包含在有天然堤和水道浊积岩的未分化序列中 (图30,31)。 图30和31说明，在基准面旋回的不同时期，一般的深水沉积样式是受基准面旋回期间陆棚可容空间和岸线位置变化控制的。这些变化控制着向深水环境的沉积物供应（数量和粒径）。6.3 深水环境6 讨论：层序地层学模式的可变性讨论：层序地层学模式的可变性48图 30 说明：深水环境下形成水下扇复合体重力流沉积的主要类型（modified f

50、rom Posamentier and Kolla, 2003; Catuneanu, 2006) 6.3 深水环境6 讨论：层序地层学模式的可变性讨论：层序地层学模式的可变性（1）由扇叶控制的泥流沉积；（2）高密度浊流，由决口扇前缘形成；（3）由有堤水道支配的低密度流。水下扇复合体的层序地层水下扇复合体的层序地层学解释是更加困难，因为它与海岸和浅水环学解释是更加困难，因为它与海岸和浅水环境的关系不能确定。境的关系不能确定。尽管如此，在基准面旋回的各个阶段，深水环境沉积物供应可预测的改变允许层序地层格架的构建。详情见正文。缩写说明：HNR-高水位正常海退沉积；FR-强制还退沉积；LNR-低位正

51、常海退沉积；T-加积沉积；CC*-相关的整一扇体Posamentier and Allen (1999);CC*-Hunt and Tucker (1992);MRS-最大海泛面；MFS-最大洪泛面。49图 31 未解释的和已解释的地震测线，显示了一个完整的盆底重力流沉积序列，对应于一个完整的基准面的旋回。（modified from Posamentier and Kolla, 2003) 6.3 深水环境6 讨论：层序地层学模式的可变性讨论：层序地层学模式的可变性A-泥流沉积（内部杂乱反射）：早期的强制海退体系域；B-浊流前缘决口扇（清晰的平行反射）：强制海退晚期阶段；C-水下河道和漫滩相

52、(与河道砂充填相关的强振幅反射和明显与细粒漫滩沉积相关的弱反射）：正常低位体系域和早期海侵体系域；D-泥流沉积（内部杂乱）：晚期海侵体系域。注意到盆地中从注意到盆地中从A到到C是逐渐进积的，从是逐渐进积的，从C到到D是退积的。是退积的。层序地层学界面：1-相关的整合界面 Posamentier and Allen (1999);2-相关的整合界面Hunt and Tucker (1992);3-最大海退面（隐伏在未分化的最大海退面（隐伏在未分化的河道低密度流浊序列）；河道低密度流浊序列）； 4-最大洪泛面50 一定程度上局部可容空间变化引起沉积相的变化，因为这个事实，解释深水沉积层序沉更为复杂

53、(Hiscott 等人,1997)。另外的控制因素，可能包括沉积物供应沉积物供应和分布模式的变化、扇体的自旋回扇体的自旋回、不可预测的能流变化能流变化如风暴引起的风暴流，还有由下伏盐岩、页岩或是形成局限次级盆地的基局限次级盆地的基底构造底构造所引起的局部的可容空间的改变(Underhill, 1991; Galloway, 2001b; Sinclair和Tomasso, 2002; Posamentier 和 Kolla, 2003; Galloway, 2004)。而自旋回和能量流的随机变化又增加了层序结构的复杂性，它们产生的沉积要素特征明显，可以在可预测的层序地层格架内合理解释。6.3

54、深水环境6 讨论：层序地层学模式的可变性讨论：层序地层学模式的可变性51 碳酸盐地层层序界面和被分割的沉积地层的物理特征区别是因为：（1）在碳酸盐沉积环境中的沉积物，其产量主要取决于生产碳酸的有机物，形成了“碳酸盐的制造工厂”;（2）大部分碳酸盐的产出是与光合作用和水深有关的，或是直接的（如自养生物，利用无机物合成生命物质），抑或是间接的（如异养生物，包括滤食动物，它们不需要光因此不受水深控制）；（3）碳酸盐岩产量还受海水的盐度、温度和营养物质的含量影响；（4）碳酸盐沉积物的分布受生物聚集、生物阻隔、生物结壳、格架建造等生物过程的影响；（5）碳酸盐岩易于发生准同生期胶结，从而起到固定海底和限制

55、沉积物移动的作用；（6）水下及地表条件下，碳酸盐都易于发生物理及化学蚀变。6.4 碳酸盐环境6 讨论：层序地层学模式的可变性讨论：层序地层学模式的可变性526.4 碳酸盐环境6 讨论：层序地层学模式的可变性讨论：层序地层学模式的可变性 碳酸盐的沉积空间可被分为“物理的”和“生态的”空间（Pomar和Kendall, 2007）。 为了与Jervey（1988）的原始定义保持一致， Swift和Thorne (1991)定义的物理可容空间是完全受局部水动力作用控制的，这种动力作用把海底和陆架均衡剖面联系起来。这个界面就是与形成陆架和陆坡沉积有关的沉积基准面。 生态可容空间是受某些生物体之间的附着

56、能力支配的，产生坚硬的生物礁骨架，因此通常在物理可容空间之上，或与碎屑物质有关的沉积物水动力界限之上。 536.4 碳酸盐环境6 讨论：层序地层学模式的可变性讨论：层序地层学模式的可变性 高位期发育于缓斜坡的生物礁系统则不以高的碳酸盐产率或是沉积物卸载为特征。基准面下降时期外斜坡最高碳酸盐产率可能被记录下来，导致体系域的几何形态类似于低位卸载过程形成的形态，这在硅质碎屑系统中是非常典型的(MacNeil 和 Jones, 2006; 图 32)。 基准面下降导致可容空间减少。在基准面上升时期位于产出碳酸盐位置的台地可能现在不再产出碳酸盐沉积物。取而代之的是，蒸发岩，喀斯特化和古土壤形成，它们越

57、过台地顶面与陆上不整合相接（图32）。图32 发育于宽缓陆缘斜坡晚泥盆世生物礁沉积体系中的，由相、成因单元（体系域）、层序地层界面构成的地层格架剖面（加拿大西部盆地Alexandra组，据MacNeil 和Jones修改，2006），纵向放大250倍。 547 结论结论u独立模式平台的方法包括：（1）当前所有方法所涉及到的基本概念；（2）以地层叠加样式为基础，不同沉积物成因类型的定义（即强制海退，低位和高位正常海退，以及海侵沉积）；（3）位于不同成因类型沉积物之间层序地层界面的定义；（4）对“独立模式”工作流程的定义（见图10）。 55u所有“常规”层序地层方法都是基于层序地层格架的成因及年代

58、，都是与海岸线的迁移存在内在的联系这一假设。当地当地层层序与海岸线之间缺乏成因联系层层序与海岸线之间缺乏成因联系，因此其内部结构不能用常规的体系域来描述。依据形成于上述沉积背景之中不同沉依据形成于上述沉积背景之中不同沉积要素之间的比率，此类层序可以进一步细分为非常规的不积要素之间的比率，此类层序可以进一步细分为非常规的不同体系域类型。同体系域类型。 7 结论结论56u如果同时涉及到非海相和海相两种沉积背景时，要求在海岸线如果同时涉及到非海相和海相两种沉积背景时，要求在海岸线附近，两部分的层序边界必须是等时的附近，两部分的层序边界必须是等时的。其中有两类层序必须遵守这一要求（1）沉积层序，以陆上不整合面以及与之可以对比的海相整合界面为界；（2）成因地层层序，以最大洪泛面以及与之可对比的陆相相关面为界。至于海侵-海退层序，低位顶积层的保存可能会阻断层序界面附近陆相与海相沉积之间的物理联系。这个陷阱在较大尺度（高级别）地层旋回中尤为明显（图7 和 19）。 7 结论结论图 757Thanks！58