周口店實習(層序地層學的基本原理與實踐—以太平山南坡實測剖面為例 )ppt課件

1、1層序地層學的基本原理與實踐層序地層學的基本原理與實踐以太平山南坡實測剖面為例以太平山南坡實測剖面為例肖軍肖軍；2提綱提綱 層序地層學的基本原理及其核心思想層序地層學的基本原理及其核心思想 巖石地層、生物地層和年代地層巖石地層、生物地層和年代地層 層序地層學的基本原理或核心思想層序地層學的基本原理或核心思想 層序地層學在太平山南坡的初步實踐層序地層學在太平山南坡的初步實踐3 地層學是研究地殼表層層狀巖石的形成順序及相互關系的的一門學科，其以地層結構特點、構造變動及所含化石等為依據(jù)，研究地層的層序關系、接觸關系和空間變化。 地層層序律（斯泰諾，丹麥，1669） 化石順序律（史密斯，英國，1799

2、） 瓦爾特相律（瓦爾特，德國，1893-1894） 地層研究，逐漸形成地層學的3個主要的、傳統(tǒng)的分支學科，即巖石地層學、生物地層學和年代地層學。20世紀50年代以后，地層學研究手段的發(fā)展和研究范圍的擴大，形成磁性地層學、地震地層學、事件地層學和層序地層學等新分支學科。451 1）由簡單到復雜、由低級到高級、從水生到陸生向前發(fā)展。2 2）生物演化發(fā)展具有階段性和不可逆性。在較早時代已滅絕的生物類型在以后的時期內不會在出現(xiàn)。67巖石地層學：巖石地層學：以地層的巖性特征進行地層的劃分，相關的巖石地層單位就是根據(jù)地層的巖石特征而建立的。一個巖石地層單位是由巖性、巖相或變質程度均一的一套巖石組成的三維地

3、層體，需要注意的是，需要注意的是，這種方法建立起來的地層單位不考慮巖層的地質時代，其中所包含的化石只被當作是巖石的組成部分。巖石地層單位：巖石地層單位：可分為群、組、段、層群、組、段、層四級（大小）。8巖石地層單位組的劃分巖石地層單位組的劃分馬家溝組馬家溝組亮甲山組亮甲山組冶里組冶里組黃院組黃院組張夏組張夏組徐莊組徐莊組饅毛組饅毛組府君山組府君山組楊家屯組楊家屯組山西組山西組太原組太原組本溪組本溪組景兒峪組景兒峪組龍山組龍山組下馬嶺組下馬嶺組鐵嶺組鐵嶺組洪山莊組洪山莊組霧迷山組霧迷山組官地雜巖官地雜巖前寒武紀前寒武紀早古生代早古生代晚古生代晚古生代 1. 1.有一定厚度；有一定厚度；2.2.有

4、一定區(qū)域分布；有一定區(qū)域分布；3.3.一個組內巖性總體比較一致；一個組內巖性總體比較一致；4.4.成因上有聯(lián)系的成因上有聯(lián)系的一套地層。一套地層。 組具有清晰、明確的上下界線，可以是不整合面或者是巖性突變的整合面。組具有清晰、明確的上下界線，可以是不整合面或者是巖性突變的整合面。9生物地層學：生物地層學：主要研究生物化石的時空分布、地層形成發(fā)育規(guī)律和確定地層相對時代的學科。根據(jù)生物的進化不可逆性和階段性，可進行地層對比，確定地層的相對時代。生物地層單位：生物地層單位：可分為組合帶、延限帶、頂峰帶、間隔帶和啞間隔帶等六種類型（非相互包容或從屬的關系 ）。10年代地層學：年代地層學：是在特定的地質

5、時間間隔內形成的巖石體。這種單位代表地史中一定時間范圍內形成的全部巖石，而且只代表這段時間內所形成的巖石。年代地層單位是按時間階段來劃分的，與地質年代嚴格對應，沒有固定的巖石和生物內容（從老到新把地層劃分為若干年代地層單位，以說明地質歷史的學科。它與地質年代學密切相關）。年代地層單位：年代地層單位：又稱時間地層單位。依據(jù)地質時代進行的劃分。年代地層單位的宇、界、系、統(tǒng)、階、時帶分別與地質年代單位宙、代、紀、世、期、時相對應。111213半地塹盆地地層格架模式圖半地塹盆地地層格架模式圖（據(jù)李思田，（據(jù)李思田，19881988）生物地層或年代地層單元巖石地層單元1415沉積盆地沉積盆地能源資源能源

6、資源分析思路方法分析思路方法16提綱提綱 層序地層學的基本原理及其核心思想層序地層學的基本原理及其核心思想 巖石地層、生物地層和年代地層巖石地層、生物地層和年代地層 層序地層學的基本原理或核心思想層序地層學的基本原理或核心思想 層序地層學在太平山南坡的初步實踐層序地層學在太平山南坡的初步實踐17層序地層學（Sequence Stratigraphy） Vail等人（1988）提出了層序地層學概念，這一概念表述為：層序地層學是研究一套由不整合面及其相應的整合面為邊界的、具有成因聯(lián)系的年代地層格架內巖層間相互關系的一門學科。主要是根據(jù)露頭、巖心、地震、測井、古生物等地質與地球物理資料，結合有關沉積

7、環(huán)境和巖相古地理解釋，對地層層序格架進行地質綜合解釋。其研究目的是重塑一個旋回式的、成因上有聯(lián)系的年代地層格架及在這一地層格架中沉積體系和沉積礦產的時空分布規(guī)律。18基本原理或核心思想基本原理或核心思想 等時層序地層格架的建立 格架內沉積體系的恢復關鍵性物理界面的識別 層序地層學突出地層序列中的各種關鍵性物理界面，特別是古間斷面的研究，它可有層序地層學突出地層序列中的各種關鍵性物理界面，特別是古間斷面的研究，它可有效地建立沉積盆地的等時地層格架，在等時的層序格架中進行沉積體系域的分析和預測。效地建立沉積盆地的等時地層格架，在等時的層序格架中進行沉積體系域的分析和預測。這一技術方法已經有效地應用

8、于預測不同類型的儲集砂體，并對沉積盆地充填分析的預測這一技術方法已經有效地應用于預測不同類型的儲集砂體，并對沉積盆地充填分析的預測產生了深刻的影響。產生了深刻的影響。 基本概念基本概念層序（層序（sequencesequence）：）： 是一套相對整一的、成因上有聯(lián)系的地層，其頂和底以不整合和可以與之對比的整合是一套相對整一的、成因上有聯(lián)系的地層，其頂和底以不整合和可以與之對比的整合為界（為界（MitchumMitchum，19771977）。層序是層序地層分析中的基本單位，它是由一套體系域組成。）。層序是層序地層分析中的基本單位，它是由一套體系域組成。1920瓊東南盆地發(fā)育的瓊東南盆地發(fā)育的

9、3 3期斷裂示意圖期斷裂示意圖（“下斷上坳下斷上坳”雙層結構，據(jù)朱光輝等，雙層結構，據(jù)朱光輝等，20002000）21E536-85側線剖面沉積體系域（沉積體系域（depositional systems tractsdepositional systems tracts）：）： 是同一時期內具成因聯(lián)系的沉積體系組合（是同一時期內具成因聯(lián)系的沉積體系組合（BrownBrown和和FisherFisher，19771977）。在層序地層學中，）。在層序地層學中，體系域作為層序構成單元，每個體系域都解釋為與全球海水面變化曲線的某一特定間段?？煞煮w系域作為層序構成單元，每個體系域都解釋為與全球海水面

10、變化曲線的某一特定間段。可分為低位或陸架邊緣（為低位或陸架邊緣（LSTLST或或SMSTSMST）、海侵或湖擴（）、海侵或湖擴（TSTTST或或ESTEST）和高位（）和高位（HSTHST）體系域。）體系域。22東營凹陷體系域特征2324沉積體系（沉積體系（Depositional SystemDepositional System）：）： 是指在沉積環(huán)境和沉積作用過程方面具有成因聯(lián)系的一系列三維成因相的是指在沉積環(huán)境和沉積作用過程方面具有成因聯(lián)系的一系列三維成因相的集合體。集合體。成因相成因相(Genetic Facies)(Genetic Facies)： 是沉積體系內部構成的基本單位。同

11、一種成因相是在相同的環(huán)境、條件和是沉積體系內部構成的基本單位。同一種成因相是在相同的環(huán)境、條件和作用控制下形成的。作用控制下形成的。25 河流是流水由陸地流向湖泊和海洋的通道，也是把沉積物由陸地搬運到海洋和湖泊中去的河流是流水由陸地流向湖泊和海洋的通道，也是把沉積物由陸地搬運到海洋和湖泊中去的主要營力。主要營力。26準層序或小層序（準層序或小層序（parasequenceparasequence）：）： 是由相對整合、成因上相關的層或層組所組成的序列，它們以海是由相對整合、成因上相關的層或層組所組成的序列，它們以海( (湖湖) )泛面和與之可泛面和與之可以對比的面為界。相當于四級或五級沉積旋回

12、。以對比的面為界。相當于四級或五級沉積旋回。準層序組或小層序組（準層序組或小層序組（parasequence setparasequence set）：）： 是由成因上相關的若干小層序所組成的序列，其垂向上構成一個特征的疊加型式。是由成因上相關的若干小層序所組成的序列，其垂向上構成一個特征的疊加型式。2728( (據(jù)據(jù)Van WagonerVan Wagoner等等，1988)1988) 巖層厚度向上增加； 生物擾動向上減少； 相帶表明向上變淺； 在三維空間上趨向變凈和變粗； 1-50m厚； 持續(xù)時間104-105年29( (據(jù)據(jù)Van WagonerVan Wagoner等等，1988)19

13、88) 巖層厚度向上減小； 生物擾動向上增多； 相帶表明向上變淺； 在三維空間上趨向變細； 1-50m厚； 持續(xù)時間104-105年30不同類型小層序組內部地層疊覆方式及其測井響應特征不同類型小層序組內部地層疊覆方式及其測井響應特征(據(jù)Van Wagoner等，1988)31海泛面（海泛面（Flooding surfaceFlooding surface）：）： 穿過這個面水深有明顯向上變深的證據(jù)，水體變深通常伴隨著輕微的水下侵蝕或無穿過這個面水深有明顯向上變深的證據(jù)，水體變深通常伴隨著輕微的水下侵蝕或無沉積作用（但沒有由于河流復活或相帶向盆地方向遷移而造成的陸上侵蝕），并有短暫沉積作用（但沒

14、有由于河流復活或相帶向盆地方向遷移而造成的陸上侵蝕），并有短暫沉積間斷。主要可分為初始海（湖）泛面（沉積間斷。主要可分為初始海（湖）泛面（TSTS）和最大海（湖）泛面（）和最大海（湖）泛面（MFSMFS）。）。密集段（密集段（Condensed SectionCondensed Section ）：）： 是指在極緩慢速度下沉積的地層段。是指在極緩慢速度下沉積的地層段。 密集段可能以豐富的、多種多樣的浮游和底棲密集段可能以豐富的、多種多樣的浮游和底棲微生物組合、自生礦物微生物組合、自生礦物( (如海綠石，磷灰石和菱鐵礦如海綠石，磷灰石和菱鐵礦) )、有機物質為特征。、有機物質為特征。32 ( (

15、據(jù)據(jù)Van WagonerVan Wagoner等等，1988)1988)3334高水位高水位海平面下降，侵蝕海平面下降，侵蝕低水位低水位海海 侵侵高水位高水位全球海平面全球海平面變化變化構造沉降構造沉降相對海平面相對海平面變化變化時時間間高高 程程全球海平面全球海平面變化變化構造沉降構造沉降坡折坡折帶帶100FTSPRES小層序小層序I I 型層序界面型層序界面下切河谷充下切河谷充填填海海( (湖湖) )岸平原砂巖和岸平原砂巖和泥巖泥巖淺海淺海( (湖湖) )砂巖砂巖陸架和陸坡泥巖及薄砂陸架和陸坡泥巖及薄砂巖巖盆底扇和有堤河道盆底扇和有堤河道砂巖砂巖密集段沉積密集段沉積高水位體系域高水位體系

16、域加積、前積加積、前積低水位體系域低水位體系域盆底扇、斜坡扇盆底扇、斜坡扇海侵體系域海侵體系域退積退積低水位體系域低水位體系域低水位楔，前積低水位楔，前積SPRES100FTI I 型層序結構及形成過程型層序結構及形成過程35 層序級別與持續(xù)時間層序級別與持續(xù)時間 （據(jù)（據(jù)Vail et al., 1991Vail et al., 1991） 級別級別 持續(xù)時間（持續(xù)時間（MaMa） 1 1 50+ 50+ 2 2 3-50 3-50 3 3 0.5-3 0.5-3 4 4 0.08-0.5 0.08-0.5 5 5 0.03-0.08 0.03-0.08 6 6 0.01-0.03 0.01

17、-0.0336層序級別和術語體系層序級別和術語體系（VailVail，Wagoner et alWagoner et al，19901990） 一級一級（超層序或構造層序）：（超層序或構造層序）：50Ma50Ma 二級二級（層序組）：（層序組）：3-50Ma3-50Ma 三級三級（層序）：（層序）： 0.5-3Ma0.5-3Ma。 體系域（體系域（HSTHST、TSTTST、LSTLST） 四級四級( (準層序組或小層序組準層序組或小層序組) :0.5-0.1Ma) :0.5-0.1Ma 五級五級( (準層序或小層序準層序或小層序): 0.1Ma): 0.1Ma 注：五級或五級以下為高頻單元（

18、層組、層或短旋回、中旋回）注：五級或五級以下為高頻單元（層組、層或短旋回、中旋回）37關鍵界面的識別標志（層序界面）關鍵界面的識別標志（層序界面）1.1.不整合面：新老地層分隔面或時間間斷面不整合面：新老地層分隔面或時間間斷面 （1 1）有（或沒有）地層缺失、生物缺帶（或時間間斷）；）有（或沒有）地層缺失、生物缺帶（或時間間斷）； （2 2）具有暴露標志或有水上、水下侵蝕削截現(xiàn)象；）具有暴露標志或有水上、水下侵蝕削截現(xiàn)象； （3 3）界面上下地層構造、沉積和成巖等特征不同；）界面上下地層構造、沉積和成巖等特征不同； （4 4）以區(qū)域頂削、上超和下超（地震剖面上可識別出）以區(qū)域頂削、上超和下超（

19、地震剖面上可識別出1010種不整合）。種不整合）。2.2.整合面：也是新老地層分隔面整合面：也是新老地層分隔面 （1 1）連續(xù)沉積（硬底），也可不連續(xù)沉積（假整合）連續(xù)沉積（硬底），也可不連續(xù)沉積（假整合） （2 2）無水上侵蝕削截現(xiàn)象）無水上侵蝕削截現(xiàn)象 （3 3）上下地層特征連續(xù)一致，但沉積和成巖特征有明顯差異；）上下地層特征連續(xù)一致，但沉積和成巖特征有明顯差異； （4 4）整合面主要在盆地內部，向邊緣可追索出區(qū)域不整合。）整合面主要在盆地內部，向邊緣可追索出區(qū)域不整合。381.1.古構造運動面（由構造運動事件造成的不整合面）古構造運動面（由構造運動事件造成的不整合面） （1 1）識別標志

20、：地層缺失、生物缺帶（或時間間斷）；界面上下地層構造一致或有明顯）識別標志：地層缺失、生物缺帶（或時間間斷）；界面上下地層構造一致或有明顯的角度不整合；可見底礫巖和古分化殼。的角度不整合；可見底礫巖和古分化殼。 （2 2）類型：破裂不整合面；熱上升不整合面；底部前緣不整合面；內部前緣不整合面；）類型：破裂不整合面；熱上升不整合面；底部前緣不整合面；內部前緣不整合面；底辟上升不整合面；犁型斷層不整合面。底辟上升不整合面；犁型斷層不整合面。2.2.相轉換面相轉換面 （1 1）相不連續(xù)（或）相不連續(xù)（或“跳相跳相”） （2 2）“硬底硬底” （3 3）水上暴露（如雨痕、泥裂、植根和分化土）和水下侵蝕

21、（下切谷）水上暴露（如雨痕、泥裂、植根和分化土）和水下侵蝕（下切谷）3.3.火山活動面：火山層或火山灰層火山活動面：火山層或火山灰層4.4.災變事件界面：稀有元素密集層等災變事件界面：稀有元素密集層等* * * *界面的地質事件界面的地質事件* * * *39研究意義（一）：模式的預測功能研究意義（一）：模式的預測功能（石油、天然氣等能源勘探需求）（石油、天然氣等能源勘探需求）4041高級別界面可能有更優(yōu)質儲層42研究意義（二）：具很好的地層劃分和對比功能研究意義（二）：具很好的地層劃分和對比功能（地層勘探的等時性）“彈簧段”（ES3標志層）前積反射軸投影線等時面43鶯歌海盆地913393測線

22、層序解釋剖面a)實際剖面海島南913393N鶯歌海盆地LG20-1-110kmS70S62S29S28S30S41S50S61S27S100S100S4wS604445 在世界范圍十余年來層序地層學在海相深水及淺水領域均取得了重大的效益，其中特在世界范圍十余年來層序地層學在海相深水及淺水領域均取得了重大的效益，其中特別是大西洋兩側大陸邊緣深水領域的系列發(fā)現(xiàn)開辟了找尋油氣的廣闊的新領域別是大西洋兩側大陸邊緣深水領域的系列發(fā)現(xiàn)開辟了找尋油氣的廣闊的新領域46 層序地層學（層序地層學（Sequence StratigraphySequence Stratigraphy）是近二十年由于地層學、沉積學、

23、大地構造學）是近二十年由于地層學、沉積學、大地構造學和地球物理學的相互滲透而迅速發(fā)展起來的一門新的地學分支系統(tǒng)。由于其思路的先進性和和地球物理學的相互滲透而迅速發(fā)展起來的一門新的地學分支系統(tǒng)。由于其思路的先進性和資源預測的有效性，因而具有很強的生命力，并引起地質學不同領域的許多學者的廣泛重視。資源預測的有效性，因而具有很強的生命力，并引起地質學不同領域的許多學者的廣泛重視。 研究內容主要包括： （01）盆地的等時地層格架 （02）層序構成樣式； （03）層序形成的控制因素； （04）在油氣勘探與開發(fā)中的應用； （05）與相關學科的關系.層序地層學是一門綜合性學科；層序地層學是一門綜合性學科；層

24、序地層學因其強大的解釋地質問題的能力和預測能層序地層學因其強大的解釋地質問題的能力和預測能源資源分布規(guī)律的能力而具有很強的實用性和實踐性。源資源分布規(guī)律的能力而具有很強的實用性和實踐性。47層序地層學研究實例（綜合）“點、線、面、體、時”的具體操作方法48A.點：綜合利用取心井巖芯觀察、巖相、室內實驗分析、粒度、巖礦、古生物、測井和錄井等資料，進行重點井重要層段的單井沉積相、亞相、微相，高頻層序地層研究，并進行取芯井段的測井相和地震相標定，為測井相、地震相向沉積相的轉化奠定基礎。B.線：利用區(qū)內已有的鉆井，對主要目的層段進行鉆孔連井地震剖面解釋和沉積斷面圖編制。通過鉆井分析結果與在地震剖面上地

25、層（層序）劃分的結果進行互相校正，盡量使用連井剖面進行關鍵性界面的識別，追索和對比，確定地層（層序）界面，劃分不同級次的沉積層序或小層，在地層對比、閉合的基礎上建立盆地的地層格架樣式。通過沉積學標志分析（成因鑒別標志），識別重點層段的沉積體系、沉積相（含微相、亞相）類型。49C.面：針對研究區(qū)業(yè)已劃分出的不同層段，開展平面上的分析工作。針對重要目的層位進行細致的劃分與對比，以三級層序或體系域為成圖單元，勾繪古沉積體系、沉積相平面圖、潛在的儲層砂體展布圖。D.體：總結重要的沉積體系類型，空間分布特征及其在時空上的疊置關系。重點解剖目標層位各個沉積實體在三維空間上的展布關系，建立沉積相模式。E.時

26、：體現(xiàn)在盆地沉積充填過程分析和構造作用的演化分析等。50提綱提綱 層序地層學的基本原理及其核心思想層序地層學的基本原理及其核心思想 巖石地層、生物地層和年代地層巖石地層、生物地層和年代地層 層序地層學的基本原理或核心思想層序地層學的基本原理或核心思想 層序地層學在太平山南坡的初步實踐層序地層學在太平山南坡的初步實踐51中中國國東東部部晚晚泥泥盆盆世世古古地地理理圖圖52中中國國東東部部晚晚石石炭炭世世古古地地理理圖圖53C2tC2bP1sP1sP2y5455馬家溝組灰?guī)r馬家溝組灰?guī)r風化殼風化殼硬綠泥石角巖硬綠泥石角巖紅柱石角巖紅柱石角巖56據(jù)王永標（2007）57太原組1砂本溪組58煤炭溝中太

27、原組和本溪組接觸關系煤炭溝中太原組和本溪組接觸關系 太原組太原組本溪組本溪組59華北地區(qū)晚二疊世古地理圖華北地區(qū)晚二疊世古地理圖60太原組太原組山西組山西組61礫巖礫巖楊家屯組楊家屯組山西組山西組6263等紋貝等紋貝蜓、珊瑚、腕蜓、珊瑚、腕足足據(jù)王永標（2007）64北坡北坡南坡南坡等紋貝等紋貝蜓、珊瑚、蜓、珊瑚、腕足腕足據(jù)王永標（2007）65謝謝！66中中國國東東部部晚晚石石炭炭世世古古地地理理圖圖67馬家溝組頂部至楊家屯組沉積相序圖組巖相柱環(huán)境指示特征 沉積環(huán)境相對海平面變化 上升楊家屯組山西組太原組本溪組馬家溝組礫屑灰?guī)r原巖為泥巖含海百合和蜓等原巖為石英雜砂巖和砂質泥巖水平層理發(fā)育，富碳質產脈羊齒石英雜砂巖，含黃鐵礦石英雜砂巖，含黃鐵礦水平層理發(fā)育，富碳質產植物化石礫石成熟度，磨圓度和分選均差河流沉積平原沼澤河道沉積單向交錯層理氣候潮濕的陸相沉積平原沼澤氣候潮濕的濱淺海沉積濱海沉積68 當代層序地層學的理論和方法體系凝聚了半個世紀的研究成果： 1950S 相模式階段 1960S 沉積體系階段 1970S 地震層序地層學階段 1980S 層序地層學的形成階段 1990S 層序地層學的深化、廣泛應用及“高精度儲層層序地層學階段” “萊依爾以來在地層、沉積領域的最大貢獻”（Br