陸相層序地層理論

1、第四章第四章 陸相層序地陸相層序地層學(xué)基礎(chǔ)理論層學(xué)基礎(chǔ)理論許淑梅許淑梅 2006-03-03陸相湖盆地質(zhì)特征陸相湖盆地質(zhì)特征陸相層序地層主控因素陸相層序地層主控因素三、陸相層序級別的劃分三、陸相層序級別的劃分四、陸相層序體系域劃分四、陸相層序體系域劃分五、陸相層序地層模式五、陸相層序地層模式六、陸相層序地層與油氣勘探六、陸相層序地層與油氣勘探n東部陸相斷陷盆地在陸殼上形成，分布在西太平洋島弧后面，與西太平洋俯沖帶有一定的聯(lián)系；大型斷陷盆地(如渤海灣盆地)與莫霍面呈倒影聯(lián)系，大多數(shù)斷陷盆地均有基性火山巖活動，熱流值和地溫梯度較高n關(guān)于中國東部中新生代陸相盆地的成因機(jī)制，比較一致的看法就熱沉降作用

2、，即由于太平洋板塊向歐亞板塊俯沖和印度板塊向北擠壓，造成東部地殼向東蠕散、拉張減薄，拉張作用造成軟流圈上拱，盆地以早期裂陷為特征，晚期因熱流擴(kuò)散巖石圈冷卻收縮，盆地下沉，以拗陷為特征。n陸相斷陷盆地的拉張裂陷作用具有階段性、旋回性特點(diǎn)，是一個不連續(xù)的幕式沉降過程，這個階段沉降作用決定了盆地充填物的旋回性。 根據(jù)盆地構(gòu)造成因，可將沉積盆地劃分成三種類型:1)擠壓性沉積盆地?cái)D壓性沉積盆地: 位于賀蘭山、六盤山以西的盆地，如塔里木、準(zhǔn)噶爾、柴達(dá)木盆地.2)拉張型沉積盆地拉張型沉積盆地:位于賀蘭山和六盤山以東的，如松遼、渤海灣和珠江口盆地.3)過渡型盆地過渡型盆地:介于上述兩類盆地之間的盆地，如四川和

3、鄂爾多斯盆地。 n中國中新生代陸相盆地受基底性質(zhì)、斷裂構(gòu)造運(yùn)動的影響，盆地結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜多樣。根據(jù)盆地基底差異沉降特點(diǎn)，將中國中新生代陸相盆地結(jié)構(gòu)劃分成三種類型，即和斷層活動很弱的。n不同結(jié)構(gòu)類型陸相盆地由于盆地基底差異沉降作用，形成了具有不同堆砌樣式的盆地充填序列。不同結(jié)構(gòu)類型的陸相盆地層序形成的主控因素影響程度也存在差異，因此，了解盆地結(jié)構(gòu)是進(jìn)行陸相層序地層研究的基礎(chǔ)。 n中國中新生代陸相盆地構(gòu)造沉降演化歷史表現(xiàn)出明顯的階段性: 盆地演化基底沉降明顯、沉降幅度大； 盆地演化基底沉降速率明顯降低，沉降幅度變??； 盆地演化基底沉降趨于停止，盆地萎縮-消亡。n盆地基底沉降差異影響盆地演化歷史。與盆

4、地基底沉降歷史相對應(yīng)，中國中新生代陸相盆地的構(gòu)造演化歷史均可被劃分成三個演化階段，即 .盆地演化實(shí)例 松遼盆地構(gòu)造演化可分成地殼熱隆張烈階段、登婁庫期盆地裂陷階段、陸內(nèi)拗陷全盛發(fā)育階段和盆地萎縮階段一、陸相湖盆構(gòu)造特征一、陸相湖盆構(gòu)造特征三、陸相湖盆沉積旋回特征三、陸相湖盆沉積旋回特征 二、氣候?qū)有虻目刂贫?、氣候?qū)有虻目刂迫?、物源供給對層序的控制三、物源供給對層序的控制四、古地形對層序的控制四、古地形對層序的控制 斷層的斷裂方式示意圖斷層的斷裂方式示意圖陸相斷陷湖盆層序地層模式陸相斷陷湖盆層序地層模式(1)(1)同生斷坳層序同生斷坳層序 受同生斷裂活動控制的盆地活動幕中，湖盆的沉積速受同生

5、斷裂活動控制的盆地活動幕中，湖盆的沉積速率近似常數(shù)，而沉降速率變化較規(guī)則。率近似常數(shù)，而沉降速率變化較規(guī)則。斷裂最初活動強(qiáng)烈，沉降速率大，但控制面積小，盆地形斷裂最初活動強(qiáng)烈，沉降速率大，但控制面積小，盆地形成初期尤其如此，可容空間增加速率與沉積速率相等，水成初期尤其如此，可容空間增加速率與沉積速率相等，水體淺（或僅存沖積沉積），發(fā)育體淺（或僅存沖積沉積），發(fā)育低水位體系域沉積；低水位體系域沉積；層序發(fā)育中期，斷裂活動有所減弱，但控制面積較大，可層序發(fā)育中期，斷裂活動有所減弱，但控制面積較大，可容空間增加速率較大，超過了沉積速率，沉積物補(bǔ)償不足，容空間增加速率較大，超過了沉積速率，沉積物補(bǔ)償不

6、足，水體逐漸加深，形成水體逐漸加深，形成湖泊擴(kuò)張?bào)w系域；湖泊擴(kuò)張?bào)w系域；晚期，斷裂活動趨于平緩，沉降速率遠(yuǎn)小于沉積速率，可晚期，斷裂活動趨于平緩，沉降速率遠(yuǎn)小于沉積速率，可容空間逐漸減少，形成容空間逐漸減少，形成湖泊收縮體系域。湖泊收縮體系域。最后，盆地邊界斷裂停止活動或基底抬升，形成沉積間斷最后，盆地邊界斷裂停止活動或基底抬升，形成沉積間斷面，即面，即層序頂界。層序頂界。(2)(2)簡單斷坳層序簡單斷坳層序 (3)(3)多期斷坳層序多期斷坳層序 (4)(4)氣候?qū)有驓夂驅(qū)有蛞?、?gòu)造作用對層序的控制一、構(gòu)造作用對層序的控制三、物源供給對層序的控制三、物源供給對層序的控制四、古地形對層序的控制四

7、、古地形對層序的控制 氣候?qū)有虬l(fā)育的控制氣候?qū)有虬l(fā)育的控制 1）低水位體系域）低水位體系域 2）湖泊擴(kuò)張?bào)w系域）湖泊擴(kuò)張?bào)w系域 3）高水位體系域）高水位體系域(湖泊收縮體系域湖泊收縮體系域) 古氣候變化對層序發(fā)育的控制古氣候變化對層序發(fā)育的控制東東營營凹凹陷陷下下第第三三系系古古氣氣候候特特征征古氣候變化規(guī)律古氣候變化規(guī)律二、氣候?qū)有虻目刂贫?、氣候?qū)有虻目刂苙曾有一些學(xué)者認(rèn)為，氣候是確定陸相層序地層的關(guān)鍵因素，例如可用米蘭科維奇旋回來預(yù)測各種氣候帶的沉積相類型和沉積速率的瞬時變化情況，進(jìn)而，在了解有關(guān)古緯度和盆地類型之后，就可以利用與氣候控制作用相關(guān)的旋回地層模式預(yù)測陸相地層的主要沉積

8、相的空間分布。三、物源供給對層序的控制三、物源供給對層序的控制n構(gòu)造沉降條件相同的情況下，物源充足與否對沉積充填樣式有很大的影響。四、古地形對層序的控制四、古地形對層序的控制n 盆地邊緣地形坡度對沉積樣式、體系域類型及特征有很大的影響。1 構(gòu)造作用是主動力，是形成沉積區(qū)的主構(gòu)造作用是主動力，是形成沉積區(qū)的主因因;3 物源供給是保證，提供沉積物的種類和物源供給是保證，提供沉積物的種類和多少多少;4 古地形是前提，提供沉積場所、決定物古地形是前提，提供沉積場所、決定物源粗細(xì)。源粗細(xì)。陸相層序地層主控因素之關(guān)系陸相層序地層主控因素之關(guān)系湖泊氣候?qū)有蚺c海相層序比較湖泊氣候?qū)有蚺c海相層序比較 (2)(2

9、)層序中包含的體系域類型層序中包含的體系域類型海相層序與湖泊氣候?qū)有虻捏w系域類型對比海相層序與湖泊氣候?qū)有虻捏w系域類型對比 從表中可以看出，湖泊氣候?qū)有蚺c海相層序的體系域從表中可以看出，湖泊氣候?qū)有蚺c海相層序的體系域類型基本一致，湖泊擴(kuò)張?bào)w系域相當(dāng)于海相中的海侵體系類型基本一致，湖泊擴(kuò)張?bào)w系域相當(dāng)于海相中的海侵體系域，高水位體系域與湖泊收縮體系域兩者相當(dāng)于海相中的域，高水位體系域與湖泊收縮體系域兩者相當(dāng)于海相中的高水位體系域。高水位體系域。 陸相地層層序邊界識別陸相地層層序邊界識別1）不同級別層序的厚度范圍、橫向分布范圍及形成的時間范圍各不相同。而在技術(shù)精度上，巖心和露頭可識別層序到紋層之間所

10、有級別的層序，測井識別的精度只能達(dá)到“層”級，而地震勘探最多只能識別準(zhǔn)層序組級別的層序。在進(jìn)行層序地層學(xué)研究中，需將井剖面上的精細(xì)層序地層學(xué)研究與地震剖面上的宏觀地震層序地層學(xué)研究相結(jié)合，相互補(bǔ)充并對比驗(yàn)證。2）陸相地層中層序發(fā)育控制和影響因素較多，發(fā)育時間短、厚度薄，地震剖面上除大級別的層序邊界(二級層序邊界和部分三級層序邊界)外，氣候?qū)有蚝陀行┤墭?gòu)造層序只能通過錄井資 料來識別 。3）高頻層序即準(zhǔn)層序是層序地層分析中最基本的沉積單元，大致相當(dāng)于砂層組，在地震剖面上大致相當(dāng)于一個同相軸，其對比在勘探中有很重要 的作用。4）過去進(jìn)行砂層組對比時，主要依據(jù)砂層組的相似性并參考巖性韻律，結(jié)果很容

11、易造成對比的穿時。在引入準(zhǔn)層序及湖泛面概念后，更加強(qiáng)了砂層組內(nèi)部韻律相似性在對比中的作用。n陸相層序地層最重要的影響因素是湖平面及沉積基陸相層序地層最重要的影響因素是湖平面及沉積基準(zhǔn)面，而沉積基準(zhǔn)面既受構(gòu)造控制又受湖平面變化準(zhǔn)面，而沉積基準(zhǔn)面既受構(gòu)造控制又受湖平面變化控制。在陸相沉積中除構(gòu)造最大活動期外，絕大部控制。在陸相沉積中除構(gòu)造最大活動期外，絕大部分時間受控于湖平面的影響，因此在湖泊中能用湖分時間受控于湖平面的影響，因此在湖泊中能用湖平面變化形成沉積體系在垂向、橫向上的變化來命平面變化形成沉積體系在垂向、橫向上的變化來命名體系域。名體系域。n而在沖積扇、河流和濁積巖中用基準(zhǔn)面的變化來命而

12、在沖積扇、河流和濁積巖中用基準(zhǔn)面的變化來命名，把湖泊體系域劃分為兩個體系域，即湖侵體系名，把湖泊體系域劃分為兩個體系域，即湖侵體系域和湖退體系域。域和湖退體系域。n在特殊情況下，當(dāng)湖泊的斜坡具備坡折時，湖退體在特殊情況下，當(dāng)湖泊的斜坡具備坡折時，湖退體系域分為高位體系域和低位體系域系域分為高位體系域和低位體系域( (坡折以下可以稱坡折以下可以稱為低位體系域?yàn)榈臀惑w系域) )。由此陸相層序體系中關(guān)于體系域可。由此陸相層序體系中關(guān)于體系域可分為以下三種類型。分為以下三種類型。 n 陸相坳陷盆地：湖侵體系域n 湖退體系域n陸相 無坡折帶分湖侵體系n 陸相斷陷湖盆：和湖退體系域n 有坡折帶分低位體系、

13、n 湖侵體系域和高位體n 系域。 湖平面變化曲線與海平面變化曲線相似，湖平面快速從A點(diǎn)上升到B點(diǎn)時為湖侵體系域沉積階段。湖平面從B點(diǎn)到G(A)點(diǎn)的沉積體系為湖退體系域沉積階段。這樣比較容易確定A，B，D，G這四個點(diǎn)，相應(yīng)的一些界面也就比較容易確定。與湖泊相對應(yīng)的體系域在河流和沖積扇中命名為基準(zhǔn)面上升體系域、基準(zhǔn)面下降體系域(包括基準(zhǔn)面波動體系域)。當(dāng)湖泊的斜坡具備坡折時，則可以分為三個體系域，即AD點(diǎn)為低位體系域、DE點(diǎn)為湖侵體系域，而EG(A)點(diǎn)為高位體系域。在此情況下，廣義的湖退體系域包括了高位體系域和低位體系域。 低位體系域是在湖平面下降速率大于盆地構(gòu)造沉降速率時，湖平面下降到較低部位，

14、以至于連成一片的水體出現(xiàn)分隔狀態(tài)時形成的體系域。在低位湖平面一側(cè)，出露地表的盆地緩坡發(fā)育沖積扇、河流沉積，可形成深切谷；在低位湖岸線附近可出現(xiàn)小規(guī)模的三角洲或扇三角洲沉積；而在低位湖盆水體中，可發(fā)育由洪水作用形成的洪水型濁積扇或由三角洲前緣滑塌形成的濁積扇，進(jìn)而構(gòu)成了類似于具陸棚坡折海相盆地低位體系域的盆地扇、斜坡扇、低位楔狀體及陸上暴露不整合界面。 湖侵體系域是在氣候溫暖潮濕、洪水頻繁湖侵體系域是在氣候溫暖潮濕、洪水頻繁發(fā)生、湖平面升降速率大于沉積物供給速發(fā)生、湖平面升降速率大于沉積物供給速率或由于盆地基底快速沉降、可容空間不率或由于盆地基底快速沉降、可容空間不斷增大的情況下形成的。湖侵體系

15、域可形斷增大的情況下形成的。湖侵體系域可形成于兩種沉積背景：一是湖平面緩慢上升，成于兩種沉積背景：一是湖平面緩慢上升，可容空間增加的速度略大于沉積物供給的可容空間增加的速度略大于沉積物供給的速度，此時發(fā)育濱淺湖灘壩沉積體系和水速度，此時發(fā)育濱淺湖灘壩沉積體系和水進(jìn)型三角洲沉積體系：二是湖平面快速上進(jìn)型三角洲沉積體系：二是湖平面快速上升，可容空間增加的速度明顯大于沉積物升，可容空間增加的速度明顯大于沉積物供給速度，盆地處于缺氧饑餓狀態(tài)，此時，供給速度，盆地處于缺氧饑餓狀態(tài)，此時，可發(fā)育洪水型濁積扇、廣泛分布的較深水可發(fā)育洪水型濁積扇、廣泛分布的較深水暗色泥巖以及可能的湖侵期碳酸鹽巖暗色泥巖以及可

16、能的湖侵期碳酸鹽巖( (生物生物碎屑灰?guī)r碎屑灰?guī)r). ).n盆地陡坡區(qū)由于受斷層活動和物源供給多少的影響很明顯，所以該地區(qū)層序地層堆砌樣式主要受控于斷層活動和物源供給的多少，湖平面絕對升降變化的影響屬于從屬地位。n由于在各個層序形成時，斷層活動、物源供給和古水深的變化，每個層序的體系域及沉積相構(gòu)成有所不同。盆地演化早期，斷裂活動強(qiáng)烈，層序發(fā)育近岸水下扇沉積，規(guī)模大；盆地演化中期，斷裂活動趨于平穩(wěn)，近岸水下扇繼續(xù)發(fā)育，但規(guī)模減??；盆地演化晚期，斷裂活動逐漸停止，由濱淺湖沉積、辮狀河三角洲沉積組成。 n深洼區(qū)是指位于盆地中央的、缺少斷裂活動的、基底整體下沉作用比較明顯的、地形較平坦的地區(qū)。一般情況

17、下該區(qū)也是盆地的沉積中心地帶和湖盆水體相對較深的地區(qū)，以較深水的暗色泥巖沉積為特征，這些暗色泥巖分布廣，易于區(qū)域?qū)Ρ?。n盆地深洼區(qū)常遠(yuǎn)離沉積物源區(qū)，地層的堆砌樣式主要受湖平面升降變化的控制。隨著湖平面的升降變化就形成了具有不同堆砌樣式的準(zhǔn)層序組及低位體系域、湖侵體系域和高位體系域。n盆地深洼區(qū)的層序邊界常是整合界面，但此整合界面可以與盆地邊緣地區(qū)的不整一接觸界面相對比。體系域的識別主要依據(jù)準(zhǔn)層序組的疊置樣式以及體系域邊界與盆地邊緣體系域邊界的對比。 n根據(jù)坳陷型湖泊層序樣式可以發(fā)現(xiàn)，由于湖平面升降變化和可容空間變化速率的差異，不同的體系域類型與烴源巖、儲集層以及圈閉的發(fā)育與否存在不同的關(guān)系。 低位體系域是在湖平面下降到最低時形成的。低位體系域雖缺少良好的烴源巖，但低位三角洲砂體和重力流成因的砂體臨近烴源巖，若埋深較淺，孔隙度和滲透率等儲集物性較好，可形成側(cè)向砂體尖滅的地層油氣藏。低位體系域深切谷河道砂巖側(cè)向相變快，常上覆湖泛期的泥巖，若有較充分的油源供給，可形成富集油氣的地層油氣藏。低位期大面積出露地表形成的不整合面不但是良好的油氣運(yùn)移通道，而且可以