周口店實(shí)習(xí)(層序地層學(xué)基本原理與實(shí)踐-以太平山南坡實(shí)測剖面為例 )

層序地層學(xué)的基本原理與實(shí)踐—以太平山南坡實(shí)測剖面為例肖軍中國地質(zhì)大學(xué)周口店實(shí)習(xí)隊(duì)、中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院盆地所xj0930@；junxiao2002521@163.com綱■層序地層學(xué)的基本原理及其核心思想

◆巖石地層、生物地層和年代地層

◆層序地層學(xué)的基本原理或核心思想■層序地層學(xué)在太平山南坡的初步實(shí)踐

地層學(xué)是研究地殼表層層狀巖石的形成順序及相互關(guān)系的的一門學(xué)科，其以地層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、構(gòu)造變動及所含化石等為依據(jù)，研究地層的層序關(guān)系、接觸關(guān)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）◆瓦爾特相律（瓦爾特，德國，1893-1894）地層研究，逐漸形成地層學(xué)的3個主要的、傳統(tǒng)的分支學(xué)科，即巖石地層學(xué)、生物地層學(xué)和年代地層學(xué)。20世紀(jì)50年代以后，地層學(xué)研究手段的發(fā)展和研究范圍的擴(kuò)大，形成磁性地層學(xué)、地震地層學(xué)、事件地層學(xué)和層序地層學(xué)等新分支學(xué)科。1）由簡單到復(fù)雜、由低級到高級、從水生到陸生向前發(fā)展。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(nèi)不會在出現(xiàn)。巖石地層學(xué)：以地層的巖性特征進(jìn)行地層的劃分，相關(guān)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(zhì)程度均一的一套巖石組成的三維地層體，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(zhì)時代，其中所包含的化石只被當(dāng)作是巖石的組成部分。巖石地層單位：可分為群、組、段、層四級（大→?。?。巖石地層單位－組的劃分馬家溝組亮甲山組冶里組黃院組張夏組徐莊組饅毛組府君山組楊家屯組山西組太原組本溪組景兒峪組龍山組下馬嶺組鐵嶺組洪山莊組霧迷山組官地雜巖前寒武紀(jì)早古生代晚古生代1.有一定厚度；2.有一定區(qū)域分布；3.一個組內(nèi)巖性總體比較一致；4.成因上有聯(lián)系的一套地層。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。生物地層學(xué)：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(xué)科。根據(jù)生物的進(jìn)化不可逆性和階段性，可進(jìn)行地層對比，確定地層的相對時代。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(guān)系）。年代地層學(xué)：是在特定的地質(zhì)時間間隔內(nèi)形成的巖石體。這種單位代表地史中一定時間范圍內(nèi)形成的全部巖石，而且只代表這段時間內(nèi)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(zhì)年代嚴(yán)格對應(yīng)，沒有固定的巖石和生物內(nèi)容（從老到新把地層劃分為若干年代地層單位，以說明地質(zhì)歷史的學(xué)科。它與地質(zhì)年代學(xué)密切相關(guān)）。年代地層單位：又稱時間地層單位。依據(jù)地質(zhì)時代進(jìn)行的劃分。年代地層單位的宇、界、系、統(tǒng)、階、時帶分別與地質(zhì)年代單位宙、代、紀(jì)、世、期、時相對應(yīng)。半地塹盆地地層格架模式圖（據(jù)李思田，1988）生物地層或年代地層單元巖石地層單元沉積盆地能源資源分析思路方法提綱■層序地層學(xué)的基本原理及其核心思想

◆巖石地層、生物地層和年代地層◆層序地層學(xué)的基本原理或核心思想■層序地層學(xué)在太平山南坡的初步實(shí)踐層序地層學(xué)（SequenceStratigraphy）

Vail等人（1988）提出了層序地層學(xué)概念，這一概念表述為：層序地層學(xué)是研究一套由不整合面及其相應(yīng)的整合面為邊界的、具有成因聯(lián)系的年代地層格架內(nèi)巖層間相互關(guān)系的一門學(xué)科。主要是根據(jù)露頭、巖心、地震、測井、古生物等地質(zhì)與地球物理資料，結(jié)合有關(guān)沉積環(huán)境和巖相古地理解釋，對地層層序格架進(jìn)行地質(zhì)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(chǎn)的時空分布規(guī)律?；驹砘蚝诵乃枷搿舻葧r層序地層格架的建立◆格架內(nèi)沉積體系的恢復(fù)關(guān)鍵性物理界面的識別層序地層學(xué)突出地層序列中的各種關(guān)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(jìn)行沉積體系域的分析和預(yù)測。這一技術(shù)方法已經(jīng)有效地應(yīng)用于預(yù)測不同類型的儲集砂體，并對沉積盆地充填分析的預(yù)測產(chǎn)生了深刻的影響。

基本概念層序（sequence）：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（Mitchum，1977）。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。瓊東南盆地發(fā)育的3期斷裂示意圖（“下斷上坳”雙層結(jié)構(gòu)，據(jù)朱光輝等，2000）E536-85側(cè)線剖面沉積體系域（depositionalsystemstracts）：

是同一時期內(nèi)具成因聯(lián)系的沉積體系組合（Brown和Fisher，1977）。在層序地層學(xué)中，體系域作為層序構(gòu)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。可分為低位或陸架邊緣（LST或SMST）、海侵或湖擴(kuò)（TST或EST）和高位（HST）體系域。東營凹陷體系域特征沉積體系（DepositionalSystem）：

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。成因相(GeneticFacies)：是沉積體系內(nèi)部構(gòu)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。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(yùn)到海洋和湖泊中去的主要營力。河流沉積體系準(zhǔn)層序或小層序（parasequence）：

是由相對整合、成因上相關(guān)的層或?qū)咏M所組成的序列，它們以海(湖)泛面和與之可以對比的面為界。相當(dāng)于四級或五級沉積旋回。準(zhǔn)層序組或小層序組（parasequenceset）：

是由成因上相關(guān)的若干小層序所組成的序列，其垂向上構(gòu)成一個特征的疊加型式。碎屑濱岸環(huán)境向上變粗的小層序特征(據(jù)VanWagoner等，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……潮坪環(huán)境向上變細(xì)的小層序特征(據(jù)VanWagoner等，1988)●巖層厚度向上減??；●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(xì)；●1-50m厚；●持續(xù)時間104-105年……不同類型小層序組內(nèi)部地層疊覆方式及其測井響應(yīng)特征(據(jù)VanWagoner等，1988)海泛面（Floodingsurface）：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(fù)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（TS）和最大海（湖）泛面（MFS）。密集段（CondensedSection

）：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微生物組合、自生礦物(如海綠石，磷灰石和菱鐵礦)、有機(jī)物質(zhì)為特征。

具有陸架坡折的盆地內(nèi)沉積

的Ⅰ類層序的體系域構(gòu)成(據(jù)VanWagoner等，1988)高水位海平面下降，侵蝕低水位海侵高水位全球海平面變化構(gòu)造沉降相對海平面變化時間高程全球海平面變化構(gòu)造沉降坡折帶100FTSPRES小層序I型層序界面下切河谷充填海(湖)岸平原砂巖和泥巖淺海(湖)砂巖陸架和陸坡泥巖及薄砂巖盆底扇和有堤河道砂巖密集段沉積高水位體系域加積、前積低水位體系域盆底扇、斜坡扇海侵體系域退積低水位體系域低水位楔，前積SPRES100FTI型層序結(jié)構(gòu)及形成過程

層序級別與持續(xù)時間（據(jù)Vailetal.,1991）

級別持續(xù)時間（Ma）1

50+2

3-503

0.5-34

0.08-0.55

0.03-0.086

0.01-0.03層序級別和術(shù)語體系（Vail，Wagoneretal，1990）一級—（超層序或構(gòu)造層序）：>50Ma二級—（層序組）：>3-50Ma三級—（層序）：0.5-3Ma。體系域（HST、TST、LST）四級—(準(zhǔn)層序組或小層序組):0.5-0.1Ma五級—(準(zhǔn)層序或小層序):<0.1Ma

注：五級或五級以下為高頻單元（層組、層或短旋回、中旋回）關(guān)鍵界面的識別標(biāo)志（層序界面）1.不整合面：新老地層分隔面或時間間斷面（1）有（或沒有）地層缺失、生物缺帶（或時間間斷）；（2）具有暴露標(biāo)志或有水上、水下侵蝕削截現(xiàn)象；（3）界面上下地層構(gòu)造、沉積和成巖等特征不同；（4）以區(qū)域頂削、上超和下超（地震剖面上可識別出10種不整合）。2.整合面：也是新老地層分隔面（1）連續(xù)沉積（硬底），也可不連續(xù)沉積（假整合）（2）無水上侵蝕削截現(xiàn)象（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；（4）整合面主要在盆地內(nèi)部，向邊緣可追索出區(qū)域不整合。1.古構(gòu)造運(yùn)動面（由構(gòu)造運(yùn)動事件造成的不整合面）（1）識別標(biāo)志：地層缺失、生物缺帶（或時間間斷）；界面上下地層構(gòu)造一致或有明顯的角度不整合；可見底礫巖和古分化殼。（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(nèi)部前緣不整合面；底辟上升不整合面；犁型斷層不整合面。2.相轉(zhuǎn)換面

（1）相不連續(xù)（或“跳相”）（2）“硬底”（3）水上暴露（如雨痕、泥裂、植根和分化土）和水下侵蝕（下切谷）3.火山活動面：火山層或火山灰層4.災(zāi)變事件界面：稀有元素密集層等***界面的地質(zhì)事件***研究意義（一）：模式的預(yù)測功能（石油、天然氣等能源勘探需求）高級別界面可能有更優(yōu)質(zhì)儲層研究意義（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(biāo)志層）前積反射軸投影線等時面鶯歌海盆地913393測線層序解釋剖面a)實(shí)際剖面海島南913393N鶯歌海盆地LG20-1-110kmS70S62S29S28S30S41S50S61S27S100S100S4wS60在世界范圍十余年來層序地層學(xué)在海相深水及淺水領(lǐng)域均取得了重大的效益，其中特別是大西洋兩側(cè)大陸邊緣深水領(lǐng)域的系列發(fā)現(xiàn)開辟了找尋油氣的廣闊的新領(lǐng)域?qū)有虻貙訉W(xué)（SequenceStratigraphy）是近二十年由于地層學(xué)、沉積學(xué)、大地構(gòu)造學(xué)和地球物理學(xué)的相互滲透而迅速發(fā)展起來的一門新的地學(xué)分支系統(tǒng)。由于其思路的先進(jìn)性和資源預(yù)測的有效性，因而具有很強(qiáng)的生命力，并引起地質(zhì)學(xué)不同領(lǐng)域的許多學(xué)者的廣泛重視。

研究內(nèi)容主要包括：（01）盆地的等時地層格架（02）層序構(gòu)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(yīng)用；（05）與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系…….◆層序地層學(xué)是一門綜合性學(xué)科；◆層序地層學(xué)因其強(qiáng)大的解釋地質(zhì)問題的能力和預(yù)測能源資源分布規(guī)律的能力而具有很強(qiáng)的實(shí)用性和實(shí)踐性。層序地層學(xué)研究實(shí)例（綜合）“點(diǎn)、線、面、體、時”的具體操作方法A.點(diǎn)：綜合利用取心井巖芯觀察、巖相、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析、粒度、巖礦、古生物、測井和錄井等資料，進(jìn)行重點(diǎn)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(jìn)行取芯井段的測井相和地震相標(biāo)定，為測井相、地震相向沉積相的轉(zhuǎn)化奠定基礎(chǔ)。B.線：利用區(qū)內(nèi)已有的鉆井，對主要目的層段進(jìn)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(jié)果與在地震剖面上地層（層序）劃分的結(jié)果進(jìn)行互相校正，盡量使用連井剖面進(jìn)行關(guān)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(chǔ)上建立盆地的地層格架樣式。通過沉積學(xué)標(biāo)志分析（成因鑒別標(biāo)志），識別重點(diǎn)層段的沉積體系、沉積相（含微相、亞相）類型。C.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(jìn)行細(xì)致的劃分與對比，以三級層序或體系域?yàn)槌蓤D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(jié)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(guān)系。重點(diǎn)解剖目標(biāo)層位各個沉積實(shí)體在三維空間上的展布關(guān)系，建立沉積相模式。E.時：體現(xiàn)在盆地沉積充填過程分析和構(gòu)造作用的演化分析等。提綱■層序地層學(xué)的基本原理及其核心思想

◆巖石地層、生物地層和年代地層

◆層序地層學(xué)的基本原理或核心思想■層序地層學(xué)在太平山南坡的初步實(shí)踐中國東部晚泥盆世古地理圖中國東部晚石炭世古地理圖C2tC2bP1sP1sP2y馬家溝組灰?guī)r風(fēng)化殼硬綠泥石角巖紅柱石角巖據(jù)王永標(biāo)（2007）太原組1砂本溪組煤炭溝中太原組和本溪組接觸關(guān)系太原組本溪組華北地區(qū)晚二疊世古地理圖太原組山西組礫巖楊家屯組山西組等紋貝蜓、珊瑚、腕足據(jù)王永標(biāo)（2007）北坡南坡等紋貝蜓、珊瑚、腕足據(jù)王永標(biāo)（2007）謝謝！中國東部晚石炭世古地理圖馬家溝組頂部至楊家屯組沉積相序圖

當(dāng)代層序地層學(xué)的理論和方法體系凝聚了半個世紀(jì)的研究成果：

◆1950’S相模式階段◆1960’S沉積體系階段◆1970’S地震層序地層學(xué)階段◆1980’S層序地層學(xué)的形成階段◆1990’S層序地層學(xué)的深化、廣泛應(yīng)用及“高精度儲